DE69629239T2

DE69629239T2 - Leerlaufdrehzahlsteuergerät für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE69629239T2
Application number: DE69629239T
Authority: DE
Inventors: Iida Nishikyo-ku Kazumasa; Miyamoto Tanbacho Katsuhiko
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1995-05-16
Filing date: 1996-05-14
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2016-05-15
Also published as: JP3175535B2; KR960041672A; KR0166664B1; DE69629239D1; EP0743437A3; JPH08312398A; EP0743437B1; EP0743437A2; US5628290A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leerlaufdrehzahl-Steuergerät für einen Verbrennungsmotor und insbesondere ein Leerlaufdrehzahl-Steuergerät, das zur Verwendung mit einem Verbrennungsmotor ausgebildet ist, der mit einer Vorrichtung bereitgestellt wird, um das Abgas während eines Leerlaufmotorbetriebs an das Einlass- bzw. Ansaugsystem des Motors rückzuführen, oder das zur Verwendung mit einem Zylinder-Einspritzmotor ausgebildet ist, der wiederum ausgebildet ist, um den Kraftstoff direkt in die Motorzylinder zu spritzen.
Beschreibung des Standes der Technik
US-A-4 721 082 beschreibt eine Leerlaufdrehzahl-Steueranordnung durch die Verstellung des Luft/Kraftstoffverhältnisses.
Um schädliche Abgaskomponenten zu reduzieren, die von in Fahrzeugen und dergleichen angebrachten Kraftstoffeinspritz-Funkenzündung-Verbrennungsmotoren abgelassen werden, oder um den Kraftstoff-Wirkungsgrad der Motoren zu verbessern, wurden in jüngster Zeit verschiedene neuartige Motoren vorgeschlagen (die hiernach als Direkteinspritzung-Motoren bezeichnet werden), die aufgebaut sind, um den Kraftstoff direkt in ihre Brennkammern einzuspritzen, um herkömmliche Einlasskanal-Einspritzmotoren zu ersetzen, worin der Kraftstoff direkt in ihre Einlasskrümmer eingespritzt wird.
Ein Direkteinspritzung-Motor wird z. B. in der japanischen Patentanmeldung, KOKAI, Veröffentlichungsnummer 5-79370, vorgeschlagen, der so angeordnet ist, damit der Kraftstoff bei einem für die Motorlast geeigneten Zeitpunkt eingespritzt wird, und der über Brennkammern verfügt, die ausgeformt sind, um sich der Art und Weise der Kraftstoffeinspritzung anzupassen. Spezifischer wird der Kraftstoffeinspritzmodus gemäß dem vorgeschla genen Direkteinspritzung-Motors abhängig von der Motorlast zwischen einem Einspritzmodus der ersten Stufe, worin der Kraftstoff direkt im Ansaughub eingespritzt wird, und einem Einspritzmodus der zweiten Stufe, worin der Kraftstoff im Kompressionshub eingespritzt wird, geschaltet. Während des Niederlastbetriebs wird die Kraftstoffeinspritzung in einen im Kolben ausgebildeten Hohlraum im letzten Stadium des Kompressionshubs auf eine solche Art und Weise durchgeführt, dass ein Luft/Kraftstoffgemisch mit einem Luft/Kraftstoffgemisch in der Nähe eines stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnisses lokal um die Zündkerze herum oder im Hohlraum gebildet wird, wodurch ein allgemein mageres Gemisch im Zylinder gezündet werden kann. Dies erlaubt eine Senkung der CO- und HC-Emission und verbessert stark den Kraftstoffwirkungsgrad für den Leerlauf- und den Normalbetrieb des Motors. Während des Mittellastbetriebs wird Kraftstoff zu Beginn des Ansaughubs in den Hohlraum eingespritzt, so dass ein Luft/Kraftstoffgemisch im Hohlraum gesammelt wird, wodurch die stabile Verbrennung und der verbesserte Kraftstoffwirkungsgrad erlaubt werden. Während des Hochlastbetriebs wird der Kraftstoff außerhalb vom Hohlraum in den Ansaughub eingespritzt, um in der Brennkammer ein Luft/ Kraftstoffgemisch mit einem gleichmäßigen Luft/Kraftstoffverhältnis zu bilden, so dass der Kraftstoff in einer Menge verbrannt werden kann, die gleich der der Einlasskanal-Einspritzmotoren ist, wodurch eine Motorausgabe erzeugt wird, die zum Zeitpunkt des Startens und Beschleunigens des Motors erforderlich ist.
Der vorgeschlagene Direkteinspritzung-Motor erlaubt, dass das gesamte Luft/Kraftstoffverhältnis an einem überaus großen Wert (z. B. 25 bis 40) im Einspritzmodus der zweiten Stufe eingestellt wird. Durch die Zufuhr einer großen Menge frischer Luft an den Motor durch einen bereitgestellten Umgehungsdurchgang, der die Drosselklappe umgeht, oder durch die Durchführung der EGR zum Rückführen einer großen Abgasmenge an den Motor, kann während des Niederlastbetriebs wie beispielsweise des Leerlaufbetriebs eine magere Verbrennung durchgeführt werden, um dadurch die Emission von CO und HC zu reduzieren und den Kraftstoffwirkungsgrad für den Leerlauf- oder Normalbetrieb des Motors zu verbessern.
Gemäß den Nachforschungen und Entwicklungen durch die vorliegenden Erfinder wurde nachgewiesen, dass das gesamte Luft/ Kraftstoffverhältnis für die Motorausgabe-Verstellung an einem passenden Wert eingestellt werden kann, indem die Kraftstoffeinspritzmenge innerhalb eines Bereichs verstellt wird, in dem keine Fehlzündungen stattfinden, während die frische Ansaugluftmenge und die EGR-Menge konstant beibehalten werden, oder indem die Ansaugluftmenge und die EGR-Menge verstellt werden, während die Kraftstoffeinspritzmenge konstant beibehalten wird.
Dies zeigt an, dass die Leerlaufdrehzahlsteuerung erreicht werden kann, indem die Kraftstoffeinspritzmenge im Einspritzmodus der zweiten Stufe verstellt wird, ohne eine Ansaugluftmengenverstellung vorzunehmen, wodurch zusätzlich zu den verbesserten Emissions- und Kraftstoffwirkungsgrad-Merkmalen eine verbesserte Reaktion in der Leerlaufdrehzahlsteuerung erzielt wird.
Jedoch wurde von den gegenwärtigen Erfindern nachgewiesen, dass die Leerlaufdrehzahlsteuerung, die eine im Einspritzmodus der zweiten Stufe durchgeführte Kraftstoffeinspritzmengen-Verstellung einschließt, darin einen Nachteil beinhaltet, dass die Leerlaufdrehzahl nicht stabil wird oder Rauch verursacht wird, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis die Grenze erreicht, über der eine fette, zufällige Zündung (eine durch ein übermäßiges Kraftstoff-fettes Gemisch bewirkte Fehlzündung) stattfindet, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge einfach mit der Zunahme in der Motorlast erhöht wird.
Das Verfahren zum Erhöhen und Senken der Kraftstoffeinspritzmenge für das Steuern der Leerlaufdrehzahl kann ebenfalls in Einlasskanal-Einspritzmotoren erreicht werden. Es gibt eine Möglichkeit, eine solche Leerlaufdrehzahlsteuerung in einem Magermotor zu erreichen, die aufgebaut ist, um das eigentliche Luft/Kraftstoffverhältnis mit der Verwendung eines sogenannten linearen Luft/Kraftstoffsensors zu überwachen, oder um eine Änderung in der Motordrehung zu überwachen, damit erlaubt wird, dass das Luft/Kraftstoffverhältnis in Bezug auf das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis bei einem Wert (z. B. 22 bis 24) auf der Kraftstoff-Magerseite eingestellt wird.
Die Leerlaufdrehzahlsteuerung auf der Grundlage der Kraftstoffeinspritzmengen-Verstellung für Magermotoren oder Direkteinspritzung-Motoren, die frei von der Kraftstoff-Transportverzögerung im Einlasskrümmer ist, ist verglichen mit der Leerlaufdrehzahlsteuerung auf der Grundlage der Umgehungsluftmengen-Verstellung in der Steuerreaktion überlegen, wirft aber das Problem auf, dass sie sich keines weiten Steuerbereichs erfreuen kann, um die Lastschwankungen während des Leerlaufbetriebs zu bewältigen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Leerlaufdrehzahl-Steuergerät für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, das ausgebildet ist, um während des Leerlaufmotorbetriebs das Abgas an das Ansaugsystem des Motors rückzuführen, wobei das Gerät im Verlaufe des Unternehmens von Versuchen zur Beseitigung der zuvor erwähnten Problemen erfunden wurde und in der Lage ist, selbst dann einen stabilen Leerlaufbetrieb zu erreichen, wenn während des Leerlaufbetriebs wesentliche Schwankungen der Motorlast stattfinden, während man sich verbesserter Emissions- und Kraftstoffwirkungsgrad-Merkmale des Motors dieser Art erfreut.
Ein Leerlaufdrehzahl-Steuergerät für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst folgendes: ein Betriebszustand-Erfassungsmittel zum Erfassen des Betriebszustands eines Verbrennungsmotors; ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel zum Einstellen eines Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in Übereinstimmung mit der vom Betriebszustand-Erfassungsmittel erfassten Motorbetriebsbedingung; ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Verstellmittel zum Verstellen des Luft/Kraftstoffverhältnisses eines einem Verbrennungsmotor zugeführten Luft/Kraftstoffgemischs auf das vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel eingestellte Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis; ein Ansaugluftmengen-Verstellmittel zum Verstellen der Ansaugluftmenge im Verbrennungsmotor; ein Abgasrückführungsrate-Verstellmittel zum Verstellen der Abgasrückführungsrate an ein An saugsystem des Verbrennungsmotors; ein Lasterfassungsmittel zum Erfassen der Motorlast; und ein Steuerparameter-Auswahlmittel, um zumindest ein Steuerparameter unter dem Luft/Kraftstoffverhältnis, der Ansaugluftmenge und der Abgasrückführungsrate auszuwählen, und zwar in Übereinstimmung mit der während des Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors vom Lasterfassungsmittel erfassten Motorlast. Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät verstellt den Wert oder die Werte von einem oder mehreren Steuerparametern, die vom Steuerparameter-Auswahlmittel ausgewählt werden, indem ein entsprechendes Mittel oder entsprechende Mittel aus dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Verstellmittel, Ansaugluftmengen-Verstellmittel und Abgasrückführungsrate-Verstellmittel verwendet werden, wodurch die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors gesteuert wird.
Gemäß dem Leerlaufdrehzahl-Steuergerät der vorliegenden Erfindung kann die Leerlaufdrehzahl richtig gesteuert werden, indem abhängig von der Motorlast die Luft/Kraftstoffverhältnis-Verstellung, Ansaugluftmengenverstellung und Abgasrückführungsrate-Verstellung verschiedenartig kombiniert werden, so dass trotz großer Schwankungen der Motorlast während des Leerlaufbetriebs ein stabiler Leerlaufbetrieb durchgeführt werden kann. Dieses Leerlaufdrehzahl-Steuergerät ist zur Verwendung mit einem Motor ausgebildet, in dem das Abgas während des Leerlaufbetriebs im Ansaugsystem rückgeführt wird, und zwar speziell mit einem Magermotor oder Direkteinspritzung-Verbrennungsmotor mit Funkenzündung, die in den Abgasmerkmalen und im Kraftstoffwirkungsgrad hervorragend sein sollen.
Vorzugsweise wählt das Steuerparameter-Auswahlmittel das Luft/Kraftstoffverhältnis als den mindestens einen vorzuziehenden Steuerparameter gegenüber den anderen Steuerparametern aus. Weiter bevorzugt stellt das Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmitte-1 weiterhin ein Ziel-Leerlauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis in Übereinstimmung mit der vom Lasterfassungsmittel erfassten Motorlast ein, wenn sich der Verbrennungsmotor im Leerlaufbetrieb befindet; und das Steuerparameter-Auswahlmittel wählt das Luft/ Kraftstoffverhältnis als den mindestens einen vorzuziehenden Steuerparameter gegenüber den anderen Steuerparametern aus, wenn das vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel eingestellte Ziel-Leerlauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis innerhalb eines vorbestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereichs liegt, in dem eine solche Leerlaufdrehzahlsteuerung nur durch die Verstellung des Luft/Kraftstoffverhältnisses durchgeführt werden kann, um die Motorlastschwankungen zu bewältigen. Vorzugsweise ist der vorbestimmte Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereich ein Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereich, in dem die stabile Verbrennung während des Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors gewährleistet wird. Wenn die Motorlastschwankungen nur durch die Verstellung des Luft/ Kraftstoffverhältnisses gelöst werden können, kann gemäß diesen bevorzugten Anordnungen die Leerlaufdrehzahlsteuerung auf der Grundlage der Luft/Kraftstoffverhältnis-Verstellung mit hoher Reaktion in Bezug auf die Motorlastschwankungen bevorzugt durchgeführt werden, so dass der Leerlaufbetrieb schnell stabilisiert werden kann, wenn die Motorlast schwankt.
Vorzugsweise wählt das Steuerparameter-Auswahlmittel das Luft/Kraftstoffverhältnis und die Ansaugluftmenge als Steuerparameter aus, wenn das vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel eingestellte Ziel-Leerlauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis außerhalb des vorbestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereichs liegt. Für den Fall, dass die Motorlastschwankungen nicht nur durch die Verstellung des Luft/Kraftstoffverhältnisses gelöst werden können, kann gemäß dieser bevorzugten Anordnung das Problem vorher durch die Verstellung der Ansaugluftmenge gelöst werden. Wenn es eine Möglichkeit gibt, dass infolge einer übermäßigen Luft/Kraftstoffverhältnis-Verstellung oder dergleichen eine fette zufällige Zündung stattfindet, kann der stabile Betrieb aufrechterhalten werden, indem die Ansaugluftmenge verstellt wird, während die Luft/Kraftstoffverhältnis-Verstellung geregelt wird.
Das Ansaugluftmengen-Verstellmittel schließt weiterhin bevorzugt ein Ansaugluftmengen-Einstellmittel ein, um eine Ziel-Ansaugluftmenge in Übereinstimmung mit der vom Lasterfassungsmittel erfassten Motorlast einzustellen, und verstellt die Ansaugluftmenge auf die Ziel-Ansaugluftmenge. Gemäß dieser bevorzugten Anordnung kann die Ansaugluftmengen-Verstellung abhän gig von der Motorlast auf eine geeignete Art und Weise vorgenommen werden.
Weiterhin stellt das Ansaugluftmengen-Einstellmittel bevorzugt die Ziel-Ansaugluftmenge fest ein, wenn die vom Lasterfassungsmittel erfasste Motorlast innerhalb eines vorbestimmten Motorlastbereichs liegt, der dem vorbestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereich entspricht, und stellt die Ziel-Ansaugluftmenge für die gestufte Änderung veränderlich ein, wenn das vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel eingestellte Ziel-Leerlauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis außerhalb des vorbestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereichs liegt. Wenn die Motorlastschwankungen lediglich durch die Verstellung des Luft/Kraftstoffverhältnisses gelöst werden kann, kann gemäß dieser bevorzugten Anordnung der Leerlaufbetrieb stabilisiert werden, indem dem Verbrennungsmotor eine geeignete Ansaugluftmenge für die Aufrechterhaltung des Leerlaufbetriebs zugeführt wird. Für den Fall, dass man nicht in der Lage ist, die Lastschwankungen nur durch die Verstellung des Luft/Kraftstoffverhältnisses zu lösen, kann das Problem vorher gelöst werden, indem der stabile Leerlaufbetrieb durch die Verstellung der Ansaugluftmenge gewährleistet wird.
Weiterhin bevorzugt wählt das Steuerparameter-Auswahlmittel das Luft/Kraftstoffverhältnis, die Ansaugluftmenge und die Abgasrückführungsrate als Steuerparameter aus, wenn die vom Ansaugluftmengen-Einstellmittel eingestellte Ziel-Ansaugluftmenge eine maximale Ansaugluftmenge erreicht, über der verhindert wird, dass das Ansaugluftmengen-Verstellmittel weiterhin eine Ansaugluftmengenverstellung für die Zunahme macht. Für den Fall, dass die Motorlastschwankungen nur durch die Verstellung des Luft/Kraftstoffverhältnisses und der Ansaugluftmenge gelöst werden können, kann gemäß dieser bevorzugten Anordnung das Problem vorher gelöst werden, um den stabilen Leerlaufbetrieb durch die Verstellung der Abgasrückführungsrate sicherzustellen.
Weiterhin schließt das Abgasrückführungsrate-Verstellmittel bevorzugt ein Abgasrückführungsrate-Einstellmittel ein, um eine Ziel-Abgasrückführungsrate in Übereinstimmung mit der Motorlast einzustellen, und verstellt die Abgasrückführungsrate auf die Ziel-Abgasrückführungsrate. Gemäß dieser bevorzugten Anordnung kann die Abgasrückführungsrate-Verstellung auf eine passende Art und Weise abhängig von der Motorlast vorgenommen werden.
Weiterhin stellt das Abgasrückführungsrate-Einstellmittel die Ziel-Abgasrückführungsrate vorzugsweise fest ein, wenn die vom Lasterfassungsmittel erfasste Motorlast gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Last ist, und stellt die Ziel-Abgasrückführungsrate so ein, dass die Ziel-Abgasrückführungsrate abnimmt, wenn die Motorlast zunimmt, sofern die Motorlast größer als die vorbestimmte Last ist. Wenn die Motorlast nicht größer als die vorbestimmte Last ist, kann gemäß dieser bevorzugten Anordnung die Emission von NOx reduziert werden, indem eine geeignete Abgasmenge in den Verbrennungsmotor rückgeführt wird. Die Rückführung des Abgases kann besonders für den Fall dienen, wo die NOx-Reinigungswirkung eines Drei-Wege-Katalysators gesenkt wird, wenn das Luft/Kraftstoffgemisch magerer wird. Wenn die Motorlast die vorbestimmte Last übersteigt, kann der Leerlaufbetrieb durch die Reduzierung der Abgasrückführungsrate stabilisiert werden, um entsprechend die Ansaugluftmenge zu erhöhen.
Vorzugsweise stellt das Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel das Ziel-Leerlauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis bei einem Wert ein, der gleich oder größer als der untere Grenzwert des vorbestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereichs ist. Gemäß dieser bevorzugten Anordnung kann das Auftreten einer zufälligen Zündung, die einer übermäßigen Anreicherung des Luft/Kraftstoffverhältnisses zugeschrieben werden kann, verhindert werden.
Vorzugsweise verstellt in der Anordnung, in der das Luft/ Kraftstoffverhältnis als der mindestens eine Steuerparameter bevorzugt ausgewählt wird, wenn sich das Ziel-Leerlauf-Luft/ Kraftstoff-Verhältnis im vorbestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereich befindet, das Ansaugluftmenge-Verstellmittel die Ansaugluftmenge, so dass die Ansaugluftmenge konstant gehalten wird, und das Abgasrückführungsrate-Verstellmittel verstellt die Abgasrückführungsrate, so dass die Abgasrückführungsrate konstant gehalten wird. Wenn die Motorlastschwankungen nur durch die Verstellung des Luft/Kraftstoffverhältnisses gelöst werden können, kann gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform dem Verbrennungsmotor eine wirkungsvolle Ansaugluftmenge für die Aufrechterhaltung des stabilen Leerlaufbetriebs und eine wirkungsvolle Abgasmenge für die Reduzierung der NOx-Emission zugeführt werden, wodurch die Stabilität des Leerlaufbetriebs und die Emissionsmerkmale des Motors verbessert werden können.
Weiterhin wählt das Steuerparameter-Auswahlmittel vorzugsweise das Luft/Kraftstoffverhältnis und die Ansaugluftmenge als Steuerparameter aus, wenn das vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel eingestellte Ziel-Leerlauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis außerhalb des vorbestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereichs liegt. Gemäß dieser bevorzugten Anordnung können die Motorlastschwankungen durch die Verstellung des Luft/Kraftstoffverhältnisses und der Ansaugluftmenge gelöst werden, wodurch die Stabilität des Leerlaufbetriebs verbessert werden kann.
Vorzugsweise schließt das Ansaugluftmenge-Verstellmittel ein Ansaugluftmenge-Einstellmittel ein, um eine Ziel-Ansaugluftmenge in Übereinstimmung mit der vom Lasterfassungsmittel erfassten Motorlast einzustellen, und verstellt die Ansaugluftmenge auf die Ziel-Ansaugluftmenge. Das Steuerparameter-Auswahlmittel wählt das Luft/Kraftstoffverhältnis, die Ansaugluftmenge und die Abgasrückführungsrate als Steuerparameter aus, wenn das vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel eingestellte Ziel-Leerlauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis den unteren Grenzwert des vorbestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereichs erreicht und wenn die vom Ansaugluftmengen-Einstellmittel eingestellte Ziel-Ansaugluftmenge eine maximale Ansaugluftmenge erreicht, über der verhindert wird, dass das Ansaugluftmengen-Verstellmittel für eine Zunahme eine weitere Ansaugluftmengenverstellung vornimmt. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform kann die Ansaugluftmengenverstellung auf eine richtige Art und Weise abhängig von der Motorlast vorgenommen werden, und die Motorlastschwankungen können durch die Verstellung des Luft/ Kraftstoffverhältnisses, der Ansaugluftmenge und der Abgasrückführungsrate gelöst werden, wodurch der stabile Leerlaufbetrieb aufrechterhalten wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung schließt das Lasterfas sungsmittel bevorzugt ein Last-Schätzmittel ein, um eine virtuelle Last zu berechnen, die eine schwankende Last des Verbrennungsmotors anzeigt, wobei die schwankende Last während des Leerlaufbetriebs des Motors veränderlich ist. Gemäß dieser bevorzugten Anordnung kann der reelle Wert der schwankenden Last, der während des Leerlaufbetriebs jederzeit variiert, geschätzt werden, so dass die Leerlaufdrehzahlsteuerung passend durchgeführt werden kann.
Weiterhin stellt das Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel vorzugsweise das Ziel-Leerlauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis in Übereinstimmung mit der vom Last-Schätzmittel berechneten virtuellen Last ein; und das Steuerparameter-Auswahlmittel wählt das Luft/Kraftstoffverhältnis als den mindestens einen Steuerparameter aus, wenn die virtuelle Last gleich oder kleiner als eine vorbestimmte virtuelle Last ist, die dem unteren Grenzwert eines vorbestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereichs entspricht, in dem eine solche Leerlaufdrehzahlsteuerung nur durch die Verstellung des Luft/Kraftstoffverhältnisses bewirkt werden kann, um die Motorlastschwankungen zu bewältigen. Gemäß dieser bevorzugten Anordnung kann die Luft/Kraftstoffverhältnis-Verstellung abhängig von der schwankenden Last auf eine richtige Art und Weise vorgenommen werden. Wenn die Motorlastschwankungen nur durch die Einstellung des Luft/Kraftstoffverhältnisses gelöst werden können, kann außerdem vorzugsweise die Leerlaufdrehzahl auf der Grundlage der Luft/Kraftstoffverhältnis-Verstellung mit hoher Reaktion auf die Motorlastschwankungen durchgeführt werden, so dass der Leerlaufbetrieb schnell stabilisiert werden kann, wenn die Motorlast schwankt.
Weiterhin bevorzugt wählt das Steuerparameter-Auswahlmittel das Luft/Kraftstoffverhältnis und die Ansaugluftmenge als Steuerparameter aus, wenn die virtuelle Last größer ist als die erste vorbestimmte virtuelle Last; und das Ansaugluftmenge-Verstellmittel schließt ein Ansaugluftmenge-Einstellmittel für das Einstellen einer Ziel-Ansaugluftmenge in Übereinstimmung mit der virtuellen Last ein, und verstellt die Ansaugluftmenge auf die Ziel-Ansaugluftmenge. Gemäß dieser bevorzugten Anordnung können die Motorlastschwankungen durch die Verstellung des Luft/Kraftstoffverhältnisses und der Ansaugluftmenge gelöst werden, wodurch der Leerlaufbetrieb stabilisiert werden kann.
Weiterhin bevorzugt wählt das Steuerparameter-Auswahlmittel das Luft/Kraftstoffverhältnis, die Ansaugluftmenge und die Abgasrückführungsrate als Steuerparameter aus, wenn das vom Luft/ Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel eingestellte Ziel-Leerlauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis den unteren Grenzwert des vorbestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereichs erreicht und wenn die vom Ansaugluftmenge-Einstellmittel eingestellte Ziel-Ansaugluftmenge eine maximale Ansaugluftmenge erreicht, über der das Ansaugluftmenge-Einstellmittel daran gehindert wird, weiterhin eine Ansaugluftmengenverstellung für eine Zunahme vorzunehmen, so dass die virtuelle Last eine zweite vorbestimmte virtuelle Last übersteigt, die größer ist als die erste vorbestimmte virtuelle Last. Gemäß dieser bevorzugten Anordnung können die Motorlastschwankungen durch die Verstellung des Luft/Kraftstoffverhältnisses, der Ansaugrate und der Abgasrückführungsrate gelöst werden, wodurch der stabile Leerlaufbetrieb aufrechterhalten werden kann.
Vorzugsweise wird im Leerlaufdrehzahl-Steuergerät, das das Last-Schätzmittel umfasst, die Berechnung der virtuellen Last durch das Last-Schätzmittel wiederholt ausgeführt, und das Last-Schätzmittel berechnet eine letzte virtuelle Last gemäß einer im vorherigen Zyklus berechneten vorletzten virtuellen Last und einem auf die Motorlastschwankungen deutenden Lastkorrekturwert während der Zeitspanne zwischen der vorherigen Berechnung und der letzten Berechnung. Gemäß dieser Anordnung kann die virtuelle Last genau berechnet werden.
Weiterhin bevorzugt wird der Verbrennungsmotor mit Nebenaggregaten ausgestattet, die ausgebildet sind, um, wenn betätigt, die Motordrehzahl zu ändern. Das Lasterfassungsmittel schließt das Erwartete-Last-Erfassungsmittel zum Erfassen des jeweiligen Betriebs- und Nicht-Betriebszustands der Nebenaggregate und das Drehzahlerfassungsmittel zum Erfassen der Motordrehzahl ein. Das Last-Schätzmittel schließt ein Lastkorrekturwert-Einstellmittel ein, um einen Lastkorrekturwert einzustellen; und das Lastkorrekturwert-Einstellmittel stellt als Lastkorrekturwert einen vorbestimmten Wert ein, der auf eine neuerlich am Verbrennungsmotor angelegte Last deutet, wenn irgendwelche der Nebenaggregate in Betätigung sind, sofern die Verschiebung des Betriebszustands von irgendwelchen Nebenaggregaten vom Nicht-Betriebszustand auf den Betriebszustand durch das Erwartete-Last-Erfassungsmittel erfasst wird, und stellt den Lastkorrekturwert in Übereinstimmung mit der vom Drehzahlerfassungsmittel erfassten Motordrehzahl ein, wenn für irgendwelche Nebenaggregate keine Verschiebung auf den Betriebszustand erfasst wird. Gemäß dieser bevorzugten Anordnung kann die virtuelle Last, die die dem Betrieb der Nebenaggregate oder anderen Faktoren zuzuschreibende schwankende Last anzeigt, genau berechnet werden.
Weiterhin bevorzugt wird die Leerlaufdrehzahl einer Regelung mit offenem Regelkreis unterworfen, die in Übereinstimmung mit der neuerlich am Verbrennungsmotor angelegten Last durchgeführt wird, wenn irgendwelche Nebenaggregate in Betätigung sind, sofern die Verschiebung des Betriebszustands von irgendwelchen Nebenaggregaten vom Nicht-Betriebszustand auf den Betriebszustand vom Erwartete-Last-Erfassungsmittel erfasst wird, und wird der Rückkopplungssteuerung unterworfen, die in Übereinstimmung mit der vom Drehzahlerfassungsmittel erfassten Motordrehzahl durchgeführt wird, wenn für irgendwelche Nebenaggregate keine Verschiebung auf den Betriebszustand erfasst wird. Weiterhin wird die Rückkopplungssteuerung der Leerlaufdrehzahl bevorzugt auf der Grundlage der einer vorbestimmten Zeit lang vom Drehzahlerfassungsmittel erfassten Motordrehzahl verhindert, wenn vom Erwartete-Last-Erfassungsmittel die Verschiebung des Betriebszustands von irgendwelchen Nebenaggregaten vom Nicht-Betriebszustand auf den Betriebszustand erfasst wird. Weiterhin bevorzugt vergleicht das Lastkorrekturwert-Einstellmittel die vom Drehzahlerfassungsmittel erfasste Motordrehzahl und eine Ziel-Leerlaufdrehzahl und stellt den Lastkorrekturwert gemäß dem Vergleichsergebnis ein. Alternativ dazu erfasst das Lastkorrekturwert-Einstellmittel die zeitabhängige Änderung der vom Drehzahlerfassungsmittel erfassten Motordrehzahl und stellt einen zweiten Lastkorrekturwert in Übereinstimmung. mit der zeitabhängigen Änderung der Motordrehzahl ein. Das Last-Schätzmittel verwendet beim Berechnen der virtuellen Last den zweiten Lastkorrekturwert anstelle des Lastkorrekturwerts. Nach diesen bevorzugten Anordnungen können die Motordrehzahlschwankungen, die dem Betrieb der Nebenaggregate zuzuschreiben sind, darin gehindert werden, einen schlechten Einfluss auf die Leerlaufdrehzahlsteuerung auszuüben. Wenn keine Nebenaggregate in Betrieb sind, kann die Änderung irgendeiner anderen schwankenden Last als die der Nebenaggregate durch die Leerlaufdrehzahlsteuerung auf der Grundlage der Motordrehzahl gelöst werden, die auf die Lastschwankungen deutet, die anderen Gründen als dem Betrieb der Nebenaggregate zugeschrieben werden können, wodurch der stabile Leerlaufbetrieb durchgeführt werden kann.
Vorzugsweise im Leerlaufdrehzahl-Steuergerät, das das Last-Schätzmittel umfasst, stellt das Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel als Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis ein aus einem virtuellen Last-Luft/Kraftstoffverhältnis-Kennfeld in Übereinstimmung mit der vom Last-Schätzmittel berechneten virtuellen Last ausgelesenes Luft/Kraftstoffverhältnis ein. Das Ansaugluftmenge-Einstellmittel schließt ein Ansaugluftmenge-Einstellmittel ein, um als Ziel-Ansaugluftmenge eine in Übereinstimmung mit der vom Last-Schätzmittel berechneten virtuellen Last aus einem virtuellen Last/Ansaugluftmengen-Kennfeld ausgelesene Ansaugluftmenge einzustellen, und verstellt die Ansaugluftmenge des Verbrennungsmotors auf die Ziel-Ansaugluftmenge. Das Abgasrückführungsrate-Verstellmittel schließt ein Abgasrückführungsrate-Einstellmittel ein, um als Ziel-Abgasrückführungsrate eine aus einem virtuellen Last/Abgasrückführungsrate-Kennfeld in Übereinstimmung mit der vom Last-Schätzmittel berechneten virtuellen Last ausgelesene Abgasrückführungsrate einzustellen, und verstellt die Abgasrückführungsrate des Ansaugsystems des Verbrennungsmotors auf die Ziel-Abgasrückführungsrate. Gemäß dieser bevorzugten Anordnung können die jeweiligen Zielwerte des Luft/ Kraftstoffverhältnisses, der Ansaugluftmenge und der Abgasruckführungsrate auf einfache Art und Weise mittels Verwendung von Kennfeldern eingestellt werden.
Vorzugsweise ist gemäß der vorliegenden Erfindung der Ver brennungsmotor ein Direkteinspritzung-Verbrennungsmotor mit Funkenzündung, der aufgebaut ist, um Kraftstoff direkt in seine Brennkammern einzuspritzen. Weiterhin kann der Verbrennungsmotor bevorzugt in einem ersten Einspritzmodus betrieben werden, in dem der Kraftstoff hauptsächlich in einem Ansaughub eingespritzt wird, und in einem zweiten Einspritzmodus betrieben werden, in dem der Kraftstoff hauptsächlich in einem Kompressionshub eingespritzt wird. Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät umfasst weiterhin ein Einspritzmodus-Einstellmittel zum Einstellen des Einspritzmodus des Verbrennungsmotors und ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt-Verstellmittel zur Verstellung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts in Übereinstimmung mit dem vom Einspritzmodus-Einstellmittel eingestellten Einspritzmodus. Das Einspritzmodus-Einstellmittel stellt den Einspritzmodus auf den ersten Einspritzmodus ein, wenn die vom Lasterfassungsmittel erfasste Motorlast größer ist als eine Einspritzmodus-Einstelllast, und stellt den Einspritzmodus auf den zweiten Einspritzmodus ein, wenn die erfasste Motorlast gleich oder kleiner als die Einspritzmodus-Einstelllast ist. Weiterhin bevorzugt stellen das Einspritzmodus-Einstellmittel den Einspritzmodus auf den zweiten Einspritzmodus und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel das Ziel-Leerlauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf die magere Kraftstoffseite ein, wenn ein Leerlaufbetriebszustand des Verbrennungsmotors vom Betriebszustand-Erfassungsmittel erfasst wird. Gemäß diesen bevorzugten Anordnungen kann der Direkteinspritzung-Verbrennungsmotor mit Funkenzündung seine hervorragenden Abgasmerkmale und seinen Kraftstoffwirkungsgrad vollständig anzeigen oder genießen.
Weiterhin bevorzugt wird das Luft/Kraftstoffverhältnis als der mindestens eine Steuerparameter in Bevorzugung zu den anderen Steuerparametern ausgewählt, wenn das vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel eingestellte Ziel-Leerlauf-Luft/ Kraftstoff-Verhältnis in einem vorbestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereich liegt, in dem eine solche Leerlaufdrehzahlsteuerung nur durch die Verstellung des Luft/Kraftstoffverhältnisses durchgeführt werden kann, um die Motorlastschwankungen zu bewältigen. Der vorbestimmte Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereich ist ein Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereich, in dem die stabile Verbrennung während des Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors gewährleistet wird, indem mittels der Kraftstoffeinspritzung im zweiten Einspritzmodus ein mageres Luft/Kraftstoffgemisch dem Motor zugeführt wird. Wenn die Motorlastschwankungen durch die Verstellung des Luft/Kraftstoffverhältnisses gemäß dieser bevorzugten Anordnung gelöst werden können, kann die Leerlaufdrehzahlsteuerung auf der Grundlage der Luft/Kraftstoffverhältnis-Verstellung mit hoher Reaktion auf die Motorlastschwankungen be vorzugt durchgeführt werden, so dass der Leerlaufbetrieb schnell stabilisiert werden kann, wenn die Motorlast schwankt.
Vorzugsweise im Leerlaufdrehzahl-Steuergerät, das das Einspritzmodus-Einstellmittel umfasst, schließt das Betriebszustand-Erfassungsmittel ein Temperaturerfassungsmittel zum Erfassen der Motortemperatur ein. Das Einspritzmodus-Einstellmittel stellt den Einspritzmodus auf den ersten Einspritzmodus ein, wenn die vom Temperaturerfassungsmittel erfasste Motortemperatur und die Motorlast jeweils eine eingestellte Temperatur und die Einspritzmodus-Einstelllast überschreiten, oder wenn die erfasste Motortemperatur gleich oder niedriger als die eingestellte Temperatur ist, und stellt den Einspritzmodus auf den zweiten Einspritzmodus ein, wenn die erfasste Motortemperatur höher als die eingestellte Temperatur und die Motorlast gleich oder kleiner als die Einspritzmodus-Einstelllast ist. Gemäß dieser bevorzugten Anordnung kann der Einspritzmodus in Übereinstimmung mit der Motortemperatur und -last ausgesucht werden, so dass der Leerlaufbetrieb stabilisiert werden kann.
Weiterhin vorzugsweis wählt das Steuerparameter-Auswahlmittel in Bevorzugung gegenüber den anderen Steuerparametern die Ansaugluftmenge als den mindestens einen Steuerparameter aus, wenn die vom Temperaturerfassungsmittel erfasste Motortemperatur gleich oder kleiner als die eingestellte Temperatur ist, und das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel stellt das Ziel-Leerlauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis fest ein. Gemäß dieser bevorzugten Anordnung kann der Leerlaufbetrieb mit dem Verbrennungsmotor durch die Verstellung der Ansaugluftmenge in einem kalten Zustand aufrechterhalten werden, so dass der stabile Leerlaufbetrieb ausgeführt werden kann.
Weiterhin bevorzugt schließt das Ansaugluftmenge-Verstellmittel eine erste und zweite Umgehungsleitung ein, die eine Drosselklappe im Verbrennungsmotor umgehen und mit dem Ansaugdurchgang des Motors in Verbindung stehen, und ein erstes und zweites Ein/Aus-Steuerventil, die jeweils in der ersten und der zweiten Umgehungsleitung bereitgestellt werden. Gemäß dieser bevorzugten Anordnung kann die Ansaugluftmenge genau verstellt werden. Zum Beispiel kann die Ansaugluftmenge, wie erforderlich, feinen und groben Verstellungen unterworfen werden, indem die erste und die zweite Umgehungsleitung mit unterschiedlichen Durchflussbereichen verwendet werden.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät kann ein Steuerparameter-Auswahlmittel umfassen, um unter dem Luft/Kraftstoffverhältnis, der Ansaugluftmenge und der Abgasrückführungsrate in Übereinstimmung mit der vom Lasterfassungsmittel erfassten Motorlast zwei Steuerparameter während des Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors auszusuchen, so dass die zwei Steuerparameter das Luft/Kraftstoffverhältnis und entweder die Ansaugluftmenge oder die Abgasrückführungsrate einschließen. In diesem Fall verstellt das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät Werte der zwei Steuerparameter, die vom Steuerparameter-Auswahlmittel ausgewählt werden, indem es das Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Verstellmittel und ein entsprechendes Mittel des Ansaugluftmenge-Verstellmittels und des Abgasrückführungsrate-Verstellmittels verwendet, wodurch eine Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors gesteuert wird. Dies ermöglicht es, die Luft/Kraftstoffverhältnis-Verstellung und entweder die Ansaugluftmengenverstellung oder die Abgasrückführungsrate-Verstellung abhängig von der Motorlast zu kombinieren, um trotz großer Schwankungen der Motorlast während des Leerlaufbetriebs einen stabilen Leerlaufbetrieb auszuführen.
Das obige und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in Zusammenhang mit der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlicher, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen vorgenommen wird.
Der Ausdruck "Ansaugrate", wie er in der Beschreibung verwendet wird, soll als "Menge der Ansaugluft" oder "Ansaug luftmenge" verstanden werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht, die eine Ausführungsform eines Motorsteuergeräts gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine senkrechte Schnittansicht eines Direkteinspritzung-Benzinmotors gemäß der Ausführungsform;
3 ist ein Kraftstoffeinspritz-Steuerkennfeld gemäß der Ausführungsform auf der Grundlage des mittleren Wirkdrucks Pe im Motorzylinder und der Motordrehzahl Ne, das einen Einspritz-Mager-Betriebsbereich der zweiten Stufe, einen Einspritz-Mager-Betriebsbereich der ersten Stufe, einen Einspritz-Stöchio-Rückführungs-Betriebsbereich der ersten Stufe usw. zeigt;
4 ist eine schematische Ansicht, die die Art der Kraftstoffeinspritzung in einem Einspritzmodus der zweiten Stufe gemäß der Ausführungsform darstellt;
5 ist eine schematische Ansicht, die die Art der Kraftstoffeinspritzung in einem Einspritzmodus der zweiten Stufe gemäß der Ausführungsform darstellt;
6 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung von Verfahren, die jedesmal ausgeführt werden, wenn eine vorbestimmte Kurbelwinkelstellung eines jeden Zylinders erfasst wird, um ein Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis, um eine Umgehungsventilöffnung und EGR-Ventilöffnung in Übereinstimmung mit dem Lastzustand des Motors in einem Leerlaufbetrieb einzustellen und um die Motordrehzahl zu steuern;
7 ist ein Graph, der ein Beispiel für das Verhältnis zwischen der Leerlauf-Motordrehzahl Ne und einem virtuellen Lastwert T1(Ne) zeigt, der in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl eingestellt wird;
8 ist ein Graph, der ein Beispiel für das Verhältnis zwischen einem virtuellen Lastwert Pe' und einem Ziel-Luft/ Kräftstoff-Verhältnis T2, einer Umgehungsventilöffnung T3 und einer EGR-Ventilöffnung T4 zeigt, die in Entsprechung zum virtuellen Lastwert eingestellt werden;
9 ist ein Graph, der ein modifiziertes Beispiel für das Verhältnis zwischen dem virtuellen Lastwert Pe' und dem Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis T2, der Umgehungsventilöffnung T3 und der EGR-Ventilöffnung T4 zeigt; und
10 ist ein Diagramm, das eine elektronische Steuereinheit des Motorsteuergeräts und erfassende Schalter zum Erfassen des Betriebszustands der Lastvorrichtungen zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein Leerlaufdrehzahl-Steuergerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ein damit verwendeter Verbrennungsmotor werden jetzt mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
In den 1 und 2 bezeichnet die Ziffer 1 einen Vier-Zylinder-Direkteinspritz-Reihenbenzinmotor (hiernach einfach als Motor bezeichnet) für Fahrzeuge, deren Brennkammer, Ansaugsystem, EGR-System, usw. ausschließlich für die Direkteinspritzung aufgebaut sind.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Zylinderkopf 2 des Motors 1 mit einem Solenoid-betriebenen Kraftstoffeinspritzventil 4 wie auch einer Zündkerze 3 für jeden Zylinder ausgestattet, so dass ein Kraftstoff direkt in die Brennkammern 5 eingespritzt wird. Wie in der 2 gezeigt, wird ein halbkugelförmiger Hohlraum 8 in der oberen Fläche eines Kolbens 7 gebildet, der sich gleitend in einem Zylinder 6 in einer Stellung hin- und herbewegt, die durch einen Kraftstoffstrahl vom Kraftstoffeinspritzventil 4 erreicht wird, wenn sich der Kolben an oder in der Nähe von seinem oberen Totpunkt befindet. Das Verdichtungsverhältnis des Motors 1 wird auf einen höheren Wert (etwa 12 gemäß der vorliegenden Ausführungsform) als die eines Einlasskanal-Einspritzmotors eingestellt. Ein DOHC-Vier-Ventilsystem wird als Ventilantriebsmechanismus verwendet. Eine Ansaugseiten-Nockenwelle 11 und eine Auslassseiten-Nockenwelle 12 werden drehbar im oberen- Abschnitt des Zylinderkopfs 2 gehalten, um jeweils die Ansaugventile 9 und Auslassventile 10 anzutreiben.
Der Zylinderkopf 2 wird mit Ansaugöffnungen 13 ausgebildet, die sich im Wesentlichen senkrecht zwischen den zwei Nocken wellen 11 und 12 erstrecken, so dass die Ansaugluftströme, die durch die Ansaugöffnungen 13 gedrungen sind, Umkehr-Tumble-Strömungen (später erwähnt) in der Brennkammer 5 erzeugen.
Was eine Auslassöffnung 14 gleich der eines herkömmlichen Motors anbelangt, erstreckt sie sich in die horizontale Richtung, während eine EGR-Öffnung 15 großen Durchmessers (in der 2 nicht gezeigt) diagonal von der Öffnung 14 abgezweigt wird. Nimmt man auf die 1 und 2 Bezug, bezeichnen die Ziffern 16 und 17 einen Wassertemperatursensor (Motortemperatursensor) zum Erfassen einer Kühlwassertemperatur TW und einen Kurbelwinkelsensor, der für jeden Zylinder jeweils ein Kurbelwinkelsignal SGT in vorbestimmten Kurbelstellungen (5°BTDC und 75°BTDC gemäß der vorliegenden Ausführungsform) ausgibt. In der 1 bezeichnet die Ziffer 19 eine Zündspule, die eine Hochspannung an die Zündkerze 3 abgibt. Eine der Nockenwellen, die sich halb so schnell wie die Kurbelwelle dreht, wird mit einem Zylinderunterscheidungssensor (nicht gezeigt) ausgestattet, um ein Zylinderunterscheidungssignal SGC auszugeben, wodurch der Zylinder, für den das Kurbelwinkelsignal SGT ausgegeben wird, unterschieden wird.
Die Ansaugöffnungen 13 werden mittels eines Einlasskrümmers 21 mit einem Ansaugrohr 25 verbunden, der einen Ausgleichbehälter 20 hat. Das Ansaugrohr 25 wird mit einem Luftfilter 22, einem Drosselklappenkörper 23 und einem ISCV (Leerlaufdrehzahl-Regelventil) 24 der Art eines Schrittmotors bereitgestellt. Auch wird das Ansaugrohr 25 parallel zu einem Luftumgehungsrohr 26 großen Durchmessers verbunden, durch das Ansaugluft in den Einlasskrümmer 21 eingeführt wird, den Drosselklappenkörper 23 umgehend. Das Rohr 26 wird mit einem größeren ABV (Luftumgehungsventil) 27 in der Art eines Linear-Solenoids bereitgestellt. Das Luftumgehungsrohr 26 hat einen Durchflussbereich, der im Wesentlichen wie der des Ansaugrohrs 25 ist. Wenn das ABV 27 ganz offen ist, kann eine benötigte Ansaugluftmenge für einen unteren oder mittleren Drehzahlbereich des Motors 1 durch das Rohr 26 fließen. Andererseits hat das ISCV 24 einen kleineren Durchflussbereich als das ABV 27 und wird bei der genauen Verstellung der Ansaugrate verwendet. Die Ziffer 124 bezeichnet eine Um gehungsleitung, die mit dem ISCV 24 ausgestattet ist.
Der Drosselklappenkörper 23 wird mit einer schmetterlingsartigen Drosselklappe 28 zum Öffnen und Schließen des Durchgangs und außerdem einem Drosselklappensensor 29 zum Erfassen einer Öffnung θ_TH des Ventils 28 und einem Leerlaufschalter 30 zum Erfassen eines vollständig geschlossenen Zustands der Drosselklappe bereitgestellt. In der 1 bezeichnet die Ziffer 31 einen MAP-Sensor (MAP = absoluter Druck im Ansaugkrümmer) zum Erfassen eines Ansaugrohrdrucks Pb, wobei der Sensor mit dem Ausgleichbehälter 20 verbunden ist.
Andererseits wird die Auslassöffnung 14 mittels eines mit einem O₂-Sensor 40 ausgestatteten Auslasskrümmer 41 mit einem Auslassrohr 43 verbunden, das mit einem Drei-Wege-Katalysator 42, Auspufftopf (nicht gezeigt), usw. bereitgestellt wird. Die EGR-Öffnung 15 wird mittels eines EGR-Rohrs 44 großen Durchmessers mit der stromabwärts befindlichen Seite der Drosselklappe 28 und der stromaufwärts befindlichen Seite des Einlasskrümmers 21 verbunden, und ihre Leitung wird mit einem EGR-Ventil 45 der Schrittmotorart bereitgestellt.
Ein Kraftstofftank 50 wird im hinteren Abschnitt eines Fahrzeugkörpers (nicht gezeigt) eingesetzt. Der im Kraftstofftank 50 gelagerte Kraftstoff wird mithilfe einer von einem Motor betriebenen Niederdruck-Kraftstoffpumpe 51 nach oben gesaugt und mittels eines Niederdruck-Zufuhrrohrs 52 dem Motor 1 zugeführt. Der Kraftstoffdruck im Zufuhrrohr 52 wird mithilfe eines ersten Kraftstoffdruckreglers 54, der in einem Rückführungsrohr 53 eingefügt ist, auf einen relativ tiefen Druck (3,0 kg/mm² gemäß der vorliegenden Ausführungsform; hiernach wird darauf als niedriger Kraftstoffdruck Bezug genommen) verstellt. Der der Motorseite 1 zugeführte Kraftstoff wird mithilfe einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 55, die am Zylinderkopf 2 befestigt ist, durch ein Hochdruck-Zufuhrrohr 56 und eine Druckleitung 57 in jedes Kraftstoffeinspritzventil 4 gespeist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Kraftstoffpumpe 55 einer axialen Taumelscheibe-Kolbenart und wird von der Nockenwelle 12 an der Ablassseite angetrieben. Die Pumpe 55 erzeugt selbst dann einen Ablassdruck von 50 kg/mm² oder mehr, wenn sich der Motor 1 im Leerlaufbetrieb befindet. Der Kraftstoffdruck im Auslassrohr 57 wird mithilfe eines zweiten Kraftstoffdruckreglers 59, der in einem Rückführungsrohr 58 eingefügt ist, auf einen relativ hohen Druck (50 kg/mm² gemäß der vorliegenden Ausführungsform; hiernach wird darauf als hoher Kraftstoffdruck Bezug genommen) verstellt. In der 1 bezeichnet die Ziffer 60 ein elektromagnetisch betriebenes Kraftstoffdruck-Auswahlventil, das am zweiten Kraftstoffdruckregler 59 angebracht ist. Wenn das Ventil 60 eingeschaltet ist, gibt es den Kraftstoff frei, wodurch der Kraftstoffdruck im Auslassrohr 57 auf ein vorbestimmtes Niveau (3 g, 3,0 kg/mm²) gesenkt wird. Die Ziffer 61 bezeichnet ein Rückführungsrohr, durch das der Kraftstoff nach seiner Verwendung zum Kraftstofftank 50 zurückgeführt wird, um die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 55 zu schmieren oder zu kühlen.
Eine ECU (elektronische Steuereinheit) 70, die in einem Fahrgastraum eingesetzt wird, wird mit einer Eingabe-Ausgabeeinheit, Speichereinheiten (ROM, RAM, nichtflüchtiger RAM, usw.), die verwendet werden, um Steuerprogramme, Steuerkennfelder, usw. zu speichern, einer CPU (Zentralverarbeitungseinheit), einem Timerzähler (nicht gezeigt), usw. ausgestattet, und dient dazu, allgemein den Motor 1 zu steuern.
Die ECU 70 wird an ihrer Eingabeseite mit Schaltern einschließlich einem Klimaanlagen-Schalter (A/C • SW) 33, Servolenkung-Schalter (P/S • SW) 34 und einem Inhibitor-Schalter (INH • SW) 35 verbunden, die dazu dienen, jeweils die Betriebszustände einer Klimaanlage 133, eines Servolenkungssystems 134 und eines automatischen Schaltgetriebes 135 (10) zu erfassen, die, wenn in Tätigkeit, die Lasten am Motor 1 bilden. Die Erfassungssignale von diesen Schaltern werden der ECU 70 zugeführt. Neben den oben beschriebenen Sensoren und Schaltern werden viele andere Schalter und Sensoren (nicht gezeigt) mit der Eingabeseite der ECU 70 verbunden und verschiedene Warnleuchten und Vorrichtungen werden mit der Ausgabeseite verbunden.
Als Reaktion auf die Eingabesignale von den zuvor genannten verschiedenen Sensoren und Schaltern für die Verwendung als Motorbetriebszustands-Erfassungsmittel setzt die ECU 70 einen Kraftstoffeinspritzmodus, eine Einspritzmenge, eine Zündeinstellung, EGR-Gaseinführungsrate, usw. fest und treibt das Kraftstoffeinspritzventil 4, die Zündspule 19, das EGR-Ventil 45, usw. an.
Wie später erwähnt werden wird, funktioniert die ECU 70 wie verschiedene Komponenten (Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel, Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Verstellmittel, Steuerparameter-Einstellmittel, Ansaugraten-Einstellmittel, Ansaugluftmengen-Verstellmittel, Abgasrückführungsrate-Einstellmittel, Abgasrückführungsraten-Verstellmittel, Lasterfassungsmittel, Last-Schätzmittel, Lastkorrekturwert-Einstellmittel, Kraftstoffeinspritzzeitpunkt-Verstellmittel, Einspritzmodus-Einstellmittel und Einspritzmodus-Auswahlmittel) des Leerlaufdrehzahl-Steuergeräts, und zwar alleine oder in Verbindung mit ihren entsprechenden einzelnen oder mehreren Elementen.
Der grundlegende Fluss der Motorsteuerung wird jetzt kurz beschrieben.
Wenn ein Autofahrer den Zündschlüssel dreht, sofern der Motor 1 kalt ist, schaltet die ECU 70 die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 51 und das Kraftstoffdruck-Auswahlventil 60 ein, woraufhin die Kraftstoffeinspritzventile 4 bei einem niedrigen Kraftstoffdruck versorgt werden. Dies erfolgt, da, wenn der Motor 1 nicht arbeitet oder angekurbelt wird, die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 55 überhaupt nicht oder nur unzureichend arbeitet, so dass die Einspritzmenge unvermeidlich in Übereinstimmung mit dem Ablassdruck der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 51 und der Ventilöffnungszeit eines jeden Kraftstoffeinspritzventils 4 festgesetzt werden muss. Wenn der Fahrer den Zündschlüssel dreht, um den Motorbetrieb zu starten, wird der Motor 1 durch einen Selbst-Starter (nicht gezeigt) angekurbelt, woraufhin die Kraftstoffeinspritzsteuerung durch die ECU 70 einsetzt. Zu diesem Zeitpunkt wählt die ECU 70 für die Verwendung als Einspritzmodus-Auswahlmittel einen Einspritzmodus der ersten Stufe (erster Einspritzmodus) aus, woraufhin der Kraftstoff eingespritzt wird, so dass das Luft/Kraftstoffverhältnis relativ fett ist. Dies geschieht, da eine zufällige Zündung oder ein Ablass nicht verbrannten Kraftstoffs (HC) unvermeidlich ist, wenn der Kraftstoff in einem Einspritzmodus der zweiten Stufe (zweiter Einspritzmodus) oder im Kompressionshub eingespritzt wird, da die Verdampfungsrate des Kraftstoffs niedrig ist, wenn der Motor 1 kalt ist. Da die ECU 70 das ABV 27 beim Starten des Motors schließt, wird die Ansaugluft durch einen Spalt der Drosselklappe 28 oder des ISCV 24 in die Brennkammer 5 gespeist. Das ISCV 24 und das ABV 27 werden zentral von der ECU 70 gesteuert, und ihre jeweiligen Öffnungen werden abhängig von der erforderlichen Einführungsmenge der Ansaugluft (Umgehungsluft), die die Drosselklappe 28 umgeht, festgesetzt.
Wenn der Motor 1 den Leerlaufbetrieb startet, nachdem der Start beendet ist, beginnt die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 55 mit einem Entlade-Nennbetrieb, so dass die ECU 70 das Kraftstoffdruck-Auswahlventil 60 abschaltet, und führt den Kraftstoffeinspritzventilen 4 den Kraftstoff bei einem hohen Kraftstoffdruck zu. Indem dies getan wird, wird natürlich die Einspritzmenge in Übereinstimmung mit dem hohen Kraftstoffdruck und der Ventilöffnungszeit eines jeden Kraftstoffeinspritzventils 4 festgesetzt. Bis die Kühlwassertemperatur TW einen vorbestimmten Wert erreicht, wählt die ECU 70 den Einspritzmodus der ersten Stufe aus, um den Kraftstoff einzuspritzen, und das ABV 27 bleibt gerade wie zum Zeitpunkt des Startens weiterhin geschlossen. Die Leerlaufdrehzahlsteuerung, die auf die Änderung der Lasten der Nebenaggregate wie beispielsweise der Klimaanlage basiert, wird, wie im Falle des Einlasskanal-Einspritzmotors, mithilfe des ISCV 24 (ABV 27 wird, falls nötig, ebenfalls geöffnet) durchgeführt. Wenn der O₂-Sensor 40 nach der Ausführung vorbestimmter Zyklen auf eine aktive Temperatur erwärmt wird, startet die ECU 70 außerdem eine Luft/Kraftstoffverhältnis-Rückführungssteuerung in Übereinstimmung mit der Ausgabespannung des Sensors 40 und bewirkt, dass der Drei-Wege-Katalysator 42 schädliche Abgaskomponenten beseitigt. Wenn der Motor 1 kalt ist, wird solchermaßen die Kraftstoffeinspritzsteuerung im Wesentlichen auf dieselbe Art und Weise wie im Falle des Einlasskanal-Einspritzmotor durchgeführt. Da keine Kraftstofftropfen an der Wandfläche des Ansaugrohrs 25 anhaften, sind jedoch die Reaktion und die Genauigkeit der Steuerung hoch genug.
Wenn das Aufwärmen des Motors 1 beendet ist, holt die ECU 70 einen aktuellen Kraftstoffeinspritzsteuerbereich aus dem in der 3 gezeigten Kraftstoffeinspritz-Steuerkennfeld, und zwar in Übereinstimmung mit einem Zylinder-Wirkdruck (mittlerer Ziel-Wirkdruck) Pe, der aus dem Ansaugrohrdruck Pb erhalten wird, einer Drosselklappenöffnung θ_TH, usw. und einer Motordrehzahl Ne, stellt den Kraftstoffeinspritzmodus und die Einspritzmenge ein und treibt die Kraftstoffeinspritzventile 4 an. Außerdem steuert die ECU 70 die Öffnungsgrade des ABV 27 und des EHR-Ventils 45.
Wenn sich der Motor 1 in einem geringen Last-, niedrigen Geschwindigkeitsbetrieb wie beispielsweise einem Leerlaufbetrieb befindet, ist die Motorlast geringer als eine Last (Einspritzmodus-Einstelllast), die durch eine horizontale Grenzlinie zwischen den in der 3 gezeigten Einspritz-Mager-Betriebsbereichen der ersten Stufe und zweiten Stufe dargestellt wird, so dass der Motor 1 im Einspritz-Mager-Betriebsbereich der zweiten Stufe betrieben wird. Entsprechend wählt die ECU 70 den Einspritzmodus der zweiten Stufe aus (auf den auch als Einspritzmagermodus der zweiten Stufe Bezug genommen wird), veranlasst abhängig vom Motorbetriebszustand das Öffnen des ABV 27 und des EGR-Ventils 45 und spritzt den Kraftstoff ein, so dass das Luft/Kraftstoffverhältnis mager gemacht wird (etwa 20 bis 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform). Zu diesem Zeitpunkt steigt die Verdampfungsrate des Kraftstoffs, und die durch die Ansaugöffnungen 13 eingeführten Ansaugluftströme erzeugen, wie durch die Pfeile in der 4 angezeigt, Umkehr-Tumble-Strömungen 80, so dass ein Kraftstoffstrahl 81 im Hohlraum 8 des Kolbens 7 gehalten wird. Als Ergebnis bildet sich zum Zündzeitpunkt um die Zündkerze 3 herum ein Luft/Kraftstoffgemisch eines Luft/Kraftstoffverhältnisses, das sich dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis annähert, so dass der Kraftstoff sogar mit einem sehr mageren allgemeinen Luft/Kraftstoffverhältnis (z. B. etwa 40) Feuer fangen kann. Solchermaßen wird die Abgabe von CO und HC auf sehr kleine Anteile reduziert, und die Emission von NOx kann durch einen Rückstrom des Abgases auf ein niedriges Niveau gesenkt werden. Da ein Pumpverlust reduziert wird, der verursachter wird, wenn das ABV 27 und das EGR-Ventil 45 geöffnet werden, wird außerdem der Kraftstoffwirkungsgrad beträchtlich verbessert. Die Steuerung der Leerlaufdrehzahl, die dem Lastwechsel entspricht, wird hauptsächlich durch das Erhöhen oder Vermindern der Einspritzmenge durchgeführt, so dass die Steuerreaktion sehr hoch ist. Die Leerlaufdrehzahlsteuerung im Einspritzmodus der zweiten Stufe wird später detailliert beschrieben.
In einem niedrigen oder mittleren Drehzahl-Motorbetrieb wird der Motor 1 im in der 3 gezeigten Einspritz-Mager-Betriebsbereich der ersten Stufe oder einem Stöchio-Rückkopplungsbetriebsbereich (S-F/B-Bereich) betrieben, und abhängig vom Lastzustand und der Motordrehzahl Ne wählt die ECU 70 den Einspritzmodus der ersten Stufe aus und spritzt den Kraftstoff ein, um ein vorbestimmtes Luft/Kraftstoffverhältnis zu erzielen. Solchermaßen steuert die ECU 70 im Einspritzmagermodus der ersten Stufe die Öffnung des ABV 27 und die Einspritzmenge, um ein relativ mageres Luft/Kraftstoffverhältnis (etwa 20 bis 23 gemäß der vorliegenden Ausführungsform) zu erhalten. Im S-F/B-Bereich schließt die ECU 70 das ABV 27 und führt die Luft/ Kraftstoffverhältnis-Rückführungssteuerung in Übereinstimmung mit der Ausgabespannung des O₂-Sensors 40 durch. Auch in diesem Fall bilden die durch die Ansaugöffnungen 13 eingeführten Ansaugluftströme, wie in der 5 gezeigt, die Umkehr-TumbleStrömungen 80. Daher kann der Kraftstoff selbst im Einspritz-Mager-Bereich der ersten Stufe infolge einer Wirbelwirkung, die der Umkehrströmung zugeschrieben werden kann, mit einem mageren Luft/Kraftstoffverhältnis gezündet werden, indem der Beginn oder das Ende der Kraftstoffeinspritzung verstellt wird. Außerdem öffnet die ECU 70 selbst im Einspritz-Mager-Bereich der ersten Stufe das EGR-Ventil 45 und führt eine geeignete EGR-Gasmenge in die Brennkammern 5 ein, wodurch die Menge des mit einem mageren Luft/Kraftstoffverhältnis erzeugten NOx stark reduziert wird. Im S-F/B-Bereich kann eine 'hohe Ausgabe mit einem relativ hohen Kompressionsverhältnis erhalten werden, und die schädlichen Abgaskomponenten können mithilfe des Drei-Wege-Kats 42 entfernt werden.
In einem plötzlichen Beschleunigungs-Motorbetrieb oder Hochgeschwindigkeits-Motorbetrieb wird der Motor 1 in einem in der 3 gezeigten Steuerbereich offenen Regelkreises betrieben, so dass die ECU 70 den Einspritzmodus der ersten Stufe auswählt, das ABV 27 schließt und den Kraftstoff in Übereinstimmung mit der -Drosselklappenöffnung θ_TH und der Motordrehzahl Ne einspritzt, um ein relativ fettes Luft/Kraftstoffverhältnis zu erzielen. Indem dies getan wird, kann infolge der Trägheitswirkung, da sich die Ansaugöffnungen 13 im Wesentlichen senkrecht aus der Brennkammer 5 erstrecken, und auch infolge des hohen Kompressionsverhältnisses und der durch die Ansaugluftströme gebildeten Umkehr-Tumble-Strömungen 80 eine hohe Ausgabe erhalten werden.
Da der Motor 1 in einem in der 3 gezeigten Kraftstoffsperrbereich betrieben wird, wenn der Motor in einem mittleren oder hohen Geschwindigkeitsbereich im Leerlauf läuft, stoppt die ECU 70 überdies die Kraftstoffeinspritzung ganz. Daraufhin wird der Kraftstoffwirkungsgrad verbessert und die Emission schädlicher Abgaskomponenten gesenkt. Der Kraftstoffsperrbetrieb wird sofort eingestellt, wenn die Motordrehzahl Ne unter die Rücklaufgeschwindigkeit fällt oder wenn der Fahrer das Gaspedal tritt.
Die Einspritzmenge, eine Öffnung L_EGR des EGR-Ventils 45, usw. werden jedesmal dann auf die folgende Art und Weise berechnet, wenn eine vorbestimmte Kurbelwinkelstellung eines jeden Zylinders erfasst wird.
Als erstes wird die Berechnung verschiedener Variablen beschrieben, die mit einer Ventilöffnungszeit T_INJ eines jeden Kraftstoffeinspritzventils 4 verknüpft sind. Die ECU 70 für die Verwendung als Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel berechnet aus einem zuvor in einer der Speichereinheiten gespeicherten mittleren Ziel-Wirkdruck-Kennfeld den mittleren Ziel-Wirkdruck Pe, der der durch den Drosselklappensensor 29 und den Kurbelwinkelsensor 17 erfassten Drosselklappenöffnung θ_TH und Motordrehzahl Ne entspricht. Die mittleren Ziel-Wirkdruckgrößen Peij, die den gewünschten Ausgaben des Fahrers entsprechen, die wiederum der Drosselklappenöffnung θ_TH und der Motordrehzahl Ne entsprechen, werden auf dem mittleren Ziel-Wirkdruck-Kennfeld skizziert und in einer der Speichereinheiten der ECU 70 gespeichert. Diese einzelnen Daten sind Werte, die experimentell für die mittlere Ziel-Wirkdruck-Information bzw. -daten (z. B. mittlerer Netto-Wirkdruck) eingestellt werden, die auf eine einfache Art und Weise in einem Werkbaknversuch des Motors gesammelt werden können. Nimmt man auf dieses Kennfeld Bezug, berechnet die ECU 70 durch das herkömmliche Vierpunkt-Interpolationsverfahren oder dergleichen den optimalen, mittleren Ziel-Wirkdruck Pe, der der erfassten Drosselklappenöffnung θ_TH und der Motordrehzahl Ne entspricht.
Dann berechnet die ECU 70 einen volumetrischen Wirkungsgrad Ev in Übereinstimmung mit dem auf der zuvor genannte Art und Weise eingestellten mittleren Ziel-Wirkdruck Pe und der Motordrehzahl Ne. Diese Berechnung wird auch mittels der Verwendung eines Kennfelds des volumetrischen Wirkungsgrads gemacht, das für die Einspritzmagermodus-Steuerung der zweiten Stufe vorbereitet wird. Die Werte im Kennfeld des volumetrischen Wirkungsgrads werden ebenfalls experimentell vorab in Übereinstimmung mit dem mittleren Ziel-Wirkdruck Pe und der Motordrehzahl Ne eingestellt und in der zuvor genannten Speichereinheit gespeichert.
Der auf diese Art und Weise erhaltene volumetrische Wirkungsgrad Ev wird an der folgenden Gleichung F1 angelegt, woraufhin die Ventilöffnungszeit T_INJ eines jeden Kraftstoffeinspritzventils 4 berechnet wird. TINJ = K*Pb*Ev*Kaf*(Kwt*Kat* ...) *Kg + TDEC, (F1) worin Kaf ein Luft/Kraftstoffverhältnis-Korrekturfaktor ist, der in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand eingestellt wird. Der Faktor Kaf wird in Übereinstimmung mit der Ausgabespannung des O₂-Sensors 40 im S-F/B-Modus eingestellt und auf einen optimalen Wert in irgendeinem anderen Modus verstellt. In der Einspritzmagermodus-Steuerung der zweiten Stufe wird Kaf wie folgt eingestellt: Kaf = (Stöchio-Luft/Kraftstoffverhältnis)/ (Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis T2). (F2) Das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis T2 wird später beschrieben.
In der Gleichung F1 ist Pb ein Ansaugrohrdruck (Ansaugleitungsdruck), der vom MAP-Sensor 31 erfasst wird, und Kwt, Kat, usw. sind Korrekturfaktoren, die in Übereinstimmung mit einer Motorwassertemperatur Tw, Lufttemperatur Tat, einem Luftdruck Tap, usw. eingestellt werden. Kg ist ein Verstärkung-Korrekturfaktor eines jeden Einspritzventils 4, und T_DEC ist ein Totzeit-Korrekturwert, der in Übereinstimmung mit dem mittleren Ziel-Wirkdruck Pe und der Motordrehzahl Ne eingestellt wird. K ist ein Umrechnungskoeffizient (Konstante), der bei der Umrechnung der Kraftstoffmenge in der Ventilöffnungszeit verwendet wird.
Die auf diese Art und Weise berechnete Ventilöffnungszeit T_INJ wird an eine Einspritzdüsen-Antriebsschaltung (nicht gezeigt) abgegeben, um jedes Kraftstoffeinspritzventil 4 mit einem gegebenen Zeitpunkt anzutreiben.
Dann stellt die ECU 70 in Übereinstimmung mit dem zuvor erwähnten mittleren Ziel-Wirkdruck Pe und der Motordrehzahl Ne ein Kraftstoffeinspritzende T_END ein, das für den gerade ausgewählten Steuermodus geeignet ist. Wenn das Kraftstoffeinspritzende für den Einspritzmagermodus der zweiten Stufe verzögert wird, kann keine Zeitspanne für das vollständige Verdampfen des eingespritzten Kraftstoffstrahls gewährleistet werden, so dass schwarzer Rauch ausgestoßen werden kann. Wenn das Kraftstoffeinspritzende zu früh ist, läuft im Gegensatz damit der eingespritzte Kraftstoff gegen die Zylinderwand, so dass sich kein optimales Luft/Kraftstoffgemisch bilden kann, möglicherweise eine zufällige Zündung bewirkend. Das Kraftstoffeinspritzende T_END wird vorher experimentell auf einen optimalen Wert eingestellt und für jeden Steuermodus abgebildet, oder hängt davon ab, ob die EGR, usw. durchgeführt ist oder nicht. Das Kraftstoffeinspritzende T_END, das in Übereinstimmung mit dem mittleren Ziel-Wirkdruck Pe und dergleichen eingestellt wird, wird weiterhin mithilfe der Motorwassertemperatur und dergleichen korrigiert und der Einspritzdüsen-Antriebsschaltung zugeführt. In der Einspritzdüsen-Antriebsschaltung wird der Kraftstoffeinspritzbeginn in Übereinstimmung mit dem zugeführten Kraftstoffeinspritzende T_END und der Ventilöffnungszeit T_INJ, berechnet. Wenn der berechnete Kraftstoffeinspritzbeginn erreicht ist, wird ein Treibersignal an das Kraftstoffeinspritzbentil 4 des Zylinders abgegeben, der für eine Zeitspanne, die der Ventilöffnungszeit T_INJ entspricht, mit Kraftstoff versorgt wird.
Was die Öffnung L_EGR des EGR-Ventils 45 anbelangt, werden vorab in Zusammenhang mit jedem Betriebsmodus, in dem das Abgas rückgeführt wird, in Übereinstimmung mit der ausgewählten Stellung (D oder N Bereich) des Schaltgetriebes eine Mehrzahl an EGR-Ventilöffnungs-Kennfeldern vorbereitet. Auch in diesem Fall wird die Ventilöffnung L_EGR, die dem zuvor genannten mittleren Ziel-Wirkdruck Pe und der Motordrehzahl Ne entspricht, gemäß einem Kennfeld für den Einspritzmagermodus der zweiten Stufe berechnet. Die auf diese Art und Weise berechnete Ventilöffnung L_EGR wird einer EGR-Antriebsschaltung (nicht gezeigt) zugeführt, nachdem die Motor-Wassertemperaturkorrektur und andere Korrekturen ausgeführt sind, und ein Ventil-Treibersignal, das der Ventilöffnung L_EGR entspricht, wird an das EGR-Ventil 45 ausgegeben.
Das Folgende ist eine detaillierte Beschreibung der Abfolge der Leerlaufdrehzahlsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung. 6 ist ein Flussdiagramm, das eine Leerlaufdrehzahl-Steuerroutine zeigt, die jedesmal dann ausgeführt wird, wenn die vorbestimmte Kurbelwinkelstellung eines jeden Zylinders des Motors 1 erfasst wird. Im Schritt S10 bestimmt die ECU 70 als erstes, ob sich der Motor 1 in einem Zustand befindet, so dass er im Einspritz-Mager-Betriebsbereich der zweiten Stufe betrieben werden muss, oder nicht. Wenn die Entscheidung im Schritt S10 negativ (Nein) ist, wird der Schritt S12 für die Drehzahlsteuerung im Einspritzmodus der ersten Stufe ausgeführt. Wie zuvor erwähnt, wird die Drehzahlsteuerung im Einspritzmodus der ersten Stufe durchgeführt, wenn die Kühlwassertemperatur TW nicht auf einen vorbestimmten Wert erhöht wird. Während diese Drehzahlsteuerung nicht auf irgendein besonderes Verfahren wie beispielsweise durch die oder unter der Steuerung der ECU 70 eingeschränkt wird, die als Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstell mittel, Ansaugraten-Einstellmittel und Kraftstoffeinspritzzeitpunkt-Einstellmittel dient, wird das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf einen festgelegten Wert (für gewöhnlich das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis) eingestellt, das ISCV 24 (und, falls nötig, das ABV 27) wie erforderlich geöffnet oder geschlossen, um die Menge der Umgehungslufteinführung in Übereinstimmung mit der Abweichung zwischen der Ziel-Leerlaufdrehzahl und einer reellen Drehzahl zu verstellen, und, falls erforderlich, die Zündeinstellung verstellt, um dadurch die Motordrehzahl Ne so zu steuern, dass sie in der Nähe der Ziel-Leerlaufdrehzahl liegt.
Wenn die Entscheidung im Schritt S10 bestätigend (Ja) ist, werden der Schritt S14 und die anschließenden Schritte ausgeführt, um dadurch die Leerlaufdrehzahlsteuerung im Einspritzmodus der zweiten Stufe gemäß der vorliegenden Erfindung durchzuführen.
Als erstes unterscheidet die ECU 70, für die Verwendung als Last-Schätzmittel, in den Schritten S14 und S16 die Änderung einer erwarteten Last. Die erwartete Last ist eine Last vorbestimmter Größe, die auf den Motor einwirkt, wenn Lastvorrichtungen (z. B. Klimaanlage 133, Servolenkung 134, automatisches Schalgetriebe 135, usw.) in Betätigung sind. Die jeweiligen Betriebszustände dieser Lastvorrichtungen werden einzeln gemäß den Ein-Aus-Bedingungen des Klimaanlagenschalters (A/C SW) 33, Servolenkungsschalters (P/S • SW) 34 und Inhibitorschalters (INH • SW) 35 erfasst.
Wenn für den in den Schritten S14 und S16 betreffenden Regelkreis keine Laständerung von den Lastvorrichtungen erfasst wird, lauten beide Entscheidungen in diesen Schritten Nein, und der Ablauf rückt auf den Schritt S20 vor, woraufhin die ECU 70 bestimmt, ob der Wert in einem Drehzahlsteuerung-Verhinderungstimer 0 ist. Wenn die Entscheidung im Schritt S20 Ja lautet, rückt das Programm auf den Schritt S24 vor.
Im Schritt S24 wird ein Lastwert Pe' (hiernach wird darauf als virtueller Lastwert Bezug genommen) des Motors 1, der für den betreffenden Regelkreis erfasst oder geschätzt wird, gemäß der folgenden Gleichung F3 berechnet. Letzter virtueller Lastwert Pe' = Vorletzter virtueller Lastwert Pe' + T1 (Ne), (F3) worin T1 (Ne) ein virtueller Lastkorrekturwert ist, der auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses zwischen der vom Kurbelwinkelsensor 17 erfassten reellen Motordrehzahl Ne und einer Ziel-Leerlaufdrehzahl N_ID eingestellt wird. 7 zeigt das Verhältnis zwischen der erfassten Motordrehzahl Ne und dem Korrekturwert T1 (Ne), der in Übereinstimmung mit der Drehzahl Ne eingestellt wird. In dem Fall, wo die reelle Motordrehzahl (Leerlaufdrehzahl) Ne einen Wert hat, der in eine Totzone (N_ID ± ΔN) um die Ziel-Drehzahl N_ID herum fällt, wird der Korrekturwert T1 (Ne) auf 0 eingestellt. In dem Fall, wo die reelle Leerlaufdrehzahl Ne außerhalb der Totzone und hoher als die Zieldrehzahl N_ID liegt, ist der Korrekturwert negativ. Wenn die reelle Drehzahl Ne niedriger ist als die Zieldrehzahl N_ID, ist der Korrekturwert positiv.
Der Korrekturwert T1 (Ne) kann mittels verschiedener anderer Verfahren als dem zuvor genannten eingestellt werden. Die Änderung der erfassten Motordrehzahl Ne mit Verstreichen der Zeit kann z. B. so erfasst werden, dass ein Korrekturwert (zweiter Lastkorrekturwert) auf der Grundlage der einer Zeit zugrunde liegenden Änderungsrate der Drehzahl in Betracht gezogen wird. Es kann angenommen werden, dass dieser Korrektur auf die von der Motordrehzahl geschätzte Motorlastbedingungsänderung basiert.
Man glaubt, dass Schwankungen der Leerlaufmotordrehzahl (s. Gleichung F3) – mit Ausnahme der durch den Betrieb der Lastvorrichtungen verursachten – verschiedenen Gründen zugeschrieben werden können. Diese Gründe umfassen beispielsweise Einflüsse der Motorwassertemperatur, Öltemperatur, Lufttemperatur und des Drucks, Änderungen in der Einspritzmenge der Kraftstoffeinspritzventile, Verschlechterung der Motorleistung mit der Zeit, usw. Diese Gründe können als Änderungen der Lastbedingung (virtuelle Lastbedingung) des Leerlaufmotors verstanden werden.
Das Folgende ist eine Beschreibung eines Verfahrens zum Einstellen des virtuellen Lastwerts Pe' für den Fall, in dem die vom Betrieb der Lastvorrichtungen bewirkten Lastschwankungen erfasst werden. Wenn einer der zuvor genannten Schalter 33, 34 und 35 eingeschaltet wird, so dass die Entscheidung im Schritt S14 Ja lautet, rückt die ECU 70 auf den Schritt S15 vor, woraufhin sie den letzten virtuellen Lastwert Pe' gemäß der folgenden Gleichung F4 berechnet. Letzter virtueller Lastwert Pe' = Vorletzter virtueller Lastwert Pe' +PLOAD (F4) worin P_LOAD ein vorbestimmter Wert für die zuletzt betätigte Lastvorrichtung ist, der mithilfe der ECU 70 für die Verwendung als Lastkorrekturwert-Einstellmittel eingestellt wird. Obwohl zwei oder mehrere Lastvorrichtungen selten gleichzeitig eingeschaltet sein können, wird die PLOAD in einem solchen seltenen Fall auf die Summe der jeweiligen Lasten der Vorrichtungen eingestellt. Der Wert Pe' in der rechten Seite der Gleichung F4 ist ein im vorherigen Regelkreis eingestellter vorletzter virtueller Lastwert.
Im Schritt S16 bestimmt die ECU 70 andererseits, ob die geschätzte Last abgeschaltet wird oder nicht. Wenn die Lastvorrichtungen abgeschaltet sind, rückt die ECU 70 auch in diesem Fall auf den Schritt S17 vor, da sie schlussfolgert, dass sich die Last geändert hat, woraufhin sie den erfassten oder geschätzten letzten virtuellen Lastwert Pe' gemäß der folgenden Gleichung F5 berechnet. Letzter virtueller Lastwert Pe' = Vorletzter virtueller Lastwert Pe' – PLOAD, (F5) worin P_LOAD ein vorbestimmter Wert für die zuletzt abgestellte Lastvorrichtung ist. Wenn zwei oder mehrere Lastvorrichtungen durch einen Zufall gleichzeitig eingeschaltet werden, wird auch in diesem Fall die P_LOAD auf die Summe der jeweiligen Lasten der Vorrichtungen verstellt.
Wenn der Betrieb der Lastvorrichtungen solchermaßen geändert wird, berechnet die ECU 70 den virtuellen Lastwert Pe' auf die zuvor genannte Art und Weise und rückt auf den Schritt S18 vor, woraufhin sie den Zahlwert CNT im Drehzahlsteuerung-Verhinderungstimer an einem vorbestimmten Wert XC1 einstellt. Dann rückt der Ablauf auf den Schritt S26 vor, der später erwähnt werden wird. Der Drehzahlsteuerung-Verhinderungstimer dient dazu, die Rückführungssteuerung der Motordrehzahl gemäß der Gleichung F3 über eine vorbestimmte Zeitspanne (z. B. 1,5 Sekunden, dem vorbestimmten Wert XC1 entsprechend) zu verhindern, so dass die Leerlaufdrehzahl der Steuerung mit offenem Regelkreis unterworfen wird. In dieser Zeitspanne wird die Ausführung des Schritts S24 verhindert. Solchermaßen wird der Drehzahlsteuerung-Verhinderungstimer jedesmal eingestellt, wenn die Schwankung der Last von irgendeiner Lastvorrichtung erfasst wird. Wenn die betreffende Routine danach ausgeführt wird, bestimmt die ECU 70 im Schritt S20, ob der Zahlwert CNT im Timer 0 ist oder nicht. Wenn der Zahlwert CNT nicht 0 ist, dann ist die Drehzahlsteuerung-Verhinderungszeitspanne noch nicht abgelaufen. In diesem Fall rückt der Ablauf auf den Schritt S22 vor, woraufhin die ECU 70 den Zahlwert CNT im Timer um 1 senkt, und danach rückt der Ablauf auf den Schritt S26 vor. Solchermaßen, wenn der Zahlwert CNT nicht 0 ist, überspringt der Ablauf den Schritt S24 und macht mit dem Schritt S26 weiter, so dass die Rückführungssteuerung der Motordrehzahl in diesem Zeitraum verhindert wird.
Wenn der virtuelle Lastwert Pe' auf diese Art und Weise eingestellt wird, berechnet die ECU 70, die als Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel, Ansaugraten-Einstellmittel und Abgasrückführungsraten-Einstellmittel dient, im Schritt S26 das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis T2 (Pe') und die jeweiligen Zielwerte einer Öffnung (auf die auch als Umgehungsöffnung Bezug genommen wird, die der Umgehungsansaugrate entspricht) T3 (Pe') des Umgehungsventils und einer Öffnung (Abgasumwälzrate) T4 (Pe') des EGR-Ventils 45 in Übereinstimmung mit dem virtuellen Lastwert Pe'. Eigentlich wird die Umgehungsansaugrate in der vorliegenden Ausführungsform durch das ABV 27 und das ISCV 24 gesteuert, und eines oder beide Ventile werden in Übereinstimmung mit dem berechneten Wert der Ventilöffnung T3(Pe') ein/aus gesteuert. In der anschließenden Beschreibung wird jedoch das ABV 27 als ein repräsentatives Ventilmittel zum Verstellen der Umgehungsansaugrate angesehen.
8 zeigt typisch das Verhältnis zwischen dem virtuellen Leerlauf-Lastwert Pe' und dem Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis T2 (Pe'), der Ziel-Umgehungsöffnung T3 (Pe') und der Ziel-EGR-Ventilöffnung T4 (Pe'), die entsprechend dem virtuellen Lastwert Pe' eingestellt werden. Die Speichereinheiten der ECU 70 werden mit einem in der 8 gezeigten Pe'-T2-Kennfeld, Pe'-T3-Kennfeld und Pe'-T4-Kennfeld (allgemein virtuelles Last-Luft/ Kraftstoffverhältnis-Kennfeld, virtuelles Last-Ansaugluftraten-Kennfeld und virtuelles Last-Abgasrückführungsraten-Kennfeld) geladen.
Wenn der virtuelle Lastwert Pe' 0 ist (oder wenn z. B die Motordrehzahl Ne innerhalb der Totzone um die Zieldrehzahl N_ID herum liegt, ohne dass eine der Lastvorrichtungen in Betrieb ist) – wie in der 8 zu sehen – wird das Ziel-Luft/ Kraftstoff-Verhältnis T2 (Pe') bei einem in der 8 gezeigten normalen Sollwert eingestellt, z. B. 35 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Wenn die Motordrehzahl Ne gesenkt wird und von der Totzone um die Zieldrehzahl N_ID herum abweicht, oder wenn irgendeine der Lastvorrichtungen betätigt wird, steigt der virtuelle Lastwert Pe', so dass die Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-T2-Lastvorrichtung an einem Wert eingestellt wird, der kleiner ist als der Wert (35) am normalen Sollwert. Im Fall, da der virtuelle Lastwert Pe', wie in der 8 gezeigt, gleich oder kleiner als ein Wert Pe1 (erste vorbestimmte virtuelle Last) ist, werden die Umgehungsöffnung und die Öffnung des EGR-Ventils 45 konstant gehalten. Der Wert Pe1 wird eingestellt, um dem unteren Grenzwert eines vorbestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereichs zu entsprechen, in dem diese Leerlaufdrehzahlsteuerung nur durch die Verstellung der Einspritzmenge (Luft/Kraftstoffverhältnis) durchgeführt werden kann, um die Motorlastschwankungen zu bewältigen.
Auch wird nur das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis so verstellt, dass das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis T2 an einem Wert eingestellt wird, der dem virtuellen Lastwert Pe' entspricht. Im Fall, wo der virtuelle Lastwert Pe' im Lastbereich liegt, der nicht größer als der Wert Pe1 ist (oder wenn das Ziel-Drehzahl-Luft/Kraftstoffverhälnis in einem vorbestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereich liegt), kann solchermaßen die Leerlaufdrehzahlsteuerung nur durch die Verstellung der Einspritzmenge durchgeführt werden, um die Motorlastschwankungen zu bewältigen. Entsprechend wird das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis bevorzugt als Steuerparameter ausgewählt, und die Umgehungsöffnung und die EGR-Ventilöffnung werden bei festgelegten Werten gehalten, die für die Einspritz-Magermodus-Steuerung der zweiten Stufe geeignet sind, wodurch die Motorausgabe nur durch das Erhöhen oder Senken der Einspritzmenge verstellt wird.
Im Direkteinspritzung-Motor wird der Kraftstoff direkt in die Brennkammer 5 eingespritzt, so dass die Änderung der Einspritzmenge als Ausgabeänderung schnell in Erscheinung tritt, obwohl die Änderungen der Umgehungssaugrate und der EGR-Rate Zeitverzögerungen unterworfen sind. Hinsichtlich der Reaktion der Motordrehzahlsteuerung ist es daher ratsam, die Motordrehzahl durch das Verstellen der Einspritzmenge zu steuern. Solchermaßen wird der Motordrehzahlsteuerung die Priorität gegeben, wenn sie durch das Verstellen des Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durchgeführt werden kann. Die Umgehungs-Ansaugratenmenge kann in Proportion zur Abnahme der EGR-Rate erhöht werden. Wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis für den Einspritzmagermodus der zweiten Stufe ein sehr großer Wert (20 oder mehr) auf der Kraftstoff-Magerseite ist, kann jedoch kaum irgendeine NOx-Reinigungswirkung vom Drei-Wege-Katalysator 42 erwartet werden. Entsprechend sollte die EGR bevorzugt durchgeführt werden, um schlechte Einflüsse auf die NOx-Emission zu vermeiden. Es ist daher ratsam, Steuerparameter für die Motordrehzahlsteuerung in folgender Prioritäts-Reihenfolge zu setzen. Als erstes wird das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis geändert, und die Umgehungsansaugrate wird danach geändert, wenn das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis damit aufhört, als ein Steuerparameter für die Drehzahlsteuerung zu dienen. Schließlich wird die EGR-Rate geändert.
Im Einspritzmagermodus der zweiten Stufe wird die Zündeinstellung gesteuert, so dass die Funkenzündung zu einem optimalen Zeitpunkt durchgeführt wird, wenn die Zündkerze vom Kraftstoffstrahl erreicht wird, der durch den zuvor genannten Umkehr-Tumble-Strom im Kompressionshub entstanden ist. Gemäß dem Motor der vorliegenden Ausführungsform kann daher die Leerlaufdrehzahl im Gegensatz zu herkömmlichen Motoren nicht durch die Verstellung der Zündeinstellung gesteuert werden.
Es sei der Fall angenommen, dass Drehzahlschwankungen bewirken, dass der virtuelle Lastwert Pe' graduell z. B. auf einen Wert Pe2 (Betriebspunkt p2 der 8) steigt, und zwar von einem Wert (Betriebspunkt p0 der 8) aus beginnend, der gleich oder kleiner als der Wert Pe1 ist. Während dies gemacht wird, stellt die ECU 70 die einzelnen Parameterwerte ein und steuert den Motor 1 auf die folgende Art und Weise.
Als erstes wird im Abschnitt, der vom Betriebspunkt p0 bis zu einem Betriebspunkt variiert, an dem der dem Wert Pe1 entsprechende virtuelle Lastwert Pe' vorgegeben ist; das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis von einem dem Betriebspunkt p0 entsprechenden Wert auf seinen unteren Grenzwert geändert. Der untere Grenzwert des Luft/Kraftstoffverhältnisses ist ein gestatteter unterer Grenzwert, der für den Fall in Verbindung mit der zuvor genannten fetten Fehlzündung eingestellt wird, wenn der Kraftstoff im Einspritzmagermodus der zweiten Stufe eingespritzt wird, und wird beispielsweise auf 20 eingestellt. Wenn das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis T2 seinen unteren Grenzwert erreicht, hält die ECU 70 die Einspritzmenge vorübergehend an einem Wert, der in Übereinstimmung mit dem unteren Grenzwert gesetzt wird, und öffnet das ABV 27 bis zu einem vorbestimmten Grad, wodurch entsprechend die Umgehungsansaugrate erhöht wird. Wenn dies getan ist, steigt das reelle Luft/Kraftstoffverhältnis in Proportion zum Anstieg der Umgehungsansaugrate, so dass die ECU 70 das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf den entstandenen Wert (Wert, der dem Betriebspunkt p1 der 8 entspricht) umschreibt.
Wenn das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis umgeschrieben und die Umgehungsansaugrate stabilisiert ist, kann die Motordrehzahl wiederum durch die Verstellung des Luft/Kraftstoffverhältnisses gesteuert werden. Entsprechend erhöht die ECU 70 das Ziel-Luft/ Kraftstoff-Verhältnis T2, wenn der virtuelle Lastwert Pe' steigt, und setzt das Verhältnis T2 am Betriebspunkt p2, wo der virtuelle Lastwert Pe' dem Wert Pe2 entspricht, auf einen Wert, der dem Betriebspunkt p2 entspricht. Im Abschnitt vom Betriebspunkt p1 zum Punkt p2 wird die Umgehungsöffnung T3 konstant gehalten. Im Abschnitt vom Betriebspunkt p0 zum Punkt p2 der 8 wird die Öffnung des EGR-Ventils 45 konstant gehalten.
Wenn der virtuelle Lastwert Pe' weiterhin steigt, um den Wert Pe3 zu erreichen, wird das ABV 27 auf einen regulierbaren vollständig offenen Wert geöffnet. Solchermaßen kann die Motorausgabe durch die Verstellung des Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses T2 gesteuert werden, während sich der virtuelle Lastwert Pe' vom Wert Pe3 auf den Wert Pe4 ändert. Wenn der virtuelle Lastwert Pe' den Wert Pe4 erreicht, erreicht das Ziel-Luft/ Kraftstoff-Verhältnis T2 jedoch den vorbestimmten unteren Grenzwert, so dass es am unteren Grenzwert gehalten wird, wenn der virtuelle Lastwert Pe' weiter steigt. Zu dem Zeitpunkt und nach dem Zeitpunkt, da der Wert Pe4, ein zweiter vorbestimmter virtueller Lastwert, vom virtuellen Lastwert Pe' erreicht wird, wird das EGR-Ventil 45 graduell geschlossen, wenn sich der virtuelle Lastwert Pe' erhöht. Wenn dies getan ist, sinkt die EGR-Rate, so dass die neue Luftansaugrate steigt, während das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis konstant gehalten wird. Entsprechend steigen die Einspritzmenge und die Motorausgabe, und die Leerlaufdrehzahl wird an ihrem Zielwert gehalten.
Für die Luft/Kraftstoffverhältnis-Verstellung wird ein Hysterese-Charakteristik verliehen, um die Steuerung zu stabilisieren, indem abhängig von den Zunahme- und Abnahmerichtungen des virtuellen Lastwerts Pe', wie sie durch die fetten unterbrochenen Linien in der 8 angezeigt werden, verschiedene Arbeitslinien verwendet werden.
Das Verfahren zum Einstellen der Parameterwerte kann verschiedenartig modifiziert werden, ohne sich vom Schutzumfang oder Geist der vorliegenden Erfindung zu lösen. Ein in der 9 gezeigtes Parameter-Einstellverfahren ist ein Steuerverfahren, das für den Fall geeignet ist, in dem sich die erwartete Last dem Wesen nach ändert, wenn irgendeine der Lastvorrichtungen in Betätigung ist.
Wenn z. B. ein Klimaanlagenschalter (A/C • SW) 33 eingeschaltet ist, so dass sich der virtuelle Lastwert Pe' plötzlich von einem Betriebspunkt p10 auf einen Betriebspunkt p11 ändert, kann sich die ECU 70 einer verbesserten Steuerreaktion nicht durch die Änderung des Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses T2 und der Umgehungsansaugrate T3 entlang der in der 8 gezeigten Arbeitslinien, sondern durch die gleichzeitige Änderung der zwei Parameter T2 und T3 in Richtung ihrer jeweiligen Zielwerte erfreuen, die, wie durch die Pfeile in der 9 angezeigt, jeweils aus den Pe'-T2 und Pe'-T3 in der 9 erhalten werden.
Wenn der virtuelle Lastwert Pe' eine größere plötzliche Änderung erfährt, so dass der Betriebspunkt seine Stellung von einem Punkt p12 auf einen Punkt p13 verschiebt, kann die ECU 70 die drei Parameter T2, T3 und T4 gleichzeitig in Richtung ihrer jeweiligen Zielwerte ändern, die, wie durch die Pfeile in der 9 angezeigt, jeweils aus Pe'-T2-, Pe'-T3- und Pe'-T4-Kennfeldern erhalten werden.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Motordrehzahlsteuerung mithilfe des EGR-Ventils 45 gestartet, nachdem unter Berücksichtigung der Einflüsse von Emissionsmerkmalen ein regulierbarer Höchstwert von der Umgehungsöffnung T3 erreicht wird (zu dem oder nach dem Zeitpunkt, wo der Wert Pe4 durch den in der 8 gezeigten virtuellen Lastwert Pe' überstiegen wird). In einigen Fällen können jedoch die Umgehungsöffnung T3 und die Öffnung T4 des EGR-Ventils 45 gleichzeitig verstellt werden, wenn der virtuelle Lastwert Pe' zu dem Zeitpunkt steigt, wo die Umgehungsöffnung des ABV 27 einen Wert erreicht, der einer vorbestimmten Last entspricht (z. B. der virtuelle Lastwert Pe4), wie es durch die fette durchgezogene Linie in der 8 angezeigt wird.
Gemäß der hierin beschriebenen Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung am Direkteinspritzung-Verbrennungsmotor mit Funkenzündung angelegt, und die Leerlaufdrehzahlsteuerung wird durchgeführt, wenn der Motor im Einspritzmagermodus der zweiten Stufe arbeitet. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform eingeschränkt und kann an irgendwelche andere Motoren angelegt werden, in denen das Abgas während der Leerlaufdrehzahlsteuerung rückgeführt werden kann. Die Erfindung kann z. B. an die Leerlaufdrehzahlsteuerung eines Einlasskanal-Magermotors angelegt werden.
In der Ausführungsform wird zunächst die Luft/Kraftstoffverhältnissteuerung, als zweites die Ansaugratensteuerung und als drittes die EGR-Ratensteuerung durchgeführt. Wenn eine große Motorlastschwankung auftritt, die durch die Luft/Kraftstoff verhältnis-Steuerung alleine nicht steuerbar ist, oder wenn eine große Schwankung geschätzt wird, wird in Verbindung mit der Luft/Kraftstoffverhältnis-Steuerung die Ansaugratensteuerung durchgeführt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses begrenzt. Alternativ dazu kann die EGR-Ratensteuerung bei einer solchen Gelegenheit in Verbindung mit der Luft/Kraftstoffverhältnis-Steuerung vorgenommen werden.
Wenn technische Merkmale in den Ansprüchen mit Bezugszeichen versehen sind, so sind diese Bezugszeichen lediglich zum besseren Verständnis der Ansprüche vorhanden. Dementsprechend stellen solche Bezugszeichen keine Einschränkungen des Schutzumfangs solcher Elemente dar, die nur exemplarisch durch solche Bezugszeichen gekennzeichnet sind.

Claims

Ein Leerlaufdrehzahl-Steuergerät für einen Verbrennungsmotor, das folgendes umfasst: ein Betriebszustand-Erfassungsmittel (16, 17, 29, 30, 40) zum Erfassen eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors (1); ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel (70) zum Einstellen eines Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (T2) in Übereinstimmung mit dem vom Betriebszustand-Erfassungsmittel erfassten Motor-Betriebszustand; ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Verstellmittel (4, 70) zum Verstellen eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines Luft/Kraftstoffgemisches, das dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, auf das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (T2), das durch das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel eingestellt wird; ein Ansaugluftmengen-Verstellmittel (24, 26, 27, 70, 124) zum Verstellen einer Ansaugluftmenge in den Verbrennungsmotor; ein Abgasrückführungsrate-Verstellmittel (45, 70) zum Verstellen einer Rate der Abgasrückführung an ein Ansaugsystem des Verbrennungsmotors; ein Last-Erfassungsmittel (17, 33, 34, 35, 70) zum Erfassen einer Motorlast; und ein Steuerparameter-Auswahlmittel (70), um mindestens einen Steuerparameter unter dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, der Ansaugluftmenge und der Abgasrückführungsrate in Übereinstimmung mit der während des Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors vom Last-Erfassungsmittel erfassten Motorlast auszuwählen, wobei das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät einen Wert des mindestens einen Steuerparameters, das durch das Steuerparameter-Auswahlmittel (70) ausgewählt wird, verstellt, indem ein entsprechendes oder entsprechende der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Verstellmittel (4), Ansaugluftmengen-Verstellmittel (24, 27) und Abgasrückführungsrate-Verstellmittel (45) verwendet werden, wodurch eine Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors gesteuert wird.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 1, worin das Steuerparameter-Auswahlmittel (70) das Luft/Kraftstoff-Verhältnis als den mindestens einen Steuerparameter in Bevorzugung gegenüber anderen Steuerparametern auswählt.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 1, worin: das Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel (70) ein Ziel-Leerlauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (T2) in Übereinstimmung mit der vom Last-Erfassungsmittel (17, 33, 34, 35) erfassten Motorlast einstellt, wenn sich der Verbrennungsmotor im Leerlaufbetrieb befindet; und das Steuerparameter-Auswahlmittel (70) das Luft/Kraftstoff-Verhältnis als den mindestens einen Steuerparameter in Bevorzugung gegenüber anderen Steuerparametern auswählt, wenn sich das vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel (70) eingestellte Ziel-Leerlauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (T2) innerhalb eines vorbestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereichs befindet, in dem eine solche Leerlaufdrehzahlsteuerung, um die Motorlastschwankungen zu bewältigen, nur durch das Verstellen des Luft/ Kraftstoff-Verhältnisses bewirkt werden kann.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 3, worin der vorbestimmte Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereich ein Luft/ Kraftstoff-Verhältnisbereich ist, in dem die stabile Verbrennung während des Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors gewährleistet wird.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 3, worin das Steuerparameter-Auswahlmittel (70) das Luft/Kraftstoff-Verhältnis und die Ansaugluftmenge als den Steuerparameter auswählt, wenn sich das vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel (70) eingestellte Ziel-Leerlauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (T2) außerhalb des vorbestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereichs befindet.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 5, worin das Ansaugluftmengen-Verstellmittel (24, 27, 70) ein Ansaugluftmengen-Einstellmittel (70) einschließt, um eine Ziel-Ansaugluftmenge (T3) in Übereinstimmung mit der vom Last-Erfassungsmittel (17, 33, 34, 35) erfassten Motorlast einzustellen, und die Ansaugluftmenge auf die Ziel-Ansaugluftmenge verstellt.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 6, worin das Ansaugluftmengen-Einstellmittel (70) die Ziel-Ansaugluftmenge (T3) fest einstellt, wenn sich die vom Last-Erfassungsmittel (17, 33, 34, 35) erfasste Motorlast in einem vorbestimmten Motorlastbereich (Pe' ≤ Pe1) befindet, der dem vorbestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereich entspricht, und die Ziel-Ansaugluftmenge (T3) für die gestufte Änderung veränderlich einstellt, wenn sich das vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel (70) eingestellte Ziel-Leerlauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (T2) außerhalb des vorbestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereichs befindet.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 6, worin das Steuerparameter-Auswahlmittel (70) das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, die Ansaugluftmenge und die Abgasrückführungsrate als Steuerparameter auswählt, wenn die vom Ansaugluftmengen-Einstellmittel (70) eingestellte Ziel-Ansaugluftmenge (T3) eine maximale Ansaugluftmenge erreicht, über der verhindert wird, dass das Ansaugluftmengen-Verstellmittel (24, 27, 70) eine Verstellung der Ansaugluftmenge weiterhin zu einem Anstieg hin bewirkt.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 8, worin das Abgasrückführungsrate-Verstellmittel (45, 70) ein Abgasrückführungsrate-Einstellmittel (70) einschließt, um eine Ziel-Abgasrückführungsrate (T4) in Übereinstimmung mit der Motorlast einzustellen, und die Abgasrückführungsrate auf die Ziel-Abgasrückführungsrate verstellt.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 9, worin das Abgasrückführungsrate-Einstellmittel (70) die Ziel-Abgasrückführungsrate (T4) fest einstellt, wenn die vom Last- Erfassungsmittel (17, 33, 34, 35) erfasste Motorlast gleich oder kleiner als die vorbestimmte Last (Pe4) ist, und die Ziel-Abgasrückführungsrate (T4) so setzt, dass die Ziel-Abgasrückführungsrate (T4) sinkt, wenn die Motorlast steigt, sofern die Motorlast größer als die vorbestimmte Last (Pe4) ist.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 9 oder 10, worin das Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel (70) das Ziel-Leerlauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (T2) an einem Wert einstellt, der gleich oder größer als ein unterer Grenzwert des vorbestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereichs ist.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 3, worin das Ansaugluftmengen-Verstellmittel (24, 27, 70) die Ansaugluftmenge so verstellt, dass die Ansaugluftmenge konstant gehalten wird, und das Abgasrückführungsrate-Verstellmittel (45, 70) die Abgasrückführungsrate so verstellt, dass die Abgasrückführungsrate konstant gehalten wird.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 12, worin das Steuerparameter-Auswahlmittel (70) das Luft/Kraftstoff-Verhältnis und die Ansaugluftmenge als den Steuerparameter auswählt, wenn sich das vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel (70) eingestellte Ziel-Leerlauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (T2) außerhalb des vorbestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereichs befindet.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 12, worin das Ansaugluftmengen-Verstellmittel (24, 27, 70) das Ansaugluftmengen-Einstellmittel (70) einschließt, um eine Ziel-Ansaugluftmenge (T3) in Übereinstimmung mit der vom Last-Erfassungsmittel (17, 33, 34, 35) erfassten Motorlast einzustellen, und die Ansaugluftmenge auf die Ziel-Ansaugluftmenge verstellt; und das Steuerparameter-Auswahlmittel (70), das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, die Ansaugluftmenge und die Abgasrückführungsrate als den Steuerparameter auswählt, wenn das vom Luft/ Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel (70) eingestellte Ziel- Leerlauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (T2) einen unteren Grenzwert des vorbestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereichs erreicht, und wenn die vom Ansaugluftmengen-Einstellmittel (70) eingestellte Ziel-Ansaugluftmenge (T3) eine maximale Ansaugluftmenge erreicht, über der verhindert wird, dass das Ansaugluftmengen-Verstellmittel (24, 27) weiterhin eine Verstellung der Ansaugluftmenge zu einem Anstieg hin bewirkt.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 1, worin das Last-Erfassungsmittel (17, 33, 34, 35, 70) ein Last-Schätzmittel (70) einschließt, um eine virtuelle Last (Pe') zu berechnen, die eine schwankende Last des Verbrennungsmotors anzeigt, wobei die schwankende Last während des Leerlaufbetriebs des Motors veränderlich ist.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 15, worin: das Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel (70) das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (T2) in Übereinstimmung mit der vom Last-Schätzmittel (70) berechneten virtuellen Last (Pe') einstellt; und das Steuerparameter-Auswahlmittel (70) das Luft/Kraftstoff-Verhältnis als den mindestens einen Steuerparameter auswählt, wenn die virtuelle Last (Pe') gleich oder kleiner als eine erste vorbestimmte virtuelle Last (Pe1) ist, die einem unteren Grenzwert eines vorbestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereichs entspricht, in dem eine solche Leerlaufdrehzahlsteuerungum, um die Motorlastschwankungen zu bewältigen, nur durch das Verstellen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bewirkt werden kann.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 16, worin: das Steuerparameter-Auswahlmittel (70) das Luft/Kraftstoff-Verhältnis und die Ansaugluftmenge als Steuerparameter auswählt, wenn die virtuelle Last (Pe') größer ist als die erste vorbestimmte virtuelle Last (Pe1); und das Ansaugluftmengen-Verstellmittel (24, 27, 70) ein An saugluftmengen-Verstellmittel (70) einschließt, um eine Ziel-Ansaugluftmenge (T3) in Übereinstimmung mit der virtuellen Last (Pe') einzustellen, und die Ansaugluftmenge auf die Ziel-Ansaugluftmenge verstellt.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 16 oder 17, worin das Steuerparameter-Auswahlmittel (70) das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis, die Ansaugluftmenge und die Abgasrückführungsrate als den Steuerparameter auswählt, wenn das vom Luft/ Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel (70) eingestellte Ziel-Leerlauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (T2) den unteren Grenzwert des vorbestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereichs erreicht, und wenn die vom Ansaugluftmengen-Einstellmittel (70) eingestellte Ziel-Ansaugluftmenge eine maximale Ansaugluftmenge erreicht, über der verhindert wird, dass das Ansaugluftmengen-Verstellmittel (24, 27) eine Verstellung der Ansaugluftmenge weiterhin zu einem Anstieg hin bewirkt, so dass die virtuelle Last (Pe') eine zweite vorbestimmte virtuelle Last (Pe4) übersteigt, die größer ist als die erste vorbestimmte virtuelle Last.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 15, worin die Berechnung der virtuellen Last (Pe') durch das Last-Schätzmittel (70) wiederholt ausgeführt wird, und worin das Last-Schätzmittel (70) eine letzte virtuelle Last gemäß einer in einem vorherigen Zyklus berechneten vorletzten virtuellen Last berechnet, und einen Lastkorrekturwert (T1), der die Motorlastschwankungen während eines Zeitintervalls zwischen der vorherigen Berechnung und der letzten Berechnung anzeigt.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 19, worin: der Verbrennungsmotor mit Nebenaggregaten (133, 134, 135) ausgestattet ist, die ausgebildet sind, um eine Motordrehzahl (Ne), wenn betätigt, zu ändern; das Last-Erfassungsmittel (17, 33, 34, 35, 70) ein Erwartete-Last-Erfassungsmittel (33, 34, 35) zum Erfassen der jeweiligen Betriebs- und Nicht-Betriebszustände der Nebenaggregate (133, 134, 135) und ein Drehzahl-Erfassungsmittel (17) zum Erfassen der Motordrehzahl einschließt; das Last-Schätzmittel (70) ein Lastkorrekturwert-Einstellmittel (70) zum Einstellen des Lastkorrekturwerts (T1) einschließt; und das Lastkorrekturwert-Einstellmittel (70) als den Lastkorrekturwert (T1) einen vorbestimmten Wert (P_LOAD) einstellt, der eine Last anzeigt, die neuerlich am Verbrennungsmotor angelegt wird, wenn irgendeines der Nebenaggregate (133, 134, 135) betätigt wird, sofern eine Verschiebung des Betriebszustands von irgendeinem der Nebenaggregate von dem Nicht-Betriebszustand zum Betriebszustand durch das Erwartete-Last-Erfassungsmittel (33, 34, 35) erfasst wird, und den Lastkorrekturwert (T1) in Übereinstimmung mit der vom Drehzahl-Erfassungsmittel (17) erfassten Motordrehzahl einstellt, wenn keine Verschiebung des Betriebszustands für irgendeines der Nebenaggregate erfasst wird.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 20, worin die Leerlaufdrehzahl einer Steuerung mit offenem Regelkreis unterworfen ist, die in Übereinstimmung mit der Last (P_LOAD) durchgeführt wird, die neu am Verbrennungsmotor angelegt wird, wenn irgendeines der Nebenaggregate (133, 134, 135) betätigt wird, sofern die Verschiebung von dem Betriebszustand von irgendeinem der Nebenaggregate' von dem Nicht-Betriebszustand zum Betriebszustand durch das Erwartete-Last-Erfassungsmittel (33, 34, 35) erfasst wird, und der Rückkopplungssteuerung unterworfen ist, die in Übereinstimmung mit der vom Drehzahl-Erfassungsmittel (17) erfassten Motordrehzahl durchgeführt wird, wenn für keines der Nebenaggregate eine Verschiebung zum Betriebszustand erfasst wird.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 21, worin die Rückkopplungssteuerung der Leerlaufdrehzahl auf der Grundlage der vom Drehzahl-Erfassungsmittel (17) über eine vorbestimmte Zeitspanne erfassten Motordrehzahl (Ne) verhindert wird, wenn die Verschiebung des Betriebszustands von irgendeinem der Nebenaggregate (133, 134, 135) von dem Nicht-Betriebszustand zum Betriebszustand durch das Erwartete-Last-Erfassungsmittel (33, 34, 35) erfasst wird.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 20, worin das Korrekturwert-Einstellmittel (70) die vom Drehzahl-Erfassungsmittel (17) erfasste Motordrehzahl (Ne) und eine Ziel-Motordrehzahl (Nm) vergleicht und den Lastkorrekturwert (T1) gemäß einem Ergebnis des Vergleichs einstellt.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 20, worin das Lastkorrekturwert-Einstellmittel (70) eine zeitbasierende Änderung der vom Drehzahl-Erfassungsmittel (17) erfassten Motordrehzahl (Ne) erfasst und einen zweiten Lastkorrekturwert in Übereinstimmung mit der zeit-basierenden Änderung der Motordrehzahl einstellt; und worin das Last-Schätzmittel (70) beim Berechnen der virtuellen Last (Pe') anstelle des Lastkorrekturwerts (T1) einen zweiten Lastkorrekturwert verwendet.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 15, worin das Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel (70) als das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (T2) einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Lesewert aus einem virtuellen Last/Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Kennfeld in Übereinstimmung mit der vom Last-Schätzmittel (70) berechneten virtuellen Last (Pe') einstellt; das Ansaugluftmengen-Verstellmittel (24, 27, 70) ein Ansaugluftmengen-Verstellmittel (70) einschließt, um als eine Ziel-Ansaugluftmenge (T3) eine aus einem virtuellen Last/ Ansaugluftmenge-Kennfeld gelesene Ansaugluftmenge in Übereinstimmung mit der vom Last-Schätzmittel (70) berechneten virtuellen Last (Pe') einzustellen, und die Ansaugluftmenge des Verbrennungsmotors auf die Ziel-Ansaugluftmenge verstellt; und das Abgasrückführungsrate-Verstellmittel (45, 70) das Abgasrückführungsrate-Einstellmittel (70) einschließt, um als Ziel-Abgasrückführungsrate (T4) eine aus einem virtuellen Last/ Abgasrückführungsrate-Kennfeld gelesene Abgasrückführungsrate in Übereinstimmung mit der vom Last-Schätzmittel (70) berechneten virtuellen Last (Pe') einzustellen, und die Rate der Abgasrückführung an das Ansaugsystem des Verbrennungsmotors auf die Ziel-Abgasrückführungsrate verstellt.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 1, worin der Verbrennungsmotor ein Direkteinspritzung-Verbrennungsmotor (1) mit Funkenzündung ist, der so ausgebaut ist, dass er einen Kraftstoff direkt in seine Brennkammer einspritzt.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 26, worin: der Verbrennungsmotor in einem ersten Einspritzmodus betrieben werden kann, in dem der Kraftstoff hauptsächlich in einem Ansaughub eingespritzt wird, und in einem Einspritzmodus betrieben werden kann, in dem der Kraftstoff hauptsächlich in einem Kompressionshub eingespritzt wird; das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät weiterhin ein Einspritzmodus-Einstellmittel (70) zum Einstellen des Einspritzmodus des Verbrennungsmotors und ein Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt-Verstellmittel (70) zum Verstellen eines Kraftstoff-Einspritzzeitpunkts in Übereinstimmung mit dem vom Einspritzmodus-Einstellmittel gesetzten Einspritzmodus umfasst; und das Einspritzmodus-Einstellmittel (70) den Einspritzmodus auf den ersten Einspritzmodus einstellt, wenn die vom Last-Schätzmittel (17, 33, 34, 35, 70) erfasste Motorlast größer ist als eine Einspritzmodus-Einstelllast, und den Einspritzmodus auf den zweiten Einspritzmodus einstellt, wenn die erfasste Motorlast gleich oder kleiner als die Einspritzmodus-Einstelllast ist.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 27, worin das Einspritzmodus-Einstellmittel (70) den Einspritzmodus auf den zweiten Einspritzmodus einstellt und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel (70) das Ziel-Leerlauf-Luft/ Kraftstoff-Verhältnis (T2) auf eine magere Kraftstoffseite einstellt, wenn ein Leerlauf-Betriebszustand des Verbrennungsmotors vom Betriebszustand-Erfassungsmittel (30) erfasst wird.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 28, worin das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zumindest als der mindestens eine Steuerparameter in Bevorzugung zu anderen Steuerparametern ausgewählt wird, wenn das vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel (70) eingestellte Ziel-Leerlauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (T2) innerhalb eines vorbestimmten Luft/Kraftstoffbereichs liegt, in dem eine solche Leerlaufdrehzahlsteuerung, um die Motorlastschwankungen zu bewältigen, durchgeführt werden kann, indem nur das Luft/Kraftstoff-Verhältnis verstellt wird, wobei der vorbestimmte Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereich ein Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereich ist, in dem die stabile Verbrennung während des Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors gewährleistet wird, die durchgeführt wird, indem mittels der Kraftstoffeinspritzung im zweiten Einspritzmodus dem Motor ein mageres Luft/Kraftstoffgemisch zugeführt wird.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 27, worin: das Betriebszustand-Erfassungsmittel (16, 17, 29, 30, 40) ein Temperaturerfassungsmittel (16) zum Erfassen einer Motortemperatur einschließt; und das Einspritzmodus-Einstellmittel (70) den Einspritzmodus auf den ersten Einspritzmodus einstellt, wenn die vom Temperaturerfassungsmittel (16) erfasste Motortemperatur und die Motorlast jeweils eine eingestellte Temperatur und die Einspritzmodus-Einstelllast überschreiten, oder wenn die erfasste Motortemperatur gleich oder niedriger ist als die eingestellte Temperatur, und den Einspritzmodus auf den zweiten Einspritzmodus einstellt, wenn die erfasste Motortemperatur höher ist als die eingestellte Temperatur und die Motorlast gleich oder kleiner als die Einspritzmodus-Einstelllast ist.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 30, worin das Steuerparameter-Auswahlmittel (70) in Bevorzugung gegenüber anderen Steuerparametern die Ansaugluftmenge als den mindestens einen Steuerparameter auswählt, wenn die vom Temperaturerfassungsmittel (16) erfasste Motortemperatur gleich oder niedriger als die eingestellte Temperatur ist, und worin das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel (70) das Ziel-Leerlauf-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (T2) fest einstellt.
Das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät nach Anspruch 26, worin das Ansaugluftmengen-Verstellmittel (24, 26, 27, 70, 124) eine erste und eine zweite Umgehungsleitung (124, 26) einschließt, die eine Drosselklappe im Verbrennungsmotor umgehen und die mit einem Saugdurchgang des Motors in Verbindung stehen, und worin jeweils ein erstes und ein zweites Ein-Aus-Steuerventil (24, 27) in der ersten und zweiten Umgehungsleitung bereitgestellt werden.
Ein Leerlaufdrehzahl-Steuergerät für einen Verbrennungsmotor, das folgendes umfasst: ein Betriebszustand-Erfassungsmittel (16, 17, 29, 30, 40) zum Erfassen eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors (1); ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel (70) zum Einstellen eines Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (T2) in Übereinstimmung mit dem vom Betriebszustand-Erfassungsmittel erfassten Motor-Betriebszustand; ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Verstellmittel (4, 70) zum Verstellen eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines Luft/Kraftstoffgemisches, das dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, auf das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (T2), das durch das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis-Einstellmittel eingestellt wird; ein Ansaugluftmengen-Verstellmittel (24, 26, 27, 70, 124) zum Verstellen einer Ansaugluftmenge in den Verbrennungsmotor; ein Abgasrückführungsrate-Verstellmittel (45, 70) zum Verstellen einer Rate der Abgasrückführung an ein Ansaugsystem des Verbrennungsmotors; ein Last-Erfassungsmittel (17, 33, 34, 35, 70) zum Erfassen einer Motorlast; und ein Steuerparameter-Auswahlmittel (70) zum Auswählen zweier Steuerparameter unter dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, der Ansaugluftmenge und der Abgasrückführungsrate in Übereinstimmung mit der während des Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors vom Last-Erfassungsmittel erfassten Motorlast, wobei die zwei Steuerparameter das Luft/Kraftstoff-Verhältnis und entweder die Ansaugluftmenge oder die Abgasrückführungsrate einschließen; wobei das Leerlaufdrehzahl-Steuergerät einen Wert der zwei Steuerparameter verstellt, die vom Steuerparameter-Auswahlmittel (70) ausgewählt werden, indem ein entsprechendes Mittel vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Verstellmittel (4), Ansaugluftmengen-Verstellmittel (24, 27) und Abgasrückführungsrate-Verstellmittel (45) verwendet wird, wodurch eine Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors gesteuert wird.