DE19949769A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung für eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung für eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine

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Abstract

In einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung für eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine wird in Übereinstimmung mit den Antriebszuständen zwischen einer homogenen Verbrennung, in der der Kraftstoff vom Kraftstoffeinspritzventil im Ansaughub eingespritzt und im Verbrennungshub verbrannt wird, und einer Schichtladungsverbrennung, in der der Kraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzventil im Verdichtungshub eingespritzt und im Verbrennungshub verbrannt wird, umgeschaltet. Die Einspritzung des Kraftstoffs vom Kraftstoffeinspritzventil wird unter einer vorgegebenen Verzögerungsbedingung angehalten. Wenn aus einem Zustand, in dem die Einspritzung des Kraftstoffs vom Kraftstoffeinspritzventil angehalten ist, die Kraftstoffeinspritzung für die Schichtladungsverbrennung wieder aufgenommen werden soll, wird die Wiederaufnahme der Einspritzung von Kraftstoff vom Kraftstoffeinspritzventil um eine vorgegebene Zeitdauer verzögert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung für eine Direkt­ einspritz-Brennkraftmaschine und insbesondere die Steue­ rung der Kraftstoffeinspritzung für eine Brennkraftma­ schine, die zwischen einer Schichtladungsverbrennung und einer homogenen Verbrennung umgeschaltet werden kann und bei einer Verzögerung oder dergleichen eine Reduzierung der Kraftstoffzufuhr ermöglicht, wobei der Beginn der erneuten Kraftstoffeinspritzung aus dem Zustand, in dem die Kraftstoffzufuhr reduziert wird, gesteuert wird.
In den letzten Jahren sind Direkteinspritz-Brennkraftma­ schinen für die Verwendung in Kraftfahrzeugen entwickelt worden. Hierzu ist ein Kraftstoffeinspritzventil geschaf­ fen worden, das Kraftstoff wie etwa Benzin direkt in die Brennkammer einspritzt. In einem Bereich mit niedriger Last oder mittlerer Last wird durch Einspritzen von Kraftstoff im Verdichtungshub eine Schichtladungsverbren­ nung erzielt, indem nur in dem Bereich der Zündkerze eine Schichtladung eines brennbaren Gemischs erzeugt wird, so daß das Luft-/Kraftstoffverhältnis stark erhöht werden kann und der Kraftstoffverbrauch sowie das Emissionsver­ halten stark verbessert werden können. Wenn jedoch in diesem System die Last eine vorgegebene Last übersteigt, um ein gewünschtes Drehmoment bei begrenztem Zylindervo­ lumen zu erzeugen, wird Kraftstoff im Ansaughub einge­ spritzt, wodurch ein homogenes Luft-/Kraftstoffgemisch für eine homogene Verbrennung erzeugt wird, um eine hohe Ausgangsleistung zu erzielen.
Als Maßnahme zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs wird in einem Verzögerungszustand, in dem die Drossel­ klappe vollständig geschlossen ist und die Brennkraftma­ schinendrehzahl größer als eine vorgegebene Drehzahl ist, die Einspritzung von Kraftstoff in die Brennkraftmaschine unterbrochen, was als Betriebsart der Kraftstoffunterbre­ chung bei Verzögerung bekannt ist.
Die Erfinder haben an einer herkömmlichen Brennkraftma­ schine festgestellt, daß in einem Zustand mit Kraftstoff­ unterbrechung während einer Verzögerung dann, wenn die Drosselklappe für eine Beschleunigung erneut geöffnet wird und daher die Kraftstoffeinspritzung erneut begonnen wird, Unterschiede im Ansprechverhalten wie des Drehmo­ mentanstiegs in Abhängigkeit davon, ob die Einspritzung für eine Schichtladungsverbrennung oder für eine homogene Verbrennung wieder aufgenommen wird, beobachtet werden.
Genauer sind in den Fig. 4A und 4B die Drehmomentkennli­ nie T und die Beschleunigungskennlinie "a" für die Fahr­ zeugvorwärts- und Fahrzeugrückwärtsbeschleunigung in Abhängigkeit von der Verbrennungsart für den Fall ge­ zeigt, in dem die Drosselklappe vollständig geschlossen ist, so daß die Kraftstoffzufuhr unterbrochen wird, und der Fahrer dann das Fahrpedal betätigt, so daß die Dros­ selklappe geöffnet wird und die Kraftstoffeinspritzung erneut beginnt.
Wenn die Kraftstoffunterbrechung beendet wird und die Kraftstoffeinspritzung erneut beginnt, haben die typische Drehmomentanstiegsantwort und die typische Fahrzeugbe­ schleunigungsantwort einen Verlauf, wie er in Fig. 4A mit unterbrochenen Linien aP bzw. TP für die Schichtladungs­ verbrennung und in Fig. 4B für die homogene Verbrennung gezeigt ist; daraus geht hervor, daß die Antwort in Abhängigkeit von der Verbrennungsart unterschiedlich ist.
Nun wird der in Fig. 5A und 5B gezeigte Fall diskutiert, in dem der vierte Zylinder (Zyl. Nr. 4) betrachtet wird, für den zum Zeitpunkt TR die Kraftstoffunterbrechung beendet wird und die Kraftstoffeinspritzung erneut begon­ nen wird. Die oberen Abschnitte der Fig. 5A und 5B zeigen das Referenzsignal (REF SIG), wobei auf der horizontalen Achse in beiden Figuren der Kurbelwinkel θc aufgetragen ist.
In dem in Fig. 5A gezeigten Fall einer homogenen Verbren­ nung ist es nicht möglich, Kraftstoff in den vierten Zylinder einzuspritzen und eine Verbrennung auszuführen. In dem in Fig. 5B gezeigten Fall einer Schichtladungsver­ brennung kann Kraftstoff in den vierten Zylinder einge­ spritzt werden und eine Verbrennung ausgeführt werden. Der Grund hierfür besteht darin, daß bei einer homogenen Verbrennung wegen der Notwendigkeit, den Kraftstoff im Ansaughub einzuspritzen, der verhältnismäßig weit vom Zündzeitpunkt entfernt ist, eine Kraftstoffeinspritzung nicht ausgeführt werden kann, selbst wenn der vierte Zylinder unmittelbar danach in den Verdichtungshub über­ geht. Im Gegensatz dazu wird bei einer Schichtladungsver­ brennung der Kraftstoff im Verdichtungshub eingespritzt, so daß eine Kraftstoffeinspritzung in den vierten Zylin­ der möglich ist. Daher kann bei einer Schichtladungsver­ brennung die Verbrennung um einen Zylinder früher als im Fall einer homogenen Verbrennung beginnen.
Wie wiederum durch die unterbrochene Linie in den Fig. 4A und 4B gezeigt ist, ist bei einer Beendigung der Unter­ brechung der Kraftstoffeinspritzung und bei Beginn der Kraftstoffeinspritzung, was die Antwort des Drehmomentan­ stiegs und die Beschleunigung des Fahrzeugs betrifft, die Verzögerungszeit DP gerechnet ab dem Ende der Kraftstoff­ unterbrechung bei einer Schichtladungsverbrennung kürzer als die Verzögerungszeit D'P gerechnet ab dem Ende der Kraftstoffunterbrechung bei homogener Verbrennung.
Wegen der obenerwähnten Differenz der Verbrennungseigen­ schaften zwischen der Schichtladungsverbrennung und der homogenen Verbrennung wird daher in dem Fall, in dem die Kraftstoffeinspritzung nach einer Kraftstoffunterbrechung erneut begonnen wird, angenommen, daß eine Differenz zwischen der Drehmomentanstiegscharakteristik und der Fahrzeugbeschleunigungscharakteristik auftritt.
Die Antwortdifferenz, die auftritt und von der Verbren­ nungsart abhängt, wenn die Kraftstoffeinspritzung erneut aufgenommen wird, hat merkliche Wirkungen wie etwa einen Beschleunigungsstoß für einen Fahrzeuginsassen zur Folge und kann eine Verschlechterung des Qualitätseindrucks des Fahrzeugs als Produkt zur Folge haben.
Die Erfindung ist ein Ergebnis der obenerwähnten Untersu­ chungen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Kraftstoff­ einspritzung für eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine zu schaffen, mit denen dann, wenn die Kraftstoffeinsprit­ zung aus einem Zustand, in dem die Kraftstoffzufuhr unterbrochen ist, wieder aufgenommen wird, ein gleiches Antriebsverhalten unabhängig davon erzielt werden kann, ob die Verbrennung eine Schichtladungsverbrennung oder eine homogene Verbrennung ist, so daß Wirkungen wie etwa ein Beschleunigungsstoß vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kraftstoffeinspritz- Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 9 bzw. durch ein Kraftstoffeinspritz-Steuerverfahren nach Anspruch 10. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut­ lich beim Lesen der folgenden Beschreibung einer bevor­ zugten Ausführung, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:
Fig. 1 die Gesamtkonfiguration einer Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung einer Direkteinspritz-Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführung der Erfindung;
Fig. 2 einen Ablaufplan zur Erläuterung der Wahl der Steuerbetriebsart, wenn die Kraftstoffeinsprit­ zung wieder aufgenommen wird;
Fig. 3 einen Ablaufplan zur Erläuterung des Setzens der Kraftstoffeinspritzmenge, wenn die Kraftstoffein­ spritzung wieder aufgenommen wird;
Fig. 4A die bereits erwähnte Ansicht zur Erläuterung der Fahrzeugbeschleunigungs- und Drehmomentcharakte­ ristik, wenn für die Wiederaufnahme der Kraft­ stoffeinspritzung die Schichtladungsverbrennung gewählt ist;
Fig. 4B die bereits erwähnte Ansicht zur Erläuterung der Fahrzeugbeschleunigungs- und der Drehmomentcha­ rakteristik, wenn für die Wiederaufnahme der Kraftstoffeinspritzung die homogene Verbrennung gewählt ist;
Fig. 5A die bereits erwähnte Ansicht zur Erläuterung des Einspritzzeitpunkts, wenn für die Wiederaufnahme der Kraftstoffeinspritzung die Schichtladungsver­ brennung gewählt ist;
Fig. 5B die bereits erwähnte Ansicht zur Erläuterung des Einspritzzeitpunkts, wenn für die Wiederaufnahme der Kraftstoffeinspritzung die homogene Verbren­ nung gewählt ist; und
Fig. 6 einen Blockschaltplan einer Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung für eine Di­ rekteinspritz-Brennkraftmaschine gemäß der Aus­ führung nach Fig. 1.
Die in Fig. 1 gezeigte Brennkraftmaschine 1 ist über einen Drehmomentwandler TC mit Wandlerüberbrückungsmecha­ nismus mit einem stufenlosen Getriebe verbunden.
In der Brennkraftmaschine 1 wird die Luft, die sich durch einen Luftreiniger 2 bewegt hat, durch eine Drosselklappe 3 dosiert, die unter der Steuerung eines (in der Zeich­ nung nicht gezeigten) Motors als Antwort auf die Betäti­ gung eines Fahrpedals geöffnet und geschlossen wird. Die dosierte Luftmenge wird anschließend über ein Einlaßven­ til 4 in einen Zylinder angesaugt.
Die Drosselklappe 3 ist so beschaffen, daß sie durch einen Aktuator wie etwa einen Motor geöffnet und ge­ schlossen wird, wobei der Aktuator beispielsweise in Übereinstimmung mit dem erfaßten Fahrpedalniederdrüc­ kungsgrad gesteuert wird, so daß die Drosselklappe 3 in der Weise angetrieben wird, daß sie den Soll-Öffnungsgrad erreicht.
In jedem Zylinder ist ein elektromagnetisches Kraftstoff­ einspritzventil 5 (Kraftstoffeinspritzeinrichtung) vorge­ sehen, die Kraftstoff (Benzin) direkt in jede Brennkammer C einspritzt, wobei der durch das Kraftstoffeinspritzven­ til 5 eingespritzte Kraftstoff in der Brennkammer C zusammen mit der angesaugten Luft ein Gasgemisch bildet.
Das Gasgemisch wird durch einen Funken von einer Zünd­ kerze 6 gezündet, woraufhin das Abgas, das aus der Ver­ brennung des Gasgemischs resultiert, aus der Brennkammer über ein Auslaßventil 7 ausgestoßen wird, woraufhin es durch einen Katalysator 8 gereinigt und in die Atmosphäre abgegeben wird.
Eine Steuereinheit 10, die einen Mikrocomputer, einen ROM, einen RAM sowie Eingangs- und Ausgangskanäle und dergleichen enthält, steuert die Kraftstoffeinspritzung vom Kraftstoffeinspritzventil 5 und außerdem die Zündung mittels der Zündkerze 6 und empfängt hierzu von verschie­ denen Sensoren Eingangssignale.
Diese Sensoren umfassen einen Luftmengenmesser 11, der die Menge der in die Brennkraftmaschine 1 angesaugten Luft erfaßt, einen Sauerstoffsensor 15, der das Luft- /Kraftstoffverhältnis im Abgas anhand der Sauerstoffkon­ zentration im Abgas erfaßt, einen Leerlaufschalter 16, der geschlossen wird, wenn sich die Drosselklappe 3 im vollständig geschlossenen Zustand befindet, sowie einen Wassertemperatursensor 17, der die Temperatur des Kühl­ wassers erfaßt.
Zusätzlich zu einem Kurbelwinkelsensor 12, der für jeden Einheitskurbelwinkel ein Positionssignal POS ausgibt, ist ein Nockenwellensensor 18 vorgesehen, der ein Referenzsi­ gnal REF ausgibt, das Zylinderidentifizierungsinformatio­ nen enthält, indem jeder Winkel (beispielsweise ein Kurbelwinkel von 180° für eine Vierzylinder-Brennkraftma­ schine), der der Hubphasendifferenz jedes Zylinders entspricht, aus einer Signalplatte abgeleitet wird, die von der Nockenwelle drehbar unterstützt ist.
Die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne der Brennkraftmaschine 1 wird durch Messen der Anzahl, in der das Positions­ signal POS innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer erzeugt wird, und durch Messen der Periode, in der das Referenz­ signal REF erzeugt wird, erfaßt.
Die Steuereinheit 10 setzt auf der Grundlage von Informa­ tionen wie etwa der Brennkraftmaschinenlast, der Brenn­ kraftmaschinendrehzahl, der Kühlwassertemperatur und der verstrichenen Zeit seit dem Anlassen das Soll-Luft- /Kraftstoffverhältnis, wählt entweder eine homogene Verbrennung, in der Kraftstoff im Ansaughub eingespritzt wird, oder eine Schichtladungsverbrennung, in der Kraft­ stoff im Verdichtungshub eingespritzt wird, und steuert die Kraftstoffeinspritzmenge vom Kraftstoffeinspritzven­ til 5 sowie den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt (Kraftstoff­ verbrennungs-Umschalteinrichtung).
Die Steuereinheit 10 führt eine Verzögerungs-Kraftstoff­ unterbrechungssteuerung in der Weise aus, daß in einem vorgegebenen Verzögerungszustand, in dem die Drossel­ klappe 3 vollständig geschlossen ist (Leerlaufschalter 16 geschlossen) und außerdem die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne größer als eine vorgegebene Unterbrechungsbeginn- Drehzahl ist, die Unterbrechung der Kraftstoffeinsprit­ zung vom Kraftstoffeinspritzventil 5 begonnen wird und dann, wenn entweder die Drosselklappe 3 geöffnet wird (Leerlaufschalter 16 geöffnet) oder die Brennkraftmaschi­ nendrehzahl Ne unter einer vorgegebenen Wiederaufnahme- Brennkraftmaschinendrehzahl fällt, die Kraftstoffein­ spritzung wieder aufgenommen wird (Verzögerungs-Kraft­ stoffunterbrechungseinrichtung). Selbstverständlich kann zusätzlich zur Drosselklappenöffnung und zur Brennkraft­ maschinendrehzahl Ne die Fahrgeschwindigkeit als Beurtei­ lungskriterium verwendet werden, ferner kann die Unter­ brechungsbeginn-Brennkraftmaschinendrehzahl und die Wiederaufnahme-Brennkraftmaschinendrehzahl in Überein­ stimmung mit Faktoren wie etwa der Tatsache, ob eine Klimaanlage eingeschaltet oder ausgeschaltet ist, und in Übereinstimmung mit der Kühlwassertemperatur geändert werden.
Die Steuereinheit 10 führt, wie in den Ablaufplänen der Fig. 2 und 3 gezeigt ist, die Steuerung der Wiederauf­ nahme der Kraftstoffeinspritzung aus dem Zustand, in dem die Kraftstoffeinspritzung unterbrochen ist, aus.
Der Ablaufplan von Fig. 2 zeigt eine Routine, in der die Steuerbetriebsart gewählt wird, wenn die Kraftstoffein­ spritzung wieder aufgenommen wird, wobei diese Routine in vorgegebenen Intervallen (beispielsweise nach jeweils zehn Millisekunden) ausgeführt wird, wenn der Zündschal­ ter geschlossen ist.
Zunächst wird im Schritt S1 beurteilt, ob sich die Brenn­ kraftmaschine in einem Verzögerungs-Kraftstoffunterbre­ chungszustand (FC-Zustand) befindet. Wenn festgestellt wird, daß sich die Brennkraftmaschine 1 nicht in einem Verzögerungs-Kraftstoffunterbrechungszustand befindet, ist die momentane Verarbeitung beendet.
Wenn jedoch festgestellt wird, daß der momentane Brenn­ kraftmaschinenzustand derjenige der Verzögerungs-Kraft­ stoffunterbrechung ist, geht der Programmablauf weiter zum Schritt S2, in dem beurteilt wird, ob der Abfall der Brennkraftmaschinendrehzahl Ne (Differenz zwischen der Brennkraftmaschinendrehzahl Nep zu einem vorgegebenen früheren Zeitpunkt und der jüngsten Drehzahl Nec, d. h. Nep-Nec) eine vorgegebene Brennkraftmaschinendrehzahl Neo übersteigt, so daß beurteilt werden kann, ob eine plötzliche Verzögerung stattfindet. Selbstverständlich kann diese Beurteilung auch anhand der Ist-Fahrgeschwin­ digkeit erfolgen.
Wenn beurteilt wird, daß eine plötzliche Verzögerung stattfindet, geht der Programmablauf weiter zum Schritt S3, um die Kraftstoffeinspritzung für sämtliche Zylinder wieder aufzunehmen. Das heißt, daß im Schritt S3 für die Kraftstoffunterbrechungs-Wiederaufnahmesteuerung (FC- Wiederaufnahmesteuerung) die FC-Wiederaufnahmesteuerung für alle Zylinder gesetzt wird. In diesem Fall wird Kraftstoff im Ansaughub eingespritzt, so daß ein homoge­ nes Gasgemisch gebildet wird und eine homogene Verbren­ nung ausgeführt wird.
Wenn jedoch der Abfall der Brennkraftmaschinendrehzahl Ne niedriger als der vorgegebene Abfall ist, wird beurteilt, daß die Brennkraftmaschine 1 nicht plötzlich verzögert wird, so daß der Programmablauf zum Schritt S4 weiter­ geht, in dem festgestellt wird, ob der Leerlaufschalter 16 geschlossen oder geöffnet ist.
Falls beurteilt wird, daß der Leerlaufschalter 16 ge­ schlossen ist und daß die Drosselklappe 3 in der voll­ ständig geschlossenen Stellung gehalten wird, geht der Programmablauf weiter zum Schritt S5, in dem beurteilt wird, ob die Bedingungen für die Kraftstoffeinspritzwie­ deraufnahme (FC-Wiederaufnahmebedingungen), die vom geöffneten Leerlaufschalter 16 verschieden sind, erfüllt sind. Wenn beurteilt wird, daß die FC-Wiederaufnahmebe­ dingungen erfüllt sind, geht der Programmablauf weiter zum Schritt S6, in dem für die FC-Wiederaufnahmesteuerung die FC-Wiederaufnahmesteuerung für die Hälfte der Zylin­ der gewählt wird. Diese FC-Wiederaufnahmesteuerung für die Hälfte der Zylinder wird ausgeführt, wenn die Fahrge­ schwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen Werts liegt.
Die Wiederaufnahmesteuerung für die Hälfte der Zylinder führt zunächst, wenn die Wiederaufnahmebedingungen er­ füllt sind, eine Kraftstoffeinspritzung in eine Hälfte der Zylinder aus, woraufhin die Kraftstoffeinspritzung für sämtliche Zylinder wiederaufgenommen wird. Selbstver­ ständlich ist es möglich, die Zeitdauer, während der die Kraftstoffeinspritzung nur für eine Hälfte der Zylinder erfolgt, variabel zu steuern. Bei einer ungeraden Anzahl von Zylindern wird als Hälfte der Zylinder diejenige Anzahl der Zylinder definiert, die gleich der ganzen Zahl ist, die dem ganzzahligen Anteil benachbart ist, der sich ergibt, wenn die Anzahl der Zylinder durch 2 dividiert wird. Daher handelt es sich bei einer Brennkraftmaschine mit fünf Zylindern entweder um zwei Zylinder oder um drei Zylinder.
Falls im Schritt S5 beurteilt wird, daß die FC-Wiederauf­ nahmebedingungen nicht erfüllt sind, ist die Routine an diesem Punkt beendet, so daß der Kraftstoffunterbre­ chungszustand fortdauert.
Wenn im Schritt S4 beurteilt wird, daß der Leerlaufschal­ ter 16 geöffnet ist (Drosselklappe 3 geöffnet), d. h. wenn beurteilt wird, daß die Kraftstoffeinspritzung wegen einer Beschleunigung wieder aufgenommen werden sollte, geht der Programmablauf weiter zum Schritt S7, in dem beurteilt wird, ob der Drehmomentwandler TC mechanisch überbrückt ist (Zustand mit mechanischer Wandlerüberbrüc­ kung).
Wenn festgestellt wird, daß der Drehmomentwandler TC nicht mechanisch überbrückt ist, geht der Programmablauf weiter zum Schritt S6, in dem die FC-Wiederaufnahmesteue­ rung für die Hälfte der Zylinder gewählt wird, da die stoßabsorbierende Wirkung des Drehmomentwandlers TC das Auftreten eines Beschleunigungsstoßes begrenzt, selbst wenn die Wiederaufnahme der Kraftstoffeinspritzung eine plötzliche Änderung des Brennkraftmaschinendrehmoments hervorruft; dadurch wird eine unnötige Verzögerung bei der Krafteinspritzung verhindert. Falls hierbei in der Wiederaufnahmesteuerung für die Hälfte der Zylinder das anhand des Fahrpedal-Niederdrückungsgrades erforderliche Drehmoment und die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne niedri­ ger als jeweilige vorgegebene Beträge sind, wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in der Weise gesetzt, daß die Kraftstoffeinspritzung im Verdichtungshub erfolgt; falls jedoch das Drehmoment größer als der vorgegebene Wert ist, wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in der Weise gesetzt, daß die Kraftstoffeinspritzung im Ansaug­ hub erfolgt.
Wenn festgestellt wird, daß der Drehmomentwandler TC mechanisch überbrückt ist, geht der Programmablauf weiter zum Schritt S8, in dem beurteilt wird, ob die Wiederauf­ nahme der Kraftstoffeinspritzung unter Verwendung des Schichtladungsverbrennungsbetriebs erfolgen soll, da eine plötzliche Änderung des Brennkraftmaschinendrehmoments direkt einen Beschleunigungsstoß zur Folge hätte.
Falls hierbei beurteilt wird, daß die Wiederaufnahme der Kraftstoffeinspritzung mit homogener Verbrennung (Kraft­ stoffeinspritzung im Ansaughub) erfolgen soll, geht der Programmablauf weiter zum Schritt S6, in dem die normale FC-Wiederaufnahmesteuerung für die Hälfte der Zylinder gewählt wird, weil die Drehmomentanstiegsantwort auf die Wiederaufnahme der Kraftstoffeinspritzung langsamer ist.
Falls jedoch beurteilt wird, daß die Wiederaufnahme der Kraftstoffeinspritzung mit der Schichtladungsverbrennung (Kraftstoffeinspritzung im Verdichtungshub) erfolgen soll, geht der Programmablauf weiter zum Schritt S9, in dem die FC-Wiederaufnahmesteuerung für die Schichtla­ dungsverbrennung gewählt wird, um eine Drehmomentan­ stiegsantwort zu erzielen, die mit derjenigen der homoge­ nen Verbrennung äquivalent ist, weil die Drehmoment­ anstiegsantwort schneller als im Fall der homogenen Verbrennung ist, was zur Möglichkeit eines Beschleunigungsstoßes führt.
Fig. 3 ist ein Ablaufplan, der das Setzen der Kraftstoff­ einspritzmenge erläutert, wenn die Kraftstoffeinspritzung wieder aufgenommen wird, wobei diese Routine bei jedem Beginn der Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird.
Im Schritt S11 wird festgestellt, für welchen Zylinder die Kraftstoffeinspritzung erfolgen soll.
Im Schritt S12 wird beurteilt, ob die FC-Wiederaufnahme­ steuerung für die Schichtladungsverbrennung gewählt ist. Wenn die FC-Wiederaufnahmesteuerung für die Schichtla­ dungsverbrennung nicht gewählt ist, geht der Pro­ grammablauf weiter zum Schritt S13, in dem beurteilt wird, ob die FC-Wiederaufnahmesteuerung für die Hälfte der Zylinder gewählt ist.
Falls beurteilt wird, daß die FC-Wiederaufnahmesteuerung für die Hälfte der Zylinder gewählt ist, geht der Pro­ grammablauf weiter zum Schritt S14, in dem beurteilt wird, ob die FC-Wiederaufnahmeperiode für die Hälfte der Zylinder verstrichen ist, d. h. ob die Kraftstoffein­ spritzperiode, in der die Hälfte der Zylinder verwendet wird, verstrichen ist.
Wenn beurteilt wird, daß die FC-Wiederaufnahmeperiode für die Hälfte der Zylinder nicht verstrichen ist, geht der Programmablauf weiter zum Schritt S15, in dem beurteilt wird, ob der momentane Zylinder ein Zylinder ist, für den die Kraftstoffeinspritzung unterbrochen werden soll (d. h., ob es sich um einen Zylinder handelt, der von den Zylindern verschieden ist, für die eine Kraftstoffein­ spritzung erfolgen soll). Wenn beurteilt wird, daß der momentane Zylinder ein Zylinder ist, für den die Kraft­ stoffeinspritzung unterbrochen werden soll, geht der Programmablauf weiter zum Schritt S16, in dem die Kraft­ stoffeinspritzmenge Ti auf 0 gesetzt wird, was in einem Ausgangsregister gesetzt wird.
Falls jedoch beurteilt wird, daß die FC-Wiederaufnahme­ steuerung für die Hälfte der Zylinder nicht gewählt ist oder daß zwar die FC-Wiederaufnahmesteuerung für die Hälfte der Zylinder gewählt ist, jedoch die FC-Wiederauf­ nahmeperiode für die Hälfte der Zylinder bereits verstri­ chen ist, oder daß der momentane Zylinder kein Zylinder ist, für den eine Kraftstoffeinspritzung ausgeführt werden soll, selbst wenn die FC-Wiederäufnahmeperiode für die Hälfte der Zylinder noch nicht verstrichen ist, geht der Programmablauf weiter zum Schritt S17, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge Ti auf eine zylinderspezifische Kraftstoffeinspritzmenge Tiin gesetzt wird. Die zylinder­ spezifische Kraftstoffeinspritzmenge Tiin wird anhand von Faktoren wie etwa der Luftmenge oder des Soll-Verhältnis­ ses zu diesem Zeitpunkt berechnet und im Ausgangsregister gesetzt.
Hierbei wird ein Einspritzimpulssignal, dessen Impuls­ breite der Kraftstoffeinspritzmenge Ti entspricht, die im Ausgangsregister gesetzt ist, an das Kraftstoffeinspritz­ ventil 5 ausgegeben. Falls jedoch Ti den Wert 0 hat, wird die Kraftstoffeinspritzung nicht ausgeführt.
Falls im Schritt S12 beurteilt wird, daß die FC-Wieder­ aufnahmesteuerung für die Schichtladungsverbrennung gewählt ist, geht der Programmablauf weiter zum Schritt S18, in dem ein Vergleich zwischen einem im voraus ge­ speicherten SRFCCYL-Wert (z. B. 3) und der Anzahl, in der die Kraftstoffeinspritzmenge Ti auf 0 gesetzt worden ist (Anzahl der Zylinder, für die die Kraftstoffunterbrechung fortgesetzt unterbrochen ist; Anzahl der Kraftstoffein­ spritzzeitpunkte), die einem Wert A eines Zählers (mit Anfangswert 0) entspricht, ausgeführt wird.
Wenn der Zählerwert A niedriger als der vorgegebene Wert von SRFCCYL ist, geht der Programmablauf weiter zum Schritt S19, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge Ti auf 0 gesetzt wird, was im Ausgangsregiste r gesetzt wird. Selbst wenn daher die Drosselklappe 3 geöffnet ist und die Wiederaufnahmebedingungen erfüllt sind, wird bei der Wiederaufnahme der Kraftstoffeinspritzung bei Schichtla­ dungsverbrennung für die Zeit Δt, bis der Zählerwert A den vorgegebenen SRFCCYL-Wert übersteigt, die Kraftstoff­ unterbrechung zwangsläufig fortgesetzt, so daß eine präzise erzwungene Verzögerung für die Wiederaufnahme der Kraftstoffeinspritzung erzielt wird (Kraftstoffeinspritz- Wiederaufnahmeverzögerungseinrichtung).
Durch Verzögern der Wiederaufnahme der Kraftstoffein­ spritzung in der obenbeschriebenen Weise wechseln die Drehmomentanstiegsantwort und die Fahrzeugbeschleunigung während der Schichtladungsverbrennung in Fig. 4A von der unterbrochenen Linie zur durchgezogenen Linie. Das heißt, daß die Verzögerungszeit ab der Unterbrechung des Kraft­ stoffs in der Schichtladungsverbrennung von DP nach DI geändert wird, wobei ersichtlich ist, daß es sich hierbei im wesentlichen um die gleiche Verzögerungszeit D'P ab der Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung in der homogenen Verbrennung in Fig. 4B handelt.
Falls daher die Kraftstoffeinspritzung aus dem Zustand, in dem die Kraftstoffeinspritzung beispielsweise wegen einer Verzögerung unterbrochen war, wieder aufgenommen werden soll, kann ein äquivalentes Antriebsverhalten unabhängig davon, ob es sich um eine Schichtladungsver­ brennung oder um eine homogene Verbrennung handelt, erzielt werden, wobei ein Phänomen wie etwa ein Beschleu­ nigungsstoß vermieden werden kann.
Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge Ti im Schritt S19 auf 0 gesetzt wird, wird der Zählerwert A im nächsten Schritt S10 um 1 erhöht.
Wenn im Schritt S18 beurteilt wird, daß als Ergebnis der Erhöhung des Zählers der Zählerwert A den vorgegebenen Wert SRFCCYL erreicht oder überschritten hat, geht der Programmablauf weiter zum Schritt S21, in dem der Zähler­ wert A auf 0 zurückgesetzt wird und die FC-Wiederaufnah­ mesteuerung für die Schichtladungsverbrennung beendet wird. Dann geht der Programmablauf weiter zum Schritt S17, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge Ti auf die zylinderspezifische Kraftstoffeinspritzmenge Tiin gesetzt wird, was im Ausgangsregister gesetzt wird, wodurch die Kraftstoffeinspritzung wieder aufgenommen wird.
Obwohl die obige Ausführung der Erfindung für den Fall eines festen vorgegebenen Wertes von SRFCCYL beschrieben worden ist, ist es auch möglich, den Wert von SRFCCYL beispielsweise in Abhängigkeit von der Korrelation des Zeitpunkts des Öffnens des Leerlaufschalters 16 (Zeitpunkt, zu dem eine Beschleunigung beurteilt wird) mit dem Beginn der Kraftstoffeinspritzung variabel zu setzen.
Wie in Fig. 6 gezeigt ist, enthält die Steuereinheit 10 einen Kraftstoffverbrennung-Umschaltabschnitt B1, einen Wiederaufnahme-Verzögerungsabschnitt B2 und einen Kraft­ stoff-Unterbrechungsabschnitt B3. Der Kraftstoffverbren­ nung-Umschaltabschnitt B1 schaltet zwischen der homogenen Verbrennung, in der der Kraftstoff vom Kraftstoffein­ spritzventil 5 im Ansaughub eingespritzt und im Verbren­ nungshub verbrannt wird, und der Schichtladungs­ verbrennung, in der der Kraftstoff vom Kraftstoffeinspritzventil 5 im Verdichtungshub einge­ spritzt und im Verbrennungshub verbrannt wird, in Abhän­ gigkeit von den Antriebsbedingungen und Lastanforderngen um. Der Kraftstoff-Unterbrechungsabschnitt B3 hält die Kraftstoffeinspritzung vom Kraftstoffeinspritzventil 5 bei einem vorgegebenen Verzögerungszustand an. Wenn der Kraftstoffunterbrechungszustand, in dem die Kraftstoff­ einspritzung vom Kraftstoffeinspritzventil 5 durch den Kraftstoff-Unterbrechungsabschnitt B3 angehalten wird, verlassen wird, weil eine Beschleunigung erfolgt, und wenn die Wiederaufnahme der Kraftstoffeinspritzung vom Kraftstoffeinspritzventil in der Schichtladungsverbren­ nung erfolgt, verzögert der Wiederaufnahme-Verzögerungs­ abschnitt B2 die Wiederaufnahme der Kraftstoffeinsprit­ zung vom Kraftstoffeinspritzventil 5 um eine vorgegebene Zeitdauer.
Der gesamte Inhalt der Patentanmeldung JP 10-296878-A, eingereicht am 19. Oktober 1998 in Japan, ist hiermit durch Literaturhinweis eingefügt.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine bestimmte Ausfüh­ rungsform der Erfindung beschrieben worden ist, ist sie selbstverständlich nicht auf diese beschriebene Ausfüh­ rungsform eingeschränkt. Vielmehr werden dem Fachmann angesichts der obenbeschriebenen Lehren Abwandlungen und Veränderungen an dieser Ausführungsform deutlich werden. Der Umfang der Erfindung ist nur durch die folgenden Ansprüche definiert.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinsprit­ ung für eine Direkteirispritz-Brennkraftmaschine, mit einem Kraftstoffeinspritzventil (5), das Kraft­ stoff direkt in eine Brennkammer (C) einspritzt, gekennzeichnet durch
einen Verbrennungsumschaltabschnitt (B1), der in Übereinstimmung mit Antriebsbedingungen zwischen einer homogenen Verbrennung, in der der Kraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzventil (5) im Ansaughub eingespritzt und im Verbrennungshub verbrannt wird, und einer Schicht­ ladungsverbrennung, in der der Kraftstoff vom Kraftstoff­ einspritzventil (5) während eines Verdichtungshubs einge­ spritzt und im Verbrennungshub verbrannt wird, umschal­ tet,
einen Kraftstoffunterbrechungsabschnitt (B3), der in einem vorgegebenen Verzögerungszustand die Einsprit­ zung des Kraftstoffs vom Kraftstoffeinspritzventil (5) anhält, und
einen Wiederaufnahmeverzögerungsabschnitt (B2), der in dem Fall, in dem der Kraftstoffunterbrechungszu­ stand, in dem die Einspritzung des Kraftstoffs vom Kraft­ stoffeinspritzventil (5) durch den Kraftstoffunterbre­ chungsabschnitt (B3) angehalten wird, wegen einer Be­ schleunigung verlassen wird und in dem die Wiederaufnahme der Einspritzung des Kraftstoffs vom Kraftstoffeinspritz­ ventil (5) für die Schichtladungsverbrennung erfolgen soll, die Wiederaufnahme der Einspritzung des Kraftstoffs vom Kraftstoffeinspritzventil (5) um eine vorgegebene Zeitdauer verzögert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Wiederaufnahmeverzögerungsabschnitt (B2) die Wiederaufnahme der Einspritzung des Kraftstoffs vom Kraftstoffeinspritzventil (5) verzögert, bis eine vorge­ gebene Anzahl von Kraftstoffeinspritzzeitpunkten ab einem Zeitpunkt verstrichen ist, zu dem der Kraftstoffunterbre­ chungszustand, in dem der Kraftstoffunterbrechungsab­ schnitt (B3) die Einspritzung des Kraftstoffs vom Kraft­ stoffeinspritzventil (5) anhält, verlassen wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die vorgegebene Anzahl von Einspritzzeitpunkten ein fester Wert ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die vorgegebene Anzahl von Einspritzzeitpunkten ein veränderlicher Wert ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Wiederaufnahmeverzögerungsabschnitt (B2) die Wiederaufnahme der Einspritzung des Kraftstoffs vom Kraftstoffeinspritzventil (5) in der Weise verzögert, daß die Kraftstoffverbrennung nach der Wiederaufnahme der Einspritzung des Kraftstoffs ein Brennkraftmaschinen­ drehmoment-Antwortverhalten ergibt, das mit demjenigen bei homogener Verbrennung äquivalent ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Wiederaufnahmeverzögerungsabschnitt (B2) die Wiederaufnahme der Einspritzung des Kraftstoffs vom Kraftstoffeinspritzventil (5) zwangsläufig verzögert.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mit der Direkteinspritz-Brennkraftmaschine ein Drehmomentwandler (TC) mit einem Wandlerüberbrückungsmechanismus verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wiederaufnahmeverzögerungsabschnitt (B2) die Wiederaufnahme der Einspritzung des Kraftstoffs vom Kraftstoffeinspritzventil (5) verzögert, wenn der Drehmo­ mentwandler (TC) im überbrückten Zustand ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Wiederaufnahmeverzögerungsabschnitt (B2), der in dem Fall, in dem der Kraftstoffunterbrechungszustand, in dem die Einspritzung des Kraftstoffs vom Kraftstoff­ einspritzventil (5) durch den Kraftstoffunterbrechungsab­ schnitt (B3) angehalten wird, wegen einer Beschleunigung verlassen wird, die Wiederaufnahme der Einspritzung des Kraftstoffs vom Kraftstoffeinspritzventil (5) verzögert.
9. Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinsprit­ zung für eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine, mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung (5) zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer (C), gekennzeichnet durch
eine Verbrennungsumschalteinrichtung (B1), die zwischen einer homogenen Verbrennung, in der der Kraft­ stoff von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (5) im Ansaughub eingespritzt und im Verbrennungshub verbrannt wird, und einer Schichtladungsverbrennung, in der der Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (5) im Verdichtungshub eingespritzt und im Verbrennungshub verbrannt wird, umschaltet,
eine Kraftstoffunterbrechungseinrichtung (83), die die Einspritzung des Kraftstoffs von der Kraftstoff­ einspritzeinrichtung (5) anhält, und
eine Wiederaufnahmeverzögerungseinrichtung (B2), die in dem Fall, in dem die Wiederaufnahme der Einsprit­ zung des Kraftstoffs von der Kraftstoffeinspritzeinrich­ tung (5) für die Schichtladungsverbrennung erfolgen soll, die Wiederaufnahme der Einspritzung des Kraftstoffs von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (5) um eine vorgege­ bene Zeitdauer verzögert.
10. Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung ür eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Umschalten zwischen einer homogenen Verbrennung, in der der Kraftstoff von einem Kraftstoffeinspritzventil (5) im Ansaughub eingespritzt und im Verbrennungshub verbrannt wird, und einer Schichtladungsverbrennung, in der der Kraftstoff vom Kraftstoffeinspritzventil (5) in Verdichtungshub eingespritzt und im Verbrennungshub verbrannt wird, in Abhängigkeit von den Antriebsbedingun­ gen,
Anhalten der Einspritzung des Kraftstoffs vom Kraftstoffeinspritzventil (5) bei einem vorgegebenen Verzögerungszustand,
Beurteilen, ob der Zustand, in dem die Einsprit­ zung des Kraftstoffs vom Kraftstoffeinspritzventil (5) unterbrochen ist, verlassen wird,
Beurteilen, ob eine Wiederaufnahme der Einsprit­ zung des Kraftstoffs vom Kraftstoffeinspritzventil (5) für die Schichtladungsverbrennung erfolgen soll, und Verzögern der Wiederaufnahme der Einspritzung des Kraftstoffs von dem Kraftstoffeinspritzventil (5) um eine vorgegebene Zeitdauer, wenn beurteilt wird, daß der Zustand, in dem die Einspritzung des Kraftstoffs vom Kraftstoffeinspritzventil (5) unterbrochen ist, verlassen wird und die Wiederaufnahme der Einspritzung des Kraft­ stoffs vom Kraftstoffeinspritzventil (5) für die Schicht­ ladungsverbrennung erfolgen soll.
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