DE10033946A1 - Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Brennkraftmaschine des Zylindereinspritz-Typs - Google Patents
Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Brennkraftmaschine des Zylindereinspritz-TypsInfo
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Abstract
Ein Kraftstoffeinspritz-Steuersystem für eine Brennkraftmaschine des Zylindereinspritz-Typs wird offenbart, wobei das System das Auftreten eines Drehmomentstoßes auf eine Umschaltung von Verbrennungsmoden hin verhindert, während eine Verschlechterung des Verbrennungsverhaltens der Maschine geschützt wird, um dadurch eine Fahrfähigkeit eines damit ausgerüsteten Motorfahrzeugs zu verbessern. Das Steuersystem umfaßt eine Einrichtung (21) zum Erfassen einer Information (Qai) über eine in den Zylinder geladene Ansaugluftmenge, einer Einrichtung (22) zum Einstellen eines Verbrennungsmodus (M) der Maschine, eine Einrichtung (24) zum Einstellen eines gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses (A/Fo), eine Einrichtung (25) zum Einstellen einer gewünschten Ansaugluftmenge (Qao), die mit dem Verbrennungsmodus übereinstimmt, eine Einrichtung (27) zum Einstellen einer Kraftstoffeinspritzmenge (Qf) für die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (13), so dass das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis (A/Fo) realisiert wird, eine Einrichtung (26) zum Einstellen eines Drosselventil-Öffnungsgrads, so dass die gewünschte Ansaugluftmenge realisiert werden kann, und eine Einrichtung (23) zum Umschalten der Verbrennungsmoden. Die Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung (27) umfaßt eine Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierte Kraftstoffspritzmengen-Steuereinrichtung (28) zum Ändern der Kraftstoffeinspritzmenge, so dass sie sich in umgekehrter Phase relativ zu der Änderung der in den Zylinder ...
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Brennkraftmaschine
des Zylindereinspritz-Typs (auch als Direkteinspritzungs-Typ
bezeichnet), wobei das System dafür ausgelegt ist, um
Kraftstoff direkt in eine Vielzahl von Zylinderkammern der
Maschine einzuspritzen, um zu ermöglichen, dass eine
Kraftstoffmischung in einem mageren Zustand im Ansprechen auf
eine Funkenzündung gebrannt oder verbrannt wird. Insbesondere
betrifft die Erfindung ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem
für eine Maschine eines Zylindereinspritzungs-Typs, wobei das
System so angeordnet ist, dass es ein Auftreten des
sogenannten Drehmomentstoßes oder Schocks auf eine
Umschaltung von Verbrennungsmoden hin unterdrückt wird,
während ein Verbrennungsverhalten vor einer Verschlechterung
geschützt wird, um dadurch eine Fahrfähigkeit des mit der
Maschine ausgerüsteten Motorfahrzeugs zu verbessern.
Bislang ist in dem Stand der Technik eine derartige
Brennkraftmaschine des Zylindereinspritz-Typs bekannt, bei
der Kraftstoffeinspritzer jeweils in den einzelnen Zylindern
angeordnet sind, um den Kraftstoff direkt in die Brennkammern
einzuspritzen, sowie das Kraftstoffeinspritzsteuersystem
dafür. Beispielsweise sei auf die japanische offengelegte
Patentanmeldung Nr. 312396/1996 (JP-A-8-312396) verwiesen.
In der Brennkraftmaschine des Zylindereinspritz-Typs ändert
sich ein Drehmoment, welches von der Maschine erzeugt wird,
in Abhängigkeit von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis sogar in
dem Zustand, bei dem das Drosselventil in einem gleichen
Öffnungsgrad gehalten wird. Demzufolge ist es erforderlich,
die Verbrennungsparameter, beispielsweise den Zündzeitpunkt
und die Kraftstoffeinspritzsteuerzeit in Abhängigkeit von der
Maschinenlast und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch
geeignetes Steuern des Öffnungsgrads des Drosselventils und
somit des Luft-Kraftstoffverhältnisses optimal einzustellen.
Zum besseren Verständnis des der vorliegenden Erfindung
zugrundeliegenden Prinzips wird nachstehend mit näheren
Einzelheiten der technische Hintergrund davon beschrieben.
Fig. 12 ist ein schematisches Diagramm, welches allgemein
eine Anordnung eines herkömmlichen
Kraftstoffeinspritzsteuersystems für eine Brennkraftmaschine
des Zylindereinspritz-Typs zeigt, welches bislang bekannt
ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 12 ist eine Brennkraftmaschine
(nachstehend auch als die Maschine bezeichnet) 1 mit einem
Ansaugrohr 1a zum Einleiten der Ansaugluft in die Maschine
und einem Auslaßrohr 1b zum Ausgeben des Abgases, welches
sich von der Verbrennung des Luft-Kraftstoffgemischs ergibt,
versehen.
Ein Luftflußsensor 2 zum Erfassen einer Flußrate oder Größe
Qa der an die Maschine 1 geführten Ansaugluft, wie mit einem
Pfeil dargestellt, ist an einer stromaufwärts liegenden
Stelle in dem Ansaugrohr 1a angebracht.
Ferner ist innerhalb des Ansaugrohrs 1a ein Drosselventil 3
angeordnet, um die Ansaugluft-Flußrate Qa einzustellen oder
zu regeln, wobei ein Drosselpositionssensor 4 zum Erfassen
des Öffnungsgrads θ des Drosselventils 3 diesen zugeordnet
vorgesehen ist.
An einer stromabwärts liegenden Stelle innerhalb des
Ansaugrohrs 1a, z. B. an einer Stelle unmittelbar vor der
Maschine 1, befindet sich ein Absorptionstank 5.
Andererseits kann ein Luftkraftstoff-Verhältnissensor 6, der
von einem O2-Sensor des linearen Typs gebildet sein kann, in
Zuordnung zu dem Auslaßrohr 1b vorgesehen, um ein
tatsächliches Luft-Kraftstoffverhältnis F des Abgases zu
erfassen, wobei das Verhältnis gewöhnlicherweise in einem
Bereich von z. B. 10 bis 50 liegt.
Ein Drosselventil-Stellglied 7 ist in Zuordnung zu dem
Drosselventil 3 vorgesehen, um den Öffnungsgrad θ davon
einzustellen. Dieses Stellglied 7 kann zum Beispiel durch
einen durchstufenden oder Schrittmotor gebildet sein, der
dafür ausgelegt ist, um das Drosselventil 3 schrittweise
rotationsmäßig anzutreiben, um dadurch die Rate oder Größe
der durch das Ansaugrohr 1a fließenden Ansaugluft
einzustellen.
Innerhalb jedes Zylinders der Maschine 1 ist eine Zündkerze 8
angeordnet, bei der bewirkt wird, dass eine elektrische
Funkenentladung stattfindet, um das in die
Verbrennungskammer, die in dem Zylinder definiert ist,
hineingeladene Luft-Kraftstoffgemisch zu zünden.
Diesbezüglich ist ein Verteiler 9 vorgesehen, um eine hohe
Spannung in einer verteilten Weise an die einzelnen
Zündkerzen 8 in Abhängigkeit von dem geeigneten Zündzeitpunkt
zuzuführen.
Ferner angeordnet ist eine Zündspule 10, die in der Form
eines Transformators mit Primär- und Sekundärwicklungen
realisiert ist. Eine hohe Spannung, die für die Funkenzündung
benötigt wird, wird in der Sekundärwicklung der Zündspule 10
immer dann induziert, wenn ein durch die Primärwicklung
fließender Primärstrom unterbrochen wird. Die hohe Spannung
wird dann an den Verteiler 9 geliefert. In Zuordnung zu der
Zündspule 10 ist ein Zünder 11 vorgesehen, der von einem
Leistungstransistor gebildet ist, um den durch die
Primärwicklung der Zündspule 10 fließenden Strom in
Abhängigkeit von dem Zündzeitpunkt für die Maschinenzylinder
zu unterbrechen.
Die Zündkerze 8, der Verteiler 9, die Zündspule 10 und der
Zünder 11 arbeiten zusammen, um ein sogenanntes Zündsystem
zum Zünden oder Feuern des Luft-Kraftstoffgemischs innerhalb
der einzelnen Zylinder der Maschine 1 zu bilden.
Jeder Maschinenzylinder ist mit einem Kraftstoffeinspritzer
13 ausgerüstet, um den Kraftstoff direkt in die
Zylinderkammer einzuspritzen. Ein Kurbelwinkelsensor 14 zum
Erzeugen eines Kurbelwinkelsignals CA ist in Zuordnung zu der
Kurbelwelle vorgesehen, die von der Maschine 1 rotationsmäßig
angetrieben wird.
Der Kurbelwinkelsensor 14 ist dafür ausgelegt, um ein
Impulssignal entsprechend der Maschinendrehzahl oder der
Maschinengeschwindigkeit (UpM) als das Kurbelwinkelsignal CA
auszugeben, und dient auch als ein Maschinendrehsensor (oder
Maschinengeschwindigkeitssensor), wie in dem technischen
Gebiet altbekannt ist. Ferner enthält das Kurbelwinkelsignal
CA Impulse mit Flanken, die die Referenzkurbelwinkel für die
einzelnen Zylinder jeweils darstellen, wobei die
Referenzkurbelwinkel zum arithmetischen Bestimmen von
verschiedenen Steuerzeiten zum Betrieb der Maschine 1
verwendet werden.
Ein Gaspedal (nicht gezeigt), welches von einem Betreiber
oder Fahrer betätigt wird, ist mit einem Gaspedal-
Positionssensor 15 versehen, um einen Gaspedalhub α zu
erfassen.
Ein Abgas-Rückführungskanal (nachstehend auch als der EGR
Kanal bezeichnet) 16 ist zwischen dem Auslaßrohr 1b und dem
Absorptionstank 5 zum Zweck einer Rückführung eines Teils des
Abgases in das Ansaugrohr 1a hinein vorgesehen, wobei ein EGR
Regelventil 17 des von einem Schrittmotor angetriebenen Typs
(das einen Teil der EGR Rückregelungseinrichtung bildet) in
Zuordnung zu dem EGR Kanal 16 vorgesehen, um die Menge oder
die Größe des an das Ansaugrohr zurückgeführten Abgases zu
regeln. Diese Größe wird als die EGR Größe bezeichnet.
Eine ECU (elektronische Steuereinheit) 12, die eine Steuerung
des Maschinensystems insgesamt übernimmt, umfaßt einen
Mikrocomputer zum arithmetischen Bestimmen von Steuergrößen
oder Parametern für die verschiedenen Stellglieder, die zum
Steuern der Kraftstoffverbrennung in der Maschine 1
installiert sind, auf Grundlage von Information, die von
verschiedenen Typen von Sensoren erfaßt wird (d. h. eine
Information bezüglich der Betriebszustände der Maschine 1),
um dadurch Ansteuersignale, die die Steuergrößen anzeigen, an
die relevanten Stellglieder auszugeben.
Für die Steuersignale kann ein Ansaugluftmengen-Steuersignal
A für das Drossel-Stellglied 7, ein Zündzeitpunktsignal G für
den Zünder 11 (und somit für das Zündsystem), ein
Zündimpulssignal J für jeden einzelnen Kraftstoffeinspritzer
13, ein EGR Steuersignal E für das EGR Regelventil 17 und
andere erwähnt werden.
Hinsichtlich anderer Sensoren, die in den Zeichnungen nicht
gezeigt sind, kann ein Ansaugluft-Drucksensor, der in der
Ansaugleitung der Maschine angeordnet ist, um den
Ansaugluftdruck der Maschine 1 zu erfassen (auch als der
Boostdruck Pb bezeichnet, der die Zylinderinnen-
Ansaugluftmenge darstellt), ein Wassertemperatursensor zum
Erfassen der Temperatur des Kühlwassers für die Maschine 1
und dergleichen erwähnt werden.
Allgemein weist die Maschine 1 verschiedene Typen von
Verbrennungsmoden auf, die einen homogenen Verbrennungsmodus,
bei dem die Kraftstoffeinspritzung während des Ansaughubs
durchgeführt wird, und ein geschichteter Verbrennungsmodus
(stratified combustion mode), bei dem die
Kraftstoffeinspritzung während des Kompressionshubs
ausgeführt wird.
Fig. 13 ist eine Ansicht zum Erläutern der Verbrennungsmoden
(oder Kraftstoffeinspritzmoden), die in Abhängigkeit von den
dargestellten Maschinenbetriebszuständen eingestellt werden,
zum Beispiel in Abhängigkeit von der Maschinengeschwindigkeit
Ne und der Maschinenlast.
Bezug nehmend auf Fig. 13 werden die Verbrennungsmoden
sequentiell umgeschaltet, wenn die Maschinengeschwindigkeit
Ne und die Maschinenlast (dargestellt durch den Gaspedalhub
α oder die Ansaugluftmengeninformation Qa oder dergleichen)
zunehmen. Insbesondere kann, beginnend von einem sogenannten
hinsichtlich der Kompression mageren Modus (d. h. einem
Verbrennungsmodus, bei dem Kraftstoff während des
Kompressionshubs in einer derartigen Menge eingespritzt wird,
dass ein mageres Luft-Kraftstoffgemisch innerhalb des
Zylinders vorherrscht), der Verbrennungsmodus auf einen
hinsichtlich der Ansaugung mageren Modus (d. h. einen
Verbrennungsmodus, bei dem der Kraftstoff während des
Ansaughubs in einer derartigen Menge eingespritzt wird, dass
ein mageres Luft-Kraftstoffgemisch innerhalb des Zylinders
vorherrscht) und somit auf einen Rückführungsmodus mit einem
stöchiometrischen Verhältnis (d. h. einem Verbrennungsmodus,
bei dem der Kraftstoff während des Ansaughubs in einer
solchen Menge eingespritzt wird, dass das Luft-
Kraftstoffgemisch des stöchiometrischen Luft-
Kraftstoffverhältnisses innerhalb des Zylinders vorherrscht)
und somit auf einen Modus mit einer offenen Schleife (d. h.
einen Verbrennungsmodus, bei dem die Kraftstoffeinspritzmenge
ohne Einschalten der Rückführungssteuerung erhöht wird)
umgeschaltet wird.
In dem hinsichtlich der Kompression mageren Modus wird eine
Verbrennung mit einem extrem mageren Kraftstoffgemisch
realisiert, weil die Kraftstoffeinspritzung während des
Kompressionshubs ausgeführt wird.
Ferner wird in dem hinsichtlich der Ansaugung mageren Modus
eine Verbrennung mit einem mageren Kraftstoffgemisch (mit
einem größeren Luft-Kraftstoffverhältnis im Vergleich mit dem
stöchiometrischen Verhältnis) aufgrund der
Kraftstoffeinspritzung während des Ansaughubs realisiert,
obwohl das Kraftstoffgemisch nicht so mager wie in dem
hinsichtlich der Kompression mageren Modus ist.
Ferner wird in dem Rückführungsmodus mit dem
stöchiometrischen Verhältnis eine Verbrennung mit dem
stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis auf Grundlage des
Sauerstoffkonzentrationssignals, welches von dem Ausgang des
Luft-Kraftstoffverhältnissensors abgeleitet wird,
durchgeführt.
Schließlich wird in dem Modus mit offener Schleife eine
Verbrennung in dem Kraftstoff-angereicherten Zustand ohne
Einschalten der Rückführungssteuerung durchgeführt.
Mit dem Kraftstoffeinspritzsteuersystem für die
Brennkraftmaschine des Zylindereinspritz-Typs, welches
voranstehend beschrieben wurde, kann nicht nur das
Maschinenausgangsverhalten, sondern auch der
Kraftstoffverbrauch verbessert werden, indem das Ziel- oder
gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis zwischen dem
stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis in der
Größenordnung von 14,7 und dem großen Luft-
Kraftstoffverhältnis in der Größenordnung von 20 bis 30
(magere Mischung) in Abhängigkeit von den Verbrennungsmoden
umgeschaltet werden kann.
Wenn das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis in Abhängigkeit
von den Verbrennungsmoden geändert werden soll (d. h. auf eine
Umschaltung der Verbrennungsmoden hin), wird die
Kraftstoffeinspritzmenge, die von einer Kombination des Luft-
Kraftstoffverhältnisses A/F und der in den Zylinder geladenen
Ansaugluftmenge Qa dargestellt werden kann, so eingestellt,
dass das verfügbare Maschinenausgangsdrehmoment für den
Gaspedalhub α, der die Absicht des Fahrers reflektiert,
unverändert bleibt, um den Drehmomentstoß bzw. Schock zu
unterdrücken.
Fig. 14 ist eine Ansicht zum Darstellen der
Ausgangsdrehmoment-Charakteristiken (die experimentelle
ermittelt wurden) der Maschine 1. Insbesondere ist bei (a) in
Fig. 14 die Maschinenausgangsdrehmoment-Charakteristik
gezeigt, die beobachtet wird, wenn der Boostdruck Pb, der
äquivalent zu der in den Zylinder geladenen Ansaugluftmenge
Qai ist, mit der Kraftstoffeinspritzmenge Qf, die konstant
aufrechterhalten wird, geändert wird, während bei (b) in Fig.
14 die Maschinenausgangsdrehmoment-Charakteristik dargestellt
ist, die beobachtet wird, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge
Qf geändert wird, wobei der Boostdruck Pb, d. h. die in den
Zylinder geladene Ansaugluftmenge, konstant aufrechterhalten
wird.
Für den bei (a) in Fig. 14 dargestellten Fall nimmt der
Pumpverlust proportional zu der Zunahme der in den Zylinder
geladenen Ansaugluftmenge Qai zu. Somit weist das
Ausgangsdrehmoment der Maschine 1 einen proportionalen
Zusammenhang zu der in den Zylinder geladenen Ansaugluftmenge
Qai auf.
Andererseits, für den bei (b) in Fig. 14 dargestellten Fall,
weist das Ausgangsdrehmoment der Maschine einen
proportionalen Zusammenhang zu der Kraftstoffeinspritzmenge
Qf auf.
Überdies stellt in den Fig. 14(a) und (b) der Punkt a den
Drehmomentwert in dem stöchiometrischen Modus dar, während
der Punkt b den Drehmomentwert in dem hinsichtlich der
Kompression mageren Modus (mit einem großen Luft-
Kraftstoffverhältnis (mageren Mischung)) darstellt.
Beispielsweise wird in einem gleichmäßigen Fahrzustand nach
der Beschleunigung das stöchiometrische Luft-
Kraftstoffverhältnis (auf Grundlage des Punkts a) auf ein
größeres oder mageres Luft-Kraftstoffverhältnis (auf
Grundlage des Punkts b) geändert.
Wenn der Verbrennungsmodus von dem stöchiometrischen Modus
auf den hinsichtlich der Kompression mageren Modus geändert
wird, wobei der Drosselventilöffnungsgrad θ erhöht wird, um
dadurch dem Boostdruck Pb (oder der in den Zylinder geladenen
Ansaugluftmenge Qai) zu ermöglichen, von einem Pegel
entsprechend dem stöchiometrischen Luft-
Kraftstoffverhältniswert Pba auf einen Pegel entsprechend zu
dem mageren Luft-Kraftstoffverhältniswert Pbb anzusteigen,
wird das Drehmoment um eine Größe ΔTp aufgrund des Abfalls
des Pumpverlusts (siehe Fig. 14 bei (a)) ansteigen.
Selbst wenn die Kraftstoffeinspritzmenge Qf nach dem
Umschalten des Verbrennungsmodus konstant gehalten wird,
findet demzufolge eine Drehmomentdifferenz entsprechend zu
der voranstehend erwähnten Drehmomentänderung ΔTp sogar für
den Zustand statt, dass der Gaspedalhub von dem Fahrer
konstant gehalten wird.
Unter derartigen Umständen ist es erforderlich, eine
Änderungsgröße ΔTf (siehe Fig. 14 bei (b)) durch Einstellen
der Kraftstoffeinspritzmenge Qf so zu erzeugen, dass die
Drehmomentdifferenz, d. h. die voranstehend erwähnte
Drehmomentänderungsgröße ΔTp beseitigt wird.
Beispielsweise wird in dem herkömmlichen System, das in der
voranstehend beschriebenen japanischen offengelegten
Patentanmeldung Nr. 312396/1996 (JP-A-8-312396) beschrieben
wird, das Luft-Kraftstoffverhältnis, welches gesteuert werden
soll, durch lineares Ändern des reziproken F/Ao des
gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses A/Fo auf eine
Umschaltung der Verbrennungsmoden hin geändert.
Genauer gesagt wird zum Umschalten des Verbrennungsmodus auf
die magere Seite das reziproke F/Ao des gewünschten Luft-
Kraftstoffverhältnis linear in der magerer werdenden Richtung
(d. h. einer abfallenden Richtung) geändert.
Fig. 15 ist ein Zeitdiagramm zum Darstellen der
Verbrennungsmodus-Umschaltoperationen des in der voranstehend
erwähnten Veröffentlichung offenbarten herkömmlichen Systems.
In der Figur ist die Zeitbasis für die Steuerzyklen der
Maschine 1 entlang der Abszisse aufgetragen.
Insbesondere ist in Fig. 15 ein gleichmäßiger Laufzustand der
Maschine gezeigt, bei der das Verbrennungsmodus-Flag (ein
Merker) auf den hinsichtlich der Kompression mageren Modus
(d. h. den geschichteten Verbrennungsmodus) aus dem
stöchiometrischen Modus (d. h. einem Verbrennungsmodus mit dem
stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis) umgeschaltet
wird.
Wenn der gewünschte Drosselventilöffnungsgrad θo so geändert
wird, dass er auf eine Umschaltung der Verbrennungsmoden hin
ansteigt, dann wird auch, wie sich der Fig. 15 entnehmen
läßt, der tatsächliche Drosselventilöffnungsgrad θ
schrittweise unmittelbar in die erhöhende Richtung im
Ansprechen auf die Umschaltung des gewünschten
Drosselventilöffnungsgrads θo geändert.
Andererseits steigt der Boostdruck Pb (die in den Zylinder
geladene Ansaugluftmenge Qai) entlang einer Kurve an, die
eine Verzögerung von dem Umschaltzeitpunkt darstellt, wie
sich der Fig. 15 entnehmen läßt. Dies liegt daran, dass die
durch das Ansaugrohr geführte Ansaugluft die Maschine 1 mit
einer Verzögerung erreichen kann, nachdem sie in dem
Absorptionstank 5 bzw. der Ansaugleitung gespeichert worden
ist. Diese Verzögerung wird als die Verzögerung erster
Ordnung für den Zweck der Beschreibung bezeichnet.
Somit ist ersichtlich, dass die in dem Zylinder geladene
Ansaugluftmenge Qai, die mit der Verzögerung erster Ordnung
ansteigt, wie voranstehend beschrieben, nicht mit dem
reziproken F/Ao des gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses
übereinstimmt, welches sich linear ändert. Demzufolge wird
die Kraftstoffeinspritzmenge Qf, die so gesteuert wird, dass
sie als eine Funktion des reziproken F/Ao des gewünschten
Luft-Kraftstoffverhältnisses ansteigt, unweigerlich eine
derartige Änderung wie in Fig. 15 dargestellt, unter dem
Einfluß der Verzögerung erster Ordnung der Änderung der in
den Zylinder geladenen Luftansaugmenge Qai durchlaufen.
Infolgedessen kann in dem transienten Zustand, der zwischen
den umgeschalteten Verbrennungsmoden liegt, die
Drehmomentänderungsgröße ΔTp, die dem Anstieg des
Boostdrucks Pb (der in den Zylinder geladenen Ansaugluftmenge
Qai) zurechenbar ist, von der Drehmomentänderungsgröße ΔTf,
die durch die Steuerung einer Erhöhung der
Kraftstoffeinspritzmenge Qf bewirkt wird, nicht beseitigt
werden, was zu einer Änderung der gesamten
Drehmomentänderungsgröße ΔTr (= Tp + ΔTf) führt.
Nebenbei gesagt zeigt Fig. 15 das Verhalten der Maschine im
Verlauf einer Modenumschaltung von dem stöchiometrischen
Modus auf den hinsichtlich der Kompression mageren Modus. Es
sei jedoch darauf hingewiesen, dass ein ähnlicher
Drehmomentstoß oder Schock in der Modusumschaltung von dem
hinsichtlich der Kompression mageren Modus auf den
stöchiometrischen Modus stattfinden könnte.
Wie sich der vorangehenden Beschreibung entnehmen läßt, weist
das herkömmliche Kraftstoffeinspritzsteuersystem für die
Brennkraftmaschine des Zylindereinspritz-Typs ein Problem
dahingehend auf, dass die von der Änderung der
Kraftstoffeinspritzmenge Qf bewirkte Drehmomentänderung ΔTf
nicht von der Drehmomentänderung ΔTp, die der Änderung des
Boostdrucks Pb (der in den Zylinder geladenen Ansaugluftmenge
Qai) zurechenbar ist, beseitigt werden kann, weil in dem
transienten Zustand, der die Umschaltung des
Verbrennungsmodus begleitet, das gewünschte Luft-
Kraftstoffverhältnis linear für den Boostdruck Pb (der in den
Zylinder geladenen Ansaugluftmenge Qai) geändert wird, der
sich mit der Verzögerung erster Ordnung ändert. Somit kann
das Auftreten des Drehmomentstoßes oder Schocks nicht
unterdrückt werden, wodurch sich ein Problem ergibt.
Angesichts des Standes der Technik, der voranstehend
beschrieben wurde, besteht eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung darin, die voranstehend erwähnten Probleme zu lösen
und ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine
Brennkraftmaschine des Zylindereinspritz-Typs
bereitzustellen, wobei das System in der Lage ist, ein
Auftreten eines sogenannten Drehmomentschocks oder Stoßes zu
unterdrücken, während das Verbrennungsverhalten der Maschine
vor einer Verschlechterung geschützt wird und die
Fahrfähigkeit davon verbessert wird, indem die Änderung der
Kraftstoffeinspritzmenge in einer umgekehrten Phase relativ
zu der Änderung des Boostdrucks (der die in den Zylinder
geladene Ansaugluftmenge anzeigt) auf eine Umschaltung der
Verbrennungsmoden hin geändert oder modifiziert wird.
Angesichts der obigen und anderer Aufgaben, die sich im
Verlauf der Beschreibung ergeben, ist gemäß einem Aspekt der
vorliegenden Erfindung ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem
für eine Brennkraftmaschine des Zylindereinspritz-Typs
vorgesehen, wobei das System umfaßt: verschiedene Typen von
Sensoren zum Erfassen von Betriebszuständen einer
Brennkraftmaschine, einen Kraftstoffeinspritzer zum direkten
Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder der Maschine,
eine Erfassungseinrichtung für die in den Zylinder geladene
Ansaugluftmenge zum Erfassen einer Information über die in
den Zylinder geladene Ansaugluftmenge entsprechend einer
Ansaugluftmenge, die in den Zylinder der Maschine geladen
ist, auf Grundlage von Ansaugluftmengeninformation, die von
Ausgängen der Sensoren abgeleitet wird, eine
Verbrennungsmodus-Steuereinrichtung zum Einstellen von einem
der Verbrennungsmoden der Maschine in Abhängigkeit von den
Betriebszuständen davon, eine Steuereinrichtung für ein
gewünschtes Luft-Kraftstoffverhältnis zum Einstellen von
einem der gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisse, die sich
in Abhängigkeit von den Verbrennungsmoden unterscheiden, eine
Steuereinrichtung für eine gewünschte Luftansaugmenge zum
Einstellen einer der gewünschten Luftansaugmengen, die sich
in Abhängigkeit von den Verbrennungsmoden unterscheiden, eine
Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung zum Einstellen
einer Kraftstoffeinspritzmenge für die
Kraftstoffeinspritzereinrichtung, so dass das gewünschte
Luft-Kraftstoffverhältnis realisiert wird, eine
Drosselventil-Steuereinrichtung zum Einstellen eines
Drosselventil-Öffnungsgrads der Maschine, so dass die
gewünschte Ansaugluftmenge realisiert wird, und eine
Verbrennungsmodus-Umschalteinrichtung zum Umschalten der
Verbrennungsmoden in Abhängigkeit von den Betriebszuständen,
wobei die Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung aus
einer Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierten
Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung zum Modifizieren
der Kraftstoffeinspritzmenge so, dass eine Änderung davon
eine umgekehrte Phase relativ zu einer Änderung der
Information über die in den Zylinder geladenen
Ansaugluftmenge auf eine Umschaltung der Verbrennungsmoden
hin annimmt, gebildet ist.
In einem bevorzugten Modus zum Ausführen der vorliegenden
Erfindung kann die Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierte
Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung so angeordnet
sein, dass sie eine Luft-Kraftstoffverhältnis-Umschaltmuster-
Speichereinrichtung zum vorherigen Speichern eines
Umschaltmusters des gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses
als ein Luft-Kraftstoffverhältnis-Umschaltungsmuster umfaßt,
so dass sich die Kraftstoffeinspritzmenge in einer
umgekehrten Phase relativ zu der Änderung der Information
über die in den Zylinder geladenen Ansaugluftmenge ändert. In
diesem Fall kann das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis,
welches auf die Umschaltung der Verbrennungsmoden orientiert
ist, auf Grundlage des gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnis
geändert werden, welches zu einem Zeitpunkt um die
Umschaltung der Verbrennungsmoden für gültig erklärt wird,
und auf Grundlage des Luft-Kraftstoffverhältnis-
Umschaltungsmusters, und die Kraftstoffeinspritzmenge kann
zum Zeitpunkt einer Umschaltung der Verbrennungsmoden auf
Grundlage des geänderten gewünschten Luft-
Kraftstoffverhältnisses und der Information über die in den
Zylinder geladenen Ansaugluftmenge geändert oder aktualisiert
werden.
In einem anderen bevorzugten Modus zum Ausführen der
vorliegenden Erfindung kann die Verbrennungsmodus
umschaltungsorientierte Kraftstoffeinspritzmengen-
Steuereinrichtung so angeordnet sein, dass sie eine
Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierte Luft-
Kraftstoffverhältnis-Änderungseinrichtung zum Einstellen
eines Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierten Luft-
Kraftstoffverhältnisses durch Ändern des gewünschten Luft-
Kraftstoffverhältnisses für einen Ansaugzyklus der Maschine
zu einem Zeitpunkt um die Umschaltung der Verbrennungsmoden
herum mit einer Verzögerung erster Ordnung umfassen. In
diesem Fall kann die Kraftstoffeinspritzmenge, die auf die
Umschaltung der Verbrennungsmoden orientiert ist, auf
Grundlage der Information über die in den Zylinder geladene
Luftansaugmenge und das voranstehend erwähnte
Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierte Luft-
Kraftstoffverhältnis geändert werden.
In einem noch anderen bevorzugten Modus zum Ausführen der
vorliegenden Erfindung können die Sensoreinrichtungen der
verschiedenen Typen aus einer Ansaugluftmengen-
Erfassungseinrichtung gebildet sein, um als
Ansaugluftmengeninformation eine Ansaugluftmenge an einer
stromaufwärts liegenden Stelle innerhalb eines Ansaugrohrs
der Maschine zu erfassen. In diesem Fall kann die
Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierte
Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung so angeordnet
sein, dass sie eine Arithmetikeinrichtung für eine gewünschte
Kraftstoffeinspritzmenge zum arithmetischen Bestimmen einer
gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge auf Grundlage der
Ansaugluftmengeninformation und des gewünschten Luft-
Kraftstoffverhältnisses umfaßt, und die gewünschte
Kraftstoffeinspritzmenge kann für einen Ansaugzyklus der
Maschine mit einer Verzögerung erster Ordnung geändert
werden.
In einem noch anderen bevorzugten Modus zum Ausführen der
vorliegenden Erfindung kann die Verbrennungsmodus
umschaltungsorientierte Kraftstoffeinspritzmengen-
Steuereinrichtung so ausgelegt sein, dass sie die
Kraftstoffeinspritzmenge um einen Zeitpunkt einer Umschaltung
der Verbrennungsmoden in einem Bereich herum, der ein
vorgegebenes Luft-Kraftstoffverhältnis abdeckt und bei dem
ein Verbrennungsverhalten der Maschine verschlechtert wird,
zusätzlich erhöht.
In einem weiteren bevorzugten Modus zum Ausführen der
vorliegenden Erfindung kann die Verbrennungsmodus
umschaltungsorientierte Kraftstoffeinspritzmengen-
Steuereinrichtung unter der Annahme, dass die
Verbrennungsmoden aus einem homogenen Verbrennungsmodus, bei
dem die Kraftstoffeinspritzung während eines Ansaughubs der
Maschine ausgeführt wird, und einem geschichteten
Verbrennungsmodus, bei dem die Kraftstoffeinspritzung während
eines Kompressionshubs der Maschine ausgeführt wird,
bestehen, so ausgelegt sein, dass sie eine zusätzliche
Kraftstoffeinspritzung während eines Kompressionshubs der
Maschine um einen Zeitpunkt der Verbrennungsmodusumschaltung
von dem geschichteten Verbrennungsmodus auf den homogenen
Verbrennungsmodus ausführt, wenn das Verbrennungsverhalten
der Maschine verschlechtert wird.
Mit den Anordnungen der Kraftstoffeinspritzsteuersysteme für
die Brennkraftmaschine de Zylindereinspritz-Typs kann das
Auftreten des Drehmomentstoßes oder Schocks in
zufriedenstellender Weise unterdrückt werden, wobei in
vorteilhafter Weise eine Ansteuerungsfähigkeit bzw.
Fahrfähigkeit wesentlich verbessert wird.
Die obigen und anderen Aufgaben, Merkmale und hervortretenden
Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich näher durch
Lesen der folgenden Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen davon, die nur beispielhaft im Zusammenhang
mit den beiliegenden Zeichnungen angeführt sind.
Im Verlauf der nun folgenden Beschreibung wird auf die
Zeichnungen Bezug genommen. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Funktionsblockschaltbild, das allgemein eine
Anordnung eines Kraftstoffeinspritzsteuersystems
für eine Brennkraftmaschine des Zylindereinspritz-
Typs gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Wellenform/Steuerzeitdiagramm zum Darstellen
eines Kraftstoffeinspritzsteuerbetriebs des
Kraftstoffeinspritzsteuersystems gemäß der ersten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 eine Ansicht zum Erläutern einer Verbrennungsmodus-
Umschaltsteuerzeit zwischen einem Kompressions
mageren Modus und einem stöchiometrischen Modus in
dem Maschinensystem gemäß der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 4 ein Wellenform/Steuerzeitdiagramm zum Illustrieren
einer Kraftstoffeinspritzmengenänderungs- oder
Modifikationsoperation, die von dem
Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß der ersten
Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird;
Fig. 5 ein Flußdiagramm zum Darstellen einer
Kraftstoffeinspritzmengenänderungs- oder
Modifizierungsoperation des Steuersystems gemäß der
ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6 ein Wellenform/Steuerzeitdiagramm zum Darstellen
einer Kraftstoffeinspritzmengenänderungs- oder
Modifikationsoperation, die von dem
Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird;
Fig. 7 ein Flußdiagramm zum Darstellen der
Kraftstoffeinspritzmengenänderungs- oder
Modifikationsoperation des Steuersystems gemäß der
zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 8 ein Wellenform/Steuerzeitdiagramm zum Darstellen
einer Kraftstoffeinspritzmengen-Änderungsoperation,
die von dem Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß
einer dritten Ausführungsform der Erfindung
ausgeführt wird;
Fig. 9 ein Flußdiagramm zum Darstellen des
Kraftstoffeinspritzmengen-Änderungsbetriebs des
Steuersystems gemäß der dritten Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 10 ein Wellenform/Steuerzeitdiagramm zum Darstellen
einer zusätzlichen Kraftstoffeinspritzoperation,
die von dem Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß
einer vierten Ausführungsform der Erfindung
ausgeführt wird;
Fig. 11 ein Flußdiagramm zum Darstellen des zusätzlichen
Kraftstoffeinspritzbetriebs des Steuersystems gemäß
der vierten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 12 ein schematisches Diagramm, welches allgemein eine
Anordnung eines herkömmlichen
Kraftstoffeinspritzsteuersystems für eine
Brennkraftmaschine des Zylindereinspritz-Typs,
welches bislang bekannt war, zeigt;
Fig. 13 eine Ansicht zum Darstellen von Kompressionsmoden
der Brennkraftmaschine des Zylindereinspritz-Typs;
Fig. 14 eine Ansicht zum allgemeinen Darstellen von
Ausgangsdrehmoment-Charakteristiken der
Brennkraftmaschine des Zylindereinspritz-Typs;
Fig. 15 ein Wellenform/Steuerzeitdiagramm zum Darstellen
von Verbrennungsmodus-Umschaltungsoperationen des
herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsteuersystems; und
Fig. 16 eine Ansicht zum Darstellen von Musterdaten zum
Umschalten von Luft/Kraftstoffverhältnissen in dem
System gemäß der ersten Ausführungsform der
Erfindung.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend mit näheren
Einzelheiten im Zusammenhang mit denjenigen Merkmalen, die
gegenwärtig als bevorzugte oder typische Ausführungsformen
davon angesehen werden, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben. In der folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche
Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile überall in den
verschiedenen Ansichten.
Nun folgt eine Beschreibung des Kraftstoffeinspritz-
Steuersystems für eine Brennkraftmaschine des
Zylindereinspritz-(Direkteinspritzungs-)Typs gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter
Bezugnahme auf Fig. 1.
Fig. 1 ist ein Funktionsblockschaltbild, das allgemein eine
Anordnung von Hauptkomponenten des
Kraftstoffeinspritzsteuersystems für die Maschine des
Zylindereinspritz-Typs gemäß der ersten Ausführungsform der
Erfindung zeigt. In der Figur sind gleiche oder äquivalente
Komponenten wie diejenigen des voranstehend beschriebenen
herkömmlichen Systems unter Bezugnahme auf Fig. 12 mit
gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine wiederholte
Beschreibung davon wird weggelassen.
Nebenbei gesagt ist der Aufbau des
Kraftstoffeinspritzsteuersystem einschließlich der Maschine
insgesamt im wesentlichen der gleiche wie derjenige, der in
Fig. 12 gezeigt ist. Ferner wird in der nun folgenden
Beschreibung angenommen, dass die Verbrennungsmoden
(Kraftstoffeinspritzmoden) in einer ähnlichen Weise wie
voranstehend unter Bezugnahme auf Fig. 13 beschrieben
umgeschaltet werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 umfassen die verschiedenen Typen
von Sensoren, die allgemein mit dem Bezugszeichen 18
bezeichnet sind, eine Ansaugluftmengen-Erfassungseinrichtung,
beispielsweise den Luftflußsensor 2, einen
Ansaugluftdrucksensor oder dergleichen zum Erzeugen der
Ansaugluftmengeninformation Qa, die die Menge von an die
Maschine 1 geführten Luft darstellt (siehe Fig. 12).
Die Information über die in den Zylinder geladene
Ansaugluftmenge (d. h. die Information, die die Menge der
Ansaugluft darstellt, die in dem Zylinder geladen ist) Qai
kann arithmetisch auf Grundlage der
Ansaugluftmengeninformation Qa (der Ansaugluftmenge oder
Flußrate, die an einer stromaufwärts liegenden Stelle
innerhalb des Ansaugrohrs gemessen wird), die von dem Ausgang
des Luftflußsensors 2 abgeleitet wird, mit Hilfe einer CPU
(Zentralverarbeitungseinheit), die einen Hauptteil der
elektronischen Steuereinheit (ECU) 20A bildet, bestimmt
werden. Alternativ kann die Information Qai über die in den
Zylinder geladenen Ansaugluftmenge durch den Boostdruck Pb
dargestellt werden, der auf Grundlage der Ausgänge der
verschiedenen Sensoren 18 abgeleitet werden kann.
Die ECU 20A umfaßt eine Erfassungseinrichtung 21 für die in
den Zylinder geladene Ansaugluftmenge, eine
Verbrennungsmodus-Steuereinrichtung 22, eine
Verbrennungsmodus-Umschalteinrichtung 23, eine
Steuereinrichtung 24 für ein gewünschtes (Ziel) Luft-
Kraftstoffverhältnis, eine Steuereinrichtung 25 für eine
gewünschte (Ziel) Ansaugluftmenge, eine Drosselventil-
Steuereinrichtung 26 und eine Kraftstoffeinspritz-
Steuereinrichtung 27.
Die Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung 27 umfaßt
eine Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierte
Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung 28.
Die ECU 20A des nun betrachteten Systems unterscheidet sich
von der ECU 20 (Fig. 12) des herkömmlichen Systems nur darin,
dass die Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierte
Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung 28 vorgesehen
ist.
Die ECU 20A ist so ausgelegt, dass sie verschiedenen Typen
von Stellgliedern, beispielsweise das Drosselstellglied 7,
den Kraftstoffeinspritzer 13 und andere durch Ausgeben eines
Ansaugluftmengen-Steuersignals A, eines
Einspritzimpulssignals J und anderen in Abhängigkeit von den
Maschinenbetriebszuständen steuert.
Die Erfassungseinrichtung 21 für die in den Zylinder geladene
Ansaugluftmenge, die in die ECU 20A eingebaut ist, ist so
ausgelegt, dass sie die Information Qa über die in den
Zylinder geladene Ansaugluftmenge, die die Menge der
Ansaugluft darstellt, die tatsächlich in den Zylinder der
Maschine 1 geladen ist, erfaßt.
Die Verbrennungsmodus-Steuereinrichtung 22 dient zum
Einstellen des Verbrennungsmodus M der Maschine 1 (siehe Fig.
13), während die Verbrennungsmodus-Umschalteinrichtung 23
dafür ausgelegt ist, um ein Modusumschaltsignal CM zum
Umschalten der Verbrennungsmoden M in Abhängigkeit von den
Maschinenbetriebszuständen auszugeben.
Die Steuereinrichtung 24 für das gewünschte Luft-
Kraftstoffverhältnis ist dafür ausgelegt, um das gewünschte
Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fo für jeden der
Verbrennungsmoden M einzustellen, wobei sich das Verhältnis
in Abhängigkeit von der Maschinengeschwindigkeit Ne (UpM) und
der Maschinenlast ändert. In ähnlicher Weise ist die
Steuereinrichtung 25 für die gewünschte Ansaugluftmenge dafür
ausgelegt, um die gewünschte Ansaugluftmenge Qao für jeden
der Verbrennungsmoden M einzustellen, wobei sich das
Verhältnis auch in Abhängigkeit von der
Maschinengeschwindigkeit Ne (UpM) und der Maschinenlast
unterschiedlich ist.
Die Drosselventil-Steuereinrichtung 26 ist dafür ausgelegt,
um das Drosselstellglied 7 im Ansprechen auf das
Ansaugluftmengen-Steuersignal A so anzusteuern, dass ein
Öffnungsgrad θ des Drosselventils der Maschine 1 auf die
Position eingestellt wird, an der die gewünschte
Ansaugluftmenge QAo realisiert werden kann.
Die Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung 27 ist dafür
ausgelegt, den Kraftstoffeinspritzer 13 im Ansprechen auf das
Einspritzimpulssignal J anzusteuern, um dadurch die
Kraftstoffeinspritzmenge Qf so einzustellen, dass das Luft-
Kraftstoffverhältnis, welches tatsächlich auf Grundlage des
Ausgangs des Luft-Kraftstoffverhältnissensors erfaßt wird,
mit dem gewünschten oder Ziel-Luftkraftstoffverhältnis A/Fo
übereinstimmt.
Die Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierte
Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung 28, die ebenfalls
in die Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung 27 der ECU
eingebaut ist, spricht auf das Modusumschaltsignal CM an, das
auf eine Umschaltung der Verbrennungsmoden M hin ausgegeben
wird, um die Kraftstoffeinspritzmenge Qf so zu ändern oder
modifizieren, dass sich die letztere in der umgekehrten Phase
(oder reziprok) relativ zu der Änderung der Information Qai
über die in den Zylinder geladene Ansaugluftmenge ändert.
In diesem Zusammenhang kann die Verbrennungsmodus
umschaltungsorientierte Kraftstoffeinspritzmengen-
Steuereinrichtung 28 eine Speichereinrichtung (nicht gezeigt)
für ein Luft-Kraftstoffverhältnis-Umschaltmuster zum
vorherigen Speichern eines Musters zum Umschalten des
gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses A/Fo als das Luft-
Kraftstoffverhältnis-Umschaltungsmuster umfassen, um zu
ermöglichen, dass sich die Kraftstoffeinspritzmenge Qf in
einer umgekehrten Phase relativ zu der Änderung der in den
Zylinder geladene Ansaugluftmenge Qai ändert.
Insbesondere ändert oder modifiziert die Verbrennungsmodus
umschaltungsorientierte Kraftstoffeinspritzmengen-
Steuereinrichtung 28 für eine Umschaltung der
Verbrennungsmoden M das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis
auf Grundlage des gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses,
welches zu dem Zeitpunkt für die oder um die Umschaltung der
Verbrennungsmoden M herum festgestellt wird, und des
voranstehend erwähnten relevanten Luft-Kraftstoffverhältnis-
Umschaltungsmusters, um dadurch die Kraftstoffeinspritzmenge
an dem Zeitpunkt einer Umschaltung der Verbrennungsmoden M
auf Grundlage des gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses
A/Fo wie geändert und der Information über die in dem
Zylinder geladene Ansaugluftmenge zu ändern. An dieser Stelle
sei erwähnt, dass die Einrichtungen 21, 22, 23, 24, 25, 26,
27 und 28, die voranstehend erwähnt wurden, in der Form von
Programmodulen implementiert sein können, die mit einem
Computer ausgeführt werden können.
Fig. 2 ist ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen des
Kraftstoffeinspritzsteuerbetriebs des
Kraftstoffeinspritzsteuersystems gemäß der ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Figur
entspricht der hier voranstehend erwähnten Fig. 15 im
Zusammenhang mit der Beschreibung des herkömmlichen Systems.
Wie sich der Fig. 2 entnehmen läßt wird bewirkt, dass sich
die Kraftstoffeinspritzmenge Qf in einer umgekehrten Phase
oder reziprok relativ zu der Änderung des Boostdrucks Pb
(äquivalent zu der Änderung der Information Qai über die in
den Zylinder geladene Ansaugluftmenge) in dem transienten
Zustand, der während des Verbrennungsmodus-
Umschaltungsbetriebs auftritt, ändert. Es wird auf die Kurven
A und B, die in Fig. 2 gezeigt sind, verwiesen.
Somit kann die Drehmomentänderung ΔTf (siehe eine Kurve C in
Fig. 2), die durch die Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge
Qf bewirkt wird, die Drehmomentänderung ΔTp (siehe eine
Kurve D), die durch die Änderung des Boostdrucks Pb mit der
Verzögerung erster Ordnung bewirkt wird, beseitigen, wobei
als Folge davon die Gesamtdrehmomentänderung ΔTr (der
Drehmomentstoß) im wesentlichen zu Null gemacht werden kann
(siehe eine Kurve E). Mit anderen Worten, das
Ausgangsdrehmoment der Maschine 1 durchläuft im wesentlichen
keine abrupte Änderung.
Als nächstes richtet sich die Beschreibung auf den
Steuerbetrieb, der von dem Kraftstoffeinspritz-Steuersystem
gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung, in Fig.
1 gezeigt, auf eine Umschaltung der Verbrennungsmoden
durchgeführt wird, unter Bezugnahme auf ein in Fig. 4
gezeigtes Wellenformdiagramm, ein in Fig. 3 gezeigtes
Drehmomentcharakteristikdiagramm und ein in Fig. 5 gezeigtes
Flußdiagramm zusammen mit Fig. 12.
In Fig. 3, die die Umschaltzeit zwischen dem Kompressions
mageren Modus und dem stöchiometrischen Modus zeigt, ist das
reziproke F/A des Luft-Kraftstoffverhältnisses entlang der
Abszisse aufgetragen, während entlang der Ordinate das
Ausgangsdrehmoment der Maschine 1 aufgetragen ist.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass die in den Fig. 4 und 5
dargestellten Verarbeitungen bei jedem Ansaughubzyklus der
Maschine 1 ausgeführt werden. Beispielsweise wird für den
Fall einer Vierzylindermaschine die Verarbeitungsroutine
(Fig. 5) bei jeder Hälfte einer vollständigen
Maschinendrehung für den Fall der Vierzylindermaschine
ausgeführt, während sie bei jeweils einem Drittel der
vollständigen Drehung für den Fall der Sechszylindermaschine
ausgeführt wird.
Wie sich der Fig. 3 entnehmen läßt steigt das
Ausgangsdrehmoment der Maschine 1 allmählich als eine
Funktion des reziproken F/A des Luft-Kraftstoffverhältnisses
an. Jedoch unterscheidet sich der Bereich des reziproken F/A,
bei dem die Maschine 1 angesteuert werden kann, zwischen dem
Kompressions-mageren Modus (siehe eine Kurve mit einer
durchgezogenen Linie) und dem stöchiometrischen Modus, wobei
die Kraftstoffeinspritzung in dem Ansaughub durchgeführt wird
(siehe eine Kurve mit der strichpunktierten Linie).
Insbesondere startet in dem Kompressions-mageren Modus die
Änderungsrate des Maschinenausgangsdrehmoments eine Abnahme
in einem Bereich der reziproken Werte F/A über einen
vorgegebenen Wert KF hinaus, während in dem stöchiometrischen
Modus die Änderungsrate des Ausgangsdrehmoments ein Absinken
in einen Bereich des reziproken Werts F/A kleiner als der
vorgegebene Wert KF startet.
Durch Umschalten des Verbrennungsmodus an dem Zeitpunkt, zu
dem das reziproke F/A des Luft-Kraftstoffverhältnisses den
vorgegebenen Wert KF erreicht hat (d. h. wenn das Luft-
Kraftstoffverhältnis ein vorgegebenes Luft-
Kraftstoffverhältnis KA erreicht hat), kann demzufolge nur
der Bereich, in dem das Ausgangsdrehmoment eine lineare
Charakteristik aufzeigt, in eine Wirkung gebracht werden,
wodurch der Drehmomentschock, der ansonsten auf eine
Modusumschaltung zwischen dem Kompressions-mageren Modus und
dem stöchiometrischen Modus auftreten würde, in
zufriedenstellender Weise unterdrückt werden kann.
Wenn unter Bezugnahme auf Fig. 4 eine Verbrennungsmodus-Marke
(ein Flag) das den gültigen Verbrennungsmodus anzeigt, von
dem Zustand, der den stöchiometrischen Modus anzeigt, auf den
Zustand, der den Kompressions-mageren Modus anzeigt,
umgeschaltet wird, antwortet die Verbrennungsmodus-
Umschalteinrichtung 23, die in die ECU 20A eingebaut ist,
darauf durch Erzeugen eines Modusumschaltsignals CM.
Im Ansprechen auf das Modusumschaltsignal CM erzeugt die
Drosselventil-Steuereinrichtung 26 ein Ansaugluftmengen-
Steuersignal A, welches der Umschaltung des
Verbrennungsmodus-Flags entspricht. Im Ansprechen auf dieses
Signal A öffnet das Drosselstellglied 7 das Drosselventil 3
schrittweise, wodurch bewirkt wird, dass der Drosselventil-
Öffnungsgrad θ sofort ansteigt.
An diesem Zeitpunkt steigt jedoch die Ansaugluftmenge Qai,
die die Menge der Luft anzeigt, die tatsächlich in die
Maschine geladen wird (d. h. die in den Zylinder geladene
Ansaugluftmenge) aufgrund der Anwesenheit des
Absorptionstanks und dergleichen innerhalb des Ansaugrohrs 1a
nur mit einer Verzögerung an, wie voranstehend beschrieben.
Diese Verzögerung wird als Verzögerung erster Ordnung
bezeichnet.
Andererseits stellt die Steuereinrichtung 24 für das
gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis das gewünschte Luft-
Kraftstoffverhältnis A/Fo in Abhängigkeit von der
Maschinengeschwindigkeit Ne (UpM) und der Maschinenlast in
einem Schritt S1, der in Fig. 5 gezeigt ist, ein.
Ferner stellt die Luft-Kraftstoffverhältnis-Umschaltmuster-
Speichereinrichtung, die in die Verbrennungsmodus
umschaltungsorientierte Kraftstoffeinspritzmengen-
Steuereinrichtung 28 eingebaut ist, ein Profil des
gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses A/Fo (Luft-
Kraftstoffverhältnis-Umschaltmuster) ein, um zu bewirken,
dass sich die Kraftstoffeinspritzmenge Qf mit der Verzögerung
erster Ordnung in einer umgekehrten Phase relativ zu der
Änderung der in den Zylinder geladenen Ansaugluftmenge Qai in
Abhängigkeit von der Maschinengeschwindigkeit Ne (UpM) und
der Maschinenlast ändert (Schritt S2).
Nebenbei gesagt kann das Luft-Kraftstoffverhältnis-
Umschaltmuster vorher erstellt und in einem RAM (Speicher mit
wahlfreiem Zugriff) gespeichert werden, der in die ECU 20A
eingebaut ist.
In diesem Zusammenhang kann ein normalisierter Wert Qai* der
in den Zylinder geladenen Ansaugluftmenge vorher als die
normalisierten Luft-Kraftstoffverhältnis-Umschaltmusterdaten
A/F* gemäß dem nachstehend erwähnten Ausdruck (1) auf
Grundlage des normalisierten Werts Qai* der in den Zylinder
geladenen Ansaugluftmenge und des normalisierten Werts Qf*
der Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt werden, die die
umgekehrte Phasenbeziehung zu dem normalisierten Wert Qai*
der in den Zylinder geladenen Ansaugluftmenge aufweist, wie
sich der Fig. 16 entnehmen läßt.
A/F*(n) = Qai*(n)/Qf*(n) (1)
wobei n den Ansaugzyklus der Maschine 1 darstellt.
Ein Profil oder ein Muster des gewünschten Luft-
Kraftstoffverhältnisses A/Fo kann auf Grundlage der
normalisierten Luft-Kraftstoffverhältnis-Umschaltmusterdaten
A/F*, die voranstehend erwähnt wurden, wie folgt arithmetisch
bestimmt werden:
A/Fo(n) = A/F(0) × A/F*(n) (2)
wobei A/Fo(n) das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis vor
der Umschaltung der Verbrennungsmoden darstellt.
Zurückkehrend zur Fig. 5 bestimmt die Verbrennungsmodus
umschaltungsorientierte Kraftstoffeinspritzmengen-
Steuereinrichtung 28 arithmetisch die
Kraftstoffeinspritzmenge Qf an oder um den Zeitpunkt der
Modusumschaltung herum auf Grundlage der in den Zylinder
geladenen Ansaugluftmenge Qai und des gewünschten Luft-
Kraftstoffverhältnisses A/Fo (Schritt S3 in Fig. 5).
Ferner arbeiten die Steuereinrichtung 25 für die gewünschte
Ansaugluftmenge und die Drosselventil-Steuereinrichtung 26
zusammen, um den gewünschten Drosselventil-Öffnungsgrad θo
einzustellen, der nach der Modusumschaltung (Schritt S4)
gültig gemacht werden soll.
Andererseits werden die tatsächliche Änderungssteuerung der
Kraftstoffeinspritz-Abschlußzeit (Aus-Steuerzeit des
Einspritzimpulssignals J) und die Zündsteuerzeit (Aus-
Steuerzeit des Zündzeitpunkt-Impulssignals G) auf eine
Verbrennungsmodus-Umschaltung hin gleichzeitig an dem
Zeitpunkt ausgeführt, an dem das gewünschte Luft-
Kraftstoffverhältnis A/Fo das vorgegebene Luft-
Kraftstoffverhältnis KA nach Umschalten des
Verbrennungsmodus-Flags überschritten hat, wie sich der Fig.
4 entnehmen läßt.
Diesbezüglich wird in einem in Fig. 5 gezeigten Schritt S5
eine Entscheidung dahingehend getroffen, ob das gewünschte
Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fo das vorgegebene Luft-
Kraftstoffverhältnis KA überschritten hat oder nicht. Wenn
gefunden wird, dass A/Fo < KA ist (d. h. wenn der
Entscheidungsschritt S5 zur Bestätigung "JA" führt), dann
werden in einem Schritt S6 die Kraftstoffeinspritz-
Abschlußsteuerzeit und die Zündsteuerzeit, die nach der
Modusumschaltung gültig gemacht werden sollen, eingestellt.
Wenn im Gegensatz dazu entschieden wird, dass A/Fo ≦ NA ist
(d. h. wenn der Entscheidungsschritt S5 zu der Negation "NEIN"
führt), dann werden die Einspritzabschluß-Steuerzeit und die
Zündsteuerzeit, die vor der Modusumschaltung gültig gemacht
werden, eingestellt oder aufrechterhalten (Schritt S7).
Danach steuert in einem Schritt S8 die ECU 20A die
verschiedenen Stellglieder durch Verwenden der
Einspritzabschluß-Steuerzeit, der Kraftstoffeinspritzmenge
und der Zündsteuerzeit, die in dem Schritt S6 oder S7
eingestellt werden, als die Steuerparameter.
Überdies entspricht das vorgegebene Luft-Kraftstoffverhältnis
KA, das als die Referenz zum Entscheiden der Steuerzeit zum
Umschalten der Kraftstoffeinspritz-Abschlußsteuerzeit dient,
dem vorgegebenen Wert KF, der in Fig. 3 gezeigt ist. Die
Information bezüglich des vorgegebenen Luft-
Kraftstoffverhältnisses KA kann vorher in dem RAM gespeichert
sein, das in die ECU eingebaut ist.
Schließlich, in einem in Fig. 5 gezeigten Schritt S9, wird
eine Entscheidung dahingehend getroffen, ob eine Luft-
Kraftstoffverhältnis-Abweichung ΔF (= |A/F - A/Fo|) zwischen
dem Luft-Kraftstoffverhältnis-Erfassungssignal F (dem
tatsächlichen Luft-Kraftstoffverhältnis A/F innerhalb des
Zylinders), das auf Grundlage des Ausgangs des Luft-
Kraftstoffverhältnissensors 6 und dem gewünschten Luft-
Kraftstoffverhältnis A/Fo bestimmt wird, ausreichend gleich
oder kleiner als ein vorgegebener Wert δ konvergiert ist oder
nicht. Wenn diese Entscheidung zu der Negation "NEIN" führt
(d. h. ΔF < δ), dann wird der Schritt S1 wieder angenommen,
worauf die voranstehend beschriebene Verarbeitungsroutine
wiederholt ausgeführt wird.
Wenn andererseits die Luft-Kraftstoffverhältnis-Abweichung
ΔF ausreichend auf den vorgegebenen Wert δ konvergiert ist,
wobei der Entscheidungsschritt S9 zu der Bestätigung "JA"
führt (d. h. AF ≦ δ), dann kann das Innenzylinder-Luft-
Kraftstoffverhältnis A/F so angesehen werden, dass es im
wesentlichen mit dem gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnis
A/Fo übereinstimmt. Dann kommt die Ausführung der in Fig. 5
gezeigten Verarbeitungsroutine zu einem Ende und somit wird
die Verbrennungsmodus-Umschaltungssteuerung beendet.
Wie sich aus den vorangehenden Erläuterungen entnehmen läßt,
kann durch Modifizieren oder Ändern der
Kraftstoffeinspritzmenge Qf in einer umgekehrten Phase
relativ zu der Änderung des Boostdrucks Pb, der die in den
Zylinder geladene Ansaugluftmenge Qai anzeigt, auf ein
Umschalten der Verbrennungsmoden hin die gesamte
Drehmomentänderung ΔTr im wesentlichen auf Null gebracht
werden (siehe Fig. 2, Kurve E). Mit anderen Worten kann das
Auftreten des Drehmomentschocks in ausreichender Weise
unterdrückt werden, wobei die verbesserte Ansteuerfähigkeit
bzw. Fahrfähigkeit sichergestellt wird.
Für den Fall des Kraftstoffeinspritz-Steuersystems für die
Maschine des Zylindereinspritz-Typs gemäß der ersten
Ausführungsform der Erfindung wird das Profil (Luft-
Kraftstoffverhältnis-Umschaltmuster) zum Ändern des
gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses A/Fo, wobei die
Verzögerung erster Ordnung berücksichtigt wird, in der
Musterspeichereinrichtung der Verbrennungsmodus
umschaltungsorientierten Kraftstoffeinspritzmengen-
Steuereinrichtung 28 gespeichert. Jedoch kann das gewünschte
Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fo durch Bezugnahme auf eine
Bestimmungsarithmetik für die Verzögerung erster Ordnung
(Filterarithmetik) durch Verwendung einer
Filterkorrekturverstärkung β geändert werden.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist
auf ein Kraftstoffeinspritz-Steuersystem für die
Zylindereinspritzmaschine gerichtet, bei der das gewünschte
Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fo durch Ausführen der
Arithmetikverarbeitung für die Bestimmung der Verzögerung
erster Ordnung geändert wird.
Nun wird ein Kraftstoffeinspritz-Steuersystem gemäß der
zweiten Ausführungsform der Erfindung durch Bezugnahme auf
die Fig. 6 und 7 beschrieben, bei denen die Fig. 6 ein
Steuerzeit/Wellenformdiagramm ähnlich wie Fig. 4 ist und Fig.
7 ein Flußdiagramm ähnlich wie Fig. 5 zum Darstellen eines
Betriebs des Kraftstoffeinspritz-Steuersystems gemäß der
vorliegenden Ausführungsform ist.
Bei dem nun betrachteten System umfaßt die Verbrennungsmodus
umschaltungsorientierte Kraftstoffeinspritzmengen-
Steuereinrichtung 28 eine Verbrennungsmodus
umschaltungsorientierte Luft-Kraftstoffverhältnis-
Änderungseinrichtung (nicht gezeigt), die dafür ausgelegt
ist, um das Luft-Kraftstoffverhältnis durch Ändern des
gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses an einem Zeitpunkt
für oder um die Umschaltung der Verbrennungsmoden M herum
einzustellen, wobei die Verzögerung erster Ordnung für den
Ansaugzyklus der Maschine 1 berücksichtigt wird, wobei auf
eine Umschaltung der Verbrennungsmoden M hin, die
Kraftstoffeinspritzmenge Qf auf Grundlage der Information
über die in den Zylinder geladenen Ansaugluftmenge Qai und
dem aktualisierten Luft-Kraftstoffverhältnis, das für den
umgeschalteten Modus gültig gemacht wird, geändert oder
verändert wird.
Somit wird die Kraftstoffeinspritzmenge Qf, die sich der
Änderung des gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses A/Fo(n)
folgend ändert, das unter Berücksichtigung der Verzögerung
erster Ordnung bestimmt wird (siehe die Kurve F in Fig. 6),
so verändert, dass sie sich entlang der Kurve G der
Verzögerung erster Ordnung in einer umgekehrten Phase relativ
zu der Änderung des gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses
A/Fo ändert, um dadurch positiv die Verzögerung erster
Ordnung herauszulöschen, die die Änderung der in den Zylinder
geladenen Ansaugluftmenge Qai begleitet, wie in Fig. 6
dargestellt.
Nebenbei gesagt kann die Filterkorrekturverstärkung β (0 < β
< 1) für eine Arithmetikbestimmung der Verzögerung erster
Ordnung vorher in einem RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff)
gespeichert werden, das in die ECU 20A eingebaut ist, als
Wertedaten gespeichert werden, die von der
Maschinengeschwindigkeit Ne (UpM) und der Maschinenlast
abhängen.
Bezug nehmend auf Fig. 7 sind die Schritte S1, S4, S6 bis S8,
die in dieser Figur gezeigt sind, ähnlich wie diejenigen, die
voranstehend unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben wurden.
Ferner entsprechen die Schritte S13, S15 und S19, die in Fig.
7 gezeigt sind, den Schritten S3, S5 und S9, die voranstehend
erwähnt wurden.
Zunächst stellt die Modus-umschaltungsorientierte Luft-
Kraftstoffverhältnis-Änderungseinrichtung, die in die
Steuereinrichtung 28 für die gewünschte Luft-Kraftstoffmenge
eingebaut ist, einen anfänglichen Wert A/Fo(0) des
gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses A/Fo für die
Bestimmungsarithmetik der Verzögerung erster Ordnung so ein,
dass der anfängliche Wert mit dem gegenwärtig gültigen Luft-
Kraftstoffverhältniswert A/Fo(n) übereinstimmt (Schritt S10
in Fig. 7).
Andererseits stellt die Steuereinrichtung 24 für das
gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis das gewünschte Luft-
Kraftstoffverhältnis A/Fo auf Grundlage der
Maschinengeschwindigkeit Ne (UpM) und der Maschinenlast
(Schritt S11) ein.
Ferner stellt die Modus-umschaltungsorientierte Luft-
Kraftstoffverhältnis-Änderungseinrichtung, die in die
Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierte
Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung 28 eingebaut ist,
die Filterkorrekturverstärkung β für die
Bestimmungsarithmetik der Verzögerung erster Ordnung auf
Grundlage der Maschinengeschwindigkeit Ne und der
Maschinenlast ein (Schritt S11).
Die Filterkorrekturverstärkung β wird zum Ausführen der
Bestimmungsverarbeitung der Verzögerung erster Ordnung für
das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fo, wie
nachstehend beschrieben, verwendet.
Die Modus-umschaltungsorientierte Luft-Kraftstoffverhältnis-
Änderungseinrichtung ist nämlich so ausgelegt, dass sie
arithmetisch ein gewünschtes Luft-Kraftstoffverhältnis
A/Fo(n) zum Ändern der Kraftstoffeinspritzmenge Qf mit der
Verzögerung erster Ordnung in umgekehrter Phase relativ zu
der Änderung der in den Zylinder geladenen Ansaugluftmenge
Qai durch Verwenden der Filterkorrekturverstärkung β (Schritt
S12) bestimmt. Das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis
A/Fo(n), welches voranstehend erwähnt wird, wird mit der
folgenden Gleichung (3) gegeben.
A/Fo(n) = β . A/Fo(n - 1) + (1 - β) . A/Fo (3)
wobei A/Fo(n) den gewünschten Luft-Kraftstoffverhältniswert
darstellt, der gegenwärtig bestimmt wird, wobei die
Verzögerung erster Ordnung berücksichtigt wird, und
A/Fo(n - 1) das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis darstellt, welches vorher bestimmt wird, wobei die Verzögerung erster Ordnung berücksichtigt wird.
A/Fo(n - 1) das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis darstellt, welches vorher bestimmt wird, wobei die Verzögerung erster Ordnung berücksichtigt wird.
Danach bestimmt die Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierte
Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung 28 arithmetisch
die Kraftstoffeinspritzmenge Qf auf Grundlage der in den
Zylinder geladenen Ansaugluftmenge Qai und des gewünschten
Luft-Kraftstoffverhältnisses A/Fo(n), welches gegenwärtig
unter Berücksichtigung der Verzögerung erster Ordnung
bestimmt wird (Schritt S13 in Fig. 7).
Ferner arbeiten die Steuereinrichtung 25 für die gewünschte
Ansaugluftmenge und die Drosselventil-Steuereinrichtung 26
zusammen, um den gewünschten Drosselventil-Öffnungsgrad θo
einzustellen, der nach der Verbrennungsmodus-Umschaltung
gültig gemacht werden soll (Schritt S4).
Danach wird in einem Schritt S15 eine Entscheidung getroffen,
ob das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fo(n) den
vorgegebenen Luft-Kraftstoffverhältniswert KA überschritten
hat oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass A/Fo(n) < KA ist,
(d. h. wenn der Entscheidungsschritt S15 zu der Bestätigung
"JA" führt), dann wird die Kraftstoffeinspritz-
Abschlußsteuerzeit und die Zündsteuerzeit, die nach der
Verbrennungsmodusumschaltung gültig gemacht werden sollen, in
einem Schritt S6 eingestellt. Wenn im Gegensatz dazu bestimmt
wird, dass A/Fo(n) ≦ KA ist (d. h. wenn der
Entscheidungsschritt S15 zu der Negation "NEIN" führt), dann
werden die Kraftstoffeinspritz-Abschlußsteuerzeit und die
Zündsteuerzeit, die vor der Verbrennungsmodusumschaltung
gültig sind, in einem Schritt S7 in Fig. 7 eingestellt oder
intakt aufrechterhalten.
Danach steuert die ECU 20A die verschiedenen Stellglieder
durch Verwendung der Kraftstoffeinspritz-Abschlußsteuerzeit,
der Kraftstoffeinspritzmenge und der Zündsteuerzeit, die in
dem Schritt S6 oder Schritt S7 eingestellt werden, als die
Steuerparameter (Schritt S8).
Schließlich wird in einem in Fig. 7 gezeigten Schritt S19
eine Entscheidung dahingehend getroffen, ob die Luft-
Kraftstoffverhältnis-Abweichung ΔFo(n) (= |A/F - A/Fo(n)|)
zwischen dem tatsächlichen Innenzylinder-Luft-
Kraftstoffverhältnis A/F und dem gewünschten Luft-
Kraftstoffverhältnis A/Fo(n) gleich oder kleiner als ein
vorgegebener Wert δ ist oder nicht.
Wenn diese Entscheidung zu der Negation "NEIN" führt (d. h.
wenn ΔFo(n) < δ ist), dann wird der Schritt S1 wieder
aufgenommen. Wenn andererseits der Entscheidungsschritt S19
zu der Bestätigung "JA" führt (d. h. wenn ΔFo(n) ≦ δ ist),
dann kann das Luft-Kraftstoffverhältnis A/F innerhalb des
Zylinders so angesehen werden, als ob es im wesentlichen mit
dem gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fo übereinstimmt.
Dann kommt die in Fig. 7 dargestellte Verwendungsmodus-
Umschaltungssteuerung zu einem Ende.
Wie sich aus den obigen Ausführungen ersehen läßt, kann die
Kraftstoffeinspritzmenge Qf so modifiziert oder verändert
werden, dass sie sich in einer umgekehrten Phase relativ zu
der Änderung des Boostdrucks Pb (der die in den Zylinder
geladene Ansaugluftmenge Qai anzeigt) ändert, indem das
gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fo(n) bestimmt wird,
wobei die Verzögerung erster Ordnung durch Verwendung der
Filterkorrekturverstärkung β auf eine Umschaltung der
Verbrennungsmoden hin bestimmt wird.
Somit kann die Gesamtdrehmomentänderung ΔTr im wesentlichen
auf Null gebracht werden (siehe Fig. 6). Mit anderen Worten
kann das Auftreten des sogenannten Drehmomentstoßes oder
Schocks unterdrückt werden und somit kann eine verbesserte
Fahrfähigkeit sichergestellt werden.
Für den Fall des Kraftstoffeinspritz-Steuersystems für die
Brennkraftmaschine des Zylindereinspritz-Typs gemäß der
zweiten Ausführungsform der Erfindung wird das gewünschte
Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fo arithmetisch bestimmt, wobei
die Verzögerung erster Ordnung auf eine Umschaltung der
Verbrennungsmoden hin berücksichtigt wird. Jedoch kann eine
Änderung der in den Zylinder geladenen Ansaugluftmenge Qai
genauso beseitigt werden, indem arithmetisch die gewünschte
Kraftstoffeinspritzmenge Qfo auf Grundlage der
Ansaugluftmengen-Information Qa, die an einer stromaufwärts
liegenden Stelle innerhalb des Ansaugrohrs erhalten wird, und
des gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses A/Fo bestimmt
wird, während die Verzögerung erster Ordnung berücksichtigt
wird.
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist
auf die Bestimmung der gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge
Qfo durch Berücksichtigung der Verzögerung erster Ordnung auf
ein Umschalten der Verbrennungsmoden hin gerichtet.
Das Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß der dritten
Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die
Fig. 8 und 9 beschrieben, wobei Fig. 8 ein
Wellenform/Steuerzeitdiagramm ist und Fig. 9 ein Flußdiagramm
zum Darstellen eines Betriebs des nun betrachteten
Kraftstoffeinspritz-Steuersystems. Überdies wird die in Fig.
9 gezeigte Verarbeitungsroutine bei jedem Ansaugzyklus der
Maschine 1 ausgeführt.
In dem Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß der dritten
Ausführungsform der Erfindung umfassen die Sensoren 18 eine
Ansaugluftmengen-Erfassungseinrichtung, d. h. den
Luftflußsensor 2 (siehe Fig. 12), der dafür ausgelegt ist, um
als die Ansaugluftmengeninformation Qa die Ansaugluftflußrate
an einer stromaufwärts liegenden Stelle innerhalb des
Ansaugrohrs 1a der Maschine 1 zu erfassen.
Somit kann die in den Zylinder geladene Ansaugluftmenge Qai,
die dem Boostdruck Pb entspricht, durch Ausführen einer
sogenannten Filterarithmetik mit einer Verzögerung erster
Ordnung auf der Ansaugluftmenge Qa, die an der stromaufwärts
liegenden Stelle innerhalb des Ansaugrohrs erhalten wird, mit
der Erfassungseinrichtung 21 für die in den Zylinder geladene
Ansaugluftmenge bestimmt werden.
Andererseits ist die Verbrennungsmodus
umschaltungsorientierte Kraftstoffeinspritzmengen-
Steuereinrichtung 28 aus einer Arithmetikeinrichtung für eine
gewünschte Kraftstoffeinspritzmenge zum arithmetischen
Bestimmen einer gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge Qfo auf
Grundlage der Ansaugluftmenge Qa, die an einer stromaufwärts
liegenden Stelle innerhalb des Ansaugrohrs erfaßt wird, und
des gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses A/Fo gebildet,
wobei die Arithmetikeinrichtung für die gewünschte
Kraftstoffeinspritzmenge so ausgelegt ist, dass sie die
gewünschte Kraftstoffeinspritzmenge Qfo durch Ausführen der
Filterverarbeitung mit der Verzögerung erster Ordnung an dem
Ansaugzyklus der Maschine 1 ändert oder modifiziert.
Über die oben beschriebene Prozedur wird die
Kraftstoffeinspritzmenge Qf(n), die bestimmt wird, wobei die
Verzögerung erster Ordnung berücksichtigt wird, so
modifiziert, dass sie sich in umgekehrter Phase relativ zu
der Änderung der in den Zylinder geladenen Ansaugluftmenge
Qai in dem transienten Zustand während der Umschaltung des
Verbrennungsmodus genau ändert, wie sich aus einem Vergleich
der Kurven H und I, die in Fig. 8 gezeigt sind, entnehmen
läßt.
Bezug nehmend auf Fig. 9 sind die Schritte S1, S4, S6 bis S8,
die in dieser Figur gezeigt sind, ähnlich wie diejenigen, die
voranstehend unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben wurden.
Ferner entsprechen die Schritte S20, S22, S25 und S29, die in
Fig. 9 gezeigt sind, jeweils den Schritten S10, S12, S15 und
S19, die voranstehend erwähnt wurden.
Zunächst stellt die Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierte
Luft-Kraftstoffverhältnis-Änderungseinrichtung, die in die
Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierte
Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung 28 eingebaut ist,
einen anfänglichen Wert Qf(0) der Kraftstoffeinspritzmenge Qf
für die Bestimmungsarithmetik der Verzögerung erster Ordnung
so ein, dass der anfängliche Wert mit der gegenwärtig
gültigen Kraftstoffeinspritzmenge Qf(n) übereinstimmt
(Schritt S20 in Fig. 9). Andererseits stellt die
Steuereinrichtung 24 für das gewünschte Luft-
Kraftstoffverhältnis das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis
A/Fo ein (Schritt S1).
Ferner bestimmt die Arithmetikeinrichtung für die gewünschte
Kraftstoffeinspritzmenge, die in die Verbrennungsmodus
umschaltungsorientierte Kraftstoffeinspritzmengen-
Steuereinrichtung 28 eingebaut ist, die gewünschte
Kraftstoffeinspritzmenge Qfo auf Grundlage der
Ansaugluftmenge Qa, die an einer stromaufwärts liegenden
Stelle innerhalb des Ansaugrohrs gemessen wird, und des
gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses A/Fo (Schritt S21).
Die Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierte
Kraftstoffmengen-Steuereinrichtung 28 bestimmt arithmetisch
die Kraftstoffeinspritzmenge Qf(n), die sich mit der
Verzögerung erster Ordnung in umgekehrter Phase relativ zu
der Änderung der in den Zylinder geladenen Ansaugluftmenge
Qai, ändert durch Verwendung der Filterkorrektur β (Schritt.
S22). Die Kraftstoffeinspritzmenge Qf(n) wird mit der
folgenden Gleichung (4) ausgedrückt.
Qf(n) = β . Qf(n - 1) + (1 - β) . Qfo (4)
wobei Qf(n) das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis
verzeichnet, welches gegenwärtig unter Berücksichtigung der
Verzögerung erster Ordnung bestimmt wird, und
Qf(n - 1) das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis darstellt, welches vorher unter Berücksichtigung der Verzögerung erster Ordnung bestimmt wird.
Qf(n - 1) das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis darstellt, welches vorher unter Berücksichtigung der Verzögerung erster Ordnung bestimmt wird.
In diesem Fall können die Filterkorrekturverstärkungen β, die
zum arithmetischen Bestimmen der in den Zylinder geladenen
Ansaugluftmenge Qai von der Ansaugluftmengeninformation Qa
verwendet wird, intakt als die Verstärkung β Verwendet
werden, die in der obigen Gleichung (4) auftritt.
Danach bestimmt die Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierte
Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung 28 arithmetisch
das gegenwärtige Innenzylinder-Luft-Kraftstoffverhältnis
A/F(n) auf Grundlage der gegenwärtigen in den Zylinder
geladenen Ansaugluftmenge Qai(n) und der vorangehenden
Kraftstoffeinspritzmenge Qf(n - 1) gemäß der nachstehend
erwähnten Gleichung (5) (Schritt S23).
A/F(n) = Qai(n)/Qf(n - 1) (5)
Durch arithmetisches Bestimmen des gegenwärtigen
Innenzylinder-Luft-Kraftstoffverhältnisses A/F(n) auf
Grundlage der in den Zylinder geladenen Ansaugluftmenge
Qai(n) und der Kraftstoffeinspritzmenge Qf(n - 1) gemäß der
Gleichung (5) kann die Kraftstoffeinspritz-Abschlußsteuerzeit
und die Zündsteuerzeit gleichzeitig an einem Zeitpunkt
umgeschaltet werden, an dem das Innenzylinder-Luft-
Kraftstoffverhältnis A/F(n) das vorgegebene Luft-
Kraftstoffverhältnis KA übersteigt (Schritt S25).
Danach arbeiten die Steuereinrichtung 25 für die gewünschte
Ansaugluftmenge und die Drosselventil-Steuereinrichtung 26
zusammen, um den gewünschten Drosselventil-Öffnungsgrad θo
einzustellen, der nach der Umschaltung des Verbrennungsmodus
gültig sein soll (Schritt S4), einzustellen, woraufhin von
der Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierten
Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung 28 entschieden
wird, ob das Innenzylinder-Luft-Kraftstoffverhältnis A/F(n)
das vorgegebene Luft-Kraftstoffverhältnis KA überschritten
hat oder nicht (Schritt S25).
Wenn in dem Schritt S25 gefunden wird, dass A/F(n) < KA ist
(d. h. wenn der Entscheidungsschritt S25 zu der Bestätigung
"JA" führt), dann werden die Kraftstoffeinspritz-
Abschlußsteuerzeit und die Zündsteuerzeit, die nach dem
Umschaltungsbetrieb des Verbrennungsmodus gültig sein sollen,
eingestellt (Schritt S6). Wenn im Gegensatz dazu entschieden
wird, dass A/F(n) ≦ KA ist (d. h. wenn der
Entscheidungsschritt S25 zu der Negation "NEIN" führt), dann
werden die Kraftstoffeinspritz-Abschlußsteuerzeit und die
Zündsteuerzeit, die vor dem Modusumschaltbetrieb gültig sind,
eingestellt oder aufrechterhalten wie sie sind (Schritt S7).
Nachfolgend führt die ECU 20A in einem Schritt S8 Steuerungen
für die verschiedenen Stellglieder durch Verwendung der
Kraftstoffeinspritz-Abschlußsteuerzeit, der
Kraftstoffeinspritzmenge und der Zündsteuerzeit, die in dem
Schritt S6 oder Schritt S7 eingestellt werden, aus.
Schließlich wird in einem in Fig. 9 gezeigten Schritt S29
eine Entscheidung dahingehend getroffen, ob die Luft-
Kraftstoffverhältnis-Abweichung ΔF(n) (= |A/F(n) - A/Fo|)
zwischen dem Innenzylinder-Kraftstoffverhältnis A/F(n) und
dem gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fo gleich oder
kleiner als ein vorgegebener Wert δ ist oder nicht.
Wenn diese Entscheidung zu "NEIN" führt (d. h. wenn ΔF(n) < δ
ist), dann wird der Schritt S1 wieder aufgenommen. Wenn
andererseits der Entscheidungsschritt S29 zu "JA" führt (d. h.
wenn ΔF(n) ≦ δ ist), kann angenommen werden, dass das
Innenzylinder-Luft-Kraftstoffverhältnis A/F(n) im
wesentlichen mit dem gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnis
A/Fo übereinstimmt. Somit wird die Verbrennungsmodus-
Umschaltsteuerung, die in Fig. 9 gezeigt ist, beendet.
Wie sich aus den vorangehenden Beschreibungen entnehmen läßt,
kann die Kraftstoffeinspritzmenge Qf geändert werden, so dass
sie sich in umgekehrter Phase relativ zu der Änderung des
Boostdrucks Pb (der in den Zylinder geladenen Ansaugluftmenge
Qai) verändert, indem als die gewünschte
Kraftstoffeinspritzmenge Qf0 die Kraftstoffeinspritzmenge
Qf(n) bestimmt wird, für die die Verzögerung erster Ordnung
berücksichtigt werden kann.
In dieser Weise kann die gesamte Drehmomentänderung ΔTr im
wesentlichen auf Null gebracht werden (siehe Fig. 6). Mit
anderen Worten kann das Auftreten des sogenannten
Drehmomentschocks in zufriedenstellender Weise unterdrückt
werden und somit kann eine verbesserte Fahrfähigkeit
sichergestellt werden.
Die Verarbeitung (Schritt S22) zum Bestimmen der
Kraftstoffeinspritzmenge Qf(n) aus der gewünschten
Kraftstoffeinspritzmenge Qfo durch Berücksichtigen der
Verzögerung erster Ordnung ist die gleiche wie die
arithmetische Verarbeitung zum Bestimmen des Boostdrucks Pb
(der die in den Zylinder geladene Ansaugluftmenge Qai
anzeigt). Mit anderen Worten, der gleiche Wert wie diejenige
der Filterkorrekturverstärkung β, die zum Bestimmen des
Boostdrucks Pb verwendet wird, kann für die Verarbeitung zur
Bestimmung der Kraftstoffeinspritzmenge, die voranstehend
beschrieben wurde, verwendet werden. Aufgrund dieses Merkmals
kann eine Anpassungverarbeitung von verschiedenen Größen, die
bei der Verbrennungsmodus-Umschaltsteuerung beteiligt sind,
sehr vereinfacht werden.
Für den Fall des Kraftstoffeinspritz-Steuersystems gemäß der
ersten Ausführungsform der Erfindung wurde eine Verringerung
oder Absenkung des Ausgangsdrehmoments der Maschine 1 in
einem Bereich, der den vorgegebenen Wert KF, der in Fig. 3
gezeigt ist, abdeckt oder nahe zu diesem ist, auf eine
Umschaltung der Verbrennungsmoden hin nicht berücksichtigt.
In diesem Zusammenhang kann die Kraftstoffeinspritzmenge Qf
um den Zeitpunkt der Verbrennungsmodus-Umschaltung herum
zusätzlich erhöht werden.
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist
auf das Kraftstoffeinspritz-Steuersystem gerichtet, welches
so angeordnet ist, dass es die Kraftstoffeinspritzmenge Qf
auf eine Umschaltung der Verbrennungsmoden in einen Bereich
einschließlich des vorgegebenen Luft-Kraftstoffverhältnisses
KA in einer korrigierenden Weise oder zusätzlich erhöhen
kann.
Das Kraftstoffeinspritz-Steuersystem gemäß der vorliegenden
Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die Fig. 10 und 11
beschrieben, die ein Wellenformzeitdiagramm und ein
Flußdiagramm zum Darstellen von Betriebsvorgängen des
Kraftstoffeinspritz-Steuersystems gemäß der vierten
Ausführungsform der Erfindung zeigen.
Bei dem nun betrachteten Kraftstoffeinspritz-Steuersystem ist
die Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierte
Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung 28 so ausgelegt,
dass die Kraftstoffeinspritzmenge Qf auf eine Umschaltung der
Verbrennungsmoden hin in einem Bereich, der das vorgegebene
Luft-Kraftstoffverhältnis KA abdeckt, in dem der
Verbrennungszustand oder das Verbrennungsverhalten der
Maschine 1 verschlechtert oder mehr oder weniger abgesunken
ist, in einer korrigierenden Weise oder zusätzlich erhöht
wird.
Gemäß der Lehren der vorliegenden Ausführungsform, die in der
vorliegenden Ausführungsform umgesetzt sind, wird das
gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis A/Fo in dem Bereich, in
dem das Verbrennungsverhalten der Maschine 1 absinkt (d. h. in
dem Bereich um den vorgegebenen Betriebspunkt, beispielsweise
der Verbrennungsmodus-Umschaltungszeit herum) abgesenkt (d. h.
das Luft-Kraftstoffgemisch wird angereichert), um zusätzlich
die Kraftstoffeinspritzmenge Qf zu erhöhen. Aufgrund dieser
Anordnung ist es möglich, einen Schutz bereitzustellen, dass
das Ausgangsdrehmoment sich in dem schlechten
Verbrennungsbereich der Maschine 1 verringert.
Wie sich der Fig. 10 entnehmen läßt wird das gewünschte Luft-
Kraftstoffverhältnis A/Fo durch eine Luft-
Kraftstoffverhältnis-Korrekturmenge FC in dem Bereich in der
Nähe des vorgegebenen Luft-Kraftstoffverhältnisses KA
verringert. Mit anderen Worten, die Kraftstoffeinspritzmenge
Qf wird zusätzlich entsprechend erhöht.
Bezug nehmend nun auf Fig. 11 bestimmt die Verbrennungsmodus
umschaltungsorientierte Kraftstoffeinspritzmengen-
Steuereinrichtung 28 ein Profil der Luft-
Kraftstoffverhältnis-Korrekturmenge FC auf Grundlage der
Maschinengeschwindigkeit Ne und der Last (Schritt S31),
woraufhin der zusätzliche Kraftstofferhöhungswert QC der
Kraftstoffeinspritzmenge Qf auf Grundlage der in den Zylinder
geladenen Ansaugluftmenge Qai und der Luft-
Kraftstoffverhältnis-Korrekturmenge FC in einem Schritt S32
arithmetisch bestimmt wird.
In einem Schritt S33 wird die Kraftstoffeinspritz-
Abschlußsteuerzeit auf Grundlage der Maschinengeschwindigkeit
Ne und der Last eingestellt, wobei dann ein Schritt S34
folgt, in dem eine Entscheidung hinsichtlich des vorgegebenen
Betriebspunkts getroffen wird.
Wenn der Entscheidungsschritt S32 zu einer Negation "NEIN"
führt, was anzeigt, dass der vorgegebene Betriebspunkt nicht
erfaßt wird, kommt die Korrekturprogrammroutine für eine
erhöhte Menge zu einem Ende, ohne die zusätzliche
Kraftstoffmengen-Einspritzverarbeitung auszuführen.
Wenn andererseits der vorgegebene Betriebspunkt in dem
Schritt S34 (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S34 zu der
Bestätigung "JA" führt) für den Verbrennungsmodus-
Umschaltungsbetrieb mit dem Luft-Kraftstoffverhältnis A/F,
das in den Bereich fällt, der das vorgegebene Luft-
Kraftstoffverhältnis KA abdeckt, erfaßt wird, wird
entschieden, ob der Kompressions-magere Modus auf den
stöchiometrischen Modus (oder den Ansaugungs-mageren Modus)
geändert werden soll oder nicht, in einem Schritt S35.
Wenn in dem Schritt S35 entschieden wird, dass der
Kopressions-magere Modus auf den stöchiometrischen Modus
umgeschaltet werden soll (d. h. wenn der Entscheidungsschritt
S35 zu der Bestätigung "JA" führt), dann wird die zusätzliche
Kraftstoffeinspritzung entsprechend dem zusätzlichen
Kraftstofferhöhungswert QC in dem Kompressionshub ausgeführt
(Schritt S36), woraufhin die Erhöhungsroutine für den
zusätzlichen Kraftstoff, die in Fig. 11 gezeigt ist, zu einem
Ende kommt.
Im allgemeinen wird in dem Kompressions-mageren Modus das EGR
Regelventil 17 (siehe Fig. 12) geöffnet, wobei die EGR Menge
erhöht wird. Selbst wenn das EGR Regelventil 17 unmittelbar
nach der Modusumschaltung auf den stöchiometrischen Modus
geschlossen wird, bleibt eine EGR effektiv.
Aufgrund der voranstehend erwähnten Ursache ist es unmöglich,
das Luft-Kraftstoffverhältnis A/F (d. h. das in den Zylinder
geladene Luft-Kraftstoffgemisch) mit der gewöhnlichen
Kraftstoffeinspritzmenge Qf abzusenken, wobei eine
Verschlechterung des Verbrennungsverhaltens der Maschine 1
verursacht wird.
Um das voranstehend erwähnte Problem zu behandeln wird die
Kraftstoffmenge entsprechend zu dem zusätzlichen
Kraftstofferhöhungswert QC zusätzlich während des
Kompressionshubs eingespritzt, um die
Kraftstofferhöhungskorrektur an dem vorgegebenen
Betriebspunkt zu realisieren, an dem das
Verbrennungsverhalten aufgrund der Kraftstoffeinspritzung in
dem Ansaughub in dem Schritt S36 schlecht wird.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass die zusätzliche
Kraftstoffeinspritzung (Schritt S36) nur während der Periode
ausgeführt wird, in der das Verbrennungsverhalten für die
Modusumschaltung auf die Ansaughub-Kraftstoffeinspritzung
abgesenkt wird. Gewöhnlicherweise kann eine derartige
zusätzliche oder korrigierende Kraftstoffeinspritzung über
mehrere Zyklen unmittelbar nach der Umschaltung auf den
Verbrennungsmodus ausgeführt werden.
Wenn andererseits in dem Schritt S35 entschieden wird, dass
die Modusumschaltung auf den stöchiometrischen
Verbrennungsmodus aus dem Kompressions-mageren Modus nicht
durchgeführt wird (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S35 zu
der Negation "NEIN" führt), dann wird der gegenwärtig
effektive Verbrennungsmodus als der Kompressionshub-
Einspritzmodus angesehen, woraufhin die
Kraftstoffeinspritzmenge Qf zusätzlich um einen Betrag
entsprechend zu dem zusätzlichen Kraftstofferhöhungswert QC
erhöht wird (Schritt S37), woraufhin die in Fig. 11
dargestellte Korrekturroutine für die erhöhte Menge zu einem
Ende kommt.
Wie sich der obigen Beschreibung entnehmen läßt ist es durch
Korrigieren oder zusätzliches Erhöhen der
Kraftstoffeinspritzmenge Qf in dem transienten Zustand, der
an einer Umschaltung des Verbrennungsmodus M (zum Ändern des
gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses A/Fo) in dem Bereich
beteiligt ist, der das vorgegebene Luft-Kraftstoffverhältnis
KA abdeckt, bei dem das Ausgangsdrehmoment der Maschine
aufgrund der Verschlechterung des Verbrennungsverhaltens
niedrig wird, möglich, einen Schutz dafür bereitzustellen,
dass sich das Maschinenausgangsdrehmoment absenkt, was somit
zu einer verbesserten Ansteuerungsfähigkeit bzw.
Fahrfähigkeit führt.
Weil die Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierte
Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung 28 so angeordnet
ist, dass sie die zusätzliche oder weitere
Kraftstoffeinspritzng während des Kompressionshubs der
Maschine 1 ausführt, wenn der Verbrennungszustand der
Maschine 1 auf eine Umschaltung der Verbrennungsmoden aus dem
Kompressions-mageren (geschichteten Verbrennungs-)Modus auf
den stöchiometrischen (homogenen) Verbrennungs-Modus
verschlechtert wird, kann ferner verhindert werden, dass das
Ausgangsdrehmoment der Maschine absinkt und somit kann die
Fahrfähigkeit bzw. Ansteuerungsfähigkeit verbessert werden.
Viele Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der ausführlichen Beschreibung und es ist
somit beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche sämtliche
Merkmale und Vorteile des Systems abdecken, die in den wahren
Grundgedanken und den Umfang der Erfindung fallen. Da ferner
zahlreiche Modifikationen und Kombinationen
Durchschnittsfachleuten leicht naheliegen werden, ist nicht
beabsichtigt, die Erfindung auf die exakte Konstruktion und
den Betrieb zu beschränken, die hier dargestellt und
beschrieben wurden.
Beispielsweise wird in dem Kraftstoffeinspritz-Steuersystem
gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung die
zusätzliche oder korrigierende Kraftstoffeinspritzung während
des Kompressionshubs eine Umschaltung auf den
stöchiometrischen Modus aus dem Kompressions-mageren Modus
ausgeführt. Jedoch kann eine derartige zusätzliche
Kraftstoffeinspritzung während des Ansaughubs, im
wesentlichen mit dem gleichen vorteilhaften Effekt,
ausgeführt werden.
Demzufolge kann auf sämtliche geeigneten Modifikationen und
Äquivalente zurückgegriffen werden, die in den Grundgedanken
und den Umfang der Erfindung fallen.
Claims (6)
1. Kraftstoffeinspritz-Steuersystem für eine
Brennkraftmaschine des Zylindereinspritz-Typs,
umfassend:
verschiedene Typen von Sensoreinrichtungen (18) zum Erfassen von Betriebszuständen einer Brennkraftmaschine (1);
eine Kraftstoffeinspritzereinrichtung (13) zum Einspritzen von Kraftstoff direkt in einen Zylinder der Maschine (1)
eine Erfassungseinrichtung (21) für eine in den Zylinder geladene Ansaugluftmenge zum Erfassen einer Information (Qai) über die in den Zylinder geladene Ansaugluftmenge entsprechend einer Ansaugluftmenge, die in den Zylindern der Maschine (1) geladen ist, auf Grundlage einer Ansaugluftmengen-Information (Qa), die von Ausgängen der Sensoreinrichtungen (18) abgeleitet wird;
eine Verbrennungsmodus-Steuereinrichtung (22) zum Einstellen von einem von Verbrennungsmoden (M) der Maschine (1) in Abhängigkeit von den Betriebszuständen davon;
eine Steuereinrichtung (24) für ein gewünschtes Luft- Kraftstoffverhältnis zum Einstellen eines der gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisse (A/Fo), die sich in Abhängigkeit von den Verbrennungsmoden (M) unterscheiden;
eine Steuereinrichtung (25) für eine gewünschte Ansaugluftmenge zum Einstellen einer der gewünschten Ansaugluftmengen (Qao), die sich in Abhängigkeit von den Verbrennungsmoden (M) unterscheiden;
eine Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung (27) zum Einstellen einer Kraftstoffeinspritzmenge (Qf) für die Kraftstoffeinspritzereinrichtung (13), so dass das eine gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis (A/Fo) realisiert wird;
eine Drosselventil-Steuereinrichtung (26) zum Einstellen eines Drosselventil-Öffnungsgrads (θ) der Maschine (1), so dass die eine gewünschte Ansaugluftmenge (Qao) realisiert wird; und
eine Verbrennungsmodus-Umschalteinrichtung (23) zum Umschalten der Verbrennungsmoden (M) in Abhängigkeit von den Betriebszuständen;
wobei die Kraftstoffeinspritzmenge-Steuereinrichtung (27) umfaßt:
eine Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierte Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung (28) zum Modifizieren der Kraftstoffeinspritzmenge (Qf), so dass eine Änderung davon eine umgekehrte Phase relativ zu einer Änderung der Information (Qai) über die in den Zylinder geladene Ansaugluftmenge auf eine Umschaltung der Verbrennungsmoden (M) hin annimmt.
verschiedene Typen von Sensoreinrichtungen (18) zum Erfassen von Betriebszuständen einer Brennkraftmaschine (1);
eine Kraftstoffeinspritzereinrichtung (13) zum Einspritzen von Kraftstoff direkt in einen Zylinder der Maschine (1)
eine Erfassungseinrichtung (21) für eine in den Zylinder geladene Ansaugluftmenge zum Erfassen einer Information (Qai) über die in den Zylinder geladene Ansaugluftmenge entsprechend einer Ansaugluftmenge, die in den Zylindern der Maschine (1) geladen ist, auf Grundlage einer Ansaugluftmengen-Information (Qa), die von Ausgängen der Sensoreinrichtungen (18) abgeleitet wird;
eine Verbrennungsmodus-Steuereinrichtung (22) zum Einstellen von einem von Verbrennungsmoden (M) der Maschine (1) in Abhängigkeit von den Betriebszuständen davon;
eine Steuereinrichtung (24) für ein gewünschtes Luft- Kraftstoffverhältnis zum Einstellen eines der gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisse (A/Fo), die sich in Abhängigkeit von den Verbrennungsmoden (M) unterscheiden;
eine Steuereinrichtung (25) für eine gewünschte Ansaugluftmenge zum Einstellen einer der gewünschten Ansaugluftmengen (Qao), die sich in Abhängigkeit von den Verbrennungsmoden (M) unterscheiden;
eine Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung (27) zum Einstellen einer Kraftstoffeinspritzmenge (Qf) für die Kraftstoffeinspritzereinrichtung (13), so dass das eine gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis (A/Fo) realisiert wird;
eine Drosselventil-Steuereinrichtung (26) zum Einstellen eines Drosselventil-Öffnungsgrads (θ) der Maschine (1), so dass die eine gewünschte Ansaugluftmenge (Qao) realisiert wird; und
eine Verbrennungsmodus-Umschalteinrichtung (23) zum Umschalten der Verbrennungsmoden (M) in Abhängigkeit von den Betriebszuständen;
wobei die Kraftstoffeinspritzmenge-Steuereinrichtung (27) umfaßt:
eine Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierte Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung (28) zum Modifizieren der Kraftstoffeinspritzmenge (Qf), so dass eine Änderung davon eine umgekehrte Phase relativ zu einer Änderung der Information (Qai) über die in den Zylinder geladene Ansaugluftmenge auf eine Umschaltung der Verbrennungsmoden (M) hin annimmt.
2. Kraftstoffeinspritz-Steuersystem für eine
Brennkraftmaschine des Zylindereinspritz-Typs nach
Anspruch 1, wobei die Verbrennungsmodus
umschaltungsorientierte Kraftstoffeinspritzmenge-
Steuereinrichtung (28) umfaßt:
eine Speichereinrichtung für ein Luft- Kraftstoffverhältnis-Umschaltmuster zum vorherigen Speichern eines Umschaltungsmusters des gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses (A/Fo) als ein Luft- Kraftstoffverhältnis-Umschaltmuster, so dass die Kraftstoffeinspritzmenge (Qf) sich in einer umgekehrten Phase relativ zu der Änderung der Information (Qai) über die in den Zylinder geladene Ansaugluftmenge ändert;
wobei das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis (A/Fo) auf eine Umschaltung der Verbrennungsmoden (M) hin, auf Grundlage des gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses an einem Zeitpunkt um die Umschaltung der Verbrennungsmoden (M) herum und auf Grundlage des Luft- Kraftstoffverhältnis-Umschaltmusters ändert; und
wobei die Kraftstoffeinspritzmenge (Qf) an dem Zeitpunkt einer Umschaltung der Verbrennungsmoden (M) auf Grundlage des geänderten gewünschten Luft- Kraftstoffverhältnisses (A/Fo) und der Information (Qai) über die in den Zylinder geladene Ansaugluftmenge geändert wird.
eine Speichereinrichtung für ein Luft- Kraftstoffverhältnis-Umschaltmuster zum vorherigen Speichern eines Umschaltungsmusters des gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses (A/Fo) als ein Luft- Kraftstoffverhältnis-Umschaltmuster, so dass die Kraftstoffeinspritzmenge (Qf) sich in einer umgekehrten Phase relativ zu der Änderung der Information (Qai) über die in den Zylinder geladene Ansaugluftmenge ändert;
wobei das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis (A/Fo) auf eine Umschaltung der Verbrennungsmoden (M) hin, auf Grundlage des gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses an einem Zeitpunkt um die Umschaltung der Verbrennungsmoden (M) herum und auf Grundlage des Luft- Kraftstoffverhältnis-Umschaltmusters ändert; und
wobei die Kraftstoffeinspritzmenge (Qf) an dem Zeitpunkt einer Umschaltung der Verbrennungsmoden (M) auf Grundlage des geänderten gewünschten Luft- Kraftstoffverhältnisses (A/Fo) und der Information (Qai) über die in den Zylinder geladene Ansaugluftmenge geändert wird.
3. Kraftstoffeinspritz-Steuersystem für eine
Brennkraftmaschine eines Zylindereinspritz-Typs nach
Anspruch 1, wobei die Verbrennungsmodus
umschaltungsorientierte Kraftstoffeinspritzmengen-
Steuereinrichtung (28) umfaßt:
eine Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierte Luft- Kraftstoffverhältnis-Änderungseinrichtung zum Einstellen eines Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierten Luft- Kraftstoffverhältnisses durch Ändern des gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses für einen Ansaugzyklus der Maschine (1) an einem Zeitpunkt um die Umschaltung der Verbrennungsmoden (M) herum mit einer Verzögerung erster Ordnung;
wobei die Kraftstoffeinspritzmenge (Qf) auf eine Umschaltung der Verbrennungsmoden (M) hin auf Grundlage der Information (Qai) über die in den Zylinder geladene Ansaugluftmenge und das Verbrennungsmodus umschaltungsorientierte Luft-Kraftstoffverhältnis geändert wird.
eine Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierte Luft- Kraftstoffverhältnis-Änderungseinrichtung zum Einstellen eines Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierten Luft- Kraftstoffverhältnisses durch Ändern des gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses für einen Ansaugzyklus der Maschine (1) an einem Zeitpunkt um die Umschaltung der Verbrennungsmoden (M) herum mit einer Verzögerung erster Ordnung;
wobei die Kraftstoffeinspritzmenge (Qf) auf eine Umschaltung der Verbrennungsmoden (M) hin auf Grundlage der Information (Qai) über die in den Zylinder geladene Ansaugluftmenge und das Verbrennungsmodus umschaltungsorientierte Luft-Kraftstoffverhältnis geändert wird.
4. Kraftstoffeinspritz-Steuersystem für eine
Brennkraftmaschine des Zylindereinspritz-Typs nach
Anspruch 1, wobei die Sensoreinrichtungen (18) der
verschiedenen Typen umfassen:
eine Ansaugluftmengen-Erfassungseinrichtung (2) zum Erfassen einer Ansaugluftmenge an einer stromaufwärts liegenden Stelle innerhalb eines Ansaugrohrs (1a) der Maschine (1) als Ansaugluftmengen-Information (Qa); und
wobei die Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierte Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung (28) umfaßt:
eine Arithmetikeinrichtung für die gewünschte Kraftstoffeinspritzmenge zum arithmetischen Bestimmen einer gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge (Qfo) auf Grundlage der Ansaugluftmengen-Information (Qa) und des gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses (A/Fo);
wobei die gewünschte Kraftstoffeinspritzmenge (Qfo) mit einer Verzögerung erster Ordnung für einen Ansaugzyklus der Maschine (1) geändert wird.
eine Ansaugluftmengen-Erfassungseinrichtung (2) zum Erfassen einer Ansaugluftmenge an einer stromaufwärts liegenden Stelle innerhalb eines Ansaugrohrs (1a) der Maschine (1) als Ansaugluftmengen-Information (Qa); und
wobei die Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierte Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung (28) umfaßt:
eine Arithmetikeinrichtung für die gewünschte Kraftstoffeinspritzmenge zum arithmetischen Bestimmen einer gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge (Qfo) auf Grundlage der Ansaugluftmengen-Information (Qa) und des gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnisses (A/Fo);
wobei die gewünschte Kraftstoffeinspritzmenge (Qfo) mit einer Verzögerung erster Ordnung für einen Ansaugzyklus der Maschine (1) geändert wird.
5. Kraftstoffeinspritz-Steuersystem für eine
Brennkraftmaschine des Zylindereinspritz-Typs nach
Anspruch 1, wobei die Verbrennungsmodus
umschaltungsorientierte Krafteinspritzmengen-
Steuereinrichtung (28) dafür ausgelegt ist, um die
Kraftstoffeinspritzmenge (Qf) um einen Zeitpunkt einer
Umschaltung der Verbrennungsmoden (M) in einen Bereich,
der ein vorgegebenes Luft-Kraftstoffverhältnis abdeckt,
bei dem ein Verbrennungsverhalten der Maschine (1)
verschlechtert wird, zusätzlich erhöht.
6. Kraftstoffeinspritz-Steuersystem für eine
Brennkraftmaschine des Zylindereinspritz-Typs nach
Anspruch 1,
wobei die Verbrennungsmoden (M) einen homogenen Verbrennungsmodus, bei dem die Kraftstoffeinspritzung während eines Ansaughubs der Maschine (1) ausgeführt wird, und einen geschichteten Verbrennungsmodus, bei dem die Kraftstoffeinspritzung während eines Kompressionshubs der Maschine ausgeführt wird, umfaßt; und
wobei die Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierte Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung (28) dafür ausgelegt ist, um während eines Kompressionshubs der Maschine (1) um einen Zeitpunkt einer Verbrennungsmodus- Umschaltung von dem geschichteten Verbrennungsmodus auf den homogenen Verbrennungsmodus, wenn das Verbrennungsverhalten der Maschine (1) verschlechtert wird, eine zusätzliche Kraftstoffeinspritzung auszuführen.
wobei die Verbrennungsmoden (M) einen homogenen Verbrennungsmodus, bei dem die Kraftstoffeinspritzung während eines Ansaughubs der Maschine (1) ausgeführt wird, und einen geschichteten Verbrennungsmodus, bei dem die Kraftstoffeinspritzung während eines Kompressionshubs der Maschine ausgeführt wird, umfaßt; und
wobei die Verbrennungsmodus-umschaltungsorientierte Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung (28) dafür ausgelegt ist, um während eines Kompressionshubs der Maschine (1) um einen Zeitpunkt einer Verbrennungsmodus- Umschaltung von dem geschichteten Verbrennungsmodus auf den homogenen Verbrennungsmodus, wenn das Verbrennungsverhalten der Maschine (1) verschlechtert wird, eine zusätzliche Kraftstoffeinspritzung auszuführen.
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