DE19829308C2

DE19829308C2 - Regeleinrichtung für einen Ottomotor mit Direkteinspritzung

Info

Publication number: DE19829308C2
Application number: DE19829308A
Authority: DE
Inventors: Kenichi Machida; Junichi Furuya; Hiraku Ohba; Yuki Nakajima; Takamasa Ueda
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2001-06-21
Anticipated expiration: 2018-07-01
Also published as: US5979397A; DE19829308A1; JPH1122533A; JP3683681B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für einen Ottomotor mit Direkt einspritzung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Seit kurzem findet ein Ottomotor mit Direkteinspritzung Beachtung, bei dem es üblich ist, die Verbrennungsart in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Motors durch Um schalten zu regeln, d. h. die Verbrennungsart durch Umschalten zwischen einer homoge nen Verbrennung, bei der ein Treibstoff während des Ansaugtaktes eingespritzt wird, so daß dieser innerhalb einer Verbrennungskammer sich verteilt und dadurch ein homoge nes Luft-Treibstoffgemisch bildet, und einer geschichteten Verbrennung, bei der Treib stoff während eines Verdichtungstaktes eingespritzt wird, so daß sich ein geschichtetes Luft-Treibstoffgemisch bildet, das um eine Zündkerze herum konzentriert ist (vgl. unge prüfte japanische Veröffentlichung Nr. 59-37236).

Eine Regeleinrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE 196 40 403 A1 be kannt. Hierbei sind die Betriebsarten stöchiometrischer Homogenbetrieb, homogener Magerbetrieb und Schichtbetrieb vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung für einen Ottomotor mit Direkteinspritzung zu verbessern, derart, daß in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors optimale Verbrennungsbedingungen für das Gemisch eingerichtet werden kön nen.

Die Aufgabe wird bei einer Regeleinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsge mäß dadurch gelöst, daß ein Befehlsgeber für eine Einspritzung in zwei Schritten in ei nem Grenzbereich vorgesehen ist, der sich zwischen einem Bereich der geschichteten Verbrennung und einem Bereich der homogenen Verbrennung befindet.

Dadurch wird auf vorteilhafte Weise eine Regeleinrichtung für einen Ottomotor mit Di rekteinspritzung geschaffen, welche die Treibstoffeinspritzmengen bei einer Einspritzung in zwei Schritten regelt, um dadurch das Auftreten einer Drehmomentdifferenz oder einer Rauchbildung aufgrund einer Neigung zu einem mageren oder fetten Gemisch zu ver hindern, wie sie dann auftreten würde, wenn eine der Treibstoffeinspritzmengen kleiner wäre als die kleinste Ausgleichsmenge (minimale Ausgleichsimpulsweite; ein kleinster Wert, der eine Linearität in der Impulsweiten-Durchflußmengen-Charakteristik eines Treibstoffeinspritzventils ausgleichen kann).

Die Erfindung umfaßt damit eine Regeleinrichtung mit einem Befehlsgeber für die Ein spritzung in zwei Schritten, durch den ein Befehl gegeben wird, in einem Grenzbereich, der zwischen einem Bereich der geschichteten Verbrennung und einem Bereich der ho mogenen Verbrennung vorgesehen ist, eine Einspritzung in zwei Schritten auszuführen, wobei der eine Teil des Treibstoffs während des Ansaugtaktes und der restliche Treib stoff während des Verdichtungstaktes eingespritzt ist, in Abhängigkeit von einem vorbe stimmten Betriebszustand des Motors.

Vorzugsweise weist die Regeleinrichtung ferner eine Einrichtung auf zum Teilen der Ein spritzmenge, durch die eine Treibstoffeinspritzmenge in den Motor zum Zeitpunkt der Ausgabe des Befehls für die Einspritzung in zwei Schritten in eine Einspritzmenge für eine homogene Verbrennung, die während des Ansaugtaktes eingespritzt werden soll, und einer Einspritzmenge für die geschichtete Verbrennung, die während des Verdich tungstaktes eingespritzt werden soll, in einem Teilungsverhältnis teilbar ist, welches ei nem Soll-Luft-Treibstoffverhältnis zu diesem Zeitpunkt entspricht. Es ist vorteilhaft, wenn die Regeleinrichtung weiter einen Komparator, durch den eine jede Einspritzmenge nach dem Teilen mit jeweils einer kleinsten Ausgleichsmenge für das Treibstoffeinspritzventils vergleichbar ist, und einen Abgleicher für die geteilte Einspritzmenge aufweist, durch den die Einspritzmengen derart angepaßt sind, daß eine jede Einspritzmenge auf Null oder auf die kleinste Ausgleichsmenge gesetzt wird, bei der festgestellt wird, daß sie kleiner als die kleinste Ausgleichsmenge des Treibstoffeinspritzventils ist.

Zum Zeitpunkt der Befehlsausgabe, eine Einspritzung in zwei Schritten auszuführen, wird nämlich eine Treibstoffeinspritzmenge für den Motor in eine Einspritzmenge für die homogene Verbrennung, welche während des Ansaugtaktes eingespritzt werden soll, und eine Einspritzmenge für die geschichtete Verbrennung, welche während des Ver dichtungstaktes eingespritzt werden soll, in einem Teilungsverhältnis unterteilt, welches einem Soll-Luft-Treibstoffgemisch zu diesem Zeitpunkt entspricht. Des weiteren werden die Einspritzmengen mit einer kleinsten Ausgleichsmenge des Treibstoffeinspritzventils jeweils verglichen und als Ergebnis des Vergleichs werden die Einspritzmengen derart angepaßt, daß eine Einspritzmenge, die kleiner ist als die kleinste Ausgleichsmenge des Treibstoffeinspritzventils auf Null oder die kleinste Ausgleichsmenge gesetzt wird. Daher wird das Auftreten einer Drehmomentdifferenz oder einer Raucherzeugung aufgrund der Neigung des Gemisches, fett oder mager zu werden, vermieden. Dies würde eintreten, wenn eine der Treibstoffeinspritzmengen kleiner wäre als die kleinste Ausgleichsmenge.

Vorzugsweise ist der Abgleicher für die geteilte Einspritzmenge derart ausgestaltet, daß er eine Einspritzmenge, die ein kleineres Teilungsverhältnis aufweist, auf Null setzt und die Einspritzmenge, die ein größeres Teilungsverhältnis aufweist, auf eine Gesamtein spritzmenge setzt, wenn festgestellt wird, daß eine der Einspritzmengen kleiner ist als der kleinste Ausgleichsbetrag, so daß in diesem Fall eine Einspritzung in einem Schritt ausgeführt wird. Dadurch kann eine benötigte Einspritzmenge bereitgestellt werden, oh ne daß zuviel oder zu wenig Treibstoff eingespritzt wird.

Vorteilhafterweise ist der Abgleicher für die geteilte Einspritzmenge derart ausgestaltet, daß er die Einspritzmenge, die ein kleineres Teilungsverhältnis aufweist, auf die kleinste Ausgleichsmenge und die Einspritzmenge, die ein größeres Teilungsverhältnis hat, auf den Restwert setzt, der durch Subtraktion der kleinsten Ausgleichsmenge von der Ge samteinspritzmenge erhalten wird, wenn festgestellt wird, daß eine der Einspritzmengen kleiner ist als die kleinste Ausgleichsmenge. In diesem Fall kann außerdem eine benö tigte Einspritzmenge bereitgestellt werden, ohne daß zuviel oder zu wenig Treibstoff ein gespritzt wird.

Des weiteren wirkt es sich auch günstig aus, wenn der Abgleicher für die geteilte Ein spritzmenge derart ausgestaltet ist, daß er eine jede der Einspritzmengen auf die jeweils kleinste Ausgleichsmenge setzt, wenn festgestellt wird, daß beide Einspritzmengen je weils kleiner als die kleinste Ausgleichsmenge sind. Dadurch kann zumindest die Situati on vermieden werden, daß die Regelung der Einspritzmenge aussetzt oder verlorengeht.

Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn der Abgleicher für die geteilte Einspritzmenge derart ausgestaltet ist, daß er die Einspritzmenge, die ein kleineres Teilungsverhältnis aufweist, auf Null und die Einspritzmenge, die ein größeres Teilungsverhältnis aufweist, auf eine Gesamteinspritzmenge setzt, wenn festgestellt wird, daß die beiden Einspritz mengen jeweils kleiner sind als die kleinste Ausgleichsmenge, um dadurch eine Einspritzung in einem Schritt durchzuführen. Dadurch kann eine benötigte Einspritzmenge be reitgestellt werden, ohne daß zuviel oder zu wenig Treibstoff eingespritzt wird.

Vorzugsweise ist der Befehlsgeber für die Einspritzung in zwei Schritten derart ausges taltet, daß er den Befehl zum Ausführen einer Einspritzung in zwei Schritten in einem Grenzbereich zwischen einem Bereich einer homogenen Verbrennung und einem Be reich einer geschichteten Verbrennung ausgibt. Dadurch kann wechselseitig von der homogenen zur geschichteten Verbrennung mit glatten Übergängen hin- und herge schaltet werden.

Die Einspritzmengenteileinrichtung ist vorzugsweise derart ausgestaltet, daß sie das Teilungsverhältnis derart setzt, daß die Einspritzmenge für die geschichtete Verbren nung, die während des Verdichtungstaktes eingespritzt werden soll, um so größer wird, je magerer das Soll-Luft-Treibstoffgemisch ist. Daher kann mit einem glatten Übergang von der homogenen zur geschichteten Verbrennung geschaltet werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 ein Funktionsblockdiagramm eines grundsätzlichen Aufbaus einer Re geleinrichtung nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine nach einem Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Programms zum Umschalten einer Verbren nungsart des Motors,

Fig. 4 eine schematische Zeichnung einer Umschalttabelle für die Verbren nungsart des Motors,

Fig. 5 ein Flußdiagramm eines Programms zur Berechnung einer Treibstoffe inspritzmenge für den Motor,

Fig. 6 ein Flußdiagramm eines Programms zur Regelung einer Treibstoff einspritzmenge zum Zeitpunkt einer Einspritzung in zwei Schritten, und

Fig. 7 ein Flußdiagramm eines Programms zur Regelung einer Treibstoffein spritzmenge zum Zeitpunkt einer Einspritzung in zwei Schritten für ein weiteres Ausführungsbeispiel.

In Fig. 1 ist ein grundsätzlicher Aufbau einer Regeleinrichtung für einen Ottomotor mit Direkteinspritzung entsprechend der vorliegenden Erfindung gezeigt, wie er im folgenden in den Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. 2-7 beschrieben wird.

Fig. 2 zeigt eine systematische Ansicht einer Brennkraftmaschine nach einem Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welches im folgenden zunächst beschrieben wird.

Durch einen Luftfilter 2 wird über eine Ansaugleitung 3, geregelt durch ein elektrisch ge regeltes Drosselventil 4, Luft in eine Verbrennungskammer eines jeden Zylinders einer Brennkraftmaschine 1 gesaugt. Außerdem ist ein Drallregelventil 5 vorgesehen, um die Strömung der in die Verbrennungskammer eingesaugten Luft zu steuern, indem eine Querschnittsfläche des Eintritts geregelt wird.

Des weiteren ist ein elektromagnetisches Einspritzventil (Einspritzdüse) 6 zum direkten Einspritzen von Treibstoff (Benzin) in die Verbrennungskammer vorgesehen.

Um den auf einen vorbestimmten Druck geregelten Treibstoff einzuspritzen, ist das elekt romagnetische Einspritzventil 6 derart aufgebaut, daß es durch einen Solenoiden geöff net werden kann, der durch ein von einer Regeleinrichtung 20, die weiter unten be schrieben wird, ausgegebenes Einspritz-Impulssignal bei einem Ansaugtakt oder einem Verdichtungstakt synchron zur Motordrehung betätigt wird. Der eingespritzte Treibstoff verteilt sich im Falle einer Einspritzung in den Ansaugtakt in der Verbrennungskammer, um dadurch ein homogenes Luft-Treibstoff-Gemisch zu bilden, und bildet im Falle einer Einspritzung in den Verdichtungstakt eine um eine Zündkerze 7 konzentrierte, ge schichtete Luft-Treibstoffmischung, die durch die Zündkerze 7 in Abhängigkeit von einem Zündsignal der weiter unten beschriebenen Regeleinrichtung 20 gezündet und dadurch verbrannt wird. Bei dem oben angeführten Aufbau können die Verbrennungsarten in eine homogene stöchiometrische Verbrennung, eine homogene Magerverbrennung (Luft- Treibstoffverhältnis zwischen 20 und 30) und einer geschichteten Magerverbrennung (Luft-Treibstoffverhältnis ungefähr 40) zusammen mit einer Regelung des Mischungs verhältnisses von Luft und Treibstoff unterteilt werden.

Über eine Abgasleitung 8, die mit einem Katalysator 9 zum Reinigen des Abgases ver sehen ist, wird das Abgas von der Brennkraftmaschine 1 abgelassen. Ein Teil des Abga ses wird stromab des elektrisch geregelten Drosselventils 4 der Ansaugleitung 3 (An saugverteiler) über ein elektrisch geregeltes Abgasrückführventil 10 und danach über eine Abgasrückführleitung 11 zurückgeleitet.

Die Regeleinrichtung 20 ist mit einem Mikrocomputer versehen, der eine CPU, ROM, RAM, einen A/D-Wandler und eine E/A-Schnittstelle aufweist. Diese Regeleinrichtung 20 empfängt Eingangssignale von verschiedenen Sensoren und führt darauf beruhende Berechnungen durch, um dadurch Regeleingriffe, wie beispielsweise eine Betätigung des elektromagnetischen Einspritzventils 6 und eine Betätigung der Zündkerze 7, durch zuführen.

Die oben erwähnten, verschiedenen Sensoren umfassen Kurbelwinkelsensoren 21 und 22 zur Erfassung einer Drehung einer Kurbelwelle bzw. einer Nockenwelle der Brenn kraftmaschine 1. Ein jeder der Kurbelwinkelsensoren 21 und 22 ist derart ausgestaltet, daß er ein Referenzimpulssignal REF bei einer zuvor festgelegten Kurbelwinkellage (beispielsweise 110° vor dem oberen Totpunkt) bei einem jeden Kurbelwinkel 720°/n, wobei angenommen ist, daß die Anzahl der Zylinder "n" ist, und ein Einheitsimpulssignal POS bei jedem Einheitswinkel von 1° bis 2° erzeugt, so daß eine Motordrehgeschwin digkeit Ne, beispielsweise basierend auf einer Periode des Referenzimpulssignals REF, berechnet werden kann. Insbesondere der Kurbelwinkelsensor 22 erzeugt Zylinderdiffe renzierungssignale PHASE bei zuvor gesetzten Kurbelwinkeln innerhalb eines Kurbel winkels von 720°, von denen ein jedes einem speziellen Zylinder entspricht, so daß die Zylinder voneinander unterschieden werden können.

Zusätzlich sind vorgesehen: Ein Luftströmungsmesser 23 zur Erfassung einer Ansaug luftmenge Qa stromauf des elektrisch geregelten Drosselventil 4 der Ansaugleitung 3, ein Beschleunigungssensor 24 zur Erfassung des Grades des Niedertretens des Gaspe dals (Öffnungswinkel der Drosselklappe) ACC, ein Drosselsensor 25 zur Erfassung eines Drosselöffnungswinkels TVO des elektrisch geregelten Drosselventils 4 (wobei der Dros selsensor 25 einen Leerlaufschalter aufweist, der in der vollständig geschlossenen Stel lung des Drosselventils 4 AN geschaltet ist), ein Wassertemperatursensor 26 zur Erfas sung einer Temperatur Tw des Kühlwassers des Verbrennungskraftmotors 1, ein Sauer stoffsensor 27 zur Ausgabe eines Signals entsprechend einem fetten bzw. mageren Zu stands eines Luft-Treibstoffgemisches des Abgases in der Abgasleitung 8 sowie ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 28 zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindigkeit VSP.

Im folgenden wird die Regelung zum Umschalten der Verbrennungsart, wie sie durch die Regeleinrichtung 20 ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme der Fig. 3 beschrieben.

Fig. 3 zeigt ein Programm zum Umschalten der Verbrennungsart des Motors, welches in bestimmten Zeitabständen (beispielsweise 10 ms) ausgeführt wird. Dieses Programm entspricht der Regeleinrichtung zum Umschalten der Verbrennungsart des Motors.

In einem Schritt 1 (als S1 bezeichnet; im folgenden findet diese Regelung entsprechend weitere Anwendung) werden die Betriebszustände des Motors wie beispielsweise die Motordrehgeschwindigkeit Ne, das Soll-Motordrehmoment tTe sowie die Kühlwasser temperatur Tw eingelesen. Des weiteren wird ein Soll-Motordrehmoment tTe unter Be rücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses und des Drehmomentverhältnisses in Abhängigkeit einer Soll-Antriebskraft tTd, die durch den Öffnungswinkel ACC der Dros selklappe und der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP festgesetzt ist, oder in Abhängigkeit vom Öffnungswinkel ACC der Drosselklappe und der Motordrehgeschwindigkeit Ne be stimmt.

Im Schritt 2 wird auf eine Tabelle zum Umschalten der Verbrennungsart des Motors in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Motors Bezug genommen. Es sind nämlich eine Vielzahl von solchen Tabellen, wie eine davon in Fig. 4 gezeigt ist, vorgesehen, von denen jedes die Verbrennungsart in Abhängigkeit von den Parametern Motordrehge schwindigkeit Ne und Soll-Motordrehmoment tTe bestimmt (ebenso wie das Nenn-Soll- Gleichgewichtsverhältnis TFBYA0) und gekennzeichnet ist durch Bedingungen wie die Kühlwassertemperatur Tw und die verstrichene Zeit seit dem Starten des Motors. Mit Hilfe der in Abhängigkeit von diesen Zuständen ausgewählten Tabelle wird eine geeig nete Verbrennungsart (zusammen mit dem Nenn-Soll-Gleichgewichtsverhältnis TFBYA0) unter der homogenen stöchiometrischen Verbrennung, der homogenen Ma gerverbrennung, der geschichteten Magerverbrennung und der Einspritzung in zwei Schritten (schwach geschichtete Verbrennung) in Übereinstimmung mit Parametern des gerade vorherrschenden Betriebszustandes des Motors ausgewählt. Die beispielhaft in der Fig. 4 gezeigte Tabelle ist für einen Zustand nach Beendigung des Aufwärmens vor gesehen (die Kühlwassertemperatur Tw ist hoch und es ist genügend Zeit nach dem Starten des Motors verstrichen).

Im Schritt 3 wird eine Bewertung der Verbrennungsart des Motors vorgenommen und der Programmfluß verzweigt sich von hier an in Abhängigkeit von dieser Bewertung.

Im Falle einer homogenen stöchiometrischen Verbrennung geht der Programmfluß wei ter zu Schritt 4, um die entsprechende Regelung durchzuführen. Insbesondere wird die Treibstoffmenge derart gewählt, daß ein stöchiometrisches Luft-Treibstoffgemisch (14, 6) erhalten wird, und mit Hilfe des Sauerstoffsensors 27 wird ein geschlossener Regelkreis zur Regelung des Luft-Treibstoffgemisches aufgebaut, während der Einspritzzeitpunkt auf den Ansaugtakt gelegt wird, um auf diese Weise die homogene stöchiometrische Verbrennung durchzuführen.

Im Falle einer homogenen Magerverbrennung geht der Programmfluß weiter zu Schritt 5, um die entsprechende Regelung durchzuführen. Insbesondere wird die eingespritzte Treibstoffmenge auf einen Wert gesetzt, der dem mageren Luft-Treibstoffgemisch von 20 bis 30 entspricht, es wird ein offener Steuerkreis verwendet, während der Einspritzzeit punkt auf den Ansaugtakt gelegt wird, um dadurch die homogene Magerverbrennung durchzuführen.

Im Falle einer geschichteten Magerverbrennung geht der Programmfluß weiter zu Schritt 6, um auf diese Weise eine geeignete Steuerung durchzuführen. Insbesondere wird die eingespritzte Treibstoffmenge so gesetzt, daß sie einem mageren Luft-Treibstoffverhältnis bei ungefähr 40 entspricht, und es wird ein offener Steuerkreis aufgebaut, während der Einspritzzeitpunkt auf den Verdichtungstakt gelegt wird, um so eine ge schichtete Magerverbrennung durchzuführen.

Im Falle einer Einspritzung in zwei Schritten (schwach geschichtete Verbrennung) geht der Programmfluß weiter zu Schritt 7, um eine entsprechende Regelung durchzuführen. Hier wird eine Einspritzung in zwei Schritten durchgeführt, wobei ein Teil des Treibstoffs während des Einsaugtaktes und der restliche Treibstoff während des Verdichtungstaktes eingespritzt wird. Insbesondere wird die Treibstoffeinspritzmenge in eine Einspritzmenge für die homogene Verbrennung, die während des Ansaugtaktes eingespritzt wird, und die Einspritzmenge für die geschichtete Verbrennung, die während des Verdichtungstaktes eingespritzt wird, unterteilt. Daher entspricht dieser Programmteil dem Befehlsgeber für die Einspritzung in zwei Schritten.

Fig. 5 zeigt ein Programm zur Berechnung der Treibstoffeinspritzmenge (im Falle der Einspritzung in zwei Schritten der Gesamteinspritzmenge), die in vorgegebenen Zeitab ständen durchgeführt wird und auf deren Ergebnis in der zuvor erwähnten homogenen stöchiometrischen Verbrennungsregelung, der homogenen Magerverbrennungsrege lung, der geschichteten Magerverbrennungsregelung und der Einspritzregelung in den zwei Schritten zurückgegriffen wird.

Im Schritt 11 werden beispielsweise die Strömungsmenge der Ansaugluft Qa und die Motordrehgeschwindigkeit Ne erfaßt.

Im Schritt 12 wird eine grundsätzliche Treibstoffeinspritzmenge Tp, die der stöchiometri schen Luft-Treibstoffmischung entspricht, durch die folgende Gleichung berechnet:

Tp = K × Qa/Ne

dabei ist K eine Konstante.

Im Schritt 13 wird eine Treibstoffeinspritzmenge TI durch die folgende Gleichung berech net:

TI = Tp × TFBYA × KATHOS × (ALPHA + KBLRC - 1)

dabei TFBYA ein Soll-Gleichgewichtsverhältnis, welches dadurch erhalten wurde, daß das grundsätzliche Soll-Gleichgewichtsverhältnis TFBYA0, das von der ausgewählten Tabelle erhalten wurde, in Abhängigkeit eines Verbrennungswirkungsgrades korrigiert wird und eine Zeitverzögerung erster Ordnung hinzuaddiert wird. Das Soll-Gleichge wichtsverhältnis TFBYA wird auch "Korrekturkoeffizient für das Soll-Luft-Treibstoffver hältnis" genannt und beträgt unter der Annahme, daß das Soll-Luft-Treibstoffverhältnis tAF ist, 14.6/tAF.

Des weiteren stellt KATHOS einen Transienten-Korrekturkoeffizienten dar, der bei spielsweise auf einer Änderung des Öffnungsgrades TVO der Drossel beruht.

Zusätzlich stellt ALPHA einen Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten des Luft-Treibstoff verhältnisses in Abhängigkeit eines Signals des Sauerstoffsensors dar und wird bei der Magerverbrennung bei 1 (d. h. = 1) festgehalten. KBLRC ist ein Lern-Korrektur koeffi zient, der auf einem Regelergebnis der Rückkopplungsregelung des Luft-Treibstoffver hältnisses beruht.

Fig. 6 zeigt ein Programm zur Regelung der Einspritzmenge zum Zeitpunkt der Einsprit zung in zwei Schritten, das im Falle der Zwei-Schritt-Einspritzregelung ausgeführt wird (Schritt 7 der Fig. 3).

In Schritt 21 wird Bezug auf eine Tabelle genommen, die mit einem zuvor gesetzten Teilungsverhältnis KPART (hier, das Verhältnis der Einspritzmenge für die geschichtete Verbrennung zur Gesamteinspritzmenge) entsprechend dem Soll-Gleichgewichtsver hältnis TFBYA gespeichert ist. Des weiteren ist das Teilungsverhältnis KPART vom tat sächlichen Soll-Gleichgewichtsverhältnis TFBYA abhängig.

Je kleiner in diesem Fall das Soll-Gleichgewichtsverhältnis TFBYA ist (d. h., je magerer das Soll-Luft-Treibstoffgemisch ist), desto größer ist das Teilungsverhältnis KPART der Einspritzmenge im Falle der geschichteten Verbrennung. Des weiteren ist das Teilungs verhältnis KPART der Einspritzmenge bei der geschichteten Verbrennung um so kleiner, je größer das Soll-Gleichgewichtsverhältnis TFBYA ist und je näher es an 1 liegt (d. h., je näher das Soll-Luft-Treibstoff-Gemisch an einer stöchiometrischen Mischung liegt).

Im Schritt 22 wird die Einspritzmenge für die Zweischritt-Einspritzung entsprechend dem Teilungsverhältnis berechnet. Insbesondere wird eine Einspritzmenge TIS für die ge schichtete Verbrennung, die während des Verdichtungstaktes eingespritzt wird, durch Multiplikation der Treibstoff-Einspritzmenge TI mit dem Teilungsverhältnis KPART durch die folgende Gleichung (1) berechnet, während die Einspritzmenge TIH für die homoge ne Verbrennung, die während des Ansaugtaktes eingespritzt wird, durch Multiplikation der Treibstoff-Einspritzmenge TI mit dem anderen Teilungsverhältnis (1 - KPART) be rechnet wird:

TIS = TI × KPART (1) und

TIH = TI × (1 - KPART) (2).

Im Schritt 23 wird die Einspritzmenge TIS für die geschichtete Verbrennung mit einer minimalen Ausgleichsmenge MIN des Treibstoff-Einspritzventils verglichen und der Pro grammfluß verzweigt in Abhängigkeit des Ergebnisses dieses Vergleichs. Bei jedem der durch die Verzweigung erreichten Schritte 24 und 25 wird die Einspritzmenge TIH der homogenen Verbrennung mit der kleinsten Ausgleichsmenge MIN des Treibstoffein spritzventils verglichen.

Im Falle, daß beide Einspritzmengen TIS und TIH gleich oder größer als die kleinste Ausgleichsmenge MIN sind (d. h., im Falle, daß TIS ≧ MIN und TIH ≧ MIN gilt), ist keine Anpassung nötig, so daß die Einspritzmengen TIS und TIH, die im Schritt 22 geteilt wur den, so beibehalten werden. Dann geht der Programmfluß weiter zu Schritt 29, um die Einspritzmenge TIH der homogenen Verbrennung, die während des Ansaugtaktes ein gespritzt werden soll, und die Einspritzmenge TIS der geschichteten Verbrennung, die während des Verdichtungstaktes eingespritzt werden soll, in ein vorbestimmtes Register zu übertragen.

Im Falle, daß eine der Einspritzmengen, wie beispielsweise die Einspritzmenge TIS für die geschichtete Verbrennung, kleiner ist als die kleinste Ausgleichsmenge MIN (d. h. im Falle, daß TIS < MIN und TIH ≧ MIN gilt) erreicht der Programmfluß Schritt 26, um dabei die Einspritzmenge TIS der geschichteten Verbrennung, die die Einspritzmenge mit dem kleineren Teilungsverhältnis ist, auf 0 (Null) zu setzen, während die Einspritzmenge TIH der homogenen Verbrennung, also der Einspritzmenge mit dem größeren Teilungsver hältnis, auf die Gesamteinspritzmenge TI gesetzt wird. In diesem Fall wird eine Einsprit zung in einem Schritt (d. h., nur die Einspritzung während des Ansaugtaktes, also eine homogene Verbrennung) durchgeführt.

Umgekehrt erreicht im Falle, daß die Einspritzmenge TIH der homogenen Verbrennung kleiner ist als die kleinste Ausgleichsmenge MIN (d. h., im Falle, daß TIS ≧ MIN und TIH < MIN sind), der Programmfluß den Schritt 27, um dabei die Einspritzmenge TIH der homogenen Verbrennung, welche die Einspritzmenge mit dem kleineren Teilungsver hältnis ist, auf 0 (Null) zu setzen, während die Einspritzmenge TIS der geschichteten Verbrennung, die die Einspritzmenge mit dem größeren Teilungsverhältnis ist, auf die Gesamteinspritzmenge TI gesetzt wird. In diesem Fall wird eine Einspritzung in einem Schritt (d. h., nur die Einspritzung während des Verdichtungstaktes für eine geschichtete Verbrennung) durchgeführt.

Wenn dagegen festgestellt wird, daß sowohl die Einspritzmenge TIS als auch die Ein spritzmenge TIH kleiner sind als die kleinste Ausgleichsmenge MIN (d. h., im Falle, daß TIS < MIN und TIH < MIN gilt), dann erreicht der Programmfluß den Schritt 28, um die beiden Einspritzmengen TIS und TIH auf die kleinste Ausgleichsmenge MIN zu setzen.

Nachdem die Regelung diese beiden Anpassungen vorgenommen hat, geht der Pro grammfluß weiter zu Schritt 29, um dadurch die eingestellte Einspritzmenge TIH für die homogene Verbrennung, die während des Ansaugtaktes eingespritzt wird, und die ein gestellte Einspritzmenge TIS der geschichteten Verbrennung, die während des Verdich tungstaktes eingespritzt wird, in ein vorgegebenes Register zu übertragen. Danach wird dieses Programm beendet.

Bei dem obigen Programm entsprechen die Verarbeitungsabschnitte der Schritte 21 und 22 der Einrichtung zum Teilen der Einspritzmenge, die Schritte 23 bis 25 entsprechen dem Komparator und die Schritte 26 bis 28 entsprechen dem Abgleicher der geteilten Einspritzmenge.

Im folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung be schrieben.

Fig. 7 zeigt ein Programm zur Regelung der Einspritzmenge zum Zeitpunkt einer Ein spritzung in zwei Schritten, die anstelle des in der Fig. 6 gezeigten Programms ausge führt wird.

Die Verarbeitungsschritte, die in den Schritten 31 bis 35 ausgeführt werden, sind iden tisch zu denen der Schritte 21 bis 25 der Fig. 6, so daß deren Erläuterung im folgenden weggelassen ist.

Im Falle, daß eine der Einspritzmengen, wie beispielsweise die Einspritzmenge TIS für die geschichtete Verbrennung, kleiner ist als die kleinste Ausgleichsmenge MIN (d. h., im Fall, in dem TIS < MIN und TIH ≧ MIN gilt), erreicht der Programmfluß den Schritt 36, um dabei die Einspritzmenge TIS, die die Einspritzmenge mit dem kleineren Teilungsver hältnis ist, auf die kleinste Ausgleichsmenge MIN zu setzen. Des weiteren wird die Ein spritzmenge TIH der homogenen Verbrennung, die die Einspritzmenge mit dem größe ren Verbrennungsverhältnis darstellt, auf den Rest (TI - MIN) gesetzt, der durch Subtrak tion der kleinsten Ausgleichsmenge MIN von der Gesamteinspritzmenge TI erhalten wird.

Umgekehrt erreicht der Programmfluß im Falle, daß die Einspritzmenge TIH der homo genen Verbrennung kleiner ist als die kleinste Ausgleichsmenge MIN (d. h., im Falle, daß TIS ≧ MIN und TIH < MIN gilt), den Schritt 37, um dabei die kleinste Ausgleichsmenge MIN auf die Einspritzmenge TIH der homogenen Verbrennung zu setzen, welche die Einspritzmenge mit dem kleineren Teilungsverhältnis darstellt. Des weiteren wird die Einspritzmenge TIS der geschichteten Verbrennung, die die Einspritzmenge mit dem größeren Teilungsverhältnis darstellt, auf den Rest (TI - MIN) gesetzt, der durch Sub traktion der kleinsten Ausgleichsmenge MIN von der Gesamteinspritzmenge TI erhalten wird.

Wenn zwischenzeitlich festgestellt wird, daß sowohl die Einspritzmenge TIS als auch die Einspritzmenge TIH kleiner sind als die kleinste Ausgleichsmenge MIN (d. h. im Falle, daß TIS < MIN und TIH < MIN gilt), erreicht der Programmfluß den Schritt 38, um die Größe jeweils der Einspritzmenge TIS der geschichteten Verbrennung und der Ein spritzmenge TIH der homogenen Verbrennung (d. h. die Größen des Teilungsverhältnis ses KPART der Einspritzmenge für die geschichtete Verbrennung und das Teilungsver hältnis 1 - KPART für die Einspritzmenge der homogenen Verbrennung) miteinander zu vergleichen.

Im Falle, daß TIS < TIH gilt, verzweigt der Programmfluß zum Schritt 39, um dabei die Einspritzmenge TIS der geschichteten Verbrennung, die die Einspritzmenge mit dem kleineren Teilungsverhältnis darstellt, auf 0 (Null) zu setzen, während die Einspritzmenge TIH der homogenen Verbrennung, die die Einspritzmenge mit dem größeren Teilungs verhältnis ist, auf die Gesamteinspritzmenge TI gesetzt wird. In diesem Fall wird eine Einspritzung in einem Schritt durchgeführt, bei der die Einspritzung für eine homogene Verbrennung nur während des Ansaugtaktes stattfindet.

Im Gegensatz dazu verzweigt der Programmfluß im Falle, daß TIS ≧ TIH gilt, zu Schritt 40, um dabei die Einspritzmenge TIH der homogenen Verbrennung, die die Einspritz menge mit dem kleineren Teilungsverhältnis darstellt, auf 0 (Null) zu setzen, während die Einspritzmenge TIS der geschichteten Verbrennung, die die Einspritzmenge mit dem größeren Teilungsverhältnis ist, auf die Gesamteinspritzmenge TI gesetzt wird. In die sem Fall wird eine Einspritzmenge in einem Schritt durchgeführt, bei der die Einspritzung nur während des Verdichtungstaktes für eine geschichtete Verbrennung stattfindet.

Nach einer dieser Einstellungen geht der Programmfluß weiter zum Schritt 41, um die eingestellte Einspritzmenge TIH der homogenen Verbrennung, die während des An saugtaktes eingespritzt wird und die eingestellte Einspritzmenge TIS der geschichteten Verbrennung, die während des Verdichtungstaktes eingespritzt wird, in ein vorgegebe nes Register zu übertragen. Danach wird das Programm beendet.

Dabei entsprechen die Verarbeitungsabschnitte der Schritte 31 und 32 der Einrichtung zum Teilen der Einspritzmenge, die Verarbeitungsabschnitte der Schritte 33 bis 35 ent sprechen dem Komparator und die Verarbeitungsabschnitte der Schritte 36 bis 40 ent sprechen der Regeleinrichtung für die geteilte Einspritzmenge.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann, basierend auf dem Flußdiagramm der Fig. 6, dessen Schritt 28 durch die Schritte 38 bis 40 des Flußdiagramms der Fig. 7, o der, basierend auf dem Flußdiagramm der Fig. 7, die Schritte 38 bis 40 durch den Schritt 28 des Flußdiagramms der Fig. 6 ersetzt werden.

Somit wird durch die vorliegende Regeleinrichtung vorzugsweise die in den Motor einzu spritzende Treibstoffmenge zum Zeitpunkt der Ausgabe eines Befehls zum Durchführen der Einspritzung in zwei Schritten entsprechend dem zu diesem Zeitpunkt vorliegenden Soll-Luft-Treibstoffverhältnis durch das Teilungsverhältnis in die Einspritzmenge für die homogene Verbrennung, die während des Ansaugtaktes eingespritzt wird, und in die Einspritzmenge für die geschichtete Verbrennung, die während des Verdichtungstaktes eingespritzt wird, unterteilt. Des weiteren wird vorzugsweise eine jede der derart geteil ten Einspritzmengen mit der kleinsten Ausgleichsmenge des Treibstoffeinspritzventils verglichen. In Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleichs wird eine jede Einspritz menge derart eingestellt, daß die Einspritzmenge oder die Einspritzmengen, bei denen festgestellt wird, daß sie kleiner als die kleinste Ausgleichsmenge sind, auf 0 (Null) oder die kleinste Ausgleichsmenge gesetzt. Dadurch wird erreicht, daß das Auftreten einer Drehmomentschwankung oder Raucherzeugung aufgrund einer Neigung in Richtung magerer oder fetten Verbrennung eingeschränkt wird, welches andernfalls auftreten würde, wenn eine der Treibstoff-Einspritzmengen kleiner wäre als eine kleinste Aus gleichsmenge.

Claims

1. Regeleinrichtung für einen Ottomotor mit Direkteinspritzung mit: einem Treibstoffeinspritzventil, durch das ein Treibstoff direkt in eine Verbrennungs kammer des Motors einspritzbar ist, und einer Regeleinrichtung zum Umschalten einer Verbrennungsart des Motors zumindest zwischen einer homogenen Verbrennung, bei der Treibstoff während des Ansaugtaktes eingespritzt ist und einer geschichteten Verbrennung, bei der Treibstoff während eines Verdichtungstaktes eingespritzt ist, durch die eine Verbrennungsart des Motors in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Motors durch Umschalten regelbar ist, gekennzeichnet durch einen Befehlsgeber für eine Einspritzung in zwei Schritten in einem Grenzbereich, der zwischen einem Bereich der geschichteten Verbrennung und einem Bereich der homogenen Verbrennung vorge sehen ist.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Teilein richtung für die Einspritzmenge, durch die zum Zeitpunkt der Ausgabe des Befehls, eine Einspritzung in zwei Schritten durchzuführen, eine Treibstoffeinspritzmenge für den Mo tor (1) in eine Einspritzmenge für die homogene Verbrennung, die während des An saugtaktes eingespritzt werden soll, und in eine Einspritzmenge für die geschichtete Verbrennung, die während des Verdichtungsaktes eingespritzt werden soll, in einem Teilungsverhältnis teilt, das einem zu diesem Zeitpunkt herrschenden Soll-Luft- Treibstoff-Verhältnis entspricht.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilein richtung für die Einspritzmenge derart ausgestaltet ist, das Teilungsverhältnis so zu set zen, dass, je magerer das Soll-Luft-Treibstoff-Verhältnis ist, desto größer die Einspritz menge für die geschichtete Verbrennung eingestellt wird, die während des Verdich tungstaktes eingespritzt ist.

4. Regeleinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzmengen nach der Teilung durch einen Komparator jeweils mit einer kleinsten Ausgleichsmenge des Treibstoffeinspritzventils (6) verglichen werden.

5. Regeleinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die geteilten Einspritzmengen durch einen Abgleicher für die geteilte Einspritzmenge derart einstellbar sind, dass eine der Einspritzmengen, bei der festgestellt ist, dass sie kleiner als die kleinste Ausgleichsmenge des Einspritz ventils (6) ist, auf Null oder auf die kleinste Ausgleichsmenge gesetzt ist.

6. Regeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abglei cher für die geteilte Einspritzmenge derart ausgestaltet ist, dass er diejenige Einspritz menge, die ein kleineres Teilungsverhältnis aufweist, auf Null setzt, und die Einspritz menge, die ein größeres Teilungsverhältnis aufweist, auf eine Gesamteinspritzmenge setzt, wenn bei einer der besagten Einspritzmengen festgestellt ist, dass sie kleiner als die kleinste Ausgleichsmenge ist.

7. Regeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abglei cher für die geteilte Einspritzmenge derart ausgestaltet ist, dass er diejenige Einspritz menge, die ein kleineres Teilungsverhältnis aufweist, auf die kleinste Ausgleichsmenge setzt, und diejenige Einspritzmenge, die ein größeres Teilungsverhältnis aufweist, auf den Rest setzt, der durch Subtraktion der kleinsten Ausgleichsmenge von der Gesamt einspritzmenge erhalten wird, wenn bei einer der besagten Einspritzmengen festgestellt ist, dass sie kleiner als die kleinste Ausgleichsmenge ist.

8. Regeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abglei cher für die geteilte Einspritzmenge derart ausgestaltet ist, dass er jede der Einspritz mengen jeweils auf die kleinste Ausgleichsmenge setzt, wenn festgestellt ist, dass je weils beide Einspritzmengen kleiner als die kleinste Ausgleichsmenge sind.

9. Regeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abglei cher für die geteilte Einspritzmenge derart ausgestaltet ist, dass er diejenige Einspritz menge, die ein kleineres Teilungsverhältnis aufweist, auf Null setzt und diejenige Ein spritzmenge, die ein größeres Teilungsverhältnis aufweist, auf eine Gesamteinspritz menge setzt, wenn jeweils bei beiden besagten Einspritzmengen festgestellt ist, dass sie kleiner als die kleinste Ausgleichsmenge sind.