DE19851811A1 - Kraftstoffeinspritz-Regelsystem für einen Verbrennungsmotor vom Typ mit Zylindereinspritzung - Google Patents
Kraftstoffeinspritz-Regelsystem für einen Verbrennungsmotor vom Typ mit ZylindereinspritzungInfo
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Abstract
Für einen Verbrennungsmotor vom Typ mit Zylindereinspritzung wird ein Kraftstoffeinspritz-Regelsystem geschaffen, und zwar zum Regeln der Kraftstoffeinspritzung/Verbrennung, die während einem Expansionshub oder einem Auspuffhub des Motors erfolgt, damit ein Katalysator auf eine Aktivierungstemperatur sobald wie möglich während einer Motorstartphase erwärmt wird, bei Schutz des Katalysators gegenüber einer Verschlechterung/einem Auslösen und unter Gewährleistung der Reinigung des Abgases in einer früheren Stufe, unabhängig von Veränderungen in der Außentemperatur und hinsichtlich des Zustands eines Kraftfahrzeugs, die vorliegen, wenn der Motor ausgehend von dem kalten Zustand erneut gestartet wird oder wenn der Motor, nachdem er gestoppt wurde, in dem aufgewärmten Zustand erneut gestartet wird, und zusätzlich wird ein geeigneter Temperaturanstieg sowie ein Vermeiden eines Ableitens von nicht verbranntem Gas erreicht. Das System enthält eine Motorstart-Detektionsvorrichtung zum Detektieren des Startens des Motors (10), eine Temperaturdetektorvorrichtung (55) zum Detektieren der Temperatur (T¶W¶) des Motors (10), sowie eine Detektionsvorrichtung für einen Motorzustand mit niedriger Temperatur (22) zum Detektieren der Tatsache, ob der Motor mit niedriger Temperatur vorliegt oder nicht.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein
Kraftstoffeinspritz-Regelsytem für einen Verbrennungsmotor
vom Typ mit Zylindereinspritzung, der auch als
Verbrennungsmotor vom Typ mit Direkteinspritzung bekannt ist.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein
Kraftstoff-Regelsystem zum Regeln der Kraftstoffeinspritzung
in den Zylinder des Motors mit Zylindereinspritzung derart,
daß sich ein Katalysator eines in einer Abgasleitung des
Motors angeordneten Katalysatorumsetzers (catalyst converter)
einfach auf eine Ansprech- bzw. Aktivierungstemperatur
anheizen läßt, d. h. einer Temperatur, bei der der Katalysator
während einer Startphase des Motorbetriebs aktiviert wird.
Allgemein wird ein Dreiwege-Katalysatorumsetzer zum Reinigen
eines Abgases eines Verbrennungsmotors eingesetzt, auf den im
folgenden auch einfach als Motor Bezug genommen wird. In
diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß dann, wenn die
Temperatur des Katalysators niederiger als die
Ansprechtemperatur ist, wie im Fall eines Kaltstarts des
Motors, in dem der Motor in einem Zustand mit geringer
Temperatur vorliegt, die Abgaskomponente wie HC, CO und
dergleichen an die Atmosphäre ohne Erfassung durch den
Katalysatorumsetzer abgegeben werden. Hinsichtlich der
Handhabung dieses Problems sind bereits zahlreiche Maßnahmen
zum Fördern des schnellen Ansprechens des Reinigungsvermögens
oder des Reinigungswirkungsgrads des Katalysatorumsetzers
vorgeschlagen. Beispielsweise ist gemäß einer Vorgehensweise
eine Heizeinrichtung in der Abgasleitung des Motors zum
Heizen des Katalysators vorgesehen, damit ein hoher
Reinigungswirkungsgrad oder ein hohes
Reinigungsleistungsvermögen des Katalysatorumsetzers so früh
wie möglich in der Startphase des Motorbetriebs realisiert
wird.
Als einer andere Vorgehensweise zum Heizen des Katalysators
auf eine gewünschte Temperatur oder eine Ansprechtemperatur
ist in der nicht geprüften japanischen Patentanmeldungs-
Veröffentlichung Nr. 183922/1992 ein Kraftstoffeinspritz-
Regelsystem für einen Ottomotor vom Typ mit
Zylindereinspritzung offenbart, der mit einem
Temperatursensor für einen Katalysator ausgerüstet ist. Das
Kraftstoff-Regelsystem ist so entworfen, daß eine zusätzliche
Kraftstoffeinspritzung während eines Expansions- oder
Auspuffhubs durchgeführt wird, damit das Abgas, dem der
zusätzlich eingespritzte Kraftstoff zugemischt ist, einer
Verbrennung in der Abgasleitung unterzogen wird, und zwar zum
Erwärmen des Katalysators bis zu einer gewünschten Temperatur
oder Ansprechtemperatur.
Jedoch besteht bei dem üblichen Katalysator-Heizsystem ein
Problem bedingt durch hohe Kosten im Zusammenhang mit der
Anforderung zum Installieren einer Heizeinrichtung in der
Abgasleitung zum Anheben der Temperatur des Katalysators oder
der Anforderung zum Installieren eines Temperatursensors und
einer zweiten Zündkerze in der Abgasleitung in deren Verlauf
zum Ablaß.
Im Hinblick auf den oben beschreibenen Stand der Technik
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der
Schaffung eines Kraftstoffeinspritz-Regelsystems für einen
Verbrennungsmotor vom Typ mit Zylindereinspritzung, die in
der Lage ist, die Temperatur eines Katalysators schnell
anzuheben, und zwar unabhängig von Änderungen im Umfeld oder
der atmosphärischen Temperatur, ohne daß es zu einer
Auflösung oder einem Schaden des Katalysators kommt.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der
Schaffung eines Kraftstoffeinspritz-Regelsystems für einen
Motor vom Typ mit Zylindereinspritzung, die sich
kostengünstig implementieren läßt, ohne der Anforderung zum
Bereitstellen zusätzlicher Komponenten, wie einem
Katalysatortemperatursensor oder dergleichen.
Im Hinblick auf die obige und weitere Aufgaben, die sich
anhand der nachfolgenden Beschreibung ergeben, wird gemäß
einem allgemeinen Aspekt der vorliegenden Erfindung ein
Kraftstoffeinspritz-Regelsystem für einen Verbrennungsmotor
vom Typ mit Zylindereinspritzung geschaffen, bei dem
Kraftstoff direkt in einen Zylinder durch ein
Kraftstoffeinspritzsystem eingespritzt wird. Das oben
erwähnte System enthält eine Motorstart-Detektionsvorrichtung
zum Detektieren des Startens des Verbrennungsmotors, eine
Temperatur-Detektorvorrichtung zum Detektieren der Temperatur
des Motors, eine Detektorvorrichtung für einen Motorzustand
mit niedriger Temperatur zum Detektieren der Tatsache, ob der
Motor in einem kalten Zustand vorliegt oder nicht, und zwar
durch Vergleichen des anhand der Ausgangsgröße der
Temperatur-Detektorvorrichtung abgeleiteten Detektionswertes
mit einem vorab gespeicherten vorgegebenen Wert, sowie eine
Steuervorrichtung zum Steuern des Kraftstoffeinspritzventils,
damit eine Expansionshub-Kraftstoffeinspritzung während einem
Expansionshub oder alternativ eine Auspuffhub-
Kraftstoffeinspritzung während einem Auspuffhub durchgeführt
wird, und zwar während lediglich einer vorgegebenen
Zeitperiode oder während einer vorgegebenen Hublänge in Folge
auf den Start der Kraftstoffeinspritzung und unter der
Voraussetzung, daß das Starten des Verbrennungsmotors anhand
der Ausgangsgröße der Motorstart-Detektionsvorrichtung
detektiert ist und daß bei dem Motor ein Zustand mit
niedriger Temperatur anhand der Ausgangsgröße der
Detektionsvorrichtung für einen Motorzustand mit niedriger
Temperatur detektiert wird.
Aufgrund der Ausbildung derart, daß die Expansionshub-
Kraftstoffeinspritzung oder die Auspuffhub-
Kraftstoffeinspritzung auf einen vorgegebene Zeitperiode oder
eine vorgegebene zeitliche Dauer - wie oben erwähnt -
begrenzt ist, lassen sich sehr vorteilhafte Wirkungen
dahingehend erzielen, daß sich die Abgasreinigungswirkung in
zufridendstellender Weise selbst in einem früheren Zustand
des Motorbetriebs gewährleisten läßt, und zwar aufgrund des
schnellen Temperaturanstiegs des Katalysators, während sich
der Katalysator gegenüber einer übermäßigen Erwärmung
schützen läßt. Zudem läßt sich das Auftreten eines
Motorabwürgens aufgrund der Verschlechterung der
Kraftstoffeinspritzung und eines Kraftstoffrückstaus hiervon
in positiver Weise vermeiden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann
die Steuervorrichtung so entworfen sein, daß sie variabel die
zuvor erwähnte vorgegebene Zeit einstellt, und zwar in
Übereinstimmung mit einem Detektionswert, der anhand der
Ausgangsgröße der Temperatur-Detektionsvorrichtung detektiert
wird.
Durch den oben beschriebenen Aufbau lassen sich vorteilhafte
Wirkungen und Funktionen dahingehend erzielen, daß ein Schutz
des Katalysators gegenüber einer Verschlechterung/einem
Auflösen aufgrund der Erwärmung gewährleistet ist, und ferner
eine Reinigung des Abgases, bedingt durch den
Temperaturanstieg des Katalysators in einer früheren Stufe,
unabhängig von der Veränderung der Umwelt- oder
Außentemperatur sowie der Zustände des Kraftfahrzeugs, die
vorliegen, wenn der Motor erneut aus dem kalten Zustand
gestartet wird, d. h. bei einem Kaltstart des Motors, oder
wenn der Motor erneut gestartet wird, nachdem er im erwärmten
Zustand gestoppt ist.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
kann die Steuervorrichtung so entworfen sein, daß sie die
Expansionshub-Kraftstoffeinspritzung oder alternativ die
Auspuffhub-Kraftstoffeinspritzung lediglich während einer
Zeitperiode durchführt, die erforderlich ist, damit ein sich
durch Integration der Ausgangswerte des
Kraftstoffeinspritzmengen-Steuersignals ergebender Wert einen
vorgegebenen Akkumulierungswert annimmt.
Im Zusammenhang mit der oben beschriebenen Ausführungsform
ist zu erkennen, daß sich durch ein vorangehendes Speichern -
und zwar in einer elektronischen Steuereinheit oder einer
ECU-Einheit - von Daten, wie dem integrierten akkumulierten
Wert der Kraftstoffeinspritzungen oder der Wiederholungszahl
für die Durchführung der Kraftstoffeinspritzung, die die
Wärmemenge darstellt, die zum Erzielen einer vorgegebenen
Temperatur des Katalysators erforderlich ist, der genaue oder
optimale Temperaturanstieg im Zusammenhang mit der
vorliegenden Temperatur des Katalysators erzielen läßt,
wodurch sich das Ableiten von nicht gewünschten nicht
verbrannten Gasen sicher selbst dann vermeiden läßt, wenn der
Motor in der Startphase vorliegt.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
läßt sich der vorgegebene Akkumulierwert variabel in
Übereinstimmung mit einem Detektionswert setzen, der anhand
des Ausgangssignals der Temperatur der Detektionsvorrichtung
abgeleitet wird.
Mit der oben beschriebene Ausführungsform läßt sich die
Temperaturanstiegssteuerung des Katalysators mit verbesserter
Genauigkeit durchführen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
kann die Steuervorrichtung so entworfen sein, daß sie
allmählich die Kraftstoffeinspritzmenge bei der
Expansionshub-Kraftstoffeinspritzung oder Auspuffhub-
Kraftstoffeinspritzung als Funktion der verstrichenen Zeit
verringert oder alternativ als Funktion der Wiederholungszahl
für das Durchführen des Expansionshubs.
Durch die oben erläuterte Anordnung wird die auf den
Katalysator einwirkende Wärmemenge als Funktion der
verstrichenen Zeit verringert, wodurch sich die
Katalysatortempertur auf einen vorgegebenen Wert
stabilisieren läßt, ohne daß ein überschwingen ausgelöst
wird. Ferner läßt sich aufgrund des schnellen und genauen
Erwärmen des Katalysators ein Ableiten von nicht verbrannten
Gaskomponenten mit hoher Zuverlässigkeit vermeiden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung kann die Steuervorrichtung so entworfen sein, daß
sie die Expansionshub-Kraftstoffeinspritzung oder alternativ
die Auspuffhub-Kraftstoffeinspritzung startet, nachdem der
Motorstartbetrieb erfolgreich abgeschlossen ist oder
alternativ nachdem eine vorgegebene Zeit in Folge auf den
erfolgreichen Abschluß des Motorstartbetriebs verstrichen
ist.
Mit dem oben erläuterten Aufbau läßt sich der
Temperaturanstieg des Katalysators realisieren, während ein
Motorstartfehler und/oder eine anormale Motordrehzahl
vermieden ist.
Gemäß einer zusätzlichen weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann die Steuervorrichtung die
Kraftstoffeinspritzung in dem Expansionshub oder alternativ
in dem Auspuffhub lediglich für einen bestimmten der Zylinder
des Verbrennungsmotors durchführen.
Mit dem oben beschriebenen Aufbau des Kraftstoffeinspritz-
Regelsystems läßt sich die Menge des in dem Motorzylinder
während eines Leerlaufbetriebs eingespritzten Kraftstoffes
minimieren, während eine hochgenaue Steuerung einer dem
Katalysator zugeführten Wärmemenge gewährleistet ist.
Zusätzlich kann bei dem oben beschriebenen
Kraftstoffeinspritz-Regelsystem der Motorkühlwasser-
Temperatursensor und/oder der Einlaßluft-Temperatursensor für
die Kraftstoffeinspritzsteuerung eingesetzt werden. In
anderen Worten ausgedrückt, läßt sich die Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, d. h. die Erhöhung der Temperatur des
Katalysators auf die Aktivierungstemperatur hiervon früher
während der Startphase des Motorbetriebs, erzielen, ohne daß
eine Anforderung für das zusätzliche Bereitstellen des
Sensors zum Detektieren der Temperatur des Katalysators
besteht, und zwar lediglich durch teilweises Ändern des von
dem Kraftstoffeinspritz-Regelsystem eingesetzten
Regelprogramms. Demnach läßt sich die Aufgabe der
vorliegenden Erfindung wirtschaftlich ohne der Erhöhung im
Zusammenhang mit der Implementierung auftretenden Kosten
erzielen.
Die obige und weitere Aufgaben, Merkmale und zugeordnete
Vorteile der vorliegenden Erfindung lassen sich einfach durch
Lektüre der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
beispielhafter Ausführungsformen hiervon im Zusammenhang mit
der beiliegenden Zeichnung erkennen. Im Verlauf der
nachfolgenden Beschreibung erfolgt ein Bezug auf die
Zeichnung; es zeigen:
Fig. 1 ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen der
Kolbenhübe in einem Verbrennungsmotor vom Typ mit
Zylindereinspritzung, bei dem die vorliegende
Erfindung angewendet wird;
Fig. 2 ein Diagramm zum allgemeinen und schematischen
Darstellen einer Struktur eines Verbrennungsmotors
vom Typ mit Zylindereinspritzung, für den sich ein
Kraftstoffeinspritz-Regelsystem gemäß der
vorliegenden Erfindung anpassen läßt;
Fig. 3A eine Teilquerschnittsansicht eines Motorzylinders
zum Darstellen einer ersten oder Primär-
Kraftstoffeinspritzung, die in einer späteren Stufe
bei einem Kompressionshub durchgeführt wird;
Fig. 3B eine Draufsicht auf denselben;
Fig. 3C eine Teilquerschnittsansicht eines Motorzylinders
zum Darstellen einer zweiten oder sekundären
Kraftstoffeinspritzung, die bei einem Expansionshub
durchgeführt wird;
Fig. 3D eine Draufsicht auf denselben;
Fig. 3E eine Ansicht ähnlich zu der Fig. 3C und zum
Darstellen eines Zustands, bei dem eine zweite
Zündung stattfindet;
Fig. 4 ein Flußdiagramm zum Darstellen eines
Regelprogramms, das von einem Kraftstoffeinspritz-
Regelsystem gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung durchgeführt wird;
Fig. 5 ein Flußdiagramm zum Darstellen eines
Regelprogramms, das von einem Kraftstoffeinspritz-
Regelsystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung durchgeführt wird;
Fig. 6 ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen der Vorgänge
bei der Kraftstoffeinspritzregelung, die von dem
Kraftstoffeinspritz-Regelsystem gemäß der zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
durchgeführt wird;
Fig. 7 ein Flußdiagramm zum Darstellen eines
Regelprogramms, das von einem Kraftstoffeinspritz-
Regelsystem gemäß einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung durchgeführt wird;
Fig. 8 ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen der Vorgänge
der Kraftstoffeinspritzregelung, die durch ein
Kraftstoffeinspritz-Regelsystem gemäß einer vierten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
durchgeführt wird;
Fig. 9 einen Graphen zum Darstellen der Vorgänge der
Kraftstoffeinspritzregelung, die durch das
Kraftstoffeinspritz-Regelsystem gemäß der vierten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
durchgeführt wird;
Fig. 10A ein Flußdiagramm zum Darstellen bei einem
Steuerprogramm, das durch ein Kraftstoffeinspritz-
Regelsystem gemäß einer fünften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung durchgeführt wird;
Fig. 10B ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen des Betriebs
desselben;
Fig. 11A ein Flußdiagramm zum Darstellen der Inhalte eines
modifizierten Regelprogramms, das durch das
Kraftstoffeinspritz-Regelsystem gemäß der fünften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
durchgeführt wird;
Fig. 11B ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen dessselben;
Fig. 12 ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen des Betriebs
der Kraftstoffeinspritzregelung, die durch eine
Kraftstoffeinspritz-Regelsystem gemäß einer
sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
durchgeführt wird;
Fig. 13 ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen einer
modifizierten Kraftstoffeinspritzregelung, die
durch das Kraftstoffeinspritz-Regelsystem gemäß der
sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
durchgeführt werden kann; und
Fig. 14 ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen einer anderen
modifizierten Kraftstoffeinspritzregelung, die von
dem Kraftstoffeinspritz-Regelsystem gemäß der
sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
durchgeführt werden kann.
Bevor eine detaillierte Beschreibung der beispielhaften oder
bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
erfolgt, wird das der Erfindung zugrundeliegende
grundliegende Konzept oder Prinzip zunächst unter Bezug auf
die Fig. 1 bis 3 beschrieben. Wie in Fig. 2 gezeigt, besteht
das System des Verbrennungsmotors vom Typ mit
Zylindereinspritzung, bei dem sich die vorliegende Erfindung
anwenden läßt, aus einem Motorblock 10, einem Kraftstofftank
12, einer Hochdruckkraftstoffpumpe 14 zum Komprimieren des
von dem Kraftstofftank 10 zugeführten Kraftstoffs auf einen
Pegel mit hohem Druck, einer Abgabeleitung 16, die gemeinsam
für die einzelnen Motorzylinder vorgesehen ist, zum
zeitweisen Speichern des komprimierten Kraftstoffs vor dem
Zuführen des Kraftstoffs unter Verteilung auf die einzelnen
Motorzylinder, einem Abgasdurchgang 18, über den die von den
einzelnen Zylindern ausgestoßenen Abgase kollektiv zu der
Atmosphäre abgeleitet werden, einem Katalysatorumsetzer 20
mit einem Katalysator, der in der Abgasleitung 18 zum
Reinigen des Abgases installiert ist, einer elektronischen
Steuereinheit 22, auf die im folgenden abgekürzt als ECU-
Einheit Bezug genommen wird, und zwar zum Steuern des
Betriebszustands des Verbrennungsmotors vom Typ mit
Zylindereinspritzung, usw.
Funktionsgemäß enthält die elektronische Steuereinheit oder
die ECU-Einheit 22 eine Detektionsvorrichtung für einen
Motorzustand mit geringer Temperatur, eine Steuervorrichtung
zum Steuern der Kraftstoffeinspritzventile sowie eine andere
Steuervorrichtung, wie hier zuvor beschrieben.
Die Verbrennungskammern 24, 26, 28 und 30 der einzelnen
Zylinder sind jeweils mit Einlaßöffnungen 32, 34, 36 und 38
und Auslaßöffnungen 40, 42, 44 und 46 versehen. Jede der
Einlaßöffnungen enthält ein Paar von Einlaßventilen,
wohingehend jede der Auslaßöffnung ein Paar von
Auslaßventilen enthält, derart, daß die einzelnen
Auslaßöffnungen 40, 42, 44 und 46 zusammen kombiniert und in
einem Zustand plaziert sind, der eine Verbindung zu dem
Katalysatorumsetzer 20 über die Abgasleitung 18 ermöglicht.
An den Zylinderköpfen des Motors sind
Kraftstoffeinspritzventile 47 bis 50 montiert, die jeweils
zugeordnete obere Endabschnitte aufweisen, die jeweils für
ein Öffnen in die zugeordnete Verbrennungskammer 24, 26, 28
und 30 angepaßt sind. Insbesondere dann, wenn ein (nicht
gezeigtes) piezoelektrisches Element elektrisch unter
Steuerung der ECU-Einheit 22 erregt wird, wird ein
Kraftstoffeinlaßabschnitt oder eine Sprühdüse des
zugeordneten Kraftstoffeinspritzventils 47; 48; 49; 50
geöffnet, wodurch Kraftstoff unter hohem Druck in die
Verbrennungskammer 24; 26; 28; 30 ausgehend von der
Abgabeleitung 16 eingespritzt wird. In diesem Zusammenhang
ist hinzuzufügen, daß aufgrund der Tatsache, daß der Druck in
der Abgabeleitung 16 im wesentlichen konstant ist, die Menge
oder Quantität des in die Verbrennungskammer eingespritzten
Kraftstoffs, auf die im folgenden auch als
Kraftstoffeinspritzmenge Bezug genommen wird, proportional zu
der Zeitdauer oder -periode ist, während der die Sprühdüse
des Kraftstoffeinspritzventils 47; 48; 49; 50 in dem
geöffneten Zustand gehalten wird.
Zündkerzen 51 bis 54 sind in der Nähe jeweils der oberen
Wandabschnitte der Verbrennungskammern 24, 26, 28 und 30
montiert. Bei der ECU-Einheit 22 werden Signale zum Anzeigen
der Lastzustände des Motors eingegeben, z. B. der
Motordrehgeschwindigkeit oder -zahl Ne (U/min), des
Drosselklappenöffnungsgrades θA und dergleichen, und zwar
ausgehend von den zahlreichen (nicht gezeigten) relevanten
Sensoren. Zusätzlich wird von einem (nicht gezeigten)
Wassertemperatursensor, der zum Detektieren der Temperatur
des Motorkühlwassers vorgesehen ist, ein Signal zum
Darstellen der Temperatur Tw des Motors bei der ECU-Einheit
22 eingegeben. Auf der Grundlage dieser Eingangssignale
erzeugt die ECU-Einheit 22 ein Kraftstoffeinspritzmengen-
Steuersignal Qij zum Anweisen des Zeitablaufs, zu dem das
Kraftstoffeinspritventil 47; 48; 49; 50 zu öffnen ist sowie
der Periode, während der das Kraftstoffeinspritzventil
jeweils in dem geöffneten Zustand gehalten wird. Zusätzlich
erzeugt die ECU-Einheit 22 ein Zündzeitablauf-Steuersignal
eig zum Anweisen des Zeitablaufs für das elektrische Erregen
der Zündkerze 51; 51; 53; 54.
Nun wird unter Bezug auf die Fig. 3A bis 3E in Verbindung mit
der Fig. 1 das grundlegende Konzept erläutert, auf dem das
Kraftstoffeinspritz-Regelsystem gemäß der vorliegenden
Erfindung aufbaut. Die Fig. 3A bis 3E zeigen Ansichten zum
Darstellen einer Motorzylinderstruktur im Zusammenhang mit
der Verbrennungskammer 24 als Beispiel für die vier Zylinder
sowie zum Darstellen der Hauptphänomene, die in der
Verbrennungskammer auftreten. Ferner zeigt die Fig. 1a ein
Zeitablaufdiagramm zum Darstellen der Kolbenhübe bei dem
Verbrennungsmotor vom Typ mit Zylindereinspritzung, und es
ist zu erkennen, daß die anderen Zylinder jeweils mit einer
anderen Struktur aufgebaut sind. Es ist jedoch zu erwähnen,
daß die Betriebszeitabläufe für diese Zylinder sich
voneinander um 180°CA unterscheiden, d. h. im Hinblick auf den
Kurbelwinkel der Zündfolge. In Fig. 3A ist ein Zustand
gezeigt, der in einer Verbrennungskammer in einer späteren
Stufe des Verbrennungshubs vorliegt, wenn ein Kolben 56 nach
oben zu einer Position in der Nähe des oberen Totpunkts (top
dead center) bewegt ist, derart, daß sowohl das Einlaßventil
als auch das (nicht gezeigte) Auslaßventil geschlossen sind.
In diesem Zustand wird die Strahldüse des
Kraftstoffeinspritzventils 47 lediglich während einer durch
die ECU-Einheit 22 angewiesenen Zeitperiode geöffnet, wodurch
der Kraftstoff mit einer durch das Kraftstoffeinspritzmengen-
Steuersignal durch Qij angezeigten Menge in der Form eines
Kraftstoff-Sprühstahls 57 in konkaver Form 58 mit
vorgegebener Tiefe eingespritzt und in der oberen Oberfläche
des Kopfes des Kolbens 56 gebildet wird. Diese
Kraftstoffeinspritzung wird als die erste oder primäre
Kraftstoffeinspritzung Ij1 bezeichnet. Diese
Kraftstoffeinspritzung Ij1 ist auch in Fig. 1 gezeigt. In dem
dargestellten Beispiel ist die erste oder primäre
Kraftstoffeinspritzung Ij1 so dargestellt, als ob sie
lediglich in der konkaven Form 58 stattfindet, wie sich
anhand der Draufsicht nach Fig. 3B erkennen läßt. Jedoch
erfolgt dies lediglich zum Zweck der Darstellung. Die
Kraftstoffeinspritzung kann in anderen zahlreichen Formen
auftreten.
Als Ergebnis der ersten oder primären Kraftstoffeinspritzung
Ij1 wird eine Menge eines höchst angereichterten
Brennstoffgemisches mit ungefähr stöchiometrischem
Mischungsverhältnis in der Verbrennungskammer 24 in der Nähe
der Zündelektrode der Zündkerze 51 gebildet. Demnach wird bei
Auslösen einer elektrischen Entladung bei der Zündkerze 51
unter elektrischer Erregung in Ansprechen auf das
Zündzeitablauf-Steuersignal eig, das von der ECU-Einheit 22
erzeugt wird, zu einem Zeitpunkt, wenn der Kolbenkopf in der
Nähe des oberen Totpunkts positioniert ist, der um die
Zündkerze 51 vorliegende angereicherte
Brennstoffluftgemischbereich anfänglich als erste Zündung Ig1
gezündet, um hierdurch einen sogenannten Brennkeim oder -kern
zu bilden, von dem ausgehend die Flamme das magere Gasgemisch
am Umfang der Verbrennungskammer 24 durchquert, was demnach
zur Verbrennung der gesamten Mischung im Rahmen der ersten
oder primären Verbrennung führt.
Aufgrund des oben beschriebenen Prozesses kann eine derartige
magere Gasmischung, die sich allein durch den von der
Zündkerze 51 erzeugten elektrischen Funken nicht zünden läßt,
der Verbrennung als Ganzes unterzogen werden. Infolge auf die
in Fig. 1 gezeigte Zündung Ig1 und die Verbrennung der
Gasmischung in der Verbrennungskammer 24 wird ein Expansions-
oder Explosionshub durchgeführt, bei dem der Kolben 56 in
eine Abwärtsbewegung gezwungen wird. In diesem Fall erfolgt
zu einem geeigneten Zeitperiode bei dem Expansionshub, z. B.
zwischen einem Mittelpunkt des Expansionshubs und dem unteren
Totpunkt eine zweite oder sekundäre Kraftstoffeinspritzung in
die Verbrennungskammer 24 ausgehend von dem
Kraftstoffeinspritzventil 47. Diese Kraftstoffeinspritzung
Ij2 ist ebenfalls in Fig. 1 gezeigt.
Insbesondere wird, wie in den Fig. 3C und 3D gezeigt, ein
Kraftstoffsprühstahl 59 als Ergebnis der oben erwähnten
zweiten oder sekundären Kraftstoffeinspritzung Ij2 erzeugt.
Da sich der Kolben 56 dann nach unten zu dem unteren Totpunkt
bewegt, trifft die eingespritzte Kraftstoffmischung auf die
obere Oberfläche des Kopfes des Kolbens 56 über einen großen
Bereich hinweg. In diesem Zeitpunkt weist die obere
Oberfläche des Kolbens 56 eine hohe Temperatur auf. Demnach
wird der Kraftstoff unmittelbar verdampft, damit eine
Mischung mit dem expandierten Verbrennungsgas 60 erfolgt,
d. h. dem Gas, das sich aus der ersten oder primären und oben
erwähnten Verbrennung in dem Zylinder ergibt. Da der Motor
vom Typ mit Zylindereinspritzung so betrieben wird, daß Luft
in Übermaß zugeführt wird, verbleibt eine ausreichende Menge
von Luft in dem Verbrennungsgas 60, die ermöglicht, daß durch
die zweite Kraftstoffeinspritzung Ij2 zugeführter Kraftstoff
einer Verbrennung unterzogen wird. Selbstverständlich ist es
möglich, die zweite Kraftstoffeinspritzung Ij2 so zu
regulieren, daß das Abgas das gewünschte stöchiometrische
Mischungsverhältnis erreicht.
Durch das oben beschriebene Kraftstoffeinspritsystem kann
selbst der Dreiwege-Katalysator in dem Katalysatorumsetzer 20
eingesetzt werden. Wie in der Fig. 1 und der Fig. 3E gezeigt,
wird die zweite Zündung Ig2 und somit die zweite Verbrennung
des durch die zweite Kraftstoffeinspritzung Ij2 zugeführten
Kraftstoffs durch elektrisches Erregen der in der
Verbrennungskammer 24 des Motorblocks 10 montierten Zündkerze
51 durchgeführt, und zwar zu einem geeigneten Zeitpunkt
während einer späteren Hälfte des Expansionshubes, während
der sich der Kolben 56 nach unten ausgehend von dem oberen
Totpunkt bewegt.
Die oben erwähnte zweite Verbrennung dient zum Anheben der
Temperatur des Abgases, das über einen weiten Bereich strömt
und vorliegt, der nicht nur das Innere des Zylinders wie die
Verbrennungskammer 24 abdeckt, sondern auch das Äußere
derselben, beispielsweise den Auslaßanschluß 40 und die
Abgasleitung 18, wie in Fig. 2 gezeigt. Demnach wird der in
dem Katalysatorumsetzer 20 enthaltene Kondensator schnell
erwärmt, damit er die Aktivierungstemperatur erreicht, d. h.
die Temperatur, bei der der Katalysator aktiviert wird und
eine zufriedenstellende Abgasreinigungswirkung erzielt.
Wird durch die ECU-Einheit 22 entschieden, daß die anhand der
Ausgangsgröße des Kühlwassertemperatursensors abgeleitete
Motortemperatur TW eine gewünschte Temperatur erreicht oder
überschritten hat, die zuvor unter Berücksichigung der der
Aktivierungstemperatur des Katalysators bestimmt ist, so wird
die zweite Kraftstoffeinspritzung Ij2 und die zweite Zündung
Ig2 und somit die zweite Verbrennung bei dem Expansionshub
anhand eines von der ECU-Einheit 22 abgegebenen Befehls
gesperrt, worauf der normale Betriebszustand des Motors
angenommen wird, bei dem die zweite oder sekundäre
Verbrennung zum Heizen des Katalysator nicht mehr
durchgeführt wird.
Der Motor vom Typ mit Zylindereinspritzung unterscheidet sich
von dem üblichen Verbrennungsmotor hinsichtlich der Tatsache,
daß Kraftstoff in die Verbrennungskammer 24; 26; 28; 30 durch
Betreiben des zugeordneten Kraftstoffeinspritzventils 47; 48;
49; 50 selbst während dem Expansionshub oder dem Auspuffhub
zugeführt werden kann, bei dem das Einlaßventil des Motors
geschlossen ist. Durch Ausnützen dieses Merkmals wird bei dem
Kraftstoffeinspritz-Regelsystem gemäß der Erfindung die
zweite oder sekundäre Kraftstoffeinspritzung Ij2 während dem
Expansionshub durchgeführt, derart, daß die zweite Zündung
Ig2 durch Anwendung der in der Verbrennungskammer 24; 26; 28;
30 montierten Zündkerze 51; 52; 53; 54 bewirkt wird, damit
die Temperatur des Katalysators durch Heizen des Abgases in
dem Auslaßabschnitt 40; 42; 44; 46 und der Abgasleitung 18
usw. vergrößert oder angehoben wird.
In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß das
Kraftstoffeinspritz-Regelsystem gemäß der Erfindung demnach
das Merkmal aufweist, daß die Kraftstoffeinspritzung bei dem
Expansionshub lediglich während einer vorbestimmten Periode
validiert ist, z. B. innerhalb einer Zeitperiode von 40
Sekunden im Verlauf des Motoraufwärmvorgangs nach dem Start
des Motors. Durch dieses Merkmal läßt sich die Temperatur des
Katalysators auf einen ausreichend hohen Wert anheben,
während vermieden wird, daß die Temperatur des Katalysators
übermäßig erhöht ist.
Bei dem Kraftstoffeinspritz-Regelsystem gemäß der
vorliegenden Erfindung läßt sich die zweite oder sekundäre
Verbrennung zum Anheben der Temperatur des Katalysators, wie
sie oben beschrieben ist, ohne Modifizieren oder Veränderung
der Hardware-Anordnung des üblichen oder existierenden
Kraftstoffeinspritz-Regelsystems realisieren, und zwar durch
einfaches Modifizieren eines Teils des durch die ECU-Einheit
22 durchgeführten Regelprogramms. In diesem Fall besteht
keine Anforderung für das zusätzliche Bereitstellen
irgendeiner spezifischen Einrichtung. In diesem Zusammenhang
sollte ferner erwähnt werden, daß sich die Erzeugung eines
Drehmoments, das in Richtung zu einer Umkehrung der Drehung
des Motors wirkt, sowie das Auftreten der Rückströmung des
Verbrennungsgases zu der Einlaßleitung durch eine Anordnung
oder Programmierung derart positiv vermeiden läßt, daß die
zweite Zündung Ig2 erzwungenermaßen während der späteren
Hälfte des Expansionshubes auftritt.
Die vorangehende Beschreibung erfolgte unter der
beispielhaften Annahme, daß die zweite Zündung Ig2 während
dem Expansionshub in Folge auf die zweite
Kraftstoffeinspritzung Ij2 durchgeführt wird. Es ist jedoch
zu erkennen, daß auf die zweite oder sekundäre Zündung Ig2
durch Rückgriff auf eine Selbstzündung verzichtet werden
kann, die zu einer spontanen Zündung führt, oder daß
alternativ die zweite Zündung Ig2 im Verlauf des Auspuffhubes
bewirkt werden kann.
Nun wird die vorliegende Erfindung detailliert im
Zusammenhang mit dem beschrieben, was momentan als bevorzugte
oder typische Ausführungen hiervon angesehen werden, und zwar
unter Bezug auf die Zeichnung. Am Rande sei bemerkt, daß in
der folgenden Beschreibung gleiche Bezugszeichen zum
Bezeichnen gleicher oder entsprechender Teile über die
gesamten Ansichten hinweg benützt werden.
Nun erfolgt die Beschreibung eines Kraftstoffeinspritz-
Regelsystems gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Die Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm zum
Darstellen eines Regelprogramms, das durch das
Kraftstoffeinspritz-Regelsystem gemäß der vorliegenden
Ausführungsform durchgeführt wird. Zunächst sollte erwähnt
werden, daß das jetzt betrachtete Regelprogramm wiederholt
durch die ECU-Einheit 22 einmal für zwei Umdrehungen der
Kolbenwelle durchgeführt wird.
Wie in Fig. 4 gezeigt, wird bei dem Start des Regelprogramms
im Schritt S100 nachfolgend in einem Schritt S101 durch eine
(nicht gezeigte) Motorstart-Detektionsvorrichtung entschieden
oder bestimmt, ob der Motor in dem Startzustand vorliegt oder
nicht. Nachfolgend erfolgt ein Bezug auf diesen Zustand als
Motorstartzustand oder -phase. Erfolgt die Entscheidung im
Schritt S101 dahingehend, daß der Motor in dem Startzustand
oder der Startphase vorliegt, d. h. führt der
Entscheidungsschritt S101 zu einer Bestätigung "JA", so folgt
die Durchführung des Regelprogramms oder anders ausgedrückt,
die Verarbeitung geht zu einem Schritt S102 über.
Andererseits geht dann, wenn entschieden wird, daß der Motor
nicht in der Startphase vorliegt, d. h. wenn das Ergebnis des
Entscheidungsschrittes S101 negativ bzw. "NEIN" ist, die
Bearbeitung zu einem Schritt S110 über. Am Rande sei bemerkt,
daß mit der oben erwähnten Formulierung "Motorstartzustand
oder -phase", der Zustand bezeichnet sein soll, in dem der
Motorstarter angetrieben wird. Alternativ kann der Zustand,
in dem die Motordrehzahl (U/min) niedriger als ein
vorgegebener Wert ist, als der Startzustand oder die
Startphase definiert sein. Ferner können der
Motorstartzustand oder die Motorstartphase anhand einer
Entscheidung bestimmt sein, ob die momentane Durchführung des
nun betrachteten Regelprogramms den ersten Durchlauf betrifft
oder nicht.
Anschließend wird in dem Schritt S102 die Motortemperatur wie
die Kühlwassertemperatur TW herangezogen, und ein Zähler CNTK
wird rückgesetzt. In einem Schritt S103 wird die
Motortemperatur TW mit einer vorgegebenen Aufwärmtemperatur
TH verglichen. Ist die Motortemperatur TW höher als die
vorgegebene Aufwärmtemperatur TH, wie im Fall des Neustarts
des Motors, so geht die Verarbeitung zu einem Schritt S106
über und andernfalls zu einem Schritt S104. In dem Schritt
S104 wird die Motortemperatur TW mit einer vorgegebenen
unteren Temperatur Tc verglichen. Die vorgegebene untere
Temperatur TC kann auf eine Tiefst- bzw. Cryo-Temperatur von
beispielsweise -30°C gesetzt sein.
Wird im Schritt S104 entschieden, daß die Motortemperatur TW
höher als die vorgegebene niedrigere Temperatur TC ist, so
geht die Verarbeitung zu einem Schritt S105 über und
andernfalls zu einem Schritt S109. In dem Schritt S105 wird
die Motortemperatur TW mit einer vorgegebenen Temperatur T1
verglichen, die niedriger als die oben erwähnte vorgegebene
Aufwärmtemperatur TH und höher als die ebenfalls oben
erwähnte niedrige Temperatur TC ist. Ist die Motortemperatur
TW höher als die vorgegebene Temperatur T1, so geht die
Verarbeitung zu einem Schritt S107 über. Andernfalls geht sie
zu einem Schritt S108 über. In den Schritten S106 bis S109
werden vorgegebene Zeitdauern oder Perioden KT jedes mit
unterschiedlichen Werten "0", "a1", "a2" und "a3" selektiv
für die zweite oder sekundäre Kraftstoffeinspritzregelung
während des Expansionshubs gesetzt, d. h. für Ij2 wie in Fig.
1 gezeigt. Am Rande sei bemerkt, daß auf die während dem
Expansionshub durchgeführte Kraftstoffeinspritzung auch als
Expansionshub-Kraftstoffeinspritzung Bezug genommen wird.
Ähnlich wird auf die während dem Auspuffhub durchgeführte
Kraftstoffeinspritzung ebenfalls als Auspuffhub-
Kraftstoffeinspritzung Bezug genommen.
In dem Schritt S106 wird die vorgegebene Zeitperiode KT für
die Expansionshub-Kraftstoffeinspritzregelung zu Null
gesetzt, worauf der Schritt S11O durchgeführt wird. In dem
Schritt S107 wird ein vorgegebener Wert a1, der vorab in der
ECU-Einheit 22 in Zuordnung zu der Motortemperatur TW (TH ≧
TW < T1) gespeichert ist, zu KT als vorgegebene Zeitperiode
für eine einzige Expansionshub-Kraftstoffeinspritzung
gesetzt. Andererseits wird in dem Schritt S108 ein anderer
ebenfalls in der ECU-Einheit 22 gespeicherter vorgegebener
Wert a2 zu der vorgegebenen Zeitperiode KT gesetzt, während
ein weiterer ebenfalls in der ECU-Einheit 22 gespeicherter
vorgegebener Wert a3 in dem Schritt S109 zu der vorgegebenen
Zeitperiode KT gesetzt wird. Hierdurch werden die
vorgegebenen Zeitperioden zum Bewirken der Expansionshub-
Kraftstoffeinspritzung zu KT gesetzt, und zwar jeweils in
Übereinstimmung mit den detektierten Werten für die
Motortemperatur TW.
In dem Schritt S110 erfolgt ein Vergleich des Zählwerts CNTK
mit der vorgegebenen Zeit KT um hierdurch zu entscheiden oder
zu bestimmen, ob die vorgegebene Zeitperiode ausgehend von
dem Start des Motors verstrichen ist oder nicht. Hierfür ist
der Zähler CNTK so entworfen, daß er bei jeder (nicht
gezeigten) Zeitgeberunterbrechung inkrementiert wird. Wird in
dem Schritt S101 der Startzustand festgestellt, so wird der
Zähler CNTK rückgesetzt, während er auf einem Maximalwert
gehalten wird. Wird entschieden, daß die oben erwähnte,
vorgegebene Zeitperiode KT verstrichen ist, so geht der
Ablauf des Regelprogramms zu einem Schritt S112 über.
Andernfalls geht er zu einem Schritt S111 über.
In dem Schritt S111 erfolgt eine Entscheidung dahingehend, ob
die Motortemperatur TW höher als die vorgegebene
Aufwärmtemperatur TH ist. Ist die Motortemperatur TW höher
als die vorgegebene Aufwärmtemperatur TH, so geht der Ablauf
zu dem Schritt S112 über, und andernfalls zu einem Schritt
S113.
In dem Schritt S113 wird die Expansionshub-
Kraftstoffeinssteuerung durchgeführt oder fortgesetzt, je
nach dem vorliegenden Fall. Im Ergebnis erfolgt die zweite
oder sekundäre Verbrennung zum Anheben der Temperatur des
Katalysators, so wie hier zuvor beschrieben.
In dem Schritt S112 wird die Expansionshub-
Kraftstoffeinspritzregelung invalidiert oder gestoppt.
Insbesondere wird die Expansionshub- Kraftstoffeinssteuerung
dann gestoppt, wenn in dem Schritt S101 eine Entscheidung
dahingehend erfolgt, daß die vorgegebene Zeit bezogen auf den
Motorstart verstrichen ist oder wenn in dem Schritt S111
entschieden wird, daß die Motortemperatur TW höher als die
vorgegebene Aufwärmtemperatur TH ist. Somit terminiert das
Regelprogramm in einem Schritt S114. Hiernach liegt ein
übliche Motorbetriebszustand vor, ohne daß er von durch das
Auftreten der zweiten und sekundären Verbrennung begleitet
wird.
Wie sich anhand der obigen Ausführungen erkennen läßt, läßt
sich bei dem Kraftstoffeinspritz-Regelsystem für den Motor
vom Typ mit Zylindereinspritzung gemäß der ersten
Ausführungsform der Erfindung die oben erwähnte vorgegebene
Zeitperiode KT variabel in Übereinstimmung mit dem
detektierten Temperaturwert setzen, der anhand der
Ausgangsgröße der Temperatur-Detektionsvorrichtung abgeleitet
wird. Mittels dieses Merkmals läßt sich der Schutz des
Katalysators gegen eine Verschlechterung/ein Auslösen sowie
eine Reinigung des Abgases in einer früheren Stufe,
unabhängig von der Änderung des Umfelds oder der
atmosphärischen Temperatur, erreichen, sowie ferner
derjenigen (Stufe) des Betriebszustands des Kraftfahrzeugs,
die vorliegt, wenn der Motor ausgehend von dem Kaltzustand
erneut gestartet wird, d. h. bei einem Kaltstart des Motors
oder wenn der Motor erneut gestartet wird, während er im
aufgewärmten Zustand gestoppt wurde. Bei der vorangehenden
Beschreibung des Kraftstoffeinspritz-Regelsystems gemäß der
ersten Ausführungsform der Erfindung wurde davon ausgegangen,
daß die oben erwähnte vorgegebene Zeitperiode KT variabel und
selektiv zu einem der drei Werte a1, a2 und a3 gesetzt werden
kann. Jedoch versteht es sich von selbst, daß die vorgegebene
Zeitperiode KT variabel und selektiv auf eine größere Zahl
von Werten "a" gesetzt werden kann, und zwar durch selektives
Aus lesen des vorgegebenen Werts aus der in der ECU-Einheit 22
gespeicherten Datenabbildung unter Einsatz der
Motortemperatur als Parameter.
In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß auch ein
Einlaßluft-Temperatursensor, ein Öltemperatursensor, ein
Katalysator-Temperatursensor, ein Abgastemperatursensor oder
dergleichen als Motortemperatursensor eingesetzt werden
können. Ferner ist es anstelle des Inkrementieren des Zählers
CNTK als Funktion der verstrichenen Zeit möglich, den Zähler
CNTK bei jeder vollständigen Drehung der Kurbelwelle zu
inkrementieren. Zusätzlich kann unabhängig davon, daß das in
Fig. 4 dargestellte Regelprogramm so implementiert ist, daß
der Schritt S111 zum Stoppen oder Sperren der Expansionshub-
Kraftstoffeinspritzung beim Ansteigen der Motortemperatur vor
dem Verstreichen der vorgegebenen Zeitperiode vorgesehen ist,
dieser Schritt S111 eingspart werden.
Nun richtet sich die Beschreibung auf ein
Kraftstoffeinspritz-Regelsystem gemäß einer zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 5 zeigt
ein Flußdiagramm zum Darstellen der Vorgänge in einem
Regelprogramm, das durch das Kraftstoffeinspritz-Regelsystem
gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird, und
die Fig. 6 zeigt ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen
desselben. Das nun betrachtete Regelprogramm wird wiederholt
durch die ECU-Einheit 22 einmal bei zwei Drehungen der
Kurbelwelle eines Viertakt-Verbrennungsmotors vom Typ mit
Zylindereinspritzung durchgeführt.
Wie in Fig. 5 gezeigt, wird bei Start des Regelprogramms in
einem Schritt S200 anschließend in einem Schritt S201
entschieden, ob der Motor in den Motorstartzustand oder der
Motorstartphase vorliegt oder nicht. Erfolgt in dem Schritt
S201 die Entscheidung dahingehend, daß der Motor in dem
Startzustand vorliegt, d. h. führt der Entscheidungsschritt
S201 zu einer Bestätigung "JA", so geht die Durchführung des
Regelprogramms zu einem Schritt S202 zum Rücksetzen eines
akkumulierten Werts INT über, der hier nachfolgend erläutert
wird. Andererseits überspringt dann, wenn entschieden wird,
daß der Motor nicht in dem Startzustand oder in der
Startphase vorliegt, d. h. wenn das Ergebnis des
Entscheidungsschrittes S201 negativ bzw. "NEIN" ist, die
Bearbeitung den Schritt S202 zum Übergehen zu einem Schritt
S203.
In dem Schritt S203 erfolgt der Vergleich eines vorgegebenen
Werts K, der einen Integrierwert für die
Kraftstoffeinspritzmengen darstellt, die zum Erzielen einer
vorgegebenen Temperatur erforderlich sind, und der vorab in
der ECU-Einheit 22 gespeichert ist, mit dem Akkumulier- oder
Integrierwert INT der Kraftstoffeinspritzmengen q. Sofern der
Kraftstoffeinspritz-Akkumulierwert INT den vorgegebenen Wert
K nicht übersteigt, geht die Bearbeitung zu einem Schritt
S204 über. Andernfalls geht sie zu einem Schritt S205 über.
In dem Schritt S204 erfolgt eine Entscheidung dahingehend, ob
die Motortemperatur TW höher als die zuvor erwähnte
vorgegebene Aufwärmtemperatur TH ist. Ist die Motortemperatur
TW höher als die vorgegebene Aufwärmtemperatur TH, so geht
die Bearbeitung zu einem Schritt S205 über, und andernfalls
zu einem Schritt S206. In dem Schritt S205 wird die
Expansionshub- oder Auspuffhub- Kraftstoffeinspritzung
unterbrochen. Andererseits wird in dem Schritt S206 die
Expansionshub-Kraftstoffeinspritzung oder die Auspuffhub-
Kraftstoffeinspritzung durchgeführt oder fortgesetzt.
In einem Schritt S207 wird ein Wert zum Anzeigen einer
Einzyklus-Ventilöffnungszeit geholt, und zwar gemäß der
Ausgabezeitdauer für das Kraftstoffeinspritzsignal des
Kraftstoffeinspritzventils, das die Expansionshub-
Kraftstoffeinspritzung durchgeführt hat. Hierauf wird der
zuvor erwähnte vorgegebene Wert T zu dem Akkumulierwert INT
der Expansionshub-Kraftstoffeinspritzmengen addiert. Wie in
Fig. 6 gezeigt, wird die Kraftstoffeinspritzmenge q kumuliert
bei jedem Betriebszyklus für das Kraftstoffeinspritzventil
addiert. Demnach steigt der Akkumulierwert INT für die
Expansionshub-Kraftstoffeinspritzmengen bei dem Expansionshub
als Funktion des Zeitablaufs an. Der Akkumulierwert INT für
die Kraftstoffeinspritzmengen wird auf einen Maximalwert
geklemmt, der auf der Grundlage des vorgegebenen Wertes K
bestimmt ist.
Das Kraftstoffeinspritz-Regelsystem für den Motor vom Typ mit
Zylindereinspritzung gemäß der zweiten Ausführungsform der
Erfindung weist das Merkmal auf, daß die Expansionshub-
Kraftstoffeinspritzung oder die Auspuffhub-
Kraftstoffeinspritzung lediglich während einer Zeitperiode
freigegeben ist, die erforderlich ist, damit ein Wert, der
sich durch Integrieren oder Akkumulieren der
Ausgabezeitdauern für die Kraftstoffeinspritz-Steuersignale
ergibt, den vorgegebenen Wert erreicht. In diesem
Zusammenhang sei erwähnt, daß die Kraftstoffeinspritzmengen
proportional zu der Zeitperiode ist, während der die
Kraftstoffeinspritzdüse in dem geöffneten Zustand gehalten
wird, und demnach ist die dem Katalysator zugeführte
Wärmemenge ebenfalls näherungsweise proportional zu der Summe
der Kraftstoffeinspritz-Periodendauern. Demnach läßt sich der
geeignete Temperaturanstieg des Katalysators sowie ein
Vermeiden eines Ableitens von nicht verbranntem Gas dadurch
realisieren, daß vorab in der ECU-Einheit der Akkumulier-
oder Integrierwert für die Kraftstoffeinspritzvorgänge oder
die durchzuführende Wiederholungszahl für die
Kraftstoffeinspritzung gespeichert werden, die zum Erzielen
einer vorgegebenen Temperatur erforderlich sind. Übrigens
können der Integrierwert und die Zeitdauern des
Kraftstoffeinspritz-Steuersignals durch Akkumulieren der
tatsächlichen Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt sein, die
selbst wiederum auf der Grundlage des Kraftstoffdrucks
bestimmt werden kann, sowie des Zelleninnendrucks, der
Totzeit des Kraftstoffeinspritzers sowie anderer Faktoren.
Nun erfolgt eine Beschreibung eines Kraftstoffeinspritz-
Regelsystems gemäß einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Die Fig. 7 zeigt ein Flußdiagramm zum
Darstellen der Vorgänge in einem Regelprogramm, das durch das
Kraftstoffeinspritz-Regelsystem gemäß der vorliegenden
Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird. Das nun
betrachtete Regelprogramm wird ebenfalls wiederholt durch die
ECU-Einheit 22 einmal bei zwei Umdrehungen der Kurbelwelle
eines Viertaktmotors vom Typ mit Zylindereinspritzung
durchgeführt.
Wie in Fig. 7 gezeigt, wird nach dem Start des Regelprogramms
in einem Schritt S300 anschließend in einem Schritt S302
durch eine (nicht gezeigte) Motorstart-Detektionsvorrichtung
entschieden, ob der Motor in den Motorstartzustand oder
Motorstartphase vorliegt oder nicht. Erfolgt die Entscheidung
in dem Schritt S301 dahingehend, daß der Motor in dem
Startzustand vorliegt, d. h. führt der Entscheidungsschritt
S301 zu einer Bestätigung "JA", so geht die Durchführung des
Regelprogramms oder die Verarbeitung zu einem Schritt S302
über. Andererseits geht die Bearbeitung zu einem Schritt S310
über, wenn entschieden wird, daß der Motor nicht in dem
Startzustand vorliegt, d. h. wenn das Ergebnis des
Abfrageschritts S301 verneinend bzw. "NEIN" ist. Im übrigen
wird mit der oben erwähnten Bezeichnung "Startzustand oder -
phase" derjenige Zustand bezeichnet, bei dem der Motorstarter
angetrieben ist. Alternativ kann der Zustand, in dem die
Motordrehgeschwindigkeit (U/min) niedriger als ein
vorgegebener Wert ist, als der Startzustand definiert sein.
Ferner kann der Motorstartzustand anhand der Entscheidung
bestimmt sein, ob die momentane Durchführung des nun
betrachteten Regelprogramms dem ersten Durchlauf nach dem
Start hiervon entspricht.
Anschließend wird in dem Schritt S302 die Motortemperatur TW
bestimmt bzw. abgerufen, derart, daß der zuvor erwähnte
Integrier- oder Akkumulierwert INT rückgesetzt ist. In einem
Schritt S203 wird die Motortemperatur TW mit einer
vorgegebenen Aufwärmtemperatur TH verglichen. Ist die
Motortemperatur TW niedriger als die vorgegebene
Aufwärmtemperatur TH, so geht die Verarbeitung zu einem
Schritt S304 über. Ist die Motortemperatur TW höher als die
vorgegebene Aufwärmtemperatur TH, wie im Fall des Neustarts
des Motors, so geht die Verarbeitung, die Durchführung des
Regelprogramms, zu einem Schritt S306 über.
In dem Schritt S304 wird die Motortemperatur TW mit einer
vorgegebenen niedrigen Temperatur TC verglichen. Die
vorgegebene niedrige Temperatur Tc kann auf eine Cryo-
Temperatur von beispielsweise -30°C gesetzt sein. Ist die
Motortemperatur TW höher als die vorgegebene niedrige
Temperatur TC, so geht die Verarbeitung zu einem Schritt S305
über, und andernfalls zu einem Schritt S309. In dem Schritt
S305 wird die Motortemperatur TW mit einer vorgegebenen
Temperatur T1 verglichen, die so gesetzt ist, daß sie
niedriger als die vorgegebene Aufwärmtemperatur TH und höher
als die vorgegebene niedrige Temperatur TC ist.
Ist die Motortemperatur TW höher als die vorgegebene
Temperatur T1, so geht die Verarbeitung zu einem Schritt S307
durch. Andernfalls geht sie zu einem Schritt S308 über. In
den Schritten S306 bis S309 werden vorgegebene Werte K1
jeweils für die Integrier- oder Akkumulierwerte der
Expansionshub-Benzinenspritzvorgänge gesetzt.
In dem Schritt S306 wird der vorgegebene Akkumulierwert K1 zu
Null gesetzt, worauf der Schritt S310 durchgeführt wird. In
dem Schritt S307 wird ein zuvor in der ECU-Einheit 22 in
Zuordnung zu der Motortemperatur TW (TH ≧ TW < T1)
gespeicherter vorgegebener Wert β1 zu K1 als vorgegebener
oder integrierte Akkumulierwert gesetzt.
Ähnlich werden jeweils ein vorgegebener Wert β2 zu K1 in dem
Schritt S308 und ein vorgegebener Wert β3 zu K1 in dem
Schritt S309 als vorgegebener Integrier- oder Akkumulierwerte
gesetzt. Hierdurch wird der vorgegebene Akkumulierwert zu K1
in Übereinstimmung mit der Motortemperatur TW gesetzt. Im
Schritt S310 erfolgt ein Vergleich des Akkumulierwerts INT
für die Kraftstoffeinspritzung mit dem vorgegebenen Wert K1,
der einem Integrierwert für die Kraftstoffeinspritzmenge
darstellt, die erforderlich ist, damit die Motortemperatur TW
die vorgegebene Temperatur erreicht, der vorab in der ECU-
Einheit 22 gespeichert ist.
In dem Schritt S310 wird der vorgegebene Wert K1 mit dem
Akkumulierwert INT verglichen, um hierdurch zu enscheiden, ob
der vorbestimmte Integrierwert ausgehend von dem Start des
Motors erreicht ist oder nicht. Ein durch Integrieren oder
Akkumulieren der Ausgangszeitperioden des Expansionshub-
Kraftstoffeinspritzsignals ausgehend vom Start des Motor
erhaltener Wert wird durch ein Symbol INT dargestellt. Wird
entschieden, daß der akkumulierte Wert INT den vorgegebenen
Wert K1 erreicht hat, so geht das Regelprogramm zu einem
Schritt S312 über. Andernfalls geht sie zu einem Schritt S311
über.
In dem Schritt S311 erfolgt eine Entscheidung dahingehend, ob
die Motortemperatur TW höher als die vorgegebene
Aufwärmtemperatur TH ist oder nicht. Ist die Motortemperatur
TW höher als die vorgegebene Aufwärmtemperatur TH, so geht
die Verarbeitung zu einem Schritt S312 über und andernfalls
zu einem Schritt S313.
In dem Schritt S313 wird die Expansionshub-
Kraftstoffeinspritzung durchgeführt oder fortgesetzt. Als
Konsequenz erfolgt die zweite oder sekundäre Verbrennung, um
hierdurch entsprechend die Temperatur des Katalysators
anzuheben, wie hier-zuvor beschrieben. In dem Schritt S314
wird der Wert T äquivalent zu einer Öffnungszeit eines
Ventils während eines Zyklus gemäß der Ausgabedauer des
Kraftstoffeinspritzsignals für das Kraftstoffeinspritzventil
bestimmt, derart, daß diese (d. h., das Öffnen des Ventils)
während der Expansionshub-Kraftstoffeinspritzung erfolgt. In
Folge wird der oben erwähnte Wert T zu dem Akkumulier- oder
Integrierwert INT der Kraftstoffeinspritzgrößen des
Expansionshubs addiert.
In dem Schritt S212 wird die Expansionshub-
Kraftstoffeinspritzung gestoppt. Insbesondere dann, wenn in
dem Schritt S310 eine Entscheidung dahingehend erfolgt, daß
der Akkumulierwert, der sich durch Akkumulieren der
Kraftstoffeinspritzgrößen ausgehend von dem Zeitpunkt des
Starts des Motors ergibt, den vorgegebenen K1 erreicht hat
oder wenn in dem Schritt S311 bestimmt wird, daß die
Motortemperatur TW höher als die vorgegebene
Aufwärmtemperatur TH ist, wird die Expansionshub-
Kraftstoffeinspritzsteuerung gestoppt. Somit geht die
Verarbeitung zu einem Schritt S315 über, und anschließend
terminiert das Regelprogramm. Demnach wird der gewöhnliche
Motorbetriebszustand wieder aufgenommen und fortgesetzt, ohne
Durchführung der sekundären Verbrennung in dem Motor.
Somit beginnt bei dem Motor vom Typ mit Zylindereinspritzung
gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
das Akkumulieren oder Integrieren des
Kraftstoffeinspritzsignal-Ausgangswertes bei Start des
Motors, d. h. ausgehend von dem ersten Durchlauf des
Regelprogramms, und ein vorgegebener Wert für den
Integrierwert wird variabel in Übereinstimmung mit der
Temperatur des Motors gesetzt. Wenn der oben erwähnte
vorgegebene Wert oder die vorgegebene Motortemperatur
überschritten wird, wird die Expansionshub-
Kraftstoffeinspritzung oder die Auspuffhub-
Kraftstoffeinspritzung gestoppt. Hierdurch läßt sich der
Temperaturanstieg des Katalysators mit verbesserter
Genauigkeit steuern.
Bei der vorangehenden Beschreibung des Kraftstoffeinspritz-
Regelsystems gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung
wurde davon ausgegangen, daß dem oben erwähnte vorgegebene
Wert der Kraftstoffeinspritzmenge variabel und selektiv zu
den drei Akkumulierwerten β1, β2 und β3 gesetzt ist. Jedoch
versteht es sich von selbst, daß sich eine größere Zahl von
Werten selektiv wie bei dem zuvor erwähnten vorgegebenen Wert
K1 dadurch setzen läßt, daß selektiv der vorgegebene
Akkumulierwert von der Datenabbildung (Engl.: data map) in
Übereinstimmung mit den Motortemperaturen ausgelesen wird. In
diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß ein
Einlaßlufttemperatursensor, ein Öltemperatursensor, ein
Katalysatortemperatursensor, ein Abgastemperatursensor oder
dergleichen ebenfalls als Motortemperatursensor eingesetzt
werden können.
Nun richtet sich die Beschreibung auf das
Kraftstoffeinspritz-Regelsystem gemäß einer vierten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 8 zeigt
ein Flußdiagramm zum Darstellen der Vorgänge eines
Regelprogramms, das von dem Kraftstoffeinspritz-Regelsystem
gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird.
Zunächst ist zu erwähnen, daß das nun betrachtete
Regelprogramm wiederholt durch die ECU-Einheit 22 einmal bei
zwei Umdrehungen der Kurbelwelle durchgeführt wird. Wie in
Fig. 8 gezeigt, wird nach dem Start des Regelprogramms in
einem Schritt S400 anschließend in einem Schritt S401 durch
die hier zuvor erwähnte (nicht gezeigte) Motorstart-
Detektionsvorrichtung detektiert, ob der Motor in dem
Motorstartzustand oder der Motorstartphase vorliegt oder
nicht.
Erfolgt in dem Schritt S401 eine Entscheidung dahingehend,
daß der Motor in dem Startzustand vorliegt, so geht die
Verarbeitung des Regelprogramms zu einem Schritt S402 über.
Wird andererseits entschieden, daß der Motor nicht in dem
Starzustand oder der Startphase vorliegt, so geht die
Verarbeitung zu einem Schritt S410 über. Am Rande sei
bemerkt, daß mit der oben erwähnten Bezeichnung "Startzustand
oder -phase" der Zustand bezeichnet ist, in dem der
Motorstarter angetrieben ist. Alternativ kann der Zustand, in
dem die Motordrehzahl (U/min) niedriger als ein vorgegebener
Wert ist, als der Startzustand oder die Startphase definiert
sein. Ferner kann der Motorstartzustand durch die
Entscheidung bestimmt werden, ob die momentane Durchführung
des Regelprogramms dem ersten Durchlauf nach dem Start
hiervon entspricht oder nicht.
Anschließend wird in dem Schritt S402 die Motortemperatur TW
geholt bzw. bestimmt, gefolgt von einem Schritt S403, in dem
die Motortemperatur TW mit einer vorgegebenen
Aufwärmtemperatur TH zum Anzeigen des aufgewärmten Zustands
des Motors verglichen wird. Ist die Motortemperatur TW höher
als die vorgegebene Aufwärmtemperatur TH, wie in dem Fall des
erneuten Starts des Motors, so geht die Verarbeitung zu einem
Schritt S406 über, und andernfalls zu einem Schritt S404. In
diesem Schritt S404 wird die Motortemperatur TW mit einer
vorgegebenen niedrigen Temperatur TC verglichen. Die
vorgegebene niedrige Temperatur TC kann auf eine Cryo-
Temperatur von beispielsweise -30°C gesetzt sein. Im
Gegensatz hierzu geht die Bearbeitung dann, wenn die
Motortemperatur TW höher als die vorgegebene niedrige
Temperatur TC ist, zu einem Schritt S405 über, und
andernfalls zu einem Schritt S409.
In dem Schritt S405 wird die Motortemperatur TW mit einer
vorgegebenen Temperatur T1 verglichen, die so gesetzt ist,
daß sie niedriger als die oben erwähnte vorgegebene
Aufwärmtemperatur TH und höher als die oben erwähnte
vorgegebene niedrige Temperatur TC ist. Ist die
Motortemperatur TW höher als die vorgegebene Temperatur T1,
so geht die Verarbeitung zu einem Schritt S407 über.
Andernfalls geht sie zu einem Schritt S408 über. In den
Schritten S406 bis S409 werden jeweils Anfangswerte 0, C1, C2
und C3 für den Zähler C für die Expansionshub-
Kraftstoffeinspritzung gesetzt.
Insbesondere wird in dem Schritt S410 der Zählerwert C für
die Expansionshub-Kraftstoffeinspritzung oder die Auspuffhub-
Kraftstoffeinspritzung mit Null verglichen, um hierdurch eine
Entscheidung dahingehend durchzuführen, ob die Expansionshub-
Kraftstoffeinspritzung erforderlich ist oder nicht. Weist der
Zählerwert C den Wert Null auf, so geht die Verarbeitung zu
einem Schritt S412 über. Andernfalls geht die Verarbeitung zu
einem Schritt S411 über. In dem Schritt S411 erfolgt eine
Entscheidung dahingehend, ob die Motortemperatur TW höher als
die zuvor erwähnte vorgegebene Aufwärmtemperatur TH ist oder
nicht.
Ist die Motortemperatur TW höher als die vorgegebene
Aufwärmtemperatur TH, so geht die Verarbeitung zu einem
Schritt S412 über, und andernfalls zu einem Schritt S413. In
dem Schritt S412 wird die Expansionshub-
Kraftstoffeinspritzung unterbrochen. Andernfalls wird in dem
Schritt S413 die Expansionshub- Kraftstoffeinspritzsteuerung
durchgeführt und fortgesetzt. Die Kraftstoffeinspritzmenge
"Qij2 wird als Funktion F(C) des Zählwerts C bestimmt, die in
Fig. 9 gezeigt ist. Demnach läßt sich die
Kraftstoffeinspritzmenge Qij2 darstellen durch den Ausdruck
"Qij2 = F(C)". Anschließend wird in einem Schritt S414 der
Zählerwert C dekrementiert und bei einem minimalen Wert von
beispielsweise Null gehalten. Hierdurch findet - wie zuvor
beschrieben - die sekundäre Verbrennung statt, damit sie zu
dem Temperaturanstieg des Katalysators beiträgt. Schließlich
geht die Verarbeitung zu einem Schritt S415 über, wo die
Durchführung des Regelprogramms terminiert.
Wie anhand der obigen Ausführungen ersichtlich, wird in dem
Kraftstoffeinspritz-Regelsystem gemäß der dritten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die
Kraftstoffeinspritzmenge pro Zyklus der Expansionshub-
Kraftstoffeinspritzung allmählich als Funktion der
Motorgeschwindigkeit (U/min) so verringert, daß die
Kraftstoffeinspritzmenge zu Null reduziert ist, nachdem eine
vorgegebene Zahl von Wiederholungen des Expansionshubs
durchgeführt ist. Übrigens kann unabhängig davon, daß die
Expansionshub-Kraftstoffeinspritzmenge allmählich als
krummlinige Funktion F(C) der Zahl der Wiederholungen (C) des
Expansionshubs nach dem Start des Motors durchgeführt wird,
die oben erwähnte Funktion linear sein.
Durch die oben beschriebene Kraftstoffeinspritzregelung wird
die dem Katalysator zugeführte Wärmemenge allmählich als
Funktion der ablaufenden Zeit verringert, wodurch sich die
Temperatur des Katalysators auf einen vorgegebenen Wert ohne
ein Überschwingen stabilisieren läßt. Somit läßt sich ein
geeignetes Erwärmen des Katalysators in Übereinstimmung mit
der tatsächlichen Temperatur des Katalysators realisieren,
während ein Ableiten von nicht verbrannten Gaskomponenten mit
hoher Zuverlässigkeit vermieden wird.
Nun wird der Betrieb des Kraftstoffeinspritz-Regelsystems
gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung
beschrieben. Die Fig. 10A zeigt ein Flußdiagramm zum
Darstellen der Vorgänge des von dem Kraftstoffeinspritz-
Regelsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform
durchgeführten Regelprogramms, und die Fig. 10B zeigt ein
Zeitablaufdiagramm zum Darstellen des Betriebs desselben.
Ähnlich zu dem Fall der hier zuvor beschriebenen
Kraftstoffeinspritz-Regelsysteme wird das nun betrachtete
Regelprogramm wiederholt durch die ECU-Einheit 22 einmal bei
zwei Umdrehungen der Kurbelwelle durchgeführt.
Wie in Fig. 10A gezeigt, wird nach dem Start des
Regelprogramms in dem Schritt S500 anschließend in einem
Schritt S501 durch eine (ebenfalls nicht gezeigte)
Motorstartabschluß-Detektionsvorrichtung detektiert, ob der
Motorstartbetrieb abgeschlossen ist oder nicht. Erfolgt in
dem Schritt S501 eine Entscheidung dahingehend, daß der
Motorstartbetrieb abgeschlossen ist, so geht die Verarbeitung
zu einem Schritt S506 über. Andererseits geht dann, wenn
entschieden wird, daß der Motorstartbetrieb noch nicht
abgeschlossen ist, die Verarbeitung zu einem Schritt S503
über.
In dem Schritt S503 wird ein vorgegebener Wert Kc1 für einen
Zähler C für die Expansionshub- oder Auspuffhub-
Kraftstoffeinspritzung gesetzt, worauf die Verarbeitung zu
einem Schritt S508 übergeht. In diesem Fall ist der oben
erwähnte vorgegebene Wert Kc1 vorab in der ECU-Einheit 22
gespeichert. In dem Schritt S506 wird der Wert des oben
erwähnten Zählers C mit Null verglichen, um hierdurch eine
Entscheidung dahingehend durchzuführen, ob die Expansionshub-
Kraftstoffeinspritzung erforderlich ist oder nicht. Weist der
Wert des Zählers C Null auf, so geht die Verarbeitung zu
einem Schritt S508 über. Andernfalls geht die Verarbeitung zu
einem Schritt S507 über.
In dem Schritt S507 erfolgt eine Entscheidung dahingehend, ob
die Motortemperatur TW höher als die vorgegebene
Aufwärmtemperatur TH ist, so wie hier zuvor beschrieben. Ist
die Motortemperatur TW höher als die vorgegebene
Aufwärmtemperatur TH, so geht die Verarbeitung zu einem
Schritt S508 über, oder andernfalls alternativ zu einem
Schritt S509. In dem Schritt S508 wird die Expansionshub-
Kraftstoffeinspritzung unterbrochen. Andererseits wird in im
Schritt S509 die Expansionshub- Kraftstoffeinspritzsteuerung
durchgeführt oder fortgesetzt. Die Kraftstoffeinspritzmenge
Qij2 wird als Funktion F(C) des Zählerwerts C bestimmt, wie
in Fig. 9 gezeigt. Somit läßt sich die
Kraftstoffeinspritzmenge Qij2 darstellen durch Qij2 = F(C).
Anschließend wird in einem Schritt S510 der Zählerwert C
dekrementiert und auf einen minimalen Wert von beispielsweise
Null festgehalten. Auf diese Weise findet - wie hier zuvor
beschrieben - die zweite Verbrennung statt, damit sie zu dem
Temperaturanstieg des Katalysators beiträgt. Schließlich geht
die Verarbeitung zu einem Schritt S511 über, in dem die
Durchführung des Regelprogramms terminiert.
Wie sich anhand von Fig. 10B erkennen läßt, wird bei dem
Kraftstoffeinspritz-Regelsystem gemäß der vorliegenden
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Expansionshub-
Kraftstoffeinspritzregelung nach dem Abschluß der
Motorstartbetriebs durchgeführt. Somit lassen sich derartig
unerwünschte Wirkungen wie ein Abwürgen des Motors, eine
anormale Drehung oder dergleichen, vermeiden, die aufgrund
einer externen Störung auftreten können, die möglicherweise
bei der während des Motorstartbetriebs durchgeführten
Expansionshub-Kraftstoffeinspritzregelung auftreten. In
anderen Worten läßt sich das Erwärmen des Katalysators
durchführen, nachdem die Umdrehungsgeschwindigkeit (U/min)
des Motors nach dem Abschluß des Motorstartbetriebs
stabilisiert ist.
Nun erfolgt eine Beschreibung eines modifizierten Betriebs
des Kraftstoffeinspritz-Regelsystems gemäß der fünften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 11A und
11B zeigen Ansichten zum Darstellen der Vorgänge eines
modifizierten Kraftstoffeinspritz-Regelprogramms gemäß der
vorliegenden Ausführungsform der Erfindung. Insbesondere
zeigt die Fig. 11A ein Flußdiagramm zum Darstellen der
Vorgänge des modifizierten und von dem Kraftstoffeinspritz-
Regelsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform
durchgeführten Regelprogramms, und die Fig. 11B zeigt ein
Zeitablaufdiagramm zum Erläutern desselben. Wie in Fig. 11A
gezeigt, wird nach dem Start des Regelprogramms in einem
Schritt S600 anschließend in einem Schritt S601 durch die
oben erwähnte (nicht gezeigte) Motorstartabschluß-
Detektionsvorrichtung entschieden, ob der Motorstartbetrieb
erfolgreich abgeschlossen ist oder nicht. Führt die
Entscheidung im Schritt S601 zu einer Bestätigung bzw. zu
"JA", so geht die Durchführung des Regelungsprogramms oder
die Verarbeitung zu einem Schritt S602 über. Wird
andererseits entschieden, daß der Motorstartbetrieb noch
nicht abgeschlossen ist, d. h. wenn das Ergebnis des
Entscheidungsschrittes S601 negativ bzw. "NEIN" ist, die
Verarbeitung zu einem Schritt S603 über.
In dem Schritt S603 wird ein vorgegebener Wert Kc1 bei dem
Zähler C für die Expansionshub- oder Auspuffhub-
Kraftstoffeinspritzung gesetzt. Anschließend wird in einem
Schritt S604 ein vorgegebener Wert Kc1 bei einem Zähler C2
gesetzt, der für das Detektieren einer vorgegebenen Zeit
vorgesehen ist, die bezogen auf den Abschluß des
Motorstartbetriebs verstrichen ist, worauf die Verarbeitung
zu einem Schritt S608 übergeht. Die oben erwähnten
vorgegebenen Werte Kc1 und Kc2 werden vorab in der ECU-
Einheit 22 gespeichert. In dem Schritt S602 wird der
Zählerwert C2 dekrementiert. Das Dekrementieren des
Zählerwerts C2 beginnt nach erfolgreichem Abschluß des
Motorstartbetriebs, und endet mit einem Halten auf einem
minimalen Wert von beispielsweise Null.
Bei dem Schritt S605 erfolgt eine Entscheidung dahingehend,
ob der Zählerwert C2 Null ist oder nicht. Ist der Zählerwert
C2 gleich Null, so bedeutet dies, daß die zuvor erwähnte
vorgegebene Zeit, bezogen auf den Zeitpunkt, zu dem der
Motorstartbetrieb erfolgreich abgeschlossen ist, verstrichen
ist. Demnach geht die Verarbeitung zu einem Schritt S606
über. Andernfalls geht die Verarbeitung zu einem Schritt S608
über. In dem Schritt S606 wird der oben erwähnte Zählerwert C
mit Null verglichen, um hierdurch zu entscheiden, ob die
Expansionshub-Kraftstoffeinspritzung erforderlich ist oder
nicht. Weist der Zählerwert C den Wert Null auf, so geht die
Verarbeitung zu dem Schritt S608 über. Andernfalls geht sie
zu dem Schritt S607 über, um eine Entscheidung dahingehend
durchzuführen, ob die Motortemperatur TW höher als die
vorgegebene Aufwärmtemperatur TH ist oder nicht.
Ist die Motortemperatur TW höher als die vorgegebene
Aufwärmtemperatur TH, so geht die Verarbeitung zu dem Schritt
S608 über, und andernfalls zu einem Schritt S609. In dem
Schritt S608 wird die Expansionshub-Kraftstoffeinspritzung
gestoppt. Andernfalls wird in dem Schritt S609 die
Expansionshub-Kraftstoffeinspritzregelung durchgeführt oder
fortgesetzt. Die Kraftstoffeinspritzmenge Qij2 wird als eine
Funktion F(C) des Zählerwerts C bestimmt, wie in Fig. 9
dargestellt. Somit läßt sich die Kraftstoffeinspritzmenge
Qij2 anhand von Qij2 = F(C) darstellen. Anschließend wird in
einem Schritt S610 der Zählerwert C dekrementiert, und
schließlich bei einem minimalen Wert von beispielsweise Null
gehalten. Hierdurch kann - wie oben beschrieben - die zweite
oder sekundäre Verbrennung zum Anheben der Temperatur des
Katalysators stattfinden.
Schließlich geht die Verarbeitung zu einem Schritt S611 über,
in dem die Durchführung des Regelprogramms terminiert. Wie in
Fig. 11B gezeigt, wird bei der modifizierten
Kraftstoffeinspritzregelung gemäß der betrachteten
Ausführungsform der Erfindung die Expansionshub- oder
Auspuffhub-Kraftstoffeinspritzung nach dem Verstreichen einer
vorgegebenen Zeit in Folge zu dem Abschluß des
Motorstartbetriebs gestartet. Somit lassen sich unerwünschte
Ereignisse wie das Abwürgen des Motors, eine anormale Drehung
des Motors oder dergleichen vermeiden, die aufgrund externer
Störungen auftreten können, die möglicherweise durch die
unmittelbar nach dem Motorstartbetrieb in dem Zustand mit
instabiler Umdrehung durchgeführte
Kraftstoffeinspritzregelung bewirkt werden. In anderen Worten
ausgedrückt, läßt sich ein schnelles Aufwärmen des
Katalysators realisieren, während die Stabilität des
Motorbetriebs gewährleistet ist.
Nun richtet sich die Beschreibung auf eine sechste
Ausführungsform der Erfindung. Das Kraftstoffeinspritz-
Regelsystem gemäß der betrachteten Ausführungsform weist das
Merkmal auf, daß die Expansionshub-
Kraftstoffeinspritzregelung oder alternativ die Auspuffhub-
Kraftstoffeinspritzregelung lediglich für ausgewählte
Zylinder durchgeführt wird. In diesem Zusammenhang ist zu
erwähnen, daß dann, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge
niedriger als eine vorgegebene Menge bei der Durchführung der
Expansionshub-Kraftstoffeinspritzung ist, die Verbrennung bei
dem Expansionshub instabil sein kann. Andererseits kann bei
Durchführung der Expansionshub-Kraftstoffeinspritzung derart,
daß die Kraftstoffeinspritzmenge die vorgegebene Menge für
sämtliche Zylinder übersteigt, der Katalysator möglicherweise
in nicht gewünschter Weise übermäßig erwärmt werden.
Wird insbesondere für den Fall eines Vierzylindermotors
lediglich die übliche Kraftstoffeinspritzung für die zwei
Zylinder (#1 und #4) durchgeführt, während für die anderen
Zylinder (#2 und #3) die Expansionshub-Kraftstoffeinspritzung
oder alternativ die Auspuffhub-Kraftstoffeinspritzung
zusätzlich zu der üblichen Kraftstoffeinspritzung
durchgeführt wird, wie in Fig. 12 gezeigt. In diesem Fall
läßt sich der Katalysator sehr genau mit einer gewünschten
Wärmemenge erwärmen unter Gewährleistung der Tatsache, daß
die Kraftstoffeinspritzmenge (Ij2) in der Lage ist, eine
stabile Expansionshub-Kraftstoffeinspritzung und Verbrennung
aufrecht zu erhalten.
Ferner ist es auch möglich, die übliche
Kraftstoffeinspritzung lediglich für die zwei Zylinder (#1
und #4) durchzuführen und die Expansionshub-
Kraftstoffeinspritzung oder alternativ die Auspuffhub-
Kraftstoffeinspritzung für alle vier Zylinder durchzuführen,
um hierdurch den Temperaturanstieg des Katalysators zu
fördern, während die Kraftstoffkosten im Zusammenhang mit dem
Aufrechterhalten der Leerlaufumdrehung des Motors reduziert
sind, wie in Fig. 13 gezeigt. Zusätzlich ist es auch möglich,
die Katalysatorerwärmung optimal mit minimalem
Kraftstoffverbrauch zu realisieren, indem die übliche
Kraftstoffeinspritzung lediglich für die zwei Zylinder (#1
und #4) durchgeführt wird, während die Expansionshub-
Einspritzung oder alternativ die Auspuffhub-
Kraftstoffeinspritzung für die anderen Zylinder (#2 und #3)
durchgeführt wird, wie in Fig. 14 gezeigt.
Ferner kann die übliche Kraftstoffeinspritzung und die
Expansionshub- oder alternativ die Auspuffhub-
Kraftstoffeinspritzung für lediglich zwei gleiche Zylinder
durchgeführt werden, so wie in Fig. 14 gezeigt.
Übrigens wurde im Fall der beispielhaften Ausführungsformen,
wie sie jeweils in den Fig. 12 bis 14 gezeigt sind, davon
ausgegangen, daß die zweite Zündung Ig2 in dem Expansionshub
in Folge zu der zweiten Kraftstoffeinspritzung Ij2
durchgeführt wird. Jedoch kann die Verbrennung durch
Selbstzündung ohne Rückgriff auf die zweite oder sekundäre
Zündung Ig2 ausgelöst werden. Übrigens kann die zweite
Zündung Ig2 während dem Auspuffhub durchgeführt werden.
Zahlreiche Modifikationen und Veränderungen der vorliegenden
Erfindung sind im Licht der obigen Techniken möglich. Es ist
demnach zu erkennen, daß innerhalb des Schutzbereichs der
angefügten Patentansprüche die Erfindung anders als hier
spezifisch beschrieben praktisch eingesetzt werden kann.
Claims (3)
1. Kraftstoffeinspritz-Regelsystem für einen
Verbrennungsmotor vom Typ mit Zylindereinspritzung, bei
dem Kraftstoff direkt in einen Zylinder über ein
Kraftstoffeinspritzventil (47 bis 50) eingespritzt wird,
enthaltend:
eine Motorstart-Detektionsvorrichtung zum Detektieren des Starts des Verbrennungsmotors (10);
eine Temperatur-Detektionsvorrichtung (55) zum Detektieren der Temperatur (TW) des Motors (10);
eine Detektionsvorrichtung für einen Motorzustand mit niedriger Temperatur (22) zum Detektieren der Tatsache, ob der Motor in einem kalten Zustand vorliegt oder nicht, und zwar durch Vergleich eines Detektionswerts (TW), der anhand einer Ausführungsgröße der Temperatur- Detektionsvorrichtung (55) abgeleitet wird, mit einem vorab gespeicherten vorgegebenen Wert; und
eine Steuervorrichtung (22) zum Steuern des Kraftstoffeinspritzventils zum Durchführen einer Expansionshub- Kraftstoffeinspritzung während einem Expansionshub oder alternativ einer Auspuffhub- Kraftstoffeinspritzung während eines Auspuffhubs lediglich während einer bestimmten Zeitperiode (KT) oder während einer vorgegebenen Hublänge nach dem Start der Kraftstoffeinspritzung, sofern das Starten des Verbrennungsmotors anhand der Ausführungsgröße der Motorstart-Detektionsvorrichtung detektiert ist und der Motorzustand mit niedriger Temperatur anhand der Ausgangsgröße der Detektionsvorrichtung für den Motorzustand bei niedriger Temperatur detektiert ist.
eine Motorstart-Detektionsvorrichtung zum Detektieren des Starts des Verbrennungsmotors (10);
eine Temperatur-Detektionsvorrichtung (55) zum Detektieren der Temperatur (TW) des Motors (10);
eine Detektionsvorrichtung für einen Motorzustand mit niedriger Temperatur (22) zum Detektieren der Tatsache, ob der Motor in einem kalten Zustand vorliegt oder nicht, und zwar durch Vergleich eines Detektionswerts (TW), der anhand einer Ausführungsgröße der Temperatur- Detektionsvorrichtung (55) abgeleitet wird, mit einem vorab gespeicherten vorgegebenen Wert; und
eine Steuervorrichtung (22) zum Steuern des Kraftstoffeinspritzventils zum Durchführen einer Expansionshub- Kraftstoffeinspritzung während einem Expansionshub oder alternativ einer Auspuffhub- Kraftstoffeinspritzung während eines Auspuffhubs lediglich während einer bestimmten Zeitperiode (KT) oder während einer vorgegebenen Hublänge nach dem Start der Kraftstoffeinspritzung, sofern das Starten des Verbrennungsmotors anhand der Ausführungsgröße der Motorstart-Detektionsvorrichtung detektiert ist und der Motorzustand mit niedriger Temperatur anhand der Ausgangsgröße der Detektionsvorrichtung für den Motorzustand bei niedriger Temperatur detektiert ist.
2. Kraftstoffeinspritz-Regelsystem für einen
Verbrennungsmotor vom Typ mit Zylindereinspritzung nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuervorrichtung (22) die vorgegebene Zeit (KT) in
Übereinstimmung mit einem Detektionswert (TW), der von
der Ausgangsgröße der Temperatur-Detektionsvorrichtung
(55) abgeleitet ist, variabel setzt.
3. Kraftstoffeinspritz-Regelsystem für einen
Verbrennungsmotor vom Typ mit Zylindereinspritzung nach
Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuervorrichtung (42) die Kraftstoffeinspritzung in dem
Expansionshub oder alternativ in dem Auspuffhub
lediglich für bestimmte der Zylinder (#1 bis #4) eines
Verbrennungsmotors (10) durchführt.
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