DE19780796C2 - Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung und Fremdzündung - Google Patents

Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung und Fremdzündung

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Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuergerät für einen in einem Fahrzeug eingebauten Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung und Fremdzündung.
HINTERGRUND DES STANDES DER TECHNIK
Damit die schädlichen Gaskomponenten, die von in Fahrzeugen eingebauten Verbrennungsmotoren mit Fremdzündung abgegeben werden, verringert werden oder damit der Kraftstoffwirkungsgrad der Motoren verbessert wird, sind vor kurzem verschiedene Direkteinspritz-Benzinmotoren vorgeschlagen worden, bei denen im Gegensatz zu herkömmlichen Saugrohreinspritz-Motoren Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer eingespritzt wird.
In einem Benzinmotor mit Direkteinspritzung wird ein Luft- Kraftstoffgemisch mit einem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis, das nahezu einem stöchiometrischen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis entspricht, um eine Zündkerze herum zum Zeitpunkt der Zündung erzeugt, indem beispielsweise Kraftstoff von einem Kraftstoff- Einspritzventil in einen Hohlraum eingespritzt wird, der im oberen Bereich eines Kolbens ausgebildet ist. Somit kann der Kraftstoff durch Verwendung eines im allgemeinen mageren Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses gezündet werden, so daß der Ausstoß von CO und HC verringert werden und der Kraftstoffwirkungsgrad für den Leerlaufbetrieb oder den Niederlastbetrieb beträchtlich verbessert werden kann.
Ferner wird der Einspritzmodus im Benzinmotor dieses Typs je nach Betriebszustand des Motors, d. h. abhängig von den Motorlasten, zwischen einem Schichtbetrieb und einem Homogenbetrieb geschaltet. Wenn sich der Motor im Niederlastbetrieb befindet, kann folglich bewirkt werden, daß der Kraftstoff hauptsächlich während eines Kompressionshubs eingespritzt wird, so daß ein Luft-Kraftstoffgemisch mit einem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis, das nahezu einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht, um die Zündkerze oder im Hohlraum erzeugt werden kann. Somit kann der Kraftstoff sogar unter Verwendung eines insgesamt mageren Luft-/Kraftstoff- Verhältnisses zufriedenstellend gezündet werden. Wenn sich der Motor in einem Mittel- oder Hochlastbetrieb befindet, kann andererseits bewirkt werden, daß der Kraftstoff während eines Einlaßhubs eingespritzt wird, so daß ein Luft-Kraftstoffgemisch mit einem gleichmäßigen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer erzeugt werden kann. Wie beispielsweise im Falle eines Benzinmotors mit Saugrohreinspritzung kann der Kraftstoff folglich in großen Mengen verbrannt werden, um eine erforderte Ausgabeleistung für die Beschleunigung oder für den Hochgeschwindigkeitsantrieb zu gewährleisten.
In einem herkömmlichen Benzinmotor mit Saugrohreinspritzung ist der entzündbare Luft-/Kraftstoff-Verhältnisbereich (magerer Verbrennungsbereich) eines dem Motor zugeführten Luft- Kraftstoffgemisches derart schmal, daß man ein im wesentlichen konstantes Ausgangsdrehmoment innerhalb des entzündbaren Luft-/Kraftstoff-Verhältnisbereiches erhalten kann, wenn ein volumetrischer Wirkungsgrad Ev festgelegt wird. Somit stehen im wesentlichen der volumetrische Wirkungsgrad Ev und das Ausgangsdrehmoment in einem eindeutigen Verhältnis zueinander. Im herkömmlichen Benzinmotor mit Saugrohreinspritzung, der diese Eigenschaften aufweist, werden Motorsteuerparameterwerte wie beispielsweise ein Luft-/Kraftstoff-Soll-Verhältnis, ein Soll- Zündzeitpunkt usw. eingestellt, indem der von einer Ausgabe eines Luftmessers bereitgestellte volumetrische Wirkungsgrad Ev verwendet wird, und der Motorbetrieb wird in Übereinstimmung mit diesen Steuerparameterwerten gesteuert.
Bei der Steuerung des Benzinmotors mit Direkteinspritzung während des Schichtbetrieb wird also Kraftstoff in den Hohlraum im oberen Bereich des Kolbens eingespritzt, um die Schichtladungs-Magerverbrennung als ganzes durchzuführen. Dementsprechend kann eine normale Verbrennung erreicht werden, wenn ein entzündbares Luft-Kraftstoffgemisch nur um die Zündkerze herum vorzufinden ist. Im Vergleich zum Benzinmotor mit Saugrohreinspritzung verfügt folglich dieser Motor über einen viel breiteren entzündbaren Luft-/Kraftstoff-Verhältnisbe­ reich in bezug auf das gesamte Luft-/Kraftstoff-Verhältnis. Somit kann der Betrieb bei der Steuerung des Benzinmotors mit Direkteinspritzung im Schichtbetrieb in einem breiten Luft- Kraftstoff-Verhältnisbereich durchgeführt werden, der von einem sehr mageren Luft-/Kraftstoff-Verhältnis (z. B. ein Luft-/Kraftstoff-Verhältnis von 50) bis zu einem reichen Zündschwellenwert des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses (z. B. ein Luft-/Kraftstoff-Verhältnis von 20) reicht. Obwohl der Wert des volumetrischen Wirkungsgrades festgelegt ist, verändert sich das Ausgangsdrehmoment beträchtlich, wenn das Luft-/Kraftstoff-Soll- Verhältnis geändert wird, so daß man ein Ausgangsdrehmoment, das im wesentlichen proportional zur Menge der Kraftstoffzufuhr ist, erhalten kann. Dieses impliziert, daß es schwierig ist, den vorstehend erwähnten volumetrischen Wirkungsgrad Ev zu verwenden, um Motorsteuerparameterwerte wie beispielsweise das Luft-/Kraftstoff-Soll-Verhältnis und den Soll-Zündzeitpunkt im Schichtbetrieb des Benzinmotors mit Direkteinspritzung einzustellen.
Unter Berücksichtigung dieser Umstände schlägt die vorliegende Erfindung vor, einen Zylinderinneneffektivdruck Pe anstatt des volumetrischen Wirkungsgrades Ev als Parameter, der die Motorausgabeleistung darstellt, zu verwenden, wenn die Mo­ torsteuerparameterwerte wie beispielsweise das Luft-/Kraftstoff- Soll-Verhältnis und der Soll-Zündzeitpunkt im Schichtbetrieb des Benzinmotors mit Direkteinspritzung eingestellt werden, oder wenn die Modusänderung zwischen dem Schichtbetrieb und dem Homogenbetrieb unterschieden wird. Genauer erläutert, wird ein Zylinder-Soll-Effektivdruck (Soll-Lastwert) Pe, der mit einer vom Fahrer erwünschten Motorausgabeleistung korreliert ist, aus einer Beschleunigeröffnung (Drosselklappenöffnung) und einer Motorgeschwindigkeit (Drehgeschwindigkeit) erhalten, und die Kraftstoffzufuhmenge (Luft-/Kraftstoff-Soll-Verhältnis), der Zündzeitpunkt, usw. werden in Übereinstimmung mit diesem Sollwert Pe eingestellt.
Aus der DE 41 21 561 C2 ist eine Steuervorrichtung für den Zündzeitpunkt bei einem Verbrennungsmotor mit Kraftstoffeinspritzung bekannt. Die bekannte Steuervorrichtung steuert abhängig von den erfaßten Motorbetriebszuständen sowohl den Zündzeitpunkt als auch die Kraftstoffeinspritzung, wobei die erfaßten Motorbetriebszustände Parameter wie Ansaugdruck, Öffnungsgrad des Drosselventils und Kurbelwinkel umfassen.
Aus der DE 40 20 298 A1 ist eine Vorrichtung zur Direkteinspritzung von Kraftstoff in den Brennraum einer Zweitakt-Brennkraftmaschine bekannt, in der eine zeitliche Abstimmung der Einspritzung, der Bewegung des zündfähigen Gemisches und der Zündung vorgenommen wird.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Im Schichtbetrieb des Benzinmotors mit Direkteinspritzung besteht eine enge Beziehung zwischen dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und dem Zündzeitpunkt zum Erhalten einer stabilen Schichtladungs-Verbrennung in einem Zylinder, und diese Motorsteuerparameterwerte müssen auf optimale Werte eingestellt werden. Fig. 1 zeigt Bereiche, die eine stabile Verbrennung auf der Grundlage des Einspritzzeitpunktes (Einspritzendzeitpunkt) und des Zündzeitpunktes gewährleisten, wobei ein Einlaßluftdruck als Parameter (Luft-/Kraftstoff- Verhältnis, das auf 30 festgelegt ist) verwendet wird. Ein stabiler Verbrennungsbereich, der in der Fig. 1 durch eine Vollinie angezeigt wird, ist das Ergebnis eines Experiments bei normalem (standard) Luftdruck und impliziert, daß der Zündzeitpunkt entsprechend wesentlich verzögert werden muß, wenn der Einspritzzeitpunkt verzögert wird. Unter Berücksichtigung der Unterschiede zwischen den einzelnen Motoren, sind der Einspritzzeitpunkt und der Zündzeitpunkt, die in der Abbildung mit Punkt A gekennzeichnet sind, einzelne optimale Zeitpunkte bei normalen Luftdruckbedingungen. Dementsprechend werden ein optimaler Einspritzzeitpunkt und ein optimaler Zündzeitpunkt, die für jedes Luft-/Kraftstoff-Soll-Verhältnis bereitgestellt werden, vorher durch Experimente erhalten, und auf der Grundlage dieser Werte werden ein Luft-/Kraftstoff-Soll-Verhältnis, ein Soll-Einspritzzeitpunkt, ein Soll-Zündzeitpunkt, eine Soll-EGR Menge (rückgeführte Abgasmenge), usw. in Übereinstimmung mit dem Zylinder-Soll-Effektivdruck Pe eingestellt.
Bei Vorliegen der Einlaßluftdrücke P1 und P2 (P0 < P1 < P2), die geringer als ein normaler Luftdruck P0, wie in Fig. 1 gezeigt, verschlechtert sich der stabile Verbrennungsbereich zur verzögerten Winkelseite hin, so daß der optimale Einspritzzeit­ punkt und der optimale Zündzeitpunkt (Punkt A), die bei normalem Luftdruck P0 eingestellt werden, keine optimalen Werte bei Vorliegen der Einlaßluftdrücke P1 und P2 mehr sind, und es kann keine stabile Verbrennung bei Vorliegen der Einlaßluftdrücke P1 und P2 stattfinden.
Nachstehend folgt eine Beschreibung eines glaubwürdigen Grundes, weshalb der stabile Verbrennungsbereich, wie durch die doppeltgestrichelte Linie angezeigt, enger wird, wenn der Einlaßluftdruck (Einlaßluftdichte) sinkt.
Bei Vorliegen des normalen Luftdruckes P0 wird der optimale Einspritzzeitpunkt unter Berücksichtigung der Ankunftszeit des Kraftstoffes aus dem Einspritzventil eingestellt, so daß der Kraftstoff einen Bereich erreichen kann, der sich in der Nähe der Zündkerze befindet, wenn der Kolben auf eine angemessene Position angehoben wird, sobald Luft bei normalem Luftdruck P0 in den Zylinder eingesaugt wird.
Wenn die Einlaßluftdichte sinkt, steigt folglich die Strömungsgeschwindigkeit der Gase im Zylinder im Verhältnis zur Verringerung der Einlaßluftdichte, so daß die Zeit, die erforderlich ist, damit der Kraftstoff vom Einspritzventil zum Bereich um die Zündkerze gelangt, verkürzt wird. Wenn die Einspritzung mit einer geringen Einlaßluftdichte zu einem optimalen Einspritzzeitpunkt bei Vorliegen des vorstehend erwähnten normalen Luftdruckes P0 durchgeführt wird, ist es daher unvermeidbar, daß der Kraftstoff den Bereich erreicht, der sich in der Nähe der Zündkerze befindet, bevor der Kolben auf die angemessene Position angehoben wird. Somit wird verhindert, daß sich der Kraftstoff in der Nähe der Zündkerze konzentriert (oder der Kraftstoff ist im Zylinder verteilt), so daß keine zufriedenstellende Schichtung erreicht werden kann, und die Zündung kann sich in einigen Fällen als schwierig erweisen.
Wenn die Einlaßluftdichte gering ist, sollte folglich der Einspritzzeitpunkt entsprechend verzögert werden. Wenn der Einspritzzeitpunkt verzögert wird, muß auch der Zündzeitpunkt unter Berücksichtigung der Kraftstoffzerstäubungszeit für eine stabilisierte Verbrennung entsprechend verzögert werden. Wenn die Einlaßluftdichte gering ist, ist somit der stabile Verbren­ nungsbereich, insbesondere auf der Verstellwinkelseite, sowohl zum Einspritzzeitpunkt als auch zum Zündzeitpunkt eng.
Falls das Luft-/Kraftstoff-Soll-Verhältnis in Übereinstim­ mung mit dem Soll-Zylinderinneneffektivdruck Pe eingestellt wird und falls die Kraftstoffzufuhrmenge auf der Grundlage dieses Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses und der Menge der in den Motor eingeführten neuen Ladung (Massenströmungsrate) eingestellt wird, erfolgt eine Verringerung der Kraftstoffzufuhrmenge, da die Menge der neuen Ladung bei Verringerung der Einlaßluftdichte sinkt. Wenn die Kraftstoffzufuhrmenge verringert wird, verkürzt sich die Zeitspanne, in der der Kraftstoff in der Nähe der Zündkerze konzentriert wird, und entsprechend verengt sich der Einspritzzeitpunktbereich für eine stabile Verbrennung. Wenn die Kraftstoffzufuhrmenge verringert wird, verändert sich ferner der Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt (unter der Annahme, daß der Einspritzendzeitpunkt festgelegt ist), so daß der Kraftstoff im Bereich, der sich in der Nähe der Zündkerze befindet, verzögert eintrifft und der Zündzeitpunkt in einigen Fällen verzögert werden muß.
In der Japanischen Patentanmeldung KOKAI-Veröffentlichungs- Nummer 60-36719 wird andererseits ein Schichtladungs-Motor offenbart, bei dem Kraftstoff einem Bereich um ein Zündsystem herum von einem Kraftstoffzufuhrmittel ungleichmäßig verteilt zugeführt wird und gezündet wird, um eine Schichtladungs-Ver­ brennung zum Zeitpunkt des belasteten Betriebes hervorzurufen, während der Kraftstoff der Verbrennungskammer verteilt zugeführt wird und gezündet wird, damit eine gleichmäßige Verbrennung während des Hochlastbetriebes erfolgt. Gemäß der in dieser Veröffentlichung offenbarten Verfahrensweise wird der Verbren­ nungsmodus folglich je nach erforderter Motorlast zwischen der Schichtladungs-Verbrennung und der gleichmäßigen Verbrennung geschaltet, und dieser Schaltpunkt wird in Übereinstimmung mit der Einlaßluftdichte verändert, wodurch das Rauchen, Senken der Zündleistung, usw. eingeschränkt werden. Es ist jedoch noch keine Verfahrensweise offenbart worden, um den optimalen Einspritzzeitpunkt, den optimalen Zündzeitpunkt, usw. in Übereinstimmung mit der Einlaßluftdichte zu korrigieren.
Die vorliegende Erfindung ist ausgearbeitet worden, um die obenerwähnten Probleme zu lösen und ihre Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Steuergerätes für einen Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung und Fremdzündung, bei dem die Schichtladungs-Verbrennung selbst dann stationär und sicher während des Motorbetriebes auf dem Hochland oder dergleichen durchgeführt werden kann, wenn sich die Umgebungsparameterwerte wie beispielsweise der Luftdruck, die Einlaßlufttemperatur, usw., die mit der Einlaßluftdichte korreliert sind, von jenen für die normale Luft stark unterscheiden.
Um die obenerwähnte Aufgabe zu erfüllen, wird folglich gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung ein Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung und Fremdzündung bereitgestellt, der über ein Kraftstoff-Einspritzventil zum direkten Einspritzen eines Kraftstoffes in die Verbrennungskammer verfügt, und in dem der Kraftstoff hauptsächlich während eines Kompressionshubes eingespritzt wird, wodurch er der Schichtladungs-Verbrennung unterzogen wird, wenn der Verbrennungsmotor in einem bestimmten Betriebsbereich betrieben wird, wobei es folgendes umfaßt:
ein Soll-Last-Einstellmittel zum Einstellen eines Soll- Lastwertes, der mindestens der Beschleunigeröffnungsinformation auf der Grundlage des Fahrerbetriebes entspricht;
ein Umgebungsparameterwert-Erfassungsmittel zum Erfassen von Umgebungsparameterwerten, die mit einer Einlaßluftdichte korreliert sind;
ein Soll-Last-Korrekturmittel zum Korrigieren des eingestellten Soll-Lastwertes unter Verwendung der erfaßten Umgebungsparameterwerte;
ein erstes Steuerparameterwert-Einstellmittel zum Einstel­ len eines Motorsteuerparameterwertes oder -werte, die einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und/oder einen Zündzeitpunkt ein­ schließen, in Übereinstimmung mit dem korrigierten Soll- Lastwert; und
ein Steuermittel zum Durchführen der Schichtladungs-Ver­ brennung in Übereinstimmung mit den eingestellten Motorsteuerpa­ rameterwerten.
Die Erfindung nach Anspruch 1 ist auf der Grundlage der folgenden Kenntnisse bewerkstelligt worden.
Wie vorstehend erwähnt, basiert der stabile Verbrennungsbe­ reich, der durch die Vollinie in Fig. 1 gezeigt wird, auf dem Ergebnis des Experiments über den Betrieb bei normalen Luft­ druckbedingungen. In diesem Zusammenhang befindet sich der Zylinderinneneffektivdruck im wesentlichen auf einem festen Wert Pe0, und der optimale Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und der opti­ male Zündzeitpunkt entsprechen dem Punkt A. Ein in Fig. 1 durch eine unterbrochene Linie gezeigter stabiler Verbrennungsbereich basiert auf einem experimentellen Ergebnis, das bei Vorliegen des Einlaßluftdruckes P1 erhalten wird. Der Zylinderinneneffek­ tivdruck, der erhalten wird, wenn die damalige Einlaßluftdurch­ flußmenge für den normalen Luftdruckzustand konvertiert wird, befindet sich auf den Wert Pe1. Somit kann der durch die unterbrochene Linie gezeigte stabile Verbrennungsbereich als ein Bereich derart angesehen werden, daß die Einlaßluftdurchflußmen­ ge für den normalen Luftdruckzustand konvertiert wird, und der Zündzeitpunkt und der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt werden für den stabilen Verbrennungsbereich beim Zylinderinneneffektivdruck Pe1 erhalten. Zu diesem Zeitpunkt erhält man den optimalen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und den optimalen Zündzeitpunkt beim Punkt A1. Ebenso basiert ein stabiler Verbrennungsbereich, der durch eine doppeltgestrichelte Linie in Fig. 1 angezeigt wird, auf einem experimentellen Ergebnis, das man bei Vorliegen des Einlaßluftdruckes P2 erhält. Der Zylinderinneneffektivdruck, der erhalten wird, wenn die damalige Einlaßluftdurchflußmenge für den normalen Luftdruckzustand konvertiert wird, liegt auf einem Wert Pe2. Somit kann der durch die doppeltgestrichelte Linie angezeigte stabile Verbrennungsbereich als ein Bereich derart angesehen werden, daß die Einlaßluftdurchflußmenge für den normalen Luftdruckzustand konvertiert wird, und der Zündzeitpunkt und der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt werden für den stabilen Verbrennungsbereich beim Zylinderinneneffektivdruck Pe2 erhalten. Zu diesem Zeitpunkt erhält man den optimalen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und den optimalen Zündzeitpunkt beim Punkt A2.
Daraufhin kann man ein ähnliches Ergebnis, wie das in Fig. 2 gezeigte, erhalten, wenn einzelne stabile Verbrennungsbereiche bei Vorliegen von Bedingungen gesucht werden, die einen festgelegten Zylinderinneneffektivdruck und ein festgelegtes Luft-/Kraftstoff-Verhältnis einschließen, die bestimmt werden, indem der Einlaßluftdruck verschiedentlich variiert oder die Einlaßluft verschiedentlich gedrosselt wird. Die Vollinie in Fig. 2 veranschaulicht einen stabilen Verbrennungsbereich für den Fall, daß die Einlaßluft im normalen Luftdruckzustand gedrosselt wird und daß der Zylinderinneneffektivdruck im wesentlichen auf dem Wert Pe1 liegt. Die unterbrochene Linie zeigt einen stabilen Verbrennungsbereich an, den man bei Vorliegen des Einlaßluftdruckes P1 in Fig. 1 erhält (der Zylinderinneneffektivdruck befindet sich in diesem Falle im wesentlichen auf dem Wert Pe1), während eine doppeltgestrichelte Linie einen stabilen Verbrennungsbereich für den Fall veranschaulicht, in dem die Einlaßluft bei Vorliegen des Einlaßluftdruckes P3 (P0 < P3 < P1) gedrosselt wird und in dem der Zylinderinneneffektivdruck im wesentlichen auf dem Wert Pe1 liegt.
Falls der Zylinderinneneffektivdruck, den man durch Konvertierung der Einlaßluftdurchflußmenge für den normalen Luftdruckzustand erhält, im wesentlichen festgelegt ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die stabilen Verbrennungsbereiche trotz der Änderung des Einlaßluftdruckes (Luftdruck) im wesentlichen identisch, und sowohl der optimale Einspritzzeitpunkt als auch der optimale Zündzeitpunkt werden durch den Punkt A1 dargestellt.
Somit wird die Ansicht vertreten, daß der Einspritzzeit­ punkt und der Zündzeitpunkt auf Werte, die im wesentlichen gleich sind, eingestellt werden können, wenn der Zylinderin­ neneffektivdruck festgelegt ist. Auf der Grundlage dieser Kennt­ nisse kann die stabile Schichtladungs-Verbrennung durchgeführt werden, indem der Zylinder-Soll-Effektivdruck zum Einstellen der Motorsteuerparameter, d. h. der Soll-Lastwert, mit den Umgebungs­ parameterwerten, die mit der Einlaßluftdichte korreliert sind, vorher korrigiert wird und indem danach die Motorsteuerparame­ terwerte, die den Motoreinspritzzeitpunkt und/oder den Zündzeit­ punkt einschließen, unter der Verwendung des solchermaßen korrigierten Soll-Lastwerts eingestellt werden.
Dies bedeutet, daß falls ein stabiler Schichtladungs- Verbrennungsbereich enger wird, wenn die Einlaßluftdichte beispielsweise auf dem Hochland oder dergleichen geringer wird, können die Motorsteuerparameterwerte wie beispielsweise der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, der Zündzeitpunkt, usw. präzise einer Luftdruck-Korrektur unterzogen werden. Demgemäß kann eine stabile Schichtladungs-Verbrennung gewährleistet werden und man kann eine Verschlechterung der Fahrbarkeit verhindern.
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 wird insbesondere der Soll-Lastwert zum Einstellen der Motorsteuerparameterwerte im voraus mit den erfaßten Umgebungsparameterwerten korrigiert, und die Motorsteuerparameterwerte, die den Kraftstoffeinspritzzeit­ punkt und/oder den Zündzeitpunkt einschließen, werden danach in Übereinstimmung mit dem korrigierten Soll-Lastwert eingestellt. Wenn passende Testdaten für den normalen Luftdruckzustand erhalten werden, können folglich durch diese Daten die Motorsteuerparameterwerte für eine stabile Schichtladungs- Verbrennung in einem Luftdruckzustand, der sich vom normalen Luftdruckzustand unterscheidet, leicht erhalten werden. Also ist ein Motorsteuerprogramm einfach, und ein passender Test kann mit einem geringen Personal- und Zeitaufwand durchgeführt werden.
Die Korrektur des Soll-Lastwertes mit den Umgebungsparame­ terwerten ist nicht auf ein besonderes Verfahren beschränkt. Korrekturwerte können aus einem Kennfeld in Übereinstimmung mit den Umgebungsparameterwerten gelesen werden und dazu verwendet werden, um multipliziert oder zu dem Soll-Lastwert hinzuaddiert zu werden. Alternativ dazu können Lastkorrekturwerte in Übereinstimmung mit Abweichungen zwischen den erfaßten Umgebungsparameterwerten und den Umgebungsparameterwerten für den normalen Luftdruckzustand errechnet werden. Diese Lastkorrekturwerte werden dazu verwendet, um multipliziert oder zum Soll-Lastwert hinzuaddiert zu werden.
Um der Änderung des Einlaßluftstroms, der durch die Verringerung der Einlaßluftdichte hervorgerufen wird, genauer zu entsprechen, können die Motorsteuerparameter, die durch den mit der Einlaßluftdichte korrigierten Soll-Lastwert eingestellt werden, ferner einer Korrektur unterzogen werden, die der Einlaßluftdichte entspricht.
Im Falle, daß das Luft-/Kraftstoff-Soll-Verhältnis als Motorsteuerparameter außer dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt oder dem Zündzeitpunkt unter Verwendung des Soll-Lastwertes eingestellt wird, sollten außerdem die Daten für den Einspritzzeitpunkt und für den Zündzeitpunkt vorzugsweise in Übereinstimmung mit dem Soll-Lastwert eingestellt werden, der einer Einlaßluftdichtekorrektur unterzogen wird, und die Daten für das Luft-/Kraftstoff-Soll-Verhältnis sollten in Übereinstim­ mung mit dem Soll-Lastwert eingestellt werden, der keiner Einlaßluftdichtekorrektur unterzogen wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß ein Luft-/Kraftstoff-Verhältnis für die Niederlastseite dazu eingestellt wird, um zu bewirken, daß die Motorausgabeleistung verringert wird, wenn der Lastwert für das Einstellen des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses einer Dichtekor­ rektur unterzogen wird.
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 7, wird ein Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung und Fremdzündung bereitgestellt, der über ein Kraftstoff- Einspritzventil zum direkten Einspritzen eines Kraftstoffes in eine Verbrennungskammer verfügt, und in dem der Kraftstoff hauptsächlich während eines Kompressionshubes eingespritzt wird, wodurch er einer Schichtladungs-Verbrennung unterzogen wird, wenn der Verbrennungsmotor in einem bestimmten Betriebsbereich betrieben wird, wobei es folgendes umfaßt:
ein Soll-Last-Einstellmittel zum Einstellen eines Soll- Lastwertes, der mindestens der Beschleunigeröffnungsinformation auf der Grundlage des Fahrerbetriebes entspricht;
ein Drehgeschwindigkeits-Erfassungsmittel zum Erfassen der Drehgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors;
ein zweites Steuerparameterwert-Einstellmittel zum Einstel­ len eines Motorsteuerparameterwertes in Übereinstimmung mit dem eingestellten Soll-Lastwert und der erfaßten Motordrehgeschwin­ digkeit;
ein Umgebungsparameterwert-Erfassungsmittel zum Erfassen von Umgebungsparameterwerten, die mit einer Einlaßluftdichte korreliert sind;
ein Steuerparameter-Korrekturmittel zum Korrigieren eines Motorsteuerparameterwertes oder -werte, die einen eingestellten Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und/oder Zündzeitpunkt einschlie­ ßen, mit den erfaßten Umgebungsparameterwerten; und
ein Steuermittel zum Durchführen der Schichtladungs-Ver­ brennung in Übereinstimmung mit den korrigierten eingestellten Motorsteuerparameterwerten.
Die Erfindung nach Anspruch 7 ist auf der Grundlage der folgenden. Kenntnisse bewerkstelligt worden.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, kann man die einzelnen optimalen Kraftstoffeinspritzzeitpunkte und die optimalen Zündzeitpunkte an den Punkten A, A1 und A2 von den stabilen Verbrennungsbereichen erhalten, die man bei Vorliegen des normalen Luftdruckes P0 und der Einlaßluftdrücke P1 und P2 erhält. Wenn sich die Umgebungsparameterwerte, die mit der Einlaßluftdichte korreliert sind, von jenen für den normalen Luftdruckzustand unterscheiden, kann folglich eine stabile Schichtladungs-Verbrennung ebenfalls durch Korrigieren der Motorsteuerparameterwerte erfolgen, die den in Übereinstimmung mit dem Soll-Lastwert eingestellten Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und/oder Zündzeitpunkt einschließen, die dem Grad der vorstehend erwähnten Abweichung entsprechen.
Durch Korrigieren der Motorsteuerparameterwerte in Überein­ stimmung mit der Einlaßluftdichte können somit die Motorsteuer­ parameterwerte, die den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und/oder den Zündzeitpunkt einschließen, selbst dann genau der Luftdruck- Korrektur unterzogen werden, wenn sich der stabile Schichtla­ dungs-Verbrennungsbereich verengt, sobald die Einlaßluftdichte auf dem Hochland oder dergleichen sinkt. Demgemäß kann eine stabile Schichtladungs-Verbrennung gewährleistet werden, und es kann verhindert werden, daß sich die Fahrbarkeit verschlechtert.
Die Korrektur der Motorsteuerparameterwerte mit den Umgebungsparameterwerten ist nicht auf ein besonderes Verfahren beschränkt. Korrekturwerte können aus einem Kennfeld in Überein­ stimmung mit den Umgebungsparameterwerten gelesen werden und dazu verwendet werden, um multipliziert oder zu den Motorsteuer­ parameterwerten hinzuaddiert zu werden. Alternativ dazu können Korrekturwerte in Übereinstimmung mit den Abweichungen zwischen den erfaßten Umgebungsparameterwerten und den Umgebungsparame­ terwerten für den normalen Luftdruckzustand errechnet werden. Diese Korrekturwerte werden dazu verwendet, um multipliziert oder zu den Motorsteuerparameterwerten hinzuaddiert zu werden.
Das Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung und Fremdzündung kann gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 oder 7 auf geeignete Weise auf den Motor Anwendung, finden, der während des Schichtbetrieb derart gesteuert wird, daß der Kraftstoff hauptsächlich während des Kompressionshubs eingespritzt wird, wodurch er einer Schichtladungs-Verbrennung unterzogen wird, wenn der Motor in dem bestimmten Betriebsbereich betrieben wird, und der derart in einem Einlaßhub-Einspritzmodus gesteuert wird, daß der Kraftstoff hauptsächlich während eines Einlaßhubes eingespritzt wird, wodurch ein Luft-Kraftstoffgemisch mit einem gleichmäßigen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis für die Verbrennung in der Verbrennungskammer erzeugt wird, wenn der Motor außerhalb des vorstehend erwähnten bestimmten Betriebsbereiches betrieben wird. Vorzugsweise sollten bei der Einstellung der Motorsteuerparameterwerte für den Einlaßhub-Einspritzmodus jeder beliebige der Werte verwendet werden, die einen volumetrischen Wirkungs­ grad Ev, einen Ladewirkungsgrad ηv, eine Einlaßluftdurchflußmen­ ge A/N pro Einlaßhubeinheit, einen Ladedruck Pb, usw. umfassen, die im wesentlichen nur mit einer vom Fahrer geforderten Ausgabeleistung korreliert sind und direkt gemessen werden können. Vorzugsweise sollte ferner das Schalten zwischen dem Schichtbetrieb und dem Einlaßhub-Einspritzmodus unter Verwendung des Soll-Lastwertes bestimmt werden, der entsprechend der Beschleunigeröffnungsinformation auf der Grundlage des Fahrerbetriebes eingestellt wird.
Vorzugsweise sollten die Motorsteuerparameter mindestens den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt oder den Zündzeitpunkt einschließen, und natürlich können sie beide einschließen. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt kann ein Einspritzendzeitpunkt oder ein Einspritzstartzeitpunkt sein. Der Kraftstoffeinspritzzeit­ punkt und der Zündzeitpunkt sind die wichtigsten Motorsteuerpa­ rameter, die eine Korrektur auf der Grundlage der Einlaßluft­ dichte erfordern. Diese Motorsteuerparameter können jedoch alle Parameter sein, die eine stabile Schichtladungs-Verbrennung bei Vorliegen verschiedener Einlaßluftdichtebedingungen gewährlei­ sten. Sie umfassen ein Luft-/Kraftstoff-Soll-Verhältnis, eine rückgeführte Abgasmenge, die Öffnung eines Bypassventils in einem Durchgang, der ein Drosselventil umgeht, d. h. eine Bypass- Soll-Luftdurchflußmenge, usw.
Die mit der Einlaßluft korrelierten Umgebungsparameter können die Einlaßluft selbst sein oder den Luftdruck, die Lufttemperatur, die Feuchtigkeit, usw. einschließen. Der Luftdruck kann der Einlaßluftdruck sein, der mittels eines Drucksensors erfaßt wird, der beispielsweise in einem Luftfilter bereitgestellt ist. Ebenso kann die Lufttemperatur die Einlaßlufttemperatur oder die Motorraumtemperatur sein. Alternativ dazu können die Umgebungsparameter der Druck, die Temperatur, oder die Feuchtigkeit oder eine Kombination einer Mehrzahl von Faktoren sein.
Obwohl der Soll-Lastwert entsprechend der Beschleunigeröff­ nungsinformation auf der Grundlage des Fahrerbetriebes eingestellt wird, sollte er vorzugsweise in Übereinstimmung mit der Beschleunigeröffnungsinformation und der Motorgeschwindig­ keit eingestellt werden. Die Beschleunigeröffnungsinformation kann jede sein, die mit der vom Fahrer geforderten Motorausgabe­ leistung korreliert ist. Sie kann beispielsweise die Öffnung des Drosselventils oder der Betätigungsgrad des Gaspedals im Falle eines sog. EGAS (elektrische Betätigung der Drosselklappe) sein. Falls die Motorlast als Ergebnis von Lastschwankungen des Getriebes oder des Betriebes einer Klimaanlage oder einer Servolenkung angelegt wird, kann jede dieser Motorlasten zum Soll-Lastwert hinzuaddiert werden.
Es ist offensichtlich, daß die Motorsteuerparameterwerte, die vom Motorsteuerparameterwert-Einstellmittel eingestellt werden, ferner einer Motorwassertemperaturkorrektur, einer Lernkorrektur, um einer Motorbeschädigung entgegenzuwirken, usw. unterzogen werden können.
Der "bestimmte Betriebsbereich", in den der Kraftstoff hauptsächlich während des Kompressionshubes für die Schichtladungs-Verbrennung eingespritzt wird, kann der gesamte Betriebsbereich des Motors sein.
Ferner wird die Kraftstoffzufuhrmenge, d. h. die Kraftstof­ feinspritzmenge, in Übereinstimmung mit der Menge einer neuen Ladung oder des Einlaßluftwertes eingestellt. Vorzugsweise sollte diese Einlaßluftmenge auch mit Umgebungsparametern korrigiert werden, die mit der Einlaßluftdichte korreliert sind, wodurch eine angemessene Kraftstoffeinspritzmenge eingestellt werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Fig. 1 ist eine graphische Darstellung, die stabile Verbrennungsbereiche zeigt, die man bei Vorliegen verschiedener Einlaßluftdruckbedingungen in einem Schichtbetrieb eines Verbrennungsmotors mit Direkteinspritzung und Fremdzündung erhält;
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, die stabile Verbrennungsbereiche zeigt, die man bei Vorliegen verschiedener Einlaßluftdruckbedingungen im Schichtbetrieb des Verbrennungsmotors mit Direkteinspritzung und Fremdzündung erhält und die mit einem festgelegten Zylinderinneneffektivdruck verglichen werden;
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht eines Motorsteuerge­ räts gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist eine senkrechte Schnittansicht eines Benzinmo­ tors mit Direkteinspritzung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ist ein Motorsteuermoduskennfeld, das einen mageren Betriebsbereich (Schichtbetrieb), einen mageren Homogenbetriebsbereich, einen stöchiometrischen Rückkopplungsbetrieb, usw. veranschaulicht, die in Über­ einstimmung mit einem mittleren Motor-Zylinderinneneffektivdruck Pe und einer Motorgeschwindigkeit Ne bestimmt werden;
Fig. 6 ist ein Diagramm, das eine Form von Kraftstoffein­ spritzung in einem Schichtbetrieb eines Verbrennungsmotors mit Direkteinspritzung und Fremdzündung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
Fig. 7 ist ein Diagramm, das eine Form von Kraftstoffein­ spritzung in einem Einlaßhub-Einspritzmodus des Verbrennungsmotors mit Direkteinspritzung und Fremdzündung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
Fig. 8 ist ein Teil eines Flußdiagramms einer Kurbelunter­ brechungsroutine, die Verfahrensschritte zur Errechnung der Mo­ torsteuerparameterwerte zeigt, wie beispielsweise ein Soll- Mittel-Effektivdruck Pe, ein Luft-/Kraftstoff-Soll-Verhältnis AF, eine Kraftstoffeinspritz-Endzeitspanne Tend, ein Zündzeitpunkt Tig, eine Öffnung Legr eines EGR-Ventils 45, usw., und zur Steuerung des Motors in Übereinstimmung mit den berechneten Motorsteuerparameterwerten zeigt;
Fig. 9 ist ein weiterer Teil des Flußdiagrammes der Kurbel­ unterbrechungsroutine, die eine Fortsetzung des Flußdiagramms aus Fig. 8 ist;
Fig. 10 zeigt das restliche Flußdiagramm der Kurbelunter­ brechungsroutine als Fortsetzung des Flußdiagramms aus Fig. 9;
Fig. 11 ist ein Diagramm, das einen Umriß eines Berech­ nungskennfeldes für die Soll-Mittel-Effektivdrücke PeB zeigt, die in Übereinstimmung mit einer Öffnung θth eines Drosselventils 28 und der Motorgeschwindigkeit Ne berechnet werden;
Fig. 12 ist ein Teil eines Flußdiagramms einer Kurbelunter­ brechungsroutine gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung, das auf der Grundlage des Flußdiagramms gemäß der Ausführungsform 1 aus Fig. 8 ausgearbeitet worden ist; und
Fig. 13 zeigt das restliche Flußdiagramm der Kurbelunter­ brechungsroutine gemäß der Ausführungsform 2 als Fortsetzung des Flußdiagramms aus Fig. 12.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Unter Bezugnahme auf die Figuren wird nunmehr ein Modus zur Ausführung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den Ausführungsformen 1 und 2 eingehend beschrieben. Die Ausfüh­ rungsformen 1 und 2 unterscheiden sich nur in den Verfahrens­ schritten zum Einstellen des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes, des Zündzeitpunktes, usw. und weisen keine Unterschiede in bezug auf die Hardware-Aufbau auf, so daß die Hardware-Aufbau zunächst beschrieben wird.
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht, die eine Ausführungsform eines in einem Fahrzeug eingebauten Steuergeräts für einen Benzinmotor mit Direkteinspritzung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Fig. 4 ist eine senkrechte Schnittansicht eines Benzinmotors mit Direkteinspritzung. In diesen Abbildungen kennzeichnet das Bezugszeichen 1 einen Vier­ zylinder-Reihenbenzinmotor mit Direkteinspritzung (nachstehend einfach als Motor bezeichnet) für ein Fahrzeug, in dem eine Verbrennungskammer 5, ein Ansaugsystem, ein EGR-System, usw. ausschließlich für eine Direkteinspritzung vorgesehen sind.
Ein Zylinderkopf 2 des Motors 1 ist mit einem Kraftstoffeinspritz-Magnetventil 4 ausgestattet, sowie mit einer Zündkerze 3 für jeden Zylinder, wodurch Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 5 eingespritzt werden kann. Ferner ist ein halbkugelförmiger Hohlraum 8 auf der Oberseite eines Kolbens 7, der in einem Zylinder 6 hin- und hergleitet, in einer Stellung ausgebildet, die sich in der Nähe des oberen Totpunktes befindet, der von einem Kraftstoffstrahl vom Kraftstoff- Einspritzventil 4 (Fig. 4) erreicht wird. Das theoretische Kompressionsverhältnis dieses Motors 1 wird derart eingestellt, daß es höher (ungefähr 12 in der vorliegenden Ausführungsform) als jenes einer Saugrohr-Kraftstoffeinspritzung ist. Ein DOHC- Vierventilsystem (Doppelnockenwellen-Vierventilsystem) wird als Ventilantriebsmechanismus verwendet. Eine Nockenwelle 11 auf der Einlaßseite und eine Nockenwelle 12 auf der Auslaßseite sind im oberen Abschnitt des Zylinderkopfes 2 drehbar gehalten, damit jeweils das Einlaßventil 9 und das Auslaßventil 10 gesteuert werden.
Der Zylinderkopf 2 ist mit den Einlaßkanälen 13 ausgebil­ det, die sich im wesentlichen gerade zwischen den zwei Nocken­ wellen 11 und 12 erstrecken, so daß die Einlaßluftströmungen, die durch die Einlaßkanäle 13 gelangt sind, rücklaufende Tumbleströme - auf die nachstehend eingegangen wird - in der Verbrennungskammer 5 erzeugen. Andererseits ist ein Auslaßkanal 14 - wie jener eines herkömmlichen Motors - im wesentlichen in die horizontale Richtung verlaufend ausgebildet und ein EGR- Kanal 15 mit großem Durchmesser (nicht in Fig. 4 gezeigt) verzweigt sich diagonal davon. In der Abbildung kennzeichnet das Bezugszeichen 16 einen Wassertemperatursensor zum Erfassen einer Kühlwassertemperatur Tw, das Bezugszeichen 17 bezeichnet einen Kurbelwinkelsensor, der ein Kurbelwinkelsignal SGT in vorbestimmten Stellen (5-VOT und 75-VOT; VOT = BTDC) für jeden Zylinder liefert, und Bezugszeichen 19 bezeichnet eine Zündspule, die der Zündkerze 3 Hochspannung zuführt. Jede Nockenwelle, die sich bei einer Geschwindigkeit dreht, die halb so schnell ist wie die einer Kurbelwelle, ist mit einem Zylinderauslösesensor (nicht gezeigt) ausgestattet, der ein Zylinderauslösesignal SGC liefert, wodurch der Zylinder, für den das Kurbelwinkelsignal SGT geliefert wird, ausgelöst wird.
Wie in Fig. 3 gezeigt, sind die Einlaßkanäle 13 durch einen mit einem Ausdehnungsbehälter 20 ausgestatteten Einlaßkrümmer 21 mit einer Einlaßleitung 25 verbunden, die mit einem Luftfilter 22, einem Drosselkörper 23 und einem Schrittmotor-Geschwindig­ keitssteuerventil (nachstehend als Leerlaufreglungs-Ventil bezeichnet) 24 bereitgestellt wird. Ferner ist die Einlaßleitung 25 parallel mit einer Luft-Bypassleitung mit großem Durchmesser 26 verbunden, durch die Einlaßluft in den Einlaßkrümmer 21 geleitet wird, und umgeht dabei den Drosselkörper 23, und diese Leitung wird mit einem großen linearen Magnet-Luft-Bypassventil (als ABV-Ventil bezeichnet) 27 bereitgestellt. Das Luft- Bypassventil 26 weist eine Flußfläche auf, die im wesentlichen jener der Einlaßleitung 25 entspricht, und gestattet die Zirkulierung einer angeforderten Einlaßluftmenge für einen niedrigen oder mittleren Geschwindigkeitsbereich des Motors 1, wenn das ABV-Ventil 27 vollkommen geöffnet ist. Andererseits weist das Leerlaufsreglungs-Ventil 24 eine Flußfläche auf, die kleiner als jene des ABV-Ventils 27 ist. Das Leerlaufregelungs- Ventil 24 wird dazu verwendet, die Einlaßluftmenge genau zu regeln.
Der Drosselkörper 23 ist mit einem Klappen-Drosselventil 28 zum Öffnen und Schließen seines Durchganges ausgestattet, und außerdem, mit einem Drosselklappenstellungs-Sensor 29 zum Erfassen der Beschleunigeröffnungsinformation, und zwar durch Abtasten einer Öffnung θth des Ventils 28 und mit einem Leerlaufschalter 30 zum Erfassen eines vollkommen geschlossenen Zustandes ausgestattet. Ein Luftdrucksensor 31 und ein Einlaßluftsensor 32 zum Erhalten der Einlaßluftdichte sind im Luftfilter 22 angebracht, und sie geben Ausgabesignale aus, die jeweils einem Luftdruck Pa und einer Einlaßlufttemperatur Ta entsprechen. Ferner befindet sich ein Karman-Wirbel-Luftmengen­ messer 33 in der Nähe des Einganges der Einlaßleitung 25 und er gibt ein Wirbel-erzeugendes Signal aus, das proportional zu einer Luftdurchflußmenge Qa pro Einlaßhub ist.
Andererseits ist der Auslaßkanal 14 durch einen Auslaßkrümmer 41, der mit einem O2-Sensor 40 ausgestattet ist, mit einer Auslaßleitung 43 verbunden, die mit einem Dreiwegkatalysator 42, einem Schalldämpfer (nicht gezeigt), usw. ausgestattet ist. Auch der. EGR-Kanal 15 ist durch eine EGR- Leitung mit großem Durchmesser 44 mit der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 28 und mit der stromaufwärtigen Seite des Einlaßkrümmers 21 verbunden, dessen Leitung über ein Schrittmotor-EGR-Ventil 4 verfügt.
Ein Kraftstoffbehälter 50 befindet sich im hinteren Abschnitt der Fahrzeugkarosserie (nicht gezeigt). Der im Behälter 50 gelagerte Kraftstoff wird mittels einer motorbetriebenen Niederdruck-Kraftstoffpumpe 51 angesaugt und wird dem Motor 1 durch eine Niederdruckförderpumpe 52 zugeführt. Der Kraftstoffdruck in der Zufuhrleitung 52 wird mittels eines ersten Kraftstoffdruckreglers 54, der in dem Pfad einer Rücklaufleitung 53 angebracht ist, auf einen verhältnismäßig niedrigen Druck (3,0 kgf/cm2 in der vorliegenden Ausführungsform, nachstehend als Niederdruck-Kraftstoff bezeichnet) eingestellt. Der dem Motor 1 gelieferte Kraftstoff wird jedem Kraftstoff- Einspritzventil 4 mittels einer am Zylinderkopf 2 angebrachten Hochdruck-Kraftstofförderpumpe 55 durch eine Hochdruckförderlei­ tung 56 und eine. Druckleitung 57 zugeführt. Im Falle der vorliegenden Ausführungsform ist die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 55 des Taumelscheiben-Axialkolben-Typs und wird durch die Nockenwelle 12 auf der Auslaßseite oder die Nockenwelle 11 auf der Einlaßseite angetrieben. Die Pumpe 55 weist eine genügend hohe Ölförderfähigkeit auf, um einen Kraftstoffdruck von 50 kgf/cm2 oder mehr zu erzeugen, selbst wenn sich der Motor 1 im Leerlaufbetrieb befindet. Der Kraftstoffdruck in der Druckpumpe 57 wird auf einen verhältnismäßig hohen Druck (50 kgf/cm2 in der vorliegenden Ausführungsform, nachstehend als hoher Kraftstoff­ druck bezeichnet) mittels eines zweiten Kraftstoffdruckreglers 59 eingestellt. In der Abbildung kennzeichnet das Bezugszeichen 60 ein Magnet-betriebenes Kraftstoffdruck-Wahlventil, das am zweiten Kraftstoffdruckregler 59 angebracht ist, und das ausgebildet ist - bei dessen Öffnung - den Kraftstoff zu entlasten, um den Kraftstoffdruck in der Druckleitung 57 auf einen vorbestimmten Wert (z. B. 3,0 kgf/cm2) zu senken. Ferner kennzeichnet das Bezugszeichen 70 eine Rücklaufpumpe, durch die der Kraftstoff zum Kraftstoffbehälter 50 zurückgeführt wird, nachdem er für die Schmierung oder Abkühlung der Hochdruck- Kraftstoffpumpe 55 verwendet worden ist.
Eine ECU (elektronische Steuereinheit) 70 befindet sich im Innenraum des Fahrzeuges. Diese ECU 70 ist mit einer Eingabe- Ausgabe-Einheit (nicht gezeigt), einer Speichereinheit (Fest­ wertspeicher-ROM, Direktzugriffsspeicher-RAM, nichtflüchtiger Direktzugriffsspeicher-RAM, usw.), die zur Speicherung von Steuerprogrammen, Steuerkennfeldern, usw. Verwendung findet, einer Zentraleinheit (CPU), einen Zeitzähler, usw. ausgestattet und führt die allgemeine Steuerung des Motors 1 durch.
Die Eingabeseite der ECU 70 ist mit Schaltern zur Erkennung der entsprechenden Betriebszustände einer Klimaanlage, einer Servolenkung, eines automatischen Getriebes, usw. verbunden, d. h. mit einem Klimaanlageschalter (A/C SW) 34, einem Servolenkschalter (P/S SW) 35, einem Sperrschalter (INH SW) 36, usw., und liefert der ECU 70 einzelne Erkennungssignale zu. Die Eingabeseite der ECU 70 ist mit vielen Schaltern und Sensoren (nicht gezeigt) sowie mit den vorstehend genannten verschiedenen Sensoren und Schaltern verbunden, und die Ausgabeseite ist auch mit verschiedenen Warnlampen, Lampen, usw. verbunden.
Auf der Grundlage von Eingabesignalen der vorstehend genannten verschiedenen Sensoren und Schalter bestimmt die ECU 70 einen Kraftstoffeinspritz-Endzeitpunkt, einen Zündzeitpunkt, eine EGR-Gas-Einströmungsmenge, usw., sowie einen Kraftstoffein­ spritzmodus und eine Kraftstoffeinspritzmenge und steuert an­ treibend das Kraftstoff-Einspritzventil 4, die Zündspule 19, das EGR-Ventil 45, usw.
Nachstehend folgt eine kurze Beschreibung des grundlegenden Ablaufes der Motorsteuerung.
Wenn ein Fahrer beim Betriebsstart den Zündschlüssel dreht, schaltet die ECU 70 die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 51 und das Kraftstoffdruck-Wahlventil 60 ein, woraufhin das Kraftstoff- Einspritzventil 4 mit dem Kraftstoff mit niedrigem Kraftstoff­ druck versorgt wird. Dies erfolgt, da beim Stoppen oder Starten des Motors 1 die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 55 überhaupt nicht oder nicht einwandfrei funktioniert, so daß die Kraftstoffein­ spritzmenge zwangsläufig in Übereinstimmung mit dem Ablaßdruck der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 51 und der Ventil-Öffnungszeit des Kraftstoff-Einspritzventils 4 bestimmt werden muß. Wenn der Fahrer dann den Zündschlüssel dreht, um den Betrieb zu starten, wird der Motor 1 mittels eines Selbststarters (nicht gezeigt) gestartet und gleichzeitig wird die Kraftstoffeinspritzsteuerung mittels der ECU 70 initiiert. Zu diesem Zeitpunkt wählt die ECU 70 einen Einlaßhub-Einspritzmodus und spritzt den Kraftstoff derart ein, daß das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis verhältnismäßig fett ist. Dies erfolgt, weil falls der Motor kalt ist, die Verdampfungsrate derart gering ist, daß eine Fehlzündung oder ein Auslauf von entzündbarem Kraftstoff (HC) unvermeidbar ist, wenn die Einspritzung in einem Schichtbetrieb erfolgt. Beim Betriebsstart schließt die ECU 70 ferner das ABV-Ventil 27, so daß die Einlaßluft durch einen Spalt um das Drosselventil 28 oder das Leerlaufreglungs-Ventil 24 herum der Verbrennungskammer 5 zugeführt wird. Das Leerlaufreglungs-Ventil 24 und das ABV- Ventil 27 werden einheitlich von der ECU 70 gesteuert und ihre jeweiligen Öffnungen werden je nach erforderter Einströmungsmenge der Einlaßluft (Bypass-Luft), die das Drosselventil 78 umgeht, geregelt.
Wenn der Motor 1 mit dem Leerlaufbetrieb nach Beendigung des Startens beginnt, fängt die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 55 mit einem Nennauslaufbetrieb an, so daß die ECU 70 das Kraftstoffdruck-Wahlventil 60 ausschaltet und dem Kraftstoff- Einspritzventil 4 den Kraftstoff mit hohem Kraftstoffdruck zuführt. Dadurch wird natürlich die Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit dem hohen Kraftstoffdruck und der Ventil- Öffnungszeit des Kraftstoff-Einspritzventils 4 eingestellt. Solange die Kühlwassertemperatur des Motors Tw auf dem vorbestimmten Wert angehoben wird, wählt die ECU 70 den Einlaßhub-Einspritzmodus und spritzt den Kraftstoff ein, und zwar gerade wie zum Zeitpunkt des Motorstartes, und das ABV- Ventil 27 bleibt weiterhin geschlossen. Die Leerlaufgeschwindig­ keitssteuerung, die auf der Änderung der Lasten der Nebenaggregate wie beispielsweise der Klimaanlage zurückzuführen ist, wird mittels des Leerlaufreglungs-Ventils 24 (das ABV- Ventil 27 wird ebenfalls, wenn erforderlich, geöffnet) wie im Falle der Saugrohreinspritzung durchgeführt. Wenn der O2-Sensor 40 nach dem Durchlauf eines vorbestimmten Zyklus eine Betätigungstemperatur erreicht, startet die ECU 70 ferner die Rückkopplungs-Regelung des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses in Übereinstimmung mit der Ausgangsspannung des O2-Sensors 40 und bewirkt, daß der Dreiwegkatalysator 42 schädliche Abgaskomponenten reinigt. Wenn der Motor kalt ist, läuft somit die Kraftstoffeinspritzsteuerung im wesentlichen auf die gleiche Art und Weise wie im Falle der Saugrohreinspritzung ab. Da keine Kraftstofftropfen an der Wandoberfläche der Einlaßleitung 1 haften bleiben, erfolgt also eine Verbesserung der Reaktion und der Genauigkeit der Steuerung.
Wenn der Warmlauf des Motors 1 beendet ist, holt sich die ECU 70 einen gegenwärtigen Kraftstoffeinspritz-Steuerbereich von einem Kraftstoffeinspritz-Steuerkennfeld aus Fig. 5 in Übereinstimmung mit einem Soll-Zylinderinneneffektivdruck (Soll- Last) Pe, der von der Drosselöffnung θth, usw. herrührt, und eine Motorgeschwindigkeit Ne, bestimmt den Kraftstoffeinspritzmodus und die Kraftstoffeinspritzmenge, steuert das Kraftstoff- Einspritzventil 4 und führt außerdem die Ventil-Öffnungsregelung für das ABV-Ventil 27 und das EGR-Ventil 45 und dergleichen durch.
Da der Niederlast-Niederdreh-Betrieb wie beispielsweise der Leerlaufbetrieb einem mageren Bereich des Schichtbetriebs entspricht, der durch die Schraffierung in Fig. 5 angezeigt wird, wählt die ECU 70 den Kompressionshub- Kraftstoffeinspritzmodus, öffnet das ABV-Ventil 27 und das EGR- Ventil 40 in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand und spritzt den Kraftstoff derart ein, daß ein mageres Luft-/Kraftstoff- Verhältnis (ca. 20 bis 40 in der vorliegenden Ausführungsform) erhalten wird. Zu diesem Zeitpunkt nimmt die Verdampfungsrate des Kraftstoffes zu und die durch die Einlaßkanäle 13 einfließenden Einlaßluftströmungen erzeugen rücklaufende Tumbleströme 80 wie durch die Pfeile in Fig. 6 gezeigt, so daß ein Kraftstoffstrahl 81 im Hohlraum 8 des Kolbens 7 gehalten wird. Folglich wird ein Luft-Kraftstoffgemisch eines Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses, das nahezu einem stöchiometrischen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis entspricht, um die Zündkerze 3 herum zum Zeitpunkt der Zündung erzeugt, so daß sich der Kraftstoff selbst dann entzünden kann, wenn das gesamte Luft-/Kraftstoff-Verhältnis sehr mager ist (z. B. gesamtes Luft-/Kraftstoff-Verhältnis von ca. 50). Demzufolge sinkt die Abgabe von CO und HC auf sehr niedrige Werte, und die Abgabe von NOX wird ebenfalls durch die Abgasrückführung verringert. Auch aufgrund der Verringerung des Förderverlustes, der bei Öffnung des ABV-Ventils 27 und des EGR-Ventils 40 verursacht wird, kann das Kraftstoffverbrauchsverhältnis beträchtlich verbessert werden. Ferner wird die Leerlaufgeschwindigkeitssteuerung, die von der Änderung der Last abhängig ist, durch Erhöhung oder Verringerung der Kraftstoffeinspritzmenge durchgeführt, so daß die Steuerreaktion sehr groß ist.
Im Schichtbetrieb muß sich der vom Kraftstoff-Einspritz­ ventil 4 eingespritzte Kraftstoffstrahl zusammen mit den vorstehend erwähnten rücklaufenden Tumbleströmen fortbewegen, um die Zündkerze 3 zu erreichen, und der Kraftstoff muß verdampfen, um ein leicht zündbares Luft-Kraftstoffgemisch zum Zeitpunkt der Zündung nach der Ankunft zu erzeugen. Wenn das mittlere Luft-/Kraftstoff-Verhältnis auf einen vorbestimmten oder niedrigeren Wert (z. B. 20) verringert wird, wird ein örtlich überfettes Luft/-Kraftstoffgemisch in der Nähe der Zündkerze 3 erzeugt, so daß eine sogenannte fette Fehlzündung stattfindet. Wenn das Verhältnis höher als ein vorbestimmter Wert (z. B. 40) ist, ist andererseits die Magergrenze überschritten worden, so daß eine Fehlzündung (eine sogenannte magere Fehlzündung) leicht stattfindet. Wie nachstehend erwähnt wird, können deshalb die Zeitpunkte für den Start und die Beendigung der Kraftstoffeinspritzung und der Zündzeitpunkt genau gesteuert werden, und das mittlere Luft-/Kraftstoff-Verhältnis kann innerhalb eines vorbestimmten Bereiches (z. B. 20 bis 40) eingestellt werden. Wenn das mittlere Luft-/Kraftstoff- Verhältnis auf einem vorbestimmten Wert (z. B. 20) oder darunter liegt, wird der Einspritzmodus zum Einlaßhub-Einspritzmodus (nachstehend genannt) geschaltet.
Während des niedrigen oder mittleren Geschwindigkeitsan­ triebs wird der Motor andererseits in einem mageren Bereich auf der Grundlage des Einlaßhub-Einspritzmodus oder eines stöchiome­ trischen Rückkopplungsbereiches (stöchiometrischer Luft-/Kraft­ stoff-Verhältnis-Rückkopplungs-Regelungsbereich) wie in Fig. 5 abhängig vom Lastzustand und Motorgeschwindigkeit Ne betrieben, so daß die ECU 70 den Einlaßhub-Einspritzmodus wählt und Kraftstoff derart einspritzt, daß man ein vorbestimmtes Luft-/Kraft­ stoff-Verhältnis erhält.
Genauer erläutert, werden die Öffnung des ABV-Ventils 27 und die Kraftstoffeinspritzmenge derart gesteuert, daß ein verhält­ nismäßig mageres Luft-/Kraftstoff-Verhältnis (z. B. ca. 20 bis 23) im mageren Bereich des Einlaßhub-Einspritzmodus erhalten wird. Im stöchiometrischen Rückkopplungsbereich unterliegen ferner das ABV-Ventil 27 und das EGR-Ventil 45 einer Öffnungs- Schließungs-Steuerung (die Öffnungs-Schließungs-Steuerung des EGR-Ventils 45 wird nur in einem bestimmten Bereich durchge­ führt), und die Luft-/Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungs- Regelung läuft in Übereinstimmung mit der Ausgangsspannung des O2-Sensors 40 ab. Da die durch die Einlaßkanäle 13 einfließenden Einlaßluftströmungen rücklaufende Tumbleströme 80, wie in Fig. 7 gezeigt, erzeugen, kann der Kraftstoff selbst bei Vorliegen eines mageren Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses gezündet werden, indem der Kraftstoffeinspritzstart oder die Kraftstoffeinspritz­ beendigung infolge einer Turbulenzwirkung eingestellt wird, die auf die rücklaufende Tumblebewegung zurückzuführen ist. Im stöchiometrischen Rückkopplungsbereich kann eine hohe Ausgabeleistung erhalten werden, wenn ein verhältnismäßig hohes Kompressionsverhältnis verwendet wird, und die schädlichen Abgaskomponenten werden mittels dem Dreiwegkatalysator 42 gereinigt.
Zum Zeitpunkt der plötzlichen Beschleunigung oder des Hochgeschwindigkeitsantriebs wird ein Bereich mit offenem Regelkreis wie in Fig. 5 gezeigt erreicht, so daß die ECU 70 den Einlaßhub-Einspritzmodus wählt, das ABV-Ventil 27 schließt und den Kraftstoff derart einspritzt, daß ein verhältnismäßig fettes Luft-/Kraftstoff-Verhältnis in Übereinstimmung mit der Drosselöffnung θth, Motorgeschwindigkeit Ne, usw. erreicht wird. In diesem Falle ist das Kompressionsverhältnis hoch, die Einlaßluftströmungen erzeugen rücklaufende Tumbleströme 80 und außerdem erstrecken sich die Einlaßkanäle 13 im wesentlichen gerade von der Verbrennungskammer 5 aus, so daß auch durch die Trägheitswirkung eine hohe Ausgabeleistung erhalten werden kann.
Während des Schubbetriebs in der Mitte des mittleren oder Hochgeschwindigkeitsantriebs stoppt ferner die ECU 70 gänzlich die Kraftstoffeinspritzung. Folglich erfährt das Kraftstoffver­ brauchsverhältnis eine Verbesserung und die Abgabe von schädli­ chen Abgaskomponenten sinkt. Der Kraftstoffabschaltvorgang wird sofort unterbrochen, wenn die Motorgeschwindigkeit Ne unterhalb der Rücklaufgeschwindigkeit sinkt oder wenn der Fahrer auf das Gaspedal drückt.
Nachstehend folgt eine Beschreibung von Verfahrensschritten gemäß der vorliegenden Erfindung zum Einstellen von Parametern (Motorsteuerparameterwerte), die den Verbrennungszustand in der Motorverbrennungskammer 5 beeinflussen, der in Übereinstimmung mit dem Soll-Mittel-Effektivdruck (Soll-Last) Pe, d. h. einer Ventil-Öffnungszeit Tinj des Kraftstoff-Einspritzventils 4, einem Kraftstoffeinspritz-Endzeitpunkt Tend, einem Zündzeitpunkt Tig, einer Öffnungsfläche Legr des EGR-Ventils 45, usw. eingestellt werden.
Einstellverfahren von Ausführungsform 1
Die Flußdiagramme der Fig. 8 und 10 zeigen Verfahrens­ schritte zum Einstellen verschiedener Motorsteuerparameterwerte gemäß der Ausführungsform 1, die durchgeführt werden, indem die ECU 70 den Betrieb immer dann unterbricht, wenn das Kurbelwinkelsignal vom Kurbelwinkelsensor 17 ausgegeben wird.
Zunächst liest die ECU 70 im Schritt S10 der Fig. 8 verschiedene Mengen an Motorzuständen wie beispielsweise die Einlaßluftmenge (Luftdurchflußmenge) Qa pro Einlaßhub, die vom Luftmengenmesser 33 erfaßt wird, die Drosselventilöffnung θth, die vom Drosselklappenstellungs-Sensor 29 erfaßt wird, den Luftdruck Pa, der vom Luftdrucksensor 31 erfaßt wird, die Einlaßlufttemperatur Ta, die vom Einlaßlufttemperatursensor 32 erfaßt wird, die Motorgeschwindigkeit (Drehgeschwindigkeit) Ne, die anhand eines Kurbelwinkelsignal-Erzeugungs-Zeitintervalls vom Kurbelwellensensor 17 erfaßt wird, den Betriebszustand der Klimaanlage, der vom Schalter der Klimaanlage 33, usw. erfaßt wird.
Dann errechnet die ECU 70 einen Soll-Mittel-Effektivdruck PeB, der der Drosselventilöffnung θth und der Motorgeschwindig­ keit Ne entspricht, die vom Drosselklappenstellungs-Sensor 29 und vom Kurbelwinkelsensor 17 erfaßt werden, wobei auf ein Kennfeld des Soll-Mittel-Effektivdrucks, das vorher in der vorstehend genannten Speichereinheit gespeichert wurde, Bezug genommen wird (Schritt S12). Fig. 11 zeigt einen Umriß eines Kennfeldes des Soll-Mittel-Effektivdrucks. Die Soll-Mittel- Effektivdrücke PeBij, die den vom Fahrer geforderten Ausgabelei­ stungen auf der Grundlage der Drosselventilöffnung θth und der Motorgeschwindigkeit Ne entsprechen, sind gemappt (in Speicher abgebildet) und werden in der Speichereinheit der ECU 70 gespeichert. Diese einzelnen Daten sind Werte, die versuchsweise eingestellt werden, indem z. B. Netto-Mittel-Effektivdrücke als Soll-Mittel-Effektivdruck^-Informationen verwendet werden, mit denen die Daten leicht für einen Prüfstandstest des Motor gesammelt werden können. Unter Bezugnahme auf dieses Kennfeld errechnet die ECU 70 den optimalen Soll-Mittel-Effektivdruck PeB, der der erfaßten Drosselventilöffnung θth und der Motorgeschwindigkeit Ne entspricht, beispielsweise mittels des herkömmlichen Vierpunkt-Interpolationsverfahrens oder derglei­ chen.
In dieser Ausführungsform wird der Netto-Mittel- Effektivdruck Pe als Soll-Lastinformation verwendet. Sofern keine besonderen Hindernisse in bezug auf die Datensammlung für den Prüfstandstest des Motors vorliegen, können also auch verschiedene andere Daten wie beispielsweise die gezeigten mittleren Effektivdrücke, die Nettoausgabeleistungen, usw. an ihrer Stelle verwendet werden.
Daraufhin schreitet das Programm zum Schritt S14 fort, woraufhin der Soll-Mittel-Effektivdruck Pe durch Addierung der Nebenaggregate-Korrektur zum Soll-Mittel-Effektivdruck PeB als Sollwert erhalten wird.
Pe = PeB + ΔPe. (M1)
Die Speichereinheit der ECU 70 wird mit einem Ausgabelei­ stungskorrekturkennfeld für verschiedene Lastungsvorrichtungen (Nebenaggregate) wie beispielsweise die Klimaanlage, die Servolenkung, das Getriebe, usw. ausgestattet, die mechanische und elektrische Belastungen bilden. Ein Soll-Mittel-Effektivkorrekturwert DPe, der der Motorgeschwindigkeit Ne entspricht, wird vom Ausgabeleistungskorrekturkennfeld als Reaktion auf EIN- Signale der Schalter 34 bis 36 zur Erfassung des Betriebes dieser Lastungsvorrichtungen geliefert. Dieser Korrekturwert ΔPe wird zum Soll-Mittel-Effektivdruck PeB hinzu addiert, den man im Schritt S12 erhält, und die Korrektur wird mittels eines Nebenaggregats durchgeführt. Der so berechnete Soll-Mittel- Effektivdruck Pe kann wie erfordert dem Filtern unterliegen, damit er vom Rausch befreit wird und damit die Steuerung stabilisiert wird.
Im Schritt S16 wird ein volumetrischer Wirkungsgrad Ev errechnet. Dieser volumetrische Wirkungsgrad Ev kann durch Tei­ lung der vom Luftmengenmesser 33 erfaßten Einlaßluftdurchfluß­ menge (Durchflußmenge) Qa durch die Kapazität der Verbrennungs­ kammer 5 errechnet werden. Daraufhin wird im Schritt S18 eine Einlaßluftdichte (Umgebungsparameterwert) ϒ ϒ errechnet. Die Einlaßluftdichte ϒ kann leicht aus der Einlaßlufttemperatur Ta und dem Luftdruck Pa gemäß einem herkömmlichen Berechnungsaus­ druck nach Boyle-Charles errechnet werden. Ein Ladewirkungsgrad ηv wird aus dem volumetrischen Wirkungsgrad Ev und der Einlaß­ luftdichte ϒ, die im Schritt 20 erhalten wurde, errechnet, und zwar gemäß dem folgenden Ausdruck.
ηv = ϒ × Ev. (M2)
Daraufhin schreitet die ECU 70 zum Schritt S22 der Fig. 9 fort, woraufhin sie einen Korrekturfaktorwert (Verminderungs- Koeffizientenwert für einen normalen Luftdruckzustand) Kat für die Luftdruck-Korrektur des Soll-Mittel-Effektivdruckes PeB gemäß dem folgenden Ausdruck (M3) errechnet.
Kat = α × ϒ. (M3)
In diesem Falle ist α eine Konstante. Wenn die Einlaßluft­ dichte einen geringeren Wert als der normale Wert einnimmt, wird der Korrekturfaktorwert Kat auf einen Wert eingestellt, der kleiner als 1 ist.
Der so erhaltene Korrekturfaktorwert Kat wird auf den folgenden Ausdruck (M4) angewandt und unterwirft den Soll- Mittel-Effektivdruck PeB der Luftdruck-Korrektur.

Pec = Kat × PeB + ΔPe. (M4)
Im Ausdruck (M1) erfordert nur der Wert Peb (nur das Glied, das mit der Einlaßluftmenge in Verbindung steht), der in Übereinstimmung mit der Drosselventilöffnung θth und der Motorgeschwindigkeit Ne eingestellt wird, eine Luftdruck- Korrektur, und ΔPe, ein Nebenaggregat-Korrekturwert, braucht nicht mit dem Korrekturfaktorwert Kat multipliziert zu werden. Dies ist darauf zurückzuführen, daß sich das notwendige Motordrehmoment für den Antrieb der Nebenaggregate wie beispielsweise die Klimaanlage, sich kaum in Abhängigkeit von Topographie, Bodenhöhe oder größere Höhen verändert.
Daraufhin wird im Schritt S26 ein Unterscheidungsschwellen­ wert XPe zum Bestimmen des Einspritzmodus, des Einlaßhub- Einspritzmodus oder des Schichtbetrieb, in dem der Motor gesteuert werden soll, in Übereinstimmung mit der Motorgeschwindigkeit Ne bestimmt. Die Grenze zwischen dem durch die Schraffierung in Fig. 5 gezeigten mageren Bereich des Schichtbetriebs und dem Einlaßhub-Einspritzbereich stellt das Verhältnis zwischen dem Unterscheidungsschwellenwert XPe und Ne dar, so daß der Unterscheidungsschwellenwert XPe aus diesem Verhältnis erhalten werden kann.
In den Schritten S28 und S30 wird bestimmt, ob der Motor im Schichtbetrieb zu steuern ist oder nicht. Im Schritt S28 wird der erhaltene Unterscheidungsschwellenwert XPe mit dem Soll- Mittel-Effektivdruck Pe, der im Schritt S14 erhalten wird, verglichen, und es wird bestimmt, ob der Soll-Mittel- Effektivdruck Pe geringer als der Unterscheidungsschwellenwert XPe ist oder nicht. Im Schritt S30 wird bestimmt, ob der Betriebszustand ein Zustand ist, in dem die auf dem Schichtbetrieb basierende Steuerung - wie beispielsweise ein Betriebszustand, in dem der Warmlaufvorgang noch nicht beendet ist - verhindert werden soll oder nicht.
Der Grund, weshalb der Wert Pec, der der Einlaßluftdichte­ korrektur unterzogen worden ist, im Schritt S28 nicht als Soll- Mittel-Effektivdruck-Daten, die mit dem Unterscheidungsschwel­ lenwert XPe zu vergleichen sind, verwendet wird, liegt, darin, daß durch die Verwendung von Pec sich der magere Bereich des Schichtbetriebs außerordentlich ausweitet und Rauch oder dergleichen erzeugt.
Falls der Soll-Mittel-Effektivdruck Pe nicht geringer als der Unterscheidungsschwellenwert XPe ist, so daß die Schlußfol­ gerung im Schritt S28 negativ (nein) ist, oder falls es sich um einen Betriebszustand handelt, in dem die auf dem Schichtbetrieb basierende Steuerung verhindert werden soll, so daß die Schlußfolgerung im Schritt S30 positiv (ja) ist, schreitet das Programm zum Schritt S36 der Fig. 10 fort, woraufhin die Berechnung der verschiedenen Motorsteuerparameterwerte auf der Grundlage des Einlaßhub-Einspritzmodus durchgeführt wird. Falls die Schlußfolgerungen in den Schritten S28 und S30 jeweils positiv und negativ sind, schreitet das Programm andererseits zum Schritt S32 der Fig. 10 fort, woraufhin die Berechnung der verschiedenen Motorsteuerparameterwerte auf der Grundlage des Schichtbetrieb durchgeführt wird.
Die Berechnung der verschiedenen Motorsteuerparameterwerte auf der Grundlage des Einlaßhub-Einspritzmodus wird zunächst beschrieben. Im Schritt S36 werden der Kraftstoffeinspritz- Endzeitpunkt Tend, der Zündzeitpunkt Tig, ein Luft-Kraftstoff- Soll-Verhältnis AF und ein EGR-Wert (Öffnungsfläche Legr des EGR-Ventils 45) in Übereinstimmung mit dem Ladewirkungsgrad ηv und der Motorgeschwindigkeit Ne eingestellt. Wie vorstehend erwähnt kann im wesentlichen die Ausgabeleistung im Einlaßhub- Einspritzmodus ausschließlich in Übereinstimmung mit der in den Zylinder eingeströmten Luftmenge bestimmt werden. In dieser Ausführungsform wird folglich der Ladewirkungsgrad ηv verwendet, den man erhält, indem der volumetrische Wirkungsgrad Ev der Einlaßluftdichtekorrektur unterzogen wird. In einem möglichen Verfahren zum Einstellen der Motorsteuerparameterwerte in Übereinstimmung mit dem Ladewirkungsgrad ηv und mit der Motorgeschwindigkeit Ne, sollten geeignete Werte nur vom Kennfeld in Übereinstimmung mit dem Ladewirkungsgrad ηv und der Motorgeschwindigkeit Ne gelesen werden, und zwar so wie im Falle der Berechnung des Soll-Mittel-Effektivdruckes PeB im Schritt S12. In dieser Ausführungsform werden die Motorsteuerparameterwerte derart eingestellt, daß anstatt des volumetrischen Wirkungsgrades Ev der mittels der Einlaßluftdichte T korrigierte Ladewirkungsgrad ηv verwendet wird. Selbst bei Vorliegen von Luftbedingungen wie beispielsweise auf dem Hochland, die eine geringe Einlaßluftdichte einschließen, können folglich optimale Motorsteuerparameterwerte entsprechend der Einlaßluftdichte eingestellt werden.
Die Öffnung des ABV-Ventils 27 wird also auch im Einlaßhub- Einspritzmodus gemäß dem Soll-Mittel-Effektivdruck Pe und der Motorgeschwindigkeit Ne (Schritt S38) errechnet. Wenn das ABV- Ventil 27 vollkommen geöffnet ist, kann dem Motor 1 Luft durch das Bypassventil 26 in einer Menge zugeführt werden, die jener, die bei vollkommener Öffnung des Drosselventils 28 erhalten wird, entspricht. Falls somit die Öffnung des ABV-Ventils 27 durch Verwendung des volumetrischen Wirkungsgrades Ev und des Ladewirkungsgrades ηv gesteuert wird, wenn das Drosselventil 28 vom Fahrer bei ungenügender Ausgabeleistung geöffnet wird, erfolgt die Steuerung des ABV-Ventils 27 auch in der Ventil- Öffnungs-Richtung. Da es einer großen Menge an Einlaßluft gestattet ist, nach der geringsten Korrektur in die Ventil- Öffnungs-Richtung zu strömen, kann jedoch eine überschüssige Luftmenge in den Zylinder strömen, und dadurch die Verbrennung verschlechtern. Wenn die Verbrennung eine Verschlechterung erfährt, ist eine Diffusion in der Steuerung möglich, so daß die Ausgabeleistung unzureichender wird, der Fahrer ferner das Drosselventil 28 öffnet, und folglich wird das ABV-Ventil 27 zusätzlich geöffnet. Demzufolge kann die Steuerung durch Einstellen der Öffnung des ABV-Ventils 27 in Übereinstimmung mit dem Soll-Mittel-Effektivdruck Pe und der Motorgeschwindigkeit Ne stabilisiert werden, die ihrerseits entsprechend der Öffnung θth des Drosselventils 28, d. h. der vom Fahrer erforderten Ausgabe­ leistung, eingestellt werden.
Nachstehend folgt eine Beschreibung der Berechnung der verschiedenen Motorsteuerparameterwerte auf der Grundlage des Schichtbetrieb. Zunächst werden im Schritt S32 der Kraftstoffeinspritz-Endzeitpunkt Tend und der Zündzeitpunkt Tig in Übereinstimmung mit dem Soll-Mittel-Effektivdruck Pec und der Motorgeschwindigkeit Ne eingestellt. Auch bei diesem Verfahren zum Einstellen des Krafstoffeinspritz-Endzeitpunktes Tend und des Zündzeitpunktes Tig sollten diese Werte nur vom Kennfeld - wie im Falle der Berechnung des Soll-Mittel-Effektivdruckes PeB im Schritt S12 - gelesen werden. Da der Soll-Mittel- Effektivdruck Pec, der beim Einstellen des Kraftstoffeinspritz- Endzeitpunktes Tend und des Zündzeitpunktes Tig verwendet wird, bereits der Luftdruck-Korrektur im Schritt S24 unterzogen worden ist, sollte das benutzte Kennfeld nur jenes sein, das im normalen Luftdruckzustand erhalten wird, und der Kraftstoffeinspritz-Endzeitpunkt Tend und der Zündzeitpunkt Tig brauchen nicht von verschiedenen Kennfeldern je nach Einlaßluftdichte - wie vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben - gelesen zu werden. Somit wird die Steuerung vereinfacht und der Prüfstandstest zur Abstimmung braucht nicht so oft wiederholt zu werden.
Daraufhin werden im Schritt S34 das Luft-/Kraftstoff-Soll- Verhältnis AF, die EGR-Menge (Öffnungsfläche Legr des EGR- Ventils 45) und die Öffnung des ABV-Ventils 27 in Übereinstimmung mit dem Soll-Mittel-Effektivdruck Pe und mit der Motorgeschwindigkeit Ne eingestellt. Der im vorstehend genannten Schritt S14 errechnete Soll-Mittel-Effektivdruck Pe, der keiner Luftdruck-Korrektur unterzogen worden ist, wird beim Einstellen dieser Motorsteuerparameterwerte verwendet. Wie vorstehend erwähnt, kann die Motorausgabeleistung nicht ausschließlich durch die Einlaßluftmenge im Schichtbetrieb bestimmt werden, und die Motorausgabeleistung wird im wesentlichen im Verhältnis zur Kraftstoffzufuhrmenge erhalten. Der Soll-Mittel-Effektivdruck Pe muß der Luftdruck-Korrektur unterworfen werden, da der Kraftstoffeinspritz-Endzeitpunkt Tend und der Zündzeitpunkt Tig auf ihre jeweiligen optimalen Werte eingestellt werden müssen, um eine stabile Schichtladungs-Verbrennung zu gewährleisten. Das Luft-/Kraftstoff-Soll-Verhältnis AF, die EGR-Menge und die Öffnung des ABV-Ventils 27 sind eher Steuerparameter, die direkt mit der Motorausgabeleistung in Verbindung stehen als Parameter, die die Schichtladungs-Verbrennung beeinflussen. Um die vom Fahrer geforderte Motorausgabeleistung genau bereitzustellen, muß folglich die Beschleunigeröffnungsinformation auf der Grundlage des Fahrerbetriebs in diesen Steuerparametern enthalten sein. Demgemäß braucht der Soll-Mittel-Effektivdruck Pe zum Einstellen dieser Steuerparameterwerte nicht der Luftdruck-Korrektur zu unterliegen und in diesem Falle ist die Luftdruck-Korrektur eher schädlich, weil sie die Absicht des Fahrers nicht genau widerspiegelt.
Auch bei diesem Verfahren zum Einstellen des Luft-/Kraftstoff-Soll-Verhältnisses AF, der EGR-Menge und der Öffnung des ABV-Ventils 27, sollten diese Werte nur vom Kennfeld - wie im Falle der Berechnung des Soll-Mittel-Effektivdruckes PeB im Schritt S12 - gelesen werden.
Wenn das Einstellen dieser Steuerparameterwerte beendet ist, schreitet das Programm zum Schritt S40 fort, woraufhin die Ventil-Öffnungszeit Tinj des Kraftstoff-Einspritzventils 4 gemäß dem folgenden Ausdruck (M5) errechnet wird.
Tinj = K × (Qa × γ/AF) × (Kwt × . . .) × Kg + TDEC. (M5)
In diesem Falle sind Kwt, Kaf. . . verschiedene Korrekturfaktoren, die entsprechend der Wassertemperatur des Motors Tw und dergleichen und in Übereinstimmung mit dem Motor­ betriebszustand eingestellt werden. Kg ist der Verstärkungskor­ rekturfaktor des Kraftstoff-Einspritzventils 4 und TDEC ist ein Ausfallzeitkorrekturwert, der in Übereinstimmung mit dem Soll- Mittel-Effektivdruck Pe und mit der Motorgeschwindigkeit Ne eingestellt wird. K, die eine Konstante darstellt, ist ein Konversionskoeffizient zum Konvertieren der Kraftstoffmenge in eine Ventil-Öffnungszeit.
Im Ausdruck (M5) stellt das Glied "Qa × γ" eine Korrektur der Einlaßluftmenge Qa mittels der Einlaßluftdichte (Umgebungs­ parameterwert) γ dar, wodurch man eine geeignetere Ventil- Öffnungszeit Tinj erhält.
Im Schritt S42 wird das Kraftstoff-Einspritzventil 4 zu einem Zeitpunkt betätigt, der in Übereinstimmung mit der Ventil- Öffnungszeit Tinj und dem Kraftstoffeinspritz-Endzeitpunkt Tend, die auf diese Weise berechnet werden, eingestellt wird, und eine erforderte Kraftstoffmenge wird in die Verbrennungskammer 5 eingespritzt. Ferner wird die Zündung mittels einer Zündkerze 3 zu einem Zeitpunkt durchgeführt, der in Übereinstimmung mit dem Zündzeitpunkt Tig eingestellt wird, und das Egr-Ventil 45 und das ABV-Ventil 27 werden derart betrieben, daß sie auf die eingestellte erforderte Öffnung eingestellt werden.
Somit kann der optimale Kraftstoffeinspritz-Endzeitpunkt Tend und der optimalen Zündzeitpunkt Tig unter Verwendung des Soll-Mittel-Effektivdruckes Pec erhalten werden, der der Luftdruck-Korrektur unterzogen worden ist, und durch den optimalen Kraftstoffeinspritz-Endzeitpunkt Tend und den optimalen Zündzeitpunkt Tig, die so erhalten werden, kann eine stabile Schichtladungs-Verbrennung gewährleistet werden.
Einstellverfahren der Ausführungsform 2
Die Verfahrensschritte gemäß der Ausführungsform 2 werden in den Flußdiagrammen der Fig. 8, 12 und 13 gezeigt. Das Flußdiagramm der Fig. 8, das die Ausführungsform 1 veranschau­ licht, kann direkt auf die Verfahrensschritte für verschiedene Motorsteuerparameterwerte gemäß der Ausführungsform 2 angewandt werden. Auch in der Ausführungsform 2 werden der Soll-Mittel- Effektivdruck Pe, der einer Nebenaggregat Korrektur unterzogen wurde, der volumetrische Wirkungsgrad Ev, die Einlaßluftdichte γ, und der Ladewirkungsgrad ηv jeweils in den Schritten S14, S16, S18 und S20 errechnet.
Daraufhin führt die ECU 70 den Schritt S50 der Fig. 12 durch, d. h. sie stellt den Unterscheidungsschwellenwert XPe zum Bestimmen des Einspritzmodus, des Einlaßhub-Einspritzmodus oder des Schichtbetrieb ein, in dem der Motor in Übereinstimmung mit der Motorgeschwindigkeit Ne gesteuert werden soll. In den Schritten S52 und S54, bestimmt die ECU 70, ob der Motor im Schichtbetrieb gesteuert werden sollte oder nicht. Dieses Unterscheidungsverfahren stimmt mit dem Verfahren der Ausführungsform 1 überein. Falls der Soll-Mittel-Effektivdruck Pe nicht geringer als der Unterscheidungsschwellenwert XPe ist, so daß die Schlußfolgerung im Schritt S52 negativ (nein) ist oder falls es sich um einen Betriebszustand handelt, in dem die auf dem Schichtbetrieb basierende Steuerung verhindert werden soll, so daß die Schlußfolgerung im Schritt S54 positiv (ja) ist, schreitet das Programm zum Schritt S62 der Fig. 13 fort, woraufhin die Berechnung der verschiedenen Motorsteuerparame­ terwerte auf der Grundlage des Einlaßhub-Einspritzmodus durch­ geführt wird. Falls die Schlußfolgerungen in den Schritten S52 und S54 jeweils positiv und negativ sind, schreitet das Programm andererseits zum Schritt S56 fort, woraufhin die Berechnung der verschiedenen Motorsteuerparameterwerte auf der Grundlage des Schichtbetrieb durchgeführt wird.
Die Berechnung der verschiedenen Motorsteuerparameterwerte auf der Grundlage des Einlaßhub-Einspritzmodus gemäß der Aus­ führungsform 2 wird zunächst beschrieben. Im Einlaßhub-Ein­ spritzmodus werden die Motorparameterwerte durch das gleiche Verfahren wie das Berechnungsverfahren gemäß der Ausführungsform 1 errechnet. Somit werden der Kraftstoffeinspritz-Endzeitpunkt Tend, der Zündzeitpunkt Tig, das Luft-/Kraftstoff-Soll-Verhält­ nis AF und der EGR-Wert (Öffnungsfläche Legr des EGR-Ventils 45) in Übereinstimmung mit dem Ladewirkungsgrad ηv und der Motorge­ schwindigkeit Ne im Schritt 362 eingestellt, und die Öffnung des ABV-Ventils 27 wird in Übereinstimmung mit dem Soll-Mittel-Ef­ fektivdruck Pe und mit der Motorgeschwindigkeit Ne eingestellt. Da diese Steuerparameterwerte auf die gleiche Weise wie in der Ausführungsform 1 eingestellt werden, wird hier eine Beschrei­ bung dieses Einstellverfahrens weggelassen.
Nachstehend folgt eine Beschreibung der Berechnung der verschiedenen Motorsteuerparameterwerte auf der Grundlage des Schichtbetrieb. Im Schritt S56 werden gemäß der Ausführungsform 2 Luftkorrekturwerte ΔFT und ΔST für den Kraftstoffeinspritz- Endzeitpunkt Tend und den Zündzeitpunkt Tig zunächst errechnet. In diesem Falle wird ein dreidimensionales Kennfeld für die Berechnung der Luftkorrekturwerte ΔFT und AST verwendet, und die Luftkorrekturwerte ΔFT und ΔST werden in Übereinstimmung mit dem Soll-Mittel-Effektivdruck Pe, der Motorgeschwindigkeit Ne und der Einlaßluftdichte γ gelesen. Wie nachstehend erwähnt, werden der Kraftstoffeinspritz-Endzeitpunkt Tend und der Zündzeitpunkt Tig in Übereinstimmung mit dem Soll-Mittel-Effektivdruck Pe und mit der Motorgeschwindigkeit Ne errechnet. Deshalb wird das vorstehend erwähnte dreidimensionale Kennfeld mit gemappten (in Speicher abgebildeten) Luftkorrekturwerten ΔFT und ΔST gespeichert, die der Einlaßluftdichte γ entsprechen, und zwar in bezug auf den Kraftstoffeinspritz-Endzeitpunkt Tend und den Zündzeitpunkt Tig, die in Übereinstimmung mit dem Soll-Mittel- Effektivdruck Pe und der Motorgeschwindigkeit Ne errechnet werden.
Daraufhin werden im Schritt S58 der Fig. 13 das Luft-/ Kraftstoff-Soll-Verhältnis AF, die EGR-Menge (Öffnungsfläche Legr des EGR-Ventils 45) und die Öffnung des ABV-Ventils 27 in Übereinstimmung mit dem Soll-Mittel-Effektivdruck Pe, der keiner Luftdruck-Korrektur unterzogen worden ist, und der Motorge­ schwindigkeit Ne eingestellt. Gleichzeitig werden der Kraftstof­ feinspritz-Endzeitpunkt Tend und der Zündzeitpunkt Tig auch in Übereinstimmung mit dem Soll-Mittel-Effektivdruck Pe, der keiner Luftdruck-Korrektur unterzogen worden ist, und der Motorge­ schwindigkeit Ne eingestellt. Für den Kraftstoffeinspritz-End­ zeitpunkt Tend und den Zündzeitpunkt Tig wird ferner die Luft­ druck-Korrektur im Schritt S60 durchgeführt.
Die folgenden Ausdrücke (N1) und (N2) stellen jeweils die Luftdruck-Korrektur-Berechnungsausdrücke für den Kraftstoffein­ spritz-Endzeitpunkt Tend und den Zündzeitpunkt Tig dar. Der optimale Kraftstoffeinspritz-Endzeitpunkt Tend und der optimale Zündzeitpunkt Tig, die der Einlaßluftdichte entsprechen, werden errechnet, indem der Kraftstoffeinspritz-Endzeitpunkt Tend und der Zündzeitpunkt Tig, die im Schritt S58 erhalten werden, der Verzögerungs-Korrektur mit den Luftkorrekturwerten AFT und ΔST, die im Schritt S56 erhalten werden, unterzogen werden. Generell werden die optimalen Kraftstoffeinspritz-Endzeitpunkte Tend und die optimalen Zündzeitpunkte Tig, die den optimalen Punkten A, A1, A2. . . - wie in Fig. 1 gezeigt - entsprechen, gemäß der Einlaßluftdichte γ errechnet.
Tend = Tend - ΔFT (N1)
Tig = Tig - ΔST. (N2)
Wenn der optimale Kraftstoffeinspritz-Endzeitpunkt Tend, der optimale Zündzeitpunkt Tig, das Luft-/Kraftstoff-Soll- Verhältnis AF, die EGR-Menge (Öffnungsfläche Legr des EGR- Ventlis 45) und die Öffnung des ABV-Ventils 27 auf diese Weise eingestellt werden, wird die Ventil-Öffnungszeit Tinj des Kraftstoff-Einspritzventils 4 gemäß dem vorstehend erwähnten Ausdruck (M5) im Schritt S66 wie in der Ausführungsform 1 errechnet. Im Schritt S68 wird das Kraftstoff-Einspritzventil 4 zu einem Zeitpunkt betätigt, der in Übereinstimmung mit der errechneten Ventil-Öffnungszeit Tinj und dem Einspritz- Endzeitpunkt Tend eingestellt wird, und eine erforderte Kraftstoffmenge wird in die Verbrennungskammer 5 eingespritzt. Ferner erfolgt die Zündung mittels der Zündkerze 3 zu einem Zeitpunkt, der in Übereinstimmung mit dem Zündzeitpunkt Tig eingestellt wird, und das EGR-Ventil 45 und das ABV-Ventil 27 werden derart betrieben, daß sie auf die eingestellte erforderte Öffnung eingestellt werden.
Somit kann auch in der Ausführungsform 2 eine stabile Schichtladungs-Verbrennung durch den optimalen Kraftstoffein­ spritz-Endzeitpunkt Tend und den optimalen Zündzeitpunkt Tig, die der Luftdruck-Korrektur unterzogen worden sind, gewährlei­ stet werden.
Die in Verbindung mit den vorstehend genannten Ausführungs­ formen beschriebenen Motoren sind Motortypen, bei denen das Luft-/Kraftstoff-Soll-Verhältnis entsprechend der Soll-Last eingestellt wird, und die Kraftstoffmenge wird aus der Einlaß­ luftmenge berechnet, um dieses Luft-/Kraftstoff-Soll-Verhältnis zu erhalten. Die Ströme im Zylinder ändern sich jedoch abhängig von der Einlaßluftdichte, so daß sich der optimale Einspritz­ zeitpunkt und Zündzeitpunkt abhängig von der Einlaßluftdichte ändern. Auch für Motortypen, bei denen man die Kraftstoffmenge direkt aus der Soll-Last erhält, ist es folglich wichtig, die Soll-Last der Einlaßluftdichtekorrektur zu unterziehen oder die Korrekturwerte für den Zündzeitpunkt und den Einspritzzeitpunkt, die der Einlaßluftdichte entsprechen, einzustellen, um die End­ daten für den Zündzeitpunkt und den Einspritzzeitpunkt in Über­ einstimmung mit einem oder beiden dieser Faktoren zu erhalten. Es ist offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung auch auf diese Motortypen anwendbar ist.

Claims (12)

1. Steuergerät für den Verbrennungsmotor mit. Direktein­ spritzung und Fremdzündung, der über ein Kraftstoff-Einspritz­ ventil zum direkten Einspritzen eines Kraftstoffes in eine Ver­ brennungskammer verfügt, und in die der Kraftstoff hauptsächlich während eines Kompressionshubs eingespritzt wird, wodurch er einer Schichtladungs-Verbrennung unterzogen wird, wenn der Verbrennungsmotor in einem bestimmten Betriebsbereich betrieben wird, wobei es folgendes umfaßt:
ein Soll-Last-Einstellmittel zum Einstellen eines Soll- Lastwertes, der mindestens der Beschleunigeröffnungsinformation auf der Grundlage des Fahrerbetriebes entspricht;
ein Umgebungsparameterwert-Erfassungsmittel zum Erfassen der Umgebungsparameterwerte, die mit einer Einlaßluftdichte korreliert sind;
ein Soll-Last-Korrekturmittel zum Korrigieren des eingestellten Soll-Lastwertes unter Verwendung der erfaßten Umgebungsparameterwerte;
ein erstes Steuerparameterwert-Einstellmittel zum Einstel­ len eines Motorsteuerparameterwertes oder -werte, die einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und/oder einen Zündzeitpunkt ein­ schließen, in Übereinstimmung mit dem korrigierten Soll-Last­ wert; und
ein Steuermittel zum Durchführen der Schichtladungs-Ver­ brennung in Übereinstimmung mit den eingestellten Motorsteuerpa­ rameterwerten.
2. Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit Direktein­ spritzung und Fremdzündung gemäß Anspruch 1, worin das erste Steuerparameterwert-Einstellmittel den Kraftstoffeinspritzzeit­ punkt und den Zündzeitpunkt in Übereinstimmung mit dem korri­ gierten Soll-Lastwert einstellt.
3. Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit Direktein­ spritzung und Fremdzündung gemäß Anspruch 2, worin das erste Steuerparameterwert-Einstellmittel den Kraftstoffeinspritzzeit­ punkt derart einstellt, daß der Einspritzzeitpunkt verzögert ist, wenn die Einlaßluftdichte geringer wird.
4. Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit Direktein­ spritzung und Fremdzündung gemäß Anspruch 2, worin das erste Steuerparameterwert-Einstellmittel den Zündzeitpunkt derart einstellt, daß der Zündzeitpunkt verzögert wird, wenn die Ein­ laßluftdichte geringer wird.
5. Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit Direktein­ spritzung und Fremdzündung gemäß Anspruch 1, das folgendes umfaßt:
ein Luft-/Kraftstoff-Soll-Verhältnis-Einstellmittel zum Einstellen eines Luft-/Kraftstoff-Soll-Verhältnisses in Überein­ stimmung mit dem Soll-Lastwert, der durch das Soll-Last-Ein­ stellmittel eingestellt wird;
ein Einlaßluftvolumen-Erfassungsmittel zum Erfassen der Einlaßluftmenge, die in den Brennraum eingesaugt wird;
ein Einlaßluftvolumen-Korrekturmittel zum Korrigieren der Einlaßluftmenge, die von dem Einlaßluftvolumen-Erfassungsmittel erfaßt wird, unter Verwendung der erfaßten Umgebungsparameter­ werte; und
ein Kraftstoffeinspritzmengen-Berechnungsmittel zum Berech­ nen einer Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit dem Luft-/Kraftstoff-Soll-Verhältnis, das durch das Luft-/Kraft­ stoff-Soll-Verhältnis-Einstellmittel eingestellt wird, und der Einlaßluftmenge, die durch das Einlaßluftvolumen-Korrekturmittel korrigiert wird.
6. Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit Direktein­ spritzung und Fremdzündung gemäß Anspruch 1, das weiterhin folgendes umfaßt:
Ein Einspritzmodus-Wahlmittel zur Änderung des Einspritzmo­ dus zwischen einem Schichtbetrieb, in dem der Kraftstoff hauptsächlich während des Kompressionshubs eingespritzt wird, und einem Homogenbetrieb, in dem der Kraftstoff hauptsächlich während eines Einlaßhubs eingespritzt wird;
worin das Einspritzmodus-Wahlmittel den Schichtbetrieb oder den Homogenbetrieb in Übereinstimmung mit dem Soll-Lastwert wählt, der durch das Soll-Last-Einstellmittel eingestellt wird.
7. Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit Direktein­ spritzung und Fremdzündung, der über ein Kraftstoff-Einspritz­ ventil zum direkten Einspritzen eines Kraftstoffes in eine Ver­ brennungskammer verfügt, und in die der Kraftstoff hauptsächlich während eines Kompressionshubs eingespritzt wird, wodurch er einer Schichtladungs-Verbrennung unterzogen wird, wenn der Ver­ brennungsmotor in einem bestimmten Betriebsbereich betrieben wird, wobei es folgendes umfaßt:
ein Soll-Last-Einstellmittel zum Einstellen eines Soll- Lastwertes, der mindestens der Beschleunigeröffnungsinformation auf der Grundlage des Fahrerbetriebes entspricht;
ein Drehgeschwindigkeits-Erfassungsmittel zum Erfassen der Drehgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors;
ein zweites Steuerparameterwert-Einstellmittel zum Einstel­ len eines Motorsteuerparameterwertes in Übereinstimmung mit dem eingestellten Soll-Lastwert und der erfaßten Motordrehgeschwin­ digkeit;
ein Umgebungsparameterwert-Erfassungsmittel zum Erfassen von Umgebungsparameterwerten, die mit einer Einlaßluftdichte korreliert sind;
ein Steuerparameter-Korrekturmittel zum Korrigieren eines Motorsteuerparameterwertes oder -werte, die einen eingestellten Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und/oder einen Zündzeitpunkt ein­ schließen, mit den erfaßten Umgebungsparameterwerten; und
ein Steuermittel zum Durchführen der Schichtladungs- Verbrennung in Übereinstimmung mit den korrigierten eingestell­ ten Motorsteuerparameterwerten.
8. Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit Direktein­ spritzung und Fremdzündung gemäß Anspruch 7, worin das Steuer­ parameter-Korrekturmittel den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und den Zündzeitpunkt mit den erfaßten Umgebungsparameterwerten korrigiert.
9. Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit Direktein­ spritzung und Fremdzündung gemäß Anspruch 8, worin das Steuer­ parameter-Korrekturmittel den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt der­ art einstellt, daß der Einspritzzeitpunkt verzögert wird, wenn die Einlaßluftdichte geringer wird.
10. Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit Direktein­ spritzung und Fremdzündung gemäß Anspruch 8, worin das Steuer­ parameter-Korrekturmittel den Zündzeitpunkt derart einstellt, daß der Zündzeitpunkt verzögert wird, wenn die Einlaßluftdichte geringer wird.
11. Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit Direktein­ spritzung und Fremdzündung gemäß Anspruch 7, worin das zweite Steuerparameterwert-Einstellmittel ein Luft-/Kraftstoff-Soll- Verhältnis in Übereinstimmung mit dem Soll-Lastwert einstellt, der durch das Soll-Last-Einstellmittel eingestellt wird, wobei das Steuergerät ferner folgendes umfaßt:
ein Einlaßluftvolumen-Erfassungsmittel zum Erfassen der Einlaßluftmenge, die in die Verbrennungskammer eingesaugt wird;
ein Einlaßluftvolumen-Korrekturmittel zum Korrigieren der Einlaßluftmenge, die von dem Einlaßluftvolumen-Erfassungsmittel erfaßt wird, unter Verwendung der erfaßten Umgebungsparameter­ werte; und
ein Kraftstoffeinspritzmengen-Berechnungsmittel zum Berech­ nen einer Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit dem Luft-/Kraftstoff-Soll-Verhältnis, das durch das zweite Steuerpa­ rameterwert-Einstellmittel eingestellt wird, und der Einlaßluft­ menge, die durch das Einlaßluftvolumen-Korrekturmittel korri­ giert wird.
12. Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit Direktein­ spritzung und Fremdzündung gemäß Anspruch 7, das ferner folgendes umfaßt:
ein Einspritzmodus-Wahlmittel zur Änderung des Einspritzmodus zwischen einem Schichtbetrieb, in dem der Kraftstoff haupt­ sächlich während des Kompressionshubs eingespritzt wird, und einem Homogenbetrieb, in dem der Kraftstoff hauptsächlich wäh­ rend eines Einlaßhubs eingespritzt wird;
worin das Einspritzmodus-Wahlmittel den Schichtbetrieb oder den Homogenbetrieb in Übereinstimmung mit dem Soll-Lastwert, der durch das Soll-Last-Einstellmittel eingestellt wird, wählt.
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