DE19739786C2

DE19739786C2 - Ottomotor mit Direkteinspritzung

Info

Publication number: DE19739786C2
Application number: DE19739786A
Authority: DE
Inventors: Hiroto Nishide
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-09-10
Filing date: 1997-09-10
Publication date: 2002-03-07
Anticipated expiration: 2017-09-11
Also published as: GB2317028B; GB9719267D0; DE19739786A1; US5979400A; KR19980024463A; JPH1089125A; KR100245453B1; GB2317028A; JP3514049B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ottomotor gemäß den Pa tentansprüchen 1 und 2 und ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffein spritzung bei einem Ottomotor gemäß dem Patentanspruch 9.

Ottomotoren mit Direkteinspritzung sind aus der JP 2-20755-A, der JP 2-20754-A u. a. bekannt.

In dem aus der JP 2-20755-A bekannten Motor wird die Einspritzdauer auf der Grundlage des Differenzdrucks zwischen dem Kraftstoffdruck und dem Druck in einem Zylinder kompensiert, ferner wird die Einspritzzeitsteuerung gemäß der Schwankung der Einspritzdauer kompensiert.

In dem aus der JP 2-20754-A bekannten Motor wird die Einspritzmenge durch Ermitteln der Ist-Luftmenge anhand des Drucks in einem Zylinder be stimmt, wird die der Einspritzmenge entsprechende Einspritzdauer auf der Grundlage des Differenzdrucks zwischen dem Kraftstoffdruck und dem Druck in einem Zylinder kompensiert und wird die Einspritzzeitsteuerung entspre chend der Schwankung der Einspritzdauer kompensiert.

In einem Ottomotor mit Direkteinspritzung wird die Einspritzdauer durch Messen der Zeit ab dem Beginn des Einspritzvorgangs gesteuert. Es besteht jedoch die Möglichkeit, daß die Kurbelwinkelposition des Einspritzend zeitpunkts erheblich verzögert ist, weshalb die Einspritzsteuerung zu einem Zeitpunkt ausgeführt wird, zu dem der Druck in einem Zylinder höher als der Kraftstoffdruck ist, so daß am Kraftstoffeinspritzventil eine Rückwärtsströ mung auftritt.

Beispielsweise ist beim Anlassen bei niedriger Temperatur die erforderliche Kraftstoffmenge hoch, ferner ist der Kraftstoffdruck direkt nach dem Anlassen niedrig, wenn eine motorbetriebene Hochdruckkraftstoffpumpe verwendet wird, so daß die für die erforderliche Kraftstoffmenge notwendige Einspritz dauer lang wird. Es besteht jedoch die Möglichkeit, daß bei einem schnellen Anstieg der Drehzahl nach dem Beginn der Einspritzung die Kurbelwin kelposition des Einspritzendpunkts in die spätere Periode eines Verdich tungshubs verschoben wird, weil die Einspritzdauer und die Einspritzzeit steuerung auf Werten bleiben, die für einen Zustand niedriger Drehzahl vor dem Anstieg der Motordrehzahl geeignet sind, weshalb das Einspritzventil fortgesetzt in den geöffneten Zustand gesteuert wird, selbst wenn der Druck in einem Zylinder höher als der Kraftstoffdruck geworden ist.

Falls die Einspritzdauer einer Rückkopplungsregelung auf der Grundlage des von einem Kraftstoffdrucksensor erfassten Kraftstoffdrucks unterworfen wird, wird die Einspritzdauer übermäßig kompensiert, falls wegen einer Störung des Kraftstoffdrucksensors der erfasste Kraftstoffdruck niedriger als der Ist- Druck ist. Wenn in der Kraftstoffpumpe eine Störung vorliegt und der spezifi zierte hohe Druck nicht erhalten werden kann, wird die Einspritzdauer durch die Rückkopplungsregelung zunehmend kompensiert, so daß die Möglichkeit besteht, daß die Kurbelwinkelposition des Einspritzendes verzögert wird und das Einspritzventil fortgesetzt in den geöffneten Zustand gesteuert wird, selbst wenn der Druck in einem Zylinder höher als der Kraftstoffdruck gewor den ist.

Aus der DE 692 19 239 T2 ist ein Ottomotor mit Direkteinspritzung bekannt mit einem Zylinder und einem Kraftstoffeinspritzventil, das Kraftstoff direkt in einen Verbrennungsraum des Zylinders einspritzt. Sensoren, die die Motor drehzahl und den Gaspedalwinkel ermitteln, dienen zur Erfassung des Be triebszustandes des Motors, wobei ein Steuergerät den Einspritzstartzeit punkt und die Kraftstoffeinspritzdauer in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors ermittelt und das Kraftstoffeinspritzventil entsprechenderweise steuert. In einer Ausführungsform ist die Einspritzung des Kraftstoffs auf einen vorbestimmten Kurbelwinkelbereich von 20° vor OT bis 5° nach OT be schränkt. Aufgrund einer nicht zufriedenstellenden Einspritzmengengenauig keit wird ein Zylinderdrucksensor eingesetzt, mit dem das Kraftstoffeinsprit zende gesteuert wird.

Die US 5 222 481 A offenbart eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung bei einem Ottomotor mit Direkteinspritzung. Eine Kraftstoffeinspritz- Steuereinrichtung steuert den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und die Kraftstoff einspritzimpulsbreite. Die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite wird in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem tatsächlichen Zylinderdruck, der mittels ei nes Sensors gemessen wird, und dem Soll-Kraftstoffdruck korrigiert. Ein Kurbelwinkelpositionssensor ist vorgesehen, um eine vorbestimmte Stan dardkurbelwinkelposition vor dem oberen Totpunkt in jedem Zylinder zu de tektieren. Ferner wird ermittelt, ob die erforderliche Motorlast stark oder ge ring ist. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und die Kraftstoffeinspritzmenge wird mittels Verzeichnissen korrigiert, wobei bei geringer und mittlerer Motorlast andere Werte in dem Verzeichnis angegeben sind, als bei einer starken Mo torlast.

Aus der GB 2 067 661 A ist eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung be kannt, mit einem Kraftstoffeinspritzventil und einem Kraftstoffmengen- Regelventil, welche mittels einer Steuerschaltung betrieben werden. Ein Kur belwinkelsensor ist vorgesehen, um ein Signal zum Steuern des Kraftstoff einspritzzeitpunktes zu erzeugen. Um genügend große Kraftstoffeinspritz mengen zu erzeugen, wird die Impulsbreite beim Kraftstoffeinspritzen ver größert und der Einspritzdruck erhöht. Um ein genügend hohes Ansprechen bei hoher Motorlast ohne beträchtliches Vergrößern der Kraftstoffeinspritz dauer zu erlangen, ist ein Druckspeicher vorgesehen, der unter Druck ge setzten Kraftstoff speichert, um den Kraftstoffeinspritzdruck zu erhöhen.

Die GB 20 79 007 A offenbart eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer Kraftstoffeinspritzdüse und einer Steuereinheit zum elektronischen Steuern der einzuspritzenden Kraftstoffmenge. Um ein Signal zu erzeugen, dass eine optimal einzuspritzende Kraftstoffmenge an gibt, ist eine Recheneinheit vorgesehen, welche die Kraftstoffmenge in Ab hängigkeit von dem Motorbetriebszustand berechnet. Zur Ermittlung des Motorbetriebszustandes sind ein Beschleunigungssensor, ein Kühlwasser temperatursensor, ein Kraftstofftemperatursensor, ein Luftdrucksensor und ein Kompressionsdrucksensor vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfah ren zur Einspritzsteuerung eines Verbrennungsmotors zu schaffen, die bzw. das bei einfachem Aufbau eine Rückströmung des Kraftstoffs auf sichere Weise verhindert.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1, 2 und 9 angege benen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß umfasst ein Ottomotor mit Direkteinspritzung einen oder mehrere Zylinder mit jeweils einem Kraftstoffeinspritzventil, das Kraftstoff direkt in einem Verbrennungsraum des jeweiligen Zylinders einspritzt. Ein Kurbelwinkelsensor erfasst die Winkelposition der Kurbelwelle. Der Motor umfasst Sensoren, die den Betriebszustand des Motors erfassen. Ein Steu ergerät ermittelt in Abhängig vom Betriebzustand des Motors den Einspritz startzeitpunkt und die Kraftstoffeinspritzdauer und steuert entsprechender weise das jeweilige Kraftstoffeinspritzventil. Im Steuergerät sind in Abhängig keit vom Betriebszustand vorgegebene Kurbelwinkel-Grenzwerte abgelegt, wobei der mit dem Kurbelwinkelsensor ermittelte Kurbelwinkel mit dem ent sprechenden Kurbelwinkel-Grenzwert verglichen wird. Bei Erreichen oder Überschreiten des Kurbelwinkel-Grenzwertes schließt das Kraftstoffeinspritz ventil unabhängig von der ermittelten Kraftstoffeinspritzdauer das Kraftstoff einspritzventil. Da der Kurbelwinkel-Grenzwert in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors vorgegeben ist, wird ein Rückströmen des Kraftstoffs auf sichere Weise verhindert.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines Einspritzsteuersystems eines Verbrennungs motors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Ansicht eines Kraftstoffzufuhrsystems eines Verbrennungs motors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 einen Ablaufplan zur Erläuterung der arithmetischen Verarbeitung der Einspritzsteuerparameter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 einen Ablaufplan zur Erläuterung der Verarbeitung der Einspritz steuerung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Korrelation zwischen der Kühl wassertemperatur und dem Kurbelwinkel-Grenzwert.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Ottomotors mit Direkteinspritzung. In einem Motor 1 wird die durch einen Luftfilter 2 sich bewegende Luftmenge durch eine Drosselklappe 3 gesteuert und durch ein Einlassventil 4 in einen Zylinder angesaugt.

In jedem Zylinder ist ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil 5 vor gesehen, das Kraftstoff direkt in einen Verbrennungsraum einspritzt. In ei nem Zylinder wird das Luft/Kraftstoff-Gemisch aus der durch das Einlassventil 4 angesaugten Luft und aus dem vom Kraftstoffeinspritzventil 5 einge spritzten Kraftstoff gebildet.

Das Luft/Kraftstoff-Gemisch in einem Zylinder wird durch Funkenzündung einer Zündkerze 6 gezündet. Das verbrannte Abgas wird durch ein Auslass ventil 7 ausgestoßen, in einem Katalysator 8 gereinigt und anschließend an die Atmosphäre abgegeben.

An das Kraftstoffeinspritzventil 5 wird Kraftstoff durch ein in Fig. 2 gezeigtes Kraftstoffzufuhrsystem zugeführt.

In Fig. 2 wird in einem Kraftstofftank 21 befindlicher Kraftstoff durch eine e lektrisch betriebene Niederdruck-Kraftstoffpumpe 22 angesaugt und über einen Kraftstofffilter 23 einer motorbetriebenen Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24 zugeführt.

Der von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24 zugeführte, mit hohem Druck be aufschlagte Kraftstoff wird durch eine Kraftstoffleitung 26, in der sich ein Druckspeicher 25 befindet, an eine Kraftstoffförderstrecke 27 geliefert und jedem der an der Kraftstoffförderstrecke 27 befestigten Kraftstoffeinspritz ventile zugeführt.

Hinter der Kraftstoffförderstrecke 27 ist über einen Druckspeicher 28 ein Hochdruckregler 29 angeschlossen. Der Hochdruckregler 29 stellt den Druck des dem Kraftstoffeinspritzventil 5 zugeführten Kraftstoffs auf einen be stimmten hohen Druck ein.

Der überschüssige Kraftstoff vom Hochdruckregler 29 wird an einen Nieder druckregler 30 geschickt. Ferner stehen die Leitung vor der Hochdruck- Kraftstoffpumpe 24 und die Leitung vor dem Niederdruckregler 30 über ein Verbindungsrohr 31 in Verbindung. Daher wird der Druck im Überschusskraftstoffsystem des Hochdruckreglers 29 sowie im Zufuhrsystem von der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 22 zur Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24 im Nie derdruckregler 30 auf einen spezifischen Druck eingestellt.

Der überschüssige Kraftstoff vom Niederdruckregler 30 wird durch eine Rückleitung 34 zum Kraftstofftank 21 zurückgeleitet.

Ferner ist ein Verbindungsrohr 33 vorgesehen, das die Leitung hinter der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24 mit einer Position zwischen dem Hochdruck regler 29 und dem Niederdruckregler 30 über ein Sicherheitsventil 32 verbin det, so daß ein anomal hoher Druck durch Öffnen des Sicherheitsventils 32 entlastet werden kann.

Das Kraftstoffeinspritzventil 5, dem mittels der obigen Konstruktion Kraftstoff zugeführt wird, wird so gesteuert, daß es mit einem Einspritzimpulssignal von einem Steuergerät 10 (Einspritzsteuereinrichtung), die einen Mikrocomputer enthält, angeregt wird. In dem Steuergerät 10 werden Signale von verschie denen Sensoren eingegeben, um die Impulsbreite (Einspritzdauer) und den Ausgangszeitpunkt (Startzeitpunkt der Einspritzung) des Einspritzimpulssig nals zu bestimmen.

Was die verschiedenen Sensoren anbelangt, so sind die folgenden Sensoren vorgesehen: ein Luftmengenmesser 11, der den Ansaugluftmengenstrom Q des Motors 1 erfasst; ein Positionssensor 12, der bei jedem Einheitskurbel winkel ein Erfassungssignal ausgibt; ein Referenzsensor 13, der für jeden Zylinder jedes Mal, wenn eine Referenzkurbelwinkelposition erfasst wird, ein Referenzsignal ausgibt; ein Phasensensor 14, der ein Phasensignal ausgibt, das in Form einer Anzahl von Impulsen den Zylinder angibt, der dem nächs ten Referenzsignal der vom Referenzsensor 13 ausgegebenen Referenzsig nale entspricht; einen Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 15, der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Gemischs anhand der Sauerstoffkonzentration im Abgas erfasst; ein Drosselklappensensor 16, der die Öffnung TVO der Drosselklappe 3 erfasst; ein Kraftstoffdrucksensor 17, der den Druck des dem Kraftstoffeinspritzventil 5 zugeführten Kraftstoffs hinter der Hochdruck- Kraftstoffpumpe 24 erfasst; ein Kühlwassertemperatursensor 18, der die Temperatur Tw des Kühlwassers des Motors 1 erfasst.

Durch Messen der Häufigkeit des Auftretens der Referenzsignale vom Refe renzsensor 13 oder der Anzahl der Auftritte von Positionssignalen vom Posi tionssensor 12 während einer spezifizierten Zeitdauer kann die Drehzahl Ne des Motors ermittelt werden.

Im vorliegenden Beispiel wird die Kühlwassertemperatur Tw, die vom Kühl wassertemperatursensor 18 erfasst wird, als Wert verwendet, der die Motor temperatur repräsentiert.

Das Steuergerät 10 bestimmt den Startzeitpunkt der Einspritzung und die Einspritzdauer (Impulsbreite der Einspritzung) auf der Grundlage der Daten wie etwa der Kühlwassertemperatur Tw, der Motorlast und der Drehzahl Ne des Motors 1.

Die Last des Motors 1 ist durch die Ansaugluftmenge eines Zylinders (= Q/Ne) gegeben, die Basisimpulsbreite der Einspritzung, die im Verhältnis zur Ansaugluftmenge eines Zylinders gesetzt wird, kann jedoch ebenfalls als die Last des Motors 1 repräsentierender Parameter verwendet werden.

Hierbei werden ein Modus, in dem Kraftstoff durch Kraftstoffeinspritzung während eines Ansaughubs zerstäubt wird und in einem Zylinder ein gleich mäßiges Luft/Kraftstoff-Gemisch gebildet wird, um eine gleichmäßige Verbrennung auszuführen, und ein Modus, in dem durch Einspritzung wäh rend eines Verdichtungshubs eine Schichtladung erzeugt wird und das fette Luft/Kraftstoff-Gemisch in der Umgebung der Zündkerze 6 ausgebildet wird, um eine Schichtladungsverbrennung auszuführen, gesetzt, zwischen denen umgeschaltet werden kann. Beispielsweise wird bei niedriger Kühlwasser temperatur und bei hoher Kühlwassertemperatur der Modus der gleichmäßi gen Verbrennung gewählt.

Darüber hinaus wird eine Rückkopplungsregelung für die Korrektur der Ein spritzdauer auf der Grundlage des vom Kraftstoffdrucksensor 17 erfassten Kraftstoffdrucks ausgeführt.

Die Ablaufpläne der Fig. 3 und 4 zeigen den Ablauf der Einspritzsteuerung des Steuergeräts 10. Es ist anzumerken, daß die in Fig. 3 gezeigte Verar beitung eine nach jeweils 10 ms ausgeführte Verarbeitung ist und daß die in Fig. 4 gezeigte Verarbeitung bei jedem Einheitskurbelwinkel (d. h. nach je weils 1°) ausgeführt wird.

In dem Ablaufplan von Fig. 3 werden zunächst im Schritt S1 verschiedene Erfassungsergebnisse wie etwa die Motordrehzahl Ne, die Motorlast und die Kühlwassertemperatur Tw eingelesen.

Im Schritt S2 werden die Einspritzdauer (Impulsbreite der Einspritzung) und der Startzeitpunkt der Einspritzung berechnet.

Ferner wird im Schritt S3 (Setzeinrichtung für Kurbelwinkel-Grenzwert) eine Kurbelwinkelposition berechnet, an der die Einspritzung zwangsläufig been det wird (im folgenden als Kurbelwinkel-Grenzwert bezeichnet).

Die obige zwangsläufige Beendigung der Einspritzung bedeutet, daß in ei nem Fall, in dem die Einspritzung noch immer fortgesetzt wird, wenn der Kurbelwinkel-Grenzwert erreicht ist, der Antrieb zum Öffnen des Kraftstoff einspritzventils 5 zu diesem Zeitpunkt angehalten wird, selbst wenn die er forderliche Einspritzdauer noch nicht verstrichen ist, so daß bis zum nächsten Einspritzstartzeitpunkt keine weitere Einspritzung ausgeführt wird.

Der Kurbelwinkel-Grenzwert wird so gesetzt, daß er im Verdichtungshub und vor der Zündung liegt. Indem eine Fortsetzung der Einspritzung nach dem Kurbelwinkel-Grenzwert verhindert wird, wird das Auftreten einer Rückwärts strömung am Kraftstoffeinspritzventil 5 vermieden, die durch Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils 5 in einem Zustand, in dem der Druck im Zylinder höher als der Kraftstoffdruck ist, verursacht wird.

Das heißt, daß während eines Verdichtungshubs bei einem allmählichen An stieg des Drucks im Zylinder und bei einer Beendigung der Einspritzung, be vor der Druck in einem Zylinder den Kraftstoffdruck übersteigt, kein Problem entsteht. Falls jedoch die Beendigung der Einspritzung verzögert wird und in dem Zeitabschnitt liegt, in dem der Druck in einem Zylinder den Kraftstoff druck übersteigt, besteht die Möglichkeit, daß an dem geöffneten Kraftstoff einspritzventil 5 eine Rückwärtsströmung auftritt. Um daher die Kraftstoffein spritzung zwangsläufig zu beenden, bevor der Druck in einem Zylinder den Kraftstoffdruck übersteigt, ist der letztmögliche Zeitpunkt zum Beenden der Einspritzung durch den Kurbelwinkel-Grenzwert definiert. Daher ist der Kur belwinkel-Grenzwert auf einen Zeitpunkt gesetzt, bevor der Druck in einem Zylinder den Kraftstoffdruck übersteigt.

Der Kurbelwinkel-Grenzwert ist gegeben durch den Zählstand #FLIMCA der Positionssignale ab der Erfassung des Referenzsignals und entsprechend des Betriebszustandes variabel. Als Betriebszustand werden Parameter wie etwa der Kraftstoffdruck, die Motordrehzahl Ne, die Motorlast, die Kühl wassertemperatur Tw und der Startzeitpunkt der Einspritzung verwendet.

Der Ablaufplan von Fig. 4 zeigt die Steuerung zum Beenden der Einspritzung auf der Grundlage des Kurbelwinkel-Grenzwertes.

Im Schritt S11 werden die Positionssignale auf der Grundlage des Referenz signals gezählt.

Im Schritt S12 wird beurteilt, ob der Zählstand ein Wert ist, der dem Start zeitpunkt der Einspritzung entspricht oder nicht. Zu dem Zeitpunkt, zu dem der Beginn der Einspritzung erfasst wird, geht die Verarbeitung weiter zum Schritt S13, um mit der Kraftstoffeinspritzung zu beginnen (Beginn der Anre gung des Kraftstoffeinspritzventils).

Im Schritt S14 wird beurteilt, ob die verstrichene Ist-Einspritzdauer mit dem berechneten Sollwert der Einspritzdauer übereinstimmt. Falls die gegebene Einspritzdauer verstrichen ist, geht die Verarbeitung weiter zum Schritt S15, um die Einspritzung zu beenden (um die Anregung des Kraftstoffeinspritz ventils zu beenden).

Ferner wird im Schritt S16 (Bestimmungseinrichtung für Kurbelwinkel- Grenzwert) durch Beurteilung, ob der Zählstand der Positionssignale gleich oder größer als der Wert #FLIMCA, der dem Kurbelwinkel-Grenzwert ent spricht, ist oder nicht, eine Erfassung des Kurbelwinkel-Grenzwertes ausge führt.

Falls der Kurbelwinkel-Grenzwert erreicht ist, geht die Verarbeitung weiter zum Schritt S17 (Kraftstoffeinspritz-Beendigungseinrichtung), in dem die An regung des Kraftstoffeinspritzventils zwangsläufig beendet wird, um die Ein spritzung zwangsläufig zu beenden.

Falls daher der Kurbelwinkel-Grenzwert erreicht wird, bevor die Ist- Einspritzperiode gleich dem berechneten Sollwert ist, wird die Einspritzung beendet, ohne daß die erforderliche Kraftstoffmenge eingespritzt wird. Daher kann eine Situation, daß der Druck in einem Zylinder den Kraftstoffdruck ü bersteigt, weil die Einspritzung (Anregung des Kraftstoffeinspritzventils) über den Kurbelwinkel-Grenzwert hinaus fortgesetzt wird und eine Rückwärts strömung auftritt, vermieden werden.

Die Berechnung des Kurbelwinkel-Grenzwertes im Schritt S3 kann so erfol gen, daß ein im voraus gespeicherter, fester Wert gesetzt wird.

Das heißt, falls der dem Kraftstoffeinspritzventil 5 zugeführte Kraftstoffdruck als angenähert konstanter Druck angesehen wird, kann der Kurbelwinkel- Grenzwert lediglich durch den Druck in einem Zylinder bestimmt werden. Der Druck in einem Zylinder verändert sich in Abhängigkeit von der Last und von der Drehzahl, wenn seine Eigenschaften jedoch an die Eigenschaften des Drucks in einem Zylinder unter Bedingungen, unter denen es sehr wahr scheinlich ist, daß die Kurbelwinkelposition des Endes des Einspritzvorgangs stark verzögert ist, beispielsweise unter einer Bedingung des Anlassens bei niedriger Temperatur oder dergleichen, angepasst sind, kann der Kurbelwin kel-Grenzwert als fester Wert vorgegeben sein.

Andererseits kann die Berechnung des Kurbelwinkel-Grenzwertes im Schritt S3 in Abhängigkeit von dem durch den Kraftstoffdrucksensor 17 erfassten Kraftstoffdruck variabel sein.

Das heißt, daß bei hohem Kraftstoffdruck der Druck in einem Zylinder selbst dann, wenn die Einspritzung bis zu einem späteren Zeitpunkt während eines Verdichtungshubs zugelassen wird, den Kraftstoffdruck nicht übersteigt und somit keine Rückwärtsströmung auftritt, daß jedoch bei niedrigem Kraftstoff druck die Einspritzung zu einem früheren Zeitpunkt beendet werden sollte, weil andernfalls der Druck in einem Zylinder den Kraftstoffdruck übersteigt und daher eine Rückwärtsströmung auftritt.

Wenn somit der vom Kraftstoffdrucksensor 17 erfasste Kraftstoffdruck niedri ger ist, sollte der Kurbelwinkel-Grenzwert gegenüber dem oberen Totpunkt der Verdichtung vorverlegt sein, so daß die zwangsläufige Beendigung der Einspritzung zu einem früheren Zeitpunkt erfolgen kann.

Ferner kann der Kurbelwinkel-Grenzwert im Schritt S3 entsprechend der Kühlwassertemperatur, die vom Kühlwassertemperatursensor 18 erfasst wird, variabel sein.

Da die Wahrscheinlichkeit, daß die Kurbelwinkelposition bei Beendigung des Einspritzvorgangs stark verzögert wird, beim Anlassen des Motors bei niedri ger Temperatur hoch ist, wird der Kurbelwinkel-Grenzwert bei niedriger Kühlwassertemperatur vorverlegt, so daß durch die Steuerung des Beendens der Einspritzung anhand des Kurbelwinkel-Grenzwertes sicher vermieden wird, daß bei geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil der Druck in einem Zylinder höher als der Kraftstoffdruck wird. Andererseits wird der Kurbelwinkel- Grenzwert bei angewärmtem Motor vergleichsweise wenig verzögert, so daß eine unnötige Begrenzung der Einspritzdauer vermieden werden kann.

Ferner kann durch Beurteilen des Anwärmzustands eines Motors anhand der Kühlwassertemperatur der Kurbelwinkel-Grenzwert nur bei niedriger Kühl wassertemperatur und während des Anlassens des Motors vorverlegt wer den.

Obwohl der Kurbelwinkel-Grenzwert #FLIMCA periodisch (z. B. nach jeweils 10 ms und gleichzeitig mit einer Einspritzdauer und einem Startzeitpunkt, Fig. 3) berechnet wird, kann der Kurbelwinkel-Grenzwert #FLIMCA, der im Schritt S16 von Fig. 4 verwendet wird, auf einem späteren oder aktualisierten Wert basieren, der gesetzt wird, nachdem Kraftstoffeinspritzdauer- und Ein spritzstartzeitpunkt-Steuerungen ausgeführt und im Schritt S12, Fig. 4, ver wendet worden sind. Dadurch ist es möglich, daß der Wert von #FLIMCA einen aktualisierten oder letzten Änderungszustand etwa bezüglich der Mo tordrehzahl, des Kraftstoffdrucks oder dergleichen, die anschließend nach dem Beginn der Einspritzung im Schritt S12 einer Änderung unterliegen, wiedergibt. Beispielsweise ist es nun möglich, die Einspritzunterbrechung oder den Beendigungszeitpunkt für einen spezifischen Zylinder einzustellen, indem eine Drehzahländerung des Motors nach dem Einspritzstartzeitpunkt dieses Zylinders berücksichtigt wird. Dieses zwangsläufige oder unmittelbare Beendigen der Einspritzung im Einspritzprozess stellt ein besonders wirksa mes Verfahren dar, wenn eine verhältnismäßig ausgedehnte oder lange Ein spritzdauer etwa bei einem Kaltstart des Motors erforderlich ist und die Mo tordrehzahl ausgehend von dem Wert, auf dessen Grundlage die ursprüngli che Einspritzdauer und der ursprüngliche Startzeitpunkt berechnet und ver wendet worden sind, plötzlich ansteigt.

Darüber hinaus kann der Kurbelwinkel-Grenzwert im Schritt S3 an die Mo torlast und an die Motordrehzahl, die mit dem Druck in einem Zylinder korre liert sind, angepasst werden, so daß der Kurbelwinkel-Grenzwert in Abhän gigkeit von der Änderung des Drucks in einem Zylinder, die durch unter schiedliche Betriebsbedingungen verursacht wird, geändert werden kann. Das heißt, daß unter Betriebsbedingungen, unter denen der Druck in einem Zylinder hoch wird, der Kurbelwinkel-Grenzwert vorverlegt werden sollte, und daß unter Betriebsbedingungen, unter denen der Druck in einem Zylinder niedrig wird, der Kurbelwinkel-Grenzwert verzögert werden sollte.

In dem Fall, in dem der Startzeitpunkt der Einspritzung in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Motors entweder zu einem Zeitpunkt während eines Ansaughubs oder zu einem Zeitpunkt während eines Verdichtungs hubs geschaltet wird, sollte der Kurbelwinkel-Grenzwert umgeschaltet und in Abhängigkeit davon gesetzt werden, ob der Einspritzstartzeitpunkt in einem Ansaughub oder in einem Verdichtungshub liegt.

Falls der Einspritzstartzeitpunkt in einem Kompressionshub liegt (Schichtla dungs-Verbrennungsmodus) und falls der Kurbelwinkel-Grenzwert mit einer vergleichsweise großen Spanne gesetzt wird (falls der Kurbelwinkel- Grenzwert zu einem vergleichsweise frühen Zeitpunkt gesetzt ist), kann die notwendige Einspritzmenge nur schwer sichergestellt werden. Falls anderer seits der Einspritzstartzeitpunkt in einem Ansaughub liegt (gleichmäßiger Verbrennungsmodus), kann die Einspritzmenge aufgrund der Tatsache, daß der Einspritzstartzeitpunkt früh liegt, selbst dann sichergestellt werden, wenn der Kurbelwinkel-Grenzwert mit einer vergleichsweise großen Spanne ge setzt ist.

Wenn daher der Startzeitpunkt der Einspritzung in einem Verdichtungshub liegt, wird die Kurbelwinkelposition, an der der Druck in einem Zylinder ver hältnismäßig hoch ist, als Kurbelwinkel-Grenzwert gesetzt, so daß die Ein spritzung in einem Zustand, in dem der Druck in einem Zylinder den Kraft stoffdruck weit übersteigt, verhindert wird und dennoch die erforderliche Kraftstoffmenge sichergestellt ist. Wenn andererseits der Einspritzstart zeitpunkt in einem Ansaughub liegt, wird die Kurbelwinkelposition, an der der Druck in einem Zylinder vergleichsweise niedrig ist, als Kurbelwinkel- Grenzwert gesetzt, so daß die Einspritzung in einem Zustand, in dem der Druck in einem Zylinder höher als der Kraftstoffdruck ist, sicher vermieden werden kann.

Wenn das Schalten und das Setzen des Startzeitpunkts der Einspritzung in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur erfolgen, kann der Kurbelwin kel-Grenzwert auch in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur geschal tet und gesetzt werden, so daß im Ergebnis der Kurbelwinkel-Grenzwert in Abhängigkeit vom Startzeitpunkt der Einspritzung gesetzt wird (siehe Fig. 5). In ähnlicher Weise kann der Kurbelwinkel-Grenzwert dann, wenn der Start zeitpunkt der Einspritzung in Abhängigkeit von der Motorlast und von der Motordrehzahl geschaltet wird, in Abhängigkeit von der Motorlast und von der Motordrehzahl geschaltet und gesetzt werden, so daß im Ergebnis der Kurbelwinkel-Grenzwert in Abhängigkeit vom Startzeitpunkt der Einspritzung gesetzt wird.

Die obengenannten Parameter (Kraftstoffdruck, Motorlast, Motordrehzahl, Kühlwassertemperatur, Startzeitpunkt der Einspritzung) zum Setzen des Kurbelwinkel-Grenzwertes können jeweils unabhängig voneinander verwen det werden, es können jedoch auch mehrere Parameter kombiniert werden, um den Kurbelwinkel-Grenzwert zu setzen.

Die in Fig. 3 gezeigte Verarbeitung wird für jeden Zylinder ausgeführt.

Selbstverständlich kann der Fachmann viele Abwandlungen und Anpassun gen der Erfindung vornehmen, wobei beabsichtigt ist, daß solche offensichtli chen Abwandlungen und Veränderungen in den Umfang der beigefügten An sprüche fallen.

Claims

1. Ottomotor mit Direkteinspritzung, mit
einem Zylinder,
einem Kraftstoffeinspritzventil (5), das Kraftstoff direkt in einen Verbrennungsraum des Zylinders einspritzt,
einem Kurbelwinkelsensor (12) zur Erfassung der Winkelposition einer Kurbelwelle,
Sensoren (11-18) zur Erfassung des Betriebszustandes des Motors (1),
einem Steuergerät (10), das den Einspritzstartzeitpunkt und die Kraftstoffeinspritzdauer in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Motors (1) ermittelt und das Kraftstoffeinspritzventil (5) entsprechenderweise steuert,
wobei das Steuergerät (10) den mittels des Kurbelwinkelsensors (12) ermittelten Kurbelwinkel mit einem vom Betriebszustand abhängigen vorgegebenen Kurbelwinkel- Grenzwert vergleicht und bei Erreichen oder Überschreiten des Kurbelwinkel- Grenzwertes das Kraftstoffeinspritzventil (5) unabhängig von der ermittelten Kraftstoffeinspritzdauer schließt.

2. Ottomotor mit Direkteinspritzung, mit
einer Mehrzahl von Zylindern,
den Zylinder zugeordneten Kraftstoffeinspritzventilen (5), die Kraftstoff direkt in einen Verbrennungsraum der Zylinder einspritzen,
einem Kurbelwinkelsensor (12) zur Erfassung der Winkelposition einer Kurbelwelle,
Sensoren (11-18) zur Erfassung des Betriebszustandes des Motors,
einem Steuergerät (10), das die Einspritzstartzeitpunkte und die Kraftstoffeinspritzdauern in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Motors (1) ermittelt und die Kraftstoffeinspritzventile (5) entsprechenderweise steuert,
wobei das Steuergerät (10) für jeden Zylinder den mittels des Kurbelwinkelsensors (12) ermittelten Kurbelwinkel mit einem vom Betriebszustand abhängigen Kurbelwinkel- Grenzwert vergleicht und bei Erreichen oder Überschreiten des Kurbelwinkel- Grenzwertes das jeweilige Kraftstoffeinspritzventil (5) unabhängig von der ermittelten Kraftstoffeinspritzdauer schließt.

3. Ottomotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurbelwinkel- Grenzwert in Abhängigkeit vom Druck des dem Kraftstoffeinspritzventil (5) zugeführten Kraftstoffs vorgegeben ist.

4. Ottomotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurbelwinkel-Grenzwert in Abhängigkeit von der Temperatur des Motors (1) vorgegeben ist.

5. Ottomotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurbelwinkel-Grenzwert in Abhängigkeit von der Motorlast und der Motordrehzahl vorgegeben ist.

6. Ottomotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (10) den Einspritzstartzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils (5) bzw. der Kraftstoffeinspritzventile (5) in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors (1) entweder auf einen Zeitpunkt in einem Ansaughub oder auf einen Zeitpunkt in einem Verdichtungshub setzt, und dass der Kurbelwinkel-Grenzwert in Abhängigkeit davon, ob der Einspritzstartzeitpunkt in einem Ansaughub oder einem Verdichtungshub liegt, vorgegeben ist.

7. Ottomotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurbelwinkel- Grenzwert für jeden Zylinder vorgegeben ist, so dass das Schließen des jeweiligen Kraftstoffeinspritzventils (5) unabhängig für jeden Zylinder ausgeführt wird.

8. Ottomotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor zur Erfassung des Betriebszustandes ein Motordrehzahlsensor (12, 13), ein Luftmengenmesser (11), ein Drosselklappensensor (16), ein Kraftstoffdrucksensor (17) und/oder ein Kühlwassertemperatursensor (18) ist.

9. Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung bei einem Ottomotor mit Direkteinspritzung, mit folgenden Verfahrensschritten:
Erfassung der Winkelposition einer Kurbelwelle,
Erfassen des Betriebszustandes des Motors,
Ermitteln des Einspritzstartzeitpunktes und der Kraftstoffeinspritzdauer in Abhängigkeit vom Betriebzustand des Motors und Steuern des Kraftstoffeinspritzventils, und
Vergleichen des ermittelten Kurbelwinkels mit einem vom Betriebszustand abhängigen vorgegebenen Kurbelwinkel-Grenzwert und Schließen des Kraftstoffeinspritzventils unabhängig von der ermittelten Kraftstoffeinspritzdauer, wenn der Kurbelwinkel- Grenzwert erreicht oder überschritten ist.