DE19626783A1 - Motorsteuersystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Motorsteuersystem für einen Verbrennungsmotor, der mit einer variablen Ventilzeittaktsteuerung versehen ist, die die Ansaugventil­ dauer in Übereinstimmung mit Motorbetriebsbedingungen ändert, und insbeson­ dere ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor zum Ausführen der Kraft­ stofförderung zu einem Ansaugkrümmer des Motors durch eine mehrfache Kraft­ stoffeinspritzung pro Motorzyklus.

Es ist übliche Praxis, daß Kraftstoffeinspritzsysteme eine festgelegte Kraftstoff­ menge in einen Ansaugkrümmer während eines Öffnungsintervalls des Ansaug­ ventils einspritzen. Bei einem derartigen Kraftstoffeinspritzsystem werden sowohl die Ventilzeittaktsteuerung als auch die Kraftstoffeinspritzzeiftaktsteue­ rung präzise eingestellt, um diejenige Zeit zu kompensieren, die für die Bewe­ gung des Kraftstoffs vom Einsaugkrümmer zum Zylinder erforderlich ist. Dem­ nach wird die Kraftstoffeinspritzung vor einem Einspritzzyklus beispielsweise zu einem Zeitpunkt eingeleitet, der nahe an der Einleitung des Verbrennungszyklus liegt. Da in diesem Fall eine bestimmte Zeit zwischen der Kraftstoffeinspritzung und der Öffnung des Ansaugventils vergangen ist, erfährt der Motor entweder einen Unter- oder Überschuß an Kraftstoffzufuhr relativ zu einer geeigneten Kraftstoffmenge, insbesondere während eines Übergangsbetriebs des Motors, bei dem eine Motorlast schlagartig erhöht oder erniedrigt wird, wodurch gegebe­ nenfalls Fehlzündungen verursacht werden.

Um weder zu viel noch zu wenig Kraftstoff zum Motor zu fördern, werden aufgeteilte Kraftstoffeinspritzsysteme bzw. Kraftstoffaufteileinspritzsysteme ver­ wendet, bei denen die Kraftstoffgesamtmenge, die bei jedem Motorzyklus gefördert werden muß, mehrere Male getrennt, bzw. in Teilmengen, beispiels­ weise zweimal, eingespritzt wird. Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 7- 62459 beschreibt eines von derartigen Kraftstoffeinspritzaufteilsystemen, das getrennt einen aufgeteilten Teil der Gesamtkraftstoffmenge zu einem ersten optimalen Zeitpunkt (einem vorauseilenden Einspritzzeitpunkt) innerhalb eines Intervalls einspritzt, für welches das Ansaugventil in Übereinstimmung mit Motorbetriebsbedingungen geschlossen bleibt, damit der eingespritzte Kraftstoff in Kontakt mit den Wänden der Ansaugventilköpfe für eine Periode gelangt, die so lange wie möglich ist, und um die Zerstäubung des Kraftstoffs zu erleichtern, wobei der verbleibende Kraftstoffteil zu einem zweiten optimalen Zeitpunkt (einem nacheilenden Einspritzzeitpunkt) in dem Ansaugzyklus eingespritzt wird. Der Zeitpunkt der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung wird festgelegt als um die Einspritzung einer Kraftstoffmenge abzuschließen, die ausreicht, um eine Kraft­ stoffunterschußmenge in Bezug auf die Kraftstoffmenge zu kompensieren, die ansprechend auf eine Erhöhung der Ansaugluftmenge nach der vorausgehenden vorauseilenden Kraftstoffeinspritzung zu oder vor einem vorbestimmten Zeit­ punkt innerhalb des Ansaugzyklus geliefert werden soll. Diese Kraftstoffein­ spritzaufteilsteuerung stellt eine geeignete Kraftstoffördermenge bereit, die selbst während eines Übergangsbetriebs des Motors weder zu hoch noch zu gering ist.

Andererseits sind Verbrennungsmotoren entwickelt worden, die mit variablen Zeitsteuerventilmechanismen versehen sind, welche die Ansaugventildauer (d. h. die Zeitlänge in Graden der Motorkurbelwellendrehung gemessen, für die das Ansaugventil offenbleibt) in Übereinstimmung mit Änderungen der Motorbe­ triebsbedingungen ändern. Einige dieser Motortypen sind dazu ausgelegt und konstruiert, daß ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt ansprechend auf das Schließen des Ansaugventils einzustellen, wie beispielsweise die Beendigung der Kraft­ stoffeinspritzung zu einem Zeitpunkt vor der Einleitung eines Ansaugzyklus einzustellen, wenn die Schließzeit des Ansaugventils vorverlegt ist, sowie zu einem Zeitpunkt im Ansaugzyklus, wenn die Schließzeit des Ansaugventils verzögert ist. Ein Motor dieses Typs ist beispielsweise aus der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 4-303141 bekannt.

In Fällen, bei denen der variable Ventilzeitsteuermechanismus des Typs, der die Ansaugventildauer steuert, bei einem Motor verwendet wird, der mit der Kraft­ stoffeinspritzaufteilung versehen ist, muß der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritz­ beendigung unter Berücksichtigung einer Zeitverzögerung bei der Kraftstof­ förderung und einer Zeitperiode, während welcher ein schneller Ansaugluftstrom Kraftstoff bringen bzw. fördern kann, ermittelt werden, damit der Motor mehr als genug Kraftstoff in jedem Zylinder aus dem Ansaugkrümmer fördert, in welchem ein Kraftstoffeinspritzer für jeden Zylinder angeordnet ist. Wenn die Schließzeit des Ansaugventils relativ zu den Kurbelwellendrehwinkeln vorverlegt wird, muß aus diesem Grund der Beendigungszeitpunkt für die nacheilende Kraftstoffeinspritzung entsprechend vorverlegt werden. Um mehr Kraftstoff als notwendig selbst dann zu fördern, wenn eine erforderliche Kraftstoffmenge aufgrund von Änderungen der Motorbetriebsbedingungen nach der Beendigung der vorauseilenden Kraftstoffeinspritzung erhöht ist, muß die nacheilende Kraft­ stoffeinspritzung unter Belassung einer bestimmten Zeit enden, bevor das Ansaugventil schließt; dafür ist es ist erforderlich, den Zeitpunkt für die Beendi­ gung der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung vorzuverlegen. Da die für jeden Motorzyklus erforderliche Kraftstoffmenge bevorzugt auf den zuletzt vorliegen­ den Motorbetriebsbedingungen basiert, ist es außerdem wünschenswert, die Ermittlung der Motorbetriebsbedingungen zu verzögern, wie beispielsweise die Ansaugluftmenge, die in den Ansaugkrümmer eingeleitet wird, wobei die Ermitt­ lung unmittelbar vor dem Beginn der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung und auf der Grundlage der Kraftstoffmenge erfolgt, die durch die nacheilende Kraftstoff­ einspritzung gefördert wird. Vom Standpunkt einer verbesserten Verbrennbarkeit aus ist es wünschenswert, daß die Kraftstoffeinspritzung hauptsächlich während eines Intervalls oder einer Dauer der vorauseilenden Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird, das bzw. die geeignet ist, um eine Verbesserung der Kraftstoff­ verdampfung und -zerstäubung zu erzielen. Dies ist deshalb der Fall, weil es zugelassen werden kann, daß die vorauseilende Kraftstoffeinspritzung für eine relativ lange Zeit vor der Kraftstoffverbrennung fortdauern kann.

Da bei dem Kraftstoffeinspritzaufteilsystem gemäß dem Stand der Technik ein Intervall oder eine Dauer der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung jedoch festge­ legt wird, um die Förderung einer Kraftstoffmenge abzuschließen, die ausreicht, um eine Kraftstoffunterschußmenge im Hinblick auf die Kraftstoffmenge zu kompensieren, die ansprechend auf die Ansaugluftmenge gefördert werden soll, die nach der vorausgehenden Kraftstoffeinspritzung zu oder vor einem vor­ bestimmten Zeitpunkt innerhalb eines Ansaugzyklus erhöht ist, verursacht das Vorverlegen der Beendigung der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung komplemen­ tär die Vorverlegung des Beginns der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung, und löst daraufhin sowohl die Ermittlung der Motorbetriebsbedingungen (wie bei­ spielsweise der Ansaugluftmenge) als auch die Berechnung der Kraftstoffmenge aus, die auf der Grundlage der aktualisierten Motorbetriebsbedingungen geför­ dert werden soll. Dies macht es stets schwierig, die Kraftstoffeinspritzung in Übereinstimmung mit den aktualisierten Motorbetriebsbedingungen zu steuern.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Motorsteuersystem mit aufgeteilter Kraftstoff­ einspritzung zu schaffen, das eine präzisere Kraftstofförderung zur Verwendung in einem Motor gewährleistet, der mit einem variablen Ventilzeitsteuermechanis­ mus versehen ist, und ein Motorsteuersystem dieses Typs zu schaffen, das in der Lage ist, Kraftstoff in Zylinder innerhalb eines Intervalls zu fördern, das eine wirksame Kraftstoffzufuhr in die Zylinder gewährleistet und einen unnützen Kraftstoffverbrauch vermeidet und Kohlenwasserstoffemissionen im Abgas verringert.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit anderen Worten wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch Bereitstellen eines Motorsteuersystems zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor gelöst, der mit einem variablen Ventilzeitsteuermechanismus versehen ist, der die Ansaugventildauer, gemessen in Graden der Motorkurbelwellendrehung, wäh­ rend welcher ein Ansaugventil offenbleibt, ändert, und mit einer Kraftstoff­ einspritzsteuereinrichtung, um einen Kraftstoffeinspritzer zu veranlassen, eine Kraftstoffgesamtmenge, die für jeden Motorzyklus erforderlich ist, in einen Ansaugkrümmer des Motors durch eine mehrfache Kraftstoffeinspritzung zu fördern, einschließlich wenigstens einer vorauseilenden Kraftstoffeinspritzung, die endet, während ein Ansaugventil geschlossen bleibt, und einer nacheilenden Kraftstoffeinspritzung, die zu einem vorbestimmten Zeitpunkt in einem An­ saugzyklus endet. Das Motorsteuersystem umfaßt eine Kraftstoffmengenberech­ nungseinrichtung zur Berechnung einer vorauseilenden Kraftstoffeinspritzmenge, die für eine Dauer der vorauseilenden Kraftstoffeinspritzung eingespritzt werden soll, die auf der Grundlage einer Kraftstoffgesamtmenge berechnet wird, die für jeden Motorzyklus in Übereinstimmung mit Motorbetriebsbedingungen vor der vorauseilenden Kraftstoffeinspritzung eingespritzt werden soll, und zur Berech­ nung einer Differenz einer Kraftstoffgesamtmenge, die für jeden Motorzyklus eingespritzt werden soll, berechnet auf der Grundlage von Motorbetriebsbedin­ gungen, aktualisiert nach einer Beendigung der vorauseilenden Einspritzdauer aus der vorauseilenden Kraftstoffeinspritzmenge als die Kraftstoffmenge, die wäh­ rend der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung eingespritzt werden soll, und mit einer Dauerverhältnissteuereinrichtung zum Steuern eines relativen Verhältnisses zwischen der Dauer von sowohl der vorauseilenden Kraftstoffeinspritzung als auch derjenigen der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung ansprechend auf Ände­ rungen der Ansaugventildauer.

In Übereinstimmung mit einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wird das Dauerverhältnis geändert, um eine festgelegte Verringerung der nacheilenden Einspritzdauer ansprechend auf eine Vorverlegung einer Beendigung der An­ saugventildauer zu veranlassen, und gleichzeitig mit sowie komplementär zu der festgelegten Verringerung, um eine Verlängerung der vorauseilenden Einspritz­ dauer zu verursachen. Die vorauseilende Einspritzdauer kann durch Einleiten der vorauseilenden Kraftstoffeinspritzung zu einem Zeitpunkt eingestellt werden, der relativ zu Drehwinkeln einer Kurbelwelle feststeht, und durch Verzögern einer Beendigung der vorauseilenden Kraftstoffeinspritzung mit einer vorbestimmten Zeitverlängerung. Ferner wird das Dauerverhältnis geändert, um eine festgelegte Verringerung der nacheilenden Einspritzdauer, wenn die Einspritzventildauer verkürzt ist, und gleichzeitig mit sowie komplementär zu der festgelegten Ver­ ringerung eine Verlängerung der vorauseilenden Einspritzdauer zu verursachen. Die nacheilende Kraftstoffeinspritzung kann zu einem Zeitpunkt eingeleitet werden, der relativ zu Drehwinkeln einer Kurbelwelle des Motors festliegt, ungeachtet von Änderungen der Ansaugventildauer zur Steuerung der nacheilen­ den Einspritzdauer.

Mittels der komplementären Änderung der Dauer von sowohl der vorauseilenden wie der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung, wird von einem Intervall Gebrauch gemacht, das eine ausreichende Kraftstoffzufuhr in die Zylinder erlaubt. Ein erwarteter Kraftstoffzufuhrunterschuß aufgrund einer Verringerung der Dauer der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung wird durch die vorauseilende Kraftstoffein­ spritzung komplementär kompensiert, deren Dauer im voraus verlängert wird, wodurch eine Verbesserung der Kraftstofförderleistung bereitgestellt wird. Da selbst dann, wenn der Öffnungszeitpunkt des Ansaugventils vorverlegt wird, die nacheilende Einspritzdauer nicht geändert wird, wird die Ermittlung der Motorbe­ triebsbedingungen, die erforderlich ist, um die Kraftstoffgesamtmenge zu aktuali­ sieren, auf Grundlage von welcher die Kraftstoffmenge durch die nacheilende Kraftstoffeinspritzung gefördert wird, soweit wie möglich verzögert.

In dem Fall, in welchem der Motor mit einem variablen Ventilzeitsteuermechanis­ mus versehen ist, der in der Lage und dazu ausgelegt ist, eine Beendigung der Ansaugventildauer bei Änderungen der Motorlast in wenigstens einem festgeleg­ ten Bereich der Motorbetriebsbedingungen vorzuverlegen, werden eine starke Verringerung der nacheilenden Einspritzdauer und gleichzeitig mit sowie kom­ plementär zu der Verringerung eine Verlängerung der vorauseilenden Einspritz­ dauer während eines Übergangsbetriebs des Motors verursacht, bei dem eine Motorlast stark erhöht oder erniedrigt wird, wodurch eine optimale Steuerung der aufgeteilten Kraftstoffeinspritzung in Übereinstimmung mit Motorbetriebs­ bedingungen und eine Verbesserung der Kraftstoffverdampfung und -zerstäu­ bung bereitgestellt werden, wodurch ein unnützer Kraftstoffverbrauch und eine Kohlenwasserstoffemission verringert werden, die aus der Kraftstoffverbrennung herrührt.

Ferner kann der variable Ventilzeitsteuermechanismus von einem Typ sein, der die Ansaugventildauer bei Änderungen der Motorbetriebsbedingungen ändert. In diesem Fall wird eine Verringerung der Dauer der nacheilenden Kraftstoffein­ spritzung aufgrund einer verkürzten Ansaugventildauer durch die vorauseilende Kraftstoffeinspritzung komplementär kompensiert, wodurch der Wirkungsgrad bzw. das Leistungsvermögen der Kraftstofförderung in den Zylindern verbessert wird. Da, wenn die Dauer der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung zu einem Zeitpunkt eingeleitet wird, zu welchem ein Ansaugzyklus startet, können das Einleiten der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung so weit wie möglich verzögert werden, und die Aktualisierung der Motorbetriebsbedingungen, die erforderlich ist, um die Kraftstoffgesamtmenge zu berechnen, so nahe wie möglich an der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung ausgeführt werden. Wenn die Ansaugventil­ dauer eingestellt wird, indem wenigstens die Zeit bzw. der Zeitpunkt zum Schließen des Ansaugventils geändert wird, wird es in sämtlichen Fällen ein­ facher, die Dauern der aufgeteilten Kraftstoffeinspritzung festzulegen.

In Übereinstimmung mit einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfin­ dung wird das Dauerverhältnis geändert, um eine Beendigung der vorauseilenden Kraftstoffeinspritzung mit einer vorbestimmten Zeitverlängerung zu verzögern, die bei einer Erhöhung der Motordrehzahl verlängert wird. Dabei kann eine Dauerverhältniskennkurventabelle verwendet werden, die relativ zur Ansaugven­ tildauer und der Motordrehzahl festgelegt ist, um die Dauerverhältnisänderung mit der Wirkung einer präzisen und einfachen Dauerverhältniseinstellung auszu­ führen. Wenn die nacheilende Kraftstoffeinspritzung beendet wird, bevor das Ansaugventil den maximalen Ventilhub erreicht hat, kann ein schneller Ansaug­ luftstrom mehr Kraftstoff als genug ungeachtet eines Erfordernisses für eine erhöhte Kraftstoffmenge aufgrund von Änderungen der Motorbetriebsbedingun­ gen mit sich bringen, wodurch eine gleichmäßige Kraftstofförderung bereitge­ stellt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Motorsteuersystems in Überein­ stimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Motorsteuereinheit zur Verwendung in dem Motorsteuersystem von Fig. 1,

Fig. 3 ein Flußdiagramm einer aufgeteilten Kraftstoffeinspritzsteuerabfolgeroutine für die Motorsteuereinheit von Fig. 2,

Fig. 4 ein Zeitdiagramm der aufgeteilten Kraftstoffeinspritzsteuerung,

Fig. 5 eine Tabelle zur Verwendung beim Einstellen eines Dauerverhältnisses zwischen den Dauern der vorauseilenden und der nacheilenden Kraftstoffein­ spritzung,

Fig. 6 schematisch ein Motorsteuersystem gemäß einer weiteren Ausführungs­ form der Erfindung,

Fig. 7 ein Blockdiagramm einer Motorsteuereinheit zur Verwendung in dem Motorsteuersystem von Fig. 6,

Fig. 8 ein Flußdiagramm einer Kraftstoffeinspritzsteuerabfolgeroutine für die Motorsteuereinheit von Fig. 7,

Fig. 9 ein Flußdiagramm einer vorauseilenden Kraftstoffeinspritzsteuerabfolge­ routine für die Motorsteuereinheit von Fig. 7,

Fig. 10 ein Flußdiagramm einer nacheilenden Kraftstoffeinspritzsteuerabfolgerou­ tine für die Motorsteuereinheit von Fig. 7,

Fig. 11 ein Zeitdiagramm der Kraftstoffeinspritzaufteilsteuerung,

Fig. 12 eine Tabelle zur Verwendung bei der Einstellung eines Dauerverhältnisses zwischen den Dauern der vorauseilenden und nacheilenden Kraftstoffeinsprit­ zung,

Fig. 13 eine Tabelle zur Festlegung von Bereichen von Motorbetriebsbedingun­ gen zur Verwendung bei der Kraftstoffeinspritzaufteilsteuerung,

Fig. 14 eine Ventilzeitsteuertabelle für die Bereiche der Motorbetriebsbedingun­ gen zur Verwendung bei der aufgeteilten Kraftstoffeinspritzsteuerung, und

Fig. 15 eine Tabelle, welche zulässige Kraftstoffmengen festlegt, die in Ver­ bindung mit der Schließzeitsteuerung des Ansaugventils zur Verwendung in der Kraftstoffeinspritzaufteilsteuerung gefördert werden soll.

Teile bzw. Bauteile, die für die Erfindung nicht wesentlich sind, sowie Teile, deren Aufbau ausschließlich zum Stand der Technik gehört, werden nicht im einzelnen erläutert. Beispielsweise werden Einzelheiten bezüglich des variablen Ventilzeitsteuermechanismus bzw. Ventiltaktsteuermechanismus, des Kraftstoff­ einspritzsystems usw., die für Motoren erforderlich sind, in welche das Motor­ steuersystem eingebaut ist, nicht im einzelnen erläutert, weil ihr Aufbau und ihre Arbeitsweise sich dem Fachmann problemlos erschließen.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Motorsteuersystem in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung, das beispielsweise an einem Viertakt-Vierzylin­ der-Verbrennungsmotor angebracht ist, der eine Ansaugventilbetätigungsnocken­ welle 1 und eine Kurbelwelle 2 aufweist, die mit einer Nockenwellenriemen­ scheibe 3 bzw. einer Kurbelwellenriemenscheibe 4 ausgestattet sind. Diese Riemenscheiben 3 und 4 sind betriebsmäßig miteinander verbunden und mittels eines (nicht gezeigten) Antriebsriemens angetrieben. Die Nockenwelle 1 umfaßt acht Nocken 6, zwei Nocken für jeden Zylinder (beispielsweise eine für eine S-Öffnung und eine für eine P-Öffnung an jedem Zylinder). Jede Nocke bzw. jede Nockenscheibe weist einen variablen Außendurchmesser auf, der aus einem kegelstumpfförmigen Profil in der axialen Richtung herrührt. Die Drehzahl der Kurbelwellenriemenscheibe 4 wird als die Drehzahl des Motors mittels eines Drehzahlsensors 5 ermittelt, von welchem ein Motordrehzahlsignal Ne ausgege­ ben wird. Der Motor ist mit Kraftstoffeinspritzventilen 7 versehen, von denen jedes an einem getrennten Zylinder (nicht gezeigt) installiert ist.

Die Nockenwelle 1 ist mit einem Stellglied 8 ausgerüstet, das einen Teil eines variablen Ventiltaktsteuer- bzw. Ventilzeitsteuermechanismus bildet, der derart arbeitet, daß die axiale Position der Nocken 6 mit der Wirkung einer linearen Änderung der Ansaugventildauer Tv geändert wird (welche die Zeitlänge bedeu­ ten soll, die in Graden der Motorkurbelwellendrehung gemessen wird, demnach das Ansaugventil offen bleibt). Der variable Ventilzeitsteuermechanismus ver­ ursacht eine relative Drehung zwischen der Nockenwelle 1 und der Nockenwel­ lenriemenscheibe 3 und damit der Kurbelwelle 2, um Öffnungs- bzw. Schließzeit bzw. den Öffnungs- und Schließzeitpunkt der (nicht gezeigten) Ansaugventile zu ändern. Die Zylinder sind mit Zündkerzen 9 versehen, die an die Sekundärwick­ lungen von Zündspulen 10 angeschlossen sind. Eine Zündspule 10 liefert einen gleichzeitigen Zündfunken zu dem ersten und vierten Zylinder durch die jewei­ ligen Zündkerzen 9, und die andere Zündspule 10 liefert einen gleichzeitigen Zündfunken zu dem zweiten und dritten Zylinder durch die Zündkerzen 9. Das Motorsteuersystem hat verschiedene Sensoren, wie beispielsweise einen Posi­ tionssensor 11 zur Überwachung der axialen Position der Nockenwelle 1 zur Ermittlung der Ventilzeitsteuerung bzw. des Ventiltaktsteuerung, einen Winkel­ sensor 12 zur Überwachung der Winkelposition der Kurbelwelle 2 und zur Bereitstellung eines Kurbelwellenwinkelsignals SGT, und einen Zylinderunter­ scheidungs- bzw. -differenzierungssensor 13 zur Bereitstellung eines Zylinder­ unterscheidungs- bzw. -differenzierungssignals. Diese Sensoren 11 bis 13 gehören im Zusammenhang mit unterschiedlichen Kraftfahrzeugtypen zum Stand der Technik und können unterschiedliche Ausführungsformen aufweisen.

Die Signale von dem Drehzahlsensor 5, dem Positionssensor 11, dem Winkelsen­ sor 12 und dem Zylinderdifferenzierungssensor 13 werden zu einer Motorsteuer­ einheit (ECU) 14 übertragen. Die Motorsteuereinheit 14 gibt Steuersignale aus, die die Kraftstoffeinspritzer bzw. Einspritzventile 7, das Ventilzeitsteuerungsstell­ glied 8 und die Zündspulen 10 aktivieren und steuern. Wie in Fig. 2 gezeigt, weist die Motorsteuereinheit 14, die beispielsweise aus einem Mikrocomputer besteht, eine Einspritzaufteilsteuereinrichtung 141 zur Ausführung einer aufge­ teilten Kraftstoffeinspritzung auf, bei welcher jeder Kraftstoffeinspritzer 7 eine Kraftstoffeinspritzung zweimal für jeden der vier Zyklen oder jeden Motorzyklus ausführt, und eine Dauerverhältnis-Einstelleinrichtung 142 zum Erstellen eines (Zeit)dauerverhältnisses Div für die aufgeteilte Kraftstoffeinspritzung, nämlich für eine vorauseilende Kraftstoffeinspritzung und für eine nacheilende Kraftstoffein­ spritzung. Insbesondere wird die Einspritzung der benötigten Kraftstoffmenge teilweise während eines Intervalls oder einer Dauer einer vorauseilenden Ein­ spritzung Ti(l), bevor das Ansaugventil öffnet, und teilweise während eines Intervalls oder einer Dauer einer nacheilenden Einspritzung Ti(t) nachdem das Ventil geöffnet hat, ausgeführt. Das Kraftstoffaufteilungs-Einspritzverhältnis Div, d. h. das relative Verhältnis zwischen diesen vorauseilenden und nacheilenden Einspritzdauern Ti(l) und Ti(t) wird in Übereinstimmung mit Änderungen der Ansaugventildauer Tv geändert, die durch den variablen Ventilzeitsteuermecha­ nismus verursacht werden.

Die Kraftstoffeinspritz-Aufteilsteuervorrichtung 141 berechnet die gesamte Kraftstoffmenge, die in den Einlaßkrümmer bei jedem Motorzyklus auf der Grundlage der Motorbetriebsbedingungen gefördert wird, die beispielsweise durch die Menge der Ansaugluft wiedergegeben werden, die in den Ansaug­ krümmer eingeleitet wird, und berechnet daraufhin die Kraftstoffmenge, die in den Ansaugkrümmer innerhalb der vorauseilenden Einspritzdauer Ti(l) auf der Grundlage der gesamten Kraftstoffmenge gefördert werden soll.

Nachdem die vorauseilende Kraftstoffeinspritzung beendet wurde, um die berechnete Kraftstoffmenge zu fördern, berechnet die Einspritzaufteilsteuer­ einrichtung 141 die in den Ansaugkrümmer innerhalb der nacheilenden Einspritz­ periode Ti(t) während des Ansaughubs zu fördernde Kraftstoffmenge durch Subtrahieren der Kraftstoffmenge, die während der vorauseilenden Kraftstoffein­ spritzung eingespritzt wurde von der gesamten Kraftstoffmenge, die auf der Grundlage von aktualisierten Motorbetriebsbedingungen berechnet wird, und steuert den Kraftstoffeinspritzer 7 zur Ausführung der nacheilenden Kraftstoff­ einspritzung zur Förderung der berechneten Kraftstoffmenge in den Ansaug­ krümmer.

Die Dauerverhältnis-Einstelleinrichtung 142 legt ein Dauerverhältnis Div der vorauseilenden Einspritzdauer Ti(l) relativ zu der nacheilenden Einspritzdauer Ti(t) so fest, daß einerseits die vorauseilende Einspritzdauer Ti(l) durch eine bzw. mit einer festgelegten Zeit in zunehmendem Maß geändert wird, und andererseits die nacheilende Einspritzdauer Ti(t) durch dieselbe festgelegte Zeit in abnehmender Weise geändert wird, wenn die Ansaugventildauer Tv (die durch Ändern eines Zeitpunkts Vto ermittelt wird, zu welchem das Ansaugventil geöffnet ist, und eines Zeitpunkts Vtc, zu welchem das Ansaugventil bei dieser Ausführungsform geschlossen ist) verkürzt wird. Die Kraftstoffeinspritzdauer wird durch Festlegen des Beginns der Kraftstoffeinspritzung beispielsweise bei Auftreten eines Kurbelwellenwinkelsignals SGT sowie durch Ändern des Endes der Kraftstoff­ einspritzung geändert. Außerdem startet die nacheilende Einspritzdauer Ti(t) beim Beginn eines Ansaughubs und endet zu einem Zeitpunkt, bevor das An­ saugventil schließt. In diesem Fall wird die verlängerte Zeit, durch welche die vorauseilende Einspritzdauer Ti(l) geändert wird, mit einer Zunahme der Motor­ drehzahl Ne verlängert. Das Einstellen des Dauerverhältnisses Div mittels der Dauerverhältniseinstelleinrichtung 142 wird unter Verwendung einer Dauer­ verhältnistabelle (siehe Fig. 12) ausgeführt, die auf Änderungen der Ansaugven­ tildauer Tv und der Motordrehzahl Ne basiert.

Die Kraftstoffeinspritz-Aufteilsteuerung des Motorsteuersystems, das in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, läßt sich am besten unter Betrachtung von Fig. 3 verstehen, bei der es sich um ein Flußdiagramm handelt, das eine Kraftstoffeinspritzsteuer­ routine für den Mikrocomputer der Motorsteuereinheit 14 zeigt, und anhand von Fig. 4, bei der es sich um ein Zeitdiagramm für die Kraftstoffeinspritzsteuerung handelt.

Beim Starten der Flußdiagrammlogik in Fig. 3 geht die Steuerung direkt zum Funktionsblock beim Schritt S1 über, demnach eine Motordrehzahl Ne und der aktuelle Ventilöffnungszeitpunkt Vo sowie der Ventilschließzeitpunkt Vc in das Motorsteuersystem auf der Grundlage von Signalen eingelesen werden, die durch den Drehzahlsensor 5 bzw. den Positionssensor 11 bereitgestellt werden. Daraufhin wird beim Schritt S2 eine Ansaugventildauer Tv aus den Ventilöff­ nungs- und -schließzeitpunkten Vto und Vtc berechnet. Beim Schritt S3 über­ wacht das Steuersystem die Motorbetriebsbedingungen, um eine Ermittlung durchzuführen, ob die Motorbetriebsbedingungen für die aufgeteilte Kraftstoff­ einspritzung bereit sind oder nicht. Diese Ermittlung ist erforderlich, um die aufgeteilte Kraftstoffeinspritzung in dem Fall zu vermeiden, bei dem der Motor bei einer sehr geringen Motordrehzahl Ne, beispielsweise unmittelbar nach einem Motorstart, arbeitet. Wenn die Antwort bei der Ermittlung "NEIN" lautet, führt die Steuerroutine einen Rücksprung aus. Wenn andererseits die Antwort bei der Ermittlung "JA" lautet, schreitet die Steuerung zum Schritt S4 weiter.

Beim Schritt S4 wird ein geeignetes Dauerverhältnis Div aus der in Fig. 5 gezeig­ ten Dauerverhältnistabelle gelesen. Zu diesem Zeitpunkt wird das Dauerverhält­ nis Div von jeder der Dauerverhältniskennlinien X1, X2 . . . (X1, X2 < . . . ) gelesen. Das heißt, wenn die Ansaugventildauer Tv, wie vorstehend erläutert, verkürzt ist, stellt die Dauerverhältniseinstelleinrichtung 142 das Dauerverhältnis Div so ein, daß die Kraftstoffeinspritzdauer um die festgelegte Zeit für die voraus­ eilende Einspritzung verlängert und um die festgelegte Zeit für die nacheilende Kraftstoffeinspritzung komplementär verkürzt wird. Die Dauer jeder aufgeteilten Kraftstoffeinspritzung bzw. Kraftstoffteileinspritzung wird durch Festlegen des Beginns der Kraftstoffeinspritzung beim Auftreten eines Kurbelwellenwinkelsi­ gnals SGT eingestellt, und durch variables Einstellen der Beendigung der Kraft­ stoffeinspritzung. Die verlängerte Zeit, mit welcher die vorauseilende Einspritz­ dauer Ti(l) geändert wird, wird bei einer Erhöhung der Motordrehzahl Ne ver­ längert. Das Einstellen des Dauerverhältnisses Div wird durch die Dauerverhält­ niseinstelleinrichtung 142 ausgeführt.

Daraufhin werden bei den Schritten S6 und S7 die vorauseilenden und nachei­ lenden Kraftstoffeinspritzdauern Ti(l) und Ti(t) in einem Kraftstoffeinspritzaufteil­ zyklus für jeden Kraftstoffeinspritzer 7 eingestellt. Daraufhin wird beim Schritt S7 und S8 jeder Kraftstoffeinspritzer 7 aktiviert, um die aufgeteilte Kraftstoffein­ spritzung in Übereinstimmung mit den vorauseilenden und nacheilenden Ein­ spritzdauern Ti(l) und Ti(t) auszuführen, woraufhin die Kraftstoffeinspritzabfolge zum Schritt S1 zurückkehrt.

Im Fall, daß die Ansaugventildauer Tv geändert wird, wird bei der vorstehend erläuterten erfindungsgemäßen Ausführungsform das Dauerverhältnis Div einerseits festgelegt, die vorauseilende Einspritzdauer Ti(l) durch die spezielle Zeit mit der Wirkung einer optimierten Kraftstoffverdampfung und -zerstäubung zu verlängern, und andererseits, um die nacheilende Einspritzdauer Ti(t) zu verkürzen. Diese spezielle Beziehung zwischen der aufgeteilten Kraftstoffein­ spritzung wird festgelegt, wenn die Ansaugventildauer Tv verkürzt ist. Infolge der Festlegung des Dauerverhältnisses auf diese Weise wird es unnötig, den Beginn der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung vorzuverlegen, wodurch es möglich wird, die Ermittlung der Motorbetriebsbedingungen beiseite zu lassen, wie beispielsweise die Ansaugluftmenge, die in das Ansaugsystem eingeleitet wird, was notwendig ist, um die Ausführung der nacheilenden Kraftstoffein­ spritzung zu ermitteln. Selbst während einer großen Änderung der Ansaugluft­ menge wird dadurch die nacheilende Kraftstoffeinspritzung ansprechend auf die aktualisierten Motorbetriebsbedingungen präzise ausgeführt.

Die aufgeteilte Kraftstoffeinspritzung, bei welcher das (Kraftstoffeinspritz-)Dau­ erverhältnis Div geändert wird, um die Dauer der vorauseilenden Kraftstoffein­ spritzung zu verlängern, führt darüber hinaus zu einer Kompensierung eines Kraftstoff-Fördermangels, der während der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung der aufgeteilten Kraftstoffeinspritzung gemäß dem Stand der Technik verursacht werden kann, bei welchem die vorauseilende und nacheilende Kraftstoffein­ spritzung, bei einem feststehenden Verhältnis, beispielsweise 1 : 1, ausgeführt werden, wenn die Ansaugventildauer Tv verkürzt wird, wodurch sie uner­ wünschte Schwankungen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses unterdrückt. Wie in Fig. 4 gezeigt, wird die verringerte Zeit ΔTi(t) der nacheilenden Einspritzdauer Ti(t) als die verlängerte Zeit ΔTi(l) zu der vorauseilenden Einspritzdauer Ti(l) vor dem Beginn der Ansaugventildauer Tv komplementär addiert. Diese proportionale Änderung der aufgeteilten Kraftstoffeinspritzung hat die Wirkung einer effizien­ ten Kraftstoffverdampfung und -zerstäubung in dem Intervall von der verlänger­ ten Kraftstoffeinspritzung bis zum Beginn der Ansaugventildauer Tv, was stets erwünscht ist, um einen nutzlosen Kraftstoffverbrauch und eine Kohlenwasser­ stoffemission zu verringern, die aus der Kraftstoffverbrennung resultiert. In diesem Fall führt eine Vergleichmäßigung der verlängerten Zeit ΔTi(l), die zu der anfänglich festgelegten, vorauseilenden Einspritzdauer Ti(l) komplementär zu addieren ist, auf die verringerte Zeit ΔTi(t) der nacheilenden Einspritzdauer Ti(t), zu einer verbesserten Steuerung der Kraftstofförderung im Hinblick auf die Ansaugluftmenge. Da die nacheilende Einspritzdauer Ti(t) zu dem Zeitpunkt eingeleitet wird, zu welchem das Ansaugventil das Öffnen startet, und endet, bevor das Ansaugventil schließt, erfolgt die Kraftstofförderung zu der Verbren­ nungskammer während der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung gleichmäßig, was zu einer verbesserten Verbrennungsausbeute und zu einem verringerten Kraftstoffverbrauch führt.

Da sowohl die vorauseilende Einspritzdauer Ti(l) wie die nacheilende Einspritz­ dauer Ti(t) durch Einleiten des Intervalls zu einem festgelegten Zeitpunkt gesteu­ ert wird, beispielsweise beim Auftreten eines Kurbelwellenwinkelsignals SGT, und durch variables Einstellen der Beendigung des Intervalls, wird die Kraftstoff­ aufteileinspritzsteuerungdurch Kraftstoffaufteileinspritzintervalle vereinfacht, die durch einfaches Einstellen der Beendigung jedes Intervalls steuerbar sind.

Da die verlängerte Zeit der vorauseilenden Einspritzdauer mit einer Erhöhung der Motordrehzahl Ne erhöht wird, wird darüber hinaus die Kraftstofförderung in dem höheren Motordrehzahlbereich sichergestellt und in Bezug auf die Motorbe­ triebserfordernisse präziser gesteuert.

Obwohl bei der vorstehenden Ausführungsform die Ansaugventildauer mittels einer Änderung des Öffnungs- und Schließpunkts des Ansaugventils gesteuert wird, kann sie durch Ändern von entweder dem Öffnungs- oder dem Schließzeit­ punkt des Ansaugventils geändert werden. Anstelle eines linearen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus kann der Motor einen variablen Ventilzeit­ steuerungsmechanismus vom sogenannten EIN/AUS-Typ enthalten, der die Ansaugventildauer zwischen zwei Dauern, nämlich zwischen längeren und kürzeren Dauern, ändert.

Fig. 6 zeigt schematisch ein Motorsteuerungssystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, das beispielsweise an einem Viertakt-Vierzylin­ der-Verbrennungsmotor installiert ist. Der Motor hat eine Ansaugnockenwelle 1 und eine Kurbelwelle 2, die mit einer Nockenwellenriemenscheibe 3 bzw. einer Kurbelwellenriemenscheibe 4 ausgerüstet sind. Die Riemenscheiben 3 und 4 sind betriebsmäßig miteinander verbunden und werden mittels eines (nicht gezeigten) Antriebsriemens angetrieben. Die Nockenwelle 1 umfaßt acht Nocken 6, zwei Nocken für jeden Zylinder (beispielsweise einen für einen S-Eingang und einen für einen P-Eingang an jedem Zylinder). Jede Nocke bzw. Nockenscheibe hat ein zylindrisches Profil in der axialen Richtung. Die Drehzahl der Kurbelwellenriemen­ scheibe 4 wird als die Motordrehzahl mittels eines Drehzahlsensors 5 ermittelt, von welchem ein Motordrehzahlsignal Ne ausgegeben wird. Der Motor ist mit vier Kraftstoffeinspritzventilen 7 versehen, von denen jedes an einem (nicht gezeigten) getrennten Zylinder installiert ist.

Die Nockenwelle 1 ist mit einem Stellglied 17 ausgerüstet, das einen Teil eines variablen Ventilzeitsteuermechanismus zur Veranlassung einer Änderung der relativen Winkelposition zwischen der Nockenwelle 1 und der Nockenwellenrie­ menscheibe 3 und damit der Kurbelwelle 2 bildet, um eine Drehphase der Noc­ ken 6 im Hinblick auf die Nockenwelle 1 zu ändern, wodurch lediglich der Öffnungs- und Schließzeitpunkt der Ansaugventile (nicht gezeigt) linear geändert wird. Die Zylinder sind jeweils mit Zündkerzen 9 versehen, die an die Sekundär­ wicklungen von Zündspulen 10 angeschlossen sind. Eine Zündspule 10 führt den ersten und vierten Zylindern durch die jeweiligen Zündkerzen 9 einen gleichzeiti­ gen Zündfunken zu, und die andere Zündspule 10 führt den zweiten und dritten Zylindern durch die Zündkerzen 9 einen gleichzeitigen Zündfunken zu. Das Motorsteuersystem umfaßt einen Positionssensor 18 zum Überwachen der Winkelposition der Nockenwelle 1 und einen Luftströmungssensor 19 zur Ermitt­ lung der Ansaugluftmenge, die in einen (nicht gezeigten) Einlaßkrümmer eingelei­ tet wird, ebenso wie einen Winkelsensor 12 derselben Art wie bei der vorausge­ henden Ausführungsform. Diese Sensoren 12, 18 und 19 sind in unterschiedli­ chen Typen der Automobiltechnik bekannt und können unterschiedliche bekann­ te Typen sein.

Signale von dem Drehzahlsensor 5, dem Winkelsensor 12, dem Positionssensor 18 und dem Luftströmungssensor 19 werden zu einer Motorsteuereinheit (ECU) 20 übertragen, von welcher Steuersignale für die Kraftstoffeinspritzer 7, das Stellglied 17 und die Zündspulen 10 bereitgestellt werden, wie in Fig. 7 gezeigt, weist die Motorsteuereinheit 20, die beispielsweise aus einem Mikrocomputer besteht, eine Kraftstoffaufteileinspritzsteuereinrichtung 141 auf, um den Kraft­ stoffeinspritzer 7 zu veranlassen, eine Kraftstoffeinspritzung zweimal bei jedem Motorzyklus auszuführen, und eine (Zeit)dauerverhältniseinstelleinrichtung 142 zum Festlegen eines Dauerverhältnisses Div dieser aufgeteilten Kraftstoffein­ spritzung, d. h. eine vorauseilende Kraftstoffeinspritzung und eine nacheilende Kraftstoffeinspritzung in Übereinstimmung mit einer Änderung der Ansaugventil­ dauer Tv (die durch Ändern eines Ansaugventilöffnungszeitpunkts Vto und eines Ansaugventilschließzeitpunkts Vtc bei dieser Ausführungsform ermittelt wird) bei Auftreten der Änderung.

Die Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 141 berechnet die gesamte Kraftstoff­ menge, die in den Ansaugkrümmer bei jedem Motorzyklus auf der Grundlage der Motorbetriebsbedingungen gefördert werden soll, die beispielsweise durch die Ansaugluftmenge dargestellt sind, die in den Ansaugkrümmer eingeleitet wird, und daraufhin berechnet sie die Kraftstoffmenge, die in den Ansaugkrümmer innerhalb der vorauseilenden Einspritzdauer Ti(l) auf der Grundlage der Kraftstoff­ gesamtmenge gefördert werden soll.

Nachdem die vorauseilende Kraftstoffeinspritzung aufgehört hat, die berechnete Kraftstoffmenge zu fördern, führt die Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung 141 eine weitere Berechnung der Kraftstoffmenge durch, die in den Ansaugkrümmer innerhalb der nacheilenden Einspritzdauer Ti(t) beim Ansaughub gefördert wer­ den soll, durch Subtrahieren der Kraftstoffmenge, die während der vorauseilen­ den Einspritzdauer Ti(l) eingespritzt wurde, von der Kraftstoffgesamtmenge, die auf der Grundlage der aktualisierten Motorbetriebsbedingungen berechnet wurde, und sie steuert den Kraftstoffeinspritzer 7 dazu, die nacheilende Kraft­ stoffeinspritzung auszuführen, um die berechnete Kraftstoffmenge in den An­ saugkrümmer zu fördern.

Die Dauerverhältniseinstelleinrichtung 142 legt ein Dauerverhältnis Div der vorauseilenden Einspritzdauer Ti(l) relativ zur nacheilenden Einspritzdauer Ti(t) derart fest, daß einerseits die vorauseilende Einspritzdauer Ti(l) mit einer be­ stimmten Zeit zunehmend geändert wird, und andererseits die nacheilende Einspritzdauer Ti(t) mit derselben festgelegten Zeit abnehmend geändert wird, wenn die Ansaugventildauer Tv verkürzt ist. Die Kraftstoffeinspritzdauer wird durch Festlegen des Beginns der Kraftstoffeinspritzung, beispielsweise bei Auftreten eines Kurbelwellenwinkelsignals SGT und durch variables Einstellen der Beendigung der Kraftstoffeinspritzung gesteuert. Die vorauseilende Ein­ spritzdauer Ti(t) reicht vom Beginn des Ansaughubs bis zum maximalen An­ saugventilhub, wie in Fig. 11 gezeigt. In diesem Fall wird die verlängerte Zeit, mit welcher die vorauseilende Einspritzdauer Ti(l) geändert ist, bei einer Erhö­ hung der Motordrehzahl Ne verlängert. Das Einstellen des Dauerverhältnisses Div mittels der Dauerverhältnis-Einstelleinrichtung 142 wird unter Verwendung einer Dauerverhältnistabelle (siehe Fig. 5) ausgeführt, die auf Änderungen der An­ saugventildauer Tv und der Motordrehzahl Ne beruht.

Die Kraftstoffaufteileinspritzsteuerung des Motorsteuersystems, das in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, läßt sich am besten aus den Fig. 8 bis 10 verstehen, die Flußdiagramme von Kraftstoffeinspritzdauerroutinen für den Mikrocomputer der Motorsteuereinheit 20 zeigen, und aus Fig. 11, bei der es sich um ein Zeitdia­ gramm der Kraftstoffeinspritzsteuerung handelt.

Fig. 8 zeigt ein Flußdiagramm der Ventilzeitsteuerungsroutine, die so program­ miert ist, daß sie jeweils nach 5 Sekunden wiederholt ausgeführt wird, wobei, wenn die Flußdiagrammlogik beginnt, die Steuerung direkt zu einem Funktions­ block beim Schritt S101 übergeht, wo eine Motordrehzahl Ne und die Ansaug­ luftmenge Qa, die in den Ansaugkrümmer geleitet wird, in das Motorsteuersy­ stem auf der Grundlage von Signalen gelesen werden, die durch den Drehzahl­ sensor 5 bzw. den Luftströmungssensor 20 bereitgestellt werden. Daraufhin wird beim Schritt S102 ein Zielventilöffnungszeitpunkt aus einer Motorbetriebs­ bereichtabelle und einer Ventilöffnungs- und -schließzeitpunkftabelle ermittelt, wie in Fig. 13 bzw. 14 gezeigt. Die Motorbetriebsbedingungen sind beispielwei­ se in drei Bereiche aufgeteilt, nämlich in einen Bereich A, einen Bereich B und einen Bereich C, wie in Fig. 13 gezeigt. Die Zeitsteuerung des Öffnens der Ansaug- und Auslaßventile wird aus vorbestimmten Zeitsteuerungs- bzw. Taktdiagrammen für die jeweiligen Motorbetriebsbereiche ermittelt, wie in Fig. 14 gezeigt. Daraufhin wird eine Einschaltdauerrate bzw. eine Einschaltdauer für den variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus beim Schritt S103 gesteuert, und ein Steuersignal, das für die Einschaltdauerrate repräsentativ ist, wird an das Stellglied 17 des variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus ausgegeben, um den Schließzeitpunkt des Ansaugventils beim Schritt S104 einzustellen. Schließlich wird auf der Grundlage des Ansaugventilschließzeitpunkts eine zuläs­ sige nacheilende Einspritzdauer Ti(t)r aus einer Tabelle für die zulässige Dauer ermittelt, wie in Fig. 15 gezeigt.

Fig. 9 zeigt ein Flußdiagramm der vorauseilenden Kraftstoffeinspritzsteuerrouti­ ne. Die Flußdiagrammlogik beginnt und die Steuerung geht direkt zum Funktions­ block beim Schritt S201 weiter, wo eine Motordrehzahl Ne, der Ansaugventil­ zeitpunkt Vt und die Ansaugluftmenge Qa₁, die in den Einlaßkrümmer unmittel­ bar vor dem Beginn der vorauseilenden Kraftstoffeinspritzung eingeleitet wird, in das Motorsteuersystem gelesen. Daraufhin wird die Kraftstoffgesamtmenge, die für den Kraftstoffeinspritzer zur Einspritzung in einem Verbrennungszyklus erforderlich ist, auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne und der Ansaugluftmen­ ge Qa₁ beim Schritt S202 berechnet, um eine Einspritzimpulsbreite Ti₁ beim Schritt S203 festzulegen. Beim Schritt S204 überwacht das Steuersystem die Motorbetriebsbedingungen und führt eine Ermittlung durch, ob die Motorbe­ triebsbedingungen für die aufgeteilte Kraftstoffeinspritzung bereit waren oder nicht. Diese Ermittlung ist erforderlich, um die aufgeteilte Kraftstoffeinspritzung in dem Fall zu vermeiden, bei dem der Motor bei einer beträchtlich niedrigen Motordrehzahl Ne, beispielsweise unmittelbar nach dem Motorstart arbeitet. Wenn die Antwort bei der Ermittlung "NEIN" lautet, schreitet die Steuerroutine zum Schrift S212 weiter, wie nachfolgend erläutert. Wenn die Antwort bei der Ermittlung andererseits "JA" lautet, schreitet die Steuerung zum Schritt S205 weiter.

Beim Schritt S205 wird ein geeignetes Dauerverhältnis Div aus der in Fig. 12 gezeigten Dauerverhältnistabelle gelesen. Dieses Dauerverhältnis Div wird von jeder der Dauerverhältniskurven X1, X2, . . . (X1, X2 < . . . ) gelesen, die in Bezug auf die Motordrehzahl Ne und dem Ansaugventilöffnungszeitpunkt Vto festge­ legt sind. Das heißt, wenn der Ansaugventilöffnungszeitpunkt Vto vorverlegt ist, wird das Dauerverhältnis Div so eingestellt, daß das Einspritzintervall um eine festgelegte Zeit für die vorauseilende Ventileinspritzung verlängert und um dieselbe festgelegte Zeit für die nacheilende Einspritzung verkürzt ist. Die Dauer jeder aufgeteilten Kraftstoffeinspritzung wird durch Festlegen des Beginns der Kraftstoffeinspritzung beispielsweise bei Auftreten eines Kurbelwellenwinkelsi­ gnals SGT eingestellt, und durch variables Einstellen der Beendigung der Kraft­ stoffeinspritzung. Die nacheilende Einspritzdauer Ti(t) startet bei Beginn eines Ansaughubs und endet zu einem Zeitpunkt, bevor das Ansaugventil schließt, wie in Fig. 11 gezeigt. Die verlängerte Zeit, mit welcher die vorauseilende Einspritz­ dauer Ti(l) geändert wird, wird bei einer Zunahme der Motordrehzahl Ne, wie aus Fig. 12 hervorgeht, verlängert. Das Einstellen des Kraftstoffeinspritzdauerverhält­ nisses Div wird durch die Dauerverhältniseinstelleinrichtung 142 ausgeführt. Daraufhin werden die vorauseilenden und nacheilenden Einspritzdauern Ti(l) und Ti(t) zu diesem Zeitpunkt bei den Schritten S206 bzw. S207 eingestellt.

Wenn die derart ermittelte nacheilende Einspritzdauer Ti(t) die zulässige nachei­ lende Einspritzdauer Ti(t)r übersteigt, die bei der variablen Ventilzeitsteuerung ermittelt wurde, ist es gegebenenfalls nicht möglich, die erwartete Kraftstoffein­ spritzmenge innerhalb eines festgelegten Ansaughubintervalls zu erzielen. Aus diesem Grund wird beim Schritt S208 eine Ermittlung durchgeführt, ob die nacheilende Einspritzdauer Ti(t) größer ist als die zulässige nacheilende Ein­ spritzdauer Ti(t)r oder nicht. Wenn die Antwort auf die Ermittlung "JA" lautet, wird die vorauseilende Einspritzdauer Ti(l) um die Differenzzeit ΔTi(t) zwischen der nacheilenden Einspritzdauer Ti(t) und der zulässigen nacheilenden Einspritz­ dauer Ti(t)r als eine verlängerte Zeit ΔTi(l) beim Schritt S209 verlängert. Wenn es als Ergebnis einer beim Schritt S210 erfolgten Ermittlung Zeit ist, um die vorauseilende Kraftstoffeinspritzung auszuführen, startet die vorauseilende Kraftstoffeinspritzung und dauert für diese gegebenenfalls verlängerte voraus­ eilende Einspritzdauer Ti(l) plus ΔTi(l) beim Schrift S211 an. Bei Beendigung der vorauseilenden Kraftstoffeinspritzung beginnt beim Schrift S101 eine weitere vorauseilende Kraftstoffeinspritzsteuerroutine.

Wenn die Antwort auf die beim Schrift S204 erfolgte Ermittlung betreffend die Motorbetriebsbedingungen in Bezug auf die aufgeteilte Kraftstoffeinspritzung andererseits "NEIN" lautet, zeigt dies an, daß die aufgeteilte Kraftstoffeinsprit­ zung nicht erforderlich ist, woraufhin, nachdem die Einspritzimpulsbreite Ti₁ beim Schritt S212 ersetzt wurde, die beim Schritt S203 für eine vorauseilende Ein­ spritzdauer Ti(l) festgelegt wurde, beim Schritt S212 eine Flagge F1 für die aufgeteilte Einspritzung gehißt oder auf "1" gesetzt, was anzeigt, daß eine beliebige aufgeteilte Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wurde, und eine weitere vorauseilende Kraftstoffeinspritzsteuerroutine daraufhin ab dem Schritt S101 beginnt.

Wenn ferner als Ergebnis der beim Schritt S208 erfolgten Ermittlung die nachei­ lende Einspritzdauer Ti(t) als kürzer als die zulässige nacheilende Einspritzdauer Ti(t)r beurteilt wurde, wird die Entscheidung betreffend den Zeitpunkt für die Ausführung der vorauseilenden Kraftstoffeinspritzung beim Schritt S209 aufge­ rufen, ohne die vorauseilende Einspritzdauer Ti(l) zu verlängern.

Fig. 10 zeigt ein Flußdiagramm der nacheilenden Kraftstoffeinspritzsteuerroutine. Die Flußdiagrammlogik beginnt und die Steuerung geht direkt zum Funktions­ block beim Schritt S301 weiter, wo eine Ermittlung durchgeführt wird, ob die Flagge F1 für eine aufgeteilte Einspritzung gesenkt oder auf "0" gesetzt ist, was anzeigt, daß die aufgeteilte Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wurde. Lediglich dann, wenn die Antwort auf die Ermittlung "JA" lautet, schreitet die Flußdia­ grammlogik weiter. Diese Ermittlung wird wiederholt, bis die Flagge F1 für die aufgeteilte Einspritzung gesenkt ist. Beim Schritt S302 werden eine Motor­ drehzahl Ne, ein Ansaugventilzeitpunkt Vt und die Ansaugluftmenge Qa₂, die in den Ansaugkrümmer unmittelbar vor dem Beginn der nacheilenden Kraftstoffein­ spritzung eingeleitet wurde, in das Motorsteuersystem gelesen. Daraufhin wird die Kraftstoffgesamtmenge, die für einen Motorzyklus erforderlich ist, auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne und der Ansaugluftmenge Qa₂ beim Schritt S303 berechnet, um eine Einspritzimpulsbreite Ti₂ festzulegen, die für diese aktualisierte Kraftstoffgesamtmenge beim Schrift S304 repräsentativ ist.

Beim Schritt S305 wird die nacheilende Einspritzdauer Ti(t) als die Differenz zwischen der Einspritzimpulsbreite Ti₂ und der vorauseilenden Einspritzdauer Ti(l) erhalten. Daraufhin erfolgt beim Schrift S306 eine Ermittlung, ob es Zeit ist oder nicht, die nacheilende Kraftstoffeinspritzung auszuführen. Wenn die Antwort auf die Ermittlung "JA" lautet, wird die nacheilende Kraftstoffeinspritzung durch­ gehend für die nacheilende Einspritzdauer Ti(t) durchgeführt. Diese Ermittlung wird wieder holt, bis der Zeitpunkt für nacheilende Einspritzung erreicht ist. Nach Beendigung der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung beginnt eine weitere nacheilende Kraftstoffeinspritzsteuerroutine nachfolgend ab dem Schrift S301.

In dem Fall, daß die Kraftstoffeinspritzung bei jedem Motorzyklus zweimal ausgeführt wird, wenn die Ansaugventildauer Tv geändert wird, das Dauer­ verhältnis Div zwischen den vorauseilenden und nacheilenden Einspritzdauern, wird bei dieser Ausführungsform, wie vorstehend erläutert, die vorauseilende Einspritzdauer Ti(l) um eine vorbestimmte Zeit verlängert und die nacheilende Einspritzdauer Ti(t) verkürzt, wenn die Ansaugventildauer Tv vorverlegt ist. Infolge davon ist es unnötig, den Beginn der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung vorzuverlegen, was die Ermittlung der Motorbetriebsbedingungen (beispielsweise der Ansaugluftmenge) erlaubt, was stets erforderlich ist, um die Kraftstoffein­ spritzmenge innerhalb der nacheilenden Einspritzdauer Ti(t) zu ermitteln. Selbst während einer großen Änderung der Ansaugluftmenge wird infolge davon die nacheilende Kraftstoffeinspritzung ansprechend auf die aktualisierten Motorbe­ triebsbedingungen mit dem Ergebnis einer hohen Ausbeute der Kraftstofförde­ rung präzise ausgeführt.

Es wird erwartet, während der nacheilenden Einspritzdauer Ti(t) eine bestimmte Kraftstoffmenge ungefördert zu lassen, wenn die Ansaugventildauer Tv vorver­ legt ist, wobei diese Kraftstoffmenge während der vorauseilenden Einspritzdauer Ti(l) als Ergebnis der Verlängerung der vorauseilenden Einspritzdauer Ti(l) um eine verlängerte Zeit ΔTi(l) im voraus gefördert wird, wie durch eine durch­ gezogene Linie in Fig. 11 gezeigt, wodurch die Kraftstofförderungsausbeute weiter erhöht wird. Die aufgeteilte Kraftstoffeinspritzung, bei welcher das Kraftstoffeinspritzdauerverhältnis Div geändert wird, um die vorauseilende Einspritzdauer zu ändern, führt zu einer Kompensation eines Kraftstofförderungs­ unterschusses, der während der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung bei der aufgeteilten Kraftstoffeinspritzung gemäß dem Stand der Technik verursacht sein kann, bei welcher die vorauseilende und nacheilende Kraftstoffeinspritzung mit einer fixen bzw. festgelegten Dauerproportion von beispielsweise 1 : 1 ausge­ führt wird, wenn die Ansaugventildauer Tv vorverlegt wird. Diese proportionale Änderung der Dauer zwischen der aufgeteilten Kraftstoffeinspritzung hat die Wirkung einer ausreichenden Kraftstoffverdampfung und -zerstäubung in dem Intervall von der verlängerten Kraftstoffeinspritzung bis zum Beginn der An­ saugventildauer Tv, was stets erwünscht ist, um einen nutzlosen Kraftstoffver­ brauch und eine Kohlenwasserstoffemission zu verringern, die aus der Kraft­ stoffverbrennung resultiert. Die Vergleichmäßigung der verlängerten Zeit ΔTi(l), die zu der vorauseilenden Einspritzdauer Ti(l) addiert wird, auf die verringerte Zeit ΔTi(t), die von der nacheilenden Einspritzdauer Ti(t) entfernt ist, führt zu einer verbesserten präzisen Steuerung der Kraftstofförderung im Hinblick auf die Ansaugluftmenge. Da die nacheilende Einspritzdauer Ti(t) zu dem Zeitpunkt eingeleitet wird, zu welchem das Ansaugventil sein Öffnen startet, und beendet wird, bevor das Ansaugventil schließt, erfolgt die Kraftstofförderung in die Verbrennungskammer während der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung gleich­ mäßig, was zu einem verbesserten Verbrennungswirkungsgrad und einem verringerten Kraftstoffverbrauch führt. Da sowohl die vorauseilende Einspritzdau­ er Ti(l) wie die nacheilende Einspritzdauer Ti(t) durch Einleiten des Intervalls zu einem feststehenden Zeitpunkt gesteuert wird, beispielsweise beim Auftreten eines Kurbelwellenwinkelsignals SGT, und durch variables Einstellen der Beendi­ gung des Intervalls wird die Kraftstoffaufteileinspritzsteuerung durch die aufge­ teilte Kraftstoffeinspritzung vereinfacht, von welcher die Kraftstoffeinspritzinter­ valle lediglich durch Einstellen der Beendigung jedes Intervalls eingestellt wer­ den.

Da sowohl die vorauseilende Einspritzdauer Ti(l) wie die nacheilende Einspritz­ dauer Ti(t) durch Einleiten des Intervalls zu einem fixen Zeitpunkt gesteuert werden, beispielsweise bei Auftreten eines Kurbelwellenwinkelsignals SGT, und durch das variable Einstellen der Beendigung des Intervalls, wird die Kraftstoff­ aufteileinspritzsteuerung aufgrund aufgeteilter Kraftstoffeinspritzintervalle vereinfacht, die durch einfaches Einstellen der Beendigung jedes Intervalls steuerbar sind.

Da darüber hinaus die verlängerte Zeit für die vorauseilende Einspritzdauer mit einer Erhöhung der Motordrehzahl Ne erhöht wird, wird die Kraftstofförderung im höheren Motordrehzahlbereich sichergestellt und kann ansprechend auf Motorbetriebserfordernisse präziser gesteuert werden. Da die nacheilende Kraftstoffeinspritzung vorverlegt wird, um vor einem Zeitpunkt To zuendezuge­ hen, bei welchem der maximale Ansaugventilhub auftritt, um ein Zeitintervall bereitzustellen, das zwischen die Beendigung der nacheilenden Kraftstoffein­ spritzung und den Zeitpunkt To des maximalen Ansaugventilhubs paßt, wird die nacheilende Kraftstoffeinspritzung in die Lage versetzt, mit Sicherheit vor dem Zeitpunkt To des maximalen Ansaugventilhubs aufgrund der Existenz eines trennbaren Zeitintervalls selbst dann mit Sicherheit zu enden, wenn während einer Änderung der Motorbetriebsbedingungen die Ansaugluftmenge innerhalb der Dauer der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung stärker wächst als innerhalb der vorauseilenden Einspritzdauer, wodurch eine bestmögliche nacheilende Kraftstoffeinspritzung erzielt wird.

Obwohl die vorliegende Erfindung im Hinblick auf bevorzugte Ausführungs­ formen erläutert wurde, erschließen sich dem Fachmann ohne weiteres andere Ausführungsformen und Varianten davon, die im Schutzumfang der Erfindung liegen, die in den nachfolgenden Ansprüchen festgelegt ist.

Claims (13)

1. Motorsteuersystem (14; 20) zum Steuern eines Verbrennungsmotors, der mit einem variablen Ventil-Zeittaktsteuermechanismus ausgestattet ist, der die in Graden der Drehung der Motorkurbelwelle (2) gemessene An­ saugventilöffnungszeiten Tv ändert, während welcher ein Ansaugventil offenbleibt, und mit einem Kraftstoffeinspritzer (7) für jeden Zylinder in dem Motor, der Kraftstoff in einen Ansaugkrümmer des Motors einspritzt, wobei das Motorsteuersystem (14; 20) umfaßt:
eine Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung, um die Kraftstoffeinspritzer (7) zu veranlassen, um mehrfach eine Kraftstoffeinspritzung durchzuführen, um eine Kraftstoffgesamtmenge in den Ansaugkrümmer zu fördern, die für jeden Motorzyklus erforderlich ist, wobei die Kraftstoffeinspritzung eine vorauseilende Kraftstoffeinspritzung (Ti(l)), die endet, während ein Ansaugventil in dem Zylinder geschlossen bleibt, und eine nacheilende Kraftstoffeinspritzung (Ti(t)), die zu einem vorbestimmten Zeitpunkt in einem Ansaugzyklus endet, aufweist,
eine Motorbetriebszustandermittlungseinrichtung zum Ermitteln von Be­ triebszuständen des Motors,
eine Kraftstoffmengenberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Kraft­ stoffgesamtmenge, die bei jedem Motorzyklus auf der Grundlage von Motorbetriebszuständen eingespritzt werden soll, die durch die Motorbe­ triebszustandermittlungseinrichtung vor der vorauseilenden Kraftstoffein­ spritzung ermittelt werden, um eine vorauseilende Kraftstoffeinspritzmen­ ge zu berechnen, die für eine Zeitdauer der vorauseilenden Kraftstoffein­ spritzung eingespritzt werden soll, um eine Differenz einer aktualisierten Kraftstoffgesamtmenge zu berechnen, die bei jedem Motorzyklus einge­ spritzt werden soll, die auf der Grundlage der Motorbetriebszustände nach Beendigung der Zeitdauer der vorauseilenden Einspritzung durch die Motorbetriebszustandermittlungseinrichtung aus der vorauseilenden Kraftstoffeinspritzmenge als nacheilende Kraftstoffeinspritzmenge er­ mittelt wird, die für eine Zeitdauer der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung eingespritzt werden soll, und
eine Dauerverhältnissteuereinrichtung (142) zum Steuern eines relativen Verhältnisses zwischen der Zeitdauer (Ti(l)) der vorauseilenden Einsprit­ zung und der Zeitdauer (Ti(t)) der nacheilenden Einspritzung in Abhängig­ keit von Änderungen in der Ansaugventilöffnungszeit Tv.

2. Motorsteuersystem nach Anspruch 1, bei welchem die Dauerverhältnis­ steuereinrichtung (142) das Dauerverhältnis ändert, um eine festgelegte Verringerung der Zeitdauer (Ti(t)) der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung ansprechend auf eine Vorverlegung einer Beendigung der Ansaugventilöff­ nungszeit (Tv) und eine Verlängerung der Zeitdauer (Ti(l)) der vorauseilen­ den Kraftstoffeinspritzung komplementär zu der festgelegten Verringerung zu verursachen.

3. Motorsteuersystem nach Anspruch 2, bei welchem die Kraftstoffeinspritz­ steuereinrichtung die Zeitdauer der vorauseilenden Kraftstoffeinspritzung durch Einleiten der vorauseilenden Kraftstoffeinspritzung zu einem Zeit­ punkt, der relativ zu Drehwinkeln einer Kurbelwelle des Motors feststeht und die Verzögerung der Beendigung der vorauseilenden Kraftstoffein­ spritzung durch eine vorbestimmte Zeitverlängerung, steuert.

4. Motorsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die Kraftstoffeinspritzeinrichtung die nacheilende Kraftstoffeinspritzung zu einem Zeitpunkt, der relativ zu Drehwinkeln einer Kurbelwelle des Motors feststeht, ungeachtet von Änderungen der Ansaugventilöffnungszeit einleitet, um die Zeitdauer der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung zu steuern.

5. Motorsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die Motorbetriebszustandsermittlungseinrichtung/Motorbetriebszuständefes-t­ stellt, aufgrund welcher die Kraftstoffgesamtmenge berechnet wird, um eine Kraftstoffmenge, die während der vorauseilenden Kraftstoffeinsprit­ zung zugeführt wird, unmittelbar vor dem Beginn der vorauseilenden Kraftstoffeinspritzung zu bestimmen.

6. Motorsteuersystem nach Anspruch 5, bei welchem die Motorbetriebszu­ standsermittlungseinrichtung upgedatete bzw. aktualisierte Motorbetriebs­ zustände feststellt, auf Grundlage von welchen die aktualisierte Kraft­ stoffgesamtmenge berechnet wird, um eine Kraftstoffmenge, die während der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung zugeführt wird, unmittelbar vor Beginn der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung zu bestimmen.

7. Motorsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem der variable Ventilzeitsteuermechanismus eine Beendigung der Ansaugventil­ öffnungszeit bei Änderung der Motorlast in einem festgelegten Bereich der Motorbetriebszustände vorverlegt.

8. Motorsteuersystem nach Anspruch 1, bei welchem die Dauersteuerein­ richtung das Dauerverhältnis ändert, um eine festgelegte Verringerung der Zeitdauer der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung zu veranlassen, wenn die Ansaugventilöffnungszeit verkürzt ist, und eine Verlängerung der Zeit­ dauer der vorauseilenden Kraftstoffeinspritzung komplementär zu der festgelegten Verringerung.

9. Motorsteuersystem nach Anspruch 8, bei welchem die Kraftstoffeinspritz­ steuereinrichtung die Zeitdauer der nacheilenden Kraftstoffeinspritzung einleitet, wenn ein Ansaugzyklus startet.

10. Motorsteuersystem nach Anspruch 8, bei welchem die Ansaugventilöff­ nungszeit abhängig vom Schließen des Ansaugventils eingestellt wird.

11. Motorsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem die Dauerverhältnissteuereinrichtung das Dauerverhältnis ändert, um eine Beendigung der vorauseilenden Kraftstoffeinspritzung mit einer vorbe­ stimmten Zeitverlängerung zu verzögern, die bei einer Zunahme der Motordrehzahl verlängert wird.

12. Motorsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welchem die Dauerverhältnissteuereinrichtung das Dauerverhältnis in Übereinstimmung mit Änderungen der Ansaugventilöffnungszeit und der Motordrehzahl ändert.

13. Motorsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welchem die Dauerverhältnissteuereinrichtung eine Dauerverhältniskennkurventabelle bzw. -karte aufweist, die relativ zu der Ansaugventilöffnungszeit und der Motordrehzahl festgelegt ist.