DE19809010B4

DE19809010B4 - Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung

Info

Publication number: DE19809010B4
Application number: DE19809010A
Authority: DE
Inventors: Atsuko Hashimoto; Shiro Yonezawa; Hirofumi Ohuchi; Tatsuhiko Kobe Takahashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1998-03-03
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2018-03-04
Also published as: DE19809010A1; US6016794A; KR100284733B1; JP3442626B2; KR19990036472A; JPH11117793A

Abstract

Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, welche aufweist:
ein Drosselklappenbetätigungsglied mit einer Drosselklappe (106) zur Einstellung einer Ansaugluftmenge (Q), die in die Brennkraftmaschine (101) eingesaugt werden soll;
eine Einspritzvorrichtung (102) zur Einstellung einer Kraftstoffeinspritzmenge, die in die Brennkraftmaschine (101) eingespritzt werden soll;
verschiedene Sensoren zur Feststellung des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine (101); und
eine Steuereinheit (120A, 120B) zur Berechnung des Ausmaßes der Steuerung der Drosselklappenbetätigungsvorrichtung und der Einspritzvorrichtung (102) entsprechend dem Betriebszustand;
wobei die verschiedenen Sensoren umfassen:
einen Drosselklappenöffnungsgradsensor (107) zur Feststellung des Ausmaßes der Betätigung der Drosselklappe als Drosselklappenöffnungsgrad (θ);
einen Gaspedalöffnungsgradsensor (119) zur Feststellung des Ausmaßes des Niederdrückens eines Gaspedals als Gaspedalöffnungsgrad (α); und
einen Kurbelwinkelsensor (110) zur Feststellung eines Kurbelwinkelsignals (SGT), welches eine Kurbelwinkelbezugsposition für jeden Zylinder anzeigt;
wobei die Steuereinheit (120A, 120B) einen Soll-Drosselklappenöffnungsgrad (θm) entsprechend dem Ausmaß der Steuerung des Drosselklappenbetätigungsgliedes auf der Grundlage des Gaspedalöffnungsgrades (α) berechnet, und...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, nachstehend einfach als Brennkraftmaschine bezeichnet, und betrifft insbesondere eine Kraftstoffeinspritzsteuer- oder -regelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, bei welcher die Zusammensetzung des Auspuffgases dadurch verbessert wird, daß Kraftstoff entsprechend der tatsächlichen angesaugten Luftmenge eingespritzt wird.
7 zeigt den Aufbau einer konventionellen Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, bei welcher der Betrieb einer Drosselklappe mechanisch in Abhängigkeit von einem Gaspedal gesteuert wird.
In 7 weist eine Brennkraftmaschine 101 beispielsweise sechs Zylinder auf. Ein Luftfilter 102 ist an eine Einlaßöffnung eines Ansaugkanals 103 angebracht, um die angesaugte Luft zu reinigen, die der Brennkraftmaschine 101 zugeführt wird.
Ein Gaspedal 104, welches von einem Fahrer betätigt wird, ist mechanisch mit einer Drosselklappe 106 in dem Ansaugkanal 103 über einen Draht verbunden, der um ein Gaspedalgelenk 105 herumläuft. Durch diese Anordnung ist die Drosselklappe 106 im Betrieb von der Betätigung des Gaspedals 104 abhängig, wodurch die Luftmenge eingestellt wird, welche von der Brennkraftmaschine 101 angesaugt wird.
Ein Drosselklappenöffnungssensor 107 stellt die Position der Drosselklappe 106 fest, also einen Drosselklappenöffnungsgrad θ.
Ein Ansaugkrümmer 108 ist an der Ansaugseite der Brennkraftmaschine 101 angebracht, um die von jedem der Zylinder angesaugte Luftmenge zu vergleichmäßigen.
Ein Ansaugluftmengensensor 109 stellt die angesaugte Luftmenge Q fest, die durch den Ansaugkanal 103 hindurchströmt.
Ein Kurbelwinkelsensor 110 ist an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 101 angebracht, und erzeugt ein Kurbelwinkelsignal SGT, welches einer Kurbelwinkelbezugsposition jedes der Zylinder entspricht (#1 bis #6). Ein Zylinderidentifizierungssensor 111 ist an einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine 101 vorgesehen, und erzeugt ein Zylinderidentifizierungssignal SGC, welches einem speziellen Zylinder entspricht (beispielsweise dem Zylinder #1).
Eine Einspritzvorrichtung 112 zum Einspritzen von Kraftstoff ist an jedem der Zylinder der Brennkraftmaschine 101 vorgesehen.
Eine Zündvorrichtung 113, eine Zündspule 114, ein Verteiler 115 und Zündkerzen 116 bilden eine Zündeinrichtung der Brennkraftmaschine 101.
Die Zündvorrichtung 113 weist einen Leistungstransistor für die Erregung der Zündspule 114 auf. Die Zündspule 114 wirkt als Transformator, und gibt von einer Sekundärwicklung ein Hochspannungssignal ab, wenn der Strom durch die Primärwicklung abgeschaltet wird. Der Verteiler 115 verteilt das Hochspannungssignal von der Zündspule 114 an jede der Zündkerzen 116.
Jede der Zündkerzen 116 ist jeweils in einer Brennkammer eines Zylinders angeordnet. Die Zündkerze 116 erzeugt einen elektrischen Entladungsfunken infolge des Hochspannungssignals, welches über den Verteiler 115 angelegt wird, wodurch eine Gasmischung in jedem der Zylinder verbrannt wird, um die Brennkraftmaschine 101 anzutreiben.
Ein Auslaßkanal 117 stößt das Auspuffgas, welches durch die Verbrennung der Gasmischung in der Brennkraftmaschine 101 entsteht, in die Umgebungsatmosphäre aus. Ein Katalysator (katalytischer Wandler) 118 ist an einer Auslaßöffnung des Auslaßkanals 117 angebracht, um das Auspuffgas zu reinigen.
Der Drosselklappenöffnungsgradsensor 107, der Ansaugluftmengensensor 109, der Kurbelwinkelsensor 101 und der Zylinderidentifizierungssensor 111 bilden verschiedene Sensoren zur Feststellung des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine 101.
Weiterhin sind je nach Erfordernis andere Sensoren vorgesehen, beispielsweise ein Drehzahlsensor (der später noch genauer erläutert wird) zur Feststellung der Drehzahl der Brennkraftmaschine auf der Grundlage des Kurbelwinkelsignals SGT, ein Wassertemperatursensor zur Feststellung der Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine 101, und ein Gaspedalöffnungsgradsensor (nicht gezeigt) zur Feststellung des Ausmaßes des Niederdrückens der Gaspedals, nämlich als Öffnungsgrad des Gaspedals.
Eine Steuereinheit 120, die mit einem Mikrocomputer versehen ist, weist eine Kraftstoffeinspritzungssteuereinrichtung und eine Zündsteuereinrichtung auf, und berechnet die geeignete Kraftstoffeinspritzmenge und den geeigneten Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine 101 auf der Grundlage der ermittelten Information (des Betriebszustands) von den verschiedenen Sensoren, und gibt ein Steuersignal entsprechend dem Ausmaß der Steuerung durch verschiedene Parameter aus.
Die Einspritzsteuereinrichtung in der Steuereinheit 120 berechnet eine geeignete Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage der Ansaugluftmenge Q von dem Ansaugluftmengensensor 109 und des Kurbelwinkelsignals (der Motordrehzahl) von dem Kurbelwinkelsensor 110. Dann stellt die Einspritzsteuereinrichtung fest, bei welchem Zylinder eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt werden sollte, auf der Grundlage des Zylinderidentifizierungssignals SGC von dem Zylinderidentifizierungssensor 111, und gibt ein Einspritzsignal J an die Einspritzvorrichtung 112 des entsprechenden Zylinders aus, damit Kraftstoff eingespritzt wird.
Weiterhin gibt die Zündsteuereinrichtung in der Steuereinheit 120 ein Zündsignal P an die Zündvorrichtung 113 zur Erregung der Zündspule 114 aus, und erzeugt einen Zündfunken an der Zündkerze 116 über den Verteiler 115, für den Antrieb der Brennkraftmaschine 101.
8 zeigt als Blockschaltbild den Funktionsaufbau der Steuereinheit 120, und zeigt weiterhin den grundlegenden Aufbau der Einspritzsteuereinrichtung.
In 8 arbeitet eine Ansaugluftmengenerfassungsvorrichtung 1 als Eingangsschnittstelle für die Ansaugluftmenge von dem Ansaugluftmengensensor 109, und berechnet die tatsächlich angesaugte Luftmenge aus einem Signal, welches die Ansaugluftmenge Q anzeigt.
Die Kurbelwinkelerfassungsvorrichtung 2 dient als Eingangsschnittstelle für das Kurbelwinkelsignal SGT von dem Kurbelwinkelsensor 110, und erfaßt eine Kurbelwinkelbezugsposition für jeden Zylinder auf der Grundlage des Kurbelwinkelsignals SGT.
Eine Brennkraftmaschinendrehzahlerfassungsvorrichtung 3 dient als Eingangsschnittstelle für den Drehzahlsensor, und berechnet die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne auf der Grundlage des Kurbelwinkelsignals SGT (einen Zyklus der Kurbelwinkelbezugsposition).
Eine Berechnungsvorrichtung 4 für die grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge berechnet eine grundsätzliche Kraftstoffeinspritzmenge Fo, welche für die Verbrennung erforderlich ist, auf der Grundlage der Ansaugluftmenge Q, die von der Ansaugluftmengenerfassungsvorrichtung 1 festgestellt wird, und der Brennkraftmaschinendrehzahl Ne, die von der Brennkraftmaschinendrehzahlerfassungsvorrichtung 3 berechnet wird.
Eine Kraftstoffeinspritzmengenkorrekturvorrichtung 5 stellt Betriebszustände der Brennkraftmaschine 1 fest, beispielsweise deren Beschleunigungs-/Verzögerungszustand, auf der Grundlage gemessener Information, welche Antriebszustände der Brennkraftmaschine 101 anzeigt, einschließlich der Ansaugluftmenge Q (beispielsweise Kühlwassertemperatur und Belastung der Brennkraftmaschine), und berechnet eine korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Fa, die durch Korrektur der grundlegenden Kraftstoffeinspritzmenge Fo erhalten wird.
Wenn ein Beschleunigungsfahrzustand festgestellt wird, beispielsweise auf der Grundlage eines Änderungsausmaßes ΔQ der Ansaugluftmenge Q, führt die Kraftstoffeinspritzmengenkorrekturvorrichtung 5 eine Korrektur durch, bei welcher die Kraftstoffeinspritzmenge Fo erhöht wird, so daß eine korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Fa zur Verfügung gestellt wird, um so einen Kraftstoffmangel bei der Beschleunigung auszugleichen. Daher wird eine hervorragende Kraftstoffeinspritzsteuerung oder -regelung erzielt, selbst bei einem Übergangsfahrzustand, beispielsweise einem Beschleunigungs- oder Verzögerungsfahrzustand.
Die Drosselklappenöffnungsgraderfassungsvorrichtung 6 berechnet einen Wert eines tatsächlichen Drosselklappenöffnungsgrades auf der Grundlage eines Signals, welches den Drosselklappenöffnungsgrad θ anzeigt, von dem Drosselklappenöffnungsgradsensor 107.
Eine nicht-synchrone Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsvorrichtung 7 stellt fest, daß der Fahrzustand ein Zustand mit hoher Beschleunigung ist, auf der Grundlage eines Änderungsbetrages Δθ des Drosselklappenöffnungsgrades θ, der von der Drosselklappenöffnungsgraderfassungsvorrichtung 6 festgestellt wird, und berechnet eine nicht-synchrone Kraftstoffeinspritzmenge Fb, damit Kraftstoff nicht-synchron eingespritzt werden kann.
Eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung 8 erzeugt ein Einspritzsignal J, welches einer endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge entspricht, entsprechend der korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge Fa und der nicht-synchronen Kraftstoffeinspritzmenge Fb.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Zeitablaufdiagramme in den 9 bis 14 der Betrieb der konventionellen Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für die in den 7 und 8 dargestellte Brennkraftmaschine beschrieben.
9 zeigt den Betrieb der Einspritzvorrichtung 112 bei jedem der Zylinder zum Zeitpunkt eines normalen Fahrbetriebs, und zeigt die Beziehung zwischen Vorgängen (die vier Abschnitte umfassen, nämlich Verdichtung, Verbrennung, Ausstoßen und Ansaugen) jedes der Zylinder (#1 bis #6) der Brennkraftmaschine 101, sowie Betriebszeitpunkte der Einspritzsignale J1 bis J6 in Bezug auf die Zylinder #1 bis #6.
In 9 weist das Zylinderidentifizierungssignal SGC einen Impuls auf, der nur dem Zylinder #1 entspricht, wodurch der Zylinder #1 identifiziert wird.
Das Kurbelwinkelsignal SGT weist mehrere Impulse auf, deren Flanken Kurbelwinkelbezugspositionen der jeweiligen Zylinder entsprechen.
Hierbei zeigt 9, daß eine Kurbelwinkelposition in einem Bereich von einer abfallenden Flanke zu einer ansteigenden Flanke des Kurbelwinkelsignals SGT, wenn das Zylinderidentifizierungssignal SGC auf dem Pegel H (hoch) liegt, dem Zündzeitpunkt des Zylinders #1 entspricht.
Sämtliche Vorgänge der Zylinder #1 bis #6 sind mit jeder der Flanken des Kurbelwinkelsignals SGT synchronisiert.
Die 10 bis 11 zeigen den Betrieb der Kraftstoffeinspritzmengenkorrekturvorrichtung 5, und zeigen einen Korrekturvorgang, bei welchem die Kraftstoffeinspritzmenge zum Zeitpunkt der Beschleunigung erhöht wird.
In diesem Fall ist die Drosselklappe 106 im Betrieb dem Niederdrückvorgang des Gaspedals 104 im wesentlichen synchronisiert zugeordnet. Da jedoch die tatsächliche Ansaugluftmenge Q dem Betrieb der Drosselklappe 106 zeitlich nachläuft, ändert sich die aktuelle Ansaugluftmenge Q nach der Änderung des Gaspedalöffnungsgrades α.
Wenn die Kraftstoffeinspritzmengenkorrekturvorrichtung 5 feststellt, daß es sich beim Fahrzustand um einen Beschleunigungsfahrzustand handelt, auf der Grundlage einer Änderung der Ansaugluftmenge Q, wird die Treiberzeit beispielsweise eines Einspritzsignals J6 für den Zylinder #6 verlängert, um die Kraftstoffeinspritzmenge so zu korrigieren, daß sie erhöht wird, wodurch es im wesentlichen ermöglicht wird, Kraftstoff in der für die Verbrennung erforderlichen Menge zu liefern.
Die 12 bis 14 zeigen den Betrieb der nicht-synchronen Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsvorrichtung 7, und zeigen den Einspritzzeitpunkt der nicht-synchronen Kraftstoffeinspritzmenge Fb zum Zeitpunkt einer hohen Beschleunigung.
Wenn die nicht-synchrone Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsvorrichtung 7 feststellt, daß es sich beim Fahrzustand um einen Fahrzustand mit hoher Beschleunigung handelt, erzeugt die nicht-synchrone Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsvorrichtung i in den 12 bis 14 neben den Treiberzeitpunkten t4 bis t6 der normalen Einspritzsignale J4 bis J6 Einspritzsignale (siehe die schraffierten Abschnitte), die jeweils eine konstante Impulsbreite t in Bezug auf beispielsweise die Zylinder #4 und #6 aufweisen.
Wenn in 13 die nicht-synchrone Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsvorrichtung 7 feststellt, daß es sich beim Fahrzustand um einen Fahrzustand mit hoher Beschleunigung handelt, erzeugt die nicht-synchrone Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsvorrichtung 7 Einspritzsignale (siehe die schraffierten Abschnitte), die jeweils eine Impulsbreite t in Bezug auf beispielsweise die Zylinder #4 bis #6 aufweisen.
Infolge dieser Anordnung ist es möglich, als nicht-synchrone Kraftstoffeinspritzmenge Fb Kraftstoff in einer Menge entsprechend einer vorbestimmten Impulsbreite t zuzuführen.
Zuerst stellt an einem Zeitpunkt tn entsprechend einer abfallenden Flanke des Kurbelwinkelsignals SGT die Ansaugluftmengenerfassungsvorrichtung 1 die Ansaugluftmenge Q(n) beim Absinken des Kurbelwinkelsignals SGT fest, und stellt die Brennkraftmaschinendrehzahlerfassungsvorrichtung 3 die Brennkraftmaschinendrehzahl N(n) aus einem Meßzyklus T(n) während des Absinkens des Kurbelwinkelsignals SGT fest.
Die Berechnungsvorrichtung 4 für die grundlegende Ansaugluftmenge berechnet die grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge Fo auf der Grundlage der Ansaugluftmenge Q(n) und der Brennkraftmaschinendrehzahl N(n) fest. Die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung 8 gibt eine Kraftstoffeinspritzmenge aus, die entsprechend dem Fahrzustand korrigiert ist, in Form von Einspritzsignalen J1 bis J6, welche den jeweiligen Einspritzvorrichtungen 112 entsprechen, wie in 9 gezeigt ist.
Die Einspritzsignale J1 bis J6 werden so erzeugt, daß mit der Einspritzung des Kraftstoffs synchron zur abfallenden Flanke des Kurbelwinkelsignals SGT während des Ausstoßvorgangs in jedem der Zylinder begonnen wird.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage der Ansaugluftmenge und der Brennkraftmaschinendrehzahl zum Zeitpunkt vor dem Ansaugvorgang für einen Zylinder berechnet, in welchen Kraftstoff eingespritzt werden soll. Im normalen Fahrbetrieb treten hierbei keine Probleme auf, da es keine große Änderung der Ansaugluftmenge Q und der Brennkraftmaschinendrehzahl Ne gibt.
Bei einem Übergangsfahrzustand jedoch, beispielsweise bei einem Beschleunigungs- oder Verzögerungsfahrzustand, ändern sich die Ansaugluftmenge Q und die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne vor und nach dem Ansaugvorgang eines Zylinders, in welchen Kraftstoff eingespritzt werden soll.
Genauer gesagt ist die Kraftstoffeinspritzmenge, die auf der Grundlage der Ansaugluftmenge Q und der Brennkraftmaschinendrehzahl Ne vor dem Ansaugvorgang berechnet wird, bei einem Beschleunigungsfahrzustand zu gering, und bei einem Verzögerungsfahrzustand zu groß.
Daher stellt die Kraftstoffeinspritzmengenkorrekturvorrichtung 5 fest, daß es sich beim Fahrzustand um einen Übergangsfahrzustand handelt, und zwar aus dem Änderungsausmaß ΔQ der Ansaugluftmenge Q an der abfallenden Flanke des Kurbelwinkelsignals SGT, und korrigiert die Kraftstoffeinspritzmenge zum Zeitpunkt eines Übergangsfahrzustandes. Beispielsweise das Einspritzsignal J wird so gesteuert, daß dann, wenn ein Beschleunigungsfahrzustand festgestellt wird, eine derartige Korrektur durchgeführt wird, daß die Kraftstoffeinspritzmenge erhöht wird, um den Kraftstoffmangel auszugleichen, wogegen bei einem Verzögerungsfahrzustand eine derartige Korrektur durchgeführt wird, daß die Kraftstoffeinspritzmenge verringert wird, um eine zu hohe Kraftstoffmenge zu verhindern.
Beispielsweise wird in 10 der Gaspedalöffnungsgrad α von einer Position aus erhöht, unmittelbar bevor der Ansaugvorgang beim Zylinder #4 beginnt. In Reaktion auf diesen Beschleunigungsfahrbetrieb wird die Ansaugluftmenge Q von einer Position aus erhöht, welche etwa ein Drittel gegenüber dem Start des Ansaugvorgangs des Zylinders #4 entspricht.
In 11 ist der Zeitpunkt des Niederdrückens des Gaspedals 104 etwas verzögert, verglichen mit dem in 10 gezeigten Fall, und ist der Gaspedalöffnungsgrad α gegenüber einer Position erhöht, unmittelbar nachdem der Ansaugvorgang beim Zylinder #4 begonnen hat, und wird die Ansaugluftmenge Q an einem Ort entsprechend etwa zwei Drittel seit dem Start des Ansaugvorgangs beim Zylinder #4 erhöht.
In den 10 und 11 wird beim Absinken des Kurbelwinkelsignals SGT, welches den Kraftstoffeinspritzstartzeitpunkt in Bezug auf beispielsweise den Zylinder #6 darstellt, angesichts der Änderung der Ansaugluftmenge eine Beschleunigung festgestellt. Daher wird das Einspritzsignal J6 für den Zylinder #6 verlängert, um eine Korrektur vorzunehmen, durch welche die Kraftstoffeinspritzmenge erhöht wird.
Da jedoch das Ausmaß dieser Korrektur durch Anpassung an einen vorbestimmten Zustand festgelegt wird, ändert sich das Luft/Kraftstoffverhältnis in weitem Ausmaß in Abhängigkeit vom Zeitpunkt des Niederdrückens oder vom Ausmaß des Niederdrückens des Gaspedals, und daher besteht die Befürchtung, daß sich die Zusammensetzung des Auspuffgases verschlechtert. Darüber hinaus gibt es beim Absinken von SGT, also am Kraftstoffeinspritzstartzeitpunkt in Bezug auf den Zylinder #5, keine Änderung der Ansaugluftmenge Q, und dieser Zeitpunkt stellt jenen dar, bevor der Beschleunigungsfahrzustand festgestellt wird. Daher erfolgt keine Kraftstoffkorrektur.
In den 10 und 11 ist die Kraftstoffeinspritzmenge für den Zylinder #5 im wesentlichen konstant, und wird Kraftstoff in der zweiten Hälfte des Ausstoßvorgangs eingespritzt. Das Luft/Kraftstoffverhältnis für den Zylinder #5 wird daher durch die tatsächliche Luftbeschickungsmenge für den Zylinder #5 festgelegt.
Beim Vergleich der in den 10 und 11 dargestellten Fälle stellt sich jedoch heraus, daß die Zeitpunkte des Niederdrückens des Gaspedals verschieden sind, und auch die Änderungszeitpunkte der Ansaugluftmenge Q verschieden sind. Daher unterscheiden sich die Luftbeschickungsmengen für den Zylinder #5, und aus diesem Grund auch die Luft/Kraftstoffverhältnisse.
Wie voranstehend geschildert ist bei der konventionellen Einrichtung der Drosselklappenöffnungsgrad Θ vom Betrieb des Gaspedals abhängig, und wird die Luftbeschickungsmenge für die Brennkraftmaschine 101 entsprechend jeder Betätigung des Gaspedals geändert. Das Luft/Kraftstoffverhältnis und das Auspuffgas ändern sich daher in weitem Ausmaß, was zu einer verschlechterten Zusammensetzung des Auspuffgases führt.
Selbst wenn zum Zeitpunkt einer hohen Beschleunigung eine Korrektur durchgeführt wird, entsprechend jener die Kraftstoffeinspritzmenge für normale Beschleunigung erhöht wird, wird darüber hinaus Kraftstoff in der Menge, die zur Verbrennung erforderlich ist (Kraftstoff in einer Menge, welche zur momentanen Luftbeschickungsmenge in einem Zylinder paßt) nicht rechtzeitig zugeführt, was zu einem Überfluß oder einem Mangel an Kraftstoff führt. Um dies zu verhindern wird eine nicht-synchrone Kraftstoffeinspritzung als zeitweilige Maßnahme durchgeführt.
Wenn in diesem Zusammenhang die nicht-synchrone Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsvorrichtung 7 feststellt, daß es sich beim Fahrzustand zu einem Fahrzustand mit hoher Beschleunigung handelt, angesichts des Drosselklappenöffnungsgrades θ oder dergleichen, erzeugt die nicht-synchrone Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsvorrichtung 7 ein Einspritzsignal (siehe die schraffierten Abschnitte in 12) entsprechend der nicht-synchronen Kraftstoffeinspritzmenge Fb, unabhängig von dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt für jeden Zylinder.
Die nicht-synchrone Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsvorrichtung 7 führt eine Kraftstoffeinspritzung nicht-synchronisiert mit dem Zeitpunkt des Absinkens des Kurbelwinkelsignals SGT in Bezug auf einen Zylinder durch, von dessen Ansaugluftmenge Q angenommen wird, daß sie zunimmt, wodurch ein Überschuß oder ein Mangel an Kraftstoff kompensiert wird.
Wenn beispielsweise der Änderungsbetrag Δθ des Drosselklappenöffnungsgrades θ während eines vorbestimmten Zeitraums größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, so erfolgt eine Feststellung, daß es sich beim Fahrzustand um einen Fahrzustand mit hoher Beschleunigung handelt, und wird eine nicht-synchrone Kraftstoffeinspritzung in Bezug auf einen Zylinder durchgeführt, bei welchem der Ausstoßvorgang oder der Luftansaugvorgang abläuft, wenn die hohe Beschleunigung festgestellt wird.
Es gibt daher verschiedene Fälle für eine derartige nicht-synchrone Kraftstoffeinspritzung, abhängig vom Zeitpunkt, an welchem die hohe Beschleunigung festgestellt wird.
Beispielsweise zeigt 12 einen Fall, in welchem eine hohe Beschleunigung etwa in der Mitte eines Intervalls T1 festgestellt wird, und eine nicht-synchrone Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird.
Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge infolge einer normalen Kraftstoffeinspritzung (synchrone Einspritzung) und die Kraftstoffeinspritzmenge infolge nicht-synchroner Einspritzung, wenn eine hohe Beschleunigung festgestellt wird, addiert werden, werden Kraftstoffmengen entsprechend Einspritzungsvorrichtungstreiberzeiten t4 + t, t5 + t und t6 + t durch Einspritzsignale J4 bis J6 den Zylindern #4 bis #6 zugeführt.
13 zeigt einen Fall, in welchem eine hohe Beschleunigung in der ersten Hälfte des Intervalls T1 festgestellt wird, und eine nicht-synchrone Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird.
In diesem Fall wird zum Zeitpunkt, an welchem die nicht-synchrone Einspritzung beginnen sollte, keine nicht-synchrone Einspritzung durchgeführt, da eine normale Kraftstoffeinspritzung (synchrone Einspritzung) für den Zylinder #5 durchgeführt wird. Daher werden Kraftstoffmengen entsprechend Einspritzvorrichtungstreiberzeiten t4 + t, t5 + t und t6 + t durch Einspritzsignale J4 bis J6 den Zylindern #4 bis #6 zugeführt, und wird die Kraftstoffeinspritzmenge für den Zylinder #5 verringert, verglichen mit dem in 12 gezeigten Fall.
14 zeigt einen Fall, in welchem eine hohe Beschleunigung in der zweiten Hälfte des Intervalls T1 festgestellt wird, und eine nicht-synchrone Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird.
In diesem Fall werden, wie bei dem in 12 gezeigten Fall, bei welchem die hohe Beschleunigung in der Mitte des Intervalls T1 festgestellt wird, nicht-synchrone Einspritzungen in Bezug auf die Zylinder #4 bis #6 durchgeführt, und daher werden Kraftstoffmengen entsprechend Einspritzvorrichtungstreiberzeiten t4 + t, t5 + t und t6 + t durch Einspritzsignale J4 bis J6 den Zylindern #4 bis #6 zugeführt.
Allerdings entspricht der Zeitpunkt für die nicht-synchrone Kraftstoffeinspritzung, der in 14 dargestellt ist, dem Ende des Ansaugvorgangs des Zylinders #4. Infolge dieser Tatsache wird die Kraftstoffzufuhr verzögert, und daher kann nicht die gesamte nicht-synchrone Kraftstoffeinspritzmenge in diesem Abschnitt des Zyklus dem Zylinder #4 zugeführt werden. Überschüssiger Kraftstoff, der nicht dem Zylinder #4 zugeführt wurde, wird daher in dem nächsten Ansaugvorgang des Zylinders #4 geliefert.
Wie voranstehend geschildert ändert sich der Zeitpunkt zur Feststellung einer hohen Beschleunigung in Abhängigkeit von der Kraftstoffbeschickungsmenge für einen Zylinder, selbst in einem Kraftstoffeinspritzintervall. Daher besteht die Möglichkeit, daß die Kraftstoffmenge übermäßig stark zunimmt, und das Luft/Kraftstoffverhältnis fetter wird, oder aber die Kraftstoffmenge sehr stark abnimmt, und das Luft/Kraftstoffverhältnis magerer wird.
Da eine nicht-synchrone Einspritzsteuerung zum Zeitpunkt einer hohen Beschleunigung durchgeführt wird, wenn die Änderungsmenge Δθ des Drosselklappenöffnungsgrades während eines vorbestimmten Zeitraums größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, ändert sich auch das Luft/Kraftstoffverhältnis in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit oder dem Ausmaß (Gaspedalöffnungsgrad α) des Niederdrückens des Gaspedals 104.
Selbst wenn das Gaspedal in derselben Art und Weise niedergedrückt wird, wird dann, wenn es in unterschiedlichen Zeitintervallen heruntergedrückt wird, ein Überschuß oder ein Mangel an Kraftstoff hervorgerufen, infolge der Tatsache, daß der Aufbau des Luftansaugabschnitts der Brennkraftmaschine 101 einschließlich des Ansaugkrümmers 108 unterschiedlich ist, und die Ansaugluftmenge Q für die Zylinder ebenfalls unterschiedlich ist.
Als nicht-synchrone Einspritzung zum Zeitpunkt einer hohen Beschleunigung ist nur eine Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage der Annahme vorhanden, daß eine konstante Kraftstoffmenge in Bezug auf einen bestimmten Zylinder eingespritzt wird, wenn eine hohe Beschleunigung festgestellt wird.
Obwohl die Korrektur zur Erhöhung der Kraftstoffmenge zum Zeitpunkt der Beschleunigung und der Kraftstoffmenge infolge der nicht-synchronen Kraftstoffeinspritzung durch Übereinstimmung festgelegt werden, ist es schwierig, einen Optimalwert zu finden; der zu sämtlichen Fahrzuständen paßt. Es besteht daher die Befürchtung, daß sich das Luft/Kraftstoffverhältnis in Abhängigkeit vom Zeitpunkt und dem Ausmaß des Niederdrückens des Gaspedals 104 ändert, wodurch die Zusammensetzung des Auspuffgases verschlechtert werden kann.
Man könnte sich in diesem Zusammenhang Steuerverfahren überlegen, beispielsweise ein Verfahren, bei welchem das Kraftstoffeinspritzverhältnis in Abhängigkeit vom Zeitpunkt des Niederdrückens des Gaspedals geändert wird, oder ein Verfahren, bei welchem die Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit von der Niederdrückgeschwindigkeit des Gaspedals geändert wird. Allerdings ist eine große Anzahl zueinander passender Daten dazu erforderlich, die optimale Kraftstoffmenge zu bestimmen, die zu jedem Zeitpunkt und Ausmaß des Niederdrückens des Gaspedals paßt, und ist die Programmsteuerlogik kompliziert, so daß diese Maßnahmen in der Praxis nicht durchführbar sind.
Zwar betrifft die voranstehende Beschreibung den Fall der Beschleunigung, jedoch wird auch zum Zeitpunkt einer Verzögerung eine Abweichung der Ansaugluftmenge Q hervorgerufen, wie im Falle der Beschleunigung, in Abhängigkeit vom Schließzeitpunkt der Drosselklappe 106.
Obwohl dies nicht in den Zeichnungen dargestellt ist, wurde darüber hinaus eine Drosselklappensteuereinrichtung entwickelt, welche elektronisch den Betrieb der Drosselklappe 106 in Abhängigkeit vom Gaspedalöffnungsgrad α unter Verwendung eines motorbetriebenen Drosselklappenbetätigungsgliedes steuert, also ohne Verwendung einer mechanischen Übertragungseinrichtung zur Einstellung des Drosselklappenöffnungsgrades θ.
In diesem Fall führt die Drosselklappe 106 eine Steuerung entsprechend einem Drosselklappensollöffnungsgrad durch, nachdem ein vorbestimmter Zeitraum (Verzögerungszeit) nach Betätigung des Gaspedals 104 abgelaufen ist. Die Nachlaufgeschwindigkeit der Drosselklappe 106 wird durch die maximale Antriebsgeschwindigkeit des Motors beschränkt.
Beim Kraftstoffeinspritzzeitpunkt könnte man sich auch überlegen, die Kraftstoffeinspritzmenge zum momentanen Zeitpunkt zu steuern, angesichts des Zeitpunktes, an welchem der eingespritzte Kraftstoff tatsächlich der Brennkraftmaschine 101 zugeführt wird, und unter Berücksichtigung des Drosselklappenöffnungsgrades nach Ablauf einer vorbestimmten Verzögerungszeit. Allerdings wurde bislang nicht vorgeschlagen, eine bestimmte Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit von der Ansaugluftmenge verläßlich zuzuführen, wenn der Kraftstoff der Brennkraftmaschine 101 zugeführt wird.
Daher ist es unmöglich, ein Einspritzsignal J entsprechend der Ansaugluftmenge durch den Betrieb der Drosselklappe 106 nach Ablauf des vorbestimmten Zeitraums in Reaktion auf die Betätigung des Gaspedals 104 zu berechnen. Insbesondere ist es extrem schwierig, die Kraftstoffeinspritzmenge zum Zeitpunkt eines Übergangs-Fahrzustandes auf die geeignetste Art und Weise zu steuern.
Wie voranstehend geschildert ist es bei der herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine unmöglich, die optimale Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend der tatsächlichen Ansaugluftmenge während eines Übergangs-Fahrzustandes zu berechnen, und daher tritt die Schwierigkeit auf, daß eine Abweichung des Luft/Kraftstoffverhältnisses auftritt, und sich die Eigenschaften des Auspuffgases verschlechtern.
Selbst wenn der Versuch unternommen wird, variabel die Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend dem Zeitpunkt oder der Geschwindigkeit des Niederdrückens des Gaspedals 104 zu steuern, tritt die Schwierigkeit auf, daß die Programmsteuerlogik kompliziert ist, da eine große Anzahl zueinander passender Daten erforderlich ist.

Eine Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Pantentanspruchs 1 ist aus DE 197 08 388 A1 bekannt.

Aus der DE 38 43 716 A1 ist ein Kraftstoffeinspritzregelungssystem für einen Kraftfahrzeugmotor bekannt, bei dem die Drosselklappenposition, die Drehzahl, der Atmosphärendruck und die Temperatur der Ansaugluft jeweils durch entsprechende Sensoren gemessen werden. Aus diesen Größen werden über vorgegebenen Funktionalverhältnisse Koeffizienten abgeleitet, die zur Berechnung der Luftmenge an der Drosselklappe und des Einlassdrucks verwendet werden. Dann wird auf der Grundlage einer Modellgleichung die Ansaugluftmenge abgeschätzt, und der abgeschätzte Wert wird zur Berechnung der Basiseinspritzpulsbreite verwendet. Diese Druckschrift erhält jedoch keinen Hinweis auf die Berechnung anderer Schätzwerte, und enthält auch keinen Hinweis auf eine motorbetätigte Drosselklappe.

Aus der DE 34 23 065 C2 ist im Zusammenhang mit einem Verfahren zum Bemessen der einer Brennkraftmaschine bei einer Beschleunigung zuzuführenden zusätzlichen Kraftstoffmenge synchron mit Impulsen eine beim Durchlaufen vorbestimmter Stellungen der Kurbelwelle der Maschine erzeugten Steuersignals als zum Stande der Technik gehörend bekannt, zum Kompensieren der bei der Bestimmung der Maschine bei einer Beschleunigung zuzuführenden Ansaugluftmenge auftretenden Verzögerung, beispielsweise die Öffnungsgeschwindigkeit der Drosselklappe zu ermitteln, basierend auf der Öffnungsgeschwindigkeit einen Wert einer Korrekturvariablen zur Vergrößerung der Kraftstoffmenge einzustellen und eine um den Wert der Korrekturvariablen vergrößerte Kraftstoffmenge zuzuführen. Zudem ist in dieser Druckschrift als zum Stande der Technik gehörig offenbart, dass eine Beschleunigungsanreicherungsmenge insbesondere proportional zur zeitlichen Änderung des Winkels gesteuert werden kann, mit dem eine Drosselklappe zur Beschleunigung der Brennkraftmaschine verstellt wird. Auch wird offenbart, dass zur Erfassung einer Drosselklappenöffnung ein Drosselklappenblock mit einem Sensor verbunden sein kann, um die Drosselklappenöffnung in ein elektrisches Signal umzuwandeln, das einer elektronischen Steuereinheit zuführbar ist.

Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der voranstehend geschilderten Schwierigkeiten entwickelt, und das Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, bei welcher eine Abweichung des Luft/Kraftstoffverhältnisses unterdrückt wird, und die Eigenschaften des Auspuffgases verbessert werden, durch Berechnung der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend der tatsächlichen Ansaugluftmenge, trotz der unterschiedlichen Betätigung des Gaspedals während eines Übergangs-Fahrzustandes.

Gelöst wird diese Aufgabe durch das Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der voranstehend geschilderten Schwierigkeiten entwickelt, und das Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, bei welcher eine Abweichung des Luft/Kraftstoffverhältnisses unterdrückt wird, und die Eigenschaften des Auspuffgases verbessert werden, durch Berechnung der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend der tatsächlichen Ansaugluftmenge, trotz der unterschiedlichen Betätigung des Gaspedals während eines Übergangs-Fahrzustandes.

Eine Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung oder Kraftstoffeinspritzregeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf: ein Drosselklappenbetätigungsglied mit einer Drosselklappe zur Einstellung der Ansaugluftmenge, die der Brennkraftmaschine zugeführt werden soll; eine Einspritzvorrichtung zur Einstellung der Kraftstoffeinspritzmenge, die in die Brennkraftmaschine eingespritzt werden soll; verschiedene Sensoren zur Feststellung des Fahrzustandes der Brennkraftmaschine; und eine Steuereinheit zur Berechnung von Steuergrößen für das Drosselklappenbetätigungsglied und die Einspritzvorrichtung entsprechend dem Fahrzustand; wobei die verschiedenen Sensoren umfassen: einen Drosselklappenöffnungsgradsensor zur Feststellung des Betätigungsausmaßes der Drosselklappe als Drosselklappenöffnungsgrad; einen Gaspedalöffnungsgradsensor zur Feststellung des Ausmaßes des Niederdrückens eines Gaspedals als Gaspedalöffnungsgrad; und einen Kurbelwinkelsensor zur Feststellung eines Kurbelwinkelsignals, welches eine Kurbelwinkelbezugsposition für jeden Zylinder anzeigt; wobei die Steuereinheit einen Soll-Drosselklappenöffnungsgrad entsprechend dem Ausmaß der Steuerung des Drosselklappenbetätigungsgliedes auf der Grundlage des Gaspedalöffnungsgrades berechnet, und aufweist: eine Drosselklappensteuereinrichtung zum Steuern des Öffnungsgrades der Drosselklappe in Richtung auf den Soll-Drosselklappenöffnungsgrad; eine Brennkraftmaschinendrehzahlerfassungsvorrichtung zur Berechnung der Brennkraftmaschinendrehzahl auf der Grundlage des Kurbelwinkelsignals; und eine Einspritzvorrichtungssteuereinrichtung zur Berechnung einer Soll-Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend dem Ausmaß der Steuerung der Einspritzvorrichtung auf der Grundlage der Brennkraftmaschinendrehzahl und des Drosselklappenöffnungsgrades, und zum Steuern der Kraftstoffeinspritzmenge der Einspritzvorrichtung in Richtung auf die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge; wobei die Einspritzvorrichtungsteuereinrichtung aufweist: eine Berechnungsvorrichtung für die erwartete Brennkraftmaschinendrehzahl zur Berechnung der erwarteten Brennkraftmaschinendrehzahl für ein vorbestimmtes Intervall auf der Grundlage der Brennkraftmaschinendrehzahl; eine Berechnungsvorrichtung für den erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad zur Berechnung eines erwarteten Drosselklappenöffnungsgrades für das vorbestimmte Intervall auf der Grundlage des Drosselklappenöffnungsgrades; eine Berechnungsvorrichtung für die erwartete Ansaugluftmenge zur Berechnung einer erwarteten Ansaugluftmenge für das vorbestimmte Intervall auf der Grundlage der erwarteten Brennkraftmaschinendrehzahl und des erwarteten Drosselklappenöffnungsgrades; und eine Soll-Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsvorrichtung zur Berechnung der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage der erwarteten Ansaugluftmenge.

Die Berechnungsvorrichtung für den erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad berechnet den erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad auf der Grundlage des Drosselklappenöffnungsgrades und des Soll-Drosselklappenöffnungsgrades.

Die Berechnungsvorrichtung für den erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad berechnet einen erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad etwa in der Mitte des Ansaugvorgangs bei jedem der Zylinder.

Die Berechnungsvorrichtung für den erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad berechnet einen Mittelwert von erwarteten Drosselklappenöffnungsgraden an einem Startpunkt und einem Endpunkt eines Ansaugvorgangs jedes der Zylinder.

Die verschiedenen Sensoren umfassen einen Ansaugluftmengensensor zur Feststellung der Ansaugluftmenge, die Einspritzvorrichtungssteuereinrichtung weist eine Korrekturvorrichtung für die erwartete Ansaugluftmenge zum Korrigieren der erwarteten Ansaugluftmenge auf der Grundlage der Ansaugluftmenge auf, und die Berechnungsvorrichtung für die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge berechnet die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage der erwarteten Ansaugluftmenge, die durch die Korrekturvorrichtung für die erwartete Ansaugluftmenge korrigiert ist.

Die Korrekturvorrichtung für die erwartete Ansaugluftmenge gibt als korrigierte erwartete Ansaugluftmenge einen Wert aus, der durch Addition einer Änderungsmenge der erwarteten Ansaugluftmenge zur Ansaugluftmenge erhalten wird.

Die Korrekturvorrichtung für die erwartete Ansaugluftmenge gibt als korrigierte erwartete Ansaugluftmenge einen Wert aus, der durch Multiplikation der Ansaugluftmenge mit einem Änderungsverhältnis der erwarteten Ansaugluftmenge erhalten wird.

Die Soll-Drosselklappenöffnungsberechnungsvorrichtung gibt den Soll-Drosselklappenöffnungsgrad aus, nachdem eine vorbestimmte Verzögerungszeit seit einem Zeitpunkt zur Feststellung des Gaspedalöffnungsgrades verstrichen ist.

Die Verzögerungszeit entspricht einem vorbestimmten Kurbelwinkel. Die Verzögerungszeit wird größer oder gleich einer Länge entsprechend einem Zeitraum von einem Kraftstoffeinspritzstartzeitpunkt, der synchron mit dem Kurbelwinkelsignal verläuft, bis zu einem Punkt in der Mitte des nächsten Ansaugvorgangs eingestellt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
1 eine Ansicht auf eine Anordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein Blockschaltbild mit einer Darstellung der Funktionen eines wesentlichen Abschnitts der ersten Ausführungsform der Erfindung;
3 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung des Betriebs bei der ersten Ausführungsform der Erfindung;
4 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung des Betriebs bei der ersten Ausführungsform der Erfindung;
5 eine Ansicht einer Anordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung des Betriebs bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung;
7 eine Ansicht eines Aufbaus einer herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine;
8 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Funktionen eines wesentlichen Abschnitts der herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine;
9 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung des Normalbetriebs der herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine;
10 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung einer Beschleunigungsoperation bei der herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine;
11 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung einer Beschleunigungsoperation bei der herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine;
12 ein Zeitablaufidagramm zur Erläuterung eines nicht-synchronen Kraftstoffeinspritzvorgangs zum Zeitpunkt einer hohen Beschleunigung bei der herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine;
13 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung eines nicht-synchronen Kraftstoffeinspritzvorgangs bei einer hohen Beschleunigung bei der herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine; und
14 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung eines nicht-synchronen Kraftstoffeinspritzvorgangs bei einer hohen Beschleunigung bei der herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine.
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
Als nächstes wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt den Aufbau der ersten Ausführungsform der Erfindung, und Bauteile, die den voranstehend (vgl. 7) beschriebenen Bauteilen entsprechen, sind mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet, und werden nachstehend nicht unbedingt erneut detailliert beschrieben.
In 1 stellt ein Gaspedalöffnungsgradsensor 119 die Betätigungsposition des Gaspedals 104 als Gaspedalöffnungsgrad α fest.
Eine Drosselklappensteuereinrichtung 120B weist einen Mikrocomputer auf, ebenso wie die Steuereinheit 120A, und erzeugt ein Treibersignal DM für einen Motor 121, und steuert den Betrieb einer Drosselklappe 106.
Der Motor 121 bildet zusammen mit der Drosselklappe 106 ein Drosselklappenbetätigungsglied, und führt eine elektronische Einstellung des Drosselklappenöffnungsgrades θ durch.
Die Drosselklappensteuereinrichtung 120B kann als Teil der Funktion der Steuereinheit 120A vorgesehen sein. Die Drosselklappensteuereinrichtung 120B berechnet einen Soll-Drosselklappenöffnungsgrad θm entsprechend dem Gaspedalöffnungsgrad α von dem Gaspedalöffnungsgradsensor 119, und führt eine Rückkopplungsregelung des Drosselklappenöffnungsgrades θ auf solche Weise durch, daß dieser mit dem Soll-Drosselklappenöffnungsgrad θm übereinstimmt.
1 ist ein Blockschaltbild, welches den grundsätzlichen funktionellen Aufbau der Steuereinheit 120A und der Drosselklappensteuereinrichtung 120B gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, und es sind Bauteile, die den voranstehend (vgl. 8) geschilderten Bauteilen gleichen, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und werden nachstehend nicht unbedingt erneut beschrieben.
In 2 weist eine Einspritzvorrichtungssteuereinrichtung in der Steuereinheit 120A eine Berechnungsvorrichtung 9 für die erwartete Brennkraftmaschinendrehzahl zur Berechnung einer erwarteten Brennkraftmaschinendrehzahl Nf auf, eine Berechnungsvorrichtung 10 für den erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad zur Berechnung eines erwarteten Drosselklappenöffnungsgrades θ, eine Berechnungsvorrichtung 11 für die erwartete Ansaugluftmenge zur Berechnung der erwarteten Ansaugluftmenge Qf, und eine Soll-Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsvorrichtung 12 zur Berechnung einer Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Fm.
Die Berechnungsvorrichtung 9 für die erwartete Brennkraftmaschinendrehzahl schätzt und berechnet die erwartete Brennkraftmaschinendrehzahl Nf während eines vorbestimmten Intervalls oder Zeitraums (beispielsweise während des Ansaugvorgangs, wie voranstehend beschrieben), auf der Grundlage der Brennkraftmaschinendrehzahl Ne.
Die Berechnungsvorrichtung 10 für den erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad schätzt und berechnet den erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad θf während eines Ansaugvorgangs jedes der Zylinder auf der Grundlage des Drosselklappenöffnungsgrades θ und des Soll-Drosselklappenöffnungsgrades θm.
Die Berechnungsvorrichtung 11 für die erwartete Ansaugluftmenge schätzt und berechnet die erwartete Ansaugluftmenge Qf während des Ansaugvorgangs jedes der Zylinder auf der Grundlage der erwarteten Brennkraftmaschinendrehzahl Nf und des erwarteten Drosselklappenöffnungsgrades θf.
Die Soll-Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsvorrichtung 12 berechnet die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Fm, welche dem Ausmaß der Steuerung der Einspritzvorrichtung 112 entspricht, auf der Grundlage der erwarteten Ansaugluftmenge Qf.
Die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung 8 erzeugt ein Einspritzsignal J, welches der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Fm entspricht.
Bei der voranstehend geschilderten Anordnung wird die Einspritzvorrichtung 112 so gesteuert oder geregelt, daß die Kraftstoffeinspritzmenge der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Fm entspricht.
Die in der Steuereinheit 120A enthaltene Drosselklappensteuereinrichtung 120B weist eine Gaspedalöffnungsgraderfassungsvorrichtung 13 zur Feststellung des Gaspedalöffnungsgrades α als Meßwert auf, eine Soll- Drosselklappenöffnungsgradberechnungsvorrichtung 14 zur Berechnung des Soll-Drosselklappenöffnungsgrades θm auf der Grundlage des Gaspedalöffnungsgrades α, und eine Drosselklappensteuervorrichtung zur Erzeugung eines Treibersignals DM auf der Grundlage des Soll-Drosselklappenöffnungsgrades θm.
Die Gaspedalöffnungsgraderfassungsvorrichtung 13 dient als Eingangsschnittstelle für den Gaspedalöffnungsgrad α von dem Gaspedalöffnungssensor 119, und berechnet einen tatsächlichen Gaspedalöffnungsgrad aus einem Signal, welches den Gaspedalöffnungsgrad α betrifft.
Die Soll-Drosselklappenöffnungsgradberechnungsvorrichtung 14 berechnet das Ausmaß der Steuerung für das Drosselklappenbetätigungsglied, nachdem eine vorbestimmte Verzögerungszeit Td abgelaufen ist, also den Soll-Drosselklappenöffnungsgrad θm der Drosselklappe 106.
Die Verzögerungszeit Td ist ein Zeitraum, der von einem Zeitpunkt, an welchem das Gaspedal 104 betätigt wird, bis zu einem Zeitpunkt reicht, an welchem die Drosselklappe 106 tatsächlich gesteuert oder geregelt wird.
Die Drosselklappensteuervorrichtung 15 erzeugt das Treibersignal DM für den Motor 121 entsprechend dem Soll-Drosselklappenöffnungsgrad θm.
Bei der voranstehend geschilderten Anordnung wird die Drosselklappe 106 so gesteuert oder geregelt, daß der Drosselklappenöffnungsgrad θ mit dem Soll-Drosselklappenöffnungsgrad θm übereinstimmt.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die in den 3 und 4 dargestellten Zeitablaufdiagramme der Betrieb bei der ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß 1 und 2 beschrieben.
3 zeigt die Beziehung zwischen Vorgängen bei jedem der Zylinder (#1 bis #6) zum Zeitpunkt einer Beschleunigung sowie Änderungen der verschiedenen Parameter bei der ersten Ausführungsform der Erfindung. Signalformen, die gleich jenen sind, die voranstehend beschrieben wurden, werden durch gleiche oder entsprechende Bezugszeichen bezeichnet, und werden nachstehend nicht unbedingt erneut beschrieben.
4 zeigt den Betrieb der Berechnungsvorrichtung 10 für den erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad bei der ersten Ausführungsform, und zeigt die Beziehung zwischen dem Soll-Drosselklappenöffnungsgrad θm und dem erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad θf.
Der Drosselklappenöffnungsgrad θm, der das Ausmaß für die Steuerung der Drosselklappe 106 angibt, wird sofort in Bezug auf den Gaspedalöffnungsgrad α berechnet, jedoch wird der Drosselklappenöffnungsgrad θm erst erzeugt oder ausgegeben, nachdem eine vorbestimmte Verzögerungszeit Td abgelaufen ist, unter Berücksichtigung einer elektronischen Verzögerungszeit, die für die Berechnung erforderlich ist, und einer mechanischen Nachlaufverzögerungszeit, die zum Antrieb des Motors 121 erforderlich ist.
Die Drosselklappe 106 wird gesteuert, nachdem das Gaspedal 104 betätigt wurde und die Verzögerungszeit Td abgelaufen ist. Der Drosselklappenöffnungsgrad θ wird auf den Soll-Drosselklappenöffnungsgrad θm durch das Treibersignal DM eingestellt, welches von der Drosselklappensteuereinrichtung 120B erzeugt wird.
Wie in 3 gezeigt, führt die Berechnungsvorrichtung 9 für die erwartete Brennkraftmaschinendrehzahl in der Einspritzvorrichtungssteuereinrichtung eine Schätzung und Berechnung der erwarteten Brennkraftmaschinendrehzahl Nf durch, während des Luftansaugvorgangs für einen Zylinder, bei welchem die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, zu einem Zeitpunkt (Zeitpunkt tj), der vor dem Luftansaugvorgang liegt.
In 3 wird, wobei der Zylinder #6 als Beispiel dient, zum Zeitpunkt tj des Absinkens des Kurbelwinkelsignals SGT (zum Zeitpunkt für den Beginn der Kraftstoffeinspritzung für den Zylinder #6) der nächste erwartete Zyklus Tf(n + 1) zuerst berechnet, auf der Grundlage des momentanen Meßzyklus T(n) und des letzten vorhergehenden Meßzyklus T(n – 1) zwischen abfallenden Flanken des Kurbelwinkelsignals SGT.
Daraufhin wird der übernächste erwartete Zyklus Tf(n + 2) berechnet, welcher einem Luftansaugvorgang des Zylinders #6 entspricht, auf der Grundlage des momentanen Meßzyklus T(n) und des nächsten erwarteten Zyklus Tf(n + 1), und wird der berechnete erwartete Zyklus Tf(n + 2) in eine Brennkraftmaschinendrehzahl umgewandelt, wodurch die erwartete Brennkraftmaschinendrehzahl Nf(n + 2) während des Luftansaugvorgangs des Zylinders #6 berechnet wird.
Entsprechend führt die Berechnungsvorrichtung 10 für den erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad in der Einspritzvorrichtungssteuereinrichtung eine Schätzung und Berechnung, zum Zeitpunkt tj, des erwarteten Drosselklappenöffnungsgrades θf während des Luftansaugvorgangs eines Zylinders durch, bei welchem die Kraftstoffeinspritzung erfolgen soll.
Im einzelnen wird der erwartete Drosselklappenöffnungsgrad θf(n) in der Mitte des Luftansaugvorgangs des Zylinders #6 bestimmt, auf der Grundlage des letzten vorhergehenden Drosselklappenöffnungsgrades θ(k), der momentan (zum Zeitpunkt tj) festgestellt wird, und der Soll-Drosselklappenöffnungsgrade θm(k + s) (s = 1, 2, ...) in vorbestimmten Zeitintervallen ts (mit einem Berechnungszyklus von annähernd 10 ms).
Hierbei wurde der Soll-Drosselklappenöffnungsgrad θm(k + s) bereits berechnet und bestimmt, auf der Grundlage des Gaspedalöffnungsgrades α, der vor einem Zeitraum entsprechend der Verzögerungszeit Td festgestellt wurde (vgl. 3).
Die Berechnungsvorrichtung 10 für den erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad führt daher eine Schätzung und Berechnung des erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad θf durch, auf der Grundlage eines Drosselklappenöffnungsgrades θ, der momentan festgestellt wurde, und eines zukünftigen Soll-Drosselklappenöffnungsgrades θm, entsprechend einem Gaspedalöffnungsgrad α, der momentan festgestellt wurde.
Andererseits ist beispielsweise eine vorbestimmte mechanische Verzögerungszeit ta zwischen einem Soll-Drosselklappenöffnungsgrad θm, der von der Soll- Drosselklappenöffnungsgradberechnungsvorrichtung 14 in der Drosselklappensteuereinrichtung ausgegeben wird, und einem Drosselklappenöffnungsgrad θ vorhanden, der festgestellt wird, nachdem das Drosselventil durch die Drosselklappensteuervorrichtung 15 gesteuert wurde.
Die nachfolgende Beschreibung erfolgt unter der Annahme, daß die Verzögerungszeit ta die Beziehung ta = ts (etwa 10 ms) erfüllt.
Um einen erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad θf(n) zu einem Zeitpunkt n (Punkt in der Mitte) zu berechnen, führt die Berechnungsvorrichtung 10 für den erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad zuerst eine Berechnung von erwarteten Drosselklappenöffnungsgraden θf(k + s) in Abständen mit vorbestimmter Zeitdauer ts durch, auf der Grundlage einer bestimmten Zeit k als Bezugsgröße.
Im einzelnen wird, wenn die Beziehung zwischen den Soll-Drosselklappenöffnungsgraden θm(k + s) in Abständen mit vorbestimmter Zeitdauer ts (in Zeitintervallen (k + s)) und einem Drosselklappenöffnungsgrad θ(k), der zum Zeitpunkt k tatsächlich festgestellt wird, die Beziehung θm(k + s) > θ(k) erfüllt, der erwartete Drosselklappenöffnungsgrad θf(k) zum Zeitpunkt k und die erwarteten Drosselklappenöffnungsgrade θf(k + s) in vorbestimmten Zeitintervallen ts gemäß nachstehenden Gleichungen (1) berechnet: θf(k) = θ(k) θf(k + s) = min({θm(k + s – 1), θf(k + s – 1) + Δθmax} (1)
In Gleichung (1) stellt Δθmax das Ausmaß der maximalen Änderung eines Drosselklappenöffnungsgrades θ dar, wenn eine Steuerung durch die Drosselklappenbetätigungsvorrichtung erfolgt. Der Ausdruck "min{X,Y}" bedeutet, daß der kleinere Wert von X und Y ausgewählt werden soll.
Die Gleichung (1) wird verwendet, wenn der Soll-Drosselklappenöffnungsgrad θm(k + s) zum nächsten Zeitpunkt größer ist als ein Drosselklappenöffnungsgrad θ(k), der zum momentanen Zeitpunkt festgestellt wird, also wenn die Drosselklappe 106 geöffnet ist.
Wenn andererseits die Beziehung zwischen dem Drosselklappenöffnungsgrad θm(k + s) und dem tatsächlichen Drosselklappenöffnungsgrad θ(k) die Beziehung θm(k + s) ≤ θ(k) erfüllt, werden der erwartete Drosselklappenöffnungsgrad θf(k) zum Zeitpunkt k und die erwarteten Drosselklappenöffnungsgrade θf(k + s) in vorbestimmten Zeitintervallen ts entsprechend den folgenden Gleichungen (2) berechnet: θf(k) = θ(k) θf(k + s) = max{θm(k + s – 1), θf(k + s – 1) – Δθmax} (2)
Hierbei ist in Gleichung (2) der Ausdruck "max{X,Y}" so zu verstehen, daß der größere der Werte von X und Y ausgewählt werden soll.
Die Gleichung (2) wird verwendet, wenn der Soll-Drosselklappenöffnungsgrad θm(k + s) zum nächsten Zeitpunkt kleiner oder gleich dem Drosselklappenöffnungsgrad θ(k) ist, der momentan festgestellt wird, also wenn die Drosselklappe 106 geschlossen ist oder sich der Öffnungsgrad nicht geändert hat.
In beiden Fällen der Gleichungen (1) und (2) ist das Ausmaß der Änderung des erwarteten Drosselklappenöffnungsgrades θm durch den tatsächlichen maximalen Öffnungsgradänderungsbetrag Δθmax der Drosselklappe 106 beschränkt.
Daraufhin berechnet die Berechnungsvorrichtung 10 für den erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad einen erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad θf(n) zu einem Zeitpunkt in der Mitte des Luftansaugvorgangs des Zylinders #6 zum Zeitpunkt tj der abfallenden Flanke des Kurbelwinkelsignals SGT auf der Grundlage der erwarteten Zyklen Tf(n + 1), Tf(n + 2) und der erwarteten Drosselklappenöffnungsgrade θf(k + s) in vorbestimmten Zeitintervallen ts.
Wenn hier zur Vereinfachung der Zylinder #6 als Beispiel genommen wird, ist ein mittlerer Zeitpunkt in dem Luftansaugvorgang des Zylinders #6 (ein Zeitpunkt, an welchem tatsächlich eine Kraftstoffeinspritzung erfolgt) definiert als mittlerer Zeitpunkt eines Intervalls des übernächsten erwarteten Zyklus Tf(n + 2).
Wenn beispielsweise erwartete Drosselklappenöffnungsgrade θf(k + s) in Intervallen von 10 ms berechnet werden, wird ein erwarteter Drosselklappenöffnungsgrad θf(n) zum Zeitpunkt n dadurch berechnet, daß eine Interpolation des m-ten erwarteten Drosselklappenöffnungsgrades θf(k + m), gezählt am Zeitpunkt k, und des m + 1-ten erwarteten Drosselklappenöffnungsgrades θf(k + m + 1) erfolgt, entsprechend nachstehender Gleichung (3): θf(n) = θf(k + m) + {θf(k + m + 1) – θf(k + m)} × {(tk + Tf(n + 1) + Tf(n + 2)/2} – 10·m}/10 (3)
In Gleichung (3) stellt tk die Zeit dar, die von einem Zeitpunkt, an welchem der Drosselklappenöffnungsgrad θ(k) festgestellt wird, bis zum Zeitpunkt tj abläuft (vgl. 4).
Weiterhin ist m ein Wert auf der Grundlage des erwarteten Zyklus Tf(n + 1) und Tf(n + 2), und läßt sich durch folgende Gleichung (4) ausdrücken: m = (tk + Tf(n + 1) + Tf(n + 2)/2)/10 (4)
Als nächstes berechnet die Berechnungsvorrichtung 11 für die erwartete Ansaugluftmenge die erwartete Ansaugluftmenge Qf(n) für einen Zylinder, welchem Kraftstoff eingespritzt wird, auf der Grundlage eines erwarteten Drosselklappenöffnungsgrades θf(n) und einer erwarteten Motordrehzahl Nf(n + 2).
Zuletzt berechnet die Soll-Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsvorrichtung 12 eine Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Fm(n) auf der Grundlage der erwarteten Ansaugluftmenge Qf(n), und gibt die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung 8 ein Kraftstoffeinspritzsignal J entsprechend der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Fm(n) aus, wodurch die Kraftstoffeinspritzung in Bezug auf den entsprechend Zylinder gesteuert oder geregelt wird.
Wie voranstehend geschildert wird eine erwartete Ansaugluftmenge Qf eines Zylinders, welchem Kraftstoff eingespritzt wird, berechnet auf der Grundlage des erwarteten Drosselklappenöffnungsgrades θf des Zylinders, welchem Kraftstoff eingespritzt wird, und auf der Grundlage der erwarteten Brennkraftmaschinendrehzahl Nf, wodurch eine Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Fm festgelegt wird.
Bei der voranstehend geschilderten Anordnung ist es nicht erforderlich, eine Steuerung der Kraftstoffkorrektur oder der nicht-synchronen Einspritzung auf der Grundlage von Annahmen wie bei der herkömmlichen Einrichtung durchzuführen, was zu einer geringen Verläßlichkeit führt. Selbst während eines Übergangs-Fahrzustandes ist es möglich, eine Abweichung des Luft/Kraftstoffverhältnisses zu unterdrücken, und die Eigenschaften oder die Zusammensetzung des Auspuffgases zu verbessern.
Bei der ersten Ausführungsform berechnet die Soll-Drosselklappenöffnungsgradberechnungsvorrichtung 14 einen Soll-Drosselklappenöffnungsgrad θm und gibt diesen aus, nachdem die vorbestimmte Verzögerungszeit Td von einem Zeitpunkt aus abgelaufen ist, an welchem ein Gaspedalöffnungsgrad α festgestellt wird. Alternativ hierzu kann die Soll-Drosselklappenöffnungsgradberechnungsvorrichtung 14 einen Soll-Drosselklappenöffnungsgrad θm berechnen und ausgeben, nachdem eine Nachlaufzeit entsprechend einem vorbestimmten Kurbelwinkel abgelaufen ist, angesichts der Tatsache, daß die Verzögerungszeit Td in einer Beziehung zur Brennkraftmaschinendrehzahl Ne steht. Durch die letztgenannten Maßnahmen ist es möglich, die optimale Verzögerungszeit Td unabhängig von einem Unterschied der Brennkraftmaschinendrehzahl Ne einzustellen.
Obwohl die Berechnungsvorrichtung 10 für den erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad einen erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad θf zu einem Zeitpunkt in der Mitte des Luftansaugvorgangs berechnet, kann auch ein Mittelwert erwarteter Drosselklappenöffnungsgrade, die zwischen einem Startpunkt und einem Endpunkt des Luftansaugvorgangs festgestellt werden, als der erwartete Drosselklappenöffnungsgrad θf verwendet werden.
Die Verzögerungszeit Td ist auf einen solchen Wert eingestellt, der zumindest größer oder gleich einer Länge entsprechend einem Zeitraum von einem Kraftstoffeinspritzstartzeitpunkt tj zu einem Punkt in der Mitte in einem nächsten Luftansaugvorgang ist.
Mit dieser Anordnung ist es möglich, auf verläßliche Weise mit der Einspritzung des Kraftstoffs zu beginnen, bevor der Drosselklappenöffnungsgrad θ tatsächlich in Reaktion auf einen Gaspedalöffnungsgrad α ansteigt, unabhängig von einem Unterschied des Betätigungszeitpunkts des Gaspedals 104.
Da die Berechnung der erwarteten Ansaugluftmenge Qf(n) und die Berechnung der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Fm(n) auf der Grundlage der erwarteten Ansaugluftmenge Qf(n) in extrem kurzer Zeit durchgeführt werden kann, verglichen mit einem Verbrennungszyklus der Brennkraftmaschine, können darüber hinaus diese Berechnungen zum Kraftstoffeinspritzstartzeitpunkt tj durchgeführt werden. Daher ist es möglich, die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne oder dergleichen zum Zeitpunkt des Kraftstoffeinspritzstartzeitpunktes tj zu berücksichtigen, und eine exakte Kraftstoffeinspritzsteuerung oder -regelung zu erzielen.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
Obwohl die erwartete Ansaugluftmenge Qf nur auf der Grundlage des erwarteten Drosselklappenöffnungsgrades θf und der erwarteten Brennkraftmaschinendrehzahl Nf bei der voranstehend geschilderten ersten Ausführungsform berechnet wird, ist es ebenfalls möglich, eine erwartete Ansaugluftmenge Qfa so zu berechnen, daß sie auf der Grundlage des Änderungszustandes der erwarteten Ansaugluftmenge Qf und eines Meßwertes für die tatsächliche Ansaugluftmenge Q korrigiert wird.
Der Änderungszustand der erwarteten Ansaugluftmenge Qf und die tatsächliche Ansaugluftmenge Q spiegeln den Fahrzustand zum Meßzeitpunkt wieder. Erhält man daher die erwartete Ansaugluftmenge Qfa auf der Grundlage des Änderungszustands der erwarteten Ansaugluftmenge Qf und der tatsächlichen Ansaugluftmenge Q, so ist es möglich, eine noch genauere Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Fm zu bestimmen.
5 zeigt als Blockschaltbild die wesentlichen Einzelheiten der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher die erwartete Ansaugluftmenge Qf auf der Grundlage der Ansaugluftmenge Q korrigiert wird. Gleiche Bauteile wie jene, die voranstehend (vgl. 1) beschrieben wurden, sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und werden nachstehend nicht unbedingt erneut beschrieben.
Wie bei der ersten Ausführungsform kann eine Steuereinheit 120C die Drosselklappensteuereinrichtung 120B enthalten.
In 5 korrigiert eine Korrekturvorrichtung 16 für die erwartete Ansaugluftmenge die erwartete Ansaugluftmenge Qf von einer Berechnungsvorrichtung 11 für die erwartete Ansaugluftmenge auf der Grundlage einer Ansaugluftmenge Q, die von einer Ansaugluftmengenerfassungsvorrichtung 1 festgestellt wird, und gibt eine korrigierte erwartete Ansaugluftmenge Qfa aus.
Eine Soll-Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsvorrichtung berechnet eine Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Fm auf der Grundlage der korrigierten erwarteten Ansaugluftmenge Qfa.
Nunmehr wird der Betrieb bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf das in 6 dargestellte Zeitablaufdiagramm beschrieben.
6 zeigt die Beziehung zwischen Vorgängen bei den Zylindern der Brennkraftmaschine 1 und Meßsignalen α, θ und Q, sowie dem Soll-Drosselklappenöffnungsgrad θm und einer erwarteten Ansaugluftmenge Qf. Gleiche Signalformen wie voranstehend beschrieben (vgl. 3) sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nachstehend nicht unbedingt erneut erläutert.
Im vorliegenden Fall wird die erwartete Ansaugluftmenge Qfa, die zur Berechnung der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Fm verwendet wird, nicht nur auf der Grundlage der verschiedenen Berechnungsvorrichtungen 9 bis 11 eingestellt, sondern auch auf der Grundlage der Korrekturvorrichtung 16 für die erwartete Ansaugluftmenge, wie dies nachstehend noch genauer erläutert wird.
Zuerst berechnet zum Zeitpunkt tj (vgl. 6) des Absinkens des Kurbelwinkelsignals SGT, also am Kraftstoffeinspritzstartzeitpunkt für den Zylinder #6, die Berechnungsvorrichtung 11 für die erwartete Ansaugluftmenge die erwartete Ansaugluftmenge Qf(n) wie voranstehend beschrieben.
Weiterhin korrigiert die Korrekturvorrichtung 16 für die erwartete Ansaugluftmenge die erwartete Ansaugluftmenge Qf(n) gegenüber der Ansaugluftmenge Q(n), die zum Zeitpunkt tj festgestellt wird, und führt eine Korrektur und Berechnung der erwarteten Ansaugluftmenge Qfa(n) durch, die zur Berechnung der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Fm verwendet wird.
In diesem Fall wird die erwartete Ansaugluftmenge Qfa(n) nach der Korrektur durch folgende Gleichung (5) ausgedrückt: Qfa(n) = A(n) + {Qf(n) – Qf(n – 2)} (5)
Die erwartete Ansaugluftmenge Qfa(n) ist daher ein Wert, der dadurch erhalten wird, da das Ausmaß der Änderung {Qf(n) – Qf(n – 2)} der erwarteten Ansaugluftmenge Qf zur festgestellten Ansaugluftmenge Q(n) hinzu addiert wird.
Zum Zeitpunkt tj des Absinkens des Kurbelwinkelsignals SGT berechnet dann die Soll-Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsvorrichtung 12 die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Fm(n) auf der Grundlage der korrigierten erwarteten Ansaugluftmenge Qfa(n) und führt die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung 8 eine Kraftstoffeinspritzung für den betreffenden Zylinder entsprechend der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Fm(n) durch.
Wie voranstehend geschildert ist es möglich, eine Kraftstoffeinspritzung so zu steuern oder zu regeln, daß auch sich ändernde Einflüsse berücksichtigt werden, beispielsweise die Wassertemperatur und die Ansauglufttemperatur, nämlich durch Berechnung der erwarteten Ansaugluftmenge Qf aus der erwarteten Brennkraftmaschinendrehzahl Nf und dem erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad θf eines Zylinders, bei welchem die Kraftstoffeinspritzung erfolgen soll, durch Berechnung der korrigierten erwarteten Ansaugluftmenge Qfa durch Addieren der erwarteten Ansaugluftmenge Qf zur Ansaugluftmenge Q, und durch Bestimmung der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Fm aus der erwarteten Ansaugluftmenge Qfa.
Daher ist es nicht erforderlich, eine Steuerung der Kraftstoffkorrektur oder eine nicht-synchrone Einspritzung durchzuführen, wie dies bei der herkömmlichen Einrichtung erfolgt, die eine geringe Verläßlichkeit aufweist. Darüber hinaus ist es während eines normalen Fahrzustandes oder eines Übergangs-Fahrzustandes möglich, eine Abweichung des Luft/Kraftstoffverhältnisses zu unterdrücken, und die Eigenschaften oder die Zusammensetzung des Auspuffgases zu verbessern.
Obwohl die korrigierte erwartete Ansaugluftmenge Qfa dadurch berechnet wird, daß zur festgestellten Ansaugluftmenge Q eine Abweichung zwischen dem momentanen Wert Qf (n) und dem vorletzten Wert Qf (n – 2) der erwarteten Ansaugluftmenge Qf in der voranstehenden Gleichung (5) hinzu addiert wird, ist es ebenfalls möglich, die erwartete Ansaugluftmenge Qfa(n) dadurch zu berechnen, daß die festgestellte Ansaugluftmenge Q(n) mit einem Verhältnis des vorletzten Wertes (n – 2) zum momentanen Wert Qf (n) der erwarteten Ansaugluftmenge Qf multipliziert wird, wie dies in der folgenden Gleichung (6) angegeben ist: Qfa(n) = Q(n) × {Qf(n)/Qf(n – 2)} (6)
In diesem Fall ist die erwartete Ansaugluftmenge Qfa(n) ein Wert, der durch Multiplikation der festgestellten Ansaugluftmenge Q(n) mit einem Verhältnis des Ausmaßes der Änderung {Qf (n)/Qf(n – 2)} der erwarteten Ansaugluftmenge Qf erhalten wird.
Wie voranstehend geschildert ist es möglich, die Kraftstoffeinspritzung so zu steuern oder zu regeln, daß auch sich ändernde Einflüsse berücksichtigt werden, beispielsweise die Wassertemperatur und die Ansauglufttemperatur, nämlich durch Berechnung der korrigierten erwarteten Ansaugluftmenge Qfa durch Multiplikation der Ansaugluftmenge Q mit einem Verhältnis der erwarteten Ansaugluftmenge Qf, und durch Bestimmung der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Fm aus der erwarteten Ansaugluftmenge Qfa.
Die Korrekturvorrichtung 16 für die erwartete Ansaugluftmenge kann als Funktionsbestandteil der Berechnungsvorrichtung 11 für die erwartete Ansaugluftmenge oder als Funktionsbestandteil der Soll-Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsvorrichtung 12 vorhanden sein.

Claims

Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, welche aufweist: ein Drosselklappenbetätigungsglied mit einer Drosselklappe (106) zur Einstellung einer Ansaugluftmenge (Q), die in die Brennkraftmaschine (101) eingesaugt werden soll; eine Einspritzvorrichtung (102) zur Einstellung einer Kraftstoffeinspritzmenge, die in die Brennkraftmaschine (101) eingespritzt werden soll; verschiedene Sensoren zur Feststellung des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine (101); und eine Steuereinheit (120A, 120B) zur Berechnung des Ausmaßes der Steuerung der Drosselklappenbetätigungsvorrichtung und der Einspritzvorrichtung (102) entsprechend dem Betriebszustand; wobei die verschiedenen Sensoren umfassen: einen Drosselklappenöffnungsgradsensor (107) zur Feststellung des Ausmaßes der Betätigung der Drosselklappe als Drosselklappenöffnungsgrad (θ); einen Gaspedalöffnungsgradsensor (119) zur Feststellung des Ausmaßes des Niederdrückens eines Gaspedals als Gaspedalöffnungsgrad (α); und einen Kurbelwinkelsensor (110) zur Feststellung eines Kurbelwinkelsignals (SGT), welches eine Kurbelwinkelbezugsposition für jeden Zylinder anzeigt; wobei die Steuereinheit (120A, 120B) einen Soll-Drosselklappenöffnungsgrad (θm) entsprechend dem Ausmaß der Steuerung des Drosselklappenbetätigungsgliedes auf der Grundlage des Gaspedalöffnungsgrades (α) berechnet, und aufweist: eine Drosselklappensteuereinrichtung (120B) zum Steuern des Öffnungsgrades der Drosselklappe (106) in Richtung auf den Soll-Drosselklappenöffnungsgrad (θm); eine Brennkraftmaschinendrehzahlerfassungsvorrichtung (3) zur Berechnung der Brennkraftmaschinendrehzahl (Ne) auf der Grundlage des Kurbelwinkelsignals; und eine Einspritzvorrichtungssteuereinrichtung (120A) zur Berechnung einer Soll-Kraftstoffeinspritzmenge (Fm) entsprechend dem Ausmaß der Steuerung der Einspritzvorrichtung (112), auf der Grundlage der Brennkraftmaschinendrehzahl (Ne) und des Drosselklappenöffnungsgrades (θ), und zum Steuern der Kraftstoffeinspritzmenge der Einspritzvorrichtung in Richtung auf die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge (Fm); und wobei die Einspritzvorrichtungssteuereinrichtung (120A) aufweist: eine Berechnungsvorrichtung (9) für die erwartete Brennkraftmaschinendrehzahl zur Berechnung der erwarteten Brennkraftmaschinendrehzahl (Nf) für ein vorbestimmtes Intervall auf der Grundlage der Brennkraftmaschinendrehzahl (Ne); eine Berechnungsvorrichtung (10) für den erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad zur Berechnung eines erwarteten Drosselklappenöffnungsgrades (θf) für das vorbestimmte Intervall auf der Grundlage des Drosselklappenöffnungsgrades; eine Berechnungsvorrichtung (11) für die erwartete Ansaugluftmenge zur Berechnung einer erwarteten Ansaugluftmenge (Qf) für das vorbestimmte Intervall auf der Grundlage der erwarteten Brennkraftmaschinendrehzahl (Nf) und des erwarteten Drosselklappenöffnungsgrades (θf); und eine Soll-Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsvorrichtung (12) zur Berechnung der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge (Fm) auf der Grundlage der erwarteten Ansaugluftmenge (Qf).
Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungsvorrichtung (10) für den erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad den erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad (θf) auf der Grundlage des Drosselklappenöffnungsgrades (θ) und des Soll-Drosselklappenöffnungsgrades (θm) berechnet.
Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungsvorrichtung (10) für den erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad einen erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad an einem Punkt in der Mitte in einem Luftansaugvorgang jedes der Zylinder berechnet.
Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungsvorrichtung (10) für den erwarteten Drosselklappenöffnungsgrad einen Mittelwert erwarteter Drosselklappenöffnungsgrade eines Startpunkts und eines Endpunkts eines Luftansaugvorgangs jedes der Zylinder berechnet.
Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Sensoren einen Ansaugluftmengensensor (102) zur Feststellung der Ansaugluftmenge (Q) umfassen, und die Einspritzsteuereinrichtung (120C) eine Korrekturvorrichtung (16) für die erwartete Ansaugluftmenge zur Korrektur der erwarteten Ansaugluftmenge (Qf) auf der Grundlage der Ansaugluftmenge (Q) aufweist; und die Soll-Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsvorrichtung (12) die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge (Fm) auf der Grundlage einer erwarteten Ansaugluftmenge (Qfa) berechnet, welche von der Korrekturvorrichtung (16) für die erwartete Ansaugluftmenge korrigiert wird.
Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturvorrichtung (16) für die erwartete Ansaugluftmenge als korrigierte erwartete Ansaugluftmenge (Qfa) einen Wert ausgibt, der durch Addition des Ausmaßes einer Änderung der erwarteten Ansaugluftmenge zur Ansaugluftmenge (Q) erhalten wird.
Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturvorrichtung (16) für die erwartete Ansaugluftmenge als korrigierte erwartete Ansaugluftmenge (Qfa) einen Wert ausgibt, der durch Multiplikation der Ansaugluftmenge (Q) mit einem Änderungsverhältnis der erwarteten Ansaugluftmenge (Qf) erhalten wird.
Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Drosselklappenöffnungsgradberechnungsvorrichtung (10) den Soll-Drosselklappenöffnungsgrad (θf) ausgibt, nachdem seit einem Zeitpunkt zur Feststellung des Gaspedalöffnungsgrades (α) eine vorbestimmte Verzögerungszeit (Td) abgelaufen ist.
Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit (Td) einem vorbestimmten Kurbelwinkel entspricht.
Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit (Td) größer oder gleich einer Länge entsprechend einem Zeitraum von einem Kraftstoffeinspritzstartzeitpunkt (tj), der synchron mit dem Kurbelwinkelsignal (SGT) ist, zu einem Punkt in der Mitte des nächsten Luftansaugvorgangs eingestellt ist.