DE69633032T2 - Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder - Google Patents

Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder Download PDF

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung für eine Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder, wobei dieses System ersonnen wurde, um die Starteigenschaften der Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder bei niedrigen Temperaturen zu verbessern.
  • STAND DER TECHNIK
  • Als Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder des Typs, bei welchem Kraftstoff direkt in einen Zylinder eingespritzt wird, sind Dieselmotoren wohlbekannt. Doch in den letzten Jahren ist die Einspritzung in den Zylinder auch in Benzinmotoren verfügbar geworden.
  • Um bei Brennkraftmaschinen mit Einspritzung in den Zylinder die Motorleistung von zu erhöhen und ihr Emissionsgas zu reduzieren, sind manche so aufgebaut, dass sie einen Magerverbrennungsvorgang durchführen.
  • Die Kraftstoffeinspritzung solch einer Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder wird an einem Zeitpunkt durchgeführt, der im Diagramm von 5 gezeigt wird.
  • Das heißt, während eines ultramageren Betriebs wird eine Hochdruck-Kraftstoffeinspitzung von einer Hochdruckkraftstoffpumpe an einem vorgegebenen Zeitpunkt in jedem Verdichtungshub durchgeführt. Während eines anderen Betriebs als solch eines ultramageren Betriebs wird eine Hochdruck-Kraftstoffeinspitzung von einer Hochdruckkraftstoffpumpe an einem vorgegebenen Zeitpunkt in jedem Ansaughub durchgeführt.
  • Wenn eine motorbetriebene Pumpe wie z.B. eine Hochdruckkraftstoffpumpe verwendet wird, kann beim Anlassen einer Brennkraftmaschine kein ausreichender Förderdruck erhalten werden, weil die Motordrehzahl niedrig ist. Um Kraftstoff während eines Anlassvorgangs einzuspritzen, wird daher eine Niederdruck-Kraftstoffeinspritzung auf der Basis eines Förderdrucks einer Niederdruckkraftstoffpumpe durchgeführt.
  • Wenn beabsichtigt wird, sowohl die Hochdruck-Kraftstoffeinspitzung während eines normalen Betriebs als auch die Niederdruck-Kraftstoffeinspritzung während des Anlassens wie oben beschrieben durch ein gemeinsames Einspritzaggregat durchzuführen, ist die genaue Steuerung einer Kraftstoffdurchflussrate durch Regelung einer Ventilöffnungsperiode des Einspritzaggregats selbst dann erforderlich, wenn Kraftstoff unter hohem Druck in einer kleinen Menge angefordert wird, wie dies in einer Leerlaufperiode nach einem Übergang zu einem normalen Betrieb der Fall ist. Dies erfordert, dass ein Einspritzmengengewinn (d.h., ein Einschränkungsgrad) des Einspritzaggregats so geregelt wird, dass eine niedrige Durchflussrate für eine Leerlaufperiode oder dergleichen in Form einer Ventilöffnungsperiode eingestellt werden kann, die aufgrund des Ansprechverhaltens eines Einspritzmagnetventils die kürzeste ist. Wenn für das Einspritzaggregat ein Einspritzmengengewinn eingestellt wird, der für solch eine kleinste Durchflussrate geeignet ist, wird die Einspritzmenge pro Zeiteinheit entsprechend begrenzt. Wenn Kraftstoff mit einem niedrigen Druck eingespritzt wird, wie dies bei einem Anlassvorgang der Fall ist, ist die Einspritzmenge, die einer Impulsbreite entsprechend variiert, daher begrenzt, da die Einspritzmenge pro Zeiteinheit aufgrund der Niederdruck-Einspritzung grundsätzlich klein ist. Dies kann zum Beispiel dazu führen, dass eine Situation auftritt, in der eine gewünschte Einspritzmenge selbst dann nicht erreicht werden kann, wenn die Einspritzung während der ganzen Periode eines Ansaughubs durchgeführt wird, wie in 5 gezeigt.
  • Auf spezifische Weise beschrieben, angenommen, die Anlassdrehzahl bei niedrigen Temperaturen beträgt 100 U/min. Die Periode jedes Ansaughubs entspricht dann 300 ms, obwohl die Einspritzperiode, die erforderlich ist, damit Kraftstoff in einer gewünschten Menge eingespritzt wird, 420 ms oder länger ist. Die Einspritzmenge wird deshalb ungenügend sein.
  • Die geht auch aus dem Diagramm von 1 hervor.
  • In diesem Diagramm sind gegenüber Motordrehzahlen, die entlang der Abszisse aufgetragen sind, Luft/Kraftstoff-Verhältnisse oder Kraftstoffeinspritzimpulsbreiten Pw(ms) entlang der Ordinate aufgetragen. Eine Grenze der Kraftstoffzuführung wird in einem unteren Abschnitt gezeigt, während eine erforderliche Einspritzperiode in einem oberen Abschnitt gezeigt wird.
  • Aus diesem Diagramm geht hervor, dass bei einer Motordrehzahl von etwa 250 U/min oder darunter die Grenze der Kraftstoffzuführung das erforderliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis nicht erreicht und die Kraftstoffeinspritzmenge ungenügend wird.
  • Um diesen Sachverhalt in einem praktischeren Sinne zu beschreiben, wird die Kraftstoffmenge, die für einen Motor erforderlich ist, um so größer, je niedriger die Motortemperatur ist, die durch die Kühlmitteltemperatur und dergleichen verkörpert wird. Ferner, je höher die Motordrehzahl ist, umso kürzer ist die Periode jedes Hubs. Daher kann die Niederdruck-Einspritzung bei einem Anlassvorgang solch eine Situation bewirken, dass eine Einspritzperiode innerhalb der Periode eines Einzelhubs eine ungenügende Kraftstoffeinspritzmenge zur Folge hat, z.B. beim Anlassen bei sehr niedrigen Temperaturen, oder wenn die Motordrehzahl direkt nach dem Anlassen bei einer niedrigen Temperatur erhöht wird.
  • In der Steuerung der Kraftstoffeinspritzung für eine Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder kommt es am meisten darauf an, die Kraftstoffzuführung in einer Menge zu gewährleisten, die vom Motor in jedem Verbrennungszyklus angefordert wird. Wenn die derart angeforderte Kraftstoffmenge eingehalten wird, kommt es als nächstes darauf an, an welchem Zeitpunkt die angeforderte Kraftstoffmenge in einen Zylinder eingespeist wird. Das heißt, wenn eine hohe Kilometerleistung angestrebt wird, ist Kraftstoff bevorzugt in der Nachbarschaft einer Zündkerze in einer späteren Phase eines Verdichtungshubs einzuspritzen, wodurch das lokale Luft/Kraftstoff-Verhältnis in der Nähe der Zündkerze auf einen brennbaren Zustand geregelt werden kann, um die geschichtete Verbrennung zu erlauben, wobei das Gesamt-Luft/ Kraftstoff-Verhältnis auf ein extrem hohes Niveau gehalten wird. Andrerseits, wenn der Kraftstoff zur Erhöhung der Leistung oder zur Beschleunigung der Erwärmung in einer eher großen Menge angefordert wird, wird Kraftstoff dann bevorzugt in einem früheren Stadium eines Ansaughubs zugeführt, wodurch die Verteilung und Zerstäubung des Kraftstoffs im Inneren eines Brennraums gefördert wird, um einen Zustand herzustellen, der für die Vorgemischverbrennung geeignet ist.
  • Bei einer Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder, die bei einem Anlassvorgang die Niederdruck-Einspritzung durchführt, kann offenbar solch ein Fall auftreten, dass die erforderliche Kraftstoffeinspritzperiode in die Periode für einen Einzelhub fällt. Dieser Fall tritt auf, wenn der Motor angelassen wird, während die Temperatur des Motors hoch ist, und direkt nach einem Anlassvorgang. In solch einem Fall kann gewöhnlich in Betracht gezogen werden, eine Einspritzung in einem Ansaughub durchzuführen. Dann wird es notwendig, zu untersuchen, in welcher Phase dieses Ansaughubs die Einspritzung durchgeführt werden sollte. Das heißt, wenn der Einspritzzeitpunkt bei der Niederdruck-Einspritzung und der bei der Hochdruck-Einspritzung im wesentlichen voneinander abweichen, nachdem die Umschaltung von der Niederdruck-Einspritzung beim Anlassen zur Hochdruck-Einspritzung nach dem Anlassen durchgeführt wurde und die Motordrehzahl erhöht wurde, kann der Zerstäubungszustand in einem Zylinder sich schnell ändern, was einen plötzlichen Abfall der Motordrehzahl zur Folge hat. Es ist vorzuziehen, die Bewältigung solch einer Situation zu ermöglichen. Um solch eine Situation, in welcher eine angeforderte Kraftstoffmenge nicht durch eine Einspritzperiode in einem Einzelhub (vor allem durch eine Niederdruck-Einspritzung) zugeführt werden kann, zu bewältigen, ist es in der Einspritzungssteuerung einer Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder auch wichtig, zu bestimmen, an welchen Zeitpunkt die Einspritzung durchgeführt werden sollte.
  • Wenn die Motordrehzahl nach einem Anlassvorgang schnell ansteigt, wird das Zeitintervall jeder Kurbeldrehung plötzlich verkürzt. Es ist auch wichtig, den Einspritzzeitpunkt so einzustellen, dass eine vom Motor benötigte Kraftstoffmenge selbst unter solchen Bedingungen so weit wie möglich erreicht wird. Ferner ist es auch notwendig, ein Einspritzaggregat, das die jeweiligen Anforderungen erfüllen kann, auf wirtschaftliche Weise bereitzustellen.
  • EP-A-0.643.219 offenbart eine Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung, das die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 aufweist. Die vorliegende Erfindung ist durch die Merkmale des kennzeichnenden Abschnitts von Anspruch 1 gekennzeichnet, mit optionalen Merkmalen, die in den abhängigen Ansprüchen angeführt sind.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung, das eine gute Anlassleistung in einer Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder gewährleistet, die bei einem Anlassvorgang eine Niederdruck-Einspritzung durchführt, und die einen hohen praktischen Nutzen aufweist, wenn sie auf ein Kraftfahrzeug oder ähnliches angewandt wird.
  • Das System der vorliegenden Erfindung umfasst: ein Kraftstoffeinspritzventil, das an einem Zylinder angeordnet ist, um Kraftstoff in den Zylinder einzuspritzen; eine Einstellvorrichtung für den Kraftstoffdruck zum Einstellen eines Kraftstoffeinspritzdrucks dieses Kraftstoffeinspritzventils auf einen niedrigen Druck in einem spezifischen Betriebszustand, der ein Anlassen der Brennkraftmaschine einschließt, und zum Einstellen des Kraftstoffeinspritzdrucks auf einen hohen Druck in einem anderen Betriebszustand als dem spezifischen Betriebszustand; und eine Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung, die vorgesehen ist, um einen Einspritzungsendzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils so zu regeln, dass der Einspritzungsendzeitpunkt im spezifischen Betriebszustand im wesentlichen einem Einspritzungsendzeitpunkt in einem anderen als dem spezifischen Betriebszustand gleicht, unmittelbar nach einem Übergang vom spezifischen Betriebszustand zu einem anderen Betriebszustand als dem spezifischen Betriebszustand. Diesem Aufbau entsprechend wird die Kraftstoffeinspritzung so gesteuert, dass der Einspritzendzeitpunkt bei der Niederdruck-Einspritzung im wesentlichen dem Einspritzendzeitpunkt für die Periode unmittelbar nach dem Übergang zur Hochdruck-Einspritzung nahe kommt.
  • Im obigen Aufbau kann der Einspritzungsendzeitpunkt unmittelbar nach dem Übergang auf eine voreingestellte Phase während einer früheren Hälfte eines Ansaughubs eingestellt sein; und die Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung kann den Einspritzungsendzeitpunkt auf einen Zeitpunkt um diese voreingestellte Phase herum regeln, wenn die Einspritzperiode im spezifischen Betriebszustand kürzer ist als eine Hubperiode von einem Zeitpunkt um einen Startzeitpunkt des Ansaughubs bis zur vorgegebenen Phase, und kann diesen Einspritzungsendzeitpunkt über die vorgegebene Phase hinaus verzögern, wenn die Einspritzperiode im spezifischen Betriebszustand länger ist als diese Hubperiode. Diesem Aufbau entsprechend kann der Einspritzungsstartzeitpunkt geeignet gemacht werden, indem der Einspritzungsendzeitpunkt bei der Niederdruck-Einspritzung mit dem Einspritzungsendzeitpunkt in der Periode unmittelbar nach dem Übergang zur Hochdruck-Einspritzung gleichgesetzt wird, wenn die Einspritzperiode bei der Niederdruck-Einspritzung relativ kurz ist, und durch Verzögerung des Einspritzungsendzeitpunkts, wenn die Einspritzperiode bei der Niederdruck-Einspritzung relativ lang ist.
  • Die Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung kann im spezifischen Betriebszustand einen Einspritzungsstartzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventil so regeln, dass die Kraftstoffeinspritzung vor einem Startzeitpunkt eines Verdichtungshubs beendet ist, und in einem anderen Betriebszustand als dem spezifischen Betriebszustand diesen Einspritzungsstartzeitpunkt mindestens einem Betriebsparameter einschließlich einer Motorlast entsprechend so regeln, dass die Kraftstoffeinspritzung in einem Ansaughub oder in einem Verdichtungshub durchgeführt wird, und den Einspritzungsstartzeitpunkt unmittelbar nach einem Übergang vom spezifischen Betriebszustand zum anderen Betriebszustand als dem spezifischen Betriebszustand so regeln, dass die Kraftstoffeinspritzung im Ansaughub durchgeführt wird. Diesem Aufbau entsprechend wird in der Periode unmittelbar nach dem Übergang von der Niederdruck-Einspritzung zur Hochdruck-Einspritzung die Ansaughub-Einspritzung durchgeführt, wie bei der Niederdruck-Einspritzung. Dies ermöglicht es, eine Änderung im Verbrennungszustand vor und nach dem Übergang zu reduzieren, so dass beim Umschalten des Kraftstoffdrucks eine sanfte Leistungsänderung machbar ist.
  • Im obigen Aufbau kann die Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung das Kraftstoffeinspritzventil so steuern, dass die Kraftstoffeinspritzung im spezifischen Betriebszustand an einem Zeitpunkt um einen Startzeitpunkt eines Ansaughubs oder vor diesem Zeitpunkt um einen Startzeitpunkt des Ansaughubs herum gestartet wird. Diesem Merkmal entsprechend wird das Kraftstoffeinspritzventil bei der Niederdruck-Einspritzung gesteuert, um die Kraftstoffeinspritzung an einem Zeitpunkt um den Startzeitpunkt des Ansaughubs herum oder vor dem Zeitpunkt um den Startzeitpunkt des Ansaughubs herum zu starten. Das mögliche Problem einer ungenügenden Einspritzperiode bei der Niederdruck-Einspritzung kann gemindert werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Graph, der Betriebseigenschaften des Steuersystems für die Kraftstoffeinspritzung nach der ersten Ausführungsform dieser Erfindung für die Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder zeigt;
  • 2 ist eine schematische Ansicht, die den Hardwareaufbau eines wesentlichen Abschnitts des Steuersystems für die Kraftstoffeinspritzung nach der ersten Ausführungsform dieser Erfindung für die Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder veranschaulicht;
  • 3 ist eine schematische Darstellung einer Kraftstoffanlage des Steuersystems für die Kraftstoffeinspritzung nach der ersten Ausführungsform dieser Erfindung für die Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder;
  • 4 ist ein Graph, der die Leistungskennlinie (Förderleistung) einer Kraftstoffpumpe im erfindungsgemäßen Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung für die Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder zeigt;
  • 5 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Kraftstoffeinspritzungsstartzeitpunkts und einer Einspritzperiode bei einem konventionellen Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung für eine Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder;
  • 6 ist ein Blockdiagramm, das einen wesentlichen Aufbau eines erfindungsgemäßen Steuersystems für die Kraftstoffeinspritzung für eine Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder zeigt;
  • 7 ist ein Blockdiagramm, das Einspritzaggregat-Treiber und eine Steuerung zeigt, die im erfindungsgemäßen Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung für die Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder und auch in einer Modifikation davon nützlich ist;
  • 8 und 9 sind, in Verbindung, ein Flussdiagramm, das Details der Verarbeitung in einer Hauptroutine in der Steuerung des Steuersystems für die Kraftstoffeinspritzung nach der ersten Ausführungsform dieser Erfindung für die Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder und auch in Modifikationen davon veranschaulicht;
  • 10 und 11 sind, in Verbindung, ein Flussdiagramm, das Details der Verarbeitung in einer Durchdrehungs-Interrupt-Routine in der Steuerung des erfindungsgemäßen Steuersystems für die Kraftstoffeinspritzung für die Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder veranschaulicht;
  • 12 ist ein Diagramm, das erfindungsgemäße Ventilöffnungssteuerungskennlinien des Steuersystems für die Kraftstoffeinspritzung nach dieser Erfindung für die Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder zeigt; und
  • 13 und 14 sind, in Verbindung, ein Flussdiagramm, das Details der Verarbeitung in einer Durchdrehungs-Interrupt-Routine in der Steuerung des Steuersystems für die Kraftstoffeinspritzung nach der Modifikation dieser Erfindung für die Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder veranschaulicht.
  • BESTER AUSFÜHRUNGSMODUS DER ERFINDUNG
  • (a) Beschreibung der ersten Ausführungsform
  • Zunächst ist das System nach dieser Ausführungsform in einem Viertakt-Benzinmotor als Brennkraftmaschine angeordnet, insbesondere in einen Benzinmotor mit Einspritzung in den Zylinder, wie dem in 2 und 3 gezeigten. In diesen Zeichnungen sind Kraftstoffeinspritzventile 1 dargestellt, ein Kraftstoffbehälter 2, eine Kraftstoffleitung 3, die zwischen den Kraftstoffeinspritzventilen 1 und dem Kraftstoffbehälter 2 angeordnet ist, eine Niederdruckkraftstoffpumpe 4, die in der Kraftstoffleitung 3 an einem vorderen Punkt davon auf einer Seite des Kraftstoffbehälters 2 angeordnet ist, und eine Hochdruckkraft stoffpumpe 5, die zwischen der Niederdruckkraftstoffpumpe 4 und den Kraftstoffeinspritzventilen 1 angeordnet ist. Auch zwei Kraftstofffilter 6, 7 sind dargestellt, die jeweils an einer Einlassöffnung und an einem Zwischenpunkt der Kraftstoffleitung angeordnet sind, ein Rückschlagventil 8, ein Niederdruckregelventil 9 als Niederdrucksteuermittel, und ein Hochdruckregelventil 10 als Hochdrucksteuermittel. Auch ein Zylinder 21, ein Kolben 22, eine Kolbenstange 22A, eine Kurbelwelle 23, ein Brennraum 24, ein Zylinderkopf 25, eine Ansaugleitung 26, eine Zündkerze 27 und eine Abgasleitung 28 sind dargestellt.
  • Das heißt, die Niederdruckkraftstoffpumpe (Speisepumpe) 4 und die Hochdruckkraftstoffpumpe 5 sind in der Kraftstoffleitung 3 angeordnet, die die Kraftstoffeinspritzventile (Einspritzaggregate) 1 und den Kraftstoffbehälter 2 miteinander verbindet.
  • Die Kraftstoffleitung 3 besteht aus einer Versorgungsleitung 3A, um die Kraftstoffeinspritzventile 1 mit Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 2 zu versorgen, und einer Rücklaufleitung 3B, um den Kraftstoff der nicht durch die Kraftstoffeinspritzventile 1 eingespritzt wurde, zum Kraftstoffbehälter 2 zurückzuleiten.
  • Ferner werden die Kraftstoffeinspritzventile 1 durch eine Einspritzleitung 1A mit Kraftstoff versorgt. In dieser Ausführungsform stellt die Einspritzleitung 1A an sich einen Abschnitt der Kraftstoffleitung 3 dar.
  • Die Kraftstoffeinspritzventile 1 werden von einer Steuerung 30 rechnergesteuert betrieben. setzt Informationen wie z.B. einer Motordrehzahl und einer Ansaugluftmenge entsprechend setzt die Steuerung 30 die Kraftstoffeinspritzventile 1 durch Impulsströme an einem bestimmten Zeitpunkt so unter Strom, dass eine bestimmte Kraftstoffeinspritzmenge erhalten wird. Auf diese Weise wird die Einspritzung von Kraftstoff durchgeführt.
  • Der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung wird, wie im Folgenden hierin beschrieben, auf der Basis eines Kurbelwinkels angegeben. In der Praxis ist eine Ansprechverzögerung vorhanden („Einspritzungstotzeit" genannt), bis die Kraftstoffeinspritzung nach Unterstromsetzung jedes Kraftstoffeinspritzventils 1 tatsächlich durchgeführt wird. Deshalb wird der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung unter Berücksichtigung der Einspritztotzeit eingestellt.
  • Eine Kraftstoffeinspritzmenge wird durch eine Impulsbreite Pw des obigen Impulsstroms geregelt. Diese Impulsbreite Pw wird aus einem im Voraus gespeicherten Abbild als ein Einspritzmengengewinn ausgelesen, der einer Sollkraftstoffeinspritzmenge entspricht und dann eingestellt wird.
  • In solch einem Kraftstoffzuführungssystem wird Kraftstoff, der in einem gewissen Umfang von der Niederdruckkraftstoffpumpe 4 unter Druck gesetzt wurde, von der Hochdruckkraftstoffpumpe 5 zusätzlich unter Druck gesetzt, wodurch der Druck des Kraftstoffs auf ein vorgegebenes Niveau steigt. In dieser Hinsicht ist das Kraftstoffzuführungssystem so aufgebaut, dass der Förderdruck von der Niederdruckkraftstoffpumpe 4 durch das Niederdruckregelventil 9 auf einen vorgegebenen Bereich geregelt wird und der Förderdruck von der Hochdruckkraftstoffpumpe 5 durch das Hochdruckregelventil 10 auf einen vorgegebenen Bereich geregelt wird.
  • Als eine Technik, um den Kraftstoffeinspritzventilen nach der zusätzlichen Unterdrucksetzung, von einer Hochdruckkraftstoffpumpe, des Kraftstoffs, der durch eine Niederdruckkraftstoffpumpe unter Druck gesetzt wurde, Kraftstoff wie oben beschrieben zuzuführen, ist zum Beispiel die Technik vorhanden, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. SHO 62-237057 offenbart wird. Dieser Technik entsprechend wird angestrebt, eine an einer Hochdruckkraftstoffpumpe (anliegende) Last zu reduzieren, indem ein hoher Kraftstoffeinspritzdruck in einem Betriebsbereich erzeugt wird, in welchem der Druck der Ansaugluft hoch ist, der Kraftstoffeinspritzdruck aber in einem Betriebsbereich, in welchem der Druck der Ansaugluft gering ist, niedrig gehalten wird.
  • Als solche Kraftstoffpumpen kann die Verwendung von motorbetriebenen Pumpen oder elektrisch betriebenen Pumpen in Betracht gezogen werden. Die Verwendung einer elektrisch betriebenen Pumpe als Hochdruckpumpe hat aber einen geringen Pumpwirkungsgrad und auch einen hohen Preis zur Folge. Daher besteht die Hochdruckkraftstoffpumpe 5 aus einer motorbetriebenen Pumpe, während die Niederdruckkraftstoffpumpe 4 aus einer elektrisch betriebenen Pumpe besteht.
  • Die Niederdruckkraftstoffpumpe 4 ist übrigens so angeordnet, dass ihr Betrieb bewirkt, dass Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 2 zu einer hinteren Seite der Versorgungsleitung 3A strömt, wobei der Kraftstoff durch den Kraftstofffilter 6 gefiltert wird. Die Unterdrucksetzung des Kraftstoffs durch die Niederdruckkraftstoffpumpe 4 ist dabei ausgelegt, um den Kraftstoffdruck vom Niveau des atmosphärischen Drucks auf mehrere atm oder so anzuheben.
  • Die Hochdruckkraftstoffpumpe 5 dient der Unterdrucksetzung des Kraftstoffs, der von der Niederdruckkraftstoffpumpe 4 gefördert wurde, auf mehrere zehn atm oder so. An Zwischenpunkten der Versorgungsleitung 3A zwischen der Niederdruckkraftstoffpumpe 4 und der Hochdruckkraftstoffpumpe 5 sind jeweils das Rückschlagventil 8 und der Kraftstoffilter 7 angeordnet, wodurch der Förderdruck von der Niederdruckkraftstoffpumpe 4 durch das Rückschlagventil 8 aufrechterhalten wird und der Kraftstoff vom Kraftstoffilter 7 zusätzlich gefiltert wird. Als Hochdruckkraftstoffpumpe 5 wird eine Pumpe des motorbetriebenen Typs (nachstehend „motorbetriebene Pumpe" genannt) verwendet, die bezüglich des Pumpwirkungsgrads und der Kosten vorteilhafter ist als eine elektrisch betriebene Pumpe. Die Hochdruckkraftstoffpumpe 5 wird daher direkt in Verbindung mit einem Betrieb des Motors betrieben und erzeugt einen Förderdruck, der einer Motordrehzahl entspricht.
  • 4 zeigt die veranschaulichenden Leistungskennlinien (Förderleistungen) der Kraftstoffpumpen 4, 5 unter den Bedingungen, dass ihr Förderdruck konstant gehalten wird. Die geraden Linien A, B zeigen Förderleistungskennlinien der Hochdruckkraftstoffpumpe 5, während eine gerade Linie C die Förderleistungskennlinie der Niederdruckkraftstoffpumpe 4 zeigt. Die geraden Linien A, B stellen die Einstellung verschiedener Nockenhübe für den Antrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe 5 dar. Im Falle der geraden Linie B ist der Nockenhub größer und die Förderleistung höher als im Falle der geraden Linie A. Die Förderleistungskennlinien lassen sich nicht direkt als „Förderdruckkennlinien" ablesen, da die tatsächlichen Förderdrucke der Kraftstoffpumpen 4, 5 durch die Strömungswiderstände des Niederdruckregelventils 9 als Niederdrucksteuermittel, des Hochdruckregelventils 10 als Hochdrucksteuermittel und dergleichen bestimmt werden. Diese Regelventile werden hierin im Folgenden beschrieben. Doch die Förderdruckkennlinien entsprechen im Wesentlichen diesen Förderdruckkennlinien. Das Kraftstoffzuführungssystem ist daher so aufgebaut, dass die Niederdruckkraftstoffpumpe 4 einen vorgegebenen Förderdruck (Förderleistung) erzeugt, während die Hochdruckkraftstoffpumpe 5 einen Förderdruck (Förderleistung) erzeugt, der mit einer Motordrehzahl im Verhältnis steht.
  • In der Kraftstoffleitung 3 ist das Druckregelventil (Niederdruckregler) 9, das dazu dient, einen Förderdruck der Niederdruckkraftstoffpumpe 4 auf einen vorgegeben Druck (zum Beispiel 3 atm) zu regeln, zwischen einem Abschnitt der Versorgungsleitung 3A, wobei dieser Abschnitt auf einer Seite vor der Hochdruckkraftstoffpumpe 5 liegt, und einem hintersten Abschnitt der Rücklaufleitung 3B angeordnet. Dieses Niederdruckregelventil 9 bleibt geschlossen, bis der Förderdruck von der Niederdruckkraftstoffpumpe 4 den vorgegeben Druck übersteigt, wenn der Förderdruck aber den vorgegebenen Druck übersteigt, öffnet es sich in solch einem Umfang, wie erforderlich ist, um Kraftstoff abzuzweigen und in einer Menge, die dem Zusatzdruck entspricht, zu einer Seite des Kraftstoffbehälters 2 zurückzuleiten. Das Niederdruckregelventil 9 ist daher aufgebaut, um den Druck des Kraftstoffs, der der Hochdruckkraftstoffpumpe 5 zugeführt werden soll, um den vorgegebenen Druck herum einzustellen.
  • Zwischen einem Leitungsabschnitt unmittelbar hinter den Kraftstoffeinspritzventilen 1 und der Rücklaufleitung 3B ist das Hochdruckregelventil (Hochdruckregler) 10 angeordnet, das einen Förderdruck von der Hochdruckkraftstoffpumpe 5 auf einen vorgegebenen Druck (zum Beispiel 50 atm) regelt. Dieses Hochdruckregelventil 10 bleibt geschlossen, bis der Förderdruck von der Hochdruckkraftstoffpumpe 5 den vorgegebenen Druck (zum Beispiel 50 atm) übersteigt, wenn der Förderdruck aber den vorgegebenen Druck übersteigt, öffnet es sich in solch einem Umfang, wie erforderlich ist, um Kraftstoff in einer Menge, die dem Zusatzdruck entspricht, zur Seite des Kraftstoffbehälters 2 rückzuführen. Das Hochdruckregelventil 10 ist daher aufgebaut, um den Druck des Kraftstoffs an den Kraftstoffeinspritzventilen 1 auf einen vorgegebenen Druck zu regeln.
  • Ferner, um die Versorgung der Kraftstoffeinspritzventile 1 mit Kraftstoff aus der Versorgungsleitung 3A unter Umgehung der Hochdruckkraftstoffpumpe 5 zu ermöglichen, ist eine Umgehungsleitung (nachstehend „erste Umgehungsleitung" genannt) 11 angeordnet, um einen Abschnitt der Versorgungsleitung 3A, wobei dieser Abschnitt auf einer Seite vor der Hochdruckkraftstoffpumpe 5 liegt, mit einem anderen Abschnitt der Versorgungsleitung 3A zu verbinden, wobei dieser Abschnitt auf einer Seite hinter der Hochdruckkraftstoffpumpe 5 liegt. Diese erste Umgehungsleitung 11 ist mit einem Rückschlagventil 12 versehen, das den Kraftstofffluss dadurch nur von einer Seite vor zu einer Seite hinter der Versorgungsleitung 3A zulässt. Dieses Rückschlagventil 12 ist angeordnet, um den Kraftstoff daran zu hindern, von der Seite hinter zur Seite vor der Kraftstoffpumpe 5 zurückzufließen, wenn die Hochdruckpumpe 5 nicht voll betrieben wird.
  • Um den Auslass von Kraftstoff aus einem Bereich der Kraftstoffeinspritzventile 1 zur Seite des Kraftstoffbehälters 2 unter Umgehung des Hochdruckregelventils 10 zu ermöglichen, ist auch eine Umgehungsleitung (nachstehend „zweite Umgehungsleitung" genannt) 13 angeordnet, die einen Abschnitt der Rücklaufleitung 3B, wobei dieser Abschnitt auf einer Seite vor dem Hochdruckregelventil 10 angeordnet ist, mit einem Abschnitt der Rücklaufleitung 3B zu verbinden, wobei dieser Abschnitt auf einer Seite hinter dem Hochdruckregelventil 10 angeordnet ist. Diese zweite Umgehungsleitung 13 ist angeordnet, um in einem Anfangsstadium eines Anlassvorgangs den in der Kraftstoffleitung 3 vorhandenen Motordampf (Bläschen) an eine Stelle in der Nähe der Kraftstoffeinspritzventile 1 einzuleiten, und auch, um in einem spezifischen Betriebszustand den Kraftstoffdruck im Bereich des Kraftstoffeinspritzventils 1 auf einen vorgegebenen niedrigen Wert zu regeln. Die zweite Umgehungsleitung 13 ist mit dem elektromagnetischen Wegeventil 14 zum Öffnen oder Schließen der zweiten Umgehungsleitung 13 und einer Kraftstoffdruckhaltevorrichtung 15 versehen, um den Kraftstoffdruck im Bereich der Kraftstoffeinspritzventile 1 auf einen vorgegebenen Druck zu halten.
  • Das heißt, das elektromagnetische Wegeventil 14 ist ausgelegt, um die zweite Umgehungsleitung 13 offen zu halten, wenn es unter Strom gesetzt ist, die zweite Umgehungsleitung 13 aber geschlossen zu halten, während es nicht unter Strom gesetzt ist. Die Öffnung/Schließung des elektromagnetischen Wegeventils 14 wird von der Steuerung 30 gesteuert.
  • Die Steuerung 30 ist ausgelegt, um das elektromagnetische Wegeventil 14 so zu steuern, dass das elektromagnetische Wegeventil 14 im spezifischen Betriebszustand offen bleibt, aber in einem normalen Betriebszustand geschlossen bleibt. Der Begriff „spezifischer Betriebszustand" bezieht sich hierin auf einen Betriebszustand beim Anlassen des Motors, das heißt, einen Betriebszustand, in dem sich ein Zündschalter 16 in einer Startposition befindet und die Motordrehzahl niedriger ist als eine Drehzahl, die für den Anlassvorgang eingestellt ist, und auch auf einen Betriebszustand unmittelbar nach dem Anlassen, das heißt, einen Betriebszustand, bis die Motordrehzahl die Drehzahl übersteigt, die für den Anlassvorgang eingestellt ist, und es auch der Hochdruckkraftstoffpumpe 5 möglich wird, einen vollen Betrieb aufzunehmen.
  • Dementsprechend entspricht der normale Betriebszustand einem Zustand, in welchem es der Hochdruckkraftstoffpumpe 5 möglich geworden ist, den vollen Betrieb durchzuführen. Es ist anzumerken, dass das elektromagnetische Wegeventil 14 geschlossen ist, wenn eine Zeit, die seit dem Stellen des Zündschalter 16 in die Startposition bis zum Erreichen dieses normalen Betriebszustands abgelaufen ist, eine vorgegebene Zeit überschritten hat, die zur Beseitigung des Dampfs erforderlich ist, oder während der Motor außer Betrieb ist.
  • Auf spezifische Weise beschrieben, empfängt die Steuerung 30 Signale vom Zündschalter 16 und einem Motordrehzahlsensor (nicht dargestellt). Die Steuerung 30 ist so aufgebaut, dass das elektromagnetische Wegeventil 14 mit anregendem Strom versorgt wird, um die zweite Umgehungsleitung 13 zu öffnen, wenn der Zündschalter 16 in der Startposition ist und die Drehzahl eine Abschaltdrehzahl Nes (< 100 U/min) überstiegen hat, die Stromver sorgung zum elektromagnetischen Wegeventil 14 aber unterbrochen wird, um die zweite Umgehungsleitung 13 zu schließen, wenn die Motordrehzahl eine vorgegebene Drehzahl überschritten hat, die höher als eine Anlassdrehzahl Nst [Nes < Nst < Nid (Leerlaufdrehzahl)] zur Einstellung eines Anlassmodus ist, und eine vorgegebene Zeit abgelaufen ist.
  • Ferner wird die Stromversorgung zum elektromagnetischen Wegeventil 14 auch unterbrochen, um die zweite Umgehungsleitung 13 zu schließen, wenn der Motor kleiner oder gleich der Abschaltdrehzahl Nes wird, oder wenn der Zündschalter 16 ausgeschaltet wird und der Motor außer Betrieb gesetzt wird.
  • Das elektromagnetische Wegeventil 14 wird nach dem Anlassen des Motors eine vorgegebene Zeit lang oder länger offen gehalten, wodurch Kraftstoffdampf aus der Einspritzleitung 1A entfernt wird.
  • In der Steuerung 30 wird die Antriebssteuerung der Kraftstoffeinspritzventile 1 wie oben beschrieben durchgeführt. Diese Steuerung ist mit der Öffnungs-/Schließungsteuerung der zweiten Umgehungsleitung 13 verbunden, so dass die Antriebssteuerung der Kraftstoffeinspritzventile 1 im spezifischen Betriebszustand in einem spezifischen Betriebsmodus (d.h., beim oben erwähnten Anlassen des Motors) durchgeführt wird, jedoch im normalen Betriebszustand in einem normalen Betriebsmodus (d.h., nach dem oben erwähnten Anlassen des Motors).
  • Das heißt, der Kraftstoffdruck wird geändert, indem das elektromagnetische Wegeventil 14 zwischen dem spezifischen Betriebsmodus und dem normalen Betriebszustand so geöffnet oder geschlossen wird, dass der Kraftstoffdruck einen dem Niederdruckregelventil entsprechenden Niederdruckwert annimmt, wenn das elektromagnetische Wegeventil 14 geöffnet ist, aber einem dem Hochdruckregelventil entsprechenden Hochdruckwert annimmt, wenn das elektromagnetische Wegeventil 14 geschlossen ist.
  • Eine Kraftstoffeinspritzmenge wird andrerseits durch einen Kraftstoffdruck und eine Einspritzperiode bestimmt. Selbst bei konstant bleibender Einspritzperiode führt ein höherer Kraftstoffdruck zu einer größeren Kraftstoffeinspritzmenge. Ferner variiert die Einspritztotzeit abhängig von einer Batteriespannung und bekanntlich auch abhängig von einem Kraftstoffdruck.
  • Die Einspritzperiode, d.h., der Einspritzmengengewinn, der die obige Impulsbreite bestimmt, und die Einspritztotzeit werden in verschieden Modi so eingestellt, dass sie in Hochdruckmodi (d.h. normale Betriebsmodi) eingestellt sind, wenn der Kraftstoffdruck hoch ist, aber in Niederdruckmodi eingestellt (d.h. spezifische Betriebsmodi) eingestellt sind, wenn der Kraftstoffdruck niedrig ist.
  • Die Kraftstoffdruckhaltevorrichtung 15 ist übrigens vorgesehen, um selbst dann, wenn die zweite Umgehungsleitung 13 in einer Periode unmittelbar nach dem Anlassen des Fahrzeugs offen ist, mindestens einen Kraftstoffdruck zu erhalten, der annähernd einem vorgegebenen Druck entspricht, der vom Niederdruckregelventil 9 geregelt wird. In dieser Ausführungsform ist als Kraftstoffdruckhaltevorrichtung 15 eine Konstantdrossel vorgesehen, die den Innendurchmesser der Kraftstoffleitung 3 reduziert.
  • In 7 ist eine Steuerung 30 mit einem internen Taktgeber 202 versehen. Von diesem Taktgeber 202 wird ein aktueller Zeitpunkt eingegeben. Die Steuerung 30 ist auch mit Ventilöffnungsregistern (A1, B1, C1, D1) zum Speichern der Ventilöffnungszeitinformation und mit Ventilschließregistern (A2, B2, C2, D2) zum Speichern der Ventilschließzeitinformation versehen. Die Zeitinformationen aus den einzelnen Registern 204 (A1, A2, B1, B2, C1, C2, D1, D2) werden in den entsprechenden Komparatoren 206 (A1, A2, B1, B2, C1, C2, D1, D2) mit dem aktuellen Zeitpunkt vom Taktgeber 202 verglichen. Ausgaben auf der Basis der Ergebnisse dieses Vergleichs werden schaltenden Flip-Flops 208 eingegeben, die dazu dienen, die Einspritzmagnetventile (A, B, C, D) der einzelnen Kraftstoffeinspritzventile ein- oder auszuschalten. Dadurch wird, wenn die Ventilöffnungszeit, die zum Beispiel im Register 204(A1) für den ersten Zylinder gespeichert ist, dem aktuellen Zeitpunkt vom Taktgeber 202 entspricht, von einem Komparator 206(A1) ein Set-Signal an den Flip-Flop 208(A) ausgegeben. Das Einspritzmagnetventil A für den ersten Zylinder wird daher in einen erregten Zustand versetzt, wodurch die Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil für den ersten Zylinder gestartet wird. Wenn die Ventilöffnungszeit, die im Register 204(A2) für den ersten Zylinder gespeichert ist, dem aktuellen Zeitpunkt aus dem Taktgeber 202 entspricht, wird ein Reset-Signal vom Komparator 206(A2) an den Flip-Flop 208(A) ausgegeben, so dass das Einspritzmagnetventil A für den ersten Zylinder in einen entregten Zustand versetzt wird und die Einspritzung das Kraftstoffeinspritzventil für den ersten Zylinder beendet wird. Das heißt, die Ventilöffnungszeit und die Ventilschließzeit jedes Zylinders wird durch Einstellung von Einspritzungsstartzeitpunkt-Daten und Einspritzungsendzeitpunkt-Daten im Register für den entsprechenden Zylinder durch die Steuerung 30 bestimmt.
  • Ferner werden der Steuerung 30, welche die Funktionen der Steuereinrichtung 120 für die Kraftstoffeinspritzung und der Einstellvorrichtung 121 für den Kraftstoffzufuhrdruck erfüllt, zusätzlich zur Information über einen Betriebszustand wie z.B. einer Motorlast-, Kühlmitteltemperatur- und Anlassschalterinformation die Ausgaben der einzelnen Flip-Flops 208, eine Erkennungsausgabe des Kurbelwellensensors und ein Zylinderkennungssignal (eine Ausgabe eines Sensors, der ein Signal erzeugt, wenn ein bestimmter Zylinder in einer spezifischen Phase ist) zugeführt. Eine Ausgabe jedes Flip-Flops 208 stellt den Betriebszustand seines entsprechenden Einspritzmagnetventils dar, d.h. seines entsprechenden Kraftstoffeinspritzventils. Ferner erkennt der Kurbelwinkelsensor ein Signal, dass einen Kurbelwinkel 5° vor dem oberen Totpunkt (BTDCS) jedes Zylinders in einem Verdichtungshub erkennt und es an die Steuerung 30 sendet. Dementsprechend wird im Falle eines Viertakt-Vierzylindermotors, wie in dieser Ausführungsform, ein Kurbelsignal je 180° Kurbelwinkel an die Steuerung 30 gesendet. Wenn ein Kurbelwellensignal erzeugt wurde, das eine Phase von BTDCS in Bezug auf einen bestimmten Zylinder angibt, wird eine Phase von BTDC185 in Bezug auf einen Zylinder erkannt, der als nächstes einen Explosionshub (Expansionshub) durchführt. Bezüglich des Zylinders, der dann einen Explosionshub durchführt, wird eine Phase von BTDC365 erkannt. Für einen Zylinder, der danach einen Explosionshub durchführt, wird eine Phase von BTDC545 erkannt.
  • Die Steuerung 30 misst die Erzeugungsintervalle dieser Kurbelwinkelsignale, um die Motordrehzahlinformation als Betriebszustandsinformation zu berechnen und diese Kurbelwinkelsignale als Auslösesignale zu verwenden, führt die Interruptbearbeitung zum Treiben der Einspritzaggregate und die Interruptbearbeitung zum Treiben der Zündeinstellungstreiber durch. Diese Auslösesignale werden übrigens durch Signalerzeugungsmittel 130 erzeugt, die in 6 gezeigt werden. In der folgenden Beschreibung wird die Interruptbearbeitung zum Treiben der Einspritzaggregate behandelt, und die der Zündeinstellung wird ausgelassen. Ferner ist vorgesehen, dass zwischen Interruptbearbeitungsvorgängen eine Hauptroutine in der Steuerung 30 ausgeführt wird. In dieser Hauptroutine werden die Bestimmung eines Betriebsmodus, arithmetische Operationen mit Eingabe-/Ausgabeparametern, die sich eher langsam ändern, und dergleichen durchgeführt.
  • Es folgt eine Beschreibung über Details der Verarbeitung der Hauptroutine.
  • In 8 und 9 werden zuerst Motorbetriebszustandsinformationen einschließlich eine Kühlmitteltemperatur erkannt und berechnet (Schritte M1, M2), gefolgt von der Berechnung verschiedener Kraftstoffkorrekturkoeffizienten anhand eines Kühlmittelkorrekturkoeffizienten (Schritt M3).
  • Als nächstes wird erkannt, ob der Motor in einem abgestellten Zustand ist, indem bestimmt wird, ob eine Motordrehzahl nicht höher als eine Abschaltdrehzahl (zum Beispiel 100 U/min) ist (Schritt M4). Wenn bestimmt wird, dass der Motor nicht abgeschaltet werden soll, wird bestimmt, ob der Motor gerade angelassen wird (Schritt M5).
  • Wenn der Anlassschalter auf AUS ist und die Motordrehzahl nicht höher ist als eine Motordrehzahl nach dem Anlassen (zum Beispiel 500 U/min), wird bestimmt, dass der Motor gerade angelassen wird, ein Anlassmerker wird gesetzt (Schritt M6), und eine Basiskraftstoffimpulsbreite, die einer Kühlmitteltemperatur entspricht, wird aus einem Abbild im eine ROM-Speicher ausgelesen und eingestellt (M7). Diese Anlassbasisimpulsbreite wird übrigens unter der Voraussetzung eingestellt, dass die Kraftstoffeinspritzventile eine Niederdruck-Einspritzung durchführen.
  • Nachdem ein Merker zur Einstellung des Hochdrucks, der nachstehend hierin beschrieben wird, zurückgesetzt wurde (Schritt M8), wird das elektromagnetische Wegeventil 14 wie in der ersten Ausführungsform geöffnet (Schritt M9), ein Einspritzmengengewinn für einen Niederdruckmodus wird eingestellt (Schritt M10), eine Einspritztotzeit für den Niederdruckmodus wird eingestellt (Schritt M11), und ferner wird ein Merker für den Niederdruck-Einspritzmodus als Merker für den Einspritzmodus gesetzt (Schritt M12).
  • Anderenfalls, wenn in Schritt M5 bestimmt wird, dass der Motor einen Anlassvorgang beendet hat, wird ein Anlassmerker zurückgesetzt (Schritt M13), und es wird bestimmt, ob ein Merker zur Einstellung des Hochdrucks bereits gesetzt wurde (Schritt M14). Wenn auch nur eine Bedingungen in einem der Schritte M15 bis M17 erfüllt ist, wird bestimmt, dass der Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe 6 seinen Normalzustand erreicht hat, und der obige Merker wird in Schritt M18 gesetzt. Das Setzen dieses Merkers bedeutet, dass die Hochdruck-Kraftstoffeinspritzung durchgeführt werden kann.
  • Die Bedingungen, die die Möglichkeit der Durchführung einer Hochdruck-Einspritzung anzeigen, schließen zuerst ein, „dass die Motordrehzahl nach einem Anlassvorgang selbst nur einmal eine dritte vorgegebene Motordrehzahl N3 erreicht hat, die zum Beispiel auf 1000 U/min oder höher eingestellt ist" (Schritt M15), als nächstes, „dass die Motordrehzahl nach einem Anlassvorgang höher ist als eine Leerlaufdrehzahl in einem warmen Zustand und nach dem Erreichen einer zweiten vorgegebenen Motordrehzahl N2, die auf einen niedrigeren Wert als die dritte vorgegebene Motordrehzahl N3 eingestellt ist, eine zweite vorgegebene Zeit T2 abgelaufen ist" (Schritt M16), und ferner, „dass die Motordrehzahl nach einem Anlassvorgang einen Wert aufweist, der der Motordrehzahl Nst zur Bestimmung des Anlassvorgangs entspricht oder höher als die Motordrehzahl Nst zur Bestimmung des Anlassvorgangs ist, und nach dem Erreichen einer ersten vorgegebenen Motordrehzahl N1, die niedriger als die Leerlaufdrehzahl im warmen Zustand eingestellt ist, eine erste vorgegebene Zeit T1 abgelaufen ist, die länger ist als die zweite vorgegebene Zeit T2" (Schritt M17).
  • Wenn keine dieser Bedingungen erfüllt ist, wird bestimmt, dass der Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe 5 nicht in einen normalen Zustand gebracht wurde, und die Einstellung eine Niederdruck-Kraftstoffeinspritzmodus wird von Schritt M9 an weiter durchgeführt.
  • Andernfalls, wenn eine der Fragen in Schritt M15 bis M17 mit JA beantwortet wird, wird ein Merker zur Einstellung des Hochdrucks gesetzt (Schritt S 18), und die Einstellung des Hochdruck-Kraftstoffeinspritzmodus wird von Schritt M19 an weiter durchgeführt. Wenn der Merker zur Einstellung des Hochdrucks gesetzt wurde, wird der Hochdruck-Kraftstoffeinspritzmodus grundsätzlich auf der Basis der Bestimmung JA in Schritt M14 beibehalten, bis der Zündschlüssel auf aus gedreht wird (außer bei Auftreten eines spezifischen Fehlerzustands).
  • Im Hochdruck-Kraftstoffeinspritzmodus, der auf diese Weise eingestellt wird, wird das elektromagnetische Wegeventil 14 geschlossen (Schritt M19), die Wahl eines Einspritzmengengewinns im Hochdruckmodus wird durchgeführt (Schritt M20), die Wahl einer Einspritztotzeit für den Hochdruckmodus wird durchgeführt (Schritt M21), und in Schritt M22 wird bestimmt, ob der Motor in einem Betriebszustand ist, in welchem die Verdichtungshub-Einspritzung zulässig ist. Dieser Betriebszustand, in welchem die Verdichtungshub-Einspritzung zulässig ist, entspricht einem niederlastigen Betriebsbereich nach Beendung des Warmlaufs. In diesem Betriebszustand wird die Verbrennung in einem extrem mageren Zustand so durchgeführt, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zwischen 30 und 40 liegt. Wenn bestimmt wird, dass der Motor in einem Betriebszustand ist, in dem die Verdichtungshub-Einspritzung zulässig ist, wird ein Merker für den Hochdruck-Verdichtungshub-Einspritzmodus als Merker für den Einspritzmodus gesetzt (Schritt M24).
  • Andernfalls wird ein Merker für den Hochdruck-Ansaughub-Einspritzmodus als Merker für den Einspritzmodus gesetzt (Schritt M23). In Schritt M22 wird der Ansaughub-Einspritzmodus übrigens bevorzugt für eine bestimmte Periode unmittelbar nach der Einstellung die Hochdruckmodus gewählt (d.h., unmittelbar nach einem Übergang aus dem Niederdruck-Einspritzmodus).
  • Es folgt eine Beschreibung der das Einspritzaggregat treibenden Interruptbearbeitung.
  • In 10 und 11 wird bei der Erzeugung eines Kurbelwinkelsignals bei BTDCS eines bestimmten Zylinders I zuerst eine aktueller Zeitpunkt aus dem Taktgeber 202 ausgelesen (Schritt P1), und ein Intervall zwischen dem aktuellen Zeitpunkt und den vorherigen Zeitdaten, die bei der vorhergehenden Durchdrehungs-Interruptbehandlung gelesen wurden, wird berechnet, um die eine Durchdrehzeit PD (eine Zeit, die erforderlich ist, damit die Kurbelwelle sich um 180° dreht) zu bestimmen (Schritt P2), und der aktuelle Zeitpunkt wird in Vorbereitung der Messung einer Durchdrehzeit bei der nächsten Durchdrehungs-Interruptbearbeitung an einer vorgegebenen Adresse gespeichert (Schritt P3). Die Information über eine Motordrehzahl wird übrigens auf der Basis dieser Durchdrehzeit PD berechnet.
  • Als nächstes wird bestimmt, ob der der Anlassmerker in der Hauptroutine gesetzt wurde (Schritt P4). Wenn er bereits gesetzt worden ist (mit anderen Worten, der Motor wird gerade angelassen), wird die Einstellung einer Anlasskraftstoffeinspritzimpulsbreite PW durchgeführt (Schritt P5). Bei dieser Einstellung werden die Anlassbasisimpulsbreitendaten PWO, die in der Hauptroutine erhalten wurden, mit einem Kraftstoffkorrekturkoeffizienten KX multipliziert, zu welchem die Totzeitdaten TD addiert wurden, deren Wert für die Niederdruck-Einspritzung in der Hauptroutine gewählt wurde.
  • Andernfalls, wenn der Anlassmerker zurückgesetzt wurde, wird die Einstellung der Basiskraftstoffmengenanforderung FR einem Betriebszustand, insbesondere dem Lastzustand entsprechend durchgeführt(Schritt P19), und dann wird die Einstellung eine Kraftstoffeinspritzimpulsbreite PW für den Normalbetrieb durchgeführt (Schritt P20). Bei dieser Einstellung werden die Basiskraftstoffmengenanforderung FR, der Einspritzmengengewinn G und die Einspritztotzeit TD, die in der Hauptroutine gewählt wurden, und die Korrekturkoeffizienten KTW, KX, die in der Hauptroutine gesetzt wurden, verwendet. In einem Kraftstoffabsperrmodus, wie zum Beispiel bei einer Abschaltung ober einer Abbremsung, wird die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite PW übrigens auf 0 gesetzt. Als nächstes wird bestimmt, ob der Motor sich am aktuellen Zeitpunkt im Niederdruck-Einspritzmodus befindet (Schritt 21).
  • Wenn ein Anlassmodus bestimmt wurde und die Einstellung der Anlassimpulsbreite durchgeführt wurde, oder wenn in Schritt P21 der Niederdruck-Einspritzmodus bestimmt wurde, wird bestimmt, ob das Kraftstoffeinspritzventil 1 für einen Zylinder J (der Zylinder bei BTDC185), der einen Verbrennungshub nach dem spezifischen Zylinder I durchführen wird, die Einspritzung durchführt (Schritt P6). Wenn die Einspritzung im Gange ist, wird die Schließung des Einspritzventils 1 erzwungen (Schritt P7). Dies, um das Einspritzventil 1 zu schließen, bevor der Zylinder J einen Verdichtungshub erreicht und sein Innendruck zunimmt. Dieser Schließvorgang wird durchgeführt, indem Zeitdaten direkt nach dem aktuellen Zeitpunkt in das Ventilschließregister 204 für den Zylinder J gespeichert werden.
  • Als nächstes wird bestimmt, ob die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite PW nicht länger als 100 × α% der Durchdrehzeit PD ist. Dies, um zu bestimmen, ob die Einspritzung in einer bestimmten Einspritzungsphase (zum Beispiel BTDC300), in welcher die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite PW nur in einen Ansaughub fällt, machbar ist. Mit anderen Worten, wenn die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite PW über ein gewisses Maß hinaus kürzer ist als die Durchdrehzeit PD, ist es möglich, die Einspritzung in der oben beschriebenen vorgegebenen Phase zu beenden, indem die Einspritzung am oder nach dem Anfang eines Ansaughubs (in der Praxis BTDC365) gestartet wird. Um die Einspritzung in einem Ansaughub durchzuführen, ist es zur guten Verbrennung erforderlich, den Kraftstoffnebel bis zu einem gewissen Grad (in einem bestimmten Bereich) innerhalb des Brennraums zu verteilen. Es ist daher am meisten vorzuziehen, wenn die Einspritzung in einer vorgegebenen Phase in einer früheren Hälfte des Ansaughubs (zum Beispiel um BTDC300 herum) beendet wird. Daher wird in der Hochdruck-Ansaughubeinspritzung, die im Wesentlichen die Einspritzung des Kraftstoffs in seiner Gesamtheit nur in einer früheren Hälfte eines Ansaughubs erlaubt, ein Einspritzungsendzeitpunkt auf einen Zeitpunkt um die vorgegebene Phase herum eingestellt.
  • In der Niederdruck-Einspritzung ist es angesichts eines nachfolgenden Übergangs zur Hochdruck-Einspritzung auch vorzuziehen, einen Einspritzungsendzeitpunkt so nahe wie möglich an den für eine Periode nach einem Übergang zur Hochdruck-Einspritzung einzustellen, um eine Änderung in der Leistung oder dergleichen zu vermeiden, die auf eine Änderung im Zerstäubungszustand vor und nach dem Übergang zur Hochdruck-Einspritzung zurückzuführen ist. Wenn die Kraftstoffimpulsbreite PW kleiner oder gleich einem vorgegebenen Anteil an der Durchdrehzeit PD wird, startet die Einspritzung am oder nach dem Beginn des Ansaughubs (das heißt, BTDC365), und die Einspritzung kann an einem Zeitpunkt um die vorgegebene Phase herum beendet werden, weshalb der Einspritzungsendzeitpunkt bevorzugt auf die vorgegebene Phase eingestellt wird. Deshalb wird die Bestimmung von Schritt P8 durchgeführt, um zu bestimmen, ob die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite eine ist, die es erlaubt, das Ende der Einspritzung auf die vorgegebene Phase einzustellen. Wenn die vorgegebene Phase zum Beenden der Einspritzung auf BTDC300 eingestellt wird, wird a übrigens auf etwa 0,36 (≈ 65/180) eingestellt.
  • Wenn die Antwort in Schritt P8 JA ist, das heißt, wenn bestimmt wird, dass die Einstellung des Endes der Einspritzung auf die vorgegebene Phase machbar ist, wird bestimmt, ob die Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 1 für einen Zylinder K (den Zylinder bei BTDC365), der nach dem Zylinder J (dem Zylinder bei BTDC185) einen Verbrennungshub durchführt, gehalten wird (Schritt P9). Wenn die Einspritzung gehalten wird, werden Daten von TS1 [aktueller Zeitpunkt + (PD × α) – PW] in das Ventilöffnungsregister für den Zylinder K eingegeben, während Daten von TE1 [aktueller Zeitpunkt + (PD × α)] in das Ventilschließregister für denselben Zylinder K eingegeben werden.
  • Infolgedessen öffnet sich das Kraftstoffeinspritzventil für den Zylinder K nach einer Ablaufzeit von [(PD × α) – PW] vom aktuellen Zeitpunkt an und schließt sich nach einer Ablaufzeit von (PD × α) vom aktuellen Zeitpunkt an. Demnach ist die Einspritzperiode des Kraftstoffeinspritzventils für den Zylinder K auf PW eingestellt, und der Einspritzendzeitpunkt ist auf einen Zeitpunkt um die vorgegebene Phase (zum Beispiel BTDC300) des Zylinders K herum eingestellt. Da die Einspritzungsstartzeitpunkt-Daten und die Einspritzungsendzeitpunkt-Daten bereits in Schritt P12 (oder P17, P18) der vorhergehenden Durchdrehungs-Interrupt-Routine im Ventilöffnungsregister und Ventilschließregister des Zylinders K gespeichert wurden, werden diese zuvor eingegebenen Daten in Schritt P10 durch ihre entsprechenden Daten aktualisiert, die aus der Information über einen neusten Betriebszustand erhalten wurden.
  • Wenn die Einspritzimpulsbreite relativ kurz ist, wie oben beschrieben, ermöglicht es die Einstellung eines Basiseinspritzungsstartzeitpunkts als Verzögerungszeit von einem Basiskurbelwellenimpulssignal, eine angeforderte Kraftstoffmenge selbst dann in ihrer Gesamtheit innerhalb eines Ansaughubs einzuspritzen, wenn die Motordrehzahl plötzlich zunimmt, was heißt, dass ein Anlassvorgang des Motors beendet wurde oder ähnliches.
  • Andernfalls, wenn in Schritt P9 bestimmt wird, dass das Einspritzventil für den Zylinder K in Betrieb ist, werden die Daten des Ventilschließregisters für den Zylinder K nur aktualisiert, um allein die Einspritzmenge auf einen Wert zu ändern, der der Information des neusten Betriebszustands entspricht, ohne Neueinstellung des Startzeitpunkts der Einspritzung, um der korrekten Einstellung einer vom Motor benötigten Einspritzmenge Vorrang zu geben (bei der Neueinstellung wird das Einspritzventil einmal geschlossen, und die Einspritzung wird dann wieder durchgeführt, so dass die Einspritzmenge von einem geeigneten Wert abweichen kann oder der Einspritzungsstartzeitpunkt selbst aufgrund einer Zeitverzögerung, die mit der Öffnung und Schließung des Ventils verbunden ist, von einem optimalen Wert abweichen kann).
  • Diese Aktualisierung wird durchgeführt, indem Kraftstoffimpulsbreitendaten PW, die diesmal erhalten wurde, zu den Ventilöffnungszeitdaten addiert werden, die im Ventilöffnungsregister für den Zylinder K gespeichert sind, und aktualisierte Daten zur Einstellung einer Ventilschließzeit berechnet werden, oder durch Korrigieren der Ventilschließzeitdaten RTE1, die im Ventilschließregister gespeichert sind, mit einer Differenz ΔPX zwischen den Kraftstoffimpulsbreitendaten RPW, die in der vorhergehenden Durchdrehungs-Interrupt-Routine erhalten wurden, und den aktuellen Impulsbreitendaten PW.
  • Wenn die korrigierten Ventilschließzeitdaten TE1 vor dem aktuellen Zeitpunkt liegen, werden übrigens Zeitdaten unmittelbar nach dem aktuellen Zeitpunkt in das Ventilöffnungsregister eingegeben, um das Einspritzventil sofort zu schließen.
  • Wenn die Verarbeitung in Schritt P9, P10, P11 in Bezug auf den Zylinder K, der nahe am oberen Totpunkt im Auspuffhub ist, abgeschlossen ist, werden Daten aus [aktueller Zeitpunkt + PD + (PD × α) – PW] in das Ventilöffnungsregister des Kraftstoffeinspritzventils für einen Zylinder K bei BTDC545 nahe am unteren Totpunkt des Explosionshubs (d.h., ein Zylinder, der nach dem Zylinder K einen Verbrennungshub durchführen wird) eingegeben, und Daten aus [aktueller Zeitpunkt + PD + (PD × α)] werden in das Ventilschließregister für den Zylinder M eingegeben (Schritt P12), wodurch die aktuelle Durchdrehungs-Interrupt-Routine abgeschlossen ist.
  • Infolgedessen ist der Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils für den Zylinder M vorläufig so eingestellt, dass das Kraftstoffeinspritzventil sich nach einer Ablaufzeit von [PD + (PD × α) – PW] vom aktuellen Zeitpunkt an (im Ansaughub) öffnet und sich nach einer Ablaufzeit von [PD + (PD × α)] vom aktuellen Zeitpunkt an schließt.
  • Dementsprechend ist die Einspritzperiode des Kraftstoffeinspritzventils für den Zylinder M vorläufig auf PW eingestellt, während der Einspritzungsendzeitpunkt vorläufig auf einen Zeitpunkt um eine vorgegebene Phase herum (zum Beispiel BTDC300] in einem Ansaughub des Zylinders M eingestellt ist. Das Ventilöffnungsregister und das Ventilschließregister für den Zylinder M werden in Schritt P10 (oder P14, P11, P15) der nächsten Durchdrehungs-Interrupt-Routine aktualisiert. Wenn aber der Einspritzungsstartzeitpunkt, der im Ventilschließregister vorläufig eingestellt ist, vor der nächsten Ausführung der Durchdrehungs-Interrupt-Routine erreicht wird, wird die Einspritzung in den Zylinder M auf der Basis der vorläufig eingestellten Daten gestartet.
  • Andernfalls, wenn die Antwort auf Schritt P8 NEIN ist, das heißt, wenn bestimmt wird, dass die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite PW größer ist als der vorgegebene Anteil an der Durchdrehzeit PD und bestimmt wird, dass die Einspritzung in der Periode eines Ansaughubs allein nicht möglich ist, (da) das Ende der Einspritzung (nicht) auf einer vorgegebene Phase (zum Beispiel BTDC300) eingestellt (werden kann), wird bestimmt, ob die Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 1 für den Zylinder K (den Zylinder bei BTDC 365) gehalten wird (Schritt P13). Wenn die Einspritzung gehalten wird, werden Daten eingegeben, die einem Zeitpunkt unmittelbar nach dem aktuellen Zeitpunkt entsprechen, um die Einspritzung sofort zu starten, und Daten aus (den Daten, die dem Zeitpunkt unmittelbar nach dem aktuellen Zeitpunkt entsprechen + PW) werden in das Ventilschließregister für denselben Zylinder K eingegeben.
  • Infolgedessen wird das Kraftstoffeinspritzventil für den Zylinder K sofort geöffnet und nach einer Ablaufzeit von (PW) vom aktuellen Zeitpunkt an geschlossen. Demnach ist die Einspritzperiode des Kraftstoffeinspritzventils für den Zylinder K auf PW eingestellt, während der Einspritzungsendzeitpunkt auf eine Phase eingestellt ist, die relativ zur vorgegebenen Phase (zum Beispiel BTDC300) des Zylinders K verzögert ist. Die Einspritzungsstartzeitpunkt-Daten und Einspritzungsendzeitpunkt-Daten wurden übrigens bereits in Schritt P 12 (oder P 17, P 18) der vorhergehenden Durchdrehungs-Interrupt-Routine im Ventilöffnungsregister und Ventilschließregister für den Zylinder K gespeichert. Diese Daten werden deshalb in Schritt P 14 aktualisiert.
  • Selbst, wenn die Motordrehzahl nach dem Anlassen der Kraftstoffeinspritzung plötzlich zunimmt und das Zeitintervall der Periode eines Einzelhubs kürzer wird, ermöglichen es eine Einspritzimpulsbreite, die länger ist als ein gewisses Niveau, und ein Anlassen der Einspritzung im Einklang mit einem Bezugssignal von BTDC365, eine Einspritzmenge in einer Periode zu gewährleisten, die der Periode des Einzelhubs entspricht. Daher ist es möglich, selbst dann Kraftstoff in einer Menge einzuspritzen, die einer benötigten Kraftstoffmenge annähernd entspricht, wenn die erzwungene Ventilschließung bei BTDC185 in Schritt P7 durchgeführt wird.
  • Andernfalls, wenn in Schritt P13 bestimmt wird, dass das Einspritzventil für den Zylinder K in Betrieb ist, werden nur die Daten des Ventilschließregisters für den Zylinder K wie in Schritt P11 aktualisiert, um allein die Einspritzmenge auf einen Wert zu ändern, der der Information über einen neusten Betriebszustand entspricht (Schritt P15).
  • Die Daten, die in den Registern gespeichert sind, werden dann in Schritt P14 und P15 neu eingestellt. Nach Abschluss der Verarbeitung in Bezug auf den Zylinder K, der nahe am oberen Totpunkt im Auspuffhub ist, wird bestimmt, ob die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite PW kürzer ist als die Durchdrehzeit PD (d.h., eine Zeit, die für einen Einzelhub benötigt wird) (Schritt P16). Auf der Basis ihrer Differenz wird die Einstellung des Einspritzungsstartzeitpunkts für den Zylinder M durchgeführt, der nahe am unteren Totpunkt ist.
  • Das heißt, die Bestimmung von JA in Schritt P16 bedeutet, dass die Einspritzung in ihrer Gesamtheit in nur einem Einzelhub durchgeführt werden kann. In diesem Fall wird der Einspritzungsstartzeitpunkt so eingestellt, dass die Gesamtmenge im Ansaughub eingespritzt wird und der Einspritzungsendzeitpunkt so weit wie möglich vom unteren Totpunkt im Verdichtungshub entfernt ist.
  • Die Einspritzung nur in einem Ansaughub ohne Verwendung eines Auspuffhubs ist darin vorteilhaft, dass sie ein Durchblasen von Kraftstoff in eine Abgasanlage verhindert. Wenn die Einspritzung in einem Ansaughub durchgeführt wird und der Einspritzungsstartzeitpunkt möglichst früh eingestellt wird, ist es zudem möglich, Zeit zu gewinnen, bis die Zündung erfolgt, was für die Verteilung, Zerstäubung und einheitliche Mischung des Kraftstoffs von Vorteil ist.
  • Auf spezifische Weise beschrieben, wenn (PD × α) ≤ PW < PD, werden Zeitdaten aus (aktueller Zeitpunkt + PD) im Ventilöffnungsregister für das Einspritzventil des Zylinders M eingestellt, und Zeitdaten aus (aktueller Zeitpunkt + PD + PW werden in sein Ventilschließregister eingestellt, wodurch der Einspritzungsstartzeitpunkt des Zylinders M auf einen Zeitpunkt um den oberen Totpunkt im Auspuffhub (zum Beispiel BTDC365) herum eingestellt wird (Schritt P18).
  • Andernfalls bedeutet die Bestimmung von NEIN in Schritt S16, dass die Einspritzung nicht in ihrer Gesamtheit nur in einem Einzelhub durchgeführt werden kann. In diesem Fall wird eine Einspritzperiode gewählt, die die Gesamtperiode des Ansaughubs und einen Teil des Auspuffhubs verwendet, da die Verwendung eines Verdichtungshubs als Einspritzperiode im Falle der Niederdruck-Einspritzung aufgrund einer Anstiegs des Zylinderinnendrucks das Auftreten eines Rückstroms von Zylindergas in das Einspritzventil zur Folge hat und (daher) nicht bevorzugt wird, und für eine Einspritzperiode, die selbst dann nicht abgedeckt werden kann, wenn die Gesamtperiode eines Ansaughubs verwendet wird, wird die Einspritzperiode bevorzugt auf der Seite des Auspuffhubs verlängert.
  • Auf spezifische Weise beschrieben, wenn PD ≤ PW, werden Zeitdaten aus [aktueller Zeitpunkt + (2 × PD)] im Ventilschließregister für das Einspritzventil des Zylinders M eingestellt, und Zeitdaten aus [aktueller Zeitpunkt + (2 × PD) – PW] werden im Ventilöffnungsregister eingestellt, wodurch der Einspritzungsendzeitpunkt des Zylinders M nahe am unteren Totpunkt des Ansaughubs (zum Beispiel BTDC185) eingestellt wird (Schritt P17).
  • Da die Ventilöffnungszeitdaten, die in Schritt P17 eingestellt werden, ein Wert sind, der der nächsten Ausführung der Durchdrehungs-Interrupt-Routine vorausgeht, ist die Bestimmung von Schritt P13 der Durchdrehungs-Interrupt-Routine stets NEIN, wenn PD ≤ PW, außer, wenn die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle wesentlich zunimmt. Deshalb wird der Einspritzungsstartzeitpunkt nicht neu eingestellt (mit anderen Worten, Schritt P14 wird nicht ausgeführt).
  • Hier kann der Einspritzungsstartzeitpunkt während des Niederdruck-Einspritzmodus schematisch veranschaulicht werden, wie in 12 gezeigt. In 12 sind Kühlmitteltemperaturen entlang der Abszisse aufgetragen (im Diagramm ist die Kühlmitteltemperatur nach rechts hin abnehmend), und die Ablaufzeit ist entlang der Ordinate aufgetragen. Der Einspritzungsstartzeitpunkt und der Einspritzungsendzeitpunkt bei einer ersten spezifischen Motordrehzahl (niedrige Drehzahl) werden jeweils durch durchgezogene Linien A1 und B1 angezeigt. Folglich entspricht der Abstand zwischen diesen durchgezogenen Linien bei jeder Kühlmitteltemperatur einer Kraftstoffeinspritzimpulsbreite PW für die Kühlmitteltemperatur. Das heißt, die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite wird mit abnehmender Kühlmitteltemperatur länger.
  • Ferner stellt eine Strichpunktlinie III, die entlang der Abszisse verläuft, eine vorgegebene Phase (BTDC300) als einen Bezugszeitpunkt in einem Ansaughub dar, eine Strichpunktlinie I1 zeigt den Zeitpunkt des oberen Totpunkts im Auspuffhub bei der oben beschriebenen ersten spezifischen Motordrehzahl, und eine Strichpunktlinie II1 zeigt den Zeitpunkt des unteren Totpunkts im Ansaughub bei der oben beschriebenen ersten spezifischen Motordrehzahl. Folglich entspricht der Abstand zwischen den Strichpunktlinien I1 und II2 einer Durchdrehzeit PD bei der oben beschriebenen ersten spezifischen Motordrehzahl.
  • Wie aus diesem Diagramm zu ersehen ist, liegt die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite PW bei der ersten spezifischen Motordrehzahl und in einem Kühlmitteltemperaturbereich von TW2 und höher (d.h., dem Bereich X1) zwischen dem oberen Totpunkt im Auspuffhub und der vorgegebenen Phase des Ansaughubs [d.h., PW < (PD × α)]. In diesem Temperaturbereich wird der durch B1 angezeigte Einspritzungsendzeitpunkt deshalb bevorzugt auf die vorgegebene Phase BTDC300 eingestellt, und der Einspritzungsstartzeitpunkt A1 wird mit zunehmend längerer werdender Einspritzimpulsbreite PW näher an den oberen Totpunkt im Auspuffhub BTDC365 eingestellt.
  • Andernfalls, denn die Kühlmitteltemperatur niedriger ist als TW2, aber höher als TW4 (Bereich Y1), liegt die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite PW innerhalb eines Einzelhubs [d.h., (PD × α) ≤ PW < PD]. In diesem Temperaturbereich wird der Einspritzungsstartzeitpunkt, der durch A 1 angezeigt wird, bevorzugt auf BTDC365 auf einem Zeitpunkt um den oberen Totpunkt im Auspuffhub eingestellt, und der Einspritzungsendzeitpunkt B1 wird mit zunehmend länger werdender Einspritzimpulsbreite PW näher an den unteren Totpunkt im Ansaughub BTDC185 eingestellt. Ferner, in einem Bereich, in welchem die Kühlmitteltemperatur niedriger ist als TW4 (Bereich Z1), fällt die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite PW nicht in einen Einzelhub (d.h., PD ≤ PW). Daher wird der Einspritzungsendzeitpunkt B1 bevorzugt auf den unteren Totpunkt im Ansaughub BTDC185 eingestellt, und der Einspritzungsstartzeitpunkt wird so eingestellt, dass er sich mit zunehmender Länge der Einspritzimpulsbreite PW länger in den Auspuffhub erstreckt.
  • Wenn die Motordrehzahl eine zweite Motordrehzahl erreicht (die höher ist als die erste Motordrehzahl), wird der obere Totpunkt im Auspuffhub BTDC365 durch eine Strichpunktlinie I2 angezeigt, und der untere Totpunkt im Ansaughub BTDC185 wird durch die Strichpunktlinie II2 angezeigt, wobei eine vorgegebene Phase BTDC300 in einem Ansaughub als Bezug verwendet wird. Folglich ändert sich der Temperaturbereich, in welchem der Einspritzungsendzeitpunkt bevorzugt auf die vorgegebene Phase BTDC300 eingestellt wird, auf TW1 (>TW2) oder höher, der Temperaturbereich, in welchem der Einspritzungsstartzeitpunkt bevorzugt auf den oberen Totpunkt im Auspuffhub BTDC365 eingestellt wird, ändert sich auf einen Bereich zwischen TW1 und TW3 (>TW4), und der Temperaturbereich, in welchem der Einspritzungsendzeitpunkt bevorzugt auf den unteren Totpunkt im Ansaughub BTDC185 eingestellt wird, ändert sich auf einen Bereich unter TW3. Das heißt, es ist zu ersehen, dass der Einspritzungsstartzeitpunkt bei der Niederdruck-Einspritzung in dieser Ausführungsform dem Betriebszustand des Motors entsprechend gesteuert wird, der von einer Motordrehzahl und einer Kühlmitteltemperatur abhängig bestimmt wird.
  • Nun wieder auf 10 und 11 Bezug nehmend, folgt eine kurze Beschreibung zu einem Fall, in welchem die Hochdruck-Einspritzung durchgeführt wird. Wenn in Schritt P21 bestimmt wird, dass der Motor nicht im Niederdruck-Einspritzmodus ist, wird in Schritt P22 bestimmt, ob ein Zylinder am oberen Totpunkt des Verdichtungshubs, d.h. der spezifische Zylinder I, gerade eine Einspritzung durchführt, und wenn der Zylinder gerade eine Einspritzung durchführt, wird die Beendung der Einspritzung erzwungen (Schritt P23). Dann wird bestimmt, ob der Einspritzmodus ein Ansaughub- oder ein Verdichtungshub-Einspritzmodus ist (Schritt P24).
  • Wenn bestimmt wird, dass der Einspritzmodus der Ansaughub- Einspritzmodus ist, wird die Einspritzzeitinformation (zum Beispiel die Einspritzungsendzeitpunktinformation), die einem aktuellen Betriebszustand entspricht, aus einem Einspritzzeit-Abbild für die Hochdruck-Ansaughubeinspritzung ausgelesen. Das den Motordrehzahlen und Motorlasten entsprechende Abbild wurde vorab in ein Speichergerät gespeichert. Mit Hilfe der Durchdrehzeit PD wird die Information in eine Information über Zeitverzögerungen vom aktuellen Zeitpunkt in den Zylindern K, M umgewandelt. Aus dieser Zeitverzögerungsinformation und der Einspritzimpulsbreite PW werden die Einspritzungsstartzeitpunkt-Daten für die jeweiligen Zylinder als Information über Zeitverzögerungen vom aktuellen Zeitpunkt erhalten und in die Ventilschließregister und Ventilöffnungsregister für die einzelnen Zylinder K, M eingegeben (Schritt P25). Infolgedessen wird im Zylinder K die Kraftstoffeinspritzung an einem Zeitpunkt durchgeführt, der vom Einspritzzeit-Abbild angegeben wird, bevor ein nächster Durchdrehungs-Interrupt-Impuls auftritt. Der Einspritzungsendzeitpunkt in dieser Hochdruck-Ansaughubeinspritzung wird übrigens bei einer niedrigen Motordrehzahl auf einen Zeitpunkt um die oben beschriebene vorgegebene Phase herum eingestellt (d.h. die vorgegebene Phase, die auf eine frühere Hälfte eines Ansaughubs eingestellt ist, zum Beispiel BTDC300), wobei er insbesondere bei einer niedrigen bis mittleren Last so eingestellt wird, dass eine Änderung in der Leistung vor und nach einem Übergang von der Niederdruck-Einspritzung klein ist (wenn das Zeitintervall vom oberen Totpunkt im Auspufflaub zur obigen vorgegebene Phase von einer niedrigen Drehzahl ausgehend gleich oder größer als ein gewisses Niveau wird, wird eine Impulsbreite, die die Ausführung der Einspritzung innerhalb eines Ansaughubs allein erlaubt, im wesentlichen selbst dann groß, wenn der Zeitpunkt um die vorgegebene Phase herum als ein Einspritzungsendzeitpunkt eingestellt ist).
  • Wenn in Schritt P24 bestimmt wird, dass der Einspritzmodus ein Verdichtungshub-Einspritzmodus ist, wird Information über eine Einspritzzeit (zum Beispiel Information über einen Einspritzungsendzeitpunkt), die einem aktuellen Betriebszustand entspricht, aus einem Einspritzzeit-Abbild für die Hochdruck-Verdichtungshubeinspritzung ausgelesen.
  • Dieses Abbild wurde Motordrehzahlen und Motorlasten entsprechend im Voraus in einem Speichergerät gespeichert. Mit Hilfe der Durchdrehzeit PD wird die Information in eine Information über eine Zeitverzögerung vom aktuellen Zeitpunkt im Zylinder J umgewandelt. Aus dieser Zeitverzögerungsinformation und der Einspritzimpulsbreite PW werden die Einspritzungsstartzeitpunkt-Daten für den Zylinder J als Information über eine Zeitverzögerung vom aktuellen Zeitpunkt erhalten und in die Ventilschließregister und Ventilöffnungsregister für die einzelnen Zylinder J eingegeben (Schritt P26). Infolgedessen wird im Zylinder J die Kraftstoffeinspritzung an dem Zeitpunkt durchgeführt, der vom Einspritzzeit-Abbild angegeben wird.
  • Eine Modifikation der zweiten Ausführungsform, die hauptsächlich Bezug nehmend auf 10 und 11 beschrieben wurde, wird im folgenden Bezug nehmend auf 13 und 14 beschrieben. In der zweiten Ausführungsform wurde der Einspritzzeitpunkt bei der Niederdruck-Einspritzung abhängig vom Anteil der Kraftstoffeinspritzimpulsbreite PW an den Durchdrehzeit-Daten PD eingestellt. Das heißt, der Einspritzungsendzeitpunkt wurde bevorzugt auf die vorgegebene Phase in der früheren Hälfte des Ansaughubs eingestellt, wenn der Anteil klein war, der Einspritzungsstartzeitpunkt wurde bevorzugt auf den Zeitpunkt um den oberen Totpunkt im Auspuffhub herum eingestellt, wenn der Anteil mittel war, und der Einspritzungsendzeitpunkt wurde bevorzugt auf den Zeitpunkt um den unteren Totpunkt im Ansaughub herum eingestellt, wenn der Anteil groß ist. Mit anderen Worten, (bei) dieser Einstellung weist der Einspritzzeitpunkt Eigenschaften auf, die sich abhängig von einer Kühlmitteltemperatur und einer Motordrehzahl ändern können, wie Bezug nehmend auf 12 beschrieben. Daher kann als Ersatz für die zweite Ausführungsform in Betracht gezogen werden, den Einspritzzeitpunkt im Niederdruck-Einspritzmodus vorab in Form eines Datenabbilds, das als Eingabeparameter Motortemperaturen, die durch Kühlmitteltemperaturen verkörpert werden, und Motordrehzahlen enthält, in das Speichergerät der Steuerung zu speichern, einen der gespeicherten Werte auf der Basis der Ergebnisse der Erkennung der aktuellen Motordrehzahl und Motorkühlmitteltemperatur auszulesen und dann einen Einspritzzeitpunkt (zum Beispiel einen Einspritzungsendzeitpunkt) einzustellen. Die Modifikation, die in 13 und 14 gezeigt wird, stellt einen Einspritzzeitpunkt auf der Basis der Einspritzungsendzeitpunkt-Daten ein, die in Form eines Datenabbilds der Motordrehzahlen und Kühlmitteltemperaturen vorbereitet wurden.
  • Ferner wird in der Modifikation von 13 und 14 der Einspritzzeitpunkt beim Hochdruck-Einspritzmodus wie in der zweiten Ausführungsform von 10 und 11 auf der Basis von Einspritzungsendzeitpunktinformationen in der Form eines Datenabbilds der Motordrehzahlen und Motorlasten eingestellt. In dieser Modifikation wird beim Niederdruck-Einspritzmodus ein Einspritzzeitpunkt auf der Basis mindestens einer Motordrehzahl und einer Kühlmitteltemperatur eingestellt. Beim Hochdruck-Einspritzmodus wird ein Einspritzzeitpunkt auf der Basis mindestens einer Motordrehzahl und einer Motorlast eingestellt. Selbstverständlich kann die in der Steuerung 30 gespeicherte Einspritzzeitpunktinformation eine Information über den Einspritzungsstartzeitpunkt statt eine Information über den Einspritzungsendzeitpunkt sein. In der Modifikation von 13 und 14 werden Schritte, welche die gleichen Funktionen wie die Ausführungsform von 10 und 11 erfüllen, durch gleiche Bezugszeichen angegeben, und ihre ausführliche Beschreibung wird hierin ausgelassen.
  • Wenn in 13 und 14 durch Schritt P5 oder P21 die Niederdruck-Einspritzung anwiesen wird, wird die Information über Solleinspritzungsendzeitpunkt-Phasen für die Niederdruck-Einspritzung, die im Speichergerät (ROM) der Steuerung 30 gespeichert ist, in Schritt P30 der aktuellen Motorkühlmitteltemperatur und Motordrehzahl entsprechend ausgelesen und als CTR eingestellt. In Schritt P31 wird bestimmt, ob die Einspritzung durch das Einspritzventil für den Zylinder K am oberen Totpunkt im Auspuffhub gehalten wird. Wenn das Einspritzaggregat in Betrieb ist, wird wie in Schritt P11 von 10 und 11 eine Korrektur des Einspritzungsendzeitpunkts vorgenommen (Schritt P34). Wenn das Einspritzaggregat für den Zylinder K außer Betrieb ist, werden Einspritzungsstartzeitpunkt-Daten TS1 und Einspritzungsendzeitpunkt-Daten TE1, die jeweils in das Ventilöffnungsregister und das Ventilschließregister für den Zylinder K eingegeben werden, den folgenden arithmetischen Formeln entsprechend auf der Basis der Solleinspritzungsendzeitpunktphase CTE, einer Einspritzimpulsbreite PW, eines aktuellen Zeitpunkts TM und einer Durchdrehzeit PD berechnet (Schritt P32). TS1 = TM + [PD × (365 – CTE)/180] – PW TE1 = TM + [PD × (365 – CTE)/180]
  • Nachdem die Berechnungsergebnisse in den entsprechenden Registern für das Einspritzventil des Zylinders K eingestellt sind (Schritt P33), werden auch Einspritzungsstartzeitpunkt-Daten TS2 und Einspritzungsendzeitpunkt-Daten TE2 für den Zylinder M an einem Zeitpunkt um den unteren Totpunkt des Explosionshubs herum den unten beschriebenen arithmetischen Formeln entsprechend berechnet (Schritt P35). Die Berechnungsergebnisse werden dann in den entsprechenden Registern für den Zylinder M eingestellt (Schritt P36). TS2 = TM + [PD × (545 – CTE)/180] – PW TE2 = TM + [PD × (545 – CTE)/180]
  • Andernfalls, wenn durch die Bestimmung in Schritt P21 bestimmt wird, dass der Einspritzmodus der Hochdruck-Einspritzmodus sein soll, wird die Information über Solleinspritzungsendzeitpunkt-Phasen, die im Speichergerät (ROM) der Steuerung 30 gespeichert ist, einer Istmotorlast und Ist-motordrehzahl entsprechend ausgelesen und als CTE eingestellt, beides in Schritt P37. Diese Information über die Solleinspritzungsendzeitpunkt-Phasen für die Hochdruck-Einspritzung ist übrigens in Form von Datenabbildern im Speichergerät gespeichert, eines für die Verdichtungshub-Einspritzung und das andere für die Ansaughub-Einspritzung. Wenn der Einspritzmodus für einen Ansaughub ist (Einspritzmodus-Merker: B), wird das Datenabbild für die Ansaughub-Einspritzung auf selektive Weise verwendet. Wenn der Einspritzmodus für einen Verdichtungshub ist (Einspritzmodus-Abbild: C), wird andrerseits das Datenabbild für die Verdichtungshub-Einspritzung auf selektive Weise verwendet.
  • Wenn der Einspitzmodus ein Ansaughubmodus ist, werden die Verarbeitungsschritte von Schritt P31 an als Niederdruck-Einspritzung angewiesen, doch im Falle des Verdichtungshub-Einspritzmodus wird die Verarbeitung von Schritt P39 angewiesen (Schritt P38). In Schritt P39 werden Einspritzungsstartzeitpunkt-Daten TS3 und Einspritzungsendzeitpunkt-Daten TE3, die jeweils in das Ventilöffnungsregister und in das Ventilschließregister für den Zylinder J nahe am unteren Totpunkt des Verdichtungshubs eingegeben werden, den folgenden arithmetischen Formeln entsprechend auf der Basis der Solleinspritzungsendzeitpunktphase CTE, einer Einspritzimpulsbreite PW, eines aktuellen Zeitpunkts TM und einer Durchdrehzeit PD berechnet. TS3 = TM + [PD × (185 – CTE)/180] – PW TE3 = TM + [PD × (185 – CTE)/180]
  • Die Berechnungsergebnisse werden in den entsprechenden Registern für das Einspritzventil des Zylinders J eingestellt (Schritt P40).
  • Um eine Kraftstoffeinspritzmenge bei einer plötzlichen Erhöhung der Motordrehzahl zum Beispiel kurz nach einem Anlassvorgang zu gewährleisten, ist es in der Modifikation von
  • 13 und 14 nur notwendig, anstelle der Schritte P32, P33 den Schritt P14 auszuführen, der in 10 und 11 gezeigt wird, und den Start der Einspritzung bei BTCD365 zu erzwingen (ungeachtet der Ventilöffnungszeitdaten, die im Ventilöffnungsregister gespeichert sind), wenn bei der Niederdruck-Einspritzung die Einspritzung nicht bei BTDC365 gestartet wurde.
  • Die obigen Ausführungsformen und die Modifikation wurden auf der Basis von Vierzylindermotoren beschrieben. Es versteht sich aber, dass die Zylinderzahl eines Verbrennungsmotors, auf welchen die vorliegende Erfindung anwendbar ist, optional ist. Wenn ein Signal, das den Zeitpunkt um den Beginn eines Auspuffhubs herum angibt (BTDC545 = ein zweites Auslösesignal), ein Signal, das den Zeitpunkt um den Beginn eines Ansaughubs herum angibt (BTDC365 = ein erstes Auslösesignal), ein Signal, das den Zeitpunkt um den Beginn eines Verdichtungshubs herum angibt (BTDC185) und ein Signal, das den Zeitpunkt um den Beginn eines Explosionshubs herum angibt (BTDCS), als Auslösesignale für einen bestimmten Zylinder verwendet werden, ermöglichen diese Auslösesignale die Erzeugung aller Auslösesignale, um bestimmte Phasen (d.h., den Zeitpunkt um den Beginn eines Auspuffhubs herum, den Zeitpunkt um den Beginn eines Ansaughubs herum, den Zeitpunkt um den Beginn eines Verdichtungshubs herum, und den Zeitpunkt um den Beginn eines Explosionshubs herum) jedes der Zylinder eines 4-Zylinder-, 8-Zylinder- oder 12-Zylinder-Motors angeben. Der Aufbau kann dadurch vereinfacht werden.
  • In den obigen Ausführungsformen und der Modifikation war die Einstelleinrichtung 121 für den Kraftstoffzufuhrdruck ferner aus der Steuerung 30, dem elektromagnetischen Wegeventil 14, dem Niederdruckregelventil 9, dem Hochdruckregelventil 10, der Konstantdrossel 15 und dergleichen aufgebaut, und der Kraftstoffdruck zwischen zwei Pegeln umschaltete, einen bei einem Anlassvorgang und den anderen bei einem normalen Betrieb oder ähnliches. Die Einstelleinrichtung für den Kraftstoffzufuhrdruck kann solch eines Typs sein, dass der Kraftstoffdruck dem Betriebszustand entsprechend ständig geändert wird und im einem spezifischen Betriebszustand, der einen Anlassvorgang einschließt, auf ein eher niedriges Niveau geregelt wird.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Das erfindungsgemäße Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung ist zur Verwendung in einer Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder geeignet, die vom Typ mit Kerzenzündung ist und Kraftstoff direkt in seinen Brennraum oder seine Brennräume einspritzt. Das Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung kann eine feine und genaue Steuerung der Kraftstoffeinspritzung erreichen. Insbesondere kann Kraftstoff selbst bei einem Anlassvorgang bei niedrigen Temperaturen in einer ausreichenden Menge zugeführt werden, wodurch ein ruhiges Anlaufen gewährleistet wird.

Claims (4)

  1. Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung für einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung in den Zylinder, wobei das System umfaßt: ein an einem Zylinder angeordnetes Kraftstoffeinspritzventil (1) zum Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder; eine Einstelleinrichtung (121) für den Kraftstofffzufuhrdruck zum Einstellen eines Kraftstoffeinspritzdrucks des Kraftstoffeinspritzventils (1) auf einen niedrigen Druck in einem speziellen Betriebszustand, der einen Start des Verbrennungsmotors beinhaltet, und zum Einstellen des Kraftstoffeinspritzdrucks auf einen hohen Druck in einem anderen Betriebszustand als dem speziellen Betriebszustand; und eine Steuereinrichtung (120) für die Kraftstoffeinspritzung; wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuereinrichtung (120) für die Kraftstoffeinspritzung, die vorgesehen ist, um einen Einspritzungsendzeitpunkt des Kraftstoffventils (1) so zu regeln, dass der Einspritzungsendzeitpunkt im spezifischen Betriebszustand im Wesentlichen einem Einspritzungsendzeitpunkt in einem anderen als dem spezifischen Betriebszustand gleicht, unmittelbar nach einem Übergang vom spezifischen Betriebszustand zu einem anderen Betriebszustand als dem spezifischen Betriebszustand.
  2. System nach Anspruch 1, wobei der Einspritzungsendzeitpunkt unmittelbar nach diesem Übergang auf eine voreingestellte Phase während einer früheren Hälfte eines Ansaugtaktes eingestellt ist; und die Steuereinrichtung (120) für die Kraftstoffeinspritzung den Einspritzungsendzeitpunkt auf einen Zeitpunkt um diese voreingestellte Phase herum regelt, wenn die Einspritzungsperiode im spezifischen Betriebszustand kürzer ist als eine Taktperiode von einem Zeitpunkt um einen Startzeitpunkt des Ansaugtaktes bis zur voreingestellten Phase ist, und diesen Einspritzungsendzeitpunkt über die voreingestellte Phase hinaus verzögert, wenn die Einspritzungsperiode im spezifischen Betriebszustand länger ist als diese Taktperiode.
  3. System nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (120) für die Kraftstoffeinspritzung im spezifischen Betriebszustand einen Einspritzungsstartzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventil (1) so regelt, daß die Kraftstoffeinspritzung vor einem Startzeitpunkt eines Verdichtungstaktes beendet ist, in einem anderen Betriebszustand als dem spezifischen Betriebszustand diesen Einspritzungsstartzeitpunkt mindestens einem Betriebsparameter einschließlich einer Motorlast entsprechend so regelt, daß die Kraftstoffeinspritzung in einem Ansaug- oder dem Verdichtungstakt durchgeführt wird, und unmittelbar nach einem Übergang vom spezifischen Betriebszustand zum anderen Betriebszustand als dem spezifischen Betriebszustand den Einspritzungsstartzeitpunkt so regelt, daß die Kraftstoffeinspritzung im Ansaugtakt durchgeführt wird.
  4. System nach Anspruch 3, wobei die Steuereinrichtung (120) für die Kraftstoffeinspritzung das Kraftstoffeinspritzventil (1) so regelt, daß die Kraftstoffeinspritzung im spezifischen Betriebszustand an einem Zeitpunkt um einen Startzeitpunkt eines Ansaugtakt oder vor diesem Zeitpunkt um einen Startzeitpunkt des Ansaugtaktes herum gestartet wird.
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