DE69627273T2

DE69627273T2 - Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für kraftmaschine mit einspritzung in den zylinder

Info

Publication number: DE69627273T2
Application number: DE69627273T
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Oda; Kenji Goto; Nobuaki Murakami; Kazuchika Tashima; Hiroki Tamura
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1995-05-26
Filing date: 1996-05-24
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2016-05-25
Also published as: DE69627273D1; US5794586A; EP1260692B1; JP3736261B2; DE69633032T2; CN1157022A; MY120203A; EP0777042B1; JPH08319865A; EP0777042A4; WO1996037694A1; EP1260692A3; DE69633032D1; JP2001027142A; CN1072306C; EP1260692A2; JP3262335B2; EP0777042A1; TW318874B; KR100234443B1

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft ein Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung für einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder, welches System erfunden wurde, um die Niedertemperatur-Anlasseigenschaften des Verbrennungsmotors mit Einspritzung in den Zylinder zu verbessern.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Als Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder der Art, dass Kraftstoff direkt in einen Zylinder eingespritzt wird, sind Dieselmotoren in weiten Kreisen bekannt. In den letzten Jahren ist die Art der Einspritzung in den Zylinder auch bei Ottomotoren verfügbar.
Um die Motorleistung zu verbessern und Emissionsgas durch Verbrennungsmotoren mit Einspritzung in den Zylinder zu verringern, werden jene geliefert, die einen mageren Verbrennungsbetrieb ausführen.
Die Kraftstoffeinspritzung in einem solchen Motor mit Einspritzung in den Zylinder wird mit dem Timing geführt, das im Diagramm von 11 gezeigt ist.
Während eines ultramageren Betriebes wird nämlich die Hochdruck-Kraftstoffeinspritzung mit einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe mit einem vorher festgelegten Timing in jedem Kompressionstakt ausgeführt. Während eines anderen als eines solchen ultramageren Betriebes wird eine Hochdruck-Kraftstoffeinspritzung mit einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe mit einem vorher festgelegten Timing in jedem Ansaugtakt ausgeführt.
Wenn als eine solche Hochdruck-Kraftstoffpumpe eine motorgetriebene Pumpe verwendet wird, kann zur Zeit des Starts eines Verbrennungsmotors kein ausreichender Förderdruck erhalten werden, weil die Motordrehzahl niedrig ist. Um Kraftstoff zur Zeit eines Starts einzuspritzen, wird daher eine Niederdruck-Kraftstoffeinspritzung auf der Basis eines Förderdrucks aus einer Niederdruck-Kraftstoffpumpe ausgeführt.
Wenn sowohl eine Hochdruck-Einspritzung während eines Normalbetriebs als auch eine Niederdruck-Einspritzung zur Zeit eines Starts von einem gewöhnlichen Einspritzventil wie oben beschrieben erreicht werden soll, wird eine genaue Einstellung eines Kraftstoffdurchsatzes durch die Steuerung einer Ventilöffnungsdauer des Einspritzventils benötigt, sogar wenn Kraftstoff in geringer Menge unter hohem Druck erforderlich ist, wie im Falle einer Leerlaufdauer nach einem Umschalten in einen Normalbetrieb. Dies erfordert die Einstellung einer Einspritzmengenzunahme (injection quantity gain) (d. h. eines Begrenzungsgrades) des Einspritzventils, so dass ein geringer Durchsatz für eine Leerlaufdauer oder dergleichen hinsichtlich einer Ventilöffungsdauer eingestellt werden kann, die im Hinblick auf Verantwortlichkeit eines Solenoids des Einspritzventils am kürzesten ist. Wenn eine Einspritzmengenzunahme, die für einen solchen kleinsten Durchsatz geeignet ist, für das Einspritzventil eingestellt ist, wird die Einspritzmenge pro Zeiteinheit entsprechend begrenzt. Als Folge wird, wenn Kraftstoff bei niedrigem Druck eingespritzt wird, wie im Falle der Zeit eines Starts, die Einspritzmenge, die entsprechend einer Impulsbreite variiert, begrenzt, da die Einspritzmenge pro Zeiteinheit auf Grund der Niederdruck-Einspritzung grundsätzlich klein ist. Dies kann beispielsweise zum Auftreten einer solchen Situation führen, dass eine gewünschte Einspritzmenge nicht erreicht werden kann, selbst wenn die Einspritzung während der gesamten Dauer eines Ansaugtaktes ausgeführt wird, wie in 11 gezeigt.
Konkret beschrieben wird angenommen, dass die Drehzahl für ein Durchdrehen bei niedrigen Temperaturen 100 U/min beträgt. Die Dauer jedes Ansaugtaktes wird dann 300 ms, obwohl die Einspritzdauer, die für die Einspritzung von Kraftstoff in einer gewünschten Menge erforderlich ist, 420 ms oder mehr beträgt. Es wird daher angenommen, dass die Einspritzmenge unzureichend wird.
Dies ist auch aus dem Diagramm von 10 zu verstehen.
In diesem Diagramm sind gegenüber entlang der Abszisse aufgetragenen Motordrehzahlen entlang der Ordinate Zufuhrverhältnisse Luft/Kraftstoff oder Kraftstoffeinspritzimpulsbreiten Pw (ms) aufgetragen. Eine Grenze der Kraftstoffzufuhr ist im unteren Teil gezeigt, während eine erforderliche Einspritzdauer in einem oberen Teil angegeben ist.
Gemäß diesem Diagramm wird verstanden, dass bei einer Motordrehzahl von etwa 250 U/min oder weniger die Grenze der Kraftstoffzufuhr das erforderliche Verhältnis Luft/Kraftstoff nicht erreicht und die Kraftstoffeinspritzmenge unzureichend wird.
Wird diese Sache in einem praktischeren Sinne beschrieben, wird die Kraftstoffmenge, die für einen Motor erforderlich ist, größer, wenn die Motortemperatur, durch die Kühlmitteltemperatur oder dergleichen verkörpert, geringer wird. Ferner gilt, je höher die Motordrehzahl ist, um so kürzer ist die Dauer jedes Taktes. Folglich kann eine Niederdruck-Einspritzung zur Zeit eines Starts. eine solche Situation bewirken, dass eine Einspritzdauer innerhalb der Dauer eines einzelnen Taktes zu einer unzureichenden Kraftstoffeinspritzmenge führt, beispielsweise beim Durchdrehen bei sehr niedrigen Temperaturen oder wenn die Motordrehzahl direkt nach dem Start bei einer niedrigen Temperatur ansteigt.
Bei der Steuerung der Kraftstoffeinspritzung für einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder ist es das wichtigste Thema, die Kraftstoffzufuhr in einer vom Motor in jedem Verbrennungszyklus geforderten Menge sicherzustellen. Wenn die so geforderte Kraftstoffmenge gedeckt ist, ist das nächste wichtige Thema, zu welcher Zeit die erforderliche Kraftstoffmenge in einen Zylinder eingespeist wird. Wenn nämlich ein hoher spezifischer Kraftstoffverbrauch angestrebt wird, ist es bevorzugt, Kraftstoff in der Nähe einer Zündkerze in einer späteren Phase eines Kompressionstaktes einzuspritzen, so dass das lokale Verhältnis Luft/Kraftstoff nahe der Zündkerze in einem zündbaren Zustand so gesteuert werden kann, dass eine schichtweise Verbrennung gestattet wird, wobei das Gesamtverhältnis Luft/Kraftstoff auf einem äußerst hohen Niveau gehalten wird. Wenn andererseits vom Gesichtspunkt einer höheren Ausgangsleistung oder eines beschleunigten Warmlaufens aus Kraftstoff in einer ziemlich großen Menge erforderlich ist, ist es dann bevorzugt, Kraftstoff in einer früheren Phase eines Ansaugtaktes zuzuführen, so dass die Verteilung und Zerstäubung des Kraftstoffes in einer Verbrennungskammer gefördert werden kann, um einen Zustand zu schaffen, der für eine vorgemischte Verbrennung geeignet ist.
Bei einem Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder, der zur Zeit eines Starts eine Niederdruck-Einspritzung ausführt, gibt es offensichtlich einen solchen Fall, dass die erforderliche Kraftstoffeinspritzdauer in die Dauer eines einzelnen Taktes fällt. Dieser Fall tritt auf, wenn der Motor gestartet wird, während die Temperatur des Motors hoch ist, und direkt nach einem solchen Start. In einem solchen Fall kann normalerweise ins Auge gefasst werden, die Einspritzung in einem Ansaugtakt auszuführen. Es wird dann als Thema nötig, zu untersuchen, in welcher Phase dieses Ansaugtaktes die Einspritzung bewirkt werden sollte. Insbesondere wenn sich das Timing der Einspritzung zur Zeit einer Niederdruck-Einspritzung und das zur Zeit einer Hochdruck-Einspritzung beim Umschalten von der Niederdruck-Einspritzung beim Start zur Hochdruck-Einspritzung, nachdem der Start abgeschlossen ist und die Motordrehzahl zugenommen hat, wesentlich voneinander unterscheiden, kann sich der Zerstäubungszustand in einem Zylinder schnell ändern, was zu einem plötzlichen Abfall der Motordrehzahl führt. Es ist bevorzugt, es möglich zu machen, eine solche Situation zu bewältigen. Um eine solche Situation zu bewältigen, dass eine erforderliche Kraftstoffmenge nicht durch eine Einspritzdauer in einem einzelnen Takt (insbesondere durch Niederdruck-Einspritzung) gedeckt werden kann, wie im Falle der Zeit eines Starts bei niedriger Temperatur, ist es ferner auch ein wichtiges Thema bei der Einspritzungssteuerung für einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder, zu ermitteln, zu welcher Zeit die Einspritzung ausgeführt werden sollte.
Wenn sich die Motordrehzahl nach einem Start schnell erhöht, wird das Zeitintervall jedes Durchdrehtaktes plötzlich verkürzt. Es ist auch ein wichtiges Thema, das Timing der Einspritzung so einzustellen, dass eine vom Motor geforderte Kraftstoffmenge selbst in einer solchen Situation so gut wie möglich erreicht werden kann. Ferner ist es als sekundäres Thema auch notwendig, ein Einspritzventil ökonomisch bereitzustellen, das die jeweiligen Forderungen erfüllen kann.
Die EP-A-0,643,219 offenbart ein Kraftstoffeinspritzsystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Die vorliegende Erfindung ist durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 mit wahlfreien Merkmalen gekennzeichnet, die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt sind.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung bereitzustellen, die eine gute Startleistung bei einem Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder sicherstellt, das eine Niederdruck-Einspritzung zur Zeit des Starts leitet und das einen hohen praktischen Nutzen hat, wenn es bei einem Kraftfahrzeug oder dergleichen verwendet wird.
Die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung wird so ausgeführt, dass zur Zeit einer Niederdruck-Einspritzung eine Einspritzdauer eingestellt werden kann, die länger als die Dauer eines einzelnen Taktes ist. Dies stellt die Kraftstoffzufuhr in einer so großen Menge wie benötigt sicher. Diese Steuerung der Kraftstoffeinspritzung hat insbesondere bei einem System große Bedeutung, bei dem eine Einspritzventilausbeute entsprechend der Einstellung einer geringen Einspritzmenge zu einer Hochdruck-Zeit eingestellt wird.
Beim Einstellen einer Einspritzdauer, die länger als die Dauer eines einzelnen Taktes ist, kann die Steuereinrichtung für die Kraftstoffeinspritzung die Einspritzdauer als eine Dauer einstellen, die von einem Auspufftakt bis zu einem Ansaugtakt reicht. In diesem Fall ist es unter dem Gesichtspunkt der Vermeidung einer Abgabe von unverbranntem Kraftstoff in ein Abgassystem bevorzugt; in erster Linie die Einspritzdauer im Ansaugtakt bis zum äußersten einzustellen. Wenn eine Einspritzdauer eingestellt wird, die länger als die Dauer eines einzelnen Taktes ist, ist es daher am stärksten bevorzugt, eine Einspritzungsendzeit auf eine Zeit um eine Startzeit eines Kompressionstaktes herum einzustellen.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist auch ein Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung für einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder bereitgestellt, bei dem die Steuereinrichtung für die Kraftstoffeinspritzung eine Einspritzdauer für das Kraftstoffeinspritzventil in Übereinstimmung mit wenigstens ei nem Motorbetriebsparameter einschließlich einer Motortemperatur im speziellen Betriebszustand einstellt, so dass in einem ersten Betriebszustand die Einspritzdauer eine Dauer wird, die länger als eine Dauer eines einzelnen Taktes in einem Betriebszyklus des Verbrennungsmotors ist, und dass in einem anderen Betriebszustand als dem ersten Betriebszustand die Einspritzdauer eine Dauer wird, die nicht länger als die Dauer eines einzelnen Taktes ist. Gemäß diesem Aufbau wird zur Zeit einer Niederdruck-Einspritzung die Einspritzdauer in Übereinstimmung mit wenigstens einem Betriebsparameter einschließlich der Motortemperatur variabel eingestellt. Diese Einspritzdauer wird zu einer bestimmten Zeit länger als die Dauer eines einzelnen Taktes und zu einer anderen bestimmten Zeit kürzer als die Dauer eines einzelnen Taktes eingestellt, so dass Kraftstoffeinspritzmengen zur Zeit eines Starts und direkt nach dieser Zeit geeignet eingestellt werden können.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Merkmalen kann ferner die Einspritzdauer so eingestellt werden, dass eine Kraftstoffeinspritzung während einer Dauer ausgeführt wird, die in einem ersten Betriebszustand von einem Auspufftakt bis zu einem Ansaugtakt reicht, und dass die Einspritzung in dem vom ersten Betriebszustand verschiedenen Betriebszustand während des Ansaugtaktes ausgeführt wird. Dieses Merkmal macht es möglich, den Ansaugtakt wirksam zu nutzen, der als Einspritzzeit zur Zeit einer Niederdruck-Einspritzung am besten geeignet ist.
Bei dem oben genannten Aufbau kann die Steuereinrichtung für die Kraftstoffeinspritzung eine Einspritzungsendzeit für das Kraftstoffeinspritzventil im ersten Betriebszustand auf eine Zeit um eine Startzeit eines Kompressionstaktes herum einstellen und kann eine Einspritzungsstartzeit für das Kraftstoffeinspritzventil im vom ersten Betriebszustand verschiedenen Betriebszustand auf eine Zeit um eine Start zeit des Ansaugtaktes herum oder auf eine Zeit während des Ansaugtaktes einstellen. Wenn in diesem Fall die Einspritzdauer zur Zeit der Niederdruck-Einspritzung länger als die Dauer des einzelnen Taktes ist, wird die Einspritzungsendzeit auf eine Zeit um die Startzeit des Kompressionstaktes herum eingestellt. Wenn jedoch die Einspritzdauer zur Zeit der Niederdruck-Einspritzung kürzer als die Dauer des einzelnen Taktes ist, wird die Einspritzungsstartzeit auf eine Zeit um die Startzeit des Ansaugtaktes herum oder im Ansaugtakt eingestellt. Auf Grund dessen werden die gesamte Dauer des Ansaugtaktes und wenigstens ein Teil der Dauer des Auspufftaktes als Einspritzdauer genutzt, wenn die Einspritzdauer relativ lang ist, und wird die Einspritzung nur im Ansaugtakt abgeschlossen, wenn die Einspritzdauer relativ kurz ist. Insbesondere wenn die Einspritzdauer gegenüber der Dauer des einzelnen Taktes kurz ist, kann ins Auge gefasst werden, die Einspritzung immer von einer Zeit an zu beginnen, die um die Startzeit des Ansaugtaktes herum liegt. Als Alternative kann auch ins Auge gefasst werden, die Einspritzungsstartzeit so zu modifizieren, dass die Einspritzung zu einer Zeit begonnen wird, die später als die Zeit um die Startzeit des Ansaugtaktes herum liegt, wenn die Einspritzdauer gegenüber der Dauer des einzelnen Taktes kurz ist, und insbesondere wenn die Einspritzdauer relativ kurz ist und sonst von der Zeit an begonnen wird, die um die Startzeit des Ansaugtaktes herum liegt.
Vorzugsweise stellt die Steuereinrichtung für die Kraftstoffeinspritzung im vom ersten Betriebszustand verschiedenen Betriebszustand den Einspritzungsendzeitpunkt auf einen Zeitpunkt um eine voreingestellte Phase herum ein, der als eine Einspritzungsendzeit für eine Hochdruck-Einspritzzeit in einer ersten Hälfte des Ansaugtaktes eingestellt ist, wenn die Einspritzung von Kraftstoff bis zur voreingestellten Phase abgeschlossen ist, und stellt sie die Einspritzungsstartzeit auf eine Zeit um die Startzeit des Ansaug taktes herum ein, wenn die Einspritzung von Kraftstoff nicht bis zur voreingestellten Phase abgeschlossen ist.
In diesem Fall kann eine Änderung im der Ausgangsleistung, die durch eine Änderung in der Verbrennung beim Wechsel von der Niederdruck-Einspritzung zur Hochdruck-Einspritzung stattfindet, durch Einstellen der Einspritzungsendzeit auf eine voreingestellte Phase, wenn die Einspritzdauer gegenüber der Dauer des einzelnen Taktes kurz ist und insbesondere wenn eine erforderliche Kraftstoffmenge durch Beenden der Einspritzung bei der voreingestellten Phase gedeckt wird, die als Einspritzungsendzeit für die Hochdruck-Einspritzzeit in der ersten Hälfte des Ansaugtaktes eingestellt wurde, oder durch Einstellen der Einspritzungsstartzeit auf die Zeit um die Startzeit des Ansaugtaktes herum geringer gemacht werden, wenn die Einspritzdauer gegenüber der Dauer des einzelnen Taktes kurz ist und wenn die Einspritzung von Kraftstoff bis zur voreingestellten Phase nicht abgeschlossen ist.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist auch ein Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung für einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder bereitgestellt, bei dem die Steuereinrichtung für die Kraftstoffeinspritzung zum Einstellen einer Einspritzdauer für das Kraftstoffeinspritzventil im speziellen Betriebszustand in Übereinstimmung mit wenigstens einem Motorbetriebsparameter einschließlich einer Motortemperatur eine Einspritzungsstartzeit so einstellt, dass die Einspritzung von Kraftstoff in einem Auspufftakt begonnen wird und um eine Startzeit eines Kompressionstaktes herum beendet wird, wenn die Einspritzungsdauer länger als die Dauer eines einzelnen Taktes in einem Betriebszyklus des Verbrennungsmotors ist, und dass die Einspritzung von Kraftstoff in einem Ansaugtakt ausgeführt wird, wenn die Einspritzdau er nicht länger als die Dauer des einzelnen Taktes im Betriebszyklus des Verbrennungsmotors ist.
Gemäß diesem Aufbau wird die Einspritzdauer zur Zeit der Niederdruck-Einspritzung in Übereinstimmung mit wenigstens einem Betriebsparameter einschließlich der Motortemperatur eingestellt und abhängig von der Länge der Einspritzungsdauer gegenüber der Dauer des Taktes zur Zeit der Niederdruck-Einspritzung eine Auspuff/Ansaugtakt-Einspritzung oder Ansaugtakt-Einspritzung ausgeführt. Daher kann die Kraftstoffeinspritzmenge und die Startzeit für die Kraftstoffeinspritzung zur Zeit der Niederdruck-Einspritzung angepasst werden.
In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist auch ein Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung für einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder bereitgestellt, bei dem die Steuereinrichtung für die Kraftstoffeinspritzung zum Einstellen einer Einspritzungsdauer für das Kraftstoffeinspritzventil im speziellen Betriebszustand in Übereinstimmung mit wenigstens einem Motorbetriebsparameter einschließlich einer Motortemperatur und einer Startzeit für die Kraftstoffeinspritzung in Übereinstimmung mit wenigstens der Motortemperatur und einer Motordrehzahl, so dass eine Einspritzung von Kraftstoff während einer Dauer, die von einem Auspufftakt bis zu einem Ansaugtakt reicht, oder während des Ansaugtaktes ausgeführt wird, und bei dem die Steuereinrichtung für die Kraftstoffeinspritzung in einem vom speziellen Betriebszustand verschiedenen Betriebszustand die Einspritzdauer in Übereinstimmung mit wenigstens einem Motorbetriebsparameter einschließlich der Motorlast und die Startzeit für die Kraftstoffeinspritzung in Übereinstimmung mit wenigstens der Motorlast und der Motordrehzahl einstellt, so dass eine Einspritzung von Kraftstoff während des Ansaugtaktes oder eines Kompressionstaktes ausgeführt wird. Gemäß diesem Auf bau wird die Einspritzungsstartzeit zur Zeit einer Niederdruck-Einspritzung in erster Linie in Übereinstimmung mit der Motortemperatur und der Motordrehzahl eingestellt, während die Einspritzungsstartzeit zur Zeit einer Hochdruck-Einspritzung in erster Linie in Übereinstimmung mit der Motorlast und der Motordrehzahl eingestellt wird. Dies macht es möglich, die Einspritzungsstartzeit entsprechend der Einspritzdauer zur Zeit einer Niederdruck-Einspritzung geeignet einzustellen, wobei die Einspritzdauer eine hohe Temperaturabhängigkeit aufweist, oder die Einspritzdauer zur Zeit einer Hochdruck-Einspritzung, wobei die Einspritzdauer eine hohe Lastabhängigkeit aufweist.
In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird auch ein Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung für einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder bereitgestellt, bei dem die Steuereinrichtung für die Kraftstoffeinspritzung zum Einstellen einer Einspritzdauer für das Kraftstoffeinspritzventil in Übereinstimmung mit wenigstens einem Motorbetriebsparameter einschließlich einer Motortemperatur, so dass die Einspritzdauer ausgedehnt wird, wenn die Motortemperatur niedriger wird, und zum Einstellen einer Einspritzungsstartzeit für das Kraftstoffeinspritzventil zur Zeit eines Starts bei einer niedrigen Temperatur, so dass die Einspritzung von Kraftstoff in einem Auspufftakt begonnen und durch eine Phase nahe der Startzeit eines Kompressionstaktes beendet wird. Gemäß diesem Aufbau wird die Einspritzdauer als eine Dauer eingestellt, die zur Zeit des Niedertemperatur-Starts und einer Niederdruck-Einspritzung, wo die Einspritzdauer lang eingestellt wird, von einem Zeitpunkt im Auspufftakt bis zu der Zeit um die Startzeit des Kompressionstaktes herum reicht. Daher können die Kraftstoffeinspritzmenge und die Startzeit für die Kraftstoffeinspritzung zur Zeit eines Niedertemperatur-Starts, wo eine Niederdruck-Einspritzung ausgeführt wird, angepasst werden.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auch ein Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung für einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder bereitgestellt, das eine signalerzeugende Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Triggersignals und eines zweiten Triggersignals zu einer Zeit um die Startzeit eines Ansaugtaktes herum bzw. zu einer Zeit während einer bestimmten Taktphase vor der Zeit um die Startzeit des Ansaugtaktes herum in Bezug auf den Zylinder; und eine Steuereinrichtung für die Kraftstoffeinspritzung zum Berechnen einer Kraftstoffeinspritzungsstartzeit für das Kraftstoffeinspritzventil gleichzeitig mit der Erzeugung des zweiten Triggersignals, so dass die Einspritzungsstartzeit für das Kraftstoffeinspritzventil eine gewünschte Zeit in einer Dauer wird, die von einem Auspufftakt bis zu einem Ansaugtakt reicht, zum Messen einer verstrichenen Zeitdauer von der Erzeugung des zweiten Triggersignals an, um den Ventilöffnungsantrieb für das Kraftstoffeinspritzventil so zu steuern, dass das Kraftstoffeinspritzventil zur gewünschten Zeit geöffnet wird, und, wenn das Kraftstoffeinspritzventil zur Zeit der Erzeugung des ersten Triggersignals nicht offen ist, zum Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils in Bevorzugung gegenüber den Ergebnissen der Messung umfasst.
Gemäß diesem Aufbau wird zur Zeit einer Niederdruck-Einspritzung die Startzeit für die Kraftstoffeinspritzung vor dem Ansaugtakt, z. B. zu einer Zeit um die Startzeit des Auspufftaktes, berechnet, so dass das Einspritzventil zur gewünschten Zeit in der Dauer geöffnet werden kann, die vom Auspufftakt bis zum Ansaugtakt reicht. Wenn die Einspritzung nicht zu einer Zeit um die Startzeit des Ansaugtaktes herum begonnen wird, wird der Start der Einspritzung erzwungen. Daher wird die Einspritzung von Kraftstoff zu einer Zeit um die Startzeit des Ansaugtaktes herum begonnen, selbst zur Zeit einer Niederdruck-Einspritzung, bei der die Einspritzung von Kraftstoff am meisten verzögert ist. Selbst wenn anschließend eine abrupte Erhöhung der Motordrehzahl oder dergleichen stattfindet, wird daher eine notwendige Kraftstoffeinspritzdauer sichergestellt, so dass eine tatsächliche Kraftstoffmenge einer erforderlichen Kraftstoffmenge angenähert wird.
Bei dem obigen Aufbau kann der Verbrennungsmotor mit 4N (N: natürliche Zahl) Zylindern versehen sein und das zweite Triggersignal für einen bestimmten der Zylinder gemeinsam mit dem ersten Triggersignal für einen anderen der Zylinder gebildet werden. Gemäß diesem Aufbau kann für einen Verbrennungsmotor mit einem Vielfachen von 4 Zylindern (einschließlich einem 4-Zylinder-Verbrennungsmotor) ein Impulsgegenerator zum Erzeugen eines Triggersiganls, um einen Zeitpunkt zum Berechnen einer Kraftstoffeinspritzungszeit zu spezifizieren, und ein Impulsgenerator zum Erzeugen eines Triggersignals, um den Start der Einspritzung von Kraftstoff zu erzwingen, unter den einzelnen Zylindern gemeinsam verwendet werden. Dies macht es möglich, das System ökonomisch auszubilden.
In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist auch ein Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung für einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder bereitgestellt, bei dem die Einstelleinrichtung für die Kraftstoffeinspritzung zum Einstellen einer Einspritzungsstartzeit für das Kraftstoffeinspritzventil auf eine Zeit um eine Startzeit eines Ansaugtaktes herum oder in einem Auspufftakt. Gemäß diesem Aufbau wird zur Zeit einer Niederdruck-Einspritzung, wo eine Kompressionstakt-Einspritzung nicht geeignet ist, die Kraftstoffeinspritzungsstartzeit auf eine Zeit um die Startzeit des Ansaugtaktes herum oder im Auspufftakt eingestellt. Daher kann die Einspritzungsdauer zur Zeit einer Niederdruck-Einspritzung – die Einspritzungsdauer, die für eine Kom pressionstakt-Einspritzung nicht geeignet ist, eine Einschränkung in der Sicherstellung einer notwendigen Einspritzungsdauer und vom Gesichtspunkt des sicheren Bereitstellens einer erforderlichen Kraftstoffmenge wegen der Niederdruck-Einspritzung einschließt – bis zum äußersten ausgedehnt werden. Es ist daher möglich, die Einspritzungsmenge an Kraftstoff, die dem Zylinder zugeführt werden kann, einer erforderlichen Einspritzungsmenge bis zum äu-ßersten anzunähern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Prinzip-Blockdiagramm, das einen wesentlichen Aufbau eines Steuersystems für die Kraftstoffeinspritzung gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung für einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder zeigt;
2 ist eine schematische Ansicht, die den Hardware-Aufbau eines wesentlichen Teils des Steuersystems für die Kraftstoffeinspritzung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder darstellt;
3 ist ein schematisches Diagramm eines Kraftstoffsystems im Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder;
4 ist ein Graph, der die Ausgangsleistungsmerkmale (Fördermengendurchsatz) einer Kraftstoffpumpe im Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder zeigt;
5(a) und 5(b) sind in Kombination ein Blockdiagramm, das die Funktionen des Steuersystems für die Kraftstoffeinspritzung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder darstellt;
6 ist ein Flussdiagramm, das die Funktionen des Steuersystems für die Kraftstoffeinspritzung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder darstellt;
7 ist Graph zur Erläuterung von Funktionen des Steuersystems für die Kraftstoffeinspritzung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylin-der;
8 ist Flussdiagramm zur Erläuterung von Funktionen des Steuersystems für die Kraftstoffeinspritzung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder;
9 ist Graph zur Erläuterung von Funktionen des Steuersystems für die Kraftstoffeinspritzung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder;
10 ist ein Graph, der die Betriebscharakteristiken des Steuersystems für die Kraftstoffeinspritzung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder zeigt;
11 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Kraftstoffeinspritzungszeit und einer Einspritzungsdauer durch ein herkömmliches Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung für einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder;
12 ist ein Blockdiagramm, das einen wesentlichen Aufbau eines Steuersystems für die Kraftstoffeinspritzung gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung für einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder zeigt;
13 ist ein Blockdiagramm, das Einspritzventiltreiber und eine Steuerungseinrichtung darstellt, die im Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder und auch eine Modifikation davon nützlich sind;
14 und 15 sind in Kombination ein Flussdiagramm, das Einzelheiten der Verarbeitung in einer Hauptroutine bei der Steuerungseinrichtung des Steuersystems für die Kraftstoffeinspritzung gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder und auch bei Modifikationen davon darstellt;
16 und 17 sind in Kombination ein Flussdiagramm, das Einzelheiten der Verarbeitung in einer Durchdrehunterbrechungsroutine bei der Steuerungseinrichtung des Steuersystems für die Kraftstoffeinspritzung gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder darstellt;
18 ist ein Diagramm, das die Ventilöffnungssteuermerkmale des Erfinders des Steuersystems für die Kraftstoffeinspritzung gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder zeigt;
19 und 20 sind in Kombination ein Flussdiagramm, das Einzelheiten der Verarbeitung in einer Durchdrehunterbrechungsroutine bei der Steuerungseinrichtung des Steuersystems für die Kraftstoffeinspritzung gemäß der Modifikation der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung für den Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder darstellt.
BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
(a) Beschreibung der ersten Ausführungsform
Erst einmal ist das System gemäß dieser Ausführungsform in einem Viertakt-Ottomotor als Verbrennungsmotor, insbesondere in einem Ottomotor mit Einspritzung in den Zylinder wie dem in 2 und 3 gezeigten angeordnet. In diesem Zeichnungen sind Kraftstoffeinspritzventile 1, ein Kraftstofftank 2, eine Kraftstoffleitung 3, die zwischen den Kraftstoffeinspritzventilen 1 und dem Kraftstofftank 2 angeordnet ist, eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe 4, die in der Kraftstoffleitung 3 an einem stromaufwärtigen Punkt davon auf einer Seite des Kraftstofftanks 2 angeordnet ist, und eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 dargestellt, die zwischen der Niederdruck-Kraftstoffpumpe und den Kraftstoffeinspritzventilen 1 angeordnet ist. Es sind ebenfalls Kraftstofffilter 6, 7, die an einem Einlass bzw. einem Zwi schenpunkt der Kraftstoffleitung angeordnet sind, ein Rückschlagventil 8, ein Niederdruck-Steuerventil 9 als Niederdruck-Steuereinrichtung und ein Hochdruck-Steuerventil 10 als Hochdruck-Steuereinrichtung dargestellt. Es sind auch ein Zylinder 21, ein Kolben 22, eine Kolbenstange 22A, eine Kurbelwelle 23, eine Brennkammer 24, ein Zylinderkopf 25, ein Ansaugkanal 26, eine Zündkerze 27 und ein Auslasskanal 28 dargestellt.
Die Niederdruck-Kraftstoffpumpe (Zufuhrpumpe) 4 und die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 sind in der Kraftstoffleitung 3 angeordnet, die die Kraftstoffeinspritzventile (Einspritzventile) 1 und den Kraftstofftank 2 miteinander verbindet.
Die Kraftstoffleitung 3 besteht aus einer Zufuhrleitung 3A zum Zuführen von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 2 zu den Kraftstoffeinspritzventilen 1 und eine Rückführleitung 3B, um den nicht durch die Kraftstoffeinspritzventile 1 hindurch eingespritzten Kraftstoff zum Kraftstofftank 2 zurückzuführen.
Ferner werden die Kraftstoffeinspritzventile 1 über eine Druckleitung 1A mit Kraftstoff versorgt. In dieser Ausführungsform bildet die Druckleitung 1A einen Teil der Kraftstoffleitung 3.
Die Kraftstoffeinspritzventile 1 sind durch eine Steuerungseinrichtung 30 im Betrieb computergesteuert. In Übereinstimmung mit Information, wie einer Motordrehzahl und einer eingeführten Luftmenge, versorgt die Steuerungseinrichtung 30 die Kraftstoffeinspritzventile 1 durch Impulsströme zu einem vorgeschriebenen Timing mit Strom, so dass eine vorgeschriebene Kraftstoffeinspritzungsmenge erhalten wird. Auf diese Weise wird die Einspritzung von Kraftstoff ausgeführt.
Das Timing der Kraftstoffeinspritzung wird auf der Basis eines Kurbelwinkels angegeben, wie nachfolgend hier beschrieben wird. In der Praxis gibt es eine Reaktionsverzögerung (die "Einspritzventil-Totzeit" genannt wird) bis die Einspritzung von Kraftstoff tatsächlich ausgeführt wird, nachdem jedes Kraftstoffeinspritzventil 1 unter mit Strom versorgt wurde. Das Timing der Kraftstoffeinspritzung wird daher eingestellt, während die Einspritzventil-Totzeit berücksichtigt wird.
Eine Kraftstoffeinspritzmenge wird durch einen Pulsbreite Pw des obigen Impulsstromes eingestellt. Diese Impulsbreite Pw wird aus einer im Voraus gespeicherten Zuordnung als einer Ziel-Kraftstoffeinspritzmenge entsprechende Einspritzventilausbeute gelesen und dann eingestellt.
Bei einem solchen Kraftstoffzufuhrsystem wird Kraftstoff, der bis zu einem gewissen Grad von der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 4 unter Druck gesetzt wurde, von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 weiter unter Druck gesetzt, wodurch der Druck des Kraftstoffs auf ein vorher festgelegtes Niveau angehoben wird. In dieser Hinsicht ist das Kraftstoffzufuhrsystem so aufgebaut, dass der Förderdruck aus der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 4 vom Niederdruck-Steuerventil 9 in einem vorher festgelegten Bereich gesteuert wird und der Förderdruck von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 vom Hochdruck-Steuerventil 10 in einem vorher festgelegten Bereich gesteuert wird.
Als Technik zum Zuführen von Kraftstoff zu Kraftstoffeinspritzventilen nach einer weiteren Unterdrucksetzung von Kraftstoff, der von einer Niederdruck-Kraftstoffpumpe unter Druck gesetzt wurde, durch eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe wie oben beschrieben gibt es beispielsweise die Technik, die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. SHO 062-237057 offenbart ist. Gemäß dieser Technik ist es beabsichtigt, eine Last auf einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe zu verringern, indem ein hoher Kraftstoffeinspritzdruck in einem Betriebsbereich erzeugt wird, in dem der Druck von eingeführter Luft hoch ist, aber der Kraftstoffeinspritzdruck in einem Betriebsbereich niedrig gehalten wird, in dem der Druck von eingeführter Luft niedrig ist.
Es kann ins Auge gefasst werden, als solche Kraftstoffpumpen entweder motorgetriebene Pumpen oder elektrisch angetriebene Pumpen zu wählen. Die Wahl einer elektrisch angetriebenen Pumpe als Hochdruckpumpe führt jedoch zu einem geringen Pumpenwirkungsgrad und auch zu hohen Kosten. Daher besteht die Hochdruckpumpe 5 aus einer motorgetriebenen Pumpe, während die Niederdruckpumpe 4 aus einer elektrisch angetriebenen Pumpe besteht.
Anfangs ist die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 4 so angeordnet, dass sie, wenn sie betrieben wird, bewirkt, dass Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 2 zu einer stromabwärtigen Seite der Zufuhrleitung 3A strömt, während der Kraftstoff durch den Kraftstofffilter 6 gefiltert wird. Eine Unterdrucksetzung des Kraftstoffs durch die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 4 ist zu dieser Zeit beabsichtigt, um den Druck des Kraftstoffs von einem Niveau des Atmosphärendrucks auf einige atm oder so zu erhöhen.
Die Hochdruckpumpe 5 dient dazu, den Kraftstoff, der von der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 4 geliefert wurde, auf einen Druck von einigen Zehn atm oder so zu bringen. An Zwischenpunkten der Zufuhrleitung 3A zwischen der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 4 und der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 sind das Rückschlagventil 8 bzw. der Kraftstofffilter 7 zwischengesetzt, wodurch der Förderdruck von der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 4 durch das Rückschlagventil 8 aufrechterhalten wird und der Kraftstoff durch den Kraftstofffilter 7 weiter gefiltert wird. Als Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 wird eine Pumpe vom motorgetriebenen Typ (nachfolgend "motorgetriebene Pumpe" genannt) verwendet, die als Hochdruckpumpe in Pumpenwirkungsgrad und Kosten vorteilhafter ist als eine elektrisch angetriebene Pumpe. Naheliegenderweise wird die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 direkt in Verbindung mit einem Betrieb des Motors betrieben und erzeugt sie einen Druck entsprechend einer Motordrehzahl.
4 zeigt veranschaulichende Ausgabecharakteristiken (Fördermengendurchsätze) der Kraftstoffpumpen 4, 5 unter Bedingungen, in denen ihre Förderdrücke konstant gehalten werden. Die geraden Linien A, B geben Fördermengendurchsatz-Charakteristiken der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 an, während eine gerade Linie C Fördermengen-Charakteristiken der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 4 angibt. Die geraden Linien A, B stellen die Einstellung von verschiedenen Nockenhüben für den Antrieb der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 dar. Im Falle der geraden Linie B ist vergleichen mit dem Fall der geraden Linie A der Nockenhub größer und die Pumpenleistung höher. Die Fördermengendurchsatz-Charakteristiken können nicht direkt als "Förderdruckcharakteristiken" gelesen werden, weil die tatsächlichen Förderdrücke der Kraftstoffpumpen 4, 5 durch die Durchflusswiderstände des Niederdruck-Steuerventils 9 als Niederdruck-Steuereinrichtung, des Hochdruck-Steuerventils 10 als Hochdruck-Steuereinrichtung und dergleichen bestimmt sind. Diese Steuerventile werden nachfolgend hier beschrieben. Die Förderdruck-Charakteristiken entsprechen jedoch im Wesentlichen diesen Fördermengendurchsatz-Charakteristiken. Das Kraftstoffzufuhrsystem ist daher so aufgebaut, dass die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 4 einen vorher festgelegten Förderdruck (Fördermengendurchsatz) erzeugt, während die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 vom motorgetriebenen Typ einen Förderdruck (Fördermengendurchsatz) im Verhältnis zur Motordrehzahl erzeugt. In der Kraftstoffleitung 3 ist das Drucksteuerventil (Niederdruckregler) 9, das dazu dient, einen Förderdruck der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 4 auf einen voreingestellten Druck (beispielsweise 3 atm) zu regulieren, zwischen einem Abschnitt der Zufuhrleitung 3A, wobei der Abschnitt sich auf einer Seite stromaufwärts der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 befindet, und einem stromabwärtigsten Abschnitt der Rückführleitung 3B angeordnet. Dieses Niederdruck-Steuerventil 9 bleibt geschlossen, bis der Förderdruck von der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 4 den voreingestellten Druck übersteigt, aber öffnet sich, wenn der Förderdruck den voreingestellten Druck übersteigt, in solchem Maße, wie es nötig ist, um Kraftstoff in einer Menge, die dem zusätzlichen Druck entspricht, beiseite zu räumen und zur Seite des Kraftstofftanks 2 zurückzuführen. Das Niederdruck-Steuerventil 9 ist daher so aufgebaut, dass es den Druck des Kraftstoffes, der der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 zugeführt werden soll, um den voreingestellten Druck herum reguliert.
Zwischen einem Leitungsabschnitt direkt stromabwärts der Kraftstoffeinspritzventile 1 und der Rückführleitung 3B ist das Hochdruck-Steuerventil (Hochdruckregler) 10 angeordnet, das einen Förderdruck von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 auf einen voreingestellten Druck (beispielsweise 50 atm) reguliert. Dieses Hochdruck-Steuerventil 10 bleibt geschlossen, bis der Förderdruck von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 den voreingestellten Druck (beispielsweise 50 atm) übersteigt, aber öffnet sich, wenn der Förderdruck den voreingestellten Druck übersteigt, in solchem Maße, wie es nötig ist, um Kraftstoff in einer Menge, die dem zusätzlichen Druck entspricht, zur Seite des Kraftstofftanks 2 zurückzuführen. Das Hochdruck-Steuerventil 10 ist daher so aufgebaut, dass es den Kraftstoffdruck auf einen vorher festgelegten Wert an den Kraftstoffeinspritzventilen 1 reguliert.
Um es ferner möglich zu machen, Kraftstoff aus der Zufuhrleitung 3A den Kraftstoffeinspritzventilen 1 unter Umgehung der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 zuzuführen, ist eine Umgehungsleitung (nachfolgend "erste Umgehungsleitung" genannt) 11 so angeordnet, dass sie einen Abschnitt der Zufuhrleitung 3A, wobei sich dieser Abschnitt auf einer stromaufwärtigen Seite der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 befindet, und einen weiteren Abschnitt der Zufuhrleitung 3A verbindet, wobei sich dieser Abschnitt auf einer stromabwärtigen Seite der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 befindet. Die erste Umgehungsleitung 11 ist mit einem Rückschlagventil 12 versehen, die nur gestattet, dass Kraftstoff von einer stromaufwärtigen Seite zu einer stromabwärtigen Seite der Zufuhrleitung 3A hindurch fließt. Das Rückschlagventil 12 ist so angeordnet, dass verhindert wird, dass Kraftstoff von der stromabwärtigen Seite zur stromaufwärtigen Seite der Kraftstoffpumpe 5 zurück strömt, wenn die Hochdruckpumpe 5 nicht voll arbeitet.
Um die Abgabe von Kraftstoff aus einem Bereich der Kraftstoffeinspritzventile 1 zur Seite des Kraftstofftanks 2 zu gestatten, während das Hochdruck-Steuerventil 10 umgangen wird, ist auch eine Umgehungsleitung (nachfolgend "zweite Umgehungsleitung" genannt) 13 angeordnet, die einen Abschnitt der Rückführleitung 3B, wobei sich dieser Abschnitt auf einer Seite stromaufwärts des Hochdruck-Steuerventils 10 befindet, und einen Abschnitt der Rückführleitung 3B miteinander verbindet, wobei sich dieser Abschnitt auf einer Seite stromabwärts des Hochdruck-Steuerventils 10 befindet. Diese zweite Umgehungsleitung 13 ist so angeordnet, dass sie in einer Anfangsphase eines Starts des Motors in der Kraftstoffleitung 3 an einem Ort nahe der Kraftstoffeinspritzventile 1 enthaltenen Dampf (Blasen) abgibt und auch den Kraftstoffdruck im Bereich des Kraftstoffeinspritzventils 1 in einem speziellen Betriebszustand auf einen vorher festgelegten niedrigen Wert einstellt. Die zweite Umgehungsleitung 13 ist mit dem elektromagnetischen Wegeventil 14 zum Öffnen oder Schließen der zweiten Umgehungsleitung 13 und einer Kraftstoffdruck-Halteeinrichtung 15 zum Halten des Kraftstoffdrucks im Bereich der Kraftstoffeinspritzventile 1 bei einem vorher festgelegten Druck versehen.
Das elektromagnetische Wegeventil 14 ist so gestaltet, dass es bei Versorgung mit Strom die zweite Umgehungsleitung 13 geöffnet hält, aber die zweite Umgehungsleitung 13 geschlossen hält, wenn es nicht mit Strom versorgt wird. Das Öffnen/Schließen des elektromagnetischen Wegeventils 14 wird durch die Steuerungseinrichtung 30 gesteuert.
Die Steuerungseinrichtung 30 ist so gestaltet, dass sie das elektromagnetische Wegeventil 14 so steuert, dass das elektromagnetische Wegeventil 14 im speziellen Betriebszustand offen bleibt, aber in einem Normalbetriebszustand geschlossen bleibt. Der Begriff "spezieller Betriebszustand", wie er hier verwendet wird, bedeutet einen Betriebszustand zur Zeit eines Starts des Motors, d. h. einen Betriebszustand, in dem sich ein Zündschalter 16 in einer Startposition befindet und die Motordrehzahl geringer als eine für einen Start eingestellte Drehzahl ist, und auch einen Betriebszustand direkt nach dem Start, d. h. einen Betriebszustand, bis die Motordrehzahl die für den Start eingestellte Drehzahl übersteigt und auch es auch möglich wird, dass die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 einen vollen Betrieb ausführt.
Folglich entspricht der Normalbetriebszustand einem Zustand, in dem es möglich wurde, dass die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 den vollen Betrieb ausführt. Es ist zu bemerken, dass das elektromagnetische Wegeventil 14 ge schlossen wird, wenn eine seit dem Einstellen des Zündschalters 16 auf eine Startposition bis zum Erreichen dieses Normalbetriebszustandes verstrichene Zeit eine vorher festgelegte Zeit überstieg, die für die Beseitigung von Dampf erforderlich ist, oder während der Motor abgeschaltet ist.
Konkret beschrieben empfängt die Steuerungseinrichtung 30 Signale vom Zündschalter 16 und einem Motordrehzahlsensor (nicht dargestellt). Die Steuerungseinrichtung ist so aufgebaut, dass das elektromagnetische Wegeventil 14 mit unter Spannung setzendem elektrischem Strom versorgt wird, um die zweite Umgehungsleitung 13 zu öffnen, wenn sich der Zündschalter 16 in der Startposition befindet und die Motordrehzahl eine Abwürgedrehzahl (stalling speed) Nes (< 100 U/min) überschritten hat, aber die Zufuhr von elektrischem Strom zum elektromagnetischen Wegeventil 14 wird unterbrochen, um die zweite Umgehungsleitung 13 zu schließen, wenn die Motordrehzahl eine voreingestellte Drehzahl, die höher als die Startdrehzahl Nst [Nes < Nst < Nid (Leerlaufdrehzahl)] zum Einstellen eines Startmodus ist, überschritten hat und eine vorher festgelegte Zeit verstrichen ist. Ferner wird auch die Zufuhr von elektrischem Strom zum elektromagnetischen Wegeventil 14 unterbrochen, um die zweite Umgehungsleitung 13 zu schließen, wenn der Motor abgewürgt wird und die Motordrehzahl gleich oder geringer als eine Abwürgedrenzahl Nes geworden ist oder wenn der Zündschalter 16 ausgeschaltet wird und der Motor außer Betrieb gesetzt wird.
Das elektromagnetische Wegeventil 14 wird reagierend auf einen Start des Motors eine vorher festgelegte Zeit lang oder länger offen gehalten, wodurch Kraftstoffdampf aus der Druckleitung 1A beseitigt wird.
Bei der Steuerungseinrichtung 30 wird die Antriebssteuerung der Kraftstoffeinspritzventile 1 wird oben beschrieben durchgeführt. Diese Steuerung ist mit einer Steuerung Öffnen/Schließen der zweiten Umgehungsleitung 13 verbunden, so dass die Antriebssteuerung der Kraftstoffeinspritzventile 1 in einem speziellen Betriebsmodus im speziellen Betriebszustand (nämlich zur Zeit des oben genannten Starts des Motors) außer in einem Normalbetriebsmodus des Normalbetriebszustandes (nämlich nach dem oben genannten Start des Motors) ausgeführt wird.
Der Kraftstoffdruck wird nämlich durch Öffnen und Schließen des elektromagnetischen Wegeventils 14 zwischen dem speziellen Betriebsmodus und dem Normalbetriebsmodus geändert, so dass der Kraftstoffdruck einen Niederdruckwert entsprechend dem Niederdruck-Steuerventil, wenn das elektromagnetische Wegeventil 14 geöffnet ist, aber einen Hochdruckwert entsprechend dem Hochdruck-Steuerventil annimmt, wenn das elektromagnetische Wegeventil 14 geschlossen ist.
Eine Kraftstoffeinspritzmenge wird andererseits durch einen Kraftstoffdruck und eine Einspritzdauer festgelegt. Sogar wenn die Einspritzdauer konstant ist, führt ein hoher Kraftstoffdruck zu einer größeren Kraftstoffeinspritzmenge. Ferner variiert die Einspritzungstotzeit abhängig von einer Batteriespannung und ist auch dafür bekannt, dass sie abhängig von einem Kraftstoffdruck variiert.
Die Einspritzdauer, nämlich die Einspritzventilausbeute, die die oben genannte Impulsbreite festlegt, und die Einspritzventiltotzeit werden in verschiedenen Modi eingestellt, so dass sie in Hochdruckmodi (d. h. Normalbetriebsmodi), wenn der Kraftstoffdruck hoch ist, aber in Niederdruckmodi (d. h. spezielle Betriebsmodi) eingestellt sind, wenn der Kraftstoffdruck niedrig ist.
Übrigens ist die Kraftstoffdruck-Halteeinrichtung 15 so angeordnet, dass wenigstens ein Kraftstoffdruck nahe einem voreingestellten Druck erhalten wird, der vom Niederdruck-Steuerventil 9 gesteuert wird, selbst wenn die zweite Umgehungsleitung 13 in einer Dauer direkt nach einem Start der Maschine offen ist. In dieser Ausführungsform ist ein festes Reduzierstück, das einen verringerten Innendurchmesser für die Kraftstoffleitung 3 aufweist, als Kraftstoffdruck-Halteeinrichtung 15 angeordnet.
Das Kraftstoffzufuhrsystem für den Verbrennungsmotor, das in dieser Ausführungsform angeordnet ist, ist wie oben beschrieben aufgebaut und die Steuerung der Kraftstoffzufuhr wird durch Prozeduren wie jenen ausgeführt, die in 6 gezeigt sind.
Zuerst wird ermittelt, ob sich der Motor in einem abgewürgten Zustand befindet (Schritt S1). Wenn sich der Motor nicht in einem abgewürgten Zustand befindet, wird dann ermittelt, ob sich der Motor in einem Startmodus befindet (Schritt S2) und ob sich der Motor in einem Betriebszustand befindet, die einen vollen Betrieb der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 gestattet (Schritt 7). Wenn sich der Motor im Startmodus befindet oder der Betrieb der Hochdruckpumpe 5 nicht voll ist (beispielsweise ein Übergangszustand, in dem die Motordrehzahl nach dem Start nicht eine vorher festgelegte Drehzahl erreicht hat, die beispielsweise unter Verwendung einer Motordrehzahl, einer nach Beendigung eines Starts verstrichenen Zeit oder einer verstrichenen Zeit, nachdem der Motor eine voreingestellte Drehzahl erreicht hat, als Parameter ermittelt wird), öffnet die Steuerungseinrichtung 30 das elektromagnetische Wegeventil 14 (Schritt S4), so dass die Kraftstoffeinspritzventile 1 in einem speziellen Betriebsmodus angetrieben und gesteuert werden.
Folglich wird die Antriebssteuerung durch Auswählen der Einspritzventilausbeute für den Niederdruckmodus (Schritt S5) und auch Auswählen der Einspritzventiltotzeit für den Niederdruckmodus (Schritt 6) ausgeführt.
In diesem Zustand, wie unter (B) in 5 dargestellt, wird der Kraftstoff, der von der Niederdruck-Kraftstoffpumpe (Zufuhrpumpe) 4 zugeführt und durch das Niederdruck-Steuerventil (Niederdruckregler) 9, der stromabwärts der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 4 angeordnet ist, auf einen vorher festgelegten Niederdruckwert reguliert wurde, den Kraftstoffeinspritzventilen (Einspritzventilen) 1 zugeführt und jeglicher überschüssige Anteil des Kraftstoffs zum Kraftstofftank zurückgeführt.
Zu dieser Zeit nimmt die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 4 sofort nach dem Start des Motors einen Zustand an, in dem sie den Kraftstoff mit einem vorher festgelegten Druck (einige atm) zuführt. Von der Hochdruckpumpe 5 wird jedoch kein ausreichender Zufuhrdruck erzeugt, weil die Motordrehzahl in einer Dauer direkt nach dem Start des Motors nicht steigt.
Sofort nach dem Start des Motors wird somit den Kraftstoffeinspritzventilen 1 Kraftstoff über die erste Umgehungsleitung 11 zugeführt, die parallel zur Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 angeordnet ist. Folglich wird der Kraftstoff über die Kraftstoffeinspritzventile 1 mit einem Kraftstoffdruck etwa gleich einem Druck eingespritzt, der durch das Niederdruck-Steuerventil 9 eingestellt wird.
Dies findet statt, weil das Rückschlagventil 12 in der ersten Umgehungsleitung 11 in einen offenen Zustand gebracht wird, wenn der Kraftstoffdruck auf der stromabwärtigen Seite der Hochdruckpumpe 5 niedriger als auf der stromaufwärtigen Seite derselben Pumpe ist.
Andererseits bewirkt eine Betätigung des Kraftstoffzufuhrsystems, dass das elektromagnetische Wegeventil 14 geöffnet wird, so dass dem Kraftstoff gestattet wird, durch die Kraftstoffleitung 3 zu strömen. Dampf, der um das Kraftstoffeinspritzventil 1 herum vorhanden sit, wird daher sukzessive zusammen mit dem Kraftstoff abgegeben, der durch die Rückführleitung 3B der Kraftstoffleitung 3 strömt.
Selbst wenn die zweite Umgehungsleitung 13 offen ist, wie oben beschrieben, hält ein festes Reduzierstück als Kraftstoffdruck-Halteeinrichtung den Kraftstoffdruck um die Kraftstoffeinspritzventile 1 herum auf einem Niveau wenigstens nahe einem Druck, der vom Niederdruck-Steuerventil 9 gesteuert und eingestellt wird. Der Kraftstoffeinspritzdruck über die Kraftstoffeinspritzventile 1 kann etwa auf einem Niveau gehalten werden, das zur Zeit eines Starts des Motors erforderlich ist, obwohl Dampf abgegeben wird.
Es ist daher möglich, einen gewissen Grad an Kraftstoffeinspritzdruck zu erhalten, während ein Problem – wie eine Verzögerung oder Variation des Anstiegs des Kraftstoffdrucks, falsche Einspritzung oder dergleichen – vermieden wird, das auf Grund von Dampf direkt nach dem Start des Motors auftritt. Dies macht es möglich, die Motordrehzahl gleichmäßig zu erhöhen, während eine gute Verbrennung von kurz nach einem Start des Motors an aufrechterhalten wird, wodurch der praktische Nutzen von Motoren mit Einspritzung in den Zylinder wesentlich verbessert wird.
Wenn Dampf wie oben beschrieben abgegeben wurde und die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 bis in gewissem Maße zu arbeiten beginnt, ist eine vorher festgelegte Zeit im Wesentlichen im Einklang mit dem Betrieb der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 verstrichen. Die Routine geht daher von Schritt S7 entlang dem Weg "Ja" weiter, wodurch Schritt S8 und weiter ausgeführt werden.
In Schritt S8 und weiter schließt die Steuerungseinrichtung 30 das elektromagnetische Wegeventil 14 und treibt sie auch die Kraftstoffeinspritzventile 1 im Normalbetriebsmodus an und steuert sie.
Es werden nämlich die Einspritzventilausbeute für den Hochdruckmodus ausgewählt (Schritt S9) und die Einspritzventiltotzeit für den Hochdruckmodus ausgewählt (Schritt S10).
Danach werden anschließend an die Ermittlungen in den Schritten S1, S2 und Schritt S7 die Vorgänge der Schritte S8 bis S10 fortgesetzt, bis der Motor stoppt.
Als Folge wird, wie in 5 unter (A) dargestellt, der von der Niederdruck-Kraftstoffpumpe (Zufuhrpumpe) 4 zugeführte Kraftstoff bei der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 12 unter einen hohen Druck gesetzt, beim Hochdruck-Steuerventil (Hochdruckregler) 10 auf einen vorher festgelegten Wert reguliert und dann den Kraftstoffeinspritzventilen (dem Einspritzventil) 1 zugeführt. Jeder überschüssige Anteil des Kraftstoffs wird zum Kraftstofftank zurückgeführt.
Als Folge erhöht sich der Förderdruck der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 fortschreitend den Kraftstoffdruck auf der stromabwärtigen Seite der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 ohne Verlust, so dass der Kraftstoffdruck auf den Regulierungsdruck des Hochdruck-Steuerventils 10 oder höher angehoben wird. Ferner werden die Einspritzventilausbeute für den Hochdruckmodus und die Einspritzventiltotzeit für den Hochdruckmodus ausgewählt und als Folge steigt der Förderdruck der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 auf ein ausreichendes Niveau, so dass der Kraftstoff, dessen Druck vom Hochdruck- Steuerventil 10 reguliert wurde, über die Kraftstoffeinspritzventile 1 eingespritzt wird.
Was die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung betrifft, sind verschiedene Einrichtungen angeordnet, um eine notwendige Steuerung durch einen Aufbau wie jenen auszuführen, der in 1 dargestellt ist. Folglich werden die Kraftstoffeinspritzventile 1 so gesteuert, dass die Kraftstoffeinspritzung wie benötigt gesteuert wird.
Bei einem Ottomotor wie einem Viertakt-Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder, bei dem Kraftstoff nacheinander in Verbrennungskammern 24 von mehreren Zylindern eingespritzt wird, ist jeder Zylinder mit seiner eigenen Kraftstoffeinspritzeinrichtung 101 versehen, um Kraftstoff in den Zylinder einzuspritzen. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 101 ist mit dem oben genannten Kraftstoffeinspritzventil 1 versehen und das Kraftstoffzufuhrsystem für das Kraftstoffeinspritzventil 1 bereitgestellt.
Es ist auch eine Temperaturerfassungseinrichtung 102 zum Erfassen einer Temperatur des Verbrennungsmotors und eine Starterfassungseinrichtung 103 zum Erfassen eines Starts des Verbrennungsmotors angeordnet. Einspritzdauer-Einstelleinrichtung 104 ist ebenfalls angeordnet, die eine Einspritzdauer für Kraftstoff in Übereinstimmung mit Ausgaben von der Temperaturerfassungseinrichtung 102 und der Starterfassungseinrichtung 103 einstellt.
Die Einspritzdauer-Einstelleinrichtung 104 ist in der oben genannten Steuerungseinrichtung (Steuereinrichtung) 30 angeordnet. Es ist ebenfalls eine Treibereinrichtung 105 für die Kraftstoffeinspritzung zum Treiben der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 101 in Reaktion auf eine Ausgabe der Einspritzdauer-Einstelleinrichtung 104 angeordnet, wodurch jedes Kraftstoffeinspritzventil 1 zu einem Timing geöffnet oder geschlossen, das durch die Berechnungsergebnisse bei der Steuerungseinrichtung (Steuereinrichtung) 30 gefordert wird, so dass eine in dem Betriebszustand optimale Steuerung der Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird. Ferner bilden die Einspritzdauer-Einstelleinrichtung 104 und die Treibereinrichtung 105 für die Kraftstoffeinspritzung die Steuereinrichtung 120 für die Kraftstoffeinspritzung.
Die Einspritzdauer-Einstelleinrichtung 104 ist so aufgebaut, dass eine Kraftstoffeinspritzdauer als eine lange Dauer eingestellt wird, die sich über zwei Takte erstreckt, wenn von der Temperaturerfassungseinrichtung 102 ermittelt wird, dass die Temperatur des Verbrennungsmotors niedriger als eine vorher festgelegte Temperatur ist, und von der Starterfassungseinrichtung 103 ein Start des Verbrennungsmotors erfasst wird. Die Einspritzdauer-Einstelleinrichtung 104 ist auch so aufgebaut, dass eine Kraftstoffeinspritzdauer als eine kurze Dauer in einem einzelnen Takt eingestellt wird, wenn von der Temperaturerfassungseinrichtung 102 ermittelt wird, dass die Temperatur des Verbrennungsmotors höher als die vorher festgelegte Temperatur ist, und von der Starterfassungseinrichtung 103, dass sich der Verbrennungsmotor nicht im Zustand eines Starts befindet. Diese Funktionen werden durch Funktionen entlang des Flussdiagramms von 8 erreicht.
Ferner besteht die oben beschriebene lange Dauer aus im Wesentlichen der gesamten Dauer eines Ansaugtaktes und einem Teil eines Auspufftaktes. Ihre Berechnung wird durchgeführt wie unten beschrieben wird.
Wie im Diagramm von 7 gezeigt wird zu einer Zeit T1, zu der der Kurbelwinkel 545°B beträgt, eine Berechnung einer Luftmenge durchgeführt und wird ferner eine Berechnung der Einspritzungsendzeit gemäß der folgenden Formel ausgeführt: TAUS = T545 + [T545 × (365 – θ)/180]
Dieses T_AUS ist eine Zeit T3, an der die Kraftstoffeinspritzung beendet wird. Die Einspritzung wird daher zur Zeit T3 beendet. Θ in der obigen Formel ist jedoch ein Zuordnungswert, der entsprechend einem Betriebszustand ermittelt wird, und 7 stellt ein Beispiel dar, in dem die Einspritzung in einer Anfangsphase eines Kompressionstaktes beendet wird.
Sie ist auch so aufgebaut, dass von einem weiteren System eine Kraftstoffeinspritzimpulsbreite Pw als Kraftstoffeinspritzdauer entsprechend einem Betriebszustand des Motors berechnet wird. Eine Zeit T1, der der Einspritzungsendzeit TAUS um die Zeitdauer der Kraftstoffeinspritzimpulsbreite Pw vorhergeht, wird als Kraftstoffeinspritzungsstartzeit T_EIN eingestellt. TEIN = TAUS – Pw
In dem in 7 gezeigten Beispiel wird diese Startzeit T2 in einer späteren Phase des Auspufftaktes eingestellt. Zur Zeit eines Starts bei niedriger Temperatur werden ein Teil der letzten Phase des Auspufftaktes und der gesamte Teil des Ansaugtaktes als Kraftstoffeinspritzdauer wie im Diagramm eingestellt.
Bis zur Zeit T3 im Kompressionstakt nach der Beendigung des Ansaugtaktes wird eine Funktion zum erzwungenen Stoppen der Einspritzung wie in 9 durch Funktionen entlang des Flussdiagramms von 8 erreicht.
Es sind auch eine Niederdruck-Kraftstoffzufuhreinrichtung 106 zum Zuführen von Kraftstoff mit einem niedrigen Druck aus dem Kraftstofftank 2 zur Kraftstoffeinspritzeinrichtung 101 und eine Hochdruck-Kraftstoffzufuhreinrichtung 107 zum Zuführen von Kraftstoff mit einem hohen Druck aus dem Kraftstofftank 2 zur Kraftstoffeinspritzeinrichtung 101 angeordnet.
Die Niederdruck-Kraftstoffzufuhreinrichtung 106 besteht aus einem Zufuhrsystem, das in erster Linie aus der oben genannten Niederdruck-Kraftstoffpumpe 4 und der ersten Umgehungsleitung 11 besteht, während die Hochdruck-Kraftstoffzufuhreinrichtung 107 aus einem Zufuhrsystem besteht, das hauptsächlich aus der oben genannten Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 und den Steuerventilen 9, 10 besteht.
Außerdem ist auch eine Betriebszustanderfassungseinrichtung 108 zum Erfassen eines Betriebszustandes des Verbrennungsmotors angeordnet, wobei die Betriebszustanderfassungseinrichtung 108 auch die Funktion der Starterfassungseinrichtung 103 hat. In Übereinstimmung mit einer Ausgabe der Temperaturerfassungseinrichtung 102 und der der Betriebszustanderfassungseinrichtung 108 wird die Einstellung einer Kraftstoffeinspritzdauer durch die Einspritzdauer-Einstelleinrichtung 104 ausgeführt.
Es sind auch eine Kraftstoffdruckermittlungseinrichtung 109 zum Ermitteln eines Kraftstoffzufuhrdruckes auf der Basis einer Ausgabe der Betriebszustanderfassungseinrichtung 108 und eine Kraftstoffdruckwechseleinrichtung 110 zum Umschalten des Kraftstoffzufuhrdruckes zur Kraftstoffeinspritzeinrichtung 101 zwischen einem niedrigen Druck durch die Niederdruck-Kraftstoffzufuhreinrichtung 106 und einem hohen Druck durch die Hochdruck-Kraftstoffzufuhreinrichtung 107 auf der Basis einer Ausgabe der Kraftstoffdruckermittlungseinrichtung 109.
Wie in 1 dargestellt besteht die Einstelleinrichtung 121 für den Kraftstoffzufuhrdruck aus dieser Niederdruck- Kraftstoffzufuhreinrichtung 106, Hochdruck-Kraftstoffzufuhreinrichtung 107, Kraftstoffdruckermittlungseinrichtung und Kraftstoffdruckwechseleinrichtung 110.
Die Kraftstoffdruckermittlungseinrichtung 109 ist in der Steuerungseinrichtung (Steuereinrichtung) 30 angeordnet und die Kraftstoffdruckwechseleinrichtung 110 besteht in erster Linie aus dem oben genannten elektromagnetischen Wegeventil 14.
Wegen des Aufbaus wie oben beschrieben wird von der Steuerungseinrichtung (Steuereinrichtung) 30 ein vorher festgelegtes Steuersignal ausgegeben, der von jedem Kraftstoffeinspritzventil 1 einzuspritzende Kraftstoffdruck zwischen einem niedrigen Druck und einem hohen Druck umgeschaltet und die Kraftstoffeinspritzung mit einem Kraftstoffdruck ausgeführt, der der oben genannten Steuerung der Kraftstoffeinspritzdauer entspricht.
Genau beschrieben wird zur Zeit eines Starts bei niedriger Temperatur die Kraftstoffeinspritzung bei der niedrigen Temperatur in einer langen Dauer ausgeführt, die von einem Teil des Auspufftaktes zum gesamten Teil des Ansaugtaktes reicht, und wird in einem anderen Betriebszustand als der Zeit eines Starts bei niedriger Temperatur die Kraftstoffeinspritzung bei der hohen Temperatur in einer kurzen Dauer ausgeführt, die entweder im Ansaugtakt oder im Kompressionstakt eingestellt wird.
Wegen des Aufbaus wie oben beschrieben wird die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung einschließlich eines Starts bei niedriger Temperatur ausgeführt. Insbesondere in Bezug auf den Niedertemperaturstart wird eine Beschreibung in Übereinstimmung mit dem Flussdiagramm von 8 gegeben. In Schritt A1 wird zuerst ermittelt, ob sich der Motor in einem Niederdruck-Einspritzungsmodus befindet. Wenn sich der Motor im Niederdruck-Einspritzungsmodus befindet, wie zur Zeit eines Niedertemperaturstarts, geht die Routine über den Weg "Ja" weiter, so dass Schritt A2 bis Schritt A5 ausgeführt werden.
Wenn sich der Motor andererseits nicht im Niederdruck-Einspritzungsmodus befindet geht die Routine entlang des Weges "Nein" weiter, so dass Schritt A6 ausgeführt wird, um eine Kraftstoffeinspritzung in einem Auspufftakt zu verhindern.
Wenn sich der Motor nämlich nicht im Niederdruck-Einspritzungsmodus befindet, wird eine Kraftstoffeinspritzung mit einem hohen Druck ausgeführt. Eine Hochdruck-Einspritzung in einem Auspufftakt weist das potenzielle Problem auf, dass der Kraftstoff ohne Verbrennung abgegeben werden kann. Folglich wird eine Verhinderung einer solchen Hochdruck-Einspritzung bewirkt.
Im Niederdruck-Einspritzungsmodus wird die Einspritzung in einem Auspufftakt, die in Schritt A6 verhindert wird, in Schritt A2 gestattet.
Beim vorhergehenden Betrieb wird die Funktion in einem Betriebszustand, im Hochdruck-Einspritzungsmodus, gestoppt. Die vorliegende Funktion wird daher in einem Zustand gestartet, in dem eine Einspritzung in einem Auspufftakt verhindert wird. Das Gestatten einer Einspritzung in einem Auspufftakt in Schritt A2 verwirklicht jedoch eine Kraftstoffeinspritzung in einer langen Dauer zur Zeit eines Niedertemperaturstarts, wie von der Steuerung für die Kraftstoffeinspritzung eingestellt.
Bei der Durchführung dieser Steuerung werden die oben genannte Berechnung der Kraftstoffeinspritzungsendzeit und die Berechnung der Kraftstoffeinspritzungsstartzeit so durchgeführt, dass eine Kraftstoffeinspritzung, die von der Zeit T2 im Auspufftakt bis zur Ansaugtaktbeendigungszeit T3 reicht, wie im Diagramm von 7 gezeigt ausgeführt.
Folglich wird durch Kraftstoffeinspritzung mit niedrigem Druck Kraftstoff ohne Mangel in einer erforderlichen Menge zugeführt, so dass ein gleichmäßiger Niedertemperaturstart ausgeführt wird.
Durch Durchführung einer Kraftstoffeinspritzung vom Auspufftakt an, wie oben erwähnt, wird nämlich ein Merkmal mit einer Grenze der Kraftstoffzufuhr, die auf eine durch 360°CA (Kurbelwinkel) niedrigere Position gesenkt wurde, erhalten, wie im Graph von 10 gezeigt.
Es ist daher möglich, Kraftstoff bis zu 700 U/min oder so zuzuführen. Aus diesem Merkmal wird auch eine ausreichende Kraftstoffzufuhr als machbar betrachtet.
Anfangs wird in Schritt A3 eine Speicherung der Nummer eines Zylinders im Kompressionstakt in einem Speicher M ausgeführt. In Schritt A4 wird ermittelt, ob das Einspritzventil für den Zylinder mit dieser Nummer offen ist.
Wenn das Einspritzventil offen ist, geht die Routine entlang dem Weg "Ja" weiter, so dass Schritt A5 ausgeführt wird, um das Einspritzventil für den Zylinder zu schließen.
Wie in 9 dargestellt, wird die Kraftstoffeinspritzung im Kompressionstakt zwangsweise gestoppt, selbst wenn die so berechnete Kraftstoffeinspritzimpulsweite Pw von einem Auspufftakt bis zu einem Kompressionstakt reicht. Dies macht es möglich zu verhindern, dass Zylindergas rückwärts zum Einspritzventil strömt, so dass ein Nachteil, wie eine schlechte Zerstäubung oder innere Verschmutzung des Einspritzventils, vermieden werden kann.
Die Funktionen von 8 wurden nämlich mit Blick auf die Möglichkeit eingestellt, dass wenn die Zeit eines Starts eine Dauer ist, in der sich die Motordrehzahl erhöht, sich eine Einspritzdauer in einen Kompressionstakt hinein erstreckt, selbst wenn eine Einspritzungsendzeit in einem Ansaugtakt eingestellt ist. Nachteilige Wirkungen einer solchen Möglichkeit können durch Schritt A5 vermieden werden.
Wenn in Schritt A4 ermittelt wird, dass das Einspritzventil für den Zylinder mit dieser Nummer nicht offen ist, wird ein nächster Betriebszyklus ohne Ausführung von Schritt A5 abgewartet.
Auf diese Weise ist zur Zeit eines Starts eine Kraftstoffeinspritzung selbst in einem Auspufftakt machbar. Eine zur Zeit eines Niedertemperaturstarts erforderliche Einspritzmenge kann folglich sichergestellt werden.
Wenn ferner eine Niederdruck-Einspritzung ausgeführt wird, wird die Einspritzung in einem Kompressionstakt verhindert, so dass verhindert wird, dass Zylindergas rückwärts in das Einspritzventil strömt. Dies macht es möglich, einen Nachteil, wie eine schlechte Zerstäubung oder innere Verschmutzung des Einspritzventils, zu vermeiden, die sonst durch eingedrungenes Gas auftreten.
(b) Beschreibung der zweiten Ausführungsform
Die erste Ausführungsform wurden unter Zentrierung um das Merkmal herum, dass eine Einspritzimpulsbreite zur Zeit einer Niederdruck-Einspritzung, die zur Zeit eines Starts ausgeführt wird, nicht nur über einen Ansaugtakt, sondern auch bis zu einem Auspufftakt ausgedehnt wird, um Kraftstoff mit niedrigem Druck in einen Zylinder einzuspritzen. Die Forderung nach einer Einspritzung über zwei solche Tak te tritt nicht nur in dem Fall auf, in dem der Motor Kraftstoff in großer Menge erfordert; wie zu einer Niedertemperaturzeit, sondern auch in dem Fall, dass, weil sich die Motordrehzahl nach Beendigung des Starts auf ein gewisses Niveau erhöht hat, wo auf Grund eines unzureichenden Betriebs der motorgetriebenen Hochdruck-Kraftstoffpumpe eine Niederdruck-Einspritzung gewählt werden muss, eine für jeden Takt erforderliche Zeit kürzer wurde und Kraftstoff in der Dauer eines einzelnen Taktes nicht in einer erforderlichen Menge eingespritzt werden kann.
Ferner erstreckt sich die Einspritzdauer zur Zeit einer Niederdruckeinspritzung nicht immer über die Dauer von zwei Takten, sondern fällt, wo die vom Motor geforderte Kraftstoffmenge relativ klein und die Motordrehzahl ziemlich niedrig ist, in die Dauer eines einzelnen Taktes.
Wie eine Kraftstoffeinspritzungsstartzeit in jeder dieser Situationen richtig eingestellt werden sollte, ist für einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder dabei äußerst wichtig, die Motorleistung bei einer Niederdruck-Einspritzung zur Zeit eines Starts und bei einem nachfolgenden Wechsel zu einer Hochdruck-Einspritzung hoch zu halten.
Mit dem Vorhergehenden im Blick wird nachfolgend eine Beschreibung um die zweite Ausführungsform gegeben, die erhalten wurde, indem die oben beschriebene erste Ausführungsform spezifischer gemacht und auch entwickelt wird. In der folgenden zweiten Ausführungsform werden die gleichen Systeme und Komponenten wie jene in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet und ihre ausführliche Beschreibung weggelassen.
Zuerst wird eine Treiberschaltung für die Kraftstoffeinspritzventile 1, da die Beschreibung der Treiberschaltung in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform weggelassen wurde, im Zusammenhang mit dieser Ausführungsform beschrieben.
In 13 ist eine Steuerungseinrichtung 30 intern mit einem Zeitgeber 202 versehen. Durch diesen Zeitgeber 202 wird eine aktuelle Zeit eingegeben. Die Steuerungseinrichtung 30 ist auch mit Ventilöffnungsregistern 204 (A1, B1, C1, D1) zum Speichern von Ventilöffnungszeitinformation und Ventilschließregistern 204 (A2, B2, C2, D2) zum Speichern von Ventilschließzeitinformation versehen. Die Zeitinformationsstücke der einzelnen Register 204 (A1, A2, B1, B2, C1, C2, D1, D2) werden bei den entsprechenden Vergleichseinrichtungen 206 (A1, A2, B1, B2, C1, C2, D1, D2) mit der aktuellen Zeit vom Zeitgeber 202 verglichen. Ausgaben auf der Basis der Ergebnisse dieses Vergleichs werden Umschaltflipflops 208 eingegeben, die dazu dienen Einspritzventilsolenoide (A, B, C, D) der einzelnen Kraftstoffeinspritzventile ein- oder auszuschalten. Als Folge wird, wenn die beispielsweise im Register 204 (A1) gespeicherte Ventilöffnungszeit für den ersten Zylinder gleich der aktuellen Zeit vom Zeitgeber 202 ist, wird von einem Vergleicher 206 (A1) ein Einstellsignal an das Flipflop 108 (A) ausgegeben. Das Einspritzventilsolenoid A für den ersten Zylinder wird somit ein einen mit Strom versorgten Zustand versetzt, wodurch eine Einspritzung über das Kraftstoffeinspritzventil für den ersten Zylinder gestartet wird. Wenn die im Register 204 (A2) gespeicherte Ventilöffnungszeit für den ersten Zylinder gleich der aktuellen Zeit vom Zeitgeber 202 ist, wird ein Rücksetzungssignal vom Vergleicher 206 (A2) an das Flipflop 208 (A) ausgegeben, so dass das Einspritzventilsolenoid A für den ersten Zylinder in einen Zustand ohne Stromversorgung versetzt wird und die Einspritzung über das Kraftstoffeinspritzventil für den ersten Zylinder beendet wird. Die Ventilöffnungszeit und Ventilschließzeit für jeden Zylinder werden über die Festsetzung von Einspritzungsstartzeitdaten und Einspritzungsendzeitdaten am Register für den entsprechenden Zylinder von der Steuerungseinrichtung 30 ermittelt.
Ferner werden der Steuerungseinrichtung 30, die Funktionen als Steuereinrichtung 120 für die Kraftstoffeinspritzung und Einstelleinrichtung 121 für den Kraftstoffzufuhrdruck ausführt, Ausgaben von den einzelnen Flipflops 208, eine Erfassungsausgabe des Kurbelwinkelsensors und ein Zylinderidentifikationssignal (eine Ausgabe eines Sensors, der ein Signal erzeugt, wenn ein bestimmter Zylinder eine spezielle Phase angenommen hat) zusätzlich zu Information über einen Betriebszustand, wie eine Motorlastinformation, Kühlmitteltemperaturinformation und Anlassschalterinformation, eingegeben. Eine Ausgabe jedes Flipflops 208 stellt den zustand eines Betriebs und seines entsprechenden Einspritzventilsolenoids, d. h. seines entsprechenden Kraftstoffeinspritzventils dar. Ferner erfasst der Kurbelwinkelsensor ein Signal, das einen Kubelwinkel 5° vor dem oberen Totpunkt (5 vor OT) jedes Zylinders im Kompressionstakt angibt, und sendet er es zur Steuerungseinrichtung 30. Folglich wird der Steuerungseinrichtung 30 im Falle eines 4-Zylinder-4-Takt-Motors wie in dieser Ausführungsform pro 180° Kurbelwinkel ein Startsignal eingegeben. Wenn ein Startsignal, das eine Phase von 5 vor OT angibt, bezüglich eines bestimmten Zylinders erzeugt wurde, wird daher bezüglich eines Zylinders, der als nächstes einen Explosionstakt (Arbeitstakt) durchläuft eine Phase von 185 vor OT erfasst. Was einen Zylinder betrifft, der dann einen Explosionstakt durchläuft, wird eine Phase von 365 vor OT erfasst. Bezüglich eines Zylinders, der danach einen Explosionstakt durchläuft, wird eine Phase von 545 vor OT erfasst.
Die Steuerungseinrichtung 30 misst Erzeugungsintervalle für diese Kurbelwinkelsignale, um eine Motordrehzahlinformation als Betriebszustandsinformation zu berechnen und führt unter Verwendung dieser Kurbelwinkel als Triggersignale eine Unterbrechungsverarbeitung für den Antrieb der Einspritzventile und eine Unterbrechungsverarbeitung für den Antrieb von Zündtimingtreibern aus. Anfangs werden diese Triggersignale von der in 12 gezeigten Signalerzeugungseinrichtung 103 erzeugt. In der folgenden Beschreibung wird die Unterbrechungsverarbeitung für das Antreiben der Einspritzventile behandelt und die Verarbeitung für das Zündtiming weggelassen. Ferner ist es bei der Steuerungseinrichtung 30 vorgesehen, zwischen Unterbrechungsverarbeitungsfunktionen eine Hauptroutine auszuführen. In dieser Hauptroutine werden die Ermittlung eines Betriebszustandes, arithmetische Operationen über Eingabe/Ausgabe-Parameter, die sich langsam ändern, und dergleichen ausgeführt.
Als nächstes wird eine Beschreibung der Einzelheiten der Verarbeitung der Hauptroutine gegeben.
IN 14 und 15 wird zuerst eine Motorbetriebszustandinformation einschließlich einer Kühlmitteltemperatur ermittelt und berechnet (Schritte M1, M2), gefolgt von der Berechnung verschiedener Kraftstoffkorrekturkoeffizienten, angeführt von einem Kühlmittelkorrekturkoeffizienten (Schritt M3).
Als nächstes wird erfasst, ob sich der Motor in einem abgewürgten Zustand befindet, indem ermittelt wird, ob eine Motordrehzahl nicht höher als eine Abwürgemotordrehzahl (beispielsweise 100 U/min) ist (Schritt M4). Wenn ermittelt wird, dass der Motor nicht abgewürgt ist, wird ermittelt, ob der Motor beim Starten ist (Schritt M5).
Wenn der Anlassschalter aus ist und die Motordrehzahl nicht höher als eine Start abgeschlossen bedeutende Drehzahl (beispielsweise 500 U/min) ist, wird ermittelt, dass der Motor beim Starten ist, wird eine Startmarke gesetzt (Schritt M6) und wird eine Grund-Kraftstoffimpulsbreite entsprechend einer Kühlmitteltemperatur aus einer Zuordnung eines ROM-Speichers gelesen und eingestellt (Schritt M7). Anfangs wird diese beginnende Grundimpulsbreite unter der Voraussetzung eingestellt, dass die Kraftstoffeinspritzventile eine Niederdruckeinspritzung ausführen.
Nachdem eine Hochdruckeinstellungsmarke, die hier nachfolgend beschrieben werden soll, zurückgesetzt ist (Schritt M8), wird das elektromagnetische Wegeventil 14 geöffnet, wie in der ersten Ausführungsform (Schritt M9), wird eine Einspritzventilausbeute für einen Niederdruckmodus eingestellt (M10), wird eine Einspritzventil-Totzeit für den Niederdruckmodus ausgewählt (Schritt M11) und wird ferner eine Marke für den Niederdruck-Einspritzungsmodus als Marke für den Einspritzungsmodus gesetzt (Schritt M12).
Wenn andererseits in Schritt M5 ermittelt wird, dass der Motor einen Start abgeschlossen hat, wird die Startmarke zurückgesetzt (Schritt M13) und wird ermittelt, ob eine Hochdruckeinstellungsmarke bereits gesetzt wurde (M14). Wenn sich in einem der Schritte M15 bis M17 herausstellt, dass auch nur eine der Bedingungen erfüllt ist, wird ermittelt, dass der Betrieb der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 in einen Normalzustand gebracht wurde, wird die obige Marke in Schritt M18 gesetzt. Das Setzen dieser Marke bedeutet, dass eine Hochdruck-Einspritzung ausgeführt werden kann.
Bedingungen, die die Möglichkeit einer Durchführung einer Hochdruck-Einspritzung angeben, umfassen zuerst, "dass die Motordrehzahl nach einem Start auch nur einmal eine dritte voreingestellte Motordrehzahl N3 erreicht hat, die bei spielsweise auf 1000 U/min oder mehr eingestellt ist" (Schritt M15), als nächstes, "dass die Motordrehzahl nach einem Start höher als eine Leerlaufdrehzahl in einem warmen Zustand ist und dass nachdem eine zweite voreingestellte Motordrehzahl N2 erreicht wurde, die auf einen niedrigeren Wert als die dritte voreingestellte Motordrehzahl N3 eingestellt ist, eine zweite vorher bestimmte Zeit T2 vergangen ist" (Schritt M16), und ferner, "dass die Motordrehzahl nach einem Start einen Wert ähnlich einer einen Start bestimmenden Motordrehzahl Nst oder höher als die einen Start bestimmende Motordrehzahl Nst ist und dass nachdem eine erste voreingestellte Motordrehzahl N1 erreicht wurde, die niedriger als die Leerlaufdrehzahl im warmen Zustand ist, eine erste vorher bestimmte Zeit T1 vergangen ist, die länger als die zweite vorher eingestellte Zeit T2 ist (Schritt M17).
Wenn keine dieser Bedingungen erfüllt ist, wird ermittelt, dass der Betrieb der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 nicht in einen Normalzustand gebracht wurde, und wird das Einstellen eines Niederdruck-Einspritzungsmodus von Schritt M9 an ausgeführt.
Wenn andererseits irgendeine der Fragen in Schritt M15 bis M17 mit Ja ermittelt wurde, wird eine Hochdruckeinstellungsmarke gesetzt (Schritt M18) und eine Einstellung eines Hochdruck-Einspritzungsmodus von Schritt M19 an ausgeführt. Nachdem die Hochdruckeinstellungsmarke gesetzt wurde, wird im Grunde der Hochdruck-Einspritzungsmodus auf der Basis der Ermittlung von Ja in Schritt M14 aufrechterhalten, bis der Zündschlüssel ausgeschaltet wird (wenn nicht irgendein besonderer Fehlerzustand auftritt).
In dem so eingestellten Hochdruck-Einspritzungsmodus wird wie in der ersten Ausführungsform das elektromagnetische Wegeventil 14 geschlossen (Schritt M19), wird die Auswahl einer Einspritzventilausbeute für den Hochdruckmodus durchgeführt (Schritt M20), wird die Auswahl einer Einspritzventil-Totzeit für den Hochdruckmodus ausgeführt (M21) und wird in Schritt M22 ermittelt, ob sich der Motor in einem Betriebszustand befindet, in dem eine Kompressionstakt-Einspritzung gestattet Dieser Zustand, indem eine Kompressionstakt-Einspritzung gestattet ist, entspricht einem Betriebsbereich mit niedriger Last nach Beendigung des Warmlaufens. In diesem Betriebszustand wird die Verbrennung in einem äußerst mageren Zustand ausgeführt, so dass das Verhältnis Luft/Kraftstoff von 30 bis 40 reicht. Wenn ermittelt wird, dass sich der Motor in einem Betriebszustand befindet, in dem eine Kompressionstakt-Einspritzung gestattet ist, wird als Marke für den Einspritzungsmodus eine Marke für den Hochdruck-Kompressionstakteinspritzungsmodus gesetzt (Schritt M24). Andernfalls wird als Marke für den Einspritzungsmodus eine Marke für den Hochdruck-Ansaugtakteinspritzungsmodus gesetzt (M23). Übrigens wird in Schritt M22 der Ansaugtakteinspritzungsmodus vorzugsweise für eine bestimmte Dauer direkt nachdem die Hochdruckeinstellung eingestellt wurde (d. h. direkt nach einem Wechsel aus dem Niederdruck-Einspritzungsmodus) ausgewählt
Als nächstes wird eine Beschreibung der das Einspritzventil treibenden Unterbrechungsverarbeitung gegeben.
In 16 und 17 wird bei Erzeugung eines Kurbelwinkelsignals bei 5 vor OT eines bestimmten Zylinders I aus Zeitgeber 202 eine aktuelle Zeit gelesen (Schritt P1) und wird ein Intervall zwischen der aktuellen Zeit und einem vorhergehenden Zeitdatum, die zur Zeit der vorhergehenden Durchdrehunterbrechungsverarbeitung gelesen wurden, berechnet, um eine Durchdrehdauer PD (eine Zeit, die für eine Drehung der Kurbelwelle um 180° erforderlich ist) zu ermitteln (Schritt P2), und wird die aktuelle Zeit als Vorbereitung für die Messung einer Durchdrehdauer zur Zeit der nächsten Durchdrehunterbrechungsverarbeitung an einer vorher bestimmten Adresse gespeichert. (Schritt P3). Übrigens wird Information über eine Motordrehzahl auf der Basis dieser Durchdrehdauer PD berechnet.
Als nächstes wird ermittelt, ob die Startmarke, die in der Hauptroutine gesteuert wird, gesetzt wurde (Schritt P4). Wenn sie bereits gesetzt wurde (mit anderen Worten: der Motor startet gerade), wird die Einstellung einer Start-Kraftstoffeinspritzimpulsbreite PW ausgeführt (Schritt P5). Bei dieser Einstellung wird das grundlegende Startimpulbreitendatum PWO, das in der Hauptroutine erhalten wurde, mit einem Kraftstoffkorrekturkoeffizienten KX multipliziert, wozu das Totzeitdatum TD, für welches der Wert für eine Niederdruckeinspritzung in der Hauptroutine ausgewählt wurde, addiert wird.
Wenn andererseits die Startmarke zurückgesetzt wurde, wird die Einstellung eines grundlegenden Kraftstoffmengenbedarfs FR in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand, insbesondere dem Zustand einer Last (Schritt P19) ausgeführt und wird dann die Einstellung einer Kraftstoffeinspritzimpulsbreite PW für die Zeit eines gewöhnlichen Betriebs ausgeführt (Schritt P20). Für diese Einstellung werden der grundlegende Kraftstoffmengenbedarf FR, die Einspritzventilausbeute G und die Einspritzventil-Totzeit TD, die in der Hauptroutine ausgewählt wurden, und die Korrekturkoeffizienten KTW, KX, die in der Hauptroutine eingestellt wurden, verwendet. Übrigens wird in einem Kraftstoffunterbrechungsmodus, wie zu der Zeit, wenn ein Abwürgen ermittelt wurde, oder zur Zeit einer Abbremsung, die Kraftstiffeinspritzimpulsbreite PW auf 0 gesetzt. Als nächstes wird ermittelt, ob sich der Motor zur aktuellen Zeit im Niederdruck-Einspritzungsmodus befindet (Schritt P21).
Wenn ein Startmodus ermittelt wurde und die Einstellung der Start-Einspritzimpulsbreite ausgeführt wurde oder wenn in Schritt P21 der Niederdruck-Einspritzungsmodus ermittelt wurde, wird ermittelt, ob das Kraftstoffeinspritzventil 1 für einen Zylinder J (der Zylinder bei 185 vor OT), der am nächsten bei dem bestimmten Zylinder I einen Verbrennungstakt durchlaufen wird, eine Einspritzung ausführt (Schritt P6). Wenn eine Einspritzung im Gang ist, wird das Schließen des Einspritzventils 1 erzwungen (Schritt P7). Dies soll das Einspritzventil 1 schließen, bevor der Zylinder J einen Kompressionstakt erreicht und sein Innendruck steigt. Dieser Schließvorgang wird ausgeführt, indem ein Zeitdatum, das direkt nach der aktuellen Zeit im Ventilschließregister 204 für den Zylinder J liegt, gespeichert werden.
Als nächstes wird ermittelt, ob die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite PW nicht länger als 100 × α% der Durchdrehdauer PD ist. Dies soll ermitteln, ob eine Einspritzung in einer vorher bestimmten Phase (beispielsweise 300 vor OT) der Einspritzung durchführbar ist, in der die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite PW nur in einen Ansaugtakt fällt. Mit anderen Worten, wenn die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite PW verglichen mit der Durchdrehdauer PD über ein bestimmtes Niveau hinaus kurz ist, ist es möglich, die Einspritzung in der oben beschriebenen vorgeschriebenen Phase zu beenden, indem die Einspritzung am oder nach dem Beginn eines Ansaugtaktes (in der Praxis 365 vor OT) gestartet wird. Um eine Einspritzung in einem Ansaugtakt durchzuführen, ist es für eine gute Verbrennung nötig, Kraftstoffnebel bis zu einem gewissen Grad (in einem bestimmten Bereich) in der Verbrennungskammer zu verteilen. Es ist daher am meisten bevorzugt, die Einspritzung in einer vorher bestimmten Phase in einer ersten Hälfte des. Ansaugtaktes (beispielsweise um 300 vor OT) zu beenden. Folglich wird bei der Hochdruck-Ansaugtakteinspritzung, die im Grunde eine Kraftstoffeinspritzung in ihrer Gesamtheit in nur der ersten Hälfte ei nes Ansaugtaktes gestattet, eine Einspritzungsendzeit auf eine Zeit um die vorher bestimmte Phase herum eingestellt.
Bei der Niederdruckeinspritzung ist es im Hinblick auf einen nachfolgenden Wechsel zu einer Hochdruckeinspritzung ebenfalls bevorzugt, eine Einspritzungsendzeit so nahe wie möglich bei der für eine Dauer nach einem Wechsel zu einer Hochdruckeinspritzung einzustellen, um eine Änderung der Ausgangsleistung oder dergleichen auf Grund einer Änderung des Zerstäubungszustandes zwischen vor und nach dem Wechsel zur Hochdruckeinspritzung zu vermeiden. Wenn die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite PW relativ zur Durchdrehdauer PD gleich oder geringer als eine vorher bestimmte Rate wird, beginnt die Einspritzung am oder nach dem Beginn eines Ansaugtaktes (eigentlich 365 vor OT) und kann die Einspritzung zu einer Zeit um die vorher bestimmte Phase herum beendet werden, die Einspritzungsendzeit wird daher vorzugsweise auf die vorher bestimmte Phase eingestellt. Um zu ermitteln, ob die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite eine ist, die das Einstellen des Einspritzungsendes auf die vorher bestimmte Phase gestattet, wird somit die Ermittlung von Schritt P8 ausgeführt. Übrigens, wenn die vorher bestimmte Phase zum Beenden der Einspritzung bei 300 vor OT gewählt wird, wird α auf etwa 0,36 (65/180) eingestellt.
Wenn die Antwort in Schritt P8 Ja ist, d. h. wenn ermittelt wird, dass die Einstellung des Einspritzungsendes auf die vorher bestimmte Phase möglich ist, wird ermittelt, ob die Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 1 für einen Zylinder K (den Zylinder bei 365 vor OT), der als nächster beim Zylinder J (dem Zylinder bei 185 vor OT) einen Verbrennungstakt durchläuft, Pause hat (Schritt P9). Wenn die Einspritzung Pause hat, wird in das Ventilöffnungsregister für den Zylinder K das Datum von TS1 [die aktuelle Zeit + (PD × α) – PW] eingegeben, während in das Ventilschließungsregister für denselben Zylinder K das Datum TE1 [aktuelle Zeit + (PD × α)] eingegeben wird.
Als Folge öffnet sich das Kraftstoffeinspritzventil für den Zylinder K bei einer vergangenen Zeit von [(PD × α) – PW] ab dem aktuellen Typ und schließt bei einer vergangenen Zeit von (PD × α) ab der aktuellen Zeit. Entsprechend ist die Einspritzdauer des Kraftstoffeinspritzventils für den Zylinder K auf PW eingestellt und ist die Einspritzungsendzeit auf eine Zeit um die vorher bestimmte Phase (beispielsweise 300 vor OT) des Zylinders K eingestellt. Da die Einspritzungsstartzeitdaten und die Einspritzungsendzeitdaten bereits in Schritt P12 (oder P17, 18) der vorhergehenden Durchdrehunterbrechungsroutine im Ventilöffnungsregister und Ventielschließregister des Zylinders K gespeichert wurden, werden diese vorher eingegebenen Daten in Schritt P10 durch ihr entsprechendes Datum aktualisiert, das aus der Information über einen jüngsten Betriebszustand erhalten wurde.
Wenn die Einspritzimpulsbreite relativ kurz ist, wie oben beschrieben, macht es die Einstellung einer grundlegenden Einspritzungsstartzeit als eine Verzögerungszeit von einem grundlegenden Startimpulssignal an möglich, eine erforderliche Kraftstoffmenge als Ganzes innerhalb eines Ansaugtaktes einzuspritzen, sogar wenn sich die Motordrehzahl plötzlich erhöht, was die Beendigung eines Starts des Motors oder dergleichen wiedergibt.
Wenn andererseits in Schritt P9 ermittelt wird, dass das Einspritzventil für den Zylinder K in Betrieb ist, wird das Datum des Ventilschließregister für den Zylinder K allein aktualisiert, um nur die Einspritzmenge auf einen Wert zu ändern, der der Information eines jüngsten Betriebszustands entspricht, ohne dass die Einspritzungsstartzeit der Einspritzung zurückgesetzt wird, unter dem Gesichtspunkt, dass der richtigen Einstellung einer vom Motor geforderten Einspritzmenge Vorrang gegeben wird (wenn zurückgesetzt wird, wird das Einspritzventil einmal geschlossen und wird dann die Einspritzung wieder ausgeführt, so dass die Einspritzmenge von einem angemessenen Wert abweichen kann oder die Einspritzungsstartzeit selbst auf Grund einer mit dem Öffnen und Schließen des Ventils verbundenen Zeitverzögerung von einem optimalen Wert abweichen kann.
Dieses Aktualisieren wird durchgeführt, indem zu dem im Ventilöffnungsregister für den Zylinder K gespeicherten Ventilöffnungszeitdatum ein Kraftstoffeinspritzimpulsbreitendatum PW, das diesmal erhalten wurde, addiert und ein aktualisiertes Datum für die Einstellung einer Ventilschließungszeit berechnet wurd oder indem das Ventilschließungszeitdatum TRE1, das im Ventilschließungsregister gespeichert ist, mit einer Differenz ΔPW zwischen dem Kraftstoffeinspritzimpulsbreitendatum RPW, das in der vorhergehenden Durchdrehunterbrechungsroutine erhalten wurde, und dem aktuellen Pulsbreitendatum PW korrigiert wird. Übrigens: wo das korrigierte Ventilschließungszeitdaum TE1 vor der aktuellen Zeit liegt, wird ein Zeitdatum direkt nach der aktuellen Zeit in das Ventilöffnungsregister eingegeben, um sofort das Einspritzventil zu schließen.
Nachdem die Verarbeitung in den Schritten P9, P10, P11 hinsichtlich des Zylinders K, der sich nahe dem oberen Totpunkt im Auspufftakt befindet, abgeschlossen ist, wird in das Ventilöffnungsregister des Einspritzventils für einen Zylinder K bei 545 vor OT nahe dem unteren Totpunkt im Explosionstakt (d. h. einen Zylinder, der als nächster beim Zylinder K einen Verbrennungstakt durchläuft) das Datum [aktuelle Zeit + PD + (PD × α) – PW] eingegeben und wird in das Ventilschließungsregister für den Zylinder M das Datum [aktuelle Zeit + PD + (PD × α)] eingegeben (Schritt P12), wodurch die aktuelle Durchdrehunterbrechungsroutine abgeschlossen wird.
Als Folge ist der Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils für den Zylinder M vorläufig in solcher Weise eingestellt, dass sich das Kraftstoffeinspritzventil bei einer vergangenen Zeit von [PD + (PD × α) – PW] von der aktuellen Zeit an (im Ansaugtakt) öffnet und bei einer vergangenen Zeit von [PD + (PD × α)] von der aktuellen Zeit an schließt. Entsprechend ist die Einspritzdauer des Kraftstoffeinspritzventils für den Zylinder M vorläufig auf PW eingestellt, während die Einspritzungsendzeit vorläufig auf eine Zeit um die vorher bestimmte Phase (beispielsweise 300 vor OT) in einem Ansaugtakt des Zylinders M herum eingestellt ist. Das Ventilöffnungsregister und das Ventilschließungsregister für den Zylinder M werden in Schritt P10 (oder P14, P11, P15) der nächsten Durchdrehunterbrechungsroutine aktualisiert. Wenn jedoch die vorläufig im Ventilschließungsregister eingestellte Einspritzungsstartzeit vor der nächsten Ausführung der Durchdrehunterbrechungsroutine erreicht wird, wird die Einspritzung in den Zylinder M auf der Basis der vorläufig eingestellten Daten gestartet.
Wenn andererseits die Antwort von Schritt P8 Nein ist, d. h. wenn ermittelt wird, dass die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite PW bezüglich der Durchdrehdauer PD größer als die vorher bestimmte Rate ist und ermittelt wird, dass die Einspritzung in der Dauer eines Ansaugtaktes allein unmöglich ist, um das Einspritzungsende auf eine vorher bestimmte Phase (beispielsweise 300 vor OT) einzustellen, wird ermittelt, ob die Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 1 für den Zylinder K (der Zylinder bei 365 vor OT) Pause hat (Schritt P13). Wenn die Einspritzung Pause hat, wird ein Datum, das einer Zeit direkt nach der aktuellen Zeit entspricht, eingegeben, um die Einspritzung sofort zu star ten, und wird ein Datum (Datum, das der Zeit direkt nach der aktuellen Zeit entspricht, + PW) in das Ventilschließungsregister für denselben Zylinder K eingegeben.
Als Folge öffnet sich das Kraftstoffeinspritzventil für den Zylinder K sofort und schließt es sich bei einer vergangenen Zeit PW von der aktuellen Zeit an. Entsprechend ist die Einspritzdauer des Kraftstoffeinspritzventils für den Zylinder K auf PW eingestellt, während die Einspritzungsendzeit auf eine Phase eingestellt ist, die gegenüber der vorher bestimmten Phase (beispielsweise 300 vor OT) des Zylinders K verzögert ist. Übrigens wurden die Einspritzungsstartzeitdaten und Einspritungsendzeitdaten bereits im Schritt P12 (oder P17, P18) der vorhergehenden Durchdrehunterbrechungsroutine im Ventilöffnungsregister und Ventilschließungsregister für den Zylinder K gespeichert. Diese Daten werden daher in Schritt P14 aktualisiert.
Sogar wenn die Motordrehzahl nach dem Beginn einer Kraftstoffeinspritzung plötzlich steigt und das Zeitintervall der Dauer eines einzelnen Taktes kürzer wird, macht es eine Kraftstoffeinspritzimpulsbreite, die länger als ein bestimmtes Niveau ist und von einer Einspritzung im Einklang mit einem Bezugssignal von 365 vor OT beginnt, möglich, eine Einspritzungsmenge in einer Dauer sicherzustellen, die der Dauer eines einzelnen Taktes entspricht. Es ist daher möglich, Kraftstoff in einer Menge nähe der erforderlichen Kraftstoffmenge einzuspritzen, selbst wenn in Schritt P7 eine erzwungene Ventilschließung bei 185 vor OT durchgeführt wird.
Wenn andererseits in Schritt P13 ermittelt wird, dass das Einspritzventil für den Zylinder K in Betrieb ist, wird nur das Datum des Ventilschließungsregisters für den Zylinder K wie in Schritt P11 aktualisiert, um nur die Einspritzungs menge auf einen Wert zu ändern, der der Information über einen letzten Betriebszustand entspricht (P15).
Die in den Registern gespeicherten Daten werden dann in Schritt P14 und P15 zurückgesetzt. Nach Beendigung der Verarbeitung in Bezug auf den Zylinder K, der sich nahe dem oberen Totpunkt im Auspufftakt befindet, wird ermittelt, ob die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite PW kürzer als die Durchdrehdauer PD (nämlich eine für einen einzelnen Takt erforderliche Zeit) ist (Schritt P16). Auf der Basis ihrer Differenz wird die Einstellung der Einspritzungsstartzeit für den Zylinder M, der sich nahe dem unteren Totpunkt befindet, ausgeführt.
Die Ermittlung von Ja in Schritt P16 bedeutet nämlich, dass eine Einspritzung in ihrer Gesamtheit in nur einem einzigen Takt abgeschlossen werden kann. In diesem Fall wird die Einspritzungsstartzeit so eingestellt, dass die gesamte Menge im Ansaugtakt eingespritzt wird, und ist die Einspritzungsendzeit so weit wie möglich vom unteren Totpunkt des Kompressionstaktes entfernt.
Eine Einspritzung nur in einem Ansaugtakt ohne Verwendung eines Auspufftaktes ist verdienstvoll zur Verhinderung eines Durchblasens von Kraftstoff zu einem Auspuffsystem. Wenn die Einspritzung in einem Ansaugtakt ausgeführt wird, macht es darüber hinaus das Einstellen einer möglichst vorgerückten Einspritzungsstartzeit möglich, Zeit zu gewinnen, bis die Zündung stattfindet, und ist somit vorteilhaft beim Verteilen, Zerstäuben und gleichmäßigen Mischen des Kraftstoffs.
Speziell beschrieben wird, wenn (PD × α)≤ PW < PD, das Zeitdatum (aktuelle Zeit + PD) beim Ventilöffnungsregister für das Einspritzventil des Zylinders M eingestellt und das Zeitdatum (aktuelle Zeit + PD + PW) bei seinem Ventil- schließungsregister eingestellt, so dass die Einspritzungsstartzeit für den Zylinder M auf eine Zeit um den oberen Totpunkt im Auspufftakt (beispielsweise 365 vor OT) herum eingestellt ist (Schritt P18).
Die Ermittlung von Nein in Schritt P16 bedeutet andererseits, dass die Einspritzung in ihrer Gesamtheit nicht in nur einem einzigen Takt ausgeführt werden kann. In diesem Fall wird eine Einspritzungsdauer eingestellt, die die gesamte Dauer des Ansaugtaktes und einen Teil des Auspufftaktes verwendet, weil die Verwendung eines Kompressoinstaktes als Einspritzdauer auf Grund einer Erhöhung des Zylinderinnendrucks im Falle einer Niederdruckeinspritzung zum Auftreten einer Rückwärtsströmung von Zylindergas zum Einspritzventil führt und nicht bevorzugt ist, und hinsichtlich einer Einspritzdauer, die nicht abzudecken ist, selbst wenn die gesamte Dauer eines Ansaugtaktes verwendet wird, ist es bevorzugt, die Einspritzdauer zur Seite eines Auspufftaktes auszudehnen.
Speziell beschrieben wird, wenn PD ≤ PD, das Zeitdatum [aktuelle Zeit + (2 × PD)] beim Ventilschließungsregister für das Einspritzventil des Zylinders M eingestellt und das Zeitdatum [aktuelle Zeit + (2 × PD) – PW] beim Ventilöffnungsregister eingestellt, so dass die Einspritzungsendzeit für den Zylinder M in die Nähe des unteren Totpunktes des Ansaugens (beispielsweise 185 vor OT) eingestellt ist (Schritt P17). Da das in Schritt P17 eingestellte Ventilöffnungszeitdatum einen Wert hat, der der nächsten Ausführung der Durchdrehunterbrechungsroutine vorhergeht, ist die Ermittlung von Schritt P13 der Durchdrehunterbrechungsroutine immer Nein, wenn PD ≤ PW, sofern sich die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle nicht wesentlich erhöht. Daher wird die Einspritzungsstartzeit nicht zurückgesetzt (mit anderen Worten: Schritt P14 wird nicht ausgeführt).
Hier kann die Einspritzungsstartzeit zur Zeit des Niederdruckeinspritzungsmodus schematisch wie in 18 gezeigt dargestellt werden. In 18 sind die Kühlmitteltemperaturen entlang der Abszisse aufgetragen (im Diagramm wird die Kühlmitteltemperatur nach rechts geringer) und die vergangene Zeit ist entlang der Ordinate aufgetragen. Die Einspritzungsstartzeit und die Einspritzungsendzeit bei einer ersten spezifischen Motordrehzahl (niedrige Drehzahl) sind mit den durchgezogenen Linien A1 bzw. B1 angegeben. Daher ist der Abstand zwischen diesen durchgezogenen Linien bei jeder Kühlmitteltemperatur äquivalent zu einer Kraftstoffeinspritzimpulsbreite PW für die Kühlmitteltemperatur. Die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite wird länger, wenn die Kühlmitteltemperatur fällt.
Ferner stellt eine Linie III mit abwechselnd langen und kurzen Strichen, die entlang der Abszisse verläuft, eine vorher bestimmte Phase (300 vor OT) als Bezugszeit in einem Ansaugtakt dar, zeigt eine Linie I1 mit abwechselnd langen und kurzen Strichen die Zeit des oberen Totpunktes im Auspufftakt bei der oben beschriebenen ersten spezifischen Motordrehzahl und bezeichnet eine Linie II1 mit abwechselnd langen und kurzen Strichen die Zeit des unteren Totpunktes im Ansaugtakt bei der oben beschriebenen ersten spezifischen Motordrehzahl. Daher entspricht der Abstand zwischen den Linien I1 und II2 mit abwechselnd langen und kurzen Strichen einer Durchdrehdauer PD bei der oben beschriebenen ersten spezifischen Motordrehzahl. Wie aus diesem Diagramm zu erkennen ist, fällt bei der ersten spezifischen Motordrehzahl und in einem Kühlmitteltemperaturbereich von TW2 und höher (nämlich im Bereich X1) die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite PW zwischen den oberen Totpunkt im Auspufftakt und die vorher bestimmte Phase des Ansaugtaktes [nämlich PW < (PD × α)]. In diesem Temperaturbereich wird die durch B1 angegebene Einspritzungsendzeit daher vorzugsweise auf die vorher bestimmte Phase 300 vor OT eingstellt und wird die Einspritzungsstartzeit A1 näher beim oberen Totpunkt im Auspufftakt (365 vor OT) eingestellt, wenn die Einspritzimpulsbreite PW länger wird.
Wenn andererseits die Kühlmitteltemperatur geringer als TW2 aber höher als TW4 ist (Bereich Y1), fällt der Kraftstoffeinspritzimpuls PW in einen einzigen Takt nämlich (PD × α)≤ PW < PD]. In diesem Temperaturbereich wird die durch A1 angegebene Einspritzungsstartzeit vorzugsweise auf 365 vor OT zu einer Zeit um den oberen Totpunkt im Auspufftakt eingestellt und wird die Einspritzungsendzeit B1 näher beim unteren Totpunkt im Ansaugtakt 185 vor OT eingestellt, wenn die Einspritzimpulsdauer PW länger wird. Ferner fällt in einem Bereich, in dem die Kühlmitteltempratur geringer als TW4 ist (Bereich Z1), die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite PW nicht in einen einzigen Takt (nämlich PD≤ PW). Folglich wird die Einspritzungsendzeit B1 vorzugsweise auf den unteren Totpunkt im Ansaugtakt 185 vor OT eingestellt und wird die Einspritzungsstartzeit A1 so eingestellt, dass sie sich im Auspufftakt weiter ausdehnt, wenn die Einspritzungsimpulsbreite PW länger wird.
Wenn sich die Motordrehzahl bei einer zweiten Motordrehzahl (höher als die erste Motordrehzahl) befindet, wird der obere Totpunkt im Auspufftakt 365 vor OT durch eine Linie I2 mit abwechselnd langen und kurzen Strichen angegeben und wird der obere Totpunkt im Ansaugtakt 185 vor OT durch eine Linie II2 mit abwechselnd langen und kurzen Strichen bezeichnet, wenn eine vorher bestimmte Phase 300 vor OT in einem Ansaugtakt als Bezugswert verwendet wird. Folglich ändert sich der Temperaturbereich, in dem die Einspritzungsendzeit vorzugsweise auf die vorher bestimmte Phase 300 vor OT eingestellt wird, auf TW1 (> TW2) und höher, ändert sich der Temperaturbereich, in dem die Einspritzungsstartzeit vorzugsweise auf den oberen Totpunkt im Auspufftakt 365 vor OT eingestellt wird, auf einen Bereich zwi schen TW1 und TW3 (> TW4) und ändert sich der Temperaturbereich, in dem die Einspritzungsendzeit vorzugsweise auf den unteren Totpunkt im Ansaugtakt 185 vor OT eingestellt wird, auf einen Bereich niedriger als TW3. Es ist nämlich zu verstehen, dass bei dieser Ausführungsform die Einspritzungsstartzeit zur Zeit einer Niederdruck-Einspritzung in Übereinstimmung mit dem Zustand eines Motorbetriebs gesteuert wird, geführt durch eine Motordrehzahl und eine Kühlmitteltemperatur.
Zurückkehrend zu 16 und 17 wird nun eine kurze Beschreibung des Falles gegeben, in dem eine Hochdruck-Einspritzung ausgeführt wird. Wenn in Schritt P21 ermittelt wird, dass sich der Motor nicht im Niederdruck-Einspritzungsmodus befindet, wird in Schritt P22 ermittelt, ob sich ein Zylinder am oberen Totpunkt im Kompressionstakt befindet, d. h. bei einem bestimmten Zylinder I gerade eine Einspritzung stattfindet, und wenn bei dem Zylinder gerade eine Einspritzung stattfindet, wird das Stoppen der Einspritzung erzwungen (Schritt P23). Es wird dann ermittelt, ob der Einspritzungsmodus ein Ansaugtakt-Einspritzungsmodus oder ein Kompressionstakt-Einspritzungsmodus ist (Schritt P24).
Wenn ermittelt wird, dass er Einspritzungsmodus der Ansaugtakt-Einspritzungsmodus ist, wird eine Einspritzungszeitinformation (beispielsweise Einspritzungsendzeitinformation) entsprechend einem aktuellen Betriebszustand aus einem Einspritzungszeitplan für die Hochdruck-Ansaugtakteinspritzung ausgelesen. Der Plan wurde entsprechend Motordrehzahlen und Motorlasten im Voraus in einer Speichereinrichtung gespeichert. Unter Verwendung der Durchdrehdauer PD wird die Information in Information über Zeitverzögerungen von der aktuellen Zeit an in den Zylindern K, M umgewandelt. Aus dieser Zeitverzögerungsinformation und der Einspritzimpulsbreite PW werden Einspritzungsstartzeitdaten für die jewei- ligen Zylinder- als Information über Zeitverzögerungen von der aktuellen Zeit an erhalten und in die Ventilschließungsregister und Ventilöffnungsregister für die einzelnen Zylinder K, M eingegeben (Schritt P25). Als Folge wird im Zylinder K die Kraftstoffeinspritzung zu einer Zeit ausgeführt, die vom Einspritzungszeitplan bestimmt wurde, bevor ein nächster Durchdrehunterbrechungsimpuls auftritt. Übrigens ist die Einspritzungsendzeit bei einer niedrigen Motordrehzahl bei dieser Hochdruck-Ansaugtakteinspritzung auf eine Zeit um die oben beschriebene vorher bestimmte Phase (nämlich die vorher bestimmte Phase, die in einer ersten Hälfte eines Ansaugtaktes eingestellt wurde, beispielsweise 300 vor OT) herum eingestellt, wobei man sich besonders auf die Zeit einer geringen oder mittleren Last konzentriert, so dass eine Änderung der Ausgangsleistung zwischen vor und nach einem Wechsel aus der Niederdruck-Einspritzung klein ist (wenn das Zeitintervall vom oberen Totpunkt im Auspufftakt bis zur oben vorher bestimmten Phase gleich oder größer als ein bestimmtes Niveau von einer niedrigen Drehzahl aus ist, eine Impulsbreite, die gestattet, dass die Einspritzung in nur einem Ansaugtakt abgeschlossen wird, beträchtlich groß wird, selbst wenn die Zeit um die vorher bestimmte Phase herum als Einspritzungsendzeit eingestellt ist).
Wenn in Schritt P24 ermittelt wird, dass er Einspritzungsmodus ein Kompressionstakt-Einspritzungsmodus ist, wird eine Information über eine Einspritzungszeit (beispielsweise Information über eine Einspritzungsendzeit) entsprechend einem aktuellen Betriebszustand aus einem Einspritzungszeitplan für die Hochdruck-Kompressionstakteinspritzung ausgelesen. Dieser Plan wurde entsprechend Motordrehzahlen und Motorlasten im Voraus in einer Speichereinrichtung gespeichert. Unter Verwendung der Durchdrehdauer PD wird die Information in Information über eine Zeitverzögerung von der aktuellen Zeit an im Zylinder J umgewandelt. Aus dieser Zeitverzögerungsinformation und der Einspritzimpulsbreite PW werden Einspritzungsstartzeitdaten für den Zylinder J als Information über eine Zeitverzögerung von der aktuellen Zeit an erhalten und in das Ventilschließungsregister und Ventilöffnungsregister für den Zylinder J eingegeben (Schritt P25). Als Folge wird im Zylinder J die Kraftstoffeinspritzung zu der Zeit ausgeführt, die vom Einspritzungszeitplan bestimmt ist.
Eine Modifikation der zweiten Ausführungsform, die hauptsächlich unter Bezugnahme auf 16 und 17 beschrieben wurde, wird nun unter Bezugnahme auf 19 und 20 beschrieben. In der zweiten Ausführungsform wurde die Einspritzungszeit zur Zeit einer Niederdruck-Einspritzung abhängig von der Rate der Kraftstoffeinspritzimpulsbreite PW relativ zu den Durchdrehdauerdaten PD eingestellt. Die Einspritzungsendzeit wurde nämlich vorzugsweise auf die vorgeschriebene Phase in der ersten Hälfte des Ansaugtaktes, wo die Rate klein war, eingestellt, die Einspritzungsstartzeit wurde vorzugsweise auf die Zeit um den oberen Totpunkt im Auspufftakt herum eingestellt, wenn die Rate mittel war, und die Einspritzungsendzeit wurde vorzugsweise auf eine Zeit um den unteren Totpunkt im Ansaugtakt herum eingestellt, wenn die Rate groß war. Diese Einstellung, mit anderen Worten: wie unter Bezugnahme auf 18 beschrieben wurde, hat die Einspritzungszeit Charakteristiken, die abhängig von einer Kühlmitteltemperatur und einer Motordrehzahl variieren. Als Ersatz für die zweite Ausführungsform kann daher in Betracht gezogen werden, im Voraus die Einspritzungszeit zur Zeit eines Niederdruck-Einspritzungsmodus in Form eines Datenplans, der als Eingabeparameter Motortemperaturen enthält, die durch Kühlmitteltemperaturen und Motordrehzahlen verkörpert sind, in der Speichereinrichtung der Steuerungseinrichtung zu speichern, basierend auf den Ergebnissen der Erfassung einer tatsächlichen Motordrehzahl und Motorkühlmitteltemperatur einen der gespeicherten Werte zu lesen und dann eine Einspritzungszeit (beispielsweise eine Einspritzungsendzeit) einzustellen. Die in 19 und 20 gezeigte Modifikation stellt eine Einspritzungszeit zur Zeit des Niederdruck-Einspritzungsmodus auf der Basis von Einspritzungsendzeitdaten ein, die in Form eines Datenplans aus Motordrehzahlen und Motorkühlmitteltemperaturen vorbereitet wurden. Ferner wird in der Modifikation von 19 und 20 eine Einspritzungszeit zur Zeit des Hochdruck-Einspritzungsmodus wie in der zweiten Ausführungsform von 16 und 17 basierend auf einer Einspritzungsendzeitinformation in Form eines Datenplans von Motordrehzahlen und Motorlasten eingestellt. Bei dieser Modifikation wird zur Zeit des Niederdruck-Einspritzungsmodus eine Einspritzungszeit basierend auf wenigstens einer Motordrehzahl und einer Motorkühlmitteltemperatur eingestellt. Zur Zeit des Hochdruck-Einspritzungsmodus wird eine Einspritzungszeit basierend auf wenigstens einer Motordrehzahl und einer Motorlast eingestellt. Selbstverständlich kann die Einspritzungszeitinformation, die in der Steuerungseinrichtung 30 gespeichert ist, die Einspritzungsstartzeitinformation statt der Einspritzungsendzeitinformation sein. Bei der Modifikation von 19 und 20 sind Schritte, die die gleichen Funktionen wie die Ausführungsform von 16 und 17 ausführen, durch gleiche Bezugssymbole angegeben und ist ihre Beschreibung hier weggelassen.
Wenn in 19 und 20 über Schritt P5 oder P21 eine Niederdruck-Einspritzung angewiesen ist, wird entsprechend einer tatsächlichen Motorkühlmitteltemperatur und Motordrehzahl in Schritt P30 Information über Ziel-Einspritzungsendzeitphasen für Niederdruck-Einspritzung, die in der Speichereinrichtung (ROM) der Steuerungseinrichtung gespeichert ist, gelesen und als CTR gesetzt. In Schritt P32 wird ermittelt, ob die Einspritzung durch das Einspritzungsvnetil für den Zylinder K am oberen Totpunkt im Auspufftakt Pause hat. Wenn das Einspritzventil in Betrieb ist, wie Schritt P11 in 16 und 17, wird eine Korrektur an der Einspritzungsendzeit vorgenommen (Schritt P34). Wenn das Einspritzventil für den Zylinder K außer Betrieb ist, werden die Einspritzungsstartzeitdaten TS1 und Einspritzungsendzeitdaten TE1, die in das Ventilöffnungsregister bzw. das Ventilschließungsregister für den Zylinder K eingegeben werden sollen, in Übereinstimmung mit den folgenden arithmetischen Formeln auf der Basis der Ziel-Einspritzungsendzeitphase CTE, einer Einspritzimpulsbreite PW, einer aktuellen Zeit TM und einer Durchdrehperiode PD berechnet (Schritt P32). TS1 = TM + [PD × (365 – CTE)/180] – PW TE1 = TM + [PD × (365 – CTE)/180]
Nachdem die Berechnungsergebnisse in die entsprechenden Register für das Einspritzventil des Zylinders K gesetzt sind (Schritt P33), werden ebenfalls Einspritzungsstartzeitdaten TS2 und Einspritzungsendzeitdaten TE2 für den Zylinder M zu einer Zeit um den unteren Totpunkt im Explosionstakt herum in Übereinstimmung mit den unten beschriebenen arithmetischen Formeln berechnet (Schritt P35). Die Berechnungsergebnisse werden dann in die entsprechenden Register für den Zylinder M gesetzt (Schritt P36). TS2 = TM + [PD × (545 – CTE)/180] – PW TE2 = TM + [PD × (545 – CTE)/180]
Wenn andererseits in Schritt P21 ermittelt wird, dass der Einspritzungsmodus der Hochdruck-Einspritzungsmodus ist, wird Information über Ziel-Einspritzungsendzeitphasen für eine Hochdruck-Einspritzung, die in der Speichereinrichtung (ROM) der Steuerungseinrichtung 30 gespeichert ist, entsprechend einer tatsächlichen Motorlast und Motordrehzahl gelesen und als CTE gesetzt, beides in Schritt P37. Übri gens ist diese Information über Ziel-Einspritzungsendzeitphasen für eine Hochdruck-Einspritzung in Form von Datenplänen, einem für die Kompressionstakt-Einspritzung und dem anderen für die Ansaugtakt-Einspritzung, in der Speichereinrichtung gespeichert. Wenn der Einspritzungsmodus für einen Ansaugtakt ist (Einspritzungsmodusmarke: B), wird selektiv der Datenplan für eine Ansaugtakt-Einspritzung verwendet. Wenn andererseits der Einspritzungsmodus für einen Kompressionstakt ist (Einspritzungsmodusplan: C), wird selektiv der Datenplan für eine Kompressionstakt-Einspritzung eingesetzt.
Wenn der Einspritzungsmodus in einem Ansaugtaktmodus ist, wird die Verarbeitung von Operationen von Schritt P31 an wie bei einer Niederdruck-Einspritzung angewiesen, aber im Falle des Kompressionstakt-Einspritzungsmodus wird die Verarbeitung von Schritt P39 angewiesen (Schritt P38). In Schritt P39 werden Einspritzungsstartzeitdaten TS3 und Einspritzungsendzeitdaten TE3 – die in das Ventilöffnungsregister bzw. das Ventilschließungsregister für den Zylinder J nahe dem unteren Totpunkt im Kompressionstakt eingegeben werden sollen – in Übereinstimmung mit den folgenden arithmetischen Formeln auf der Basis der Ziel-Einspritzungsendzeitphase CTE, einer Einspritzimpulsbreite PW, einer aktuellen Zeit TM und einer Durchdrehperiode PD berechnet. TS3 = TM + [PD × (185 – CTE)/180] – PW TE3 = TM + [PD × (185 – CTE)/180]
Die Berechnungsergebnisse werden in die entsprechenden Register für das Einspritzventil des Zylinders J gesetzt (Schritt P40).
Um eine Kraftstoffeinspritzungsmenge zur Zeit einer plötzlichen Erhöhung der Motordrehzahl, beispielsweise kurz nach einem Start in der Modifikation von 19 und 20, sicherzustellen, ist es nur nötig, den in 16 und 17 gezeigten Schritt P14 an Stelle der Schritte P32, P33 auszuführen und, falls zur Zeit einer Niederdruck-Einspritzung eine Einspritzung bei 365 vor OT nicht gestartet wurde, den Start der Einspritzung bei 365 vor OT zu erzwingen (ungeachtet der im Ventilöffnungsregister gespeicherten Ventilöffnungszeitdaten).
Die obigen Ausführungsformen und Modifikation wurden auf der Basis von Vier-Zylinder-Motoren beschrieben. Es sollte jedoch daran gedacht werden, dass die Zylinderanzahl eines Verbrennungsmotors, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, wahlfrei ist. Wenn ein Signal, das die Zeit um den Beginn eines Auspufftaktes herum angibt; (545 vor OT = ein zweites Triggersignal), ein Signal, das die Zeit um den Beginn eines Ansaugtaktes herum angibt, (365 vor OT = ein erstes Triggersignal), ein Signal, das die Zeit um den Beginn eines Kompressionstaktes herum angibt, (185 vor OT) und ein Signal, das die Zeit um den Beginn eines Explosionstaktes herum angibt, (5 vor OT) als Triggersignale für einen bestimmten Zylinder verwendet werden, machen es diese Triggersignale möglich, alle Triggersignale, die bestimmte Phasen (d.h, die Zeit um den Beginn eines Auspufftaktes herum, die Zeit um den Beginn eines Ansaugtaktes herum, die Zeit um den Beginn eines Kompressionstaktes herum und die Zeit um den Beginn eines Explosionstaktes herum) angeben, für jeden der Zylinder eines 4-Zylinder-, 8-Zylinder oder 12-Zylinder-Motors zu bilden. Der Aufbau kann daher vereinfacht werden.
Ferner war in den obigen Ausführungsformen und der Modifikation die Einstelleinrichtung 121 für den Kraftstoffzufuhrdruck aus der Steuerungseinrichtung 30, dem elektromagnetischen Wegeventil 14, dem Niederdruck-Steuerventil, dem Hochdruck-Steuerventil, dem festen Reduzierstück 15 und dergleichen aufgebaut, und wurde der Kraftstoffdruck zwischen zwei Niveaus gewechselt, einem für die Zeit eines Starts und dem anderen für die Zeit eines normalen Betriebs oder dergleichen. Die Einstelleinrichtung für den Kraftstoffzufuhrdruck kann von solcher Art sein, dass der Kraftstoffdruck entsprechend dem Betriebszustand kontinuierlich variiert wird und in einem besonderen Betriebszustand, einschließlich der Zeit eines Starts, auf ein ziemlich niedriges Niveau eingestellt ist.
FÄHIGKEIT DER NUTZUNG IN DER INDUSTRIE
Das Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung gemäß der vorliegenden Erfindung ist zur Verwendung bei einem Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder geeignet, der vom Funkenzündungstyp ist und Kraftstoff direkt in seine Verbrennungskammer oder -kammern einspritzt. Das Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung kann eine feine und genaue Steuerung der Kraftstoffeinspritzung erreichen. Insbesondere kann Kraftstoff sogar zur Zeit eines Starts bei niedriger Temperatur in einer erforderlichen Menge zugeführt werden, wodurch ein gleichmäßiger Start sichergestellt wird.

Claims

Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung für einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder, wobei das System umfasst: ein an einem Zylinder angeordnetes Kraftstoffeinspritzventil (1) zum Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder; eine Einstelleinrichtung (121) für den Kraftstoffzufuhrdruck zum Einstellen eines Kraftstoffeinspritzdrucks des Kraftstoffeinspritzventils (1) auf einen niedrigen Druck in einem speziellen Betriebszustand, der die Zeit eines Starts des Verbrennungsmotors beinhaltet, und zum Einstellen des Kraftstoffeinspritzdrucks auf einen hohen Druck in einem anderen Betriebszustand als dem speziellen Betriebszustand; und eine Steuereinrichtung (120) für die Kraftstoffeinspritzung; dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung für die Kraftstoffeinspritzung so angeordnet ist, dass eine Einspritzdauer für das Kraftstoffeinspritzventil (1) als eine Dauer eingestellt wird, die länger als eine Dauer eines einzelnen Taktes in einem Betriebszyklus des Verbrennungsmotors im speziellen Betriebszustand ist.
System nach Anspruch 1, bei dem auf Einstellen der Einspritzdauer, die länger als die Periode des einzelnen Taktes ist, die Steuereinrichtung (120) für die Kraftstoffeinspritzung die Einspritzdauer als eine Dauer einstellt, die im Bereich von einem Auspufftakt bis zu einem Ansaugtakt liegt.
System nach Anspruch 1, bei dem die Steuereinrichtung (120) für die Kraftstoffeinspritzung eine Einspritzdauer für das Kraftstoffeinspritzventil (1) in Über einstimmung mit wenigstens einem Motorbetriebsparameter einschließlich einer Motortemperatur im speziellen Betriebszustand einstellt, so dass in einem ersten Betriebszustand die Einspritzdauer eine Dauer wird, die länger als die Dauer eines einzelnen Taktes in einem Betriebszyklus des Verbrennungsmotors ist, und dass in einem anderen Betriebszustand als dem ersten Betriebszustand die Einspritzdauer eine Dauer wird, die nicht länger als die Dauer des einzelnen Taktes ist.
System nach Anspruch 3, bei dem die Steuereinrichtung (120) für die Kraftstoffeinspritzung die Einspritzdauer so einstellt, dass eine Einspritzung von Kraftstoff während einer Dauer ausgeführt wird, die in dem ersten Betriebszustand von einem Auspufftakt bis zu einem Ansaugtakt reicht, und dass die Einspritzung in dem anderen Betriebszustand als dem ersten Betriebszustand während des Ansaugtaktes ausgeführt wird.
System nach Anspruch 4, bei dem die Steuereinrichtung (120) für die Kraftstoffeinspritzung eine Einspritzungsendzeit für das Kraftstoffeinspritzventil (1) in dem ersten Betriebszustand auf eine Zeit um eine Startzeit eines Kompressionstaktes herum einstellt und eine Einspritzungsstartzeit für das Kraftstoffeinspritzventil (1) in dem anderen Betriebszustand als dem ersten Betriebszustand auf eine Zeit um eine Startzeit des Ansaugtaktes herum oder eine Zeit während des Ansaugtaktes einstellt.
System nach Anspruch 5, bei dem in dem anderen Betriebszustand als dem ersten Betriebszustand die Steuereinrichtung (120) für die Kraftstoffeinspritzung die Einspritzungsendzeit auf eine Zeit um eine voreingestellte Phase herum einstellt, die als eine Einspritzungsendzeit für eine Hochdruckeinspritzungszeit in einer ersten Hälfte des Ansaugtaktes eingestellt ist, wenn die Einspritzung von Kraftstoff bis zur voreingestellten Phase beendet ist, aber die Einspritzungsstartzeit auf eine Zeit um die Startzeit des Ansaugtaktes herum einstellt, wenn die Einspritzung von Kraftstoff nicht bis zur voreingestellten Phase voll-ständig erfolgt ist.
System nach Anspruch 1, bei dem die Steuereinrichtung (120) für die Kraftstoffeinspritzung eine Einspritzdauer für das Kraftstoffeinspritzventil (1) im speziellen Betriebszustand in Übereinstimmung mit wenigstens einem Motorbetriebsparameter einschließlich einer Motortemperatur einstellt und eine Einspritzungsstartzeit so einstellt, dass die Einspritzung von Kraftstoff in einem Auspufftakt begonnen und um eine Startzeit eines Kompressionstaktes herum beendet wird, wenn die Einspritzungsdauer länger als die Dauer eines einzelnen Taktes in einem Betriebszyklus des Verbrennungsmotors ist, und dass die Einspritzung von Kraftstoff in einem Ansaugtakt ausgeführt wird, wenn die Einspritzungsdauer nicht länger als die Dauer des einzelnen Taktes in dem Betriebszyklus des Verbrennungsmotors ist.
System nach Anspruch 1, bei dem die Steuereinrichtung (120) für die Kraftstoffeinspritzung im speziellen Betriebszustand eine Einspritzdauer für das Kraftstoffeinspritzventil (1) in Übereinstimmung mit wenigstens einem Motorbetriebsparameter einschließlich einer Motortemperatur und eine Kraftstoffeinspritzungsstartzeit in Übereinstimmung mit wenigstens der Motortemperatur und einer Motordrehzahl so einstellt, dass eine Einspritzung von Kraftstoff während einer Dauer, die von einem Auspufftakt bis zu einem Ansaugtakt reicht, oder während des Ansaugtaktes ausgeführt wird, und bei dem die Steuereinrichtung für die Kraftstoffeinspritzung in einem anderen Betriebszustand als dem speziellen Betriebszustand die Einspritzdauer in Übereinstimmung mit wenigstens einem Motorbetriebsparameter einschließlich einer Motorlast und die Kraftstoffeinspritzungsstartzeit in Übereinstimmung mit wenigstens der Motorlast und der Motordrehzahl so einstellt, dass eine Einspritzung von Kraftstoff während des Ansaugtaktes oder eines Kompressionstaktes ausgeführt wird.
Steuersystem für die Einspritzung nach Anspruch 1, bei dem die Steuereinrichtung (120) für die Kraftstoffeinspritzung eine Einspritzungsdauer für das Kraftstoffeinspritzventil (1) in Übereinstimmung mit wenigstens einem Motorbetriebsparameter einschließlich einer Motortemperatur so einstellt, dass die Einspritzungsdauer ausgedehnt wird, wenn die Motortemperatur niedriger wird, und zur Zeit eines Starts bei niedriger Temperatur auch eine Einspritzungsstartzeit für das Kraftstoffeinspritzventil (1) so einstellt, dass eine Einspritzung von Kraftstoff in einem Auspufftakt begonnen und durch eine Phase nach einer Startzeit eines Kompressionstaktes beendet wird.
Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung nach Anspruch 1, wobei das System umfasst: eine Signalerzeugungseinrichtung (130) zum Erzeugen eines ersten Triggersignals und eines zweiten Triggersignals zu einer Zeit um eine Startzeit eines Ansaugtaktes herum und zu einer Zeit während einer speziellen Taktphase vor der Zeit um die Startzeit des Ansaugtaktes herum in Bezug auf den Zylinder; und bei dem die Steuereinrichtung (120) für die Kraftstoffeinspritzung eine Kraftstoffeinspritzungsstartzeit für das Kraftstoffeinspritzventil (1) gleichzeitig mit Erzeugung des zweiten Triggersignals berech net, so dass die Einspritzungsstartzeit für das Kraftstoffeinspritzventil (1) eine gewünschte Zeit in einer Dauer wird, die von einem Auspufftakt bis zu einem Ansaugtakt reicht, eine verstrichene Zeitdauer von der Erzeugung des zweiten Triggersignals an misst, um einen Ventilöffnungsantrieb für das Kraftstoffeinspritzventil (1) zu steuern, so dass das Kraftstoffeinspritzventil (1) zur gewünschten Zeit geöffnet wird und, wenn das Kraftstoffeinspritzventil (1) zur Zeit der Erzeugung des ersten Triggersignals nicht offen ist, das Kraftstoffeinspritzvegtal (1) in Bevorzugung gegenüber den Ergebnissen der Messung öffnet.
System nach Anspruch 10, bei dem der Verbrennungsmotor mit 4N (N: natürliche Zahl) Zylindern versehen ist und das zweite Triggersignal für einen bestimmten der Zylinder gemeinsam mit dem ersten Triggersignal für einen anderen der Zylinder gebildet wird.
Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung nach Anspruch 1, bei dem die Einstelleinrichtung (120) für die Kraftstoffeinspritzung eine Einspritzungsstartzeit für das Kraftstoffeinspritzventil (1) auf eine Zeit um eine Startzeit eines Ansaugtaktes herum oder in einem Auspufftakt einstellt.