DE4221091C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein System zum Steuern der Kraftstoff
einspritzung in einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritz
system, insbesondere zum Steuern der Kraftstoffeinspritzmenge
bei einer Änderung des Einspritzzeitpunkts.
Bei einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung ist in
einer Brennkammer ein Einspritzer vorgesehen, und Hochdruck
kraftstoff wird in einen Zylinder des Motors während eines
Verdichtungshubs direkt eingespritzt, und dann wird das Ge
misch von einer Zündkerze gezündet. In der eigenen US-PS
50 78 107 wurde bereits das folgende Einspritzsystem vorge
schlagen: Bei hoher Belastung des Motors wird die Kraftstoff
einspritzung vorverlegt, um eine homogene Ladung zu erhalten.
Im Leerlauf und bei niedriger und mittlerer Motorbelastung
wird die Einspritzung verzögert, um eine Schichtladung zu er
halten. Wenn sich im Motor ein Verbrennungsmodus ändert, wird
auch die Kraftstoffeinspritzmenge geändert, um das Motordreh
moment zu steuern.
Bei einem solchen System zur Steuerung der Kraftstoffein
spritzung wie etwa bei einem Motor mit Direkteinspritzung ist
der Einspritzdruck höher als ein Maximaldruck im Zylinder
vorgegeben. Die Einspritzmenge ist nach Maßgabe des Ein
spritzdrucks und der Einspritzimpulsdauer in Abhängigkeit von
den Betriebsbedingungen des Motors bestimmt.
Bei dem Motor, bei dem der Einspritzzeitpunkt bei einer Ände
rung des Verbrennungsmodus geändert wird, ändert sich der
Druck im Zylinder zum Einspritzzeitpunkt entsprechend. Infol
gedessen ändert sich die Ist-Kraftstoffeinspritzmenge mit dem
Zylinderdruck auch dann, wenn sich die Impulsdauer nicht
ändert. Es ist somit erforderlich, die Kraftstoffeinspritz
menge so zu korrigieren, daß sie mit einem Sollwert exakt
übereinstimmt.
Die JP-OS 59-2 21 433 beschreibt ein System zum Steuern der
Kraftstoffeinspritzung, bei dem Kraftstoff in einen Ansaug
krümmer eingespritzt wird und ein Drucksensor in einer Brenn
kammer vorgesehen ist, um den Druck in dieser Brennkammer zu
messen. Auf der Basis des gemessenen Drucks wird die der
Brennkammer zugeführte Saugluftmenge geschätzt, um die Kraft
stoffeinspritzmenge zu berechnen. Somit wird das Luft-Kraft
stoff-Verhältnis bei der Aufladung und in einem Übergangszu
stand richtig eingestellt.
Beim Stand der Technik ist jedoch der Einspritzzeitpunkt mit
einem Konstantwert vorgegeben. Daher kann hier die Kraft
stoffeinspritzmenge bei einer Änderung des Einspritzzeit
punkts nicht korrigiert werden.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Systems
zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung in einer Brennkraft
maschine mit Direkteinspritzsystem, wobei eine Kraftstoff
einspritzmenge auch bei einer Änderung des Einspritzzeit
punkts in Abhängigkeit von einem Verbrennungsmodus exakt
gesteuert wird.
Bei dem System nach der Erfindung sind vorgesehen: ein Ein
spritzer zur Direkteinspritzung von Kraftstoff in einen
Zylinder, ein Zylinderdruckdetektor, um den Druck im Zylinder
bei der Kraftstoffeinspritzung zu detektieren, ein Rechner,
um einen Korrekturbeiwert nach Maßgabe einer Differenz zwi
schen dem Zylinderdruck und dem Kraftstoffdruck zu bilden,
und eine Korrektureinrichtung, um den Korrekturbeiwert mit
einer Einspritzdauer zu multiplizieren. Somit wird die Ein
spritzdauer nach Maßgabe einer Änderung des Einspritzzeit
punkts gesteuert, der sich mit einer Änderung der Motorbela
stung ändert.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer
Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausfüh
rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Zweitaktmotors
gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ein Funktionsblockbild, das eine Steuereinheit
gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 3a eine Tabelle, die den Ladungswirkungsgrad wieder
gibt;
Fig. 3b eine Tabelle, die Anstiegsverläufe des Zylinder
drucks zeigt;
Fig. 3c eine Tabelle, die den Korrekturbeiwert zeigt; und
Fig. 4 ein Flußdiagramm, das einen Ablauf zur Korrektur
der Einspritzmenge zeigt.
Nach Fig. 1 hat ein Zweitaktmotor 1 für ein Kraftfahrzeug
einen Zylinder 2, einen darin vorgesehenen Kolben 3, eine mit
dem Kolben 3 verbundene Pleuelstange 6 und eine in einem
Kurbelgehäuse 4 befindliche Kurbelwelle 5. Ein Ausgleichs
gewicht 7 ist auf der Kurbelwelle 5 angeordnet, um die Träg
heit des im Zylinder 2 hin- und hergehenden Kolbens 3 auszu
gleichen. Ein Kurbelwinkelsensor und ein Zylinderdiskrimi
niersensor sind am Motor nahe der Kurbelwelle vorgesehen.
In einer Wand des Zylinders 2 sind eine Auslaßöffnung 11 und
drei Spülöffnungen 17 gebildet, wobei die Spülöffnungen 17
voneinander um jeweils 90° beabstandet sind und eine davon
der Auslaßöffnung 11 gegenübersteht. Die Spülöffnungen 17
sind mit Zweigleitungen eines Ansaugrohrs 18 verbunden. Die
Öffnungen 11 und 17 öffnen zu einem vorbestimmten Zeitpunkt
in bezug auf die Position des Kolbens 3.
Ein Einspritzer 10 und eine Zündkerze 9 sind an der Oberseite
einer Brennkammer 8 des Zylinders 2 angeordnet.
Die Brennkammer 8 kann vom versetzten, vom Keil- oder vom
Halbkugeltyp sein. Der Einspritzer 10 ist von einem Typ, bei
dem eine vorbestimmte Kraftstoffmenge unter hohem Druck durch
ein Einspritzsystem eingespritzt wird. Die Zündkerze 9 ist so
geneigt, daß ihre Elektrode 9a direkt unter dem Einspritzer
10 positioniert ist. Die Entfernung zwischen dem Einspritzer
10 und der Funkenstrecke ist auf der Basis der Bedingung be
stimmt, daß der eingespritzte Kraftstoff die Form eines Konus
hat, der im Bereich der niedrigen und der mittleren Motorbe
lastung unmittelbar vor der Zündung eingespritzt wird. Wenn
also die Entfernung zu kurz ist, wird der Kraftstoff unzurei
chend vergast. Wenn dagegen die Entfernung zu groß ist, wird
der Kraftstoffstrahl zerteilt. Durch geeignete Einstellung
der Entfernung wird es möglich, eine Schichtladung zu erhal
ten, wobei der konische Kraftstoffstrahl an einem rückwärti
gen Strahlbereich gezündet wird.
Ferner ist der Einspritzer 10 im wesentlichen auf der verti
kalen Mittellinie des Zylinders 2 positioniert. Daher wird
eine große Kraftstoffmenge, die in einem Bereich hoher Motor
belastung zu einem früheren Zeitpunkt eingespritzt wird, sehr
rasch zerteilt, um ein homogenes Luft-Kraftstoff-Gemisch zu
erhalten.
Eine elektronische Steuerung 50 mit einem Mikrocomputer hat
eine CPU 501, einen R0M 502, einen RAM 503 und eine Ein-Aus
gabeschnittstelle 504, die über einen Bus 505 miteinander
verbunden sind.
Der Kurbelwinkelsensor 40, der Zylinderdiskriminiersensor 41,
ein Fahrpedalbetätigungssensor 42 und ein Kraftstoffdruck
sensor 43 sind mit der Ein-Ausgabeschnittstelle 504 verbun
den. Ausgangssignale der Sensoren 40, 41, 42, 43 werden einem
Eingabebaustein der Ein-Ausgabeschnittstelle 504 zugeführt.
Ein Ausgabebaustein der Ein-Ausgabeschnittstelle 504 ist mit
einem Treiber 506 verbunden. Der Treiber 506 ist mit einem
Druckregler 33, mit der Zündkerze 9 und mit dem Einspritzer
10 verbunden.
Im ROM 502 sind Steuerprogramme und unveränderliche Informa
tionen gespeichert. Ausgangssignale der Sensoren 40, 41, 42,
43 werden im RAM 503 gespeichert. Im RAM 503 werden die Aus
gangssignale nach Datenverarbeitung in der CPU 501 gespei
chert.
Die CPU 501 berechnet die Kraftstoffeinspritzmenge, den Ein
spritzzeitpunkt und einen Zündzeitpunkt nach Maßgabe der im
ROM 502 gespeicherten Steuerprogramme und auf der Basis ver
schiedener Informationen im RAM 503.
Kraftstoff aus einem Behälter 30 wird dem Einspritzer 10
durch eine einen Filter 31 enthaltende Kraftstoffleitung 35,
eine Pumpe 32, den Kraftstoffdrucksensor 43 und einen Druck
speicher 34 zum Regeln von Kraftstoffdruckschwankungen zuge
führt. Der Kraftstoff kehrt zum Behälter durch eine
Rücklaufleitung 35 mit einem Druckregler 33 zurück. Dem
Druckregler 33 wird ein Signal von der Steuerung 50 zuge
führt, um den Kraftstoffdruck zu regeln. Dabei wird in einem
Bereich niedriger Motorbelastung, in dem die in den Zylinder
2 geladene Luftmenge klein ist, der Kraftstoff mit niedrigem
Druck eingespritzt. Der Kraftstoffdruck steigt mit zunehmen
der Luftmenge bei steigender Motorbelastung. Infolgedessen
wird im vorliegenden Fall unter verschiedenen Betriebsbedin
gungen der Kraftstoffdruck um einen vorbestimmten Wert höher
als der Verdichtungsdruck im Zylinder festgelegt. Der Ein
spritzer wird nach Maßgabe eines Einspritzsignals von der
Steuerung 50 geöffnet, um Kraftstoff direkt in den Zylinder
einzuspritzen.
Dem Motor 1 wird Luft durch einen Luftfilter 19 und die An
saugleitung 18 zugeführt, in der eine Drosselklappe 20 mit
dem Fahrpedalbetätigungssensor 42 und eine Spülpumpe 21 an
geordnet sind. Die Abgase des Motors 1 werden durch die Aus
laßöffnung 11, eine Abgasleitung 12 mit einem Katalysator 13
und einen Auspufftopf 14 abgeführt.
Die Spülpumpe 21 ist mit der Kurbelwelle 5 betriebsmäßig
durch eine Übertragungseinrichtung 22 verbunden, die einen
über eine Kurbelwellenscheibe und eine Pumpenscheibe laufen
den Endlosriemen aufweist. Die Spülpumpe 21 wird von der Kur
belwelle 5 über die Übertragungseinrichtung 22 angetrieben,
um einen Spüldruck zu erzeugen. Die Drosselklappe 20 ist aus
gelegt, um den Durchgang der Ansaugleitung 18 auch dann ge
ringfügig zu öffnen, wenn ein mit der Drosselklappe 20 be
triebsmäßig verbundenes Fahrpedal losgelassen wird, so daß
die Spülpumpe 21 Luft ansaugen kann. Wenn das Fahrpedal ge
drückt wird, wird die Drosselklappe 20 entsprechend geöffnet,
um dadurch die Ansaugluftmenge zu bestimmen. Somit wird dem
Zylinder 2 zum Spülen nur von der Ansaugluft erzeugter Spül
druck zugeführt, wodurch der Ladungswirkungsgrad erhöht wird.
Ein Abgasdrehschieber 15 ist in der Abgasleitung 12 an der
Abstromseite der Auslaßöffnung 11 an sie angrenzend vorge
sehen. Der Drehschieber 15 ist betriebsmäßig mit der Kurbel
welle 5 über eine Übertragungseinrichtung 16 verbunden, die
einen über eine Kurbelwellenscheibe und eine Drehschieber
scheibe laufenden Endlosriemen aufweist, so daß der Dreh
schieber von dem Motor angetrieben wird. Der Drehschieber 15
ist ausgelegt, um seine Schieberphase nach Maßgabe der Posi
tion des Kolbens 3 zu ändern. Wenn der Kolben 3 während des
Verdichtungshubs nach oben geht, wird die Auslaßöffnung 11
von dem Drehschieber 15 in einer frühen Phase geschlossen. Es
ist dadurch möglich, den Einspritzzeitpunkt vorzuverstellen,
so daß dadurch im Hochlastbereich des Motors der Kraftstoff
ausreichend mit Luft vermischt wird.
Nach Fig. 2 hat das Steuersystem einen Kurbelwinkelsensor 40,
einen Zylinderdiskriminiersensor 41, einen Fahrpedalbetäti
gungssensor 42, um einen Betätigungsgrad α des Fahrpedals
aufzunehmen, und einen Kraftstoffdrucksensor 43, um den
Kraftstoffdruck Pf zu messen; die Ausgangssignale dieser
Sensoren werden der Steuerung 50 zugeführt. Der Zylinderdis
kriminiersensor 41 detektiert eine Zylindernummer und erzeugt
ein Zylindernummersignal.
Die Steuerung 50 hat einen Motordrehzahldetektor 51, dem ein
Kurbelwinkel R vom Kurbelwinkelsensor 40 zugeführt wird, um
eine Motordrehzahl Ne auf der Basis des Zeitintervalls zwi
schen Kurbelwinkelimpulsen zu detektieren. Der Kurbelwinkel R
und das Zylindernummersignal vom Zylinderdiskriminiersensor
41 werden einem Kurbelwinkelpositionsdetektor 52 zugeführt.
Der Kurbelwinkelpositionsdetektor 52 ist ausgelegt, um eine
vorbestimmte Standard-Kurbelwinkelposition vor dem oberen
Totpunkt in jedem Zylinder zu detektieren.
Die Motordrehzahl Ne und der Fahrpedalbetätigungsgrad α wer
den einer Einspritzmengentabelle 53 zugeführt. In der Tabelle
53 sind Einspritzmengen Gf in Abhängigkeit von Motorbetriebs
bedingungen gespeichert.
Die Motordrehzahl Ne und der Fahrpedalbetätigungsgrad α wer
den ferner einer Kraftstoffdrucktabelle 54 zugeführt. In der
Tabelle 54 sind Soll-Kraftstoffdrücke Pf gespeichert. Der den
verschiedenen Motorbetriebsbedingungen entsprechende Soll-
Kraftstoffdruck Pf ist höher als der maximale Wert des Ver
dichtungsdrucks festgelegt. Der Soll-Kraftstoffdruck Pf wird
einem Regelgrößenrechner 55 zugeführt, dem der Kraftstoff
druck Pf′ vom Sensor 43 zugeführt wird. Der Rechner 55 be
rechnet eine Regelgröße nach Maßgabe der Differenz zwischen
dem Soll-Kraftstoffdruck Pf und dem Ist-Kraftstoffdruck Pf′
und erzeugt ein der Regelgröße entsprechendes Drucksignal,
das über einen Treiber 56 dem Druckregler 33 zugeführt wird.
Der Soll-Kraftstoffdruck Pf wird ferner einer Druckbeiwert
vorgabeeinheit 57 und einer Einspritzeranstiegsdauer-Vorgabe
einheit 58 zugeführt. Die Einheit 57 leitet aus einer Nach
schlagetabelle nötigenfalls unter Interpolation einen Kraft
stoffdruckbeiwert K ab. Die Einheit 58 leitet aus der Nach
schlagetabelle eine Einspritzeranstiegsdauer Ts ab. Der
Druckbeiwert K und die Einspritzeranstiegsdauer Ts werden dem
Kraftstoffeinspritzdauer-Rechner 59 zugeführt, dem ferner die
Einspritzmenge Gf aus der Tabelle 53 zugeführt wird. Der
Rechner 59 berechnet eine Kraftstoffeinspritzdauer (Impuls
dauer) Ti in Abhängigkeit von
Ti = K · Gf + Ts.
Die Motordrehzahl Ne und die Einspritzmenge Gf werden einer
Verbrennungsmodus-Festlegeeinheit 62 zugeführt, die einen
Verbrennungsmodus, und zwar Schichtladungsverbrennung oder
homogene Ladungsverbrennung, festlegt. Die Festlegeeinheit 62
enthält eine Nachschlagetabelle eines Änderungspunkts zum
Ändern des Verbrennungsmodus nach Maßgabe der Motordrehzahl
Ne und der Einspritzmenge Gf.
Die Verbrennungsmodus-Festlegeeinheit 62 vergleicht die im
Einspritzimpulsdauerrechner 53 abgerufene Einspritzmenge Gf
mit einer Referenzmenge Gf0, die dem Änderungspunkt ent
spricht. Im Niedrig- und Mittellastbereich des Motors, in dem
die Einspritzmenge Gf kleiner als die Referenzmenge Gf0 ist
(Gf<Gf0), wird die Schichtladungsverbrennung festgelegt. Im
Hochlastbereich des Motors, in dem die Einspritzmenge Gf die
Referenzmenge Gf0 übersteigt (Gf<=Gf0), wird die homogene
Ladungsverbrennung festgelegt.
Das Ausgangssignal der Verbrennungsmodus-Festlegeeinheit 62
wird einem Einspritzzeitpunktgeber 60 zugeführt, dem ferner
die Motordrehzahl Ne und die Einspritzmenge Gf zugeführt
werden. Der Einspritzzeitpunktgeber 60 hat eine Nachschlage
tabelle, in der eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzzeit
punkten Rie für die Schichtladungsverbrennung gespeichert
ist, und eine Nachschlagetabelle, in der eine Vielzahl von
Kraftstoffeinspritzzeitpunkten Ris für die homogene Ladungs
verbrennung gespeichert ist, die jeweils nach Maßgabe der
Motordrehzahl Ne und der Einspritzmenge Gf angeordnet sind.
Die Zeitpunkte Rie sind verzögert, um die Schichtladungsver
brennung durchzuführen. Die Kraftstoffeinspritzung muß jedoch
so beendet sein, daß eine Zeitdauer vorhanden ist, während
der der eingespritzte Kraftstoff vor der Zündung vergast
wird. Dagegen sind die Zeitpunkte Ris für die homogene La
dungsverbrennung vorverstellt, um die Einspritzung zu be
ginnen, sobald das Auslaßventil geschlossen ist. Das Aus
gangssignal der Verbrennungsmodus-Festlegeeinheit 62, die
Motordrehzahl Ne und die Einspritzmenge Gf werden ferner
einem Zündzeitpunktgeber 61 zugeführt. Der Zündzeitpunktgeber
61 hat Zündzeitpunkt-Nachschlagetabellen für die Schichtla
dungsverbrennung und für die homogene Ladungsverbrennung, in
denen jeweils eine Vielzahl von Zündzeitpunkten Rg gespei
chert sind, die entsprechend der Motordrehzahl Ne und der
Einspritzmenge Gf angeordnet sind. Der Zündzeitpunktgeber 61
leitet den Zündzeitpunkt Rg aus der Tabelle nach Maßgabe der
Motorbelastung ab.
Die Einspritzimpulsdauer Ti, die im Einspritzimpulsdauer
rechner 59 berechnet wird, und der Zündzeitpunkt Rie oder Ris
werden einem Treiber 63 zugeführt. Dieser erzeugt ein Kraft
stoffeinspritzsignal, das der Einspritzimpulsdauer Ti und dem
Einspritzzeitpunkt Rie oder Ris in Abhängigkeit von der Stan
dard-Kurbelwinkelposition vom Kurbelwinkelpositionsdetektor
52 entspricht. Das Einspritzsignal wird dem Einspritzer 10
zugeführt.
Der im Zündzeitpunktgeber 61 gebildete Zündzeitpunkt Rg wird
einem Treiber 64 zugeführt, der ein Zündzeitpunktsignal, das
dem Zündzeitpunkt Rg entspricht, auf der Basis der Standard-
Kurbelwinkelposition und eines Schließwinkels der Zündkerze 9
zuführt.
Das Steuersystem zur Korrektur der Menge des eingespritzten
Kraftstoffs in Abhängigkeit von der Änderung des Einspritz
zeitpunkts wird nachstehend beschrieben, Das Prinzip der
Steuerung ist derart, daß zuerst, wenn der Einspritzzeitpunkt
Rie oder Ris in Abhängigkeit vom Verbrennungsmodus geändert
wird, ein Ist-Innendruck Pc des Zylinders gemessen wird. Nach
Maßgabe der Differenz zwischen dem Ist-Zylinderdruck Pc und
dem Soll-Kraftstoffdruck Pf wird die Einspritzdauer Ti
korrigiert.
Die Steuerung 50 enthält eine Ladungswirkungsgrad-Tabelle 70,
der die Motordrehzahl Ne und der Fahrpedalbetätigungsgrad α
zugeführt werden. In der Tabelle 70 sind Ladungswirkungsgrade
η gemäß Fig. 3a nach Maßgabe der verschiedenen Motorbetriebs
bedingungen gespeichert. Der Ladungswirkungsgrad η, der Kur
belwinkel R vom Sensor 40 und der Einspritzzeitpunkt Rie oder
Ris von der Einheit 60 werden einem Zylinderdruckdetektor 71
zugeführt. Der Detektor 71 enthält eine Nachschlagetabelle,
in der eine Anstiegskurve des Zylinderdrucks bei jedem La
dungswirkungsgrad η bei dem Kurbelwinkel R gemäß Fig. 3b ge
speichert ist. Der Detektor 71 leitet den Ist-Zylinderdruck
Pc, der dem Zündzeitpunkt entspricht, aus der Nachschlage
tabelle ab. Der Zylinderdruck Pc und der Kraftstoffdruck Pf
der Tabelle 54 werden einem Korrekturbeiwertrechner 72 zuge
führt. Der Rechner 72 berechnet die Druckdifferenz ΔP zwi
schen dem Kraftstoffdruck Pf und dem Zylinderdruck Pc(Pf-Pc),
um einen Korrekturbeiwert A entsprechend der Differenz ΔP zu
bestimmen. Wenn der Zylinderdruck Pc klein ist, wird die Dif
ferenz ΔP groß, so daß die Kraftstoffeinspritzmenge erhöht
wird. Um die Menge zu korrigieren, wird der Korrekturbeiwert
A als eine abnehmende Funktion der Differenz ΔP gemäß Fig. 3c
bestimmt. Der Korrekturbeiwert A wird dem Treiber 63 zuge
führt, in dem die Einspritzdauer Ti mit dem Korrekturbeiwert
A multipliziert wird.
Nachstehend wird der Betrieb des Zweitaktmotors beschrieben.
Während des Betriebs des Motors 1 erreicht der Kolben 3 eine
Position nahe dem unteren Totpunkt, wie Fig. 1 zeigt, so daß
die Spülöffnungen 17 sowie die Auslaßöffnung 11 öffnen. Die
Saugluft, deren Menge vom Öffnungsgrad der Drosselklappe 20
abhängt, die entsprechend dem Fahrpedal betätigt wird, wird
von der Spülpumpe 21 durch die Spülöffnungen 17 in den Zylin
der 2 gefördert. Infolgedessen wird Verbrennungsgas im Zylin
der 2 durch vertikales Verwirbeln von Luft ausgeschoben, so
daß Frischluft mit hohem Ladungswirkungsgrad eingelassen
wird. Während der Verdichtung steigt der Kolben 3 vom unteren
Totpunkt an, wobei die Spülöffnungen 17 geschlossen werden.
Gleichzeitig wird die Auslaßöffnung 11 durch den Drehschieber
15 geschlossen. Der Kraftstoff wird vom Einspritzer 10 ein
gespritzt, ohne daß er durch die Auslaßöffnung 11 entweicht.
Der Kraftstoffdruck wird vom Kraftstoffdruckregler 33 nach
Maßgabe des Signals von der Steuerung 50 geregelt.
In der Steuerung 50 werden die Einspritzmenge Gf und der
Kraftstoffdruck Pf aus den Nachschlagetabellen entsprechend
der Motordrehzahl Ne und dem Fahrpedalbetätigungsgrad α abge
leitet. Nach Maßgabe des Kraftstoffdrucks Pf werden der
Druckbeiwert K und die Einspritzeranstiegsdauer Ts festge
legt. Der Einspritzdauerrechner 59 berechnet die Kraftstoff
einspritzdauer Ti auf der Basis der Einspritzmenge Gf, des
Druckbeiwerts K und der Anstiegsdauer Ts. Die Verbrennungs
modus-Festlegeeinheit 62 legt den Verbrennungsmodus nach Maß
gabe der Einspritzmenge Gf fest, wodurch der Einspritzzeit
punkt und der Zündzeitpunkt vom Einspritzzeitpunktgeber 60
bzw. vom Zündzeitpunktgeber 61 erzeugt werden.
Im Niedrig- und Mittellastbereich des Motors wird im Ein
spritzzeitpunktgeber 60 die Nachschlagetabelle für die
Schichtladungsverbrennung ausgewählt, so daß der Kraftstoff
mit der Einspritzdauer Ti und zum Einspritzzeitpunkt Rie, der
nahe dem Zündzeitpunkt Rg nahe dem oberen Totpunkt liegt,
eingespritzt wird. Infolgedessen wird in Richtung der Elek
trode 9a der Zündkerze 9 eine relativ kleine Kraftstoffmenge
in der späteren Verdichtungsperiode eingespritzt. Unmittelbar
nach der Einspritzung wird der Zündkerze 9 das Zündsignal zu
geführt. Infolgedessen wird der konusförmige Kraftstoffstrahl
an seinem rückwärtigen Bereich gezündet, bevor der Kraftstoff
verteilt ist, wodurch die Schichtladungsverbrennung erreicht
wird. Obwohl also die Kraftstoffmenge relativ zu der Saug
luftmenge gering ist, wird der fette Teil des Luft-Kraft
stoff-Gemischs ordnungsgemäß verbrannt, um eine stabile Ver
brennung zu erreichen.
Im Hochlastbereich des Motors wird die Einspritzmenge Gf er
höht, so daß der homogene Ladungsverbrennungsmodus festgelegt
wird. Die Einspritzzeitpunkt-Nachschlagetabelle für die homo
gene Ladungsverbrennung wird im Einspritzzeitpunktgeber 60
ausgewählt, um den Einspritzzeitpunkt Ris abzuleiten. Der
Zündzeitpunkt Rg wird in gleicher Weise aus der Tabelle im
Zündzeitpunktgeber 61 abgeleitet. Daher wird vom Einspritzer
10 eine große Kraftstoffmenge in den Zylinder 2 eingespritzt,
sobald der Drehschieber 15 die Auslaßöffnung 11 schließt. Der
Kraftstoff wird während des Verdichtungshubs hinreichend mit
der Saugluft vermischt, so daß beim Zünden der Zündkerze 9
der Kraftstoff homogen verbrennt. Somit wird aufgrund des
hohen Luftvermischungseffekts das Motordrehmoment erhöht.
Der Betrieb des Systems zur Korrektur der Einspritzmenge wird
unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 4 erläutert.
In Schritt S1 werden die Motordrehzahl Ne und der Fahrpedal
betätigungsgrad α ausgelesen. In Schritt S2 wird der Kraft
stoffdruck Pf nach Maßgabe der Motorbetriebsbedingungen ab
geleitet. In Schritt S3 wird der Ladungswirkungsgrad η der
Saugluft nach Maßgabe der Motorbetriebsbedingungen abgelei
tet. In Schritt S4 wird der Zylinderdruck Pc zum Einspritz
zeitpunkt Rie oder Ris nach Maßgabe des Zylinderdrucks bei
jedem Ladungswirkungsgrad η detektiert. Wenn der Einspritz
zeitpunkt Ris für die homogene Ladungsverbrennung gewählt
ist, wird ein niedriger Zylinderdruck Pc detektiert. In
Schritt S5 wird die Differenz ΔP zwischen dem Kraftstoffdruck
Pf und dem Zylinderdruck Pc berechnet, um den Korrekturbei
wert A festzulegen. Bei der homogenen Ladungsverbrennung ist
die Differenz ΔP wegen des niedrigen Zylinderdrucks Pc groß.
Somit wird der kleine Korrekturbeiwert A vorgegeben. In
Schritt S6 wird die Einspritzdauer Ti durch den Korrekturbei
wert A korrigiert. Im vorgenannten Fall wird die Einspritz
dauer Ti durch den kleinen Korrekturbeiwert A korrigiert, um
die Dauer zu verringern, wodurch ein Anstieg der Kraftstoff
einspritzmenge verhindert wird. Infolgedessen stimmt die aus
dem Einspritzer 10 eingespritzte Kraftstoffmenge unter den
Bedingungen des hohen Kraftstoffdrucks Pf, des niedrigen
Zylinderdrucks Pc und der Einspritzdauer Ti mit der von der
Steuerung 50 erhaltenen Einspritzmenge Gf überein.
Wenn der Einspritzzeitpunkt Rie für die Schichtladungsver
brennung ausgewählt wird, wird ein vergleichsweise hoher Zy
linderdruck Pc detektiert. Somit wird die Druckdifferenz ΔP
groß, so daß ein großer Korrekturbeiwert A vorgegeben wird.
Die Einspritzdauer Ti wird durch den großen Korrekturbeiwert
A korrigiert. Infolgedessen wird die aus dem Einspritzer ein
gespritzte Kraftstoffmenge in der gleichen Weise korrigiert,
um mit der Einspritzmenge Gf übereinzustimmen.
Gemäß der Erfindung wird der Einspritzzeitpunkt in Abhängig
keit vom Verbrennungsmodus geändert, und die Einspritzdauer
wird unter Berücksichtigung des Ist-Zylinderdrucks zu den
jeweiligen Einspritzzeitpunkten korrigiert. Somit wird die
Differenz der Kraftstoffmenge, die durch die Änderung des
Zylinderdrucks bewirkt ist, korrigiert. Es ist möglich, die
eingespritzte Kraftstoffmenge exakt zu steuern, um dadurch
den Kraftstoffverbrauch, das Fahrverhalten und die Abgas
reinigung zu verbessern. Da der Korrekturbeiwert nach Maßgabe
der Differenz zwischen dem Kraftstoffdruck und dem Zylinder
druck bei geändertem Einspritzzeitpunkt bestimmt wird, wird
die Kraftstoffmenge richtig korrigiert.
Aus obigem geht hervor, daß die Anmeldung sowohl ein Verfah
ren als auch eine Vorrichtung betrifft.
Claims (1)
- System zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung in einer Brenn kraftmaschine mit einer Kurbelwelle (5), mit einem Zylinder (2), der einen Einspritzer (10) und eine Zündkerze (9) auf weist, mit einem Druckregler (33), um einen Kraftstoffdruck des Einspritzers zu regeln, mit einem Motordrehzahlsensor (40), um eine Motordrehzahl aus einem Kurbelwinkel der Kur belwelle (5) aufzunehmen und ein Motordrehzahlsignal zu er zeugen, mit einem Zylinderdiskriminierer (41), um eine Zylin dernummer bei einem Verbrennungshub zu detektieren und ein Zylindernummersignal zu erzeugen, mit einem Fahrpedalbetäti gungsgradsensor (42), um einen Betätigungsgrad eines Fahr pedals aufzunehmen und ein Betätigungsgradsignal zu erzeugen, und mit einem Kraftstoffdrucksensor (43), um den Kraftstoff druck aufzunehmen und ein Kraftstoffdrucksignal zu erzeugen, gekennzeichnet durch
- - eine Ladungswirkungsgrad-Abrufeinrichtung (70), um aufgrund des Betätigungsgradsignals und des Motordrehzahlsignals einen Ladungswirkungsgrad aus einer Tabelle, in der ein Standard- Ladungswirkungsgrad in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und dem Fahrpedalbetätigungsgrad gespeichert ist, abzurufen und ein Ladungswirkungsgradsignal zu erzeugen;
- - eine Kraftstoffdruckdetektiereinrichtung (43, 54), um den Kraftstoffdruck zu detektieren und ein Kraftstoffdrucksignal zu erzeugen;
- - eine Kraftstoffmengen-Abrufeinrichtung (53), um aufgrund des Betätigungsgradsignals eine Kraftstoffmenge aus einer Ta belle, in der eine Standard-Kraftstoffmenge in Abhängigkeit vom Betätigungsgrad eines Fahrpedals gespeichert ist, abzu rufen und ein Kraftstoffmengensignal zu erzeugen;
- - eine Zeitpunktvorgabeeinrichtung (59, 60), um aufgrund des Motordrehzahlsignals und des Kraftstoffmengensignals einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt festzulegen und ein Zeitpunkt signal zu erzeugen;
- - eine Diskriminiereinrichtung (52), um aufgrund des Motor drehzahlsignals und des Zylindernummersignals einen Drehwin kel zu detektieren und ein Kurbelwellenpositionssignal zu erzeugen;
- - eine Zylinderdruck-Detektiereinrichtung (71), um einen Zylinderinnendruck zu detektieren und ein Zylinderdrucksignal zu erzeugen;
- - eine Beiwertrecheneinrichtung (72), um aufgrund des Zylin derdrucksignals und des Kraftstoffdrucksignals einen Beiwert zu berechnen und ein Beiwertsignal zu erzeugen;
- - eine Kraftstoffdruck-Steuereinrichtung (55), um aufgrund des Zylinderdrucksignals und des Kraftstoffdrucksignals eine Kraftstoffsteuermenge zu berechnen und den Druckregler zu steuern; und
- - eine Einspritzzeitpunkt-Steuereinrichtung (63), um aufgrund des Kraftstoffdrucksignals, des Kraftstoffmengensignals, des Zeitpunktsignals und des Kurbelwellenpositionssignals den Einspritzzeitpunkt in Abhängigkeit von einer Änderung des Zylinderinnendrucks zu korrigieren, um den Einspritzer (10) präzise zu steuern.
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