DE69113126T2

DE69113126T2 - Kraftstoffeinspritzanlage für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.

Info

Publication number: DE69113126T2
Application number: DE69113126T
Authority: DE
Inventors: Yasusi Ito
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1990-06-04
Filing date: 1991-06-03
Publication date: 1996-03-28
Anticipated expiration: 2011-06-04
Also published as: EP0461504A3; JP2751571B2; US5090379A; EP0461504B1; DE69113126D1; EP0461504A2; JPH0441956A

Description

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoff- Einspritzvorrichtung eines Motors eines Fahrzeugs.

2. Beschreibung der verwandten Technik

In einer Brennkraftmaschine, die so konstruiert ist, daß eine geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge durch den Größenwert im Niedertreten eines Gaspedals sowie einer Motordrehzahl bestimmt und bei der eine der geforderten Kraftstoffmenge entsprechende Kraftstoffmenge eingespritzt wird, tritt ein Problem auf, daß ein Fahrzeug wellenartig vor- und rückwärtsschwingt, wenn ein Ausgang des Motors rasch durch einen Beschleunigungs- oder einen Verlangsamungsvorgang erhöht oder vermindert wird. Die Gründe für dieses wellenartige Hin- und Herschwingen des Fahrzeugs sind die folgenden.
Die Fig. 22 zeigt ein typisches Antriebssystem eines Fahrzeugs, wobei A einen Motor darstellt, B eine Motorabtriebswelle ist und mit C ein Kraftübertragungssystem, das zwischen die Motorabtriebswelle B sowie ein Antriebsrad D geschaltet ist, bezeichnet ist. Das Kraftübertragungssystem C schließt eine Kupplung, ein übersetzungsgetriebe und eine Kardanwelle od. dgl. ein. Es ist zu bemerken, daß diese Elemente kollektiv und allgemein als ein Strang dargestellt sind. In dem derart aufgebauten Fahrzeug wird während eines Fahrens des Fahrzeugs im Kraftübertragungssystem eine Verdrehung erzeugt, und der zwischen den einander entgegengesetzten Enden des Kraftübertragungssystems C zu dieser Zeit erzeugte relative Torsionswinkel wird im folgenden als relativer Torsionswinkel bezeichnet. Dieser relative Torsionswinkel ist durch θ in Fig. 22 dargestellt. Wenn die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge konstant ist sowie sich nicht ändert und das Fahrzeug sich in einem stetigen Fahrzustand befindet, wird der relative Torsionswinkel θ auf einem festen Torsionswinkel gehalten, der der geforderten Kraftstoff-Einspritzmenge, d.h. der Ausgangsleistung des Motors, entspricht. Der der geforderten Kraftstoff-Einspritzmenge entsprechende feste Torsionswinkel wird im folgenden als ein konvergierender Torsionswinkel bezeichnet, und dieser konvergierende Torsionwinkel ist in Fig. 23 durch θa und θb dargestellt. Wenn die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge auf einem konstanten Wert Qa in Fig. 23 gehalten wird und sich nicht ändert, während sich das Fahrzeug in einem stetigen Fahrzustand befindet, wird nämlich der relative Torsionswinkel θ auf einem konstanten konvergierenden Torsionswinkel θa gehalten. Auch wird, wenn die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge auf einem konstanten Wert Qb gehalten wird und sich nicht ändert, während sich das Fahrzeug im stetigen Fahrzustand befindet, der relative Torsionswinkel θ auf einem konstanten konvergierenden Torsionswinkel θb gehalten. Demzufolge wird, wenn sich das Fahrzeug in einem stetigen Fahrzustand befindet, der relative Torsionswinkel, auf dem konstanten konvergierenden Torsionswinkel, der der geforderten Kraftstoff- Einspritzmenge entspricht, gehalten.
Sobald das Fahrzeug in einem Übergangszustand ist, wobei die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge abrupt geändert wird, wird jedoch der relative Torsionswinkel θ nicht auf dem konvergierenden Torsionswinkel , der der geforderten Kraftstoff- Einspritzmenge entspricht, gehalten. Wie in Fig. 23 gezeigt ist, wird, wenn ein Fahrer das Gaspedal rasch niederdrückt und die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge abrupt von Qa nach Qb geändert wird, die Ausgangsleistung des Motors nämlich rasch erhöht, obwohl die Geschwindigkeit des Fahrzeugs nicht unmittelbar nach dem Erhöhen der Ausgangsleistung des Motors angehoben werden kann, weil das Fahrzeug eine große Masse besitzt. Demzufolge wird der relative Torsionswinkel θb, zu dieser Zeit größer als der konvergierende Torsionswinkel θb, der der geforderten Kraftstoff-Einspritzmenge Qb entspricht, und ein Teil der Zunahme in der Ausgangsleistung des Motors wird im Kraftübertragungssystem C als elastische Energie gespeichert. Wie in Fig. 23 gezeigt ist, erhöht sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und nimmt die Fahrzeugbeschleunigung G zu. Da zu dieser Zeit das Drehmoment, das aufgrund der elastischen Energie im Kraftübertragungssystem C gespeichert ist, zusätzlich zum Ausgangsdrehmoment des Motors am Antriebsrad D aufgebracht wird, wird die Fahrzeugbeschleunigung G höher als eine durch die Ausgangsleistung des Motors bestimmte Beschleunigung Gb. Wenn die Fahrzeugbeschleunigung G höher als die durch die Ausgangsleistung des Motors bestimmte Beschleunigung Gb ist, wird der relative Torsionswinkel θ des Kraftübertragungssystems C ungeeignet, ist die Fahrzeugbeschleunigung G schlecht, d.h., wird der relative Torsionswinkel θ kleiner als der der geforderten Kraftstoff-Einspritzmenge Qb entsprechende konvergierende Torsionswinkel θb,und somit wird die Fahrzeugbeschleunigung G geringer als die durch die Ausgangsleistung des Motors bestimmte Beschleunigung Gb. Deshalb wird, wenn die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge Q rapid erhöht wird, der relative Torsionswinkel θ des Kraftübertragungssystsems C rasch verändert, und demzufolge wird die Fahrzeugbeschleunigung G nachteilig beeinflußt, wodurch das Fahrzeug wellenartig hin- und herschwingt. Da im Kraftübertragungssystem C ein Schwingungsdämpfungssystem vorgesehen ist, werden die Amplitude des relativen Torsionswinkels θ im Kraftübertragungssystem C und die Amplitude der Fahrzeugbeschleunigung G allmählich verkleinert, wodurch das Hin- und Herschwingen des Fahrzeugs allmählich vermindert wird, und wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs nach dem Einleiten einer Beschleunigung erhöht wird, wird die Fahrzeugbeschleunigung Gb allmählich vermindert. Nichtsdestoweniger wird, solange die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge Q konstant ist, selbst wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs größer wird, die Fahrzeugantriebskraft auf einem konstanten Wert gehalten, so daß, solange die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge Q gleich Qb ist, der relative Torsionswinkel θ auf θb gehalten wird. Wie aus der Fig. 23 ersichtlich ist, wird ein derartiges Vor- und Rückwärtsschwingen des Fahrzeugs auch erzeugt, wenn die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge Q von Qb nach Qa abgesenkt wird.
In einer allgemein bekannten Brennkraftmaschine wird bei einer vorbestimmten niedrigen Geschwindigkeit die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge Q allmählich erhöht, um dadurch das wellenartige Hin- und Herschwingen des Fahrzeugs zu vermindern, wie in Fig. 23 durch gestrichelte Linien dargestellt ist, wenn ein Fahrer das Gaspedal rasch niederdrückt, und die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge Q wird bei einer niedrigen Geschwindigkeit langsam vermindert, wie durch gestrichelte Linien gezeigt ist, wenn das Ausmaß im Niederdrücken des Gaspedals rasch verändert wird (siehe die Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 60-19943).
Falls die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge Q bei einer niedrigen Geschwindigkeit unter einem Übergangsbetriebszustand geändert wird, ist jedoch der Anstieg in der Fahrzeugbeschleunigung G langsam, wie durch gestrichelte Linien in Fig. 23 angegeben ist, und das Ansprechverhalten auf einen Beschleunigungsvorgang ist schlecht. Falls die geforderte Kraftstoff- Einspritzmenge Q bei einer niedrigen Geschwingkeit in einem solchen Übergangsbetriebszustand langsam geändert wird, wird die Amplitude der Fahrzeugbeschleunigung G niedrig, jedoch wird das wellenartige Vor- und Rückwärtsschwingen des Fahrzeugs wie üblich erzeugt.
Der unabhängige Patentanspruch 1 geht von einer Vorrichtung zur Regelung der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eines Motors eines Fahrzeugs aus, wie in DE-A-34 04 154 dargestellt ist. Gemäß dieser Schrift zum Stand der Technik wird die Regel vorrichtung mit den physikalischen Werten gespeist, die den Schwingungszustand des Kraftübertragungssystems eines Fahrzeugs beschreiben. Im Ansprechen auf die Betätigung eines Gaspedals reguliert die Regelungsvorrichtung den Hebel einer Kraftstoff-Einspritzpumpe in einer solchen Weise, daß durch das Kraftübertragungssysstem vom Motor auf das Antriebsrad des Fahrzeugs ein Drehmoment ohne das Auftreten von Vibrationen übertragen wird.
Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zu schaffen, die ein hervorragendes Ansprechverhalten auf eine Beschleunigung ohne ein Erzeugen des wellenartigen Vor- und Rückwärtsschwingens des Fahrzeugs besitzt.
Dieses Ziel wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 erreicht.
Die vorliegende Erfindung kann vollkommener aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlich werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung als ein Modell, das ein zu regelndes Objekt veranschaulicht;
Fig. 2 eine Darstellung eines Einspritzschemas;
Fig. 3 eine Darstellung verschiedener Voreinspritzschemata;
Fig. 4 eine Darstellung von Einspritzschemata, wenn ein Kraftübertragungssystem ein Schwingungsübertragungssystem nicht besitzt;
Fig. 5 eine Gesamtansicht einer Brennkraftmaschine;
Fig. 6 eine Darstellung von verschiedenen Eisnpritzschemata;
Fig. 7 eine Darstellung von verschiedenen Einspritzschemata, wenn ein Motor beschleunigt wird;
Fig. 8 einen Flußplan zur Ermittlung der Stellung eines Getriebes;
Fig. 9 einem Flußplan zur Berechnung von t&sub1; und ts;
Fig. 10 einen Flußplan, um eine Verarbeitung für eine Einspritzregelung zu starten;
Fig. 11 einen Flußplan für die Einspritzregelung;
Fig. 12 ein Zeitablaufdiagramm;
Fig. 13 ein Diagramm einer Beziehung zwischen der Gangzahl GS und einem Übersetzungsgetriebeverhältnis X;
Fig. 14 ein Diagramm, das eine geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge darstellt;
Fig. 15 ein Diagramm, das Beziehungen zwischen t&sub1;, ts und GS darstellt;
Fig. 16 einen Flußplan zur Berechnung von ts und α ;
Fig. 17 einen Flußplan, um eine Verarbeitung für die Einspritzregelung zu starten;
Fig. 18 einen Flußplan für die Einspritzregelung;
Fig. 19 ein Zeitablaufdiagramm;
Fig. 20 ein Diagramm, das eine geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge zeigt;
Fig. 21 ein Diagramm, das Beziehungen zwischen ts, α und GS zeigt;
Fig. 22 eine Darstellung, die ein typisches Antriebssystem eines Fahrzeugs veranschaulicht;
Fig. 23 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung des wellenartigen Vor- und Rückwärtsschwingens eines Fahrzeugs, was erzeugt wird, wenn der Motor beschleunigt wird.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Anhand der Fig. 5 sind ein Motorblock 1, Kraftstoff-Einspritzventile 2, eine Motorabtriebswelle 3 und ein Übersetzungsgetriebe 4 jeweils gezeigt. Die Ausgangswelle 5 des Getriebes 4 ist an ein Antriebsrad angeschlossen. Wenn das Getriebe 4 von der Automatikbauart ist, wird ein Drehmomentwandler 6 zwischen der Motorabtriebswelle 3 sowie dem Getriebe 4 angeordnet, und wenn das Getriebe vom manuellen Typ ist, wird zwischen der Motorabtriebswelle 3 und dem Getriebe 4 eine Kupplungsvorrichtung 6 angeordnet. Ein Getriebestellungsfühler 7, um die Stellung eines Zahnrades zu ermitteln, ist nach Bedarf am Getriebe 4 montiert. Ein Kupplungsbetätigungsfühler 8 ist nach Bedarf an der Kupplungsvorrichtung 6 angebracht.
Das Einspritzen von Kraftstoff von den Kraftstoff-Einspritzventilen 2 wird auf der Grundlage des Ausgangssignals von einem elektronischen Steuergerät 10 geregelt.
Das elektronische Steuergerät 10 umfaßt einen Digitalrechner, der aus einem ROM (Festwertspeicher) 12, einem RAM (Direktzugriffsspeicher) 13, einer CPU (Mikroprozessor) 14, einem Eingabekanal 15 und einem Ausgabekanal 16, die durch einen bidirektionalen Datenbus 11 untereinander verbunden sind, besteht.
Mit dem Eingabekanal 15 sind ein Kurbelwinkelfühler 17, ein Lastfühler 18 und ein Fahrgeschwindigkeitsfühler 19 wie auch der Getriebestellungsfühler 7 und der Kupplungsbetätigungsfühler 8 verbunden. Der Kurbelwinkelfühler 17 erzeugt jedesmal einen Ausgangsimpuls, wenn eine Kurbelwelle um einen konstanten Kurbelwinkel, z.B. 30º, dreht, und dieser Ausgangsimpuls wird dem Eingabekanal 15 eingegeben. Deshalb kann aus diesem Ausgangsimpuls eine Motordrehzahl berechnet werden. Ein Ausmaß im Niedertreten eines Gaspedals 20 wird durch den Lastfühler 18 analog/digital umgesetzt und dem Eingabekanal 15 zugeführt. Der Fahrgeschwindigkeitsfühler 19 erzeugt einen Ausgangsimpuls jedesmal, wenn beispielsweise die Ausgangswelle 5 über einen konstanten Winkel dreht, und dieser Ausgangsimpuls wird an den Eingabekanal 15 gelegt. Der Ausgabekanal 16 ist mit den Kraftstoff-Einspritzventilen 2 über je einen zugeordneten Treiberkreis 21 verbunden.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 6 wird ein Verfahren zur Regelung einer Kraftstoffeinspritzung, wenn ein Motor in einem Übergangszustand betrieben wird, beschrieben.
Wenn gemäß einer in Fig. 6A gezeigten Ausführungsform ein Fahrer rasch ein Gaspedal niedertritt und eine geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge Qa nach Qb verändert wird, wird zuerst für mehrere Zyklen eine Voreinspritzung Q&sub1; und dann eine Haupteinspritzung Q&sub2; mit einer der geforderten Kraftstoff-Einspritzmenge Qb entsprechenden Menge ausgeführt. Sobald die Voreinspritzung Q&sub1; bewerkstelligt wird, wird die Motorausgangsleistung rapid erhöht, und demzufolge wird ein relativer Torsionswinkel θ eines Kraftübertragungssystems vergrößert. Sobald der relative Torsionswinkel θ vermehrt wird, wird die Fahrzeugbeschleunigung G erhöht. Danach wird, wenn der relative Torsionswinkel θ einen konvergierenden Torsionswinkel θb erreicht, der durch die geforderten Kraftstoff-Einspritzmenge Qb bestimmt ist, und wenn die Fahrzeugbeschleunigung G gleich der Fahrzeugbeschleunigung Gb zu einer Auslösezeit der Haupteinspritzung Q&sub2; ist, die Haupteinspritzung Q&sub2; begonnen. Weil die Fahrzeugbeschleunigung G nach dem Einleiten der Beschleunigung auf Gb gehalten wird, schwingt, wenn die Haupteinspritzung Q&sub2; zu solch einer Zeit begonnen wird, das Fahrzeug nicht wellenartig vor und zurück, d.h., wenn ein Motor in einem Beschleunigungszustand betrieben wird, wird die Menge der Voreinspritzung Q&sub1; so bestimmt, um den relativen Torsionswinkel θ nach θb zu bringen. Dann wird, wenn der relative Torsionswinkel θ zu θb und die Fahrgeschwindigkeit G zu Gb wird, die Haupteinspritzung Q&sub2; begonnen, und auf diese Weise wird das wellenartige Vor- und Zurückschwingen des Fahrzeugs nicht erzeugt. Die Fig. 6D zeigt ein Beispiel eines Kraftübertragungssystems ohne ein Schwingungsdämpfungssystem. Wenn die Fahrzeugbeschleunigung G einen Spitzenwert erreicht, so wird sie in diesem Fall zur Fahrzeugbeschleunigung Gb unmittelbar nach einer Beschleunigung zur Startzeit einer Haupteinspritzung mit einer Kraftstoffmenge, die der geforderten Kraftstoff-Einspritzmenge Q&sub2; entspricht. Tatsächlich besitzt das Kraftübertragungssystem jedoch das Schwingungsdämpfungssystem. In diesem Fall muß vom Schwingungsdämpfungssystem aufgenommene Energie wie auch zur Kompensation des relativen Torsionswinkels des Kraftübertragungssystems geforderte Energie für eine Ausgangsleistung eines Motors verwertet werden, und ein Teil der vom schwingungsdämpfungssystem aufgenommenen Energie ermöglicht die einem Fahrzeug zu vermittelnde Beschleunigung G. Somit wird, sobald das Kraftübertragungssystem das Schwingungsdämpfungssystem besitzt, die Fahrzeugeschwindigkeit G vorübergehend höher als Gb, bis der relative Torsionswinkel θ den Wert θb erreicht, wie in Fig. 6A gezeigt ist.
Die Fig. 6A zeigt ein Beispiel, wobei das Ausmaß einer während jedes Zyklus der Voreinspritzung Q&sub1; durchgeführten Kraftstoffeinspritzung gleich der geforderten Kraftstoff-Einspritzmenge Q&sub2; während jedes Zyklus der Haupteinspritzung Q&sub2; und ein Zyklus, in dem ein Wert einer Kraftstoffeinspritzung gleich Qa ist, zwischen die Voreinspritzung Q&sub1; sowie die Haupteinspritzung Q&sub2; eingefügt ist. Wie in Fig. 6B gezeigt ist, kann jedoch die Kraftstoff-Einspritzmenge während jedes Zyklus der Voreinspritzung Q&sub1; niedriger als die Menge einer Kraftstoffeinspritzung während jedes Zyklus der Haupteinspritzung Q&sub2; sein und kann die Haupteinspritzung Q&sub2; anschließend an die Voreinspritzung Q&sub1; ausgeführt werden. Ferner kann, wie in Fig. 6C gezeigt ist, die Kraftstoff-Einspritzmenge während jedes Zyklus der Voreinspritzung Q&sub1; in Form einer Kurve verändert werden.
Die Kraftstoff-Einspritzmenge wird vorübergehend vermindert, wenn ein Motor in einem Verlangsamungszustand betrieben wird ebenso wie im Fall einer Beschleunigung, und dann wird nach einer Weile die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge erhalten. In diesem Fall kann das Ausmaß der Kraftstoffeinspritzung in übereinstimmung mit verschiedenen Methoden, wie in den Fig. 6A bis 6C gezeigt ist, vermindert werden.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 werden nun im folgenden analytische Ergebnisse der Einspritzperiode und der Kraftstoff- Einspritzmenge der Voreinspritzung sowie der Einspritz-Auslösezeit der Haupteinspritzung beschrieben.
Zu deren Analyse wird zuerst ein zu regelndes Objekt, das als ein Modell in Fig. 1 dargestellt ist, beschrieben.
Gemäß Fig. 1 wird angenommen, daß ein Motor mit einer Masse m&sub1; und ein Fahrzeug mit einer Masse m&sub2; durch ein Kraftübertragungssystem mit einer Federkonstanten k sowie einem Dämpfungskoeffizienten c verbunden sind. Es wird weiter angenommen, daß die Verlagerung des Motors x&sub1; und die Verlagerung des Fahrzeugs x&sub2; sind, wenn der Motor eine Antriebskraft F&sub1; erzeugt. Wird der Radius eines Antriebsrades durch r und die Verlagerung einer Motorabtriebswelle durch x&sub1; (rad) wiedergegeben, so wird eine Beziehung x&sub1; r = x&sub2; erhalten. Deshalb stellt die Masse m&sub1; des Motors eine äquivalente Masse dar, wobei die obige Beziehung in Betracht gezogen wird. Diese äquivalente Masse m&sub1; ändert sich in Übereinstimmung mit dem Wechselgetriebeverhältnis eines Übersetzungsgetriebes. Die Antriebskraft F&sub1; des Motors entspricht einer geforderten Kraftstoff-Einspritzmenge.
Ein Einspritzschema ist in Fig. 2 dargestellt. Es wird nämlich angenommen, daß während einer Zeit einer Voreinspritzung t&sub1; nachdem ein Fahrer ach ein Gaspedal niederdrückt, in einem Motor eine Antriebskraft Foi erzeugt wird, d.h., es wird für mehrere Zyklen eine geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge Foi erzeugt. Es wird ferner angenommen, daß nach einer Zeit ts, nachdem der Fahrer das Gaspedal nach Verstreichen der Voreinspritzzeit niedergetreten hat, eine geforderte Antriebskraft Fo hervorgerufen wird, d.h., eine geforderte Kraftstoffmenge Fo eingespritzt wird. Die folgende Analyse wird unter den oben genannten Bedingungen durchgeführt.
Für das in Fig. 1 gezeigte Modell werden zuerst die folgenden Differentialgleichungen erhalten.
Wenn F(s) = L[F&sub1;(t)], x&sub1;(o) = x&sub2;(o) = 0, &sub1;(o) = &sub2;(o) = 0, werden die Laplace-Transformationen der obigen Gleichungen (1) sowie (2) durchgeführt und die folgenden Ergebnisse erhalten.
x&sub1; und x&sub2; der Gleichungen (3) und (4) werden in der folgenden Weise gelöst.
Wenn ein Einheitsimpuls als ein Eingang verwendet wird, kann die Gleichung (6) dargestellt werden, wie folgt, weil F(S) = 1.
wobei
Wenn die Gleichung (7) invertiert wird, wird der nachstehend niedergeschriebene Ausdruck erhalten.
&sub2; und &sub2; der Gleichung (8) werden jeweils folgendermaßen erhalten.
Dann wird eine Fahrzeugbeschleunigung &sub2;, wenn eine Rechteckwelle Foi t&sub1; angewendet wird, durch die folgende Gleichung gemäß der Superposition der Beschleunigung, wenn der Einheitsimpuls verwendet wird, erhalten, die durch die Gleichung (10) wiedergegeben ist.
Die obige Gleichung kann in der folgenden Weise gelöst werden.
Dann wird die Übergangsverschiebung einer Dehnung einer Feder eines Kraftübertragungssystems mit einer Federkonstanten k erhalten werden.
Wenn die Gleichung (1) durch m&sub1; und die Gleichung (2) durch m&sub2; dividiert werden sowie die Subtraktionen der jeweiligen Seiten der Gleichungen (1) und (2) durchgeführt werden, wird das folgende Ergebnis erhalten.
Unter der Annahme, daß x&sub1;&sub2; = x&sub1; - x&sub2; ist, wird die Laplace- Transformation der Gleichung (13) durchgeführt. Dann wird unter der Annahme, daß der Einheitsimpuls angewendet wird, wenn das Resultat invertiert wird, die Gleichung (13) geändert, wie nachstehend geschrieben ist.
Dann wird die Übergangsverschiebung x&sub1;&sub2; der Feder, wenn die Rechteckwelle Foi t&sub1; angewendet wird, durch eine Superposition der Verschiebung x&sub1;&sub2;, wenn der Einheitsimpuls angewendet wird, die durch die Gleichung (14) dargestellt ist, aus der folgenden Gleichung erhalten.
Die Gleichung (15) wird in der folgenden Weise gelöst.
Es werden nun die Bedingungen betrachtet, unter welchen ein Fahrzeug nicht wellenartig hin- und herschwingt,wenn eine Antriebskraft Fo an einem Motor aufgebracht wird, nachdem eine Zeit ts verstrichen ist, seitdem der Fahrer das Gaspedal rasch niedergedrückt hat, wie in Fig. 2 gezeigt ist.
Die Bedingung, unter welcher das Fahrzeug nicht wellenartig vor- und zurückschwingt, wenn die Antriebskraft Fo am Motor aufgebracht wird, bedeutet, daß die Fahrzeugbeschleunigung sich nicht ändert, wenn die Antriebskraft Fo am Motor aufgebracht wird. Das heißt mit anderen Worten, daß, nachdem oder bevor die Antriebskraft Fo am Motor aufgebracht wird, zwei Bedingungen, wobei die übergangsverschiebung x&sub1;&sub2; der Feder sich nicht ändert und die Fahrzeugbeschleunigung keiner Änderung unterliegt, gleichzeitig erfüllt werden. Unter der Annahme, daß die Fahrzeugbeschleunigung, wenn die Antriebskraft Fo am Motor aufgebracht wird, die oben beschrieben ist, können diese beiden Bedingungen durch die im folgenden angegebenen Gleichungen dargestellt werden.
Die Gleichung (17) gibt an, daß die Federkraft kx&sub1;&sub2; (ts), wobei t = ts ist, gleich einer Kraft ist, die an der Feder ausgeübt wird, wenn die Antriebskraft Fo am Motor aufgebracht wird. Das heißt, daß nach dem oder vor dem Aufbringen der Antriebskraft Fo am Motor die Federkraft kx&sub1;&sub2; keiner Änderung unterliegt, d.h., die Übergangsverschiebung der Feder x&sub1;&sub2; ändert sich nicht.
Die Gleichung (18) gibt an, daß die Fahrzeugbeschleunigung &sub2; (ts), wenn t = ts ist, gleich der Fahrzeugbeschleunigung ist, wenn die Antriebskraft Fo am Motor aufgebracht wird, d.h., die Fahrzeugbeschleunigung &sub2;, unmittelbar bevor die Antriebskraft Fo am Motor aufgebracht wird, ist gleich der Fahrzeugbeschleunigung, wenn die Antriebskraft Fo am Motor zur Wirkung gebracht wird.
Wenn die Gleichung (18) erfüllt, die Gleichung (17) jedoch nicht erfüllt ist, wird aufgrund der Federkraft kx&sub1;&sub2; eine positive oder negative Beschleunigung am Fahrzeug ausgeübt, wenn die Antriebskraft Fo erzeugt wird, und deshalb schwingt das Fahrzeug wellenartig vor- und rückwärts. Wird dagegen die Gleichung (17) erfüllt, die Gleichung (18) jedoch nicht erfüllt, so schwingt das Fahrzeug wellenartig vor und zurück, weil die positive oder negative Beschleunigung aufgrund der Antriebskraft Fo am Fahrzeug ausgeübt wird, wenn die Antriebskraft Fo erzeugt wird. Um das Hervorrufen des Hin- und Herschwingens des Fahrzeugs zu verhindern, wenn die Antriebskraft Fo erzeugt wird, ist es notwendig, gleichzeitig die Gleichungen (17) und (18) zu erfüllen.
Die Übergangsverschiebung daer Feder x&sub1;&sub2; entspricht dem relativen Torsionswinkel des Kraftübertragungssystems. Die Gleichung (17) bedeutet deshalb, daß sich der relative Torsionswinkel θ nicht vor und nach der Erzeugung der Antriebskraft Fo ändert. Das heißt mit anderen Worten, daß unmittelbar vor der Erzeugung der Antriebskraft Fo der relative Torsionswinkel θ ein durch die Antriebskraft Fo bestimmter konvergierender Torsionswinkel wird. Falls die Gleichung (18) nicht erfüllt wird und das Fahrzeug wellenartig vor- und zurückschwingt, schwingt der relative Torsionswinkel θ um den durch die Antriebskraft Fo bestimmten konvergierenden Torsionswinkel. Wird sdie Gleichung (18) auch nach dem Erzeugen der Antriebskraft Fo erfüllt, so wird der relative Torsionswinkel θ auf dem konvergierenden Torsionswinkel gehalten. Demzufolge impliziert die gleichzeitige Erfüllung der Gleichungen (17) und (18), daß der relative Torsionswinkel θ unmitelbar vor der Erzeugung der Antriebskraft Fo der konvergierende Torsionswinkel wird, und der relative Torsionswinkel wird auf dem konvergierenden Torsionswinkel nach der Erzeugung der Antriebskraft Fo gehalten.
Wenn, wie oben erwähnt wurde, eine Kraftstoffmenge und eine Einspritzzeit einer Voreinspritzung sowie eine Einspritz-Auslösezeit einer Haupteinspritzung so vorbestimmt werden, daß der relative Torsionswinkel θ unmittelbar vor der Erzeugung der Antriebskraft Fo der konvergierende Torsionswinkel wird, und wenn der relative Torsionswinkel nach der Erzeugung der Antriebskraft Fo auf dem konvergierenden Torsionswinkel gehalten wird, d.h., wenn die Gleichungen (17) und (18) gleichzeitig erfüllt werden, so schwingt das Fahrzeug nicht wellenartig vorund rückwärts.
Die Kraftstoffmenge und die Einspritzzeit der Voreinspritzung sowie die Auslösezeit einer Einspritzung der Haupteinspritzung werden dann so erhalten, um die Gleichungen (17) und (18) zu erfüllen.
Zuerst wird, wenn x&sub1;&sub2; aus den Gleichungen (16) und (17) herausgenommen sowie angenommen wird, daß
eine Gleichung, die nachstehend angegeben ist, erhalten.
Wenn dann &sub2; aus den Gleichungen (12) und (18) entfernt wird, wird das folgende Ergebnis erhalten.
Wenn hierauf Gleichung (19) - Gleichung (20) sowie Gleichung (19) + Gleichung (20) berechnet werden, werden die folgenden Resultate erlangt.
Aus diesen Gleichungen (21) und (22) werden die beiden folgenden Gleichungen erhalten.
ts der Gleichung (23) ist eine Funktion von t&sub1;, und Foi der Gleichung (24) ist eine Funktion von t&sub1; sowie ts. Somit wird, wenn t&sub1; zuerst mit einem geeigneten Wert festgesetzt wird, ts aus der Gleichung (23) erhalten, während Foi aus der Gleichung (24) erhalten wird. Falls angenommen wird, daß die Kraftstoffmenge der Voreinspritzung Foi ist, daß die Kraftstoff- Einspritzzeit der Voreinspritzung t&sub1; ist und daß die Auslösezeit der Haupteinspritzung ts ist, so schwingt das Fahrzeug nicht vor- und rückwärts, wenn ein Motor in einem beschleunigenden Zustand betrieben wird. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird, nachdem das Ausmaß im Niedertreten eines Gaspedals abrupt vermindert wird, die Kraftstoffmenge um F während einer Zeit von t&sub1; vermindert und erreicht eine geforderte Kraftstoff- Einspritzmenge nach einer Zeit ts, seit das Ausmaß im Niederdrücken des Gaspedals vermindert wurde, so daß das Fahrzeug an einem wellenartigen Hin- und Herschwingen gehindert werden kann, wenn der Motor in einem verlangsamenden Zustand betrieben wird.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird die Kraftstoffmenge Foi der Voreinspritzung in Übereinstimmung mit dem Einstellwert von t&sub1; verschiedenartig geändert. In diesem Fall kann irgendein Voreinspritzschema angewendet werden.
Wenn das Kraftübertragungssystem kein Schwingungsdämpfungssystem besitzt, ist die Beziehung zwischen t&sub1;, ts, Fo und Foi extrem simpel, wie durch die folgenden Ausdrücke gekennzeichnet ist.
In diesem Fall ist unter der Annahme, daß Fo = Foi ist, das Kraftstoff-Einspritzschema das in Fig. 4A gezeigte, während unter der Annahme, daß Foi = Fo/2 ist, das Schema das in Fig. 4B gezeigte ist.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, wenn diese tatsächlich auf eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung Anwendung findet, unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 21 beschrieben.
Die Fig. 7A zeigt ein Ausführungsbeispiel, wobei eine Kraftstoffmenge einer Voreinspritzung gleich derjenigen einer Haupteinspritzung ist. In diesem Fall werden t&sub1; und ts ohne weiteres aus den Gleichungen (23) und (24) bestimmt. Die Fig. 7B zeigt ein Beispiel, wobei eine Einspritzzeit t&sub1; des Kraftstoffs gleich ts ist. In diesem Fall werden ts und Foi/Fo ohne weiteres festgelegt. Wie in Fig. 7B gezeigt ist, wird α (= 1 - Foi/Fo) verwendet und α ohne weiteres bestimmt.
Da die äquivalente Masse m eines Motors dem Quadrat eines Übersetzungsgetriebeverhältnisses proportional ist, hängt die aus den Gleichungen (23) und (24) berechnete Beziehung zwischen t&sub1;, ts und Foi/Fo vom Übersetzungsgetriebeverhältnis ab. Folglich werden, wenn das in Fig. 7A gezeigte Voreinspritzschema verwendet wird, Werte von t&sub1; und ts in Übereinstimmung mit dem Übersetzungsgetriebeverhältnis im voraus erlangt und verwendet. Kommt das in Fig. 7B gezeigte Voreinspritzschema zur Anwendung, werden Werte von ts und α gemäß dem Übersetzungsgetriebeverhältnis im voraus erhalten und angewendet.
Die Fig. 8 bis 15 zeigen eine erste Ausführungsform, wenn das in Fig. 7A dargestellte Voreinspritzschema zur Anwendung gelangt.
Die Fig. 8 zeigt eine Routine, wobei das Übersetzungsgetriebeverhältnis aus dem Ausgangsimpuls eines Fahrgeschwindigkeitsfühlers 19 erhalten wird, ohne ein Übersetzungsverhältnis direkt zu ermitteln. Diese Methode ist günstig, weil es nicht notwendig ist, einen Fühler zur Ermittlung des Übersetzungsverhältnisses vorzusehen. Diese Routine wird beispielsweise mit einer Unterbrechung in regelmäßigen Intervallen abgearbeitet.
Gemäß Fig. 8 wird im Schritt 100 der Ausgangsimpulsabstand Tp des Fahrgeschwindigkeitsfühlers 19 zuerst mit einer Motordrehzahl NE multipliziert, um ein Untersetzungsgetriebeverhältnis X zu erhalten. Dann wird im Schritt 101 aus einer in Fig. 13 gezeigten Beziehung eine Gangzahl GS erlangt. In Fig. 13 sind jeweilige Gänge (erster Gang, zweiter Gang, fünfter Gang) durch entsprechende ganze Zahlen GS dargestellt, wie auch die Beziehungen dieser ganzen Zahlen GS und der entsprechenden Untersetzungsgetriebeverhältnisse x&sub1;, x&sub2;, ..., x&sub5; gezeigt sind.
Wenn beispielsweise das Untersetzungsgetriebeverhältnis X&sub2; ist, ist GS = 2. Das gibt an, daß die Gangzahl der zweite Gang ist. Die in Fig. 13 gezeigten Beziehungen werden im voraus in einem ROM 12 gespeichert. Im Schritt 101 wird GS auf der Grundlage des Untersetzungsgetriebeverhältnisses X aus den im ROM 12 gespeicherten Beziehungen berechnet.
Dann wird im Schritt 102 eine Inkrementierung von N um 1 durchgeführt> und die Prozedur geht zum Schritt 103 weiter. Im Schritt 103 wird diskriminiert, ob GS zwischen N - 0,1 und N + 0,1 vorhanden ist oder nicht. Wenn N = 0,1 < GS < N + 0,1 ist, geht die Prozedur zum Schritt 104 weiter und wird GS als GS = N diskriminiert. Anschließend geht die Prozedur zum Schritt 107 über, und es wird diskriminiert, ob N = 0 ist. Ergibt sich im Schritt 103 eine Diskriminierung von GS < N - 0,1 oder N + 0,1 < GS, so geht die Prozedur zu einem Schritt 105 über, und es wird diskriminiert, ob N = 5 ist oder nicht. Ist N nicht 5, so kehrt die Prozedur zum Schritt 102 zurück. Falls N = 5 ist, d.h., wenn die dem Untersetzungsgetriebeverhältnis X entsprechende Gangzahl nicht vorliegt, so geht die Prozedur zum Schritt 106 weiter, um eine Diskriminierung von GS = 0 zu erlangen, und die Prozedur geht zum Schritt 107 über, in dem diskriminiert wird, daß N = 0 ist.
Die Fig. 9 zeigt eine Routine, um auf der Grundlage der aus Fig. 8 erhaltenen Gangzahl von GS dann t&sub1; und ts zu berechnen. Diese Routine wird beispielsweise mit einer Unterbrechung in regelmäßigen Intervallen abgearbeitet.
Gemäß Fig. 9 wird im Schritt 200 zuerst diskriminiert, ob GS = 0 ist oder nicht. Wenn GS nicht 0 ist, geht die Prozedur zum Schritt 201 über, in dem aus einer in Fig. 15 gezeigten Beziehung t&sub1; berechnet wird, und dann geht sie zum Schritt 202 über, in dem aus einer in Fig. 15 gezeigten Beziehung ts berechnet wird. Die in Fig. 15 gezeigten Beziehungen zwischen t&sub1;, ts und GS werden im voraus im ROM 12 gespeichert.
Die Fig. 10 zeigt eine Regelungsbeginn-Verarbeitungsroutine, um eine Voreinspritzung auszuführen, und diese Routine wird alle 2 msec durchgeführt.
Gemäß Fig. 10 wird im Schritt 300 eine geforderte Kraftstoff- Einspritzmenge Qnew einer vorausgehenden Zeit, die gegenwärtig gespeichert ist, zu Qold gemacht. Dann wird im Schritt 301 die geforderte kraftstoff-Einspritzmenge Qnew aus dem Ausgangssignal eines Lastfühlers 18 berechnet, das ein Ausmaß im Niedertreten eines Gaspedals 20 und eine Motordrehzahl wiedergibt. Die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge wird im voraus im ROM 12 als die Funktion des Größenwerts L im Niederdrücken des Gaspedals 20 und der Motordrehzahl NE, wie in Fig. 14 gezeigt ist, gespeichert. Dann wird im Schritt 302 diskriminiert, ob der Unterschied in der geforderten Kraftstoff-Einspritzmenge (Qnew - Qold) innerhalb von 2 msec nicht geringer als ein konstanter Wert ΔQ ist oder nicht. Wenn (Qnew - Qold) > ΔQ ist, so geht die Prozedur zum Schritt 303 über, in dem ein Flag gesetzt wird, und dann geht die Prozedur zum Schritt 304 weiter. Im Schritt 304 wird diskriminiert, ob das Flag gesetzt ist oder nicht. Ist das Flag gesetzt, so geht die Prozedur zum Schritt 305 über, in dem die Inkrementierung eines Zählwerts CTN um 1 durchgeführt wird. Wie in Fig. 12 gezeigt ist, wird, wenn ein Fahrer das Gaspedal rasch niederdrückt und die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge sich um ΔQ oder mehr von Qold zu Qnew verändert, somit das Flag gesetzt und der Vorwärtszählvorgang des Zählwerts CTN ausgelöst.
Die Fig. 11 zeigt eine Routine zur Regelung einer Kraftstoffeinspritzung. Diese Routine wird bei jedem konstanten Kurbelwinkel abgearbeitet.
Gemäß Fig. 11 wird im Schritt 400 diskriminiert, ob GS = 0 ist oder nicht. Wenn GS = 0 ist, geht die Prozedur zum Schritt 407 über, in dem die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge Qnew zu einer Kraftstoff-Einspritzmenge Q gemacht wird. Dann wird im Schritt 408 von einem Kraftstoff-Einspritzventil 2 ein Kraftstoff-Einspritzvorgang ausgeführt. Ist andererseits GS nicht gleich 0, so geht die Prozedur zu einem Schritt 401 weiter, in dem diskriminiert wird, ob ein Flag gesetzt ist oder nicht. Ist das Flag zurückgesetzt, springt die Prozedur zum Schritt 407. Ist dagegen das Flag gesetzt, d.h., ein Motor wird in einem beschleunigten Zustand betrieben, so geht die Prozedur zum Schritt 402 weiter, um zu diskriminieren, ob ein Zählwert CTN kleiner als t&sub1;/2 ist oder nicht, d.h., ob eine Zeit t&sub1; verstrichen ist oder nicht. Wenn die Zeit t&sub1; nicht abgelaufen ist, geht die Prozedur zum Schritt 407 über und wird die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge Qnew, nachdem ein Fahrer das Gaspedal 20 niedertritt, als die Kraftstoff-Einspritzmenge Q angesehen. Wie in Fig. 12 gezeigt ist, wird deshalb eine tatsächliche Kraftstoff-Einspritzmenge Q in jedem Zyklus während der Zeit t&sub1; nach dem Beginn einer Beschleunigung als die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge Qnew betrachtet.
Nach dem Verstreichen der Zeit t&sub1; geht die Prozedur von einem Schritt 402 zum Schritt 403 über, um zu diskriminieren, ob der Zählwert CTN kleiner als ts/2 ist oder nicht, d.h., ob die Zeit ts nach dem Beginn der Beschleunigung verstrichen ist oder nicht. Wenn die Zeit ts nicht abgelaufen ist, geht die Prozedur zum Schritt 404 über, wird die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge Qold, bevor die Beschleunigung ausgelöst wird, als die Kraftstoff-Einspritzmenge Q angesehen und geht die Prozedur zum Schritt 408 weiter. Demzufolge wird, wie in Fig. 12 gezeigt ist, die tatsächliche Kraftstoff-Einspritzmenge Q in jedem Zyklus, bis die Zeit ts verstrichen ist, nachdem die Zeit t&sub1; abgelaufen ist, als die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge Qold angesehen.
Nach dem Verstreichen der Zeit ts geht die Prozedur vom Schritt 403 zum Schritt 405 über, in dem das Flag zurückgesetzt wird, und dann geht die Prozedur zum Schritt 406 weiter, in dem der Zählwert CTN zu 0 gemacht wird. Dann wird im Schritt 407 die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge Qnew, nachdem die Beschleunigung begonnen ist, eingespritzt. Somit wird, wie in Fig. 12 gezeigt ist, wenn die Zeit ts nach dem Beginn der Beschleunigung verstrichen ist, die tatsächliche Kraftstoff-Einspritzmenge Q in jedem Zyklus zur geforderten Kraftstoff-Einspritzmenge Qnew gemacht.
Wenn GS = 0 ist, weil die Prozedur vom Schritt 400 zum Schritt 407 springt, wird der Kraftstoff der geforderten Kraftstoff-Einspritzmenge Qnew kontinuierlich eingespritzt, falls ein Motor in einem beschleunigten Zustand betrieben wird. GS = 0 wird beispielsweise erhalten, wenn sich ein Getriebe 4 in einer neutralen Stellung befindet, wenn eine Kupplung gelöst ist oder wenn die Kupplung halb ausgerückt ist. Wird unter diesen Bedingungen eine Voreinspritzung ausgeführt, kann eine ausgezeichnete Betriebsfähigkeit des Fahrzeugs nicht erlangt werden, und deshalb wird der Kraftstoff der geforderten Kraftstoff-Einspritzmenge Qnew kontinuierlich eingespritzt, wenn der Fahrer unter diesen Bedingungen das Gaspedal 20 niederdrückt.
Die Fig. 16 bis 21 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel, wobei das in Fig. 7B dargestellte Voreinspritzschema angewendet wird.
Die Fig. 16 zeigt eine Routine, um ts und α berechnen, indem unmittelbar eine Übersetzungsgetriebestellung erhalten wird. Diese Routine wird beispielsweise mit einer Unterbrechung in regelmäßigen Abständen abgearbeitet.
Gemäß Fig. 16 wird im Schritt 500 auf der Grundlage des Ausgangssignals eines Kupplungsbetätigungsfühlers 8 diskriminiert, ob eine Kupplung vollständig eingerückt ist oder nicht. Ist die Kupplung nicht vollständig eingerückt geht die Prozedur zum Schritt 501 über und wird GS zu 0 gemacht. Ist dagegen die Kupplung vollständig eingerückt, so geht die Prozedur zum Schritt 502 weiter, um auf der Grundlage des Ausgangssignals eines Getriebestellungsfühlers 7 zu diskriminieren, ob sich das Getriebe 4 in einer Neutralstellung befindet oder nicht. Ist das Getriebe 4 in der Neutralstellung, so geht die Prozedur zum Schritt 501 über, um GS zu 0 zu machen. Befindet sich das Getriebe 4 nicht in der Neutralstellung, geht die Prozedur zum Schritt 503 weiter, um auf der Grundlage des Ausgangssignals des Getriebestellungsfühlers 7 die Gangzahl GS zu ermitteln. Dann geht die Prozedur zum Schritt 504 über, in dem aus einer in Fig. 21 dargestellten Beziehung ts berechnet wird. Anschließend erfolgt ein Übergang in der Prozedur zum Schritt 505, in dem aus der in Fig. 21 gezeigten Beziehung α berechnet wird. Numerische Werte der Abszissenachse in Fig. 21 bezeichnen die Gangzahl GS, und R gibt eine zurückgezogene Position an. Die Beziehungen zwischen ts, α und GS, die in Fig. 21 gezeigt sind, werden im voraus im ROM 12 gespeichert.
Die Fig. 17 zeigt eine Verarbeitungsroutine zum Beginn einer Regelung zur Durchführung einer Voreinspritzung. Diese Routine wird alle 2 msec durchgeführt.
Diese Routine ist gleich derjenigen, die in Fig. 10 gezeigt ist. Gemäß Fig. 17 wird im Schritt 600 eine geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge Qnew einer vorausgehenden Zeit, die gegenwärtig gespeichert ist, zu Qold gemacht. Im Schritt 601 wird dann die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge Qnew aus dem Ausgangssignal eines Lastfühlers 18 berechnet, das ein Ausmaß im Niedertreten des Gaspedals und eine Motordrehzahl wiedergibt. Die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge Qnew wird im voraus im ROM 12 als die Funktion des Größenwerts L im Niederdrücken des Gaspedals 20 und der Motordrehzahl NE, wie in Fig. 20 gezeigt ist, gespeichert. Dann wird im Schritt 602 diskriminiert, ob die Differenz in der geforderten Kraftstoff-Einspritzmenge (Qnew - Qold) innerhalb von 2 msec nicht geringer, als ein konstanter Wert ΔQ ist oder nicht. Wenn (Qnew - Qold) > ΔQ ist, so geht die Prozedur zu einem Schritt 603 über, in dem ein Flag gesetzt wird, und dann geht die Prozedur zum Schritt 604 weiter. Im Schritt 604 wird diskriminiert, ob das Flag gesetzt ist oder nicht. Wenn das Flag gesetzt ist, so geht die Prozedur zum Schritt 605 weiter, um die Inkrementierung des Zählwerts CTN um 1 durchzuführen. Somit wird, wenn ein Fahrer das Gaspedal rasch niederdrückt und sich die geforderte Kraftstoff-Einspritzrnenge um ΔQ oder mehr von Qold zu Qnew ändert, wie in Fig. 19 gezeigt ist, das Flag gesetzt und der Vorwärtszählvorgang des Zählwerts CTN ausgelöst.
Die Fig. 18 zeigt eine Routine zur Regelung einer Kraftstoff- Einspritzung. Diese Routine wird bei jedem konstanten Kurbelwinkel abgearbeitet.
Gemäß Fig. 18 wird in einem Schritt 700 zuerst diskriminiert, ob GS = 0 ist oder nicht. Wenn GS = 0 ist, geht die Prozedur zu einem Schritt 707 über, um die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge Qnew zur Kraftstoff-Einspritzmenge Q zu machen. Dann wird in einem Schritt 708 ein Kraftstoff-Einspritzvorgang vom Kraftstoff-Einspritzventil 2 ausgeführt. Ist dagegen GS nicht gleich 0, so geht die Prozedur zu einem Schritt 701 weiter> um zu diskriminieren, ob ein Flag gesetzt ist oder nicht. Ist das Flag zurückgesetzt, so springt die Prozedur zum Schritt 707. Ist andererseits das Flag gesetzt, d.h., ein Motor wird in einem beschleunigten Zustand betrieben, so geht die Prozedur zum Schritt 702, um zu diskriminieren, ob der Zählwert CTN kleiner als ts/2 ist oder nicht, d.h., ob nach dem Auslösen einer Beschleunigung eine Zeit ts verstrichen ist oder nicht. Falls die Zeit ts nicht verstrichen ist, geht die Prozedur zum Schritt 703 über, um einen Unterschied zwischen der geforderten Kraftstoff-Einspritzmenge Qnew nach dem Beginn einer Beschleunigung und der geforderten Kraftstoff- Einspritzmenge Qold vor dem Beginn einer Beschleunigung, d.h. ΔQ, zu bestimmen. Dann wird in einem Schritt 704 α ΔQ von Qnew subtrahiert, wodurch die Kraftstoff-Einspritzmenge Q berechnet wird. Anschließend geht die Prozedur zum Schritt 708 über. Folglich wird, wie in Fig. 19 gezeigt ist, eine tatsächliche Kraftstoff-Einspritzmenge Q in jedem Zyklus während der Zeit ts als (Qnew - α ΔQ) betrachtet.
Wenn die Zeit ts verstrichen ist, geht die Routine vom Schritt 702 zum Schritt 705 über, wird das Flag zurückgesetzt, und geht dann die Routine zum Schritt 706 weiter, um den Zählwert CTN zu 0 zu machen. Dann wird im Schritt 707 die geforderte Kraftstoff-Einspritzmenge Qnew nach dem Beginn einer Beschleunigung zur Kraftstoff-Einspritzmenge Q gemacht. Wie in Fig. 19 gezeigt ist, wird auf diese Weise, wenn die Zeit ts nach dem Beginn einer Beschleunigung verstrichen ist, die tatsächliche Kraftstoff-Einspritzmenge Q in jedem Zyklus zur geforderten Kraftstoff-Einspritzmenge Qnew gemacht.
Falls GS = 0 ist, wird, weil die Prozedur vom Schritt 700 zum Schritt 707 springt, der Kraftstoff mit der geforderten Kraftstoff-Einspritzmenge Qnew kontinuierlich eingespritzt, wenn ein Motor in einem beschleunigten Zustand betrieben wird. Die Beziehung GS = 0 wird beispielsweise erhalten, wenn das Übersetzungsgetriebe 4 sich in der Neutralstellung befindet, wenn die Kupplung gelöst ist oder wenn die Kupplung halb ausgerückt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Motor in einem beschleunigten Zustand mit einem guten Ansprechverhalten und ohne Erzeugung eines wellenartigen Hin- und Herschwingens eines Fahrzeugs betrieben werden.
Es wird eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eines Motors für ein Fahrzeug mit einem zwischen den Motor und das Antriebsrad geschalteten Kraftübertragungssystem offenbart. Der relative Torsionswinkel zwischen den einander entgegengesetzten Enden des Kraftübertragungssystems wird auf dem konvergierenden, durch eine geforderte Kraftstoffmenge bestimmten Torsionswinkel, wenn ein stetiger Betriebszustand des Motors ausgeführt wird, gehalten. Wird eine geforderte Kraftstoffmenge von einer ersten geforderten Kraftstoffmenge zu einer zweiten geforderten Kraftstoffmenge verändert, wird vor der Haupteinspritzung eine Voreinspritzung durchgeführt. Die Kraftstoffmenge und die Einspritzzeit der Voreinspritzung sowie die Auslösezeit der Haupteinspritzung werden so bestimmt, daß der relative Torsionswinkel gleich dem durch die zweite geforderte Kraftstoffmenge bestimmten konvergierenden Torsionswinkel wird, wenn die Haupteinspritzung ausgelöst wird, und daß der relative Torsionswinkel auf dem durch die zweite geforderte Kraftstoffmenge bestimmten konvergierenden Torsionswinkel, nachdem die Haupteinspritzung ausgelöst ist, gehalten wird.

Claims

1. Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eines Motors eines Fahrzeugs mit einem zwischen den Motor sowie ein Antriebsrad geschalteten Kraftübertragungssystem, wobei ein relativer Torsionswinkel zwischen entgegengesetzten Enden des Kraftübertragungssystems auf einem durch eine geforderte Kraftstoffmenge bestimmten konvergierenden Torsionswinkel, wenn der Motor in einem stetigen Fahrzustand betrieben wird, gehalten wird, die genannte Vorrichtung umfaßt:

- Berechnungseinrichtungen zur Berechnung einer geforderten Kraftstoffmenge, die in Übereinstimmung mit einer Änderung in einer Motorlast verändert wird;

- Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen zur Durchführung einer Voreinspritzung und dann einer Haupteinspritzung, wenn die geforderte Kraftstoffmenge von einer ersten geforderten Kraftstoffmenge zu einer zweiten geforderten Kraftstoffmenge verändert wird, wobei die Menge der besagten Haupteinspritzung gleich der erwähnten zweiten geforderten Kraftstoffmenge ist; und

- Einspritzregelungseinrichtungen zur Regelung einer Kraftstoffmenge Foi sowie einer Einspritzzeit t&sub1; der genannten Voreinspritzung und einer Einspritzbeginnzeit ts der besagten Haupteinspritzung, um den relativen Torsionswinkel im wesentlichen gleich dem konvergierenden, durch die erwähnte zweite geforderte Kraftstoffmenge bestimmten Torsionswinkel, wenn die Haupteinspritzung ausgelöst wird, zu machen und den relativen Torsionswinkel im wesentlichen auf dem durch die erwähnte zweite geforderte Kraftstoffmenge bestimmten konvergierendne Torsionswinkel, nachdem die besagte Haupteinspritzung ausgelöst ist, zu halten, so daß auf diese Weise Schwingungen aufgrund der sich ändernden, im Kraftübertragungssystem eines Fahrzeugs gespeicherten elastischen Energie vermieden werden,

- wobei die Beginnzeit ts eine Zeit zwischen dem Beginn einer Änderung in einer Motorlast sowie dem Beginn der Haupteinspritzung angibt und

- wobei die Parameter Foi, ts, t&sub1; oder ts, t&sub1; oder Foi, ts mindestens in der Hauptsache berechnet werden auf der Grundlage von:

m&sub1; : äquivalente Masse des Motors,

m&sub2; : Masse des Fahrzeugs,

k : Federkönstante des Kraftübertragungssystems,

c : Dämpfungskoeffizient des Kraftübertragungssystems.

2. Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfaßt:

- eine die Motorlast erfassende Ermittlungseinrichtung und

- eine eine Motordrehzahl feststellende Ermittlungseinrichtung, wobei die erwähnten Berechnungseinrichtungen die geforderte Kraftstoffmenge aus der Motorlast sowie einer Motordrehzahl berechnen.

3. Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfaßt

- eine Entscheidungseinrichtung, um zu entscheiden, ob die gesamten Ausgangsleistungen des Motors im wesentlichen zum Antriebsrad übertragen werden oder nicht, wobei die erwähnten Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen die Voreinspritzung nicht durchführen, sondern lediglich die Haupteinspritzung betreiben, wenn die gesamten Ausgangsleistungen im wesentlichen nicht zum Antriebsrad übertragen werden und wenn die geforderte Kraftstoffmenge von der ersten geforderten Kraftstoffmenge zur zweiten geforderten Kraftstoffmenge verändert wird.

4. Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher das Kraftübertragungssystem mit einem Übersetzungsgetriebe sowie einer Ermittlungseinrichtung, um festzustellen, daß das Untersetzungsgetriebeverhältnis des Getriebes bereitgestellt ist, ausgestattet ist und die besagte Entscheidungseinrichtung entscheidet, daß die gesamten Ausgangsleistungen des Motors im wesentlichen nicht zum Antriebsrad übertragen werden, wenn das Untersetzungsgetriebeverhältnis nicht mit einem im voraus gespeicherten Untersetzungsgetriebeverhältnis übereinstimmt.

5. Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 4, die ferner umfaßt:

- eine eine Fahrzeuggeschwindigkeit erfassende Ermittlungseinrichtung und

- eine eine Motorlast feststellende Ermittlungseinrichtung, wobei die genannte Ermittlungseinrichtung zur Feststellung des Untersetzungsgetriebeverhältnisses das Untersetzungsgetriebeverhältnis aus einer Fahrzeuggeschwindigkeit und der Motordrehzahl ermittelt.

6. Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher das besagte Kraftüberübertragungssystem mit einer Kupplungsvorrichtung ausgestattet ist und die erwähnte Entscheidungseinrichtung entscheidet, daß die gesamten Ausgangsleistungen des Motors im wesentlichen nicht auf das Antriebsrad übertragen werden, wenn die besagte Kupplungsvorrichtung im wesentlichen nicht vollständig eingerückt ist.

7. Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher das besagte Kraftübertragungssystem mit einem übersetzungsgetriebe ausgestattet ist und die erwähnte Entscheidungseinrichtung entscheidet, daß die gesamten Ausgangsleistungen des Motors im wesentlichen nicht auf das Antriebsrad übertragen werden, wenn das genannte Übersetzungsgetriebe in einem neutralen Bereich angeordnet ist.

8. Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die erwähnten Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen die Voreinspritzung sowie dann die Haupteinspritzung lediglich ausführen, wenn der Unterschied zwischen der ersten geforderten Kraftstoffmenge und der zweiten geforderten Kraftstoffmenge einen vorbestimmten konstanten Wert überschreitet.

9. Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die genannten Einspritzregelungseinrichtungen eine Kraftstoffmenge Foi der Voreinspritzung, eine Einspritzzeit t&sub1; der Voreinspritzung und eine Einspritzbeginnzeit ts der Haupteinspritzung derart bestimmen, um die folgenden Gleichungen zu erfüllen:

worin sind.

m&sub1; : äquivalente Masse des Motors,

m&sub2; : Masse des Fahrzeugs,

k : Federkonstante des Kraftübertragungssystems,

c : Dämpfungskoeffizient des Kraftübertragungssystems.

10. Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Kraftstoffmenge Foi der Voreinspritzung als gleich der zweiten geforderten Kraftstoffmenge bestimmt wird und die genannten Einspritzregelungseinrichtungen die Einspritzzeit t&sub1; der Voreinspritzung sowie die Einspritzbeginnzeit ts der Haupteinspritzung regeln, um einen relativen Torsionswinkel im wesentlichen gleich einem durch die zweite geforderte Kraftstoffmenge bestimmten konvergierenden Torsionswinkel, wenn die Haupteinspritzung ausgelöst wird, zu machen, und im wesentlichen den relativen Torsionswinkel auf dem konvergierenden, durch die zweite geforderte Kraftstoffmenge bestimmten Torsionswinkel, nachdem die Haupteinspritzung ausgelöst ist, halten.

11. Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 10, die ferner umfaßt:

- eine Speichereinrichtung zur Speicherung der Einspritzzeit t&sub1; der Voreinspritzung sowie der Einspritzbeginnzeit ts der Haupteinspritzung, wobei die Einspritzregelungseinrichtungen ts sowie t&sub1; auf der Grundlage von in der Speichereinrichtung gespeicherten Werten t&sub1;, ts regeln.

12. Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher das Kraftübertragungssystem mit einem Übersetzungsgetriebe ausgestattet ist und die in der Speichereinrichtung gespeicherten Zeiten ts, t&sub1; Funktionen des Untersetzungsverhältnisses des Übersetzungsgetriebes sind.

13. Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die genannte Voreinspritzung kontinuierlich, bis die Haupteinspritzung ausgelöst wird, in einer solchen Weise ausgeführt wird, daß die Einspritzzeit t&sub1; der Voreinspritzung als gleich der Beginnzeit ts der Haupteinspritzung vorbestimmt wird, und die genannten Einspritzregelungseinrichtungen die Kraftstoffmenge Foi sowie die Einspritzzeit t&sub1; der genannten Voreinspritzung regeln, um den relativen Torsionswinkel im wesentlichen gleich dem durch die zweite geforderte Kraftstoffmenge bestimmten konvergierenden Torsionswinkel, wenn die Haupteinspritzung ausgelöst wird, zu machen, und im wesentlichen den relativen Torsionswinkel auf dem durch die zweite geforderte Kraftstoffmenge bestimmten konvergierenden Torsionswinkel, nachdem die Haupteinspritzung ausgelöst ist, halten.

14. Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 13, bei welcher die Kraftstoffmenge Q der Voreinspritzung durch die folgende Gleichung bestimmt wird:

Q = Qnew - α (Qnew - Qold)

worin ist:

Qold : die erste geforderte Kraftstoffmenge,

Qnew : die zweite geforderte Kraftstoffmenge,

α: ein Koeffizient.

15. Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 14, bei welcher eine Speichereinrichtung zur Speicherung der Einspritzzeit t&sub1; der Voreinspritzung sowie des genannten Koeffizienten α vorgesehen ist und die genannten Einspritzregelungseinrichtungen die Einspritzzeit t&sub1; sowie die Kraftstoffmenge der Voreinspritzung auf der Grundlage der in der Speichereinrichtung gespeicherten Einspritzzeit t&sub1; der Voreinspritzung sowie des Koeffizienten α regeln.

16. Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 15, bei welcher das Kraftübertragungssystem mit einem Übersetzungsgetriebe ausgestattet ist und die Einspritzzeit t&sub1; der Voreinspritzung sowie der Koeffizient α , die in der Speichereinrichtung gespeichert sind, Funktionen des Untersetzungsverhältnisses des Getriebes sind.