DE60127243T2 - Steuerapparat für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine und insbesondere auf eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die das Volumen von Kraftstoff und/oder Luft in einer Brennkraftmaschine des Typs mit Kraftstoffpriorität genau steuern kann, wobei die Luftdurchflussmenge durch ein elektronisches Steuerventil gesteuert wird.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Vor dem Hintergrund der weltweiten Bemühungen um Energiesparmaßnahmen sind in den letzten Jahren auch auf dem technischen Gebiet der Kraftfahrzeuge Brennkraftmaschinen des Typs mit geringem Kraftstoffverbrauch gefordert worden. Als Brennkraftmaschinen, die die oben genannte Forderung erfüllen können, werden Brennkraftmaschinen des Typs mit magerer Verbrennung am stärksten bevorzugt. Unter den Brennkraftmaschinen des Typs mit magerer Verbrennung kann eine Brennkraftmaschine des Zylindereinspritztyps insbesondere eine Verbrennung mit einem Luft-/Kraftstoffverhältnis größer als 40 ausführen, indem Kraftstoff direkt in einen Maschinenzylinder eingespritzt wird, um die Mischung zu schichten, wodurch die Reduzierung des Pumpverlustes unterstützt werden kann.
  • Im Vergleich zu Steuersystemen für eine herkömmliche Brennkraftmaschine verwendet ein Steuersystem für die oben erwähnte Brennkraftmaschine mit Zylindereinspritzung des Typs mit magerer Verbrennung im Allgemeinen eine elektronische Drosselklappe für eine elektronische Steuerung einer Luftströmungsrate, da zwischen der Luftströmungsrate und dem Drehmoment der Maschine keine proportionale Beziehung besteht.
  • Das Steuersystem für eine Brennkraftmaschine des Typs mit magerer Verbrennung erfordert ferner eine Steuerung der Drehmomentabforderung, um ein vom Fahrer gewünschtes Drehmoment über einen großen Bereich des Luft-/Kraftstoffverhältnisses zu erreichen. Es gibt zwei Typen der Drehmomentabforderung, einen Typ der Luftpriorität und einen Typ der Kraftstoffpriorität.
  • Bei dem Typ der Luftpriorität, der in 14 gezeigt ist, bestimmen Berechnungsmittel des Soll-Drehmoments und Berechnungsmittel des Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnisses ein Soll-Drehmoment und ein Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis und Berechnungsmittel des Soll-Luft-/Kraftstoffvolumens berechnet ein Soll-Luftvolumen, mit dem das Soll-Drehmoment und das Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis erreicht werden können. Dann steuert eine elektronische Drosselklappe das Luftvolumen, während ein Luftvolumensensor ein Ist-Luftvolumen erfasst, und Berechnungsmittel des Kraftstoffeinspritzvolumens bestimmen aus dem Ist-Luftvolumen und dem Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis ein Kraftstoffeinspritzvolumen.
  • Bei dem Typ der Kraftstoffpriorität, der in 15 gezeigt ist, bestimmen dagegen Berechnungsmittel des Soll-Drehmoments ein Soll-Drehmoment und Berechnungsmittel des Kraftstoffeinspritzvolumens bestimmen ein Kraftstoffeinspritzvolumen, mit dem das Soll-Drehmoment erreicht wird. Ferner berechnen Berechnungsmittel des Soll-Luftvolumens aus dem Soll-Kraftstoffeinspritzvolumen und einem Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis ein Soll-Luftvolumen und anschließend steuert eine elektronische Drosselklappe das Luftvolumen. Bei dem Typ der Kraftstoffpriorität kann des Weiteren eine F/B-Steuerung für das Luftvolumen gemäß einem Ausgangswert eines Sensors der Luftströmungsrate ausgeführt werden.
  • Wie oben erwähnt wurde, wird bei dem Typ der Kraftstoffpriorität übrigens im Allgemeinen eine Technik zum Berechnen eines Soll-Kraftstoffvolumens, mit dem ein Soll-Drehmoment erreicht werden kann, aus einem Fahrpedalniederdrückungsgrad und einer Drehzahl der Brennkraftmaschine verwendet. Es ist deswegen erforderlich, die Beziehung zwischen dem Fahrpedalniederdrückungsgrad und dem Soll-Kraftstoffvolumen in Abhängigkeit von einer Leistung der Brennkraftmaschine im Voraus zu bestimmen.
  • Es ist daher erforderlich, das Luft/Kraftstoffverhältnis auf einem konstanten Wert zu halten, um Abgas von einer internen Verbrennung wirkungsvoll zu reinigen, und es ist demzufolge erforderlich, den maximalen Wert des Kraftstoffvolumens auf einen Wert zu setzen, der einem Luftvolumen in einem Motorzylinder bei voller Öffnung einer Drosselklappe entspricht. Sollte ein Kraftstoffvolumen, das größer ist als der Wert, der einem Luftvolumen in einem Motorzylinder bei vollständiger Öffnung der Drosselklappe entspricht, in die Brennkraftmaschine geleitet werden, wäre überschüssiger Kraftstoff vorhanden, was eine Verschlechterung der Werte von HC und CO zur Folge hat.
  • Das Luftvolumen in dem Motorzylinder bei vollständiger Öffnung der Drosselklappe ändert sich jedoch in Abhängigkeit vom Druck und der Temperatur der Atmosphäre oder dem AGR Wert, den Öffnungs- und Schließzeiten von Einlass- und Auslassventilen und dergleichen. Wenn z. B. der atmosphärische Druck sinkt und das Luftvolumen in einem Motorzylinder bei vollständiger Öffnung der Drosselklappe abnimmt, ist überschüssiger Kraftstoff vorhanden, wenn, wie oben erwähnt wurde, ein vorgegebenes Kraftstoffvolumen beim vollständigen Niederdrücken des Fahrpedals in die Brennkraftmaschine geleitet wird, was eine Verschlechterung des Abgases zur Folge hat.
  • Wenn sich dagegen z. B. die Öffnungs- und Schließzeiten der Einlass- und Auslassventile ändern, so dass sich das Luftvolumen in dem Motorzylinder bei vollständiger Öffnung der Drosselklappe vergrößert, erreicht die Drosselklappe ihre vollständige Öffnung nicht, obwohl das Fahrpedal vollständig niedergedrückt ist, und demzufolge kann das maximale Drehmoment nicht erreicht werden, so dass möglicherweise ein Problem dahingehend entsteht, dass die Leistung der Brennkraftmaschine nicht in ausreichendem Maße genutzt werden kann.
  • Das Kraftstoffvolumen, das in die Brennkraftmaschine geleitet wird, wird ferner im Allgemeinen hauptsächlich in einen Teil des internen Verlustes und einen Teil für ein Wellendrehmoment unterteilt. Der interne Verlust ist jedoch nicht gleichmäßig, sondern ändert sich infolge solcher Ursachen wie Ungleichmäßigkeiten bei der Massenproduktion und Alterungseffekt. Wie oben erwähnt wurde, ist das Kraftstoffvolumen, das zugeführt wird, auf den Wert begrenzt, der einem Luftvolumen in einem Motorzylinder bei vollständiger Öffnung der Drosselklappe entspricht, und deswegen entsteht ein Problem dahingehend, dass das Wellendrehmoment dementsprechend eingestellt werden sollte, wenn der interne Verlust schwankt.
  • Unter Berücksichtigung der oben erwähnten Tatsachen erfordert die Steuerung der Brennkraftmaschine des Typs mit Kraftstoffpriorität eine Änderung des maximalen Werts des Kraftstoffzufuhrvolumens in Übereinstimmung mit einem Luftvolumen in dem Motorzylinder bei vollständiger Öffnung der Drosselklappe und erfordert des Weiteren eine Änderung des Kraftstoffvolumens für das Wellendrehmoment in Bezug auf einen maximalen Wert des Kraftstoffzufuhrvolumens und einen internen Verlust. Wenn diese Funktionen vorgesehen werden, kann erwartet werden, dass sich die Abgasleistung und die Betriebsleistung verbessern.
  • Als Steuerung einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung des Typs mit Kraftstoffpriorität wird im Stand der Technik (japanische Patentoffenlegungsschrift H11-159317) eine Steuervorrichtung zum Steuern des Drosselklappenöffnungsgrades vorgeschlagen, um eine Verzögerung der Luft von der Drosselklappe zum Zylinder auszugleichen. Als eine weitere Steuerung einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung des Typs mit Kraftstoffpriorität wird im Stand der Technik (japanische Patentoffenlegungsschrift H11-159377) eine Steuervorrichtung zum Einstellen des Kraftstoffvolumens auf eine Phase des Luftvolumens in dem Zylinder vorgeschlagen.
  • Das Patent US-A-4.424.785 bezieht sich auf ein Kraftstoffzufuhrsystem für eine Brennkraftmaschine, das eine Steuervorrichtung zum Berechnen eines Soll-Kraftstoffvolumens und Berechnen eines Soll-Luftvolumens aus dem Soll-Kraftstoffvolumen und einem Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis enthält. Ferner sind Mittel zum Erfassen von Betriebsbedingungen der Maschine vorgesehen und Sensoren zum Erfassen von Temperatur und Druck der Atmosphäre sind gezeigt. Anhand der Betriebsbedingungen und der Umgebungsbedingungen wird das Drosselventil durch die Steuervorrichtung betätigt.
  • Das Patent US-A-4.168.679 bezieht sich auf ein elektrisch betätigtes Drosselklappen-Kraftstoffsteuersystem für Brennkraftmaschinen, das eine Kraftstoffeinspritzsteuereinheit, die auf den Betrag des Niederdrückens eines Fahrpedals anspricht, um die Kraftstoffmenge zu bestimmen, und eine Lufteinlasssteuereinheit, die in Reaktion auf die bestimmte Kraftstoffmenge die damit zu mischende Luft festlegt, um ein Drosselventil dementsprechend zu betätigen, enthält.
  • Das Patent EP-A-0.987.417 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer Einlassluftströmungsrate eines Motors, die eine Drosselventilbewegung und Informationen der Luftströmungsrate erfasst, um die Menge der Kraftstoffeinspritzung korrigieren.
  • Das Patent DE 4 215 107 bezieht sich auf ein weiteres Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine, das einen Sollwert für ein Drehmoment, das an die Straße übertragen wird, anhand einer Fahrpedalposition bestimmt.
  • Jedes dieser oben erwähnten Dokumente des Standes der Technik bezieht sich auf eine Steuervorrichtung zum Kompensieren einer Differenz zwischen den Übertragungscharakteristiken von Luft von der Drosselklappe zum Motorzylinder und der Übertragungscharakteristiken von Kraftstoff, bezieht sich jedoch nicht auf eine Änderung des Luftvolumens im Motorzylinder und eine Änderung des internen Verlusts bei vollständiger Öffnung der Drosselklappe, d. h. diese Änderungen werden nicht berücksichtigt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Erfindung wurde im Hinblick auf die oben erwähnten Probleme ersonnen und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine des Typs mit Kraft stoffpriorität zu schaffen, die in Bezug auf Änderungen verschiedener Bedingungen sehr robust ist, um eine Änderung des Luftvolumens in einem Motorzylinder, eine Änderung des internen Verlustes und dergleichen bei vollständiger Öffnung einer Drosselklappe während der Steuerung der internen Verbrennung bei Zylindereinspritzung des Typs mit Kraftstoffpriorität zu bewältigen.
  • Zu diesem Zweck wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1 geschaffen.
  • In einer Konfiguration der vorliegenden Erfindung wird ferner eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine des Typs mit Kraft stoffpriorität geschaffen mit einem Mittel zum Erfassen eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine, einem Mittel zum Erfassen einer Umgebungsbedingung um die Brennkraftmaschine, einem Mittel zum Berechnen eines Soll-Kraftstoffvolumens, das in die Brennkraftmaschine geleitet werden soll, gemäß dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine und der Umgebungsbedingung um die Brennkraftmaschine, und einem Mittel zum Berechnen eines Korrekturwerts des Soll-Kraftstoffvolumens gemäß dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine und einer Umgebungsbedingung um die Brennkraftmaschine (2).
  • Die Steuervorrichtung für die Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt eine Funktion zum Berechnen eines Soll- Kraftstoffvolumens durch Berechnen eines Korrekturwerts für das Soll-Kraftstoffvolumen gemäß einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine, der einen Fahrpedalniederdrückungsgrad enthält, und einer Bedingung um die Brennkraftmaschine, die eine Änderung des atmosphärischen Drucks enthält, um einen Maximalwert eines Kraftstoffzufuhrvolumens gemäß einem Luftvolumen in einem Motorzylinder bei einer vollständigen Öffnung einer Drosselklappe in der Brennkraftmaschine des Typs mit Kraftstoffpriorität zu ändern und ein Kraftstoffvolumen für ein Wellendrehmoment unter Berücksichtigung des Maximalwerts des Kraftstoffzufuhrvolumens und eines internen Verlusts zu ändern, wodurch es möglich ist, eine Abgasleistung und eine Betriebsleistung zu erhalten, die gegenüber verschiedenen Bedingungen robust sind.
  • In einer speziellen Konfiguration der Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine ist ferner das Mittel zum Berechnen des Soll-Kraftstoffvolumens so beschaffen, dass es ein Soll-Kraftstoffeinspritzvolumen aus einem Fahrpedalniederdrückungsgrad und/oder einer Drehzahl der Brennkraftmaschine berechnet (3).
  • Das Mittel zum Erfassen einer Umgebungsbedingung um die Brennkraftmaschine ist ferner so beschaffen, dass es einen Druck oder eine Temperatur der Atmosphäre erfasst (4). Bei dieser Anordnung ändert sich das maximale Einlassluftvolumen, wenn sich der Druck und die Temperatur der Atmosphäre ändern, so dass das Kraftstoffvolumen dementsprechend korrigiert werden kann. Dieses Korrektursystem kann vom Typ Begrenzer oder vom Typ Verstärkungsfaktor sein.
  • Das Mittel zum Erfassen eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine enthält ein Mittel zum Erfassen eines Öffnungsgrades eines AGR-Ventils, ein Mittel zum Erfassen von Öffnungs- und Schließzeiten von variablen Einlass- und Auslassventilen und ein Mittel zum direkten oder indirekten Erfassen eines Ladewirkungsgrades des Luftvolumens in einem Zylinder der Brennkraftmaschine, wie etwa ein Mittel zum Erfassen eines Öffnungswinkels eines Mittels zum Erhöhen einer Luftströmung von Einlassluft (Verwirbelungssteuerventil SCV) (5). Bei dieser Anordnung wird der Ladewirkungsgrad in dem Zylinder erfasst, und wenn der maximale Ladewirkungsgrad verändert wird, wird das Kraftstoffvolumen entsprechend geändert. Wenn z. B. das AGR-Ventil betätigt wird, ändert sich der maximale Ladewirkungsgrad um einen Wert, der einem AGR-Volumen entspricht, und dementsprechend wird das Kraftstoffeinspritzvolumen ebenfalls entsprechend geändert. Dieses Korrektursystem ist vom Typ Begrenzer oder vom Typ Verstärkungsfaktor.
  • Das Mittel zum Erfassen eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine enthält ferner ein Mittel zum direkten oder indirekten Erfassen eines Drehmoments, mit dem die Brennkraftmaschine in ihrem Leerlaufzustand eine Soll-Drehzahl aufrechterhalten kann (6). Da ein Wellendrehmoment der Brennkraftmaschine angegeben wird, das durch Subtrahieren eines internen Verlusts von einem ausgewiesenen Drehmoment festgelegt ist, ändert sich dann, wenn sich das Drehmoment zum Aufrechterhalten der Leerlaufdrehzahl ändert, der Maximalwert des Wellendrehmoments dementsprechend. Das Drehmoment zum Aufrechterhalten der Leerlaufdrehzahl wird daher erfasst, um das Kraftstoffeinspritzvolumen zu korrigieren. Dieses Korrektursystem ist vom Typ Begrenzer oder vom Typ Verstärkungsfaktor.
  • Das Mittel zum Erfassen eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine ist ferner ein Mittel zum Erfassen einer Abgaskomponente von der Brennkraftmaschine (7). Mit dieser Anordnung wird ein Zustand maximales Kraftstoffvolumen > maximales Luftvolumen (atmosphärischer Druck ist niedrig), d. h. Zustand eines reichen Abgas-Luft-/Kraftstoffverhältnisses, oder ein Zustand maximales Kraftstoffvolumen < maximales Luftvolumen (atmosphärischer Druck ist hoch), d. h. Zustand eines mageren Abgas-Luft-/Kraftstoffverhältnisses aus einem Ausgangssignal berechnet, das von einem Abgassensor, wie etwa ein Sauerstoffsensor oder ein A/F-Sensor, geliefert wird, um das Kraftstoffeinspritzvolumen zu korrigieren.
  • Das Mittel zum Erfassen eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine enthält ferner ein Fahrpedalniederdrückungsgrad-Erfassungsmittel zum Erfassen eines Niederdrückungsgrades des Fahrpedals, ein Drosselklappenöffnungsgrad-Erfassungsmittel zum Erfassen eines Öffnungsgrades der Drosselklappe und ein Luftvolumen-Erfassungsmittel zum direkten oder indirekten Erfassen eines Luftvolumens, das in die Brennkraftmaschine strömt (8). Mit dieser Anordnung wird ein Zustand, d. h. maximales Kraftstoffvolumen > maximales Luftvolumen (atmosphärischer Druck ist niedrig) oder ein Zustand maximales Kraftstoffvolumen < maximales Luftvolumen (atmosphärischer Druck ist hoch) aus einem Ausgangssignal berechnet, das z. B. von dem Fahrpedalniederdrückungsgrad-Erfassungssensor, einem Drosselklappenöffnungsgrad-Erfassungssensor oder einem Luftströmungssensor bereitgestellt wird, um das Kraftstoffeinspritzvolumen zu korrigieren.
  • Die Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine des Typs mit Kraftstoffpriorität gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ferner eine Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis-Berechnungsvorrichtung zum Berechnen eines Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnisses und ein Soll-Luftvolumen-Berechnungsmittel zum Berechnen eines Soll-Luftvolumens aus dem Soll-Kraftstoffvolumen und dem Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis, wobei das Soll-Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsmittel den Soll-Kraftstoffvolumenkorrekturwert berechnet, wenn der absolute Wert einer Differenz zwischen dem Ist-Luftvolumen und dem Soll-Luftvolumen kleiner als ein vorgegebener Wert ist, während der Fahrpedalniederdrückungsgrad größer als ein vorgegebener Wert ist und der Drosselklappenöffnungsgrad kleiner als ein vorgegebener Wert ist (9). Wenn bei dieser Anordnung der Drosselklappenöffnungsgrad seinen vollständigen Öffnungsgrad noch nicht erreicht, obwohl der Fahrpedalniederdrückungsgrad seinen vollständigen Öffnungsgrad erreicht, wird ein Zustand maximales Kraftstoffvolumen < maximales Luftvolumen erreicht und demzufolge kann eine Steuerung ausgeführt werden, derart, dass das maximale Kraftstoff volumen bis zu dem maximalen Luftvolumen vergrößert werden kann, wodurch es möglich ist, das ausgewiesene maximale Drehmoment zu erhöhen.
  • Die oben erwähnte Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine des Typs mit Kraftstoffpriorität enthält ferner eine Soll Luft-/Kraftstoffverhältnis-Berechnungsvorrichtung zum Berechnen eines Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnisses und ein Soll-Luftvolumen-Berechnungsmittel zum Berechnen eines Soll-Luftvolumens aus dem Soll-Kraftstoffvolumen und dem Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis, wobei das Soll-Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsmittel den Soll-Kraftstoffvolumenkorrekturwert berechnet, wenn das Soll-Luftvolumen um einen vorgegebenen Wert größer als das Ist-Luftvolumen ist, während der Fahrpedalniederdrückungsgrad größer als ein vorgegebener Wert ist und der Drosselklappenöffnungsgrad größer als ein vorgegebener Wert ist (10). Wenn bei dieser Anordnung der Drosselklappenöffnungsgrad seinen vollständigen Öffnungsgrad erreicht, obwohl der Fahrpedalniederdrückungsgrad seinen vollständigen Öffnungsgrad noch nicht erreicht, wird ein Zustand maximales Kraftstoffvolumen > maximales Luftvolumen erreicht und demzufolge kann eine Steuerung ausgeführt werden, derart, dass das maximale Volumen bis zu dem maximalen Luftvolumen verringert werden, wodurch es möglich ist, eine Verschlechterung des Abgases, die durch überschüssigen Kraftstoff bewirkt wird, zu verhindern.
  • Das oben erwähnte Mittel zur Kraftstoffvolumenkorrektur kann ferner ein Mittel zum Berechnen eines maximalen Werts oder eines Verstärkungsfaktors des Soll-Kraftstoffvolumens in der Beziehung zwischen dem Fahrpedalniederdrückungsgrad, dem Soll-Drehmoments und dem Soll-Kraftstoffvolumen sein (12).
  • Die Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine des Typs mit Kraftstoffpriorität gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ferner ein Mittel zum Erfassen eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine, ein Mittel zum Erfassen eines Zustands um die Brennkraftmaschine, ein Ladewirkungsgrad-Steuermittel zum Steuern des Ladewirkungsgrades eines Luftvolumens in einem Motorzylinder, wie etwa ein Ladekompressor, wobei das Ladewirkungsgrad-Steuermittel in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine und einer Umgebung um die Brennkraftmaschine gesteuert wird (13). Wenn bei dieser Anordnung z. B. der atmosphärische Druck niedriger wird, so dass das maximale Luftvolumen kleiner wird, kann das maximale Luftvolumen durch den Ladekompressor oder dergleichen vergrößert werden.
  • Wie oben erwähnt wurde, hat die Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine solche Funktion, dass der maximale Wert des Kraftstoffzufuhrvolumens in Übereinstimmung mit einem Luftvolumen in einem Zylinder der Brennkraftmaschine des Typs mit Kraftstoffpriorität bei vollständiger Öffnung der Drosselklappe geändert wird und der Kraftstoff für das Wellendrehmoment wird unter Berücksichtigung eines maximalen Werts des Kraftstoffzufuhrvolumens und eines internen Verlusts geändert, wodurch eine Abgasleistung und einen Betriebszustand geschaffen werden können, die gegenüber verschiedenen Bedingungen robust sind.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 ist eine Ansicht, die eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine in einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 ist eine Ansicht, die eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine in einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 3 ist eine Ansicht, die eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine in einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 4 ist eine Ansicht, die eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine in einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 5 ist eine Ansicht, die eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine in einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 6 ist eine Ansicht, die eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine in einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 7 ist eine Ansicht, die eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine in einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 8 ist eine Ansicht, die eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine in einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 9 ist eine Ansicht, die eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine in einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 10 ist eine Ansicht, die eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine in einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 11 ist eine Ansicht, die eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine in einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 12 ist eine Ansicht, die eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine in dem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 13 ist eine Ansicht, die eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine in einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 14 ist ein Blockschaltplan, der eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine des Typs mit Luftpriorität zeigt;
  • 15 ist ein Blockschaltplan, der eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine des Typs mit Kraftstoffpriorität zeigt;
  • 16 ist eine Ansicht der vollständigen Konfiguration, die ein Steuersystem für eine Brennkraftmaschine zeigt, das verschiedenen Ausführungsformen der Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung gemeinsam ist;
  • 17 ist eine Ansicht der internen Konfiguration, die einen Steuerabschnitt (Steuereinheit) der Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine zeigt;
  • 18 ist ein Steuerblockschaltplan, der einen vollständigen Steuerblockschaltplan zeigt, der eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 19 ist ein Steuerblockschaltplan, der einen Berechnungsabschnitt und einen Berechnungsabschnitt eines Soll-Ausgangssignals in dem Blockschaltplan von 18 zeigt;
  • 20 ist ein Steuerblockschaltplan, der einen Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt und einen Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitt in dem Blockschaltplan von 18 zeigt;
  • 21 ist ein Steuerblockschaltplan, der einen Kraftstoffeinspritzvolumenphasen-Einstellabschnitt in dem Blockschaltplan von 18 zeigt;
  • 22 ist ein Steuerblockschaltplan, der einen Soll-Äquivalenzverhältnis-Berechnungsabschnitt in dem Blockschaltplan von 18 zeigt;
  • 23 ist ein Steuerblockschaltplan, der einen Soll-Luftvolumen-Berechnungsabschnitt in dem Blockschaltplan von 18 zeigt;
  • 24 ist ein Steuerblockschaltplan, der einen Ist-Luftvolumen-Berechnungsabschnitt in dem Blockschaltplan von 18 zeigt;
  • 25 ist ein Steuerblockschaltplan, der einen Soll-Drosselklappenöffnungsgrad-Berechnungsabschnitt in dem Blockschaltplan von 18 zeigt;
  • 26 ist ein Steuerblockschaltplan, der einen Drosselklappenöffnungsgrad-Steuerabschnitt in dem Blockschaltplan von 18 zeigt;
  • 27 ist ein Steuerblockschaltplan, der einen Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt und einen Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitt in dem Blockschaltplan von 18 zeigt;
  • 28 ist ein Steuerblockschaltplan, der einen Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt und einen Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitt in einer zweiten Ausführungsform der Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 29 ist ein weiterer Steuerblockschaltplan, der einen Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt und einen Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitt in der zweiten Ausführungsform der Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 30 ist ein weiterer Steuerblockschaltplan, der einen Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt und einen Kraftstoffvolumenkorrekturvvert-Berechnungsabschnitt in der zweiten Ausführungsform der Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 31 ist ein weiterer Steuerblockschaltplan, der einen Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt und einen Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitt in der zweiten Ausführungsform der Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 32 ist ein Steuerblockschaltplan, der einen Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt und einen Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitt in einer dritten Ausführungsform der Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 33 ist ein weiterer Steuerblockschaltplan, der einen Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt und einen Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitt in der dritten Ausführungsform der Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 34 ist ein Steuerblockschaltplan, der einen Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt und einen Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitt in einer vierten Ausführungsform der Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 35 ist ein weiterer Steuerblockschaltplan, der einen Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt und einen Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitt in der vierten Ausführungsform der Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 36 ist ein Steuerblockschaltplan, der einen Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt und einen Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitt in einer fünften Ausführungsform der Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • 37 ist ein weiterer Steuerblockschaltplan, der einen Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt und einen Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitt in einer fünften Ausführungsform der Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Nachfolgend erfolgt eine genaue Beschreibung von verschiedenen Ausführungsformen der Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. 16 zeigt ein Gesamtsystem für eine Brennkraftmaschine, das verschiedenen Ausführungsformen gemeinsam ist, bei denen die Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
  • In einer Brennkraftmaschine 20, die eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit Zylindereinspritzung ist, strömt Luft in einem Einlasssystem aus der Umgebung in eine Luftreinigungsvorrichtung 1 und strömt dann mittels eines Einlassverteilers 4 und eines Kollektors 5 in Zylinder 9. Das Volumen der Einlassluft wird durch eine elektronische Drosselklappe 3 eingestellt, das Luftvolumen wird jedoch während des Leerlaufbetriebs durch ein ISC-Ventil 31, das in einem Umgehungsluftdurchlass 30 vorgesehen ist, eingestellt, um die Drehzahl der Brennkraftmaschine zu steuern. Jeder der Zylinder 9 ist mit einer Zündkerze 8 und einem Kraftstoffeinspritzventil 7 verbunden, wobei er mit einem elektromagnetisch angesteuerten Einlassventil 27 des Typs mit Hubzeitsteuerung und einem elektromagnetisch angesteuerten Auslassventil 29 des Typs mit Hubzeitsteuerung versehen ist.
  • In einem Abgassystem ist ferner ein Abgaskrümmer 10 mit den Zylindern 9 verbunden und dieser ist innen mit einem Katalysator 9 für einen mageren NOx-Wert versehen und ein A/F-Sensor 12 ist zwischen die Zylinder 9 und den ternären Katalysator 11 geschaltet.
  • Ein Abgasrückführungsdurchlass 18 (AGR-Durchlass), der alle Zylinder 9 umgeht, erstreckt sich in der Weise, dass er den Einlassverteiler 4 und den Auslasskrümmer 10 miteinander verbindet, wobei in dem Abgasrückführungsdurchlass 18 ein AGR-Ventil 19 vorgesehen ist.
  • Ein Luftströmungssensor 2 ist in dem Einlassverteiler 4 des Einlasssystems angeordnet, um ein Einlassluftvolumen zu erfassen, und ein Kurbelwellenwinkelsensor 15 liefert bei jedem Grad des Drehwinkels einer Kurbelwelle ein Signal. Ein Drosselklappenöffnungsgradsensor 17 erfasst einen Öffnungsgrad der elektronischen Drosselklappe 3 und ein Wassertemperatursensor 14 erfasst die Temperatur des Kühlwassers in der Brennkraftmaschine 20. Ein Fahrpedalniederdrückungsgradsensor 13 erfasst einen Grad der Niederdrückung des Fahrpedals 6 und demzufolge wird ein Soll-Drehmoment durch den Antrieb erfasst.
  • Des Weiteren werden Signale, die von dem Fahrpedalniederdrückungsgradsensor 13, dem Luftströmungssensor 2, dem Kurbelwellenwinkelsensor 15 bzw. dem Wassertemperatursensor 14 erfasst werden, an eine Steuereinheit 50 geliefert, die aus den Ausgangssignalen der Sensoren einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 20 erhält, und demzufolge können wesentliche Betriebsfaktoren, wie etwa ein Einlassluftvolumen, ein Kraftstoffeinspritzvolumen, ein Zündzeitpunkt und dergleichen, optimal berechnet werden. Das Kraftstoffeinspritzvolumen, das in der Steuereinheit 50 berechnet wird, wird in ein Ventilöffnungsimpulssignal umgesetzt, das dann an das Kraftstoffeinspritzventil 7 geliefert wird.
  • Des Weiteren wird in der Steuereinheit 50 ein vorgegebener Zündzeitpunkt berechnet und ein Ansteuerungssignal wird an die Zündkerze 6 geliefert. Einlassluft von dem Einlasssystem wird durch die elektronische Drosselklappe 3 eingestellt und wird dann mit dem zurückgeführten Abgas, das durch das AGR-Ventil 19 eingestellt wird, gemischt. Die Strömung von Luft, die in den Zylinder 9 (Verbrennungskammer) geleitet wird, wird durch das Verwirbelungssteuerventil SCV eingestellt und die Luft strömt dann durch das elektromagnetisch angesteuerte Einlassventil 27 des Typ mit Hubzeitsteuerung in den Zylinder 9.
  • Kraftstoff, der von dem Kraftstoffeinspritzventil 7 in den Zylinder 9 (Verbrennungskammer) eingespritzt wird, wird mit der von dem Einlassverteiler 4 einströmenden Luft so gemischt, dass sich eine Mischung bildet, die durch einen Funken, der zu einem vorgegebenen Zündzeitpunkt von der Zündkerze 8 erzeugt wird, zur Explosion gebracht wird. Ein Kolben 29 wird durch einen hierdurch erzeugten Verbrennungsdruck niedergedrückt, um die Brennkraftmaschine 20 anzutreiben. Nach der Explosion wird durch den Abgaskrümmer 10 Abgas in einen Katalysator 11 für einen mageren NOx Wert geleitet, Abgaskomponenten, wie etwa HC, CO, NOx, werden durch den Katalysator 11 für einen mageren NOx-Wert gereinigt und nach außen entladen. Abgas, das durch den Abgasrückführungsdurchlass 18 in die Einlassseite zurückgeführt wird, wird durch das AGR-Ventil 19 gesteuert.
  • Des Weiteren werden die Strömungsrate des intern zurückgeführten Abgases und das Frischluftvolumen mit Hilfe der elektronischen Drosselklappe 3, des elektromagnetisch angesteuerten Einlassventils 27 des Typs mit Hubzeitsteuerung und des elektromagnetisch angesteuerten Auslassventils 29 des Typs mit Hubzeitsteuerung gesteuert.
  • Der A/F-Sensor 12 ist zwischen den Zylinder 9 der Brennkraftmaschine 20 und den Katalysator 11 für einen mageren NOx-Wert geschaltet, der eine lineare Ausgangscharakteristik in Bezug auf eine Sauerstoffdichte, die in dem Abgas enthalten ist, aufweist, und da die Beziehung zwischen der Sauerstoffdichte in dem Abgas und dem Luft-/Kraftstoffverhältnis im Wesentlichen linear ist, kann das Luft-/Kraftstoffverhältnis der Brennkraftmaschine 20 durch den A/F-Sensor zum Erfassen des Sauerstoffs erhalten werden. Des Weiteren ist ein Sensor 32 des atmosphärischen Drucks zum Erfassen des atmosphärischen Drucks angebracht.
  • Die Steuereinheit 50 berechnet ein Luft-/Kraftstoffverhältnis stromaufseitig von dem Katalysator 11 für einen mageren NOx Wert aus einem Signal vom A/F-Sensor 12 und führt die Rückkopplungssteuerung für das anschließende Korrigieren des oben erwähnten Basis-Kraftstoffeinspritzvolumens, so dass das Luft-/Kraftstoffverhältnis der Mischung in dem Zylinder 9 der Brennkraftmaschine 20 ein Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis erreicht.
  • In 17, die eine Konfiguration des inneren Aufbaus der Steuereinheit 50 (ECU) der in 16 gezeigten Brennkraftmaschine 20 zeigt, empfängt die ECU 50 Ausgangswerte von den verschiedenen Sensoren, d. h. vom A/F-Sensor 12, Wassertemperatursensor 17, Drossel klappenöffnungsgradsensor 17, Luftströmungssensor 2 und Brennkraftmaschinen-Drehzahlsensor 15, und führt eine Signalverarbeitung, wie etwa Störungsbeseitigung, in einer Eingangsschaltung 54 aus. Die Ausgangswerte werden dann an einen Eingabe-/Ausgabeanschluss 55 geliefert. Die Werte am Eingabe-/Ausgabeanschluss 55 werden im RAM 53 gespeichert und in einer CPU 51 berechnet. Ein Steuerprogramm, das den Inhalt der Berechnung beschreibt, wurde in einen ROM 52 geschrieben.
  • Werte, die Betriebswerte von Aktuatoren darstellen, die unter dem Steuerprogramm berechnet wurden, werden in dem RAM 53 gespeichert und anschließend an den Eingabe-/Ausgabeanschluss 55 geliefert. Des Weiteren wird ein Betätigungssignal für die Zündkerze 8, das bei der Kerzenzündung und Verbrennung verwendet wird, beim Einschalten einer Primärspule in eine Zündungsausgabeschal tung 56 eingeschaltet und bei ihrem Ausschalten abgeschaltet, d. h. ein Einschaltsignal und ein Abschaltsignal werden eingestellt. Der Zündzeitpunkt ist der Zeitpunkt, an dem das eingeschaltete Signal ausgeschaltet wird. Ein Signal für die Zündkerze wird durch eine Zündungsausgabeschaltung 56 verstärkt, um eine Leistung zu erhalten, die für eine Verbrennung ausreichend ist, und wird dann an die Zündkerze 8 geliefert.
  • Des Weiteren wird das Ansteuersignal für das Kraftstoffeinspritzventil 7 zu seiner Öffnung eingeschaltet und zu seiner Schließung ausgeschaltet und wird durch die Kraftstoffeinspritzventil-Ansteuerschaltung 57 verstärkt, um eine Leistung zu erreichen, die zum Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils 7 ausreichend ist, bevor es an das Ventil geliefert wird. Das Ansteuersignal zum Öffnen der elektronischen Drosselklappe 2 zu einem Soll-Öffnungsgrad wird durch eine Ansteuerschaltung 58 der elektronischen Drosselklappe an die elektronische Drosselklappe 3 geliefert.
  • Die Konfiguration, die verschiedenen Ausführungsformen der Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung gemeinsam ist, wurde oben erläutert. Nachfolgend werden entsprechende Ausführungsformen erläutert.
  • [Erste Ausführungsform]
  • Es folgt eine Erläuterung eines Steuerprogramms, das in den ROM 52 in der EPU 52 geschrieben wurde.
  • 18 ist ein Steuerblockschaltplan zur Erläuterung der gesamten Steuerung der EPU 50 in der in 17 gezeigten Ausführungsform, der den Hauptabschnitt der Steuerung für eine Brennkraftmaschine des Typs mit Kraftstoffpriorität zeigt. Die Steuerung enthält in dieser Ausführungsform einen Soll-Drehmoment-Berechnungsabschnitt 61, einen Soll-Ausgang-Berechnungsabschnitt 69, einen Soll-Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitt 70, einen Soll-Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt 62, einen Kraftstoffeinspritzvolumenphasen-Einstellabschnitt 63, einen Soll-Äquivalenzverhältnis-Berechnungsabschnitt 64, einen Soll-Luftvolumen-Berechnungsabschnitt 65, einen Ist-Luftvolumen-Berechnungsabschnitt 66, einen Soll-Drosselklappenöffnungsgrad-Berechnungsabschnitt 67 und einen Drosselklappenöffnungsgrad-Steuerabschnitt 68.
  • Der Soll-Drehmoment-Berechnungsabschnitt 61 berechnet ein Drehmoment TgTS, das von dem Fahrpedal gefordert wird, aus einem Fahrpedalniederdrückungsgrad Apo und einer Brennkraftmaschinendrehzahl Ne und der Soll-Ausgang-Berechnungsabschnitt 69 berechnet eine Äquivalenz-Luftströmungsrate TgTl zum Aufrechterhalten einer Leerlaufdrehzahl, die eine proportionale Beziehung zu einer Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine besitzt, aus dem Fahrpedalniederdrückungsgrad Apo und der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine und berechnet ein Soll-Drehmoment TgTc aus dem Drehmoment TgTs, das durch das Fahrpedal gefordert wird, und der Äquivalenz-Luftströmungsrate TgTl zum Aufrechterhalten einer Leerlaufdrehzahl. Der Soll-Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt 62 berechnet ein Soll-Kraftstoffeinspritzvolumen T10 zum Erhalten des Soll-Drehmoments TgTc. Der Kraftstoffeinspritzvolumenphasen-Einstellabschnitt 63 führt eine Phasenkorrektur aus, damit das Kraftstoffeinspritzvolumen T10 mit der Phase von Luft in dem Zylinder 9 übereinstimmt, und berechnet nach der Korrektur ein Kraftstoffeinspritzvolumen T1.
  • Der Soll-Äquivalenzverhältnis-Berechnungsabschnitt 64 berechnet ein Soll-Äquivalenzverhältnis TgFbya aus dem Soll-Drehmoment TgTc und der Brennkraftmaschinendrehzahl Ne. Der Grund, warum das Verhältnis zwischen Kraftstoff und Luft mit einem Äquivalenzverhältnis behandelt wird, besteht darin, dass es für die Berechnung bequem ist, es kann jedoch mit einem Luft-/Kraftstoffverhältnis behandelt werden. Es wird angemerkt, dass der Soll Äquivalenzverhältnis-Berechnungsabschnitt 64 bestimmt, ob eine homogene Verbrennung oder eine geschichtete Verbrennung erfolgt. Der Soll-Luftvolumen-Berechnungsabschnitt 65 berechnet ein Soll-Luftvolumen aus dem Kraftstoffeinspritzvolumen T10 und dem Soll-Äquivalenzverhältnis TgFbya. Das Soll-Luftvolumen TgTp ist ein Wert, der vorteilhaft auf ein Luftvolumen normiert ist, das pro Zyklus in einen Zylinder strömt, wie später erläutert wird. Der Ist Luftvolumen-Berechnungsabschnitt 66 setzt eine Massenströmungsrate Q3 von Luft, die durch den Luftströmungssensor 2 erfasst wird, in ein pro Zyklus in einen Zylinder strömendes Ist-Luftvolumen Tp um, das die gleiche Dimension wie das Soll-Luftvolumen TgTp hat und das Gleiche zuführt.
  • Der Soll-Drosselklappenöffnungsgrad-Berechnungsabschnitt 67 berechnet einen Soll-Drosselklappenöffnungsgrad TgTvo aus dem Soll-Luftvolumen TgTp und dem Ist-Luftvolumen Tp. Der Drosselklappenöffnungsgrad-Steuerabschnitt 68 berechnet einen Drosselklappenbetätigungswert Tduty aus dem Soll-Drosselklappenöffnungsgrad TgTvo und dem Ist-Öffnungsgrad Tvo. Der Drosselklappenbetätigungswert Tduty gibt ein Tastverhältnis eines PWM-Signals an, das an eine Steuerschaltung zum Steuern des Stroms zum Antreiben eines Drosselklappenmotors geliefert wird.
  • Es folgt eine genaue Erläuterung der Steuer- und Berechnungsabschnitte und Korrekturabschnitte in dem oben erwähnten Steuerblock bei dieser Ausführungsform.
  • 1. Der Soll-Drehmoment-Berechnungsabschnitt und der Soll-Ausgang-Berechnungsabschnitt:
  • In 19, die den Soll-Drehmoment-Berechnungsabschnitt 61 und den Soll-Ausgang-Berechnungsabschnitt 69 zeigt, berechnet der Soll-Drehmoment-Berechnungsabschnitt 61 das Drehmoment TgTs, das von dem Fahrpedal gefordert wird, unter Verwendung einer Tabelle 61a, die den Fahrpedalniederdrückungsgrad Apo und die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne enthält, und der Soll-Ausgang-Berechnungsabschnitt 69 berechnet die Äquivalenz-Luftströmungsrate TgTl zum Aufrechterhalten einer Leerlaufdrehzahl, die eine proportionale Beziehung zur Ausgangsleistung hat, d. h. der Wert, der von dem Fahrpedal gefordert wird und durch den Soll-Drehmoment-Berechnungsabschnitt 61 berechnet wird, dient zur Drehmomentsteuerung, und der Wert für die Leerlaufsteuerung, der durch den Soll Ausgang-Berechnungsabschnitt 69 berechnet wird, dient zur Steuerung der Ausgangsleistung. Das berechnete Drehmoment TgTs, das von dem Fahrpedal gefordert wird, wird mit der Äquivalenz-Luftströmungsrate TgTl interpoliert, um das Soll-Verbrennungsdruck-Äquivalenzdrehmoment TgTc zu berechnen.
  • Ein Steuerabschnitt TgTf0 der Leerlauf-F/F-Steuerung 69a, der durch den Soll-Ausgang-Berechnungsabschnitt 69 berechnet wird, wird durch Bezugnahme auf eine Tabelle TblTgTf unter Berücksichtigung einer Soll-Drehzahl TgNe, die von dem Soll-Drehzahl-Berech nungsabschnitt 70 für die Brennkraftmaschine erhalten wird, bestimmt. Ein Leerlauf-F/B-Steuerabschnitt 69c wird während eines Leerlaufbetriebs betrieben, um einen Fehler in dem Steuerwert der Leerlauf-F/F-Steuerung 69a zu korrigieren. Die Feststellung, ob ein Leerlaufbetrieb vorliegt, erfolgt durch ein Bestimmungsmittel 69b, wobei ein Leerlaufbetrieb vorliegt, wenn der Fahrpedalniederdrückungsgrad Apo kleiner ist als ein vorgegebener Wert AplIdel. Der Algorithmus der F/B-Steuerung wird nicht genau erläutert, kann jedoch der Algorithmus der PID-Steuerung sein. Einstellwerte in der Tabelle TblTgTf werden vorteilhaft aus Daten bestimmt, die aus echten Maschinen erhalten werden.
  • Der Betätigungswert der Leerlaufsteuerung TgTl (die Äquivalenz-Luftströmungsrate zum Aufrechterhalten einer Leerlaufdrehzahl), die durch den Soll-Ausgang-Berechnungsabschnitt 69 berechnet wird, wird auf eine Luftströmungsrate während einer stöchiometrischen Verbrennung gesetzt, die eine proportionale Beziehung zur Ausgangsleistung hat, und es ist ein Mittel 69d vorgesehen, um die Ausgangsleistung dimensionsmäßig in ein Drehmoment umzusetzen. Das Dimensionsumsetzmittel 69d ist mit einem Verstärkungsfaktor K/Ne vorgesehen, der aus einer Strömungsrate bestimmt werden kann, die für eine Einspritzeinrichtung (Kraftstoffeinspritzventil) kennzeichnend ist.
  • 2. Der Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt und der Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitt
  • In 20, die den Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt 62 und den Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitt 70 zeigt, wird in dem Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsab schnitt 62 das Soll-Verbrennungsdruck-Drehmoment TgTc durch einen Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt 62a unter Verwendung einer Tabelle TblTi in ein Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti umgesetzt. Es wird an dieser Stelle angemerkt, dass das Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti ein Kraftstoffeinspritzvolumen in einen Zylinder pro Zyklus ist, und demzufolge ist das Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti zu einem Drehmoment proportional. Unter Verwendung dieser proportionalen Beziehung wird das Soll-Verbrennungsdruck-Drehmoment TgTc in das Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti umgesetzt.
  • Das Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti wird ferner unter Verwendung eines oberen Grenzwerts des Basis-Kraftstoffeinspritzvolumens durch einen Begrenzer 62 des oberen Grenzwerts begrenzt und anschließend wird ein Kraftstoffeinspritzvolumen TIO berechnet. Der obere Grenzwert TIOmax des Basis-Kraftstoffeinspritzvolumens wird durch einen Berechnungsabschnitt 70a des oberen Grenzwerts des Kraftstoffvolumens, der dem Kraftstoffvolumenkorrekturwert Berechnungsabschnitt 70 eins-zu-eins entspricht, durch Bezugnahme auf eine Tabelle TblTIOMax, die den atmosphärischen Druck Pair und die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne enthält, berechnet. Der atmosphärische Druck Pair wird durch den Sensor 32 des atmosphärischen Drucks erfasst. Das heißt, der Maximalwert des Kraftstoffeinspritzvolumens wird gemäß einem Maximalwert des Luftvolumens in dem Zylinder über die Brennkraftmaschinendrehzahl unter Verwendung des atmosphärischen Drucks Pair eingestellt.
  • In dem Mittel zum Einstellen des Kraftstoffeinspritzvolumens gemäß dem atmosphärischen Druck Pair kann, wie in 27 gezeigt ist, das Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen TIO mit dem Verstärkungsfaktor GTIO durch den Umsetzungsabschnitt 62c multipliziert werden, damit es in das Kraftstoffeinspritzvolumen TIO umgesetzt wird. Es wird an dieser Stelle angemerkt, dass der Verstärkungsfaktor GTIO der Wert ist, der durch den Kraftstoffvolumenkorrekturwert Berechnungsabschnitt 70b unter Bezugnahme auf eine Tabelle TbleGIO mit dem atmosphärischen Druck Pair und der Brennkraftmaschinendrehzahl Ne berechnet wird.
  • Einstellwerte in der Tabelle TblTIOmax und der Tabelle TblGTIO werden vorteilhaft aus Daten bestimmt, die aus echten Maschinen erhalten werden.
  • 3. Der Kraftstoffeinspritzvolumenphasen-Einstellabschnitt
  • In 21 ist der Soll-Kraftstoffeinspritzvolumenphasen-Einstellabschnitt 63 gezeigt, der eine Korrektur ausführt, um das Kraftstoffeinspritzvolumen TIO auf eine Phase der Luft in dem Zylinder 9 einzustellen. Die Luftübertragungscharakteristik von der Drosselklappe zu dem Zylinder wird durch ein System mit Totzeit und Zeitverzögerung erster Ordnung angenähert dargestellt. Einstellwerte für einen Parameter nl, der die Totzeit angibt, und einen Parameter Kair, der eine Zeitkonstante des Systems mit Zeitverzögerung erster Ordnung entspricht, werden vorteilhaft durch Daten festgelegt, die von echten Maschinen erhalten werden. Der Parameter nl und der Parameter Kair können ferner in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebszuständen geändert werden.
  • 4. Der Soll-Äquivalenzverhältnis-Berechnungsabschnitt
  • In 22, die den Soll-Äquivalenzverhältnis-Berechnungsabschnitt 64 zeigt, bestimmt dieser einen Verbrennungszustand und berechnet ein Soll-Äquivalenzverhältnis. Wenn ein Merker Fpstrtify zum Zulassen einer geschichteten Verbrennung Fpstrtify = 1 ist, werden der Einspritzzeitpunkt, der Zündzeitpunkt und das Luftvolumen gesteuert. Es wird angemerkt, dass die Bestimmung des Einspritzzeitpunkts und des Zündzeitpunkts nicht genau erläutert wird. Fpstrtify ist immer dann auf 1 zu setzen, wenn Werte einer Wassertemperatur Tun, eines Fahrpedalniederdrückungsgrades Apo und der Motordrehzahl Ne bestimmte Bedingungen erfüllen und demzufolge eine geschichtete Verbrennung zugelassen ist.
  • Bei Zulassung einer geschichteten Verbrennung wird ein Wert, der unter Bezugnahme auf eine Soll-Äquivalenzverhältnis-Zuordnung Mtgfba#s für eine geschichtete Verbrennung erhalten wird, unter Berücksichtigung des Soll-Verbrennungsdrehmoments TgTc und der Maschinendrehzahl Ne als das Soll-Äquivalenzverhältnis TgFbya gesetzt. Wenn TGFbya = 0, ist eine homogene Verbrennung eingestellt und ein Wert, der durch Bezugnahme auf eine Soll-Äquivalenzverhältnis-Zuordnung Mtgfba für homogene Verbrennung unter Berücksichtigung des Soll-Verbrennungsdrehmoments TgTc und der Maschinendrehzahl Ne erhalten wird, wird als das Soll-Äquivalenzverhältnis TgFbya gesetzt. Einstellwerte in der Soll-Äquivalenzverhältnis-Zuordnung Mtgfba#s und in der Soll-Äquivalenzverhältnis-Zuordnung Mtgfba werden vorzugsweise durch Daten bestimmt, die aus echten Maschinen bestimmt werden.
  • 5. Der Soll-Luftvolumen-Berechnungsabschnitt
  • In 23, die den Soll-Luftvolumen-Berechnungsabschnitt 65 zeigt, berechnet dieser das Soll-Luftvolumen TgTp. Das Soll-Luftvolumen TgTp wird vorteilhaft als ein Wert berechnet, der zu einem Luftvolumen, das pro Zyklus in einen Zylinder strömt, normiert wurde. Wie in 25 gezeigt ist, wird das Soll-Luftvolumen TgTp aus dem Kraft stoffeinspritzvolumen TIO und dem Soll-Äquivalenzverhältnis Gfbya mit Hilfe der folgenden Formel berechnet: TgTp = TIO × (1/TgFbya)
  • 6. Der Ist-Luftvolumen-Berechnungsabschnitt
  • In 24, die den Ist-Luftvolumen-Berechnungsabschnitt 66 zeigt, berechnet dieser das Ist-Luftvolumen Tp. Wie in 24 gezeigt ist, wird das Ist-Luftvolumen Tp vorteilhaft als ein Wert berechnet, der zu einem Luftvolumen, das pro Zyklus in einen Zylinder strömt, normiert wurde. Es wird an dieser Stelle angemerkt, dass Qa eine Luftströmungsrate ist, die durch den Luftströmungssensor 2 erfasst wird, und K wird in der Weise festgelegt, dass das Ist Luftvolumen Tp das Kraftstoffeinspritzvolumen während des Betriebs mit einem theoretischen Luft-/Kraftstoffverhältnis wird. Des Weiteren ist Cyl eine Anzahl von Zylindern in der Brennkraftmaschine.
  • 7. Soll-Drosselklappenöffnungsgrad-Berechnungsabschnitt
  • In 25, die den Soll-Drosselklappenöffnungsgrad-Berechnungsabschnitt 67 zeigt, berechnet dieser einen Soll-Drosselklappenöffnungsgrad TgTVO aus dem Soll-Luftvolumen TgTp, dem Ist-Luftvolumen Tp und der Maschinendrehzahl Ne. Der Soll-Drosselklappenöffnungs grad-Berechnungsabschnitt 67 enthält einen Abschnitt zum Erhalten eines Soll-Drosselklappenöffnungsgrades TgTVOFF bei F/F aus dem Soll-Luftvolumen TgTp und der Maschinendrehzahl Ne und einen Abschnitt zum Erhalten eines Soll-Drosselklappenöffnungsgrades TgTVO aus dem Soll-Luftvolumen TgTp und dem Ist-Luftvolumen Tp. Der F/F-Steuerabschnitt ist so beschaffen, dass er TgTVOFF unter Bezugnahme auf eine Zuordnung erhält, wie in 26 gezeigt ist. Einstellwerte in der Zuordnung werden vorteilhaft durch Daten von echten Maschinen erhalten. Die F/B-Steuerung erfolgt durch eine PID-Steuerung. Verstärkungsfaktoren werden in Abhängigkeit einer Abweichung zwischen TgTp und Tp erhalten, spezielle Einstellwerte hiervon werden jedoch vorzugsweise durch Daten von echten Maschinen erhalten. Ein LPF (Tiefpassfilter) ist für einen D-Abschnitt vorgesehen, um hochfrequente Störungen zu beseitigen. Die Summe aus dem Soll-Drosselklappenöffnungsgrad TgTVOFF, der unter der F/F-Steuerung berechnet wurde, und dem Soll-Drosselklappenöffnungsgrad TgTVOFB, der unter der F/B-Steuerung berechnet wurde, wird als endgültiger Soll-Drosselklappenöffnungsgrad gesetzt.
  • 8. Der Drosselklappenöffnungs-Steuerabschnitt
  • In 26, die den Drosselklappenöffnungsgrad-Steuerabschnitt 68 zeigt, berechnet dieser einen Betriebswert Tduty zum Ansteuern der Drosselklappe aus dem Soll-Drosselklappenöffnungsgrad TgTVO und dem Ist-Drosselklappenöffnungsgrad Tvo. Es wird angemerkt, dass, wie oben erwähnt wurde, der Betriebswert Tduty zum Ansteuern der Drosselklappe ein Tastverhältnis für ein PWM-Signal angibt, das an die Ansteuerschaltung 58 zum Steuern des Stroms zum Antreiben des Drosselklappenmotors geliefert wird. Bei dieser Ausführungsform wird der Betriebswert Tduty zum Ansteuern der Drosselklappe aus der PID-Steuerung erhalten. Obwohl keine genaue Erläuterung gegeben wird, werden die Verstärkungsfaktoren für die PID-Steuerung vorteilhaft auf optimale Werte unter Verwendung von echten Maschinen abgestimmt.
  • [Zweite Ausführungsform]
  • Diese Ausführungsform bezieht sich auf eine Steuervorrichtung, bei der ein Ladewirkungsgrad des Luftvolumens in dem Zylinder der Brennkraftmaschine 20 indirekt aus den Öffnungs- und Schließzeiten der variablen Einlass- und Auslassventile 27, 28 erfasst wird, und das Kraftstoffzufuhrvolumen wird eingestellt.
  • Die Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine ist in dieser Ausführungsform gleich der Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine in der ersten Ausführungsform mit Ausnahme des Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitts 62 und des Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitts 70 und demzufolge wird deren genaue Erläuterung weggelassen.
  • 2. Der Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt und der Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitt
  • In 28, die den Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt 62 und der Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitt 70 (70c) zeigt, setzt der Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt 62 das Soll-Verbrennungsdruck-Drehmoment TgTc unter Verwendung einer Tabelle TbleTi in das Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti um. Es wird an dieser Stelle angemerkt, dass das Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti ein Kraftstoffeinspritzvolumen für einen Zylinder pro Zyklus ist, wobei das Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti demzufolge zum Drehmoment proportional ist. Unter Verwendung dieser proportionalen Beziehung wird das Soll-Verbrennungsdruck-Drehmoment TgTc in das Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti umgesetzt.
  • Wie in 28 gezeigt ist, wird ferner das Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti durch den oberen Begrenzer 62 auf den oberen Grenzwert TIOMax des Basis-Kraftstoffeinspritzvolumens begrenzt und anschließend wird ein Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen TIO berechnet. Der obere Grenzwert TIOMax des Basis-Kraftstoffeinspritzvolumens ist ein Wert, der durch Bezugnahme auf eine Zuordnung TblTIOMax in einem Kraftstoffeinspritzvolumen-Korrekturabschnitt IVO unter Berücksichtigung eines Öffnungszeitpunkts IVC und eines Schließzeitpunkts IVO des elektromagnetisch angesteuerten Einlassventils 27 erhalten wird. Das heißt, der Maximalwert des Kraftstoffeinspritzvolumens wird gemäß einem Maximalwert des Luftvolumens in dem Zylinder eingestellt, das sich durch den Öffnungszeitpunkt IVC und den Schließzeitpunkt IVO des elektromagnetisch angesteuerten Einlassventils 27 ändert.
  • Wie in 29 gezeigt ist, kann ferner der Umsetzungsabschnitt 62c das Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti mit einem Verstärkungsfaktor GTIO multiplizieren, um es in das Kraftstoffeinspritzvolumen TIO umzusetzen. Der Verstärkungsfaktor GTIO ist ein Wert, der durch einen Kraftstoffeinspritzvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitt 70b unter Bezugnahme auf die Zuordnung TblGTIO unter Berücksichtigung des Öffnungszeitpunkts IVC und des Schließzeitpunkts IVO des elektromagnetisch angesteuerten Einlassventils 27 berechnet wird.
  • Die wesentlichen Faktoren, die den Maximalwert des Luftvolumens in dem Zylinder ändern, enthalten ein AGR-Volumen, d. h. ein Abgasrückführungsvolumen. In den 30 und 31 wird der Maximalwert des Kraftstoffeinspritzvolumens oder der Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit von einem Maximalwert des Luftvolumens in dem Zylinder, der sich in Abhängigkeit von einem AGR-Volumen ändert, eingestellt. Der oben erwähnte obere Grenzwert TIOMax oder der Verstärkungsfaktor GTIO ist ein Wert, der durch Kraftstoffeinspritzvolumen-Korrekturabschnitte 70e, 70f unter Bezugnahme auf eine Tabelle TBLGTIOMax oder eine Tabelle TBLGTIO unter Berücksichtigung einer Soll-AGR-Rate TgEgr und der Brennkraftmaschinendrehzahl Ne berechnet wird.
  • Einstellwerte in der Tabelle TblTi, der Tabelle TBITIOMax und die Tabelle TblGTIO werden vorteilhaft durch Daten von realen Maschinen bestimmt.
  • [Dritte Ausführungsform]
  • Diese Ausführungsform bezieht sich auf eine Steuervorrichtung zum Einstellen des Kraftstoffzufuhrvolumens gemäß dem Ergebnis der Erfassung von Abgaskomponenten von einer Brennkraftmaschine.
  • Die Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine ist in dieser Ausführungsform die gleiche Steuervorrichtung wie in der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme des Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitts 62 und des Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitts 70 (70g, 70h) und demzufolge wird deren genaue Erläuterung weggelassen.
  • 2. Der Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt und der Kraftstoffvolumenkorrektur-Berechnungsabschnitts
  • In den 32 und 33, die den Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt 62 und den Kraftstoffvolumenkorrektur-Berechnungsabschnitt 70 (70g, 70h) zeigen, wird das Soll-Verbrennungsdruck-Drehmoment TgTc unter Verwendung der Tabelle TblTi in ein Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti umgesetzt. Dieses Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti ist ein Kraftstoffeinspritzvolumen in einen Zylinder pro Zyklus und demzufolge ist das Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti zu einem Drehmoment proportional. Mit dieser proportionalen Beziehung wird das Soll-Verbrennungsdruck-Drehmoment TgTc in das Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti umgesetzt.
  • Wie in 32 gezeigt ist, wird ferner das Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti durch den oberen Begrenzer 62b auf den oberen Grenzwert TIOMax des Basis-Kraftstoffeinspritzvolumens beschränkt und anschließend wird das Kraftstoffeinspritzvolumen TIO berechnet. Der obere Grenzwert TIOMax ist ein Wert, der durch Bezugnahme auf eine Tabelle TblTIOmax in dem Kraftstoffvolumenkorrekturwert Berechnungsabschnitt 70g unter Berücksichtigung eines Abgas-Luft-/Kraftstoffverhältnisses Rabf, das durch den A/F-Sensor 12 erfasst wird, berechnet wird.
  • Ferner erfolgt nur dann, wenn die folgenden Bedingungen (1) bis (3) Apo > Kapo (1) Tvo > Ktvo (2) Rabf < Rrabf (3) erfüllt sind, ein Umschalten durch den Umschaltabschnitt 62d, um den Grenzwert TIOMax zu bewirken. Es wird an dieser Stelle angemerkt, dass Apo ein Fahrpedalniederdrückungsgrad ist und Tvo ein Drosselklappenöffnungsgrad ist. Das heißt, wenn eine solche Bedingung, bei der der Fahrpedalniederdrückungsgrad größer ist als ein vorgegebener Wert (z. B. in der Nähe des vollständigen Öffnungsgrades), während der Drosselklappenöffnungsgrad größer als ein vorgegebener Wert ist (z. B. in der Nähe des vollständigen Öffnungsgrades) und das Luft-/Kraftstoffverhältnis kleiner als ein vorgegebener Wert ist (z. B. ein theoretisches Luft-/Kraftstoffverhältnis), erfüllt ist, wird festgestellt, dass das Luftvolumen, das der vollständigen Öffnung der Drosselklappe entspricht, aus irgendeinem Grund verringert ist, um einen Zustand mit überschüssigem Kraftstoff zu bewirken, und demzufolge ist das Kraftstoffvolumen begrenzt. Ein Wert für die Begrenzung wird in Abhängigkeit von einem Abgas-Luft-/Kraftstoffverhältnis Rabf, das den Grad des überschüssigen Kraftstoffs darstellt, eingestellt.
  • Wie in 33 gezeigt ist, kann ferner das Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti mit dem Verstärkungsfaktor GTO multipliziert werden, damit es in das Kraftstoffeinspritzvolumen TIO umgesetzt wird. Es wird angemerkt, dass der Verstärkungsfaktor GTIO durch den Kraftstoffvolumenkorrektur-Berechnungsabschnitt 70h durch Bezugnahme auf die Tabelle TBLGTIO unter Berücksichtigung des Abgas-Luft-/Kraftstoffverhältnisses Rabf berechnet wird.
  • Einstellwerte in den Tabellen Kapo, Ktvo, Krabf, TblTi, TblTIOOax und TblGTIo werden vorzugsweise aus Daten von echten Maschinen erhalten.
  • [Vierte Ausführungsform]
  • Diese Ausführungsform bezieht sich auf eine Steuervorrichtung zum Einstellen des Kraftstoffzufuhrvolumens durch Erfassen eines nicht flüchtigen Zustands des maximalen Drehmoments in Übereinstimmung mit einem Fahrpedalniederdrückungsgrad, einem Drosselklappenöffnungsgrad und einem Ist-Luftvolumen.
  • Die Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine ist in dieser Ausführungsform die gleiche Steuervorrichtung wie für eine Brennkraftmaschine mit Ausnahme des Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitts 62 und des Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitts 70 und demzufolge wird deren genaue Erläuterung weggelassen.
  • 2. Der Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt und der Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitt
  • In den 34 und 35, die den Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt 62 und den Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitt 70 (70g, 70h) zeigen, wird das Soll-Verbrennungsdruck-Drehmoment TgTc unter Verwendung der Tabelle TblTi in ein Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti umgesetzt. Dieses Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti ist ein Kraftstoffeinspritzvolumen in einen Zylinder pro Zyklus und demzufolge ist das Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti zu einem Drehmoment proportional. Mit dieser proportionalen Beziehung wird das Soll-Verbrennungsdruck-Drehmoment TgTc in das Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti umgesetzt.
  • Wie in 34 gezeigt ist, wird ferner das Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti durch den oberen Begrenzer 62b auf den oberen Grenzwert TIOMax des Basis-Kraftstoffeinspritzvolumens begrenzt und anschließend wird das Kraftstoffeinspritzvolumen TIO berechnet. Der obere Grenzwert TIOMax ist ein Wert, der durch Bezugnahme auf eine Tabelle TblTIOmax in dem Kraftstoffvolumenkorrekturwert Berechnungsabschnitt 70g unter Berücksichtigung eines Drosselklappenöffnungsgrades Tvo berechnet wird.
  • Ferner erfolgt nur dann, wenn die folgenden Bedingungen (4) bis (6) Apo > Kapo (4) Tvo < Ktvo (5) |TgTp – Tp < KdeltaTP (6)erfüllt sind, die Umschaltung durch den Umschaltabschnitt 62d, um den Grenzwert TIOMax zu bewirken. Es wird an dieser Stelle angemerkt, dass Apo ein Fahrpedalniederdrückungsgrad ist, Tvo ist ein Drosselklappenöffnungsgrad, TgTp ist ein Soll-Luftvolumen und Tp ist ein Ist-Luftvolumen. Das heißt, wenn eine solche Bedingung, dass der Fahrpedalniederdrückungsgrad größer ist alternativ ein vorgegebener Wert (z. B. in der Nähe des vollständigen Öffnungsgrades), während der Drosselklappenöffnungsgrad kleiner ist als ein vorgegebener Wert und das Ist Luftvolumen etwa gleich dem Soll-Luftvolumen TgTp ist, erfüllt ist, ist das Luftvolumen, das der vollständigen Öffnung der Drosselklappe aus irgendeinem Grund vergrößert und demzufolge ist die Drosselklappe nicht vollständig geöffnet, selbst obwohl das Fahrpedal vollständig niedergedrückt ist, um ein maximale Kraftstoffvolumen zu fordern. Deswegen wird ein Prozess zum Vergrößern des maximalen Kraftstoffvolumens ausgeführt, um das maximale Drehmoment zu vergrößern. Der vergrößerte Wert wird in Übereinstimmung mit dem Drosselklappenöffnungsgrad Tvo eingestellt.
  • Wie in 35 gezeigt ist, kann ferner das Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti mit dem Verstärkungsfaktor GTO multipliziert werden, damit es in das Kraftstoffeinspritzvolumen TIO umgesetzt wird. Es wird angemerkt, dass der Verstärkungsfaktor GTO durch den Kraftstoffvolumenkorrektur-Berechnungsabschnitt 70h unter Bezugnahme auf die Tabelle TblGTIO unter Berücksichtigung des Drosselklappenöffnungsgrades Tvo berechnet wird.
  • Die Einstellwerte in den Tabellen Kapo, Ktvo, KdeltaTp, TblTi, TblTIOOax und TblGTIO werden vorzugsweise von echten Maschinen erhalten.
  • [Fünfte Ausführungsform]
  • Diese Ausführungsform bezieht sich auf eine Steuervorrichtung zum Einstellen des Kraftstoffzufuhrvolumens durch Erfassen eines Zustands der Zufuhr überschüssigen Kraftstoffs in Abhängigkeit von einem Fahrpedalniederdrückungsgrad, eines Drosselklappenöffnungsgrades und eines Ist-Luftvolumens.
  • Die Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine ist in dieser Ausführungsform die gleiche Steuervorrichtung wie die Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Ausnahme des Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitts 62 und des Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitts 70 (70i, 70j) und demzufolge wird deren genaue Erläuterung weggelassen.
  • 2. Der Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt und der Kraftstoffvolumenkorrektur-Berechnungsabschnitt
  • In den 36 und 37, die den Kraftstoffeinspritzvolumen-Berechnungsabschnitt 72 und den Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitt 70 zeigen, wird das Soll-Verbrennungsdruck-Drehmoment TgTc unter Verwendung der Tabelle TblTi in einem Basis-Luftvolumen-Berechnungsabschnitt 62a in ein Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti umgesetzt. Das Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti ist ein Kraftstoffeinspritzvolumen in einen Zylinder pro Zyklus und demzufolge ist das Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti zu einem Drehmoment proportional. Mit dieser proportionalen Beziehung wird das Soll-Verbrennungsdruck-Drehmoment TgTc in das Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti umgesetzt.
  • Wie in 36 gezeigt ist, wird das Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti ferner durch den oberen Begrenzer 62b auf den oberen Grenzwert TIOMax des Basis-Kraftstoffeinspritzvolumens begrenzt und anschließend wird das Kraftstoffeinspritzvolumen TIO berechnet. Der obere Grenzwert TIOMax ist ein Wert, der durch Bezugnahme auf eine Tabelle TblTIOmax in dem Kraftstoffvolumenkorrekturwert-Berechnungsabschnitt 70i unter Berücksichtigung des Ist-Luftvolumens Tp berechnet wird.
  • Ferner wird nur dann, wenn die folgenden Bedingungen (7) bis (9) Apo > Kapo (7) Tvo < Ktvo (8) TgTp – Tp < KdeltaTpp (9) erfüllt sind, die Umschaltung durch den Umschaltabschnitt 62d ausgeführt, um den Grenzwert TIOMax zu bewirken. Es wird an dieser Stelle angemerkt, dass Apo ein Fahrpedalniederdrückungsgrad ist, Tvo ist ein Drosselklappenöffnungsgrad, TgTp ist ein Soll-Luftvolumen und Tp ist ein Ist-Luftvolumen. Das heißt, wenn eine solche Bedingung, dass der Fahrpedalniederdrückungsgrad größer als ein vorgegebener Wert ist (z. B. in der Nähe des vollständigen Öffnungsgrades liegt), während der Drosselklappenöffnungsgrad größer als ein vorgegebener Wert ist (z. B. in der Nähe des vollständigen Öffnungsgrades liegt) und die Differenz zwischen dem Soll-Luftvolumen TgTp und dem Ist-Luftvolumen Tp größer als ein vorgegebener Wert ist, erfüllt ist, wird das Luftvolumen, das der vollständigen Öffnung der Drosselklappe entspricht, aus irgendeinem Grund verringert und demzufolge wird festgestellt, dass das Ist-Luftvolumen To zum Erreichen des Soll-Luftvolumens TgTp nicht erreicht werden kann, so dass der Zustand mit überschüssigem Kraftstoff bewirkt wird. Deswegen wird das Kraftstoffvolumen begrenzt. Der Wert, der begrenzt werden soll, wird in Übereinstimmung mit dem Ist-Luftvolumen bei vollständiger Öffnung der Drosselklappe eingestellt.
  • Wie in 37 gezeigt ist, kann ferner das Basis-Kraftstoffeinspritzvolumen Ti mit dem Verstärkungsfaktor GTO multipliziert werden, damit es in das Kraftstoffeinspritzvolumen TIO umgesetzt wird. Es wird angemerkt, dass der Verstärkungsfaktor GTO durch den Kraftstoffvolumenkorrektur-Berechnungsabschnitt 70i unter Bezugnahme auf die Tabelle TblGTIO unter Berücksichtigung des Ist-Luftvolumens Tp berechnet wird. Einstellwerte in den Tabellen Kapo, Ktvo, KdeltaTp, TblTi, TblTIOOax und TblGTIO werden vorzugsweise aus Daten von echten Maschinen erhalten.
  • Da im Vorhergehenden eine genaue Erläuterung von fünf Ausführungsformen erfolgte, sollte die vorliegende Erfindung auf die oben erwähnten Ausführungsformen beschränkt sein, es können jedoch verschiedene konstruktive Modifikationen gemacht werden, ohne vom Konzept der vorliegenden Erfindung, das in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist, abzuweichen.
  • Die Steuervorrichtung in einer der ersten bis fünften Ausführungsformen sollte den Maximalwert des Gesamt-Kraftstoffzufuhrvolumens unter Verwendung des Begrenzers und des Verstärkungsfaktors begrenzen. Sie enthält demzufolge eine Funktion zum Einstellen des Kraftstoffzufuhrvolumens TgTa, das durch das Fahrpedal gefordert wird, um zu verhindern, dass das Zufuhrvolumen das maximale Luftvolumen übersteigt, selbst dann, wenn sich der interne Begrenzer Tg infolge von Unregelmäßigkeiten bei der Massenproduktion und des Alterungseffekts ändert. Ferner kann der Verstärkungsfaktor GTIO für die Steuervorrichtung in einer der ersten bis fünften Ausführungsformen auf TgTa angewendet werden.
  • Obwohl ferner eine Erläuterung des Mittels zum Einstellen des Kraftstoffvolumens in Übereinstimmung mit einem maximalen Luftvolumen in einer der ersten bis fünften Ausführungsformen erfolgte, kann das maximale Luftvolumen dann vergrößert werden, wenn eine Super-Ladeeinrichtung vorgesehen wird. Wenn z. B. das Soll-Luftvolumen nicht erreicht werden kann, selbst wenn die Drosselklappe vollständig geöffnet ist, kann dann ein solches Verfahren verwendet werden, das dieses Problem durch Vergrößerung des maximalen Luftvolumens durch die Super-Ladeeinrichtung bewältigt.

Claims (10)

  1. Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine (20) des Typs mit Kraftstoffpriorität, um ein Soll-Kraftstoffvolumen zu berechnen und um aus dem Soll-Kraftstoffvolumen und einem Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis ein Soll-Luftvolumen zu berechnen, mit einem Mittel zum Erfassen eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine (20); einem Mittel zum Erfassen einer Umgebungsbedingung um die Brennkraftmaschine; und einem Mittel (62) zum Berechnen eines Soll-Kraftstoffvolumens für die Brennkraftmaschine (20) gemäß dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine (20) und der Umgebungsbedingung um die Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Erfassen eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine (20) ein Mittel zum direkten oder indirekten Erfassen eines erforderlichen Drehmoments umfasst, damit die Brennkraftmaschine in einem Leerlaufzustand eine Soll-Drehzahl aufrechterhalten kann.
  2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (70) zum Berechnen eines Korrekturwerts für das Soll-Kraftstoffverhältnis aus dem Betriebszustand der Maschine und einer Bedingung um die Brennkraftmaschine (20).
  3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Kraftstoffvolumen-Berechnungsmittel ein Soll- Kraftstoffvolumen aus dem Fahrpedal Niederdrückungsgrad und/oder der Drehzahl der Brennkraftmaschine (20) berechnet.
  4. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Erfassen einer Umgebungsbedingung um die Brennkraftmaschine (20) ein Mittel umfasst, um einen Druck und eine Temperatur der Atmosphäre zu erfassen.
  5. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erfassen eines Betriebszustandes der Maschine ein Mittel zum Erfassen eines Öffnungsgrades eines AGR-Ventils, ein Mittel zum Erfassen der Öffnungs- und Schließzeiten variabler Einlass- und Auslassventile und ein Mittel zum direkten oder indirekten Erfassen eines Ladewirkungsgrades eines Luftvolumens in einen Zylinder in der Brennkraftmaschine wie etwa ein Mittel zum Erfassen eines Arbeitswinkels eines Einlassdurchfluss-Erhöhungsmittels (SCV) umfassen.
  6. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Erfassen eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine (20) ein Mittel (12) zum Erfassen von Abgaskomponenten von der Brennkraftmaschine umfasst.
  7. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Erfassen eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine wenigstens einen Fahrpedalniederdrückungsgrad-Sensor (13) zum Erfassen eines Fahrpedalniederdrückungsgrades, einen Drosselklappenöffnungsgrad-Sensor (3) zum Erfassen eines Drosselklappenöffnungsgrades und ein Luftvolumen-Erfas sungsmittel (2) zum direkten oder indirekten Erfassen eines in die Brennkraftmaschine strömenden Luftvolumens umfassen.
  8. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine des Typs mit Kraftstoffpriorität ein Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis-Berechnungsmittel (64) zum Berechnen eines Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnisses und ein Soll-Luftvolumen-Berechnungsmittel (65) zum Berechnen eines Soll-Luftvolumens aus dem Soll-Kraftstoffvolumen und dem Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis umfasst.
  9. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine des Typs mit Kraftstoffpriorität ein Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis-Berechnungsmittel (64) zum Berechnen eines Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnisses und ein Soll-Luftvolumen-Berechnungsmittel (65) zum Berechnen eines Soll-Luftvolumens aus dem Soll-Kraftstoffvolumen und aus dem Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis umfasst und das Soll-Kraftstoffvolumen-Korrekturwert-Berechnungsmittel (70) einen Soll-Kraftstoffvolumen-Korrekturwert berechnet, wenn das Soll-Luftvolumen um einen vorgegebenen Wert größer als ein Ist-Luftvolumen ist und ein Fahrpedalniederdrückungsgrad größer als ein vorgegebener Wert ist, während ein Drosselklappenöffnungsgrad größer als ein vorgegebener Wert ist.
  10. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Kraftstoffvolumen-Korrekturwert-Berechnungsmittel einen Maximalwert des Soll-Kraftstoffvolumens oder einen Verstärkungsfaktor in einer Beziehung zwischen einem Fahrpedalniederdrü ckungsgrad oder einem Drosselklappenöffnungsgrad und dem Soll-Kraftstoffvolumen berechnet.
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