DE19803653A1

DE19803653A1 - Steuervorrichtung für Direkteinspritzungsmotoren

Info

Publication number: DE19803653A1
Application number: DE19803653A
Authority: DE
Inventors: Kousaku Shimada; Kouji Hosokawa; Takeshi Atago
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 1998-08-06
Anticipated expiration: 2018-01-31
Also published as: US5904128A; KR19980070930A; JP3979692B2; JPH10212989A; DE19803653B4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für Direkteinspritzungsmotoren zur Steuerung des Betriebs eines Verbrennungsmotors, bei dem Kraftstoff direkt in die Zylinder eingespritzt wird, und insbesondere eine Steuervorrichtung für Direkteinspritzungsmotoren, die einem elektronischen Motorsteuersystem ermöglicht, einen Leerlauf-Steuerbetrieb und einen Lastkorrektur-Steuerbe trieb mit zufriedenstellendem Ansprechverhalten zu erzie len.

Beispielsweise ist aus der JP 7-166916-A ein Direktein spritzungsmotor bekannt, in dem eine Technik angewendet wird, die sich bezieht auf die Steuerung eines Wechsels zwischen einem Lastbetrieb und einem Leerlaufbetrieb, in dem ein in der Umgebung der Zündkerze erzeugtes fettes Luft-/Kraftstoffgemisch erzeugt und gezündet wird und die Flamme sich gemäß einer Schichtladungsverbrennung aus breitet. In dieser Technik werden ein Leerlaufumgehungs ventil und eine Leerlaufumgehungsleitung vollständig geschlossen, wenn während des Betriebs des Direktein spritzungsmotors die Öffnung einer Drosselklappe größer als eine Leerlauföffnung ist, wobei die Kraftstoffein spritzmenge und die Kraftstoffeinspritzzeit entsprechend der an den Motor angelegten Last in der Weise gesteuert werden, daß eine Schichtladungsverbrennung auftritt, wenn die Last des Motors in einem niedrigen oder einem mittle ren Lastbereich liegt, und eine gleichmäßige Verbrennung auftritt, wenn die Last des Motors in einem hohen Lastbe reich liegt.

Wenn die Öffnung der Drosselklappe gleich einer Öffnung für den Leerlaufbetrieb ist, werden das Leerlaufumge hungsventil und die Leerlaufumgehungsleitung vollständig geöffnet, um eine Ansaugluftmenge und einen Füllungsgrad zu gewährleisten, die jenen für den Betrieb bei vollstän dig geöffneter Drosselklappe entsprechen, so daß Pumpver luste reduziert werden und die Motordrehzahl zu einem Anstieg neigt. Daher wird die Menge des von einer Ein spritzeinrichtung eingespritzten Kraftstoffs korrektur halber reduziert, um den Anstieg der Motordrehzahl zu verhindern. Daher erhöht diese Technik die Ansaugluft menge, wenn festgestellt wird, daß der Motorbetrieb vom Lastbetrieb zum Leerlaufbetrieb wechselt, um so Pumpver luste zu reduzieren und die Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend abzusenken.

Obwohl diese herkömmliche Technik die Steuerung der Ansaugluftmenge und der Kraftstoffeinspritzmenge be trifft, wenn die Betriebsart des Motors zwischen einem Leerlaufbetrieb und einem Lastbetrieb wechselt, wird bei dieser Technik der Steuerung der Veränderung der Motor drehzahl aufgrund der Veränderung der Temperatur des Motorkühlwassers während des Leerlaufbetriebs sowie der Steuerung von Korrekturen zur Kompensation von Störungen wie etwa das Anlegen einer zusätzlichen Last etwa eines Klimaanlagensystems an den Motor keine Beachtung ge schenkt. Daher kann diese Technik keine genaue Steuerung der Ansaugluftmenge und der Kraftstoffeinspritzmenge unter Berücksichtigung einer Veränderung der Motordreh zahl und der an den Motor angelegten Last erzielen.

Da im Leerlaufbetrieb nur eine Schichtladungsverbrennung erwartet wird, wird der Steuerung des Leerlaufbetriebs mit stöchiometrischem Luft-/Kraftstoffgemisch keine Be achtung geschenkt.

Wenn daher der Motor kalt ist und eine Schichtladungsver brennung nicht erzielt werden kann oder wenn nach dem Warmlaufen des Motors eine Schichtladungsverbrennung erfolgt, kann die Leerlaufdrehzahl nur schwer stabil gehalten werden, wenn die Motordrehzahl schwankt oder wenn an den Motor eine zusätzliche Last angelegt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die obenerwähn ten Probleme des Standes der Technik zu beseitigen und eine Steuervorrichtung für Direkteinspritzungsmotoren zu schaffen, die den Motor in einem Zustand, in dem der Motor kalt ist und eine Schichtladungsverbrennung unmög lich ist, oder in einem Zustand, in dem der Motor warmge laufen ist und eine Schichtladungsverbrennung möglich ist, unabhängig von Schwankungen der Motordrehzahl oder vom Anlegen einer zusätzlichen Last an den Motor mit stabilem Leerlaufbetrieb steuern kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Steuervorrichtung für Direkteinspritzungsmotoren, die die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale besitzt. Die abhängi gen Ansprüche sind auf zweckmäßige Ausführungen der Er findung gerichtet.

Gemäß der Erfindung enthält eine Steuervorrichtung für Direkteinspritzungsmotoren eine Einrichtung zum Messen der in einen Zylinder eines Direkteinspritzungsmotors angesaugten Luftmenge, eine Einrichtung zum Messen der Motordrehzahl, eine Einrichtung zum Messen der Fahrpedal stellung, eine Einrichtung zur Bestimmung einer Basis kraftstoffeinspritzmenge für jeden Zylinder durch Divi dieren der Ansaugluftmenge durch die Motordrehzahl und durch Multiplizieren des Quotienten mit einem Koeffizien ten, der das L/K-Verhältnis an das stöchiometrische L/K-Verhältnis von 14,7 angleicht, eine Einrichtung zur Bestimmung einer Referenzkraftstoffeinspritzmenge anhand der Motordrehzahl und der Fahrpedalstellung, eine Ein richtung zur Bestimmung einer Sollkraftstoffeinspritz menge durch Multiplizieren der Referenzkraftstoffein spritzmenge mit einem Soll-L/K-Verhältnis und durch Dividieren des Produkts durch das stöchiometrische L/K-Verhältnis von 14,7, und eine Einrichtung zur Einstellung der Referenzkraftstoffeinspritzmenge für die Motordreh zahlsteuerung und/oder für die Lastkorrektur während des Leerlaufbetriebs.

Genauer enthält die Referenzkraftstoffeinspritzmengen-Ein stelleinrichtung zum Einstellen der Referenzkraft stoffeinspritzmenge Tp2 eine Sollmotordrehzahl-Setzein richtung zum Setzen einer Sollmotordrehzahl auf der Grundlage der Temperatur des Motorkühlwassers und des Zustandes von Motorlastschaltern zum Steuern der an den Motor angelegten Lasten sowie eine Leerlaufdreh zahl-Steuereinrichtung, die eine Änderung der Referenzkraft stoffeinspritzmenge Tp2 auf der Grundlage der Sollmotor drehzahl und einer Istmotordrehzahl berechnet. Die Refe renzkraftstoffeinspritzmenge Tp2 wird erhöht, wenn die Istmotordrehzahl niedriger als die Sollmotordrehzahl ist, während die Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2 ernied rigt wird, wenn die Istmotordrehzahl höher als die Soll motordrehzahl ist.

Die Referenzkraftstoffeinspritzmengen-Einstelleinrichtung zum Einstellen der Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2 erhöht die Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2 um einen vorgegebenen Betrag, wenn das Schließen des Motorlast schalters zum Steuern der an den Motor angelegten Last erfaßt wird. Die Motorlastschalter umfassen einen Klima anlagensystem-Steuerschalter zum Steuern eines Klimaanla gensystems, einen Servolenksystem-Steuerschalter zum Steuern eines Servolenksystems, Elektrogerät-Steuerschal ter zum Steuern elektrischer Geräte und einen Kühlerlüf ter-Steuerschalter zum Steuern eines elektrischen Kühler lüfters. Wenn einer oder mehrere der Motorlast-Steuer schalter geschlossen werden, wird die Referenzkraftstoff einspritzmenge Tp2 um einen vorgegebenen Betrag erhöht, außerdem wird die Sollmotordrehzahl um einen vorgegebenen Wert erhöht.

Die Steuervorrichtung für Direkteinspritzungsmotoren der Erfindung steuert die Kraftstoffeinspritzmenge Tp und die Luftansaugmenge Qa gleichzeitig und getrennt auf der Grundlage der Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2.

Die Steuervorrichtung für Direkteinspritzungsmotoren der Erfindung enthält ferner eine Ansaugluftmengen-Rückkopp lungssteuereinrichtung zur Rückkopplungssteuerung der Ansaugluftmenge, die die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tp1 entsprechend der Sollkraftstoffeinspritzmenge Tp3 verändert, sowie eine Steuerparameter-Wiedergewinnungs einrichtung zur Wiedergewinnung von Steuerparametern für die Bestimmung eines optimalen Zündzeitpunkts, eines optimalen L/K-Verhältnisses, eines optimalen Kraftstoff einspritzzeitpunkts und eines optimalen AGR-Verhältnisses entsprechend dem Betriebszustand des Motors aus Kennfel dern der Motordrehzahl und der Motorlast.

Die Steuervorrichtung für Direkteinspritzungsmotoren der Erfindung setzt eine Sollmotordrehzahl auf der Grundlage der Temperatur des Motorkühlwassers oder einer Änderung der Motorlast während eines Leerlaufbetriebs, wenn die Temperatur des Motorkühlwassers niedrig ist oder wenn die an den Motor angelegte Last durch Schließen des Motor last-Steuerschalters schwankt, und berechnet eine an der Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2 vorzunehmende Ände rung auf der Grundlage der Sollmotordrehzahl und der Istmotordrehzahl, um die Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2 zu erhöhen bzw. zu erniedrigen. In dieser Weise kann eine optimale Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2 unab hängig von Lastveränderungen bestimmt werden, wobei die Kraftstoffeinspritzmenge Tp und die Ansaugluftmenge Q, die dem Motor zugeführt werden, gleichzeitig und vonein ander getrennt auf der Grundlage der optimalen Referenz kraftstoffeinspritzmenge Tp2 gesteuert werden. Daher kann die Motordrehzahl mit hoher Ansprechgeschwindigkeit gesteuert werden, ferner kann die Schwankung der Motor drehzahl aufgrund von Laständerungen unterdrückt werden, wodurch die Motordrehzahl stabilisiert wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut lich beim Lesen der folgenden Beschreibung zweckmäßiger Ausführungen, die auf die beigefügte Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 eine typische Ansicht eines Direkteinspritzungs motorsystems, das durch eine Steuervorrichtung gemäß einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung gesteuert wird;

Fig. 2 einen Blockschaltplan einer Steuervorrichtung für das Direkteinspritzungsmotorsystem nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Blockschaltplan zur Erläuterung des Steuer betriebs einer Anfangsstufe der Steuervorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 4 einen Blockschaltplan zur Erläuterung des Steuer betriebs einer Endstufe der Steuervorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 5 einen Blockschaltplan einer Sollmotordreh zahl-Setzeinheit, die in der Steuervorrichtung nach Fig. 1 enthalten ist;

Fig. 6 einen Blockschaltplan einer Leerlaufdreh zahl-Steuereinheit, die in der Steuervorrichtung nach Fig. 1 enthalten ist;

Fig. 7 einen Blockschaltplan einer weiteren Leerlauf drehzahl-Steuereinheit, die in der Steuervorrich tung nach Fig. 1 verwendet wird;

Fig. 8 Graphen zur Erläuterung einer L/K-Verhältnis-Setz operation der Steuervorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 9 ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebsartwech sels, der von einer in der Steuervorrichtung nach Fig. 1 enthaltenen Verbrennungsbetriebsart-Ände rungseinrichtung gesteuert wird;

Fig. 10 ein Diagramm, das beispielhaft ein Referenzkenn feld zeigt, das von der in der Steuervorrichtung nach Fig. 1 enthaltenen Referenzkraftstoffein spritzrnengen-Setzeinheit verwendet wird;

Fig. 11 einen Blockschaltplan zur Erläuterung des Steuer betriebs der in der Steuervorrichtung nach Fig. 1 enthaltenen Referenzkraftstoffeinspritz mengen-Setzeinheit;

Fig. 12 ein Diagramm, das beispielhaft eine Referenzta belle zeigt, die von der in der Steuervorrichtung nach Fig. 1 enthaltenen Referenzkraftstoffein spritzmengen-Setzeinheit verwendet wird;

Fig. 13 einen Blockschaltplan zur Erläuterung des Steuer betriebs der in der Steuervorrichtung nach Fig. 1 enthaltenen Referenzkraftstoffeinspritz mengen-Setzeinheit;

Fig. 14 einen Zeitablaufplan zur Erläuterung der Verände rungen der Variablen, die von der Steuervorrich tung nach Fig. 1 in einer ein stöchiometrisches Luft-/Kraftstoffgemisch verwendenden Betriebsart gesteuert werden;

Fig. 15 einen Zeitablaufplan zur Erläuterung der Verände rungen der Variablen, die von der Steuervorrich tung nach Fig. 1 in einer ein mageres Luft- /Kraftstoffgemisch verwendenden Betriebsart ge steuert werden;

Fig. 16 einen Ablaufplan zur Erläuterung einer Steuerpro zedur, die von der Steuervorrichtung nach Fig. 1 ausgeführt wird;

Fig. 17 einen Zeitablaufplan zur Erläuterung des Steuer betriebs einer herkömmlichen Motorsteuervorrich tung;

Fig. 18 einen Zeitablaufplan zur Erläuterung des Steuer betriebs der Steuervorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 19 einen Blockschaltplan einer ersten beispielhaften Hardware-Konfiguration der Steuervorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 20 einen Blockschaltplan einer zweiten beispielhaf ten Hardware-Konfiguration der Steuervorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 21 einen Blockschaltplan einer dritten beispielhaf ten Hardware-Konfiguration der Steuervorrichtung nach Fig. 1; und

Fig. 22 einen Graphen zur Erläuterung der Durchsatzcha rakteristiken einer Drosselklappe und einer Hilfsklappe, die in der Hardware-Konfiguration der Steuervorrichtung nach Fig. 21 enthalten sind.

Nun wird mit Bezug auf die Zeichnung eine Steuervorrich tung für Direkteinspritzmotoren gemäß einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung beschrieben. In Fig. 1 ist ein Steuersystem zum Steuern eines Motors 507 gezeigt. Die dem Motor 507 zuzuführende Ansaugluft wird über einen Einlaß 502a in einen Luftreiniger 502 angesaugt und strömt durch einen Luftmengensensor 503 und einen Dros selklappenkörper 505, in dem eine Drosselklappe 505a vorgesehen ist, in einen Sammler 506. Vom Sammler 506 wird die Ansaugluft auf die Ansaugrohre 501 eines Ansaug krümmers verteilt, die mit den Zylindern 507b des Motors 507 verbunden sind, wodurch Ansaugluft in die Verbren nungskammern 507c der jeweiligen Zylinder 507b geliefert wird.

Kraftstoff, z. B. Benzin, wird von einer Kraftstoffpumpe 510 von einem Kraftstofftank 514 mit einem primären Druck von etwa 300 kPa (3 kg/cm²) für eine primäre Druckbeauf schlagung und anschließend von einer Kraftstoffpumpe 511 mit einem sekundären Druck von etwa 3000 kPa (30 kg/cm²) für eine sekundäre Druckbeaufschlagung gefördert, worauf hin der Kraftstoff an ein mit den Kraftstoffeinspritzein richtungen 509 verbundenes Kraftstoffzufuhrsystem gelie fert wird. Ein Kraftstoffdruckregler 512 regelt den primären Druck des Kraftstoffs, während ein Kraftstoff druckregler 513 den sekundären Druck des Kraftstoffs regelt. Der Kraftstoff wird in den Zylinder 507b durch die diesem Zylinder 507b zugeordnete Einspritzeinrichtung 509 eingespritzt. Eine Zündspule 522 legt an eine Zünd kerze 508 eine Hochspannung an, um den in den Zylinder 507b eingespritzten Kraftstoff zu zünden.

Der Luftmengensensor 503 gibt an eine Steuereinheit 515 ein die Ansaugluftmenge Qa angebendes Luftmengensignal aus.

Dem Drosselklappenkörper 505 ist ein Drosselklappensensor 504 zugeordnet, der die Öffnung der Drosselklappe 505a mißt. Der Drosselklappensensor 504 gibt an die Steuerein heit 515 ein die Öffnung der Drosselklappe 505a angeben des Drosselklappenöffnungssignal aus.

Ein Kurbelwinkelsensor 516, der der nicht gezeigten Nockenwelle des Motors zugeordnet ist, gibt an die Steu ereinheit 515 ein die Winkelstellung einer Kurbelwelle 507d angebendes Referenzwinkelsignal REF sowie ein Win kelsignal POS für die Bestimmung der Motordrehzahl aus.

Ein L/K-Sensor 518, der in einem Abgasrohr 519 an einer Position stromaufseitig von einem Katalysator 520 ange ordnet ist, gibt an die Steuereinheit 515 ein eine Abgas zusammensetzung angebendes Abgaserfassungssignal aus.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, enthält die Steuereinheit 515 als Hauptkomponenten eine Mikroprozessoreinheit (MPU) 603, einen Festwertspeicher (ROM) 602, einen Schreib- Lese-Speicher (RAM) 604 sowie eine Eingabe-Ausgabe-Schal tung (E/A-LSI) 601, die einen A/D-Umsetzer enthält. Die Steuereinheit 515 empfängt die Ausgangssignale von den Sensoren und ermittelt die Werte, die den Betriebszustand des Motors 507 repräsentieren, führt vorgegebene Daten verarbeitungsoperationen aus, erzeugt Steuersignale, die durch die Datenverarbeitungsoperationen bestimmt werden, und gibt die Steuersignale an die Kraftstoffeinspritzein richtung 509 und an die Zündspule 522 aus, damit eine gesteuerte Kraftstoffzufuhr und eine gesteuerte Zündung ausgeführt werden können.

Die Fig. 3 und 4 sind Blockschaltpläne zur Erläuterung des Steuerbetriebs der Steuereinheit 515 für die Steue rung des Direkteinspritzungsmotors 507.

Ein Ansaugluftmengensignal, das eine Ansaugluftmenge Qa angibt, die von dem Luftmengensensor 503 gemessen wird, wird von einer Filterungseinrichtung 102 gefiltert, woraufhin das gefilterte Ansaugluftmengensignal in eine Basiskraftstoffeinspritzmengen-Setzeinheit 103 eingegeben wird. Die Basiskraftstoffeinspritzmengen-Setzeinheit 103 dividiert die Ansaugluftmenge Qa durch die Motordrehzahl Ne und multipliziert den Quotienten mit einem Koeffizien ten k, der das L/K-Verhältnis dem stöchiometrischen L/K-Verhältnis von 14,7 angleicht, um eine Basiskraftstoff einspritzimpulsbreite für jeden Zylinder, d. h. eine Basiskraftstoffeinspritzmenge Tp1, zu bestimmen. Eine Basiskraftstoffeinspritzmengen-Korrektureinheit 117 lernt für jeden Betriebspunkt, der von der Basiskraftstoffein spritzmenge Tp1 und von der Referenzkraftstoffeinspritz menge Tp2 abhängt, einen Korrekturkoeffizienten, mit dem die Kraftstoffeinspritzmenge multipliziert wird, um die Verschiebung der Eigenschaften, die Unterschieden und zeitlichen Änderungen der Eigenschaften des Luftmengen sensors 503 bzw. der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 509 zuschreibbar sind, nur dann zu korrigieren, wenn ein Luft-/Kraftstoffgemisch mit stöchiometrischem L/K-Ver hältnis geliefert wird.

Eine Referenzkraftstoffeinspritzmengen-Setzeinheit 101 bestimmt die Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2 mit der gleichen Dimension wie die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tp1, wobei die Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2 als Referenzwert für die Bestimmung der Sollkraftstoffein spritzmenge Tp3 auf der Grundlage der Fahrpedalstellung Acc und der Motordrehzahl Ne dient.

Die Werte des Kennfeldes für die Referenzkraftstoffein spritzmenge Tp2 werden in der Weise gesetzt, daß die Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2 an einem Betriebs punkt, der von der Fahrpedalstellung Acc und von der Motordrehzahl Ne abhängt, wenn dem Motor ein Luft-/Kraftstoffverhältnis mit stöchiometrischen L/K-Verhält nis zugeführt wird, gleich der Basiskraftstoffeinspritz menge Tp1 ist. Das Kennfeld für die Referenzkraftstoff einspritzmenge Tp2 kann erneut geladen werden, so daß die Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2 auf der Grundlage der Basiskraftstoffeinspritzmenge Tp1 für das stöchiome trische L/K-Verhältnis in Übereinstimmung mit den spezi fischen Eigenschaften der Sensoren und dergleichen, die in einem bestimmten Fahrzeug installiert sind, gelernt werden kann.

In dieser Ausführung werden das L/K-Verhältnis, der Zündzeitpunkt, der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und das AGR-Verhältnis, die Steuerparameter zur Steuerung des Motors 507 darstellen, aus Kennfeldern anhand zweier Parameter, d. h. der Motordrehzahl Ne und der Referenz kraftstoffeinspritzmenge Tp2, wiedergewonnen. Da die Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2 von der Motorlast abhängt, kann die Achse für die Referenzkraftstoffein spritzmenge Tp2 durch eine Achse für die Motorlast oder durch eine Achse für die Fahrpedalstellung Acc ersetzt sein. Die Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2 ist gleich der Basiskraftstoffeinspritzmenge Tp1, wenn der Motor mit stöchiometrischem L/K-Verhältnis arbeitet. Ein Parameter kennfeldsatz für jeden Parameter umfaßt drei Parameter kennfelder: ein Parameterkennfeld für eine stöchiometri sche Verbrennung, ein Parameterkennfeld für eine gleich mäßig magere Verbrennung sowie ein Parameterkennfeld für eine magere Schichtladungsverbrennung.

Ein Kennfeldsatz (I) für das L/K-Verhältnis umfaßt ein Kennfeld 104 für ein stöchiometrisches L/K-Verhältnis, ein Kennfeld 105 für ein gleichmäßig mageres L/K-Verhält nis sowie ein Kennfeld 106 für ein mageres Schichtla dungs-L/K-Verhältnis. Ein Kennfeldsatz (II) für den Zündzeitpunkt umfaßt ein Kennfeld 107 für einen Zündzeit punkt für stöchiometrisches L/K-Verhältnis, ein Kennfeld 108 für einen Zündzeitpunkt für gleichmäßig mageres L/K-Verhältnis sowie ein Kennfeld 109 für einen Zündzeitpunkt für mageres Schichtladungs-L/K-Verhältnis. Ein Kennfeld satz (III) für den Einspritzzeitpunkt umfaßt ein Kennfeld 110 für den Einspritzzeitpunkt für stöchiometrisches L/K-Verhältnis, ein Kennfeld 111 für den Einspritzzeitpunkt für gleichmäßig mageres L/K-Verhältnis sowie ein Kennfeld 112 für den Einspritzzeitpunkt für mageres Schichtla dungs-L/K-Verhältnis. Ein Kennfeldsatz (IV) für ein AGR-Verhältnis umfaßt ein Kennfeld 113 für ein AGR-Verhältnis für stöchiometrisches L/K-Verhältnis, ein Kennfeld 114 für ein AGR-Verhältnis für gleichmäßig mageres L/K-Ver hältnis sowie ein Kennfeld 115 für ein AGR-Verhältnis für mageres Schichtladungs-L/K-Verhältnis.

Eine Verbrennungsart-Änderungseinheit 120 wählt das zu verwendende Kennfeld unter diesen Parametern, d. h. unter dem L/K-Verhältnis, dem Zündzeitpunkt, dem Kraftstoffein spritzzeitpunkt und dem AGR-Verhältnis, aus. Später wird mit Bezug auf Fig. 9 eine Prozedur beschrieben, die von der Verbrennungsart-Änderungseinheit 120 auszuführen ist.

Die beiden Größen, die das L/K-Verhältnis festlegen, d. h. die Ansaugluftmenge Qa und die Kraftstoffeinspritz menge Tp, werden auf der Grundlage der Referenzkraft stoffeinspritzmenge Tp2 berechnet. Die Kraftstoffein spritzmenge Tp wird durch Addieren einer Referenzänderung ΔTp2 zur Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2 zur Er langung einer Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2', durch Addieren einer ineffektiven Einspritzimpulsbreite Ts der Einspritzeinrichtung 509 zur Referenzkraft stoffeinspritzmenge Tp2' und durch Korrigieren der Summe mit der Basiskraftstoffeinspritzmenge Tp1 sowie durch Multiplizieren des korrigierten Werts mit einem O₂-F/B- Korrekturkoeffizienten nur bei einer Verbrennung mit stöchiometrischem L/K-Verhältnis bestimmt.

Eine Sollkraftstoffeinspritzmenge Tp3, die für die Erzie lung des Soll-L/K-Verhältnisses notwendig ist, wird durch Addieren einer Referenzänderung ΔTp2 zur Referenzkraft stoffeinspritzmenge Tp2 zur Erlangung einer Referenz kraftstoffeinspritzmenge Tp2', durch Multiplizieren der Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2' mit einem Soll-L/K-Ver hältnis von beispielsweise 40 mittels einer Soll-L/K-Ver hältnis-Berechnungseinheit 124 sowie durch Dividieren des Produkts durch das stöchiometrische L/K-Verhältnis von 14,7 erhalten. Aus Sicht der Steuerung wird die Sollkraftstoffeinspritzmenge Tp3 nicht als Sollkraftstoffeinspritzmenge verwendet, sondern als Sollansaugluftmenge. Die Sollkraftstoffeinspritzmenge Tp3 und die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Tp1 werden vergli chen, wobei die Drosselklappenöffnung in einer Rückkopp lungssteuerung gesteuert wird, um die Ansaugluftmenge zu steuern, indem die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Tp1 entsprechend der Sollkraftstoffeinspritzmenge Tp3 in der Weise variiert wird, daß das gewünschte L/K-Verhältnis erreicht werden kann.

Eine I-PD-Steuereinheit 118 vergleicht die Sollkraft stoffeinspritzmenge Tp3 mit der Basiskraftstoffeinspritz menge Tp1 und bestimmt eine Solldrosselklappenöffnung anhand der Differenz zwischen der Sollkraftstoffein spritzmenge Tp3 und der Basiskraftstoffeinspritzmenge Tp1. Ein TCM (Drosselklappensteuermodul) 119 steuert die Drosselklappenöffnung in Übereinstimmung mit der eingege benen Solldrosselklappenöffnung.

Nun wird die in Fig. 4 gezeigte Referenzkraftstoffein spritzmengen-Steuereinheit 123 für die Steuerung der Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2 beschrieben, die eine Sollmotordrehzahl-Setzeinheit 122 und eine Leerlauf drehzahl-Steuereinheit 116 enthält.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird ein Eingangssignal, das die Sollmotordrehzahl tNe repräsentiert, die in die Leerlaufdrehzahl-Steuereinheit 116 eingegeben werden soll, von der in Fig. 5 gezeigten Sollmotordreh zahl-Setzeinheit 122 berechnet. Die Sollmotordrehzahl-Setzein heit 122 findet eine der Kühlwassertemperatur Tw entspre chende Basisleerlaufdrehzahl in einer Tabelle 301, be stimmt ein den Zustand des Lastschalters entsprechendes Motordrehzahlinkrement aus einem Block 302 und addiert das Motordrehzahlinkrement zur Basisleerlaufdrehzahl, um eine Sollmotordrehzahl Ne zu setzen. Das Motordrehzahlin krement beträgt beispielsweise 100 min^-1, um das die Motordrehzahl erhöht wird, damit die Motordrehzahl stabi lisiert wird, wenn das Klimaanlagensystem eingeschaltet wird.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, berechnet die Leerlaufdreh zahl-Steuereinheit 116 die Abweichung eNe der Istmotor drehzahl Ne von der Sollmotordrehzahl tNe und führt eine PID-Steueroperation auf der Grundlage der proportionalen, differentiellen und integralen Veränderungen der Abwei chung eNe aus und erzeugt eine Referenzänderung ΔTp2 der Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2, um die Referenz kraftstoffeinspritzmenge Tp2' einzustellen. Die propor tionale Veränderung der Abweichung eNe wird mit einem Verstärkungsfaktor multipliziert, der von einem Block 201 erzeugt wird, ferner wird das Ergebnis der von einem Differenzierer 203 ausgeführten Differentiation der Abweichung mit einem Ableitungsverstärkungsfaktor von einem Block 202 multipliziert, schließlich wird das Ergebnis der von einem Integrator 205 ausgeführten Inte gration der Abweichung mit einem Integralverstärkungsfak tor von einem Block 204 multipliziert. Es werden drei Komponenten addiert, um die Referenzänderung ΔTp2 für die Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2 zu erhalten.

Die Kraftstoffzufuhrrate und die Luftansaugrate müssen nicht nur erhöht werden, um die Motordrehzahl zu erhöhen, sondern auch, um das vom Motor erzeugte Drehmoment zu erhöhen, um die momentane Motordrehzahl aufrechtzuerhal ten, wenn die an den Motor angelegte Last erhöht wird. Daher muß die in Fig. 7 gezeigte Leerlaufdrehzahl-Steuer einheit 116 die Leerlaufdrehzahl korrigieren, wenn sich die an den Motor angelegte Last verändert. Die Leerlauf drehzahl-Steuereinheit 116 nach Fig. 7 enthält zusätzlich zu den Komponenten der Leerlaufdrehzahl-Steuereinheit 116 nach Fig. 6 die Blöcke 401 und 402, die die Referenz kraftstoffeinspritzmenge Tp2' erhöhen, wenn der Last schalter SW geschlossen wird. Die Inkremente für die Referenzänderung ΔTp2 zum Ändern der Referenzkraftstoff einspritzmenge Tp2 werden in Übereinstimmung mit der Größe der Last für die Blöcke 401 und 402 gesetzt.

Fig. 8 zeigt den Kennfeldsatz (1) für das L/K-Verhältnis zum Setzen eines L/K-Verhältnisses für den Direktein spritzungsmotor 507. Das Kennfeld für das stöchiometri sche L/K-Verhältnis, das Kennfeld für das gleichmäßig magere L/K-Verhältnis und das Kennfeld für das magere Schichtladungs-L/K-Verhältnis, die in Fig. 3 gezeigt sind, werden auf der Grundlage des Kennfeldsatzes (I) für das L/K-Verhältnis entwickelt. Das L/K-Verhältnis hat in einem Leerlaufdrehzahlbereich den Wert 40. Der in Fig. 8 gezeigte Kennfeldsatz findet auf einen Zustand Anwendung, in dem der Motor warmgelaufen ist. Da bei kaltem Motor keine stabile magere Schichtladungsverbrennung ausgeführt werden kann, wird eine Verbrennung mit stöchiometrischem L/K-Verhältnis ausgeführt, wobei die Parameter aus den Kennfeldern für die stöchiometrische Verbrennung wieder gewonnen werden.

Nun wird mit Bezug auf Fig. 9 eine Prozedur beschrieben, die von der Verbrennungsart-Änderungseinheit 120 ausge führt wird.

Fig. 9 ist ein Diagramm zur Erläuterung der von der Verbrennungsart-Änderungseinheit 120 gesteuerten Be triebsartänderung. Beim Anlassen des Motors 507 wird die stöchiometrische Verbrennung (A) gewählt. Der Zustand A muß für einen Wechsel von der stöchiometrischen Verbren nung (A) zu einer gleichmäßig mageren Verbrennung (B) vorliegen. Falls der Zustand B während des Betriebs mit gleichmäßig magerer Verbrennung (B) vorliegt, ändert sich die Verbrennungsart zu einer mageren Schichtladungsver brennung (C). Falls der Zustand C während des Betriebs mit magerer Schichtladungsverbrennung (C) vorliegt, ändert sich die Verbrennung zur stöchiometrischen Ver brennung (A). Falls der Zustand E während des Betriebs mit magerer Schichtladungsverbrennung (C) vorliegt, ändert sich die Verbrennung zur gleichmäßig mageren Verbrennung (B). Falls der Zustand D während des Betriebs mit gleichmäßig magerer Verbrennung (B) vorliegt, ändert sich der Betrieb zur stöchiometrischen Verbrennung (A).

Zustand A:
sämtliche Bedingungen A1, A2 und A3 sind erfüllt.
A1: das aus dem Kennfeld für stöchiometri sches L/K-Verhältnis wiedergewonnene Soll-L/K-Verhältnis erfüllt die Unglei chung: (Soll-L/K-Verhältnis) ≧ 20;
A2: Kühlwassertemperatur (TWN) ≧ 40°C;
A3: (Erhöhungskoeffizient nach dem Anlas sen) = 0.

Zustand B:
das aus dem Kennfeld für gleichmäßig mageres L/K-Verhältnis wiedergewonnene Soll-L/K-Ver hältnis erfüllt die Ungleichung: (Soll-L/K- Verhältnis) ≧ 30.

Zustand C:
Kraftstoffunterbrechungszustand für Verzöge rung ist erfüllt.

Zustand D:
das aus den Kennfeld für gleichmäßig mageres L/K-Verhältnis wiedergewonnene Soll-L/K-Ver hältnis erfüllt die Ungleichung: (Soll-L/K- Verhältnis) ≦ 19.

Zustand E:
das aus dem Kennfeld für mageres Schichtla dungs-L/K-Verhältnis wiedergewonnene Soll- L/K-Verhältnis erfüllt die Ungleichung: (Soll-L/K-Verhältnis) ≦ 28.

Wenn, wie oben erwähnt worden ist, die Verbrennungsart von der in Fig. 9 gezeigten Verbrennungsart-Änderungsein heit 120 ermittelt wird, werden ein Zündzeitpunkt, ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und ein AGR-Verhältnis aus den entsprechenden Kennfeldern wiedergewonnen.

Fig. 10 zeigt beispielhaft ein Kennfeld, das von der in Fig. 3 gezeigten Referenzkraftstoffeinspritzmengen-Setz einheit 101 verwendet wird, um die Referenzkraftstoff einspritzmenge Tp2 zu bestimmen. Die Referenzkraft stoffeinspritzmenge Tp2 wird aus dem Kennfeld anhand der Motordrehzahl Ne und der Fahrpedalstellung Acc wiederge wonnen.

Die gesetzten Werte für die Referenzkraftstoffeinspritz menge Tp2, die in dem Referenzkraftstoffeinspritz mengen-Kennfeld enthalten sind, werden in der Weise gesetzt, daß die Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2 für die stöchio metrische Verbrennung gleich der Basiskraftstoffein spritzmenge Tp1 ist. Wie jedoch in Fig. 11 gezeigt ist, kann das Kennfeld für die Referenzkraftstoffeinspritz menge Tp2 erneut geladen werden, um die Referenzkraft stoffeinspritzmenge Tp2 auf der Grundlage der Basiskraft stoffeinspritzmenge Tp1 für die stöchiometrische Verbren nung in Übereinstimmung mit den Charakteristiken der in dem betreffenden Fahrzeug verwendeten Sensoren zu lernen.

Fig. 12 zeigt eine Referenzkraftstoffeinspritz mengen-Tabelle, in der die Referenzkraftstoffeinspritzmengen für unterschiedliche Fahrpedalstellungen aufgelistet sind. Die in der Referenzkraftstoffeinspritzmengen-Tabelle ge zeigten gesetzten Werte für die Referenzkraftstoffein spritzmenge Tp2 sind in der Weise festgelegt, daß die Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2 für die stöchiome trische Verbrennung gleich der Basiskraftstoffeinspritz menge Tp1 ist. Die Tabelle für die Referenzkraftstoffein spritzmenge Tp2 kann jedoch erneut geladen werden, um die Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2 anhand der Basis kraftstoffeinspritzmenge Tp1 für die stöchiometrische Verbrennung in Übereinstimmung mit den Charakteristiken der in dem betreffenden Fahrzeug verwendeten Sensoren zu lernen.

Fig. 14 ist ein Zeitablaufplan zur Erläuterung der Ände rungen der von der Steuervorrichtung für Direkteinspritz ungsmotoren gesteuerten Variablen, wenn der Lastschalter SW während des Betriebs mit stöchiometrischer Verbrennung geschlossen wird.

Wenn der Lastschalter SW geschlossen wird (SW EIN), erhöht der in Fig. 7 gezeigte Block 402 die Referenz kraftstoffeinspritzmenge Tp2', so daß die Sollkraftstoff einspritzmenge Tp3 entsprechend erhöht wird. Das heißt, daß in Fig. 14 eine Änderung ΔTp2' der Referenzkraft stoffeinspritzmenge Tp2' gleich einer Änderung ΔTp3 der Sollkraftstoffeinspritzmenge Tp3 ist. Wenn die Referenz kraftstoffeinspritzmenge Tp2' erhöht wird, wird die Ein spritzimpulsbreite Ti erhöht, um die Menge des in einem Verbrennungstakt eingespritzten Kraftstoffs zu erhöhen. Wenn die Sollkraftstoffeinspritzmenge Tp3 erhöht wird, werden gleichzeitig die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tp1 und die Ansaugluftmenge Qa durch die Rückkopplungs steuerung der Drosselklappe erhöht.

Fig. 15 zeigt einen Zeitablaufplan zur Erläuterung der Änderungen der von der Steuervorrichtung für Direktein spritzungsmotoren gesteuerten Variablen bei magerer Schichtladungsverbrennung oder bei gleichmäßig magerer Verbrennung.

Wie in Fig. 15 gezeigt ist, erhöht der in Fig. 7 gezeigte Block 402 die Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2, wenn der Lastschalter SW geschlossen wird. Folglich wird die Einspritzimpulsbreite Ti erhöht, um die Menge des in einem Verbrennungstakt eingespritzten Kraftstoffs zu erhöhen, wobei diese Operation der Operation zur Erhöhung der Menge des in einem Verbrennungstakt eingespritzten Kraftstoffs bei stöchiometrischer Verbrennung ähnlich ist. Bei der Magerverbrennung wird jedoch die Referenz kraftstoffeinspritzmenge Tp2' mit dem Soll-L/K-Verhältnis von beispielsweise 40 multipliziert, woraufhin das Pro dukt durch das stöchiometrische L/K-Verhältnis von 14,7 dividiert wird, um die Sollkraftstoffeinspritzmenge Tp3 zu berechnen. Daher wird die Sollkraftstoffeinspritzmenge Tp3 größer als bei der stöchiometrischen Verbrennung. Eine in Fig. 15 gezeigte Änderung ΔTp3 der Soll kraftstoffeinspritzmenge Tp3 ist gleich dem Produkt aus der Änderung ΔTp3 der Sollkraftstoffeinspritzmenge Tp3 von Fig. 14 und dem Verhältnis zwischen den entspre chenden L/K-Verhältnissen. Die Sollkraftstoffeinspritz menge Tp3 wird erhöht, entsprechend wird die Drosselklap penöffnung durch die Rückkopplungssteuerung erhöht, um die Ansaugluftmenge durch entsprechende Erhöhung der Basiskraftstoffeinspritzmenge Tp1 zu erhöhen.

Fig. 16 zeigt einen Ablaufplan zur Erläuterung einer Prozedur, die von der Sollmotordrehzahl-Setzeinheit 122 nach Fig. 5 und von der Leerlaufdrehzahl-Steuereinheit 116 nach Fig. 6 ausgeführt wird.

Im Schritt 1501 erfolgt periodisch eine Unterbrechung, um die Prozedur zu beginnen. Beispielsweise wird die in Fig. 16 gezeigte Prozedur nach jeweils 10 ms begonnen. Im Schritt 1502 wird die Kühlwassertemperatur Tw gelesen, woraufhin im Schritt 1503 eine Sollmotordrehzahl tNe aus einer Kühlwassertemperatur-Tabelle wiedergewonnen wird. Im Schritt 1504 wird die Motordrehzahl Ne gelesen, wor aufhin im Schritt 1505 die Abweichung ΔNe der Motordreh zahl Ne von der Sollmotordrehzahl tNe berechnet wird. Im Schritt 1506 werden der Proportionalanteil, der Inte gralanteil und der Differentialanteil der Abweichung ΔNe mit dem Verstärkungsfaktor für die PID-Steuerung multi pliziert, die die Summe der Produkte als Referenzänderung ΔTp2 für die Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2 verwen det.

Im Schritt 1507 wird abgefragt, ob der Lastschalter SW geschlossen ist (Lastschalter ein?). Falls der Lastschal ter SW geschlossen ist, wird der Schritt 1508 ausgeführt, um zu der Referenzänderung ΔTp2 für die Referenzkraft stoffeinspritzmenge Tp2 den einer Last entsprechenden Wert Tp_Load zu addieren. Anschließend wird der Schritt 1509 ausgeführt. Falls die Antwort im Schritt 1507 nega tiv ist, springt die Prozedur vom Schritt 1507 zum Schritt 1509. Im Schritt 1509 wird die Referenzänderung ΔTp2 zur Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2 addiert, um die Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2' zu erhalten. Im Schritt 1510 wird die Referenzkraftstoffeinspritzmenge Tp2' mit dem Soll-L/K-Verhältnis multipliziert, woraufhin das Produkt durch das stöchiometrische L/K-Verhältnis von 14,7 dividiert wird, um die Sollkraftstoffeinspritzmenge Tp3 zu berechnen, woraufhin die Prozedur im Schritt 1511 zurückspringt.

Fig. 17 zeigt die Änderungen der Parameter, wenn die Leerlaufdrehzahl durch eine herkömmliche Motorsteuervor richtung gesteuert wird, während Fig. 18 die Änderungen der Parameter zeigt, wenn die Leerlaufdrehzahl durch die Steuervorrichtung für Direkteinspritzungsmotoren gemäß der Erfindung gesteuert wird.

Wie in Fig. 17 gezeigt ist, wird die Drosselklappenöff nung erhöht, um die Ansaugluftmenge Qa zu erhöhen, wenn die Motordrehzahl unter die Sollmotordrehzahl abfällt. Folglich wird die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite Ti erhöht, um die Motordrehzahl zu erhöhen.

In der Steuerung des Motors durch die in Fig. 18 gezeigte Motorsteuervorrichtung gemäß der Erfindung wird die Referenzänderung ΔTp2 für die Referenzkraftstoffein spritzmenge Tp2 erhöht, wenn die Motordrehzahl unter die Sollmotordrehzahl abfällt. Folglich nehmen die Kraft stoffeinspritzimpulsbreite Ti und die Öffnung der Drosselklappe gleichzeitig zu, so daß die Motordrehzahl schnell anzusteigen beginnt. Daher kann die Steuervor richtung gemäß der Erfindung die Abnahme der Motordreh zahl auf ein Ausmaß begrenzen, das geringer als bei entsprechenden herkömmlichen Steuervorrichtungen ist. Da die Steuervorrichtung der Erfindung mit hoher Ansprechge schwindigkeit arbeitet, kann die Änderung der Motordreh zahl in verhältnismäßig kurzer Zeit festgelegt werden.

Die Fig. 19, 20 und 21 zeigen Hardware-Konfigurationen von Steuersystemen, die die Steuervorrichtung für Direkt einspritzungsmotoren gemäß der Erfindung enthalten.

In dem in Fig. 19 gezeigten Steuersystem sind die Motor steuereinheit 515 und das TCM (Drosselklappensteuermodul) 1801 getrennte Einheiten. Die Motorsteuereinheit 515 gibt an das TCM 1801 ein Solldrosselklappenöffnungssignal aus, das eine Solldrosselklappenöffnung angibt. In der Motor steuereinheit 515 berechnet eine Tp-Berechnungseinheit 1803 die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tp1 auf der Grund lage der Ansaugluftmenge Qa und der Motordrehzahl Ne, ferner wird die Differenz zwischen der Basiskraftstoff einspritzmenge Tp1 und der Sollkraftstoffeinspritzmenge Tp3 berechnet, schließlich berechnet eine Drosselklappen öffnung-Berechnungseinheit 1802 eine Solldrosselklappen öffnung.

In dem TCM 1801 berechnet eine Stromberechnungseinheit 1805 einen Steuerstrom zur Steuerung eines Motors 1804 auf der Grundlage der Abweichung einer Istdrosselklappen öffnung, die durch ein von einem Drosselklappensensor 504 erzeugtes Drosselklappenöffnungssignal repräsentiert wird, von der Solldrosselklappenöffnung, wobei die Dros selklappe in einer Rückkopplungssteuerung in der Weise gesteuert wird, daß die Istdrosselklappenöffnung mit der Solldrosselklappenöffnung zur Übereinstimmung gelangt.

In dem in Fig. 20 gezeigten Steuersystem sind die Motor steuereinheit 515 und das TCM 1801 zu einer einzigen Ein heit kombiniert. Die Funktionsweisen des Steuersystems nach Fig. 20 sind die gleichen wie jene des Steuersystems nach Fig. 19.

Das Steuersystem nach Fig. 21 verwendet eine Drossel klappe 505, die keine elektrisch gesteuerte Drosselklappe ist. Es ist eine Umgehungsleitung 2001 vorhanden, mit der die Drosselklappe 505a umgangen werden kann, ferner ist in der Umgehungsleitung 2001 ein Hilfsventil 2002 ange ordnet. Das Hilfsventil 2002 wird in der Weise gesteuert, daß die Basiskraftstoffeinspritzmenge Tp1 mit der Soll kraftstoffeinspritzmenge Tp2 in Übereinstimmung gelangt.

Fig. 22 zeigt einen Steuerbereich des Hilfsventils 2002, das in dem in Fig. 21 gezeigten Steuersystem enthalten ist. Fig. 22 zeigt die Beziehung zwischen der Strömungs rate der durch das Hilfsventil 2002 strömenden Luft und der Strömungsrate der durch die Drosselklappe 5005a strömenden Luft.

Obwohl eine zweckmäßige Ausführung der Erfindung be schrieben worden ist, ist die Erfindung in bezug auf ihre praktische Anwendung nicht darauf eingeschränkt, statt dessen können viele Änderungen und Abwandlungen vorgenom men werden, ohne vom Umfang der Erfindung und vom Erfin dungsgedanken, wie sie in den beigefügten Ansprüchen angegeben werden, abzuweichen.

Aus der vorangehenden Beschreibung wird deutlich, daß die Steuervorrichtung für Direkteinspritzungsmotoren gemäß der Erfindung Einrichtungen aufweist, um die Kraftstoff einspritzmenge und die Ansaugluftmenge durch Ändern der Referenzkraftstoffeinspritzmenge während des Leerlaufbe triebs selbst dann gleichzeitig zu ändern, wenn der Motor mit stöchiometrischer Verbrennung oder mit Magerverbren nung arbeitet. Daher kann die erfindungsgemäße Steuervor richtung für Direkteinspritzungsmotoren die Motordrehzahl mit hoher Ansprechgeschwindigkeit steuern und die Motor drehzahl unabhängig von Laständerungen des Motors stabi lisieren.

Claims

1. Steuervorrichtung für Direkteinspritzungsmotoren, mit
einer Einrichtung (503) zum Messen der in einen Zylinder (507b) eines Direkteinspritzungsmotors (507) angesaugten Luftmenge (Qa),
einer Einrichtung (516) zum Messen der Motordreh zahl (Ne), und
einer Einrichtung zum Messen der Fahrpedalstel lung (Acc), gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (515) zur Bestimmung einer Basiskraftstoffeinspritzmenge (Tp1) für jeden Zylinder (507b) durch Dividieren der Ansaugluftmenge (Qa) durch die Motordrehzahl (Ne) und durch Multiplizieren des Quotienten mit einem Koeffizienten, der das L/K-Verhält nis an das stöchiometrische L/K-Verhältnis von 14,7 angleicht,
eine Einrichtung (515) zur Bestimmung einer Referenzkraftstoffeinspritzmenge (Tp2) anhand der Motor drehzahl (Ne) und der Fahrpedalstellung (Acc),
eine Einrichtung (515) zur Bestimmung einer Sollkraftstoffeinspritzmenge (Tp3) durch Multiplizieren der Referenzkraftstoffeinspritzmenge (Tp2) mit einem Soll-L/K-Verhältnis und durch Dividieren des Produkts durch das stöchiometrische L/K-Verhältnis von 14,7, und
eine Einrichtung (515) zur Einstellung der Refe renzkraftstoffeinspritzmenge (Tp2) für die Motordrehzahl steuerung und/oder für die Lastkorrektur während des Leerlaufbetriebs.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Kraftstoffeinspritzmenge (Tp), die in den Zylinder (507b) des Direkteinspritzungsmotors (507) eingespritzt werden soll, und die Ansaugluftmenge (Qa) getrennt und gleichzeitig gesteuert werden.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekenn zeichnet durch
eine Ansaugluftmengen-Rückkopplungssteuereinrich tung (515) zum Variieren der Basiskraftstoffeinspritz menge (Tp1) entsprechend der Sollkraftstoffeinspritzmenge (Tp3) und
eine Einrichtung (515) zum Wiedergewinnen von Steuerparametern zur Bestimmung eines optimalen Zündzeit punkts, eines optimalen L/K-Verhältnisses, eines optima len Kraftstoffeinspritzzeitpunkts und eines optimalen AGR-Verhältnisses aus Kennfeldern anhand der Motordreh zahl (Ne) und der Motorlast.

4. Steuervorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzkraftstoffeinspritzmengen-Bestim mungseinrichtung (515) ein Kennfeld zum Berechnen der Referenzkraftstoffeinspritzmenge (Tp2) verwendet.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Referenzkraftstoffeinspritzmengen-Bestim mungseinrichtung (515) zum Bestimmen der Referenzkraft stoffeinspritzmenge (Tp2) eine lernende Einrichtung enthält, die das Kennfeld in der Weise aktualisiert, daß während eines Betriebs mit stöchiometrischer Verbrennung die Referenzkraftstoffeinspritzmenge (Tp2) in einem durch die Motordrehzahl (Ne) und durch die Fahrpedalstellung (Acc) bestimmten Betriebsbereich mit der Basiskraftstoff einspritzmenge (Tp1) übereinstimmt.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die lernende Einrichtung zum Aktualisieren des Kennfeldes dieses Kennfeld aktualisiert, wenn die Tempe ratur des Motorkühlwassers nicht niedriger als eine vorgegebene Temperatur ist, das L/K-Verhältnis gleich dem stöchiometrischen L/K-Verhältnis ist und eine Rückkopp lungssteuerung ausgeführt wird.

7. Steuervorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzkraftstoffeinspritzmengen-Bestim mungseinrichtung (515) eine mehrfach lesbare Tabelle verwendet, um die Referenzkraftstoffeinspritzmenge (Tp2) zu berechnen.

8. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die Referenzkraftstoffeinspritzmengen-Bestim mungseinrichtung (515) zum Bestimmen der Referenzkraft stoffeinspritzmenge (Tp2) eine Tabellenaktualisierungs einrichtung enthält, die die Tabelle in der Weise aktua lisiert, daß bei stöchiometrischer Verbrennung die Refe renzkraftstoffeinspritzmenge (Tp2) in einem durch die Fahrpedalstellung (Acc) bestimmten Lastbereich mit der Basiskraftstoffeinspritzmenge (Tp1) übereinstimmt.

9. Steuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugluftmenge (Qa) durch eine elektronisch gesteuerte Drosselklappe (505a) gesteuert wird.

10. Steuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugluftmenge (Qa) durch ein Ventil (2002) gesteuert wird, das in einer Umgehungsleitung (2001) angeordnet ist, die so beschaffen ist, daß der Luftdurch laß einer Drosselklappe (505a) umgangen wird.

11. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Steuerparameter-Wiedergewinnungseinrichtung Kennfeldsätze enthält, die Kennfelder umfassen, anhand derer ein oder mehrere der folgenden Parameter bestimmt werden: L/K-Verhältnis, Zündzeitpunkt, Kraftstoffein spritzstartzeitpunkt, Kraftstoffeinspritzendzeitpunkt, AGR-Verhältnis und Stärke von Wirbeln im Zylinder (507b).

12. Steuervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
Parameter aus den Steuerparameterkennfeldern der Kennfeldsätze anhand der Motordrehzahl (Ne) und der Refe renzkraftstoffeinspritzmenge (Tp) wiedergewonnen werden und
jeder der Kennfeldsätze Kennfelder für eine stöchiometrische Verbrennung, eine gleichmäßig magere (schwache) Verbrennung bzw. eine magere (starke) Schicht ladungsverbrennung enthält.

13. Steuervorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzkraftstoffeinspritzmengen-Einstell einrichtung zum Einstellen der Referenzkraftstoffein spritzmenge (Tp2) eine Sollmotordrehzahl-Setzeinrichtung (122) zum Setzen einer Sollmotordrehzahl (tNe) auf der Grundlage der Temperatur (Tw) des Motorkühlwassers und des Zustandes von Motorlastschaltern (SW) zum Steuern der an den Motor (507) angelegten Lasten sowie eine Leerlauf drehzahl-Steuereinrichtung (116) enthält, die eine Ände rung der Referenzkraftstoffeinspritzmenge (Tp2) anhand der Sollmotordrehzahl (tNe) und einer Istmotordrehzahl (Ne) berechnet.

14. Steuervorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die Referenzkraftstoffeinspritzmenge (Tp2) erhöht wird, wenn die Istmotordrehzahl (Ne) niedriger als die Sollmotordrehzahl (tNe) ist und
die Referenzkraftstoffeinspritzmenge (Tp2) er niedrigt wird, wenn die Istmotordrehzahl (Ne) höher als die Sollmotordrehzahl (tNe) ist.

15. Steuervorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzkraftstoffeinspritzmengen-Einstell einrichtung zum Einstellen der Referenzkraftstoffein spritzmenge (Tp2) bei Erfassung der Schließung eines oder mehrerer der Motorlastschalter (SW) zur Steuerung der an den Motor (507) angelegten Last die Referenzkraftstoff einspritzmenge (Tp2) um einen vorgegebenen Betrag erhöht.

16. Steuervorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorlastschalter (SW) einen Klimaanlagensy stem-Steuerschalter zum Steuern eines Klimaanlagensystems und/oder einen Servolenksystem-Steuerschalter zum Steuern eines Servolenksystems und/oder Elektrogerät-Steuerschal ter zum Steuern von elektrischen Geräten und/oder einen Kühlerlüfter-Steuerschalter zum Steuern eines elektri schen Kühlerlüfters umfassen.

17. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß
die Referenzkraftstoffeinspritzmenge (Tp2) um einen vorgegebenen Betrag erhöht wird und
die Sollmotordrehzahl (tNe) um einen vorgegebenen Betrag erhöht wird, wenn einer oder mehrere der Motor lastschalter (SW) geschlossen sind.