DE19810379A1 - Kraftstoffregelsystem für Zylinderdirekteinspritzungsbrennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung - Google Patents

Kraftstoffregelsystem für Zylinderdirekteinspritzungsbrennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffregelsystem für eine Zylinderdirekteinspritzungsbrennkraftmaschine mit innerer Verbrennung (nachstehend einfach als Motor bezeichnet), beispielsweise einen Benzinmotor für ein Kraftfahrzeug, bei welchem Kraftstoff direkt in eine Brennkammer einspritzt wird, die in jedem Zylinder des Motors vorhanden ist. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftstoffregelsystem für einen derartigen Motor (auch als Direkteinspritzer bezeichnet), welches konstant einen normalen Zündzustand aufrechthalten kann, während eine Doppelhub-Kraftstoffeinspritzregelung in einem Verdichtungshub und einem Ausstoßhub des Motors durchgeführt wird.
Bislang wurde bei derartigen Motoren, etwa einem Benzinmotor für Kraftfahrzeuge, das Zylindereinspritzkraftstoffversorgungssystem in weitem Maße dazu eingesetzt, den Kraftstoff direkt in die Brennkammern der einzelnen Motorzylinder einzuspritzen.
Das Zylindereinspritzkraftstoffversorgungssystem für Motoren ist in der Hinsicht vorteilhaft, daß sich folgende Auswirkungen erzielen lassen.
(1) Verringerung der Kraftstoffkosten
Durch direktes Einspritzen des Kraftstoffs in den Motorzylinder während des Verdichtungshubes des Motors bildet sich eine Ansammlung des brennbaren Luft-Kraftstoffgemisches um die Zündkerze herum und in deren Nähe aus, so daß eine geschichtete Verbrennung ablaufen kann. Mit dem Kraftstoff kann daher eine normale Verbrennung für eine vorgegebene Ansaugluftmenge durchgeführt werden, wobei das Luft- Kraftstoffverhältnis kleiner als das theoretische Luft- Kraftstoffverhältnis ist.
Infolge der voranstehend erwähnten geschichteten Verbrennung können negative Einflüsse der Auspuffgasrückführung (gewöhnlich als EGR abgekürzt) auf die Verbrennung verhindert werden, so daß eine erhöhte Menge an Auspuffgasen rückgeführt werden kann. Hierdurch werden die Pumpverluste verringert, wodurch sich die Kraftstoffkosten noch weiter senken lassen.
(2) Verringerung schädlicher Gasbestandteile im Auspuffgas
Auf diesem Gebiet ist es wohl bekannt, daß bei der herkömmlichen Kraftstoffzufuhr mit Einspritzung außerhalb des Zylinders bei einem Motor, wobei der Kraftstoff in einen Ansaugkrümmer statt in den Zylinder eingespritzt wird, ein Teil des eingespritzten Kraftstoffs an Einlaßventilen und Innenwänden der Ansaugrohre oder des Ansaugkrümmers haften bleiben kann, bevor er dem Zylinder zugeführt wird, was selbstverständlich zu einer gewissen Verzögerung der Kraftstoffzufuhr zum Motorzylinder führt. Beim Startvorgang des Motors bei niedriger Temperatur, wenn der Kraftstoff schwierig zu vergasen ist, und ebenso in einem Übergangszustand des Motors, in welchem eine Reaktion mit hoher Geschwindigkeit erforderlich ist, können schädliche Gasbestandteile wie beispielsweise CO, HC und andere ausgestoßen werden, was zu Schwierigkeiten führt.
Im Gegensatz kann bei dem Zylindereinspritzkraftstoffversorgungssystem praktisch keine Verzögerung bei der Kraftstoffzufuhr zum Motorzylinder auftreten, was eine hohe Genauigkeit für die Regelung des Luft-Kraftstoffverhältnisses sicherstellt, und dies führt wiederum dazu, daß in dem Auspuffgas vorhandene, schädliche Gasbestandteile wesentlich verringert werden können, infolge der idealen Verbrennung.
Durch Einspritzen des Kraftstoffs in den Motorzylinder sowohl während des Verdichtungshubes als auch während des Ausstoßhubes, der auf den Verdichtungshub folgt, kann die Aktivierung des Katalysators selbst bei niedrigen Temperaturen gefördert werden, wie sie beim Startvorgang des Motors auftreten, wodurch der Gasreinigungswirkungsgrad verbessert werden kann. Infolge dieser Eigenschaft kann die Verringerung schädlicher Gasbestandteile, die in dem Auspuffgas enthalten sind, weiter gefördert werden.
Ein typisches Zylindereinspritzkraftstoffversorgungssystem für Motoren, wie es voranstehend geschildert wurde, ist beispielsweise in der japanischen Veröffentlichung einer ungeprüften Patentanmeldung Nr. 169834/1990 (JP-A-2-169834) beschrieben. Diese Veröffentlichung beschreibt ein Kraftstoffeinspritzversorgungssystem für zwei Hübe, in welchem Kraftstoff in den Motorzylinder sowohl im Ansaughub als auch im Verdichtungshub eingespritzt wird.
Fig. 3 zeigt schematisch als Blockschaltbild den Aufbau eines herkömmlichen Kraftstoffregelsystems für einen Zylinderdirekteinspritzmotor, welcher schon bekannt ist.
Wie aus dieser Figur hervorgeht, ist der Motor mit verschiedenen Sensoren zur Erfassung verschiedener Informationen versehen, die zum Steuern beziehungsweise Regeln des Betriebs des Motors verwendet werden. Im einzelnen sind ein Schlüsselschalter, ein Luftflußsensor, ein Temperatursensor, ein Kurbelwinkelsensor (nicht gezeigt) und weitere Sensoren vorhanden, die in einem Block 1 zusammengefaßt sind. Diese Sensoren 1 dienen zur Erzeugung verschiedener Signale, welche die Ein/Aus-Information K in bezug auf den Schlüsselschalter betreffen, die Kühlwassertemperatur Wt, die Motordrehzahl (Umdrehungen pro Minute) (auch als Motorgeschwindigkeitsinformation bezeichnet) Ne, und den Ansaugluftfluß Q.
Die verschiedenen Signale (welche die Information K, Wt, Ne und Q transportieren) werden in eine elektronische Regeleinheit (nachstehend als ECU abgekürzt) 10 eingegeben, die dazu verwendet wird, arithmetisch Steuer- oder Regelparameter zu bestimmen, die beim Steuern beziehungsweise Regeln des Betriebs des Motors verwendet werden. Die ECU 10 kann durch einen Mikrocomputer oder Mikroprozessor gebildet werden.
Ein Kraftstoffinjektor (Einspritzvorrichtung) 2, der unter Steuerung durch die ECU 10 elektrisch betrieben wird, ist so angeordnet, daß er den Kraftstoff direkt in eine Brennkammer einspritzt, die innerhalb jedes der Zylinder (nicht dargestellt) des Motors vorgesehen ist.
Die ECU 10 weist eine Motorbetriebszustandserfassungsvorrichtung 11 auf, eine Einspritzbetriebsarteinstellvorrichtung 12 und eine Injektortreibervorrichtung 13.
Die Motorbetriebszustandserfassungsvorrichtung 11 dient dazu, den Betriebszustand D des Motors festzustellen, auf der Grundlage der verschiedenen Informationen, etwa der Ein/Aus- Information K in bezug auf den Schlüsselschalter, die Kühlwassertemperatur Wt, die Motordrehzahl Ne und den Ansaugluftfluß Q.
Die Einspritzbetriebsarteinstellvorrichtung 12 dient zur Umschaltung der Kraftstoffeinspritzbetriebsarten M in Abhängigkeit von dem Motorbetriebszustand D, der von der Motorbetriebszustandserfassungsvorrichtung 11 festgestellt wird. Genauer gesagt legt die Einspritzbetriebsarteinstellvorrichtung 12 auf geeignete Weise den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in einer Kraftstoffeinspritzbetriebsart für einen Hub fest, also bei der Ansaughubkraftstoffeinspritzung oder der Verdichtungshubkraftstoffeinspritzung, oder alternativ den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in einer Einspritzbetriebsart für zwei Hübe, bei welcher die Kraftstoffeinspritzung sowohl beim Ansaughub als auch beim Verdichtungshub ermöglicht wird.
Andererseits ist die Injektortreibervorrichtung 13 so ausgelegt, daß sie den Kraftstoffinjektor 2 zu dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt betreibt, welcher der Kraftstoffeinspritzbetriebsart M entspricht, die von der Einspritzbetriebsarteinstellvorrichtung 12 freigeschaltet oder eingeschaltet wird.
Nunmehr erfolgt unter Bezugnahme auf ein in Fig. 4 dargestelltes Flußdiagramm eine Beschreibung eines Kraftstoffeinspritzregelvorgangs, der von dem herkömmlichen Kraftstoffregelsystem für einen Zylindereinspritzmotor gemäß Fig. 3 durchgeführt wird.
Bei dem im Fig. 4 dargestellten Flußdiagramm entspricht ein die Schritte S102 bis S104 umfassender Betriebsablauf den Betrieb der Motorbetriebszustandserfassungsvorrichtung 11, entspricht der die Schritte S105 bis S107 umfassende Betriebsablauf den Betrieb der Einspritzbetriebsarteinstellvorrichtung 12, und entspricht der die Schritte S106 und S107 umfassende Betriebsablauf den Betrieb der Injektortreibervorrichtung 13.
Zuerst wird mit der Zufuhr elektrische Energie zur ECU 10 in Reaktion auf einen Motoranlaßvorgang begonnen (Schritt S101). Die in der ECU 10 vorgesehene Motorbetriebszustandserfassungsvorrichtung 11 holt sich dann die Ein/Aus-Information K in bezug auf den Schlüsselschalter im Schritt S102, die Kühlwassertemperatur Wt im Schritt S103, und die Motordrehzahl Ne (Motorgeschwindigkeitsinformation) im Schritt S104, um so festzustellen, daß der Motor arbeitet.
Daraufhin führt die Kraftstoffeinspritzbetriebsarteinstellvorrichtung 12 eine Entscheidung durch, ob die Information, welche den Motorbetriebszustand D anzeigt, und von der Motorbetriebszustandserfassungsvorrichtung 11 stammt, beispielsweise die Kühlwassertemperatur Wt, kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert Wr ist, der vorher eingestellt wurde (Schritt S105). Hierbei kann ein Wert entsprechend dem kalten Zustand des Motors (also dem Zustand vor dem Anlassen des Motors) als dieser vorbestimmte Wert ausgewählt werden.
Wenn im Schritt S105 festgestellt wird, daß die Kühlwassertemperatur Wt nicht den vorbestimmten Wert Wr überschreitet (also wenn die Antwort auf den Entscheidungsschritt S105 positiv "JA" ist), so bedeutet dies, daß sich der Katalysator im kalten oder inaktiven Zustand befindet. Daher wird die Kraftstoffeinspritzung für zwei Hübe als die Kraftstoffeinspritzbetriebsart M im Schritt S106 ausgewählt.
Wenn andererseits im Schritt S105 festgestellt wird, daß die Kühlwassertemperatur Wt den vorbestimmten Wert Wr überschreitet (also wenn das Ergebnis der Abfrage im Schritt S105 zu "NEIN" führt), so bedeutet dies, daß der Katalysator (dessen katalytisch wirkendes Medium) aktiviert ist. Daher wird im Schritt S107 die Kraftstoffeinspritzbetriebsart für einen Hub (also die Verdichtungshubeinspritzbetriebsart) als die Kraftstoffbetriebsart M ausgewählt.
In der Kraftstoffeinspritzbetriebsart M, die selektiv durch den Schritt S106 oder S107 freigeschaltet wird, betreibt die Injektortreibervorrichtung 13 entsprechend den Kraftstoffinjektor 2 zur Durchführung der Kraftstoffzufuhr zu dem Motorzylinder.
Hierbei wird angenommen, daß die Kraftstoffeinspritzung für zwei Hübe, die im Schritt S106 durchgeführt wird, eine Kraftstoffeinspritzregelbetriebsart darstellt, bei welcher der Kraftstoff in den zwei aufeinanderfolgenden Hüben für die Verdichtung und den Ausstoß durchgeführt wird, also im Verdichtungshub und im Ausstoßhub.
Die Kraftstoffeinspritzbetriebsart für zwei Hübe wird zu dem Zweck durchgeführt, den Katalysator so früh wie möglich zu aktivieren, der sich im kalten oder inaktiven Zustand befindet, wenn die Kühlwassertemperatur Wt des Motors niedrig ist, um so das Ausstoßen schädlicher Bestandteile oder Substanzen zu unterdrücken, die in dem Auspuffgas vorhanden sind.
Schließlich wird im Schritt S108 entschieden, ob die Information K bezüglich des Ein/Ausschaltzustandes des Schlüsselschalters anzeigt oder nicht, daß sich der Schlüsselschalter im ausgeschalteten Zustand (im geöffneten Zustand) befindet. Bei einer bejahenden Antwort auf diesen Abfrageschritt S108, also "JA", kehrt die Verarbeitung zum Startschritt S101 zurück. Anderenfalls (also wenn sich der Schlüsselschalter in dem eingeschalteten oder geschlossenen Zustand befindet) geht es mit dem Schritt S102 weiter, um die Information K bezüglich des Ein/Ausschaltzustands des Schlüsselschalters zu erhalten.
Wie aus der voranstehenden Schilderung deutlich wird, wird die Kraftstoffeinspritzregeloperation in den Schritten S102 bis S107 so lange wiederholt durchgeführt, bis die Schlüsselschalterinformation K anzeigt, daß der Schlüsselschalter geöffnet ist (bis der Abfrageschritt S108 das Ergebnis "JA" ergibt).
Das herkömmliche Kraftstoffregelsystem für Zylinderdirekteinspritzmotoren, welches voranstehend geschildert wurde, weist jedoch das Problem auf, daß dann, wenn sich der Motor im Zustand mit niedriger Temperatur (kalt) befindet, in welchem die Kühlwassertemperatur Wt kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert Wr ist, der Start- und Stopbetrieb des Motors in kurzen Zeitintervallen in der Kraftstoffeinspritzbetriebsart für zwei Hübe (Schritt S106) in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem die Zündkerze nicht ausreichend erhitzt ist.
In diesem Fall führt die Kraftstoffeinspritzung, die bei jedem Ausstoßhub in der Kraftstoffeinspritzbetriebsart für zwei Hübe durchgeführt wird, zu einer Verunreinigung der Zündkerze unter Ablagerung von Ruß, was zu der ungewünschten Möglichkeit führen kann, daß die ordnungsgemäße Zündung beeinträchtigt wird.
Wie nunmehr aus der voranstehenden Schilderung deutlich geworden sein sollte, leidet das herkömmliche Kraftstoffregelsystem für Zylinderdirekteinspritzungsmotoren an dem Problem, daß dann, wenn der Anlaßvorgang des Motors in kurzen Zeitintervallen in dem Zustand des Motors auf niedriger Temperatur wiederholt wird, in welchem die Kühlwassertemperatur Wt kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert Wr ist, die Kraftstoffeinspritzung während des Ausstoßhubes in der Kraftstoffeinspritzbetriebsart für zwei Hübe wiederholt in jenem Zustand durchgeführt wird, in welchem die Zündkerze nicht ausreichend erwärmt ist, was zu einer Rußablagerung auf der Zündkerze führt, wodurch Schwierigkeiten bei der Zündung und Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches mit hohem Wirkungsgrad und hoher Verläßlichkeit auftreten.
Angesichts der voranstehend geschilderten, bislang auftretenden Schwierigkeiten besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Zylinderdirekteinspritzungskraftstoffregelsystems für einen Motor, welches eine normale Zündung und Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches durchführen kann, wobei die Kraftstoffeinspritzung in zwei Hüben wirksam genutzt wird.
Zu diesem Zweck wird gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, daß Information über den vorhergehenden Motorbetriebszustand als Vorgeschichteinformation gespeichert wird, um eine Entscheidung auf der Grundlage der Vorgeschichteinformation durchzuführen, ob die Zündkerze ausreichend erhitzt wurde, so daß unverbrannter Kraftstoff und Ruß, die sich abgelagert haben, nach dem Start der vorherigen Motoroperation abgebrannt wurden, wobei die Kraftstoffeinspritzung für zwei Hübe nur dann freigeschaltet wird, wenn die Zündkerze so angesehen wird, daß sie bei der vorherigen Motoroperation ausreichend erwärmt wurde, und anderenfalls die Kraftstoffeinspritzung für einen Hub freigeschaltet wird.
Angesichts der voranstehenden und weiteren Ziele, die im Verlauf der vorliegenden Beschreibung noch deutlicher werden, wird gemäß einer allgemeinen Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ein Kraftstoffregelsystem für eine Zylinderdirekteinspritzungsmotor zur Verfügung gestellt, welches mehrere Sensorvorrichtungen zur Erzeugung verschiedener Informationen aufweist, welche den Betriebszustand des Motors betreffen, wobei die Informationen zumindest einen Ein/Ausschaltzustand eines Schlüsselschalters, eine Kühlwassertemperatur und eine Motordrehzahl umfassen, eine Motorbetriebszustandserfassungsvorrichtung zur Feststellung des Motorbetriebszustandes auf der Grundlage der verschiedenen Information, eine Kraftstoffinjektorvorrichtung, die so angeordnet ist, daß sie Kraftstoff direkt in eine Brennkammer jedes Motorzylinders des Motors einspritzt, ein Einspritzbetriebsarteinstellvorrichtung zur wahlweisen Einstellung einer Kraftstoffeinspritzbetriebsart auf entweder eine Kraftstoffeinspritzbetriebsart für einen Hub oder eine Kraftstoffeinspritzbetriebsart für zwei Hübe in Abhängigkeit von dem Motorbetriebszustand, eine Injektortreibervorrichtung zum Betreiben der Kraftstoffinjektorvorrichtung entsprechend der ausgewählten Kraftstoffeinspritzbetriebsart, und eine Motorbetriebszustandsinformationsspeichervorrichtung zum Speichern von Information bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes als Operationsvorgeschichteinformation des Motors, bevor der momentane Motorbetrieb begonnen wird. Die Einspritzbetriebsarteinstellvorrichtung ist so ausgelegt, daß sie selektiv eine momentane Kraftstoffeinspritzbetriebsart einstellt, folgend auf das Anlassen des Motors, auf der Grundlage der Information bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes, wobei dann, wenn die Information bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes nicht eine vorbestimmte Betriebsbedingung erfüllt, welche einen ausreichend erwärmten Zustand der Zündkerze innerhalb der Brennkammer darstellt, die Kraftstoffeinspritzbetriebsart für zwei Hübe dagegen gesperrt wird, als die momentane Kraftstoffeinspritzbetriebsart freigeschaltet zu werden, die nach dem Anlassen des Motors eingestellt werden soll.
Bei der voranstehend geschilderten Ausbildung des Zylinderdirekteinspritzungskraftstoffregelsystems für einen Motor können eine normale Zündung und Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches sichergestellt werden, während die Kraftstoffeinspritzung für zwei Hübe wirksam genutzt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Kraftstoffeinspritzung für einen Hub im Verdichtungshub oder alternativ im Saughub des Motors durchgeführt werden, wogegen die Kraftstoffeinspritzung für zwei Hübe durch Kraftstoffeinspritzung sowohl im Verdichtungshub als auch im Ausstoßhub durchgeführt wird. Die Kraftstoffeinspritzbetriebsarteinstellvorrichtung kann selektiv die Kraftstoffeinspritzbetriebsart für einen Hub freischalten, wenn die Information bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes nicht die vorbestimmten Bedingungen erfüllt, wogegen sie die Kraftstoffeinspritzbetriebsart für zwei Hübe freischaltet, wenn die Information bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes die vorbestimmten Bedingungen erfüllt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Information bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes die Motordrehzahl enthalten.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Information bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes einen Maximalwert für die Motordrehzahl enthalten.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Information bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes einen Summenwert für die Motordrehzahl enthalten.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Information von verschiedenen Sensoren Information in bezug auf einen Ansaugluftfluß enthalten, während die Information bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes einen Volumenwirkungsgrad des Motors enthalten kann.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Information bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes einen Maximalwert für den Volumenwirkungsgrad des Motors enthalten.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Information bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes einen Summenwert für den Volumenwirkungsgrad des Motors enthalten.
Bei der voranstehend geschilderten Ausbildung des Zylinderdirekteinspritzungskraftstoffregelsystems für Motoren können eine normale Zündung und Verbrennung des Kraftstoff- Luftgemisches sichergestellt werden, während die Kraftstoffeinspritzung für zwei Hübe wirksam genutzt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen sich weitere Vorteile und Merkmale ergeben. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild, in welchem schematisch und allgemein der funktionelle Aufbau eines Kraftstoffregelsystems für einen Zylinderdirekteinspritzungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;
Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Regelbetriebs des Kraftstoffregelsystems gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 ein Blockschaltbild, in welchem schematisch und allgemein der funktionelle Aufbau eines herkömmlichen Kraftstoffregelsystems für einen Zylinderdirekteinspritzungsmotor dargestellt ist, welches schon bekannt ist;
Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Regelbetriebs bei dem herkömmlichen Kraftstoffregelsystem.
Als nächstes wird die vorliegende Erfindung im einzelnen auf der Grundlage dessen beschrieben, was momentan als bevorzugte oder typische Ausführungsformen der Erfindung angesehen wird, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In der nachstehenden Beschreibung sind mit gleichen Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile bezeichnet.
Ausführungsform 1
Fig. 1 zeigt als Blockschaltbild allgemein und schematisch den Funktionsaufbau eines Kraftstoffregelsystems für eine Zylinderdirekteinspritzungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 sind die gleichen Bauteile wie jene, die voranstehend bereits erläutert wurden, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei entsprechende Bauteile durch gleiche Bezugszeichen, ergänzt durch den Zusatz "A" bezeichnet sind. Insoweit erfolgt keine erneute Beschreibung derartiger Bauteile.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist eine ECU (elektronische Regeleinheit) 10A eine Motorbetriebszustandsinformationsspeichervorrichtung 14 zum Speichern von Information Dp bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes auf (also Information in bezug auf den Betrieb des Motors vor dem momentanen Betrieb), als Betriebsvorgeschichteinformation des Motors.
Die Information Dp bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes, die in der Motorbetriebszustandsinformationsspeichervorrichtung 14 gespeichert ist, wird einer Einspritzbetriebsarteinstellvorrichtung 12A zugeführt.
Die Einspritzbetriebsarteinstellvorrichtung 12A ist dazu ausgebildet, wahlweise als Kraftstoffeinspritzbetriebsart die Kraftstoffeinspritzbetriebsart für einen Hub, in welchem der Kraftstoff während des Verdichtungs- oder des Saughubes eingespritzt wird, oder die Kraftstoffeinspritzbetriebsart für zwei Hübe einzustellen, bei welcher der Kraftstoff sowohl im Verdichtungshub als auch im Ausstoßhub des Motors eingespritzt wird. Zu diesem Zweck ist die Einspritzbetriebsarteinstellvorrichtung 12A so ausgebildet, daß die Kraftstoffeinspritzung für zwei Hübe gesperrt wird, es sei denn, daß die Information Dp bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes vorbestimmte Bedingungen bezüglich der Einstellung der momentanen Kraftstoffeinspritzbetriebsart folgend auf den Motoranlaßvorgang erfüllt.
Die Einspritzbetriebsarteinstellvorrichtung 12A wählt daher die Kraftstoffeinspritzung für einen Hub aus, es sei denn, daß die Information Dp für den vorherigen Motorbetriebszustand die vorbestimmte Bedingung erfüllt, also wenn die innerhalb jeder betreffenden Brennkammer des Motorzylinders angeordnete Zündkerze in dem vorherigen Motorbetrieb ausreichend erhitzt wurde, wobei dann das Freischalten der Kraftstoffeinspritzung für zwei Hübe ausgewählt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung wird angenommen, daß der Maximalwert für die Motordrehzahl Ne als Information Dp für den vorherigen Motorbetriebszustand zu dem Zweck verwendet wird, eine Entscheidung in bezug auf die vorbestimmte Bedingung zu treffen, die voranstehend erwähnt wurde.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf das in Fig. 2 dargestellte Flußdiagramm der Kraftstoffeinspritzregelvorgang gemäß der vorliegenden Erfindung bei der vorliegenden Ausführungsform geschildert.
In Fig. 2 entspricht ein Schritt S100 der Operation der Motorbetriebszustandsspeicherinformationsvorrichtung 14, wogegen ein Schritt S201 einer Steueroperation der Einspritzbetriebsarteinstellvorrichtung 12A entspricht. Die Schritte S101 bis S108 entsprechen denen, die bereits voranstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert wurden. Daher werden diese Schritte nicht erneut im einzelnen beschrieben.
Zuerst speichert im Schritt S100 die Motorbetriebszustandsinformationsspeichervorrichtung 14 als maximale Motordrehzahl Np den Maximalwert für die Motordrehzahl Ne, der in der Information Dp bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustands enthalten war, die erhalten wurde, bevor die momentane Operation begonnen wird.
Daraufhin gibt die Motorbetriebszustandserfassungsvorrichtung 11 in den Schritten S101 bis S104 verschiedene Informationen ein, beispielsweise die Information K bezüglich des Einschalt/Ausschaltzustandes des Schlüsselschalters, die Kühlwassertemperatur Wt und die Motordrehzahl Ne. Die Einspritzbetriebsarteinstellvorrichtung 12A vergleicht die Kühlwassertemperatur Wt mit dem vorbestimmten Wert Wr im Schritt S105. Wenn die Kühlwassertemperatur Wt den vorbestimmten Wert Wr überschreitet, wird die Kraftstoffeinspritzung für einen Hub im Schritt S107 ausgewählt.
Wenn andererseits im Schritt S105 festgestellt wird, daß die Kühlwassertemperatur Wt kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert Wr ist (also wenn der Abfrageschritt S105 die positive Antwort "JA" ergibt), vergleicht die Einspritzbetriebsarteinstellvorrichtung 12A die vorherige maximale Motordrehzahl (Umdrehungen pro Minute) Np, die in der Motorbetriebszustandsinformationsspeichervorrichtung 14 gespeichert ist, mit einem vorbestimmten Wert (Umdrehungen pro Minute) Nr, um hierdurch eine Entscheidung zu treffen, ob die maximale Motordrehzahl Np den vorbestimmten Wert Nr überschreitet oder nicht (Schritt S201).
Wenn im Schritt S201 festgestellt wird, daß die maximale Motordrehzahl Np den vorbestimmten Wert Nr überschreitet (also wenn der Abfrageschritt S201 die bejahende Antwort "JA" ergibt), wird die Kraftstoffeinspritzung für zwei Hübe ausgewählt (Schritt S106). Wenn andererseits festgestellt wird, daß die maximale Motordrehzahl Np niedriger als der vorbestimmte Wert Nr ist (also wenn das Ergebnis des Schrittes S201 eine negative Antwort "NEIN" ergibt), wird die Kraftstoffeinspritzung für einen Hub (also der Schritt S107) ausgewählt.
Anders ausgedrückt wird, wenn die maximale Motordrehzahl Np bei der vorherigen Motoroperation größer oder gleich dem vorbestimmten Wert Nr ist, angenommen, daß die Zündkerze in der vorherigen Motoroperation (im vorherigen Motorbetrieb) ausreichend erwärmt wurde. Daher ist die Möglichkeit der Verschmutzung der Zündkerze extrem niedrig, trotz der Kraftstoffeinspritzung während des Ausstoßhubes bei der Kraftstoffeinspritzbetriebsart für zwei Hübe bei der vorherigen Motoroperation. Daher kann ein normaler Zündzustand sichergestellt werden, selbst wenn die Kraftstoffeinspritzung für zwei Hübe als die momentane Kraftstoffeinspritzbetriebsart M ausgewählt wird.
Wenn andererseits festgestellt wird, daß die maximale Motordrehzahl Np bei der vorherigen Motoroperation niedriger als der vorbestimmte Wert Nr ist, so kann angenommen werden, daß die Zündkerze bei der vorherigen Motoroperation nicht ausreichend erwärmt wurde, und daß daher eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür besteht, daß die Zündkerze verschmutzt wurde, infolge der Kraftstoffeinspritzung für zwei Hübe in der vorherigen Motoroperation. Wenn daher die Kraftstoffeinspritzung für zwei Hübe als die Kraftstoffeinspritzbetriebsart M für die momentane Motoroperation ausgewählt wird, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür, daß sich keine normale Zündung erzielen läßt. Aus diesem Grund wird die Kraftstoffeinspritzung für einen Hub ausgewählt.
Selbstverständlich wird der vorbestimmte Wert Nr auf einen derartigen Wert eingestellt, welcher mit hoher Verläßlichkeit anzeigen kann, ob die Zündkerze ausreichend erwärmt wurde oder nicht.
Schließlich wird im Schritt S108 festgestellt, ob die Information K, die anzeigt, daß der Schlüsselschalter ausgeschaltet ist, vorhanden ist oder nicht. Der Betriebsablauf, der die Schritte S102 bis S107 umfaßt, wird so lange wiederholt, bis die Information K festgestellt wird, die anzeigt, daß der Schlüsselschalter ausgeschaltet ist.
Auf diese Weise überwacht die Motorbetriebszustandsinformationsspeichervorrichtung 14 die Motordrehzahl Ne in der momentanen Motoroperation, bis die Information K bezüglich des Ein/Ausschaltzustandes des Schlüsselschalters anzeigt, daß der Schlüsselschalter ausgeschaltet ist.
Wenn sich im Schritt S108 ergibt, daß die Information K vorhanden ist, die anzeigt, daß der Schlüsselschalter ausgeschaltet ist (also wenn die Abfrage im Schritt S108 eine positive Antwort "JA" ergibt), geht es mit dem Schritt S100 weiter.
Die Motorbetriebszustandsinformationsspeichervorrichtung 14 speichert als neuen oder aktualisierten Wert für die maximale Motordrehzahl Np den Maximalwert für die Motordrehzahl Ne, der festgestellt wurde, bevor der Schlüsselschalter ausgeschaltet wird, wie dies durch die Information K angezeigt wird.
Die maximale Motordrehzahl Np, die auf diese Art und Weise aktualisiert wurde, wird zur Auswahl der Kraftstoffeinspritzbetriebsart M in dem Schritt S201 bei dem darauffolgenden Motoranlaßvorgang verwendet.
Durch Speichern der Information Dp bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes in der Motorbetriebszustandsinformationsspeichervorrichtung 14 und durch Sperren der Kraftstoffeinspritzung für zwei Hübe nach dem momentanen Anlaßvorgang, wenn die maximale Drehzahl (Maximalwert für die Motordrehzahl Ne), die in der Information Dp für den vorherigen Motorbetriebszustand enthalten ist, nicht die Bedingung erfüllt, daß sie größer oder gleich dem vorbestimmten Wert Nr ist (also nicht die vorbestimmte Bedingung für ausreichende Erwärmung der Zündkerze erfüllt), ist es möglich, Zündstörungen zu verhindern (wenn die Zündkerze negativ beeinflußt wird) (beispielsweise durch Ablagerung unverbrannten Kraftstoffs und/oder Rußes), die infolge der Kraftstoffeinspritzung für zwei Hübe auftreten.
Wie aus den voranstehenden Ausführungen deutlich geworden sein sollte, wird bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung die Kraftstoffeinspritzung für zwei Hübe so durchgeführt, daß die Zündkerze immer sauber gehalten wird, wodurch der normale Zündzustand ständig aufrechterhalten werden kann. Durch Auswahl der Kraftstoffeinspritzung für zwei Hübe, die für eine schnelle Aktivierung des Katalysators verfügbar ist, können schädliche Gasbestandteile in dem Auspuffgas unterdrückt werden.
Ausführungsform 2
Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung, die voranstehend geschildert wurde, wird die maximale Motordrehzahl Np als Parameter zur Festlegung der Betriebsvorgeschichte des Motors auf der Grundlage der Information Dp bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes verwendet. Allerdings können auch andere Parameter als Betriebsvorgeschichteinformation gespeichert werden.
Auch bei dem Kraftstoffregelsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsformen der Erfindung wird die Auswahl der Kraftstoffeinspritzung für zwei Hübe gesperrt, es sei denn, daß der Parameterwert in der vorherigen Motoroperation eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, wodurch entsprechende Auswirkungen wie bei der ersten Ausführungsform erzielt werden können.
Beispielsweise kann statt des in Fig. 2 dargestellten Schrittes S100 ein Schritt (nicht dargestellt) durchgeführt werden, in welchem der Maximalwert für den Volumenwirkungsgrad (welcher der Ausgangsleistung des Motors entspricht), verwendet wird, welcher durch die Motordrehzahl Ne und den Ansaugluftfluß Q als Betriebsvorgeschichteinformation in bezug auf den vorherigen Motorbetriebszustand Dp festgelegt wird.
In diesem Fall wird statt des Schrittes S201 ein Schritt eingefügt, in welchem der Maximalwert für den Volumenwirkungsgrad, welcher in der Information Dp für den vorherigen Motorbetriebszustand enthalten ist, mit einem vorbestimmten Wert (einem vorbestimmten Volumenwirkungsgrad) verglichen wird.
Wenn daher der Maximalwert für den Volumenwirkungsgrad in der vorherigen Motoroperation größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, wird in der momentanen Motoroperation die Kraftstoffeinspritzung für zwei Hübe (Schritt S106) ausgewählt, wogegen dann, wenn der Maximalwert für den Volumenwirkungsgrad in der vorherigen Motoroperation kleiner als der vorbestimmte Wert ist, die Kraftstoffeinspritzung für zwei Hübe gesperrt wird, und die Kraftstoffeinspritzung für einen Hub (Schritt S107) ausgewählt wird.
Der voranstehend geschilderte, vorbestimmte Wert wird auf einen Wert eingestellt, der anzeigt, daß die Zündkerze in der vorherigen Motoroperation ausreichend erwärmt wurde.
Die Motorbetriebszustandsinformationsspeichervorrichtung 14 überwacht den Volumenwirkungsgrad im Verlauf der momentanen Motoroperation. Zu dem Zeitpunkt, an welchem die Schlüsselschalterinformation K anzeigt, daß der Schlüsselschalter ausgeschaltet ist, wird der Maximalwert für den Volumenwirkungsgrad in der momentanen Operation neu als aktualisierter Maximalwert für den Volumenwirkungsgrad gespeichert, der bei der Kraftstoffeinspritzregelung bei dem darauffolgenden Motoranlaßvorgang verwendet werden soll.
Genauer gesagt wird eine Entscheidung getroffen, ob die Zeitdauer des Motorbetriebs, die ausreicht, unverbrannten Kraftstoff und Ruß wegzubrennen, die sich auf der Zündkerze abgelagert haben, abgelaufen ist oder nicht. Wird diese Frage bejaht (was anzeigt, daß die vorbestimmte Bedingung für den Motorbetrieb erfüllt wurde), wird die Kraftstoffeinspritzung für zwei Hübe bei dem momentanen Motoranlaßvorgang freigeschaltet. Anderenfalls wird die Kraftstoffeinspritzung für einen Hub durchgeführt, während die Kraftstoffeinspritzung für zwei Hübe gesperrt wird. Auf diese Weise wird die Kraftstoffeinspritzung für zwei Hübe im sauberen Zustand der Zündkerze ohne Ablagerung von Kraftstoff, Ruß und dergleichen durchgeführt, wodurch der normale Zündzustand sichergestellt werden kann, ebenso wie im Falle der ersten Ausführungsform der Erfindung.
Ausführungsform 3
Bei dem Kraftstoffregelsystem gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung wird der Maximalwert für die Motordrehzahl Ne als der Parameter eingesetzt, welcher untersucht wird, wenn eine Entscheidung getroffen wird, ob die Zündkerze bei der vorherigen Motoroperation ausreichend erwärmt wurde oder nicht. Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch ein akkumulierter Wert für die Motordrehzahl Ne (das Zeitintegral über die Motordrehzahl Ne) verwendet werden, mit im wesentlichen denselben Auswirkungen.
Ausführungsform 4
Bei dem Kraftstoffregelsystem gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird der Maximalwert für den Volumenwirkungsgrad als der Parameter verwendet, der bei der Entscheidung untersucht wird, ob die Zündkerze in der vorherigen Operation ausreichend erwärmt wurde. Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung kann jedoch ein akkumulierter Wert für den Volumenwirkungsgrad (das Zeitintegral über den Volumenwirkungsgrad) verwendet werden, wobei im wesentlichen die selben Auswirkungen erzielt werden.
Angesichts der voranstehend geschilderten Lehre lassen sich zahlreiche Modifikationen und Abänderungen der vorliegenden Erfindung vornehmen. Die Erfindung ist daher nicht auf die voranstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern der Umfang der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen und soll von den beigefügten Patentansprüchen umfaßt sein.

Claims (10)

1. Kraftstoffregelsystem für einen Zylinderdirekteinspritzungsmotor, welches aufweist:
mehrere Sensorvorrichtungen (1) zur Erzeugung verschiedener Informationen, welche den Betriebszustand des Motors betreffen, wobei diese Information zumindest Information in bezug auf den Ein/Ausschaltzustand eines Schlüsselschalters (K), eine Kühlwassertemperatur (Wt) und eine Motordrehzahl (Ne) umfaßt;
eine Motorbetriebszustandserfassungsvorrichtung (11) zur Feststellung des Motorbetriebszustandes (D) auf der Grundlage der verschiedenen Informationen;
eine Kraftstoffinjektorvorrichtung (2), die so angeordnet ist, daß sie Kraftstoff direkt in die Brennkammer jedes Motorzylinders des Motors einspritzt;
eine Einspritzbetriebsarteinstellvorrichtung (12A) zur wahlweisen Einstellung einer Kraftstoffeinspritzbetriebsart (M) auf entweder eine Kraftstoffeinspritzbetriebsart für einen Hub oder eine Kraftstoffeinspritzbetriebsart für zwei Hübe, abhängig von dem Motorbetriebszustand;
eine Injektortreibervorrichtung (13) zum Betreiben der Kraftstoffinjektorvorrichtung (2) entsprechend der ausgewählten Kraftstoffeinspritzbetriebsart;
eine Motorbetriebszustandsinformationsspeichervorrichtung (14) zum Speichern von Information bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes als Betriebsvorgeschichteinformation des Motors, bevor eine momentane Motoroperation begonnen wird,
wobei die Kraftstoffeinspritzbetriebsarteinstellvorrichtung (12A) selektiv eine momentane Kraftstoffeinspritzbetriebsart folgend auf das Anlassen des Motors auf der Grundlage der Information (Dp) bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes einstellt,
wobei dann, wenn die Information bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes nicht eine vorbestimmte Betriebsbedingung erfüllt, welche einen ausreichend erwärmten Zustand einer Zündkerze innerhalb der Brennkammer anzeigt, die Kraftstoffeinspritzbetriebsart für zwei Hübe gesperrt wird, als die momentane Kraftstoffeinspritzbetriebsart freigeschaltet zu werden, welche nach dem Anlassen des Motors eingestellt werden soll.
2. Kraftstoffregelsystem für einen Zylinderdirekteinspritzungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kraftstoffeinspritzung für eine Hub in einem Verdichtungshub oder alternativ in einem Saughub des Motors durchgeführt wird,
die Kraftstoffeinspritzung für zwei Hübe durch eine Kraftstoffeinspritzung sowohl im Verdichtungshub als auch im Ausstoßhub des Motors durchgeführt wird,
die Kraftstoffeinspritzbetriebsarteinstellvorrichtung (12A) selektiv die Kraftstoffeinspritzbetriebsart für einen Hub freischaltet, wenn die Information (Dp) bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes nicht die vorbestimmten Bedingungen erfüllt, dagegen die Kraftstoffeinspritzbetriebsart für zwei Hübe freischaltet, wenn die Information (Dp) für den vorherigen Motorbetriebszustand die vorbestimmten Bedingungen erfüllt.
3. Kraftstoffregelsystem für einen Zylinderdirekteinspritzungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Information (Dp) bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes die Motordrehzahl (Ne) enthält.
4. Kraftstoffregelsystem für einen Zylinderdirekteinspritzungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Sensorinformationen Information in bezug auf den Ansaugluftfluß (Q) enthalten, und daß die Information (Dp) bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes den Volumenwirkungsgrad des Motors enthält.
5. Kraftstoffregelsystem für einen Zylinderdirekteinspritzungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Information (Dp) bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes die Motordrehzahl (Ne) enthält.
6. Kraftstoffregelsystem für einen Zylinderdirekteinspritzungsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Information (Dp) bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes den Maximalwert der Motordrehzahl (Ne) enthält.
7. Kraftstoffregelsystem für einen Zylinderdirekteinspritzungsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Information (Dp) bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes einen akkumulierten Wert für die Motordrehzahl (Ne) enthält.
8. Kraftstoffregelsystem für einen Zylinderdirekteinspritzungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Sensorinformationen Information bezüglich des Ansaugluftflusses (Q) enthalten, und daß die Information (Dp) bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes den Volumenwirkungsgrad des Motors enthält.
9. Kraftstoffregelsystem für einen Zylinderdirekteinspritzungsmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Information (Dp) bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes den Maximalwert des Volumenwirkungsgrades des Motors enthält.
10. Kraftstoffregelsystem für einen Zylinderdirekteinspritzungsmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Information (Dp) bezüglich des vorherigen Motorbetriebszustandes einen akkumulierten Wert für den Volumenwirkungsgrad des Motors enthält.
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