DE4019540A1

DE4019540A1 - Verfahren und einrichtung zur steuerung der kraftstoffzufuhr zu den zylindern einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4019540A1
Application number: DE4019540A
Authority: DE
Inventors: Masami Nagano; Takeshi Atago; Mamoru Nemoto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-06-19
Filing date: 1990-06-19
Publication date: 1991-05-29
Also published as: KR910001227A; GB2233708B; JPH0323342A; FR2648516B1; US5113833A; GB2233708A; GB9013599D0; JP2569174B2; USRE35195E; FR2648516A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zu einer Mehrzahl Zylinder einer Brenn kraftmaschine, insbesondere ein Verfahren und eine Einrich tung zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zu den Zylindern einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine unter Steuerung von Einspritzventilen, die den jeweiligen Zylindern zugeordnet sind.

Eine Kraftstoffeinspritzfolgesteuerung, bei der den Zylin dern jeweils zugeordnete Einspritzventile nacheinander synchron mit der Rotation der Brennkraftmaschine zur Kraft stoffzuführung angesteuert werden, ist als ein konventio nelles Kraftstoffzufuhrsystem für Mehrzylinder-Brennkraft maschinen bekannt. Bei dieser Einspritzfolgesteuerung wer den eine Einspritzbeginnsteuerung, d. h. eine Steuerung des Einspritzbeginns, und eine Einspritzendesteuerung, d. h. eine Steuerung des Einspritzendes, durchgeführt, wie z. B. auf S. 1004 von Jidosha Gÿutsu, Bd. 39, Nr. 9, 1985, be schrieben ist. Bei diesem Steuersystem werden jedoch die Einspritzmenge und der Einspritzzeitpunkt durch die Maschi nenlast bestimmt, die aus der Saugluftdurchflußmenge und der Maschinendrehzahl usw. gewonnen wird. Normalerweise erfolgt die Kraftstoffeinspritzung während des Auslaßhubs jedes Zylinders mit Ausnahme einer Übergangsperiode, in der sich die Last plötzlich ändert.

Bei dem konventionellen System wird also die Kraftstoff einspritzung in jeden Zylinder der Brennkraftmaschine so gesteuert, daß zuerst auf der Basis von Qa/N (= Quotient aus Saugluftdurchflußmenge Qa entsprechend der Maschinen last und Maschinendrehzahl N) die erforderliche Einspritz menge bestimmt und dann mit verschiedenen Korrekturkoeffi zienten korrigiert wird, und daß die Einspritzung während des Auslaßhubs in jeden Zylinder unter Berücksichtigung der nach Maßgabe der Einspritzmenge bestimmten Einspritzdauer durchgeführt wird.

Bei diesem konventionellen System stellt sich das Problem einer Erhöhung der Gesamtmenge an Kohlenstoffverbindungen im Abgas und somit eines erhöhten Kraftstoffverbrauchs und einer Verschlechterung des Betriebsverhaltens beim Anlassen der Maschine, insbesondere beim Warmlaufen aus einem sehr kalten Zustand.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Einrichtung zur Steuerung der Kraft stoffzufuhr zu den Zylindern einer Mehrzylinder-Brennkraft maschine, wobei die Abgaszusammensetzung verbessert, der Kraftstoffverbrauch verringert und das Betriebsverhalten beim Anlassen der Maschine bzw. insbesondere beim Anlassen und Warmlaufen der Maschine aus dem Kaltzustand verbessert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung ein Ver fahren zur Kraftstoffzufuhr zu einer Mehrzahl Zylinder einer Brennkraftmaschine angegeben, wobei Maschinenbe triebszustände einschließlich die Betriebstemperatur der Maschine erfaßt werden und der Kraftstoff auf der Basis der erfaßten Maschinenbetriebszustände aufeinanderfolgend in jeden Maschinenzylinder eingespritzt wird; dieses Ver fahren umfaßt das Verschieben des Zeitpunkts der Kraft stoffeinspritzung in jeden der Mehrzahl Zylinder von einer Auslaßhubperiode zu einer Saughubperiode nach Maßgabe der aus den erfaßten Maschinenbetriebszuständen ausgewählten Maschinenbetriebstemperatur.

Ferner ist zur Lösung der genannten Aufgabe ein Verfahren zur Kraftstoffzufuhr zu einer Mehrzahl Zylinder einer Brennkraftmaschine angegeben, wobei Maschinenbetriebszu stände erfaßt werden und der Kraftstoff aufeinanderfolgend durch Einspritzung in jeden der Maschinenzylinder auf der Basis der erfaßten Maschinenbetriebszustände zugeführt wird; dabei wird der Kraftstoff wenigstens unter einem vor bestimmten Maschinenbetriebszustand in Saugluftströme ein gespritzt, die in jeden Maschinenzylinder strömen.

Ferner wird zur Lösung der genannten Aufgabe gemäß der Erfindung eine Einrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzu fuhr zu einer Mehrzahl Zylinder einer Brennkraftmaschine angegeben mit Sensoren, die Maschinenbetriebszustände ein schließlich der Maschinenbetriebstemperatur aufnehmen, mit einer Steuereinheit, die die jedem der Mehrzahl Maschinen zylinder zuzuführende Kraftstoffmenge und den Einspritz zeitpunkt aufgrund eines Eingangssignals von den Sensoren bestimmt, und mit Einspritzventilen, die den Kraftstoff in jeden der Mehrzahl Maschinenzylinder durch Steuerung der Ventilöffnung auf der Basis eines von der Steuereinheit zugeführten Einspritzsteuersignals aufeinanderfolgend ein spritzen, wobei der Steuereinheit ein Maschinentemperatur signal von den Maschinenbetriebszustands-Sensoren zugeführt wird und die Steuereinheit den auf dem Einspritzsteuersi gnal basierenden Einspritzzeitpunkt nach Maßgabe des Pegels des Maschinentemperatursignals von einer Auslaßhubperiode zu einer Saughubperiode verschiebt.

Die Erfindung basiert auf den Ergebnissen verschiedener Experimente, wobei festgestellt wurde, daß im kalten Zu stand der Brennkraftmaschine während des Auslaßhubs einge spritzter Kraftstoff nicht verdunstet, sondern an den In nenflächen von Saugleitungen anhaftet und dem Zylinderin nenraum in flüssigem Zustand zugeführt wird.

Durch die Mittel zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird beim Anlassen der Maschine im Niedrigtemperaturzustand der Einspritzzeitpunkt in Richtung zur Saughubperiode ver schoben, um zu verhindern, daß eingespritzter Kraftstoff an Saugleitungswandungen haftet, so daß den Saugluftströmen vergaster Kraftstoff direkt zugeführt wird. Dadurch werden sowohl die Kraftstoffzufuhr beim Anlassen der Maschine im Kaltzustand als auch der Kraftstoffverbrauch und das Be triebsverhalten verbessert.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A bis 1C jeweils Zeitdiagramme, die die Einspritz zeitpunkte in jeden Zylinder einer Mehrzylin der-Brennkraftmaschine auf der Basis eines Kraftstoffzufuhrverfahrens nach der Erfindung in bezug auf Fälle zeigen, in denen die Kühl wassertemperatur -30°C bzw. 0°C bzw. 60°C beträgt;

Fig. 2 ein Blockbild einer Kraftstoffzufuhr-Steuer einrichtung zur Kraftstoffzufuhr auf der Basis des Verfahrens nach der Erfindung;

Fig. 3 eine Perspektivansicht eines Kurbelwinkel sensors der Kraftstoffzufuhr-Steuereinrichtung von Fig. 2;

Fig. 4 ein Blockschaltbild, das den internen Aufbau einer Steuereinheit der Kraftstoffzufuhr- Steuereinrichtung von Fig. 2 sowie elektrische Verbindungen zwischen Ein-Ausgabe-Einheiten zeigt;

Fig. 5 ein Flußdiagramm eines Steuerprogramms für den Betrieb der Steuereinheit entsprechend dem Kraftstoffzufuhrverfahren nach der Erfindung;

Fig. 6 und 7 Diagramme, die den Inhalt von in einer Tabelle gespeicherten Daten für den Steuerungsablauf nach Fig. 5 zeigen;

Fig. 8 ein Zeitdiagramm, das den Inhalt des Steuer ablaufs nach Fig. 5 zeigt;

Fig. 9 bis 11 Querschnitte von Brennkraftmaschinen, wobei die Ergebnisse von Experimenten gezeigt sind, auf denen die Erfindung basiert; dabei zeigt Fig. 9 das konventionelle Verfahren, wobei Kraftstoff während eines Auslaßhubs einge spritzt wird; Fig. 10 zeigt einen Zustand der Maschine von Fig. 9 während eines Saughubs; und Fig. 11 zeigt einen Einspritzzustand in einer Maschine gemäß der Erfindung;

Fig. 12 ein Zeitdiagramm, das ein konventionelles Kraftstoffzufuhrverfahren zeigt;

Fig. 13A ein Diagramm, das den Verlauf der Änderung der Gesamtkohlenstoffmenge im Abgas bei dem kon ventionellen Verfahren zeigt; und

Fig. 13B ein Fig. 13A entsprechendes Diagramm, das den Verlauf der Änderung der Stickoxidmenge im Abgas zeigt.

Bei dem eingangs genannten konventionellen System, das auf S. 1004, Jidosha Gÿutsu, Bd. 39, Nr. 9, 1985, beschrieben ist, wird die Kraftstoffeinspritzung in jeden Zylinder der Maschine so gesteuert, daß entsprechend dem Zeitdiagramm von Fig. 12 die erforderliche Einspritzmenge zuerst auf der Basis von Qa/N (= Quotient aus Saugluftdurchflußmenge Qa entsprechend der Maschinenlast und Maschinendrehzahl N) berechnet und mit verschiedenen Korrekturkoeffizienten kor rigiert wird, und die Einspritzung erfolgt dann während des Auslaßhubs in jeden Zylinder, wie der schraffierte Bereich im Zeitdiagramm zeigt, unter Berücksichtigung der nach Maß gabe der Einspritzmenge bestimmten Einspritzdauer.

Dies ist darauf zurückzuführen, daß gemäß den Abgascharak teristiken der Fig. 13A und 13B die Menge der Schadstoff anteile im Abgas (auf der Ordinate der Diagramme der Fig. 13A und 13B), d. h. Stickoxide (NOx) und Gesamtkohlenstoff verbindungen (THC) einschließlich Kohlenmonoxid und Kohlen wasserstoffe (HC) durch den Einspritzzeitpunkt wesentlich beeinflußt wird. Wenn z. B. der Zeitpunkt der Beendigung der Kraftstoffeinspritzung in der Saugperiode liegt, wäh rend die Maschine in einem normalen Betriebsbereich läuft, sind die NOx-Anteile im Abgas vermindert, wie Fig. 13B zeigt, aber die THC-Anteile sind erhöht, wie Fig. 13A zeigt, und die Maschinenleistung wird gleichzeitig verrin gert. Der Grund hierfür wird darin gesehen, daß bei Kraft stoffeinspritzung während des Saughubs der Maschine der Kraftstoff gezündet wird, bevor er ausreichend verdunstet und mit Luft im Zylinder vermischt ist. Auf der Abszisse der Diagramme von Fig. 13A und 13B ist jeweils der Kurbel winkel (CA), d. h. der den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt bezeichnende Kurbelwinkel, aufgetragen.

Bei dem obigen bekannten System ergibt sich das Problem einer erhöhten THC-Komponentenmenge im Abgas und dadurch eines erhöhten Kraftstoffverbrauchs und einer Verschlech terung des Betriebsverhaltens beim Anlassen der Maschine bzw. ganz besonders im halb warmgelaufenen Zustand aus einem Niedrigtemperaturzustand heraus.

Versuchsergebnisse, die als Basis für die vorliegende Er findung dienen, werden vor der Erläuterung eines Ausfüh rungsbeispiels beschrieben.

Normalerweise erfolgt die Kraftstoffzufuhr zu den Zylindern einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine wie folgt: Nach Fig. 9 wird Kraftstoff aus einem Einspritzventil 4, das an jeder Saugleitung 2 einer Maschine 1 im Bereich einer Zylinder einlaßöffnung 3 befestigt ist, zu einem schirmähnlichen Teil eines Einlaßventils 5 eingespritzt, das an einem Zylinderkopf so befestigt ist, daß es allgemein in Axial richtung eines Zylinders 8 bewegbar ist. Zu diesem Zeit punkt befindet sich der Arbeitstakt der Maschine 1 in bezug auf diesen Zylinder im Auslaßhub; ein Auslaßventil 6 ist geöffnet, und ein Kolben 7 führt einen Aufwärtshub aus.

Wenn die Maschine 1 kalt ist, weil sie z. B. soeben ange lassen wurde, wird während des Auslaßhubs der größte Teil des aus dem Einspritzventil 4 gespritzten Kraftstoffs nicht verdunstet, sondern haftet in flüssigem Zustand an Innen wandteilen der Saugleitung 2 und Randabschnitten des Ein laßventils 5 und sammelt sich dort, wie die schraffierten Bereiche in Fig. 9 zeigen.

Wenn der Betrieb der Maschine 1 zum Saughub weitergeht, wird das Auslaßventil 6 geschlossen, während das bisher geschlossene Einlaßventil 5 geöffnet wird, wie Fig. 10 zeigt. Eine gewisse Luftmenge in Abhängigkeit vom Drossel klappenöffnungsgrad wird somit durch einen Luftfilter (nicht gezeigt) in den Zylinder 8 eingeleitet. Zu diesem Zeitpunkt strömt ein Teil des in flüssigem Zustand anhaf tenden und angesammelten Kraftstoffs entlang einer Innen wandfläche des Zylinders 8 (wie bei C in Fig. 10 angedeutet ist), während der restliche Kraftstoff in Form von relativ großen Tropfen (mit D bezeichnet) mit in den Zylinder ange saugten Luftströmen vermischt und in den Zylinder 8 einge führt wird. In diesem Fall bleibt ein großer Teil des dem Inneren des Zylinders 8 zugeführten Kraftstoffs im flüssi gen Zustand und verdunstet nicht, so daß es nicht möglich ist, den Kraftstoff auch mittels Hochenergiezündung voll ständig zu verbrennen, was zu einer Verschlechterung der Abgaszusammensetzung (insbesondere einer Erhöhung des THC- Anteils im Abgas) sowie einer Verminderung der Maschinen leistung führt. Unter diesen Bedingungen ist bei dem kon ventionellen System die Verdunstungsrate des eingespritzten Kraftstoffs niedrig, und das Gemisch aus Luft und Kraft stoff im Zylinder 8 befindet sich in einem mageren Zustand. Infolgedessen ist die Verbrennung schwach, die Anteile an Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen sind hoch, und der Kraftstoffverbrauch steigt.

Zur Beseitigung dieses Problems wird konventionell das Kraftstoffzufuhrsystem auf verschiedene Weise verbessert, z. B. durch Erhöhung der Kraftstoffeinspritzmenge. Unter den bestehenden Umständen ist es jedoch nicht möglich, eine Verschlechterung der Abgaszusammensetzung und einen erhöh ten Kraftstoffverbrauch zu vermeiden.

Fig. 11 zeigt einen Zustand, bei dem Kraftstoff einge spritzt wird, wenn sich der Arbeitstakt der Maschine 1 im Saughub befindet. Dabei wird, wie Fig. 11 zeigt, der aus dem Einspritzventil 4 gespritzte Kraftstoff in vergastem Zustand mit Ansaugluft vermischt und in den Zylinder 8 der Maschine gesaugt. Infolgedessen kann gegenüber der Ein spritzung beim Auslaßhub (Fig. 9 und 10) die Verdunstung des Kraftstoffs verbessert werden. Gleichzeitig kann die Ungleichmäßigkeit der Kraftstoffverteilung im Zylinder 8 infolge der Haftung oder dergleichen verringert und die Ausbildung des Kraftstoff-Luft-Gasgemischs erheblich ver bessert werden.

Nachstehend wird nun ein Ausführungsbeispiel einer Kraft stoffzufuhr-Steuereinrichtung für eine Mehrzylinder-Brenn kraftmaschine beschrieben.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 soll zuerst das Gesamtsystem der Steuereinrichtung erläutert werden. Durch den Einlaß 12 eines Luftfilters 11 zugeführte Luft durchströmt den Fil ter, einen Hitzdraht-Luftmengenmesser 13 und einen diesem nachgeschalteten Kanal 14, ein Drosselgehäuse 15 mit einer Drosselklappe 15A zur Einstellung der Saugluftdurchfluß menge und gelangt in eine Sammelleitung 16. Die in der Sam melleitung 16 befindliche Luft wird auf Saugleitungen 18 verteilt, die an die Zylinder einer Mehrzylinder-Brenn kraftmaschine 1 angeschlossen sind, und in jeden Zylinder der Maschine 1 angesaugt.

Andererseits wird Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 19 von einer Pumpe 20 angesaugt und unter Druck gesetzt und Kraftstoffeinlässen von Einspritzventilen 23 durch einen Dämpfer 21 und einen Filter 22 zugeführt. Ein Teil des den Einspritzventilen 23 über den Filter 22 zugeführten Kraft stoffs wird einem Kraftstoffdruckregler 24 zugeführt und zum Behälter 19 rückgeleitet. Durch den Betrieb dieses Kraftstoffdruckreglers wird der Druck des den Einspritz ventilen 23 zugeführten Druckkraftstoffs so geregelt, daß er konstant ist. Der Kraftstoff wird aus den Einspritzven tilen 23 in die Saugleitungen eingespritzt. Wie Fig. 2 zeigt, sind die Einspritzventile 23 an Wandabschnitten der Saugleitungen 18 im Bereich von Einlaßkanälen der Zylinder befestigt. Die Einspritzventile sind jeweils für die ein zelnen Zylinder der Mehrzylindermaschine vorgesehen, um die Kraftstoffzufuhrmenge zu jedem Zylinder zu regeln. Dadurch wird ein Mehrfacheinspritzsystem erhalten.

Nach Fig. 2 ist ein Wassertemperatursensor 29 vorgesehen, der die Kühlwassertemperatur der Maschine 1 aufnimmt.

Das Ausführungsbeispiel wird im einzelnen nachstehend be schrieben. Ein vom Luftmengenmesser 13 erzeugtes elektri sches Ausgangssignal, das der Saugluftdurchflußmenge ent spricht, wird einer noch zu erläuternden Steuereinheit 25 zugeführt. Am Drosselklappengehäuse 15 ist ein Drossel klappenstellungssensor 26 angeordnet, der den Öffnungsgrad der Drosselklappe 15A aufnimmt. Ein Ausgangssignal vom Drosselklappenstellungssensor 26 wird ebenfalls der Steuer einheit 25 zugeführt.

Im Bereich der Maschine (auf der linken Seite der Maschine 1) ist ein Verteiler 28 angeordnet. Dieser umfaßt einen Kurbelwinkelsensor, der die Kurbelwinkelgeschwindigkeit der Maschine aufnimmt. Der Kurbelwinkelsensor ist z. B. wie der Kurbelwinkelsensor 155 von Fig. 3 aufgebaut. Dabei sind in einer auf einer Kurbelwelle 70 der Maschine 1 befestigten Metallscheibe 71 kleine Öffnungen 72 in vorbestimmten Win kelabständen ausgebildet, und ein lichtaussendendes Element 73 sowie ein lichtempfangendes Element 72 sind auf entge gengesetzten Seiten der Scheibe angeordnet zur Lieferung eines dem Rotationswinkel der Kurbelwelle 70 proportionalen Signals. Außer den in vorbestimmten Winkelabständen ausge bildeten kleinen Öffnungen 72 ist eine größere Öffnung 75 in der Metallscheibe 71 des Sensors 155 in einer Lage vor gesehen, die einem vorbestimmten Kurbelwinkel entspricht, so daß ein Bezugslagesignal zur Bezeichnung der Bezugslage in Verbindung mit dem den Rotationswinkel bezeichnenden Signal erzeugt wird.

Diese Ausgangssignale werden ebenfalls der Steuereinheit 25 zugeführt. Weitere Sensoren, z. B. ein Wassertemperatursen sor zur Aufnahme der Kühlwassertemperatur und ein O₂-Sensor zur Aufnahme der Sauerstoffkonzentration im Abgas, sind ebenfalls vorgesehen, jedoch in Fig. 2 nicht gezeigt. Der Steuereinheit 25 werden Maschinenbetriebszustände bezeich nende Signale von den vorgenannten verschiedenen Sensoren zugeführt; die Steuereinheit führt vorbestimmte Rechenvor gänge aus und treibt verschiedene Betätigungseinheiten an, um eine optimale Steuerung nach Maßgabe der Maschinenbe triebszustände zu erreichen. Wie ebenfalls in Fig. 2 ge zeigt ist, steuert die Steuereinheit 25 z. B. einen Lei stungstransistor, der an einer Seite einer Zündspule 27 angeordnet ist, so daß durch Ein-Ausschalten des Transi stors die Zuführung der hohen Zündspannung zu jedem Zylin der gesteuert wird, und ferner werden die Einspritzventile 23 zum Einspritzen und Zuführen des Kraftstoffs in die Zylinder der Maschine 1 sowie der Betrieb der Kraftstoff pumpe 20 gesteuert.

Wie Fig. 4 zeigt, besteht die Steuereinheit aus einer Mehr prozessoreinheit MPU 151, einem überschreibbaren nicht flüchtigen Speicher EPROM 152, einem RAM 153 und einem LSI- Schaltkreis, dem die die Maschinenbetriebszustände bezeich nenden Signale von den verschiedenen Sensoren zugeführt werden und der Steuersignale zur Ansteuerung verschiedener Betätigungseinheiten liefert, d. h. einem Ein-Ausgabe-LSI- Schaltkreis 154. Insbesondere werden dem Ein-Ausgabe-LSI- Schaltkreis 154 Ausgangssignale des Luftmengenmessers 13, des Kurbelwinkelsensors 155, eines Leerlaufschalters 156, eines Anlasserschalters 157, eines O₂-Sensors 158, des Was sertemperatursensors 29, eines Batteriespannungssensors 160 und des Drosselklappenstellungssensors 26 zugeführt. Diese Signale können durch einen A-D-Wandler, der in den Ein Ausgabe-LSI-Schaltkreis integriert ist, oder einen externen A-D-Wandler zugeführt werden. Die Steuereinheit 25 führt dann vorbestimmte Rechenvorgänge mit der MPU 151, dem EPROM 152 und dem RAM 153 aus und steuert den Betrieb der Ein spritzventile 23, die Maschinenbetätigungseinheiten sind, des zu der Zündspule 27 gehörigen Leistungstransistors und der Kraftstoffpumpe 20.

Nachstehend wird im einzelnen der Betrieb dieser Steuer einheit erläutert. Gemäß dem Flußdiagramm von Fig. 5 wird in Schritt 100 die Kühlwassertemperatur Tw ausgelesen, und in Schritt 101 wird aus einer vorher gespeicherten Tabelle eine Impulsdauerrestrate Kr gesucht zur Bestimmung des Prozentsatzes eines Teils einer Einspritzimpulsdauer Ti zur Vorgabe der Dauer eines Saughubs auf der Basis der Kühl wassertemperatur Tw der Maschine. Fig. 6 ist ein Beispiel von in dieser Tabelle gespeicherten Daten. Wenn also die Kühlwassertemperatur Tw niedrig ist, ist die Impulsdauer restrate Kr groß (z. B. 100% bei ca. -30°C). Mit stei gender Kühlwassertemperatur Tw wird die Impulsdauerrestrate Kr kleiner. Bei ca. 10°C beträgt sie z. B. 50%, und bei ca. 60°C beträgt sie 0%.

In Schritt 102 wird aus dem Ausgangssignal des Hitzdraht- Luftmengenmessers 13 eine Saugluftdurchflußmenge Qa gewon nen. In Schritt 103 wird aus dem Ausgangssignal des Kur belwinkelsensors die Maschinendrehzahl N gewonnen. Dann wird in Schritt 104 eine Zeitdauer T₁ für vier Maschinen hübe (Saug-, Verdichtungs-, Verbrennungs- und Auslaßhub) gebildet unter Nutzung von N, das im vorhergehenden Schritt gewonnen wurde. In Schritt 105 wird unter Nutzung von N eine maximale Einspritzendzeit Tmax gebildet. Die maximale Einspritzendzeit Tmax bezeichnet die Grenze des Einspritz endpunkts, und die Bestimmung dieser Grenze dient dem Zweck, das Auftreten von Saugkraftstoffrückständen aufgrund einer Ansprechverzögerung zu verhindern. Z. B. wird die maximale Einspritzendzeit Tmax in bezug auf die Maschinen drehzahl N entsprechend Fig. 7 bestimmt. Wenn N klein ist (wenn also die Maschine mit niedriger Drehzahl läuft), ist Tmax groß; wenn N groß ist (wenn die Maschine mit hoher Drehzahl läuft), ist Tmax klein. Numerische Daten hinsicht lich dieser Beziehung sind vorher im Speicher gespeichert worden, und Tmax wird unter Nutzung von N als Parameter gesucht.

In Schritt 106 wird aus verschiedenen Parametern, die Ma schinenbetriebszustände bezeichnen (z. B. Kühlwassertempe ratur der Maschine und Ausgangssignal des O₂-Sensors), ein Mischungsverhältnis-Korrekturkoeffizient COEF berechnet. In Schritt 107 wird eine endgültige Einspritzimpulsdauer Ti durch Berechnen der folgenden Gleichung gebildet:

wobei Ti die Einspritzimpulsdauer, K ein Korrekturkoeffi zient, Qa die Saugluftdurchflußmenge, COEF der Mischungs verhältnis-Korrekturkoeffizient und TS eine unwirksame Impulsdauer ist.

Dann wird in Schritt 108 der Einspritzbeginnzeitpunkt Tinjst mittels der folgenden Gleichung auf der Basis von Ti, das vorher erhalten wurde, berechnet:

In Schritt 109 wird der Einspritzendpunkt begrenzt. Bei Tmax Tinjst + Ti geht der Ablauf also direkt zu Schritt 111 weiter, und bei Tmax < Tinjst + Ti wird Tinjst auf der Basis der folgenden Gleichung

Tinjst = Tmax - Ti (3)

korrigiert.

In Schritt 111 wird der Einspritzbeginnzeitpunkt Tinjst nach Begrenzung des Einspritzendpunkts in ein Register ge setzt. Dieses Register beginnt mit der Aufwärtszählung von Null aus, wenn ihm ein Signal zugeführt wird, das einen Bezugspunkt bezeichnet (z. B. 110° UT nach einem Bezugs signal für jeden Zylinder), der als Basis für die Ein spritzeinstellung für jeden Zylinder dient. Das Register erzeugt ein Ausgangssignal, wenn der Erhöhungswert mit der oben genannten vorgegebenen Information übereinstimmt. Die ses Ausgangssignal wird als Einspritzsignal dem entspre chenden Einspritzventil 23 zugeführt. In Schritt 112 wird Ti, das in Schritt 107 gebildet wurde, in ein Einspritz beendigungsregister gesetzt. Dieses Einspritzbeendigungs register ist mit dem obigen Einspritzbeginnregister gekop pelt. Wenn das Einspritzbeginnregister ein Einspritzsignal liefert, beginnt das Einspritzbeendigungsregister mit der Inkrementierung des Zählwerts von Null aus. Wenn dieser inkrementierte Wert und der in das Einspritzbeendigungs register gesetzte Wert einander gleich werden, beendet das Einspritzbeendigungsregister das dem Einspritzventil zuge führte Einspritzsignal.

Unter Bezugnahme auf Fig. 8 wird als nächstes der Inhalt des Steuervorgangs entsprechend dem obigen Ablauf, d. h. die Bildung des Einspritzsignals zur Steuerung des Öff nens/Schließens jedes Einspritzventils, beschrieben. In Abschnitt A von Fig. 8 ist der Hubzustand der Maschine, d. h. eine Folge von vier Hüben, und zwar Verdichtungs-, Verbrennungs-, Auslaß- und Saughub, gezeigt. B bezeichnet das vom Kurbelwinkelsensor zugeführte Kurbelwinkelsignal (das z. B. um jeweils 1° abgestufte Winkel bezeichnet). Die anschließende Steuerung erfolgt auf der Basis des unteren Totpunkts (UT) (nicht gezeigt), der um 110° hinter dem Bezugssignal für jeden Zylinder liegt.

T₁, das in Schritt 104 von Fig. 5 berechnet wurde, bezeich net die Zeitdauer für die obigen vier Hübe und kann unter Anwendung der folgenden Gleichung gebildet werden:

T_I = k/N (4)

wobei k eine Konstante ist.

Die in Schritt 107 berechnete Einspritzimpulsdauer Ti be zeichnet die Impulsdauer des Einspritzsignals entsprechend C in Fig. 8. Ti′ bezeichnet einen Teil der Einspritzimpuls dauer Ti, der den dem Saughub entsprechenden zeitlichen Bereich überlappt. Die Beziehung zwischen der Impulsrest rate Kr und Ti und Ti′ wird wie folgt geschrieben:

Ein Wert von 100% für Kr entsprechend dieser Gleichung bedeutet, daß während des Auslaßhubs kein Teil des Impuls signals erscheint und daß das gesamte Signal nach dem Be ginn des Saughubs auftritt.

Der Einspritzbeginnzeitpunkt Tinjst in den obigen Glei chungen bezeichnet den Zeitablauf ausgehend vom Bezugspunkt (RDC), und die Zeitdauer vor dem Beginn des Saughubs wird als 3/4T₁ geschrieben. Daher ergibt sich die folgende Gleichung:

3/4TI + Ti′ = Tinjst + Ti (6)

Ti′=Kr×Ti aus Gleichung (5) wird in Gleichung (6) sub stituiert, so daß Tinjst wie folgt geschrieben wird:

Tinjst = 3/4Ti - (1 - Kr)Ti (7)

Wie aus dieser Gleichung ersichtlich ist, kann der Ein spritzbeginnzeitpunkt Tinjst ohne weiteres aus der Ein spritzimpulsdauer Ti und der Impulsdauerrestrate Kr gebil det werden.

Wie Fig. 8 zeigt, begrenzt Tmax, das die Grenze des Ein spritzendpunkts bezeichnet, die Hinterflanke der mit C be zeichneten Einspritzimpulsdauer Ti (d. h., Tinjst + Ti), und es besteht keine Möglichkeit eines EIN-Zustands nach Tmax.

Die auf dieser Steuerung basierende Kraftstoffzufuhr ergibt sich aus den Fig. 1A, 1B und 1C. Wenn die Maschine in einem Niedrigtemperaturzustand (z. B. Kühlwassertemperatur Tw=-30°C) angelassen wird, spritzt das Einspritzventil für die Kraftstoffzufuhr zu jedem Zylinder den Kraftstoff während des Saughubs in jeden Zylinder ein. Wenn die Ma schine dann im Betrieb warmläuft, wird der Einspritzzeit punkt des Einspritzventils aus der Saughubperiode zur Aus laßhubperiode verschoben, wie Fig. 1B zeigt. Bei einer Kühlwassertemperatur Tw von 0°C beträgt also die Impuls dauerrestrate Kr etwa 70%.

Nachdem die Kühlwassertemperatur Tw weiter gestiegen ist und z. B. 60°C beträgt, wird der Einspritzzeitpunkt des Einspritzventils vollständig in die Auslaßhubperiode ver schoben (Fig. 1C). Nach weiterer Erhöhung der Kühlwasser temperatur Tw, wenn diese z. B. 80°C beträgt, wird der Einspritzzeitpunkt des Einspritzventils zum Einspritzzeit punkt für Normalbetrieb rückgeführt.

Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel wird der Einspritz zeitpunkt jedes Einspritzventils nach Maßgabe der Änderung der Kühlwassertemperatur Tw ständig geändert. Die Art und Weise der Änderung des Einspritzzeitpunkts gemäß der Erfin dung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann der Einspritzzeitpunkt stufenweise in bezug auf eine Vielzahl von Bereichen von Kühlwassertemperaturen, die in gewünschter Weise vorgegeben sind, geändert werden.

Da bei dem obigen Ausführungsbeispiel die Funktion des Einspritzventils zur Einspritzung und Zuführung von Kraft stoff zu jedem Zylinder darin besteht, ein gasförmiges Kraftstoff-Luft-Gemisch durch direktes Vermischen von ver gastem Kraftstoff mit der in jeden Zylinder gesaugten Luft zu bilden, können der Kraftstoff und die Luft nur dann in geeigneter Weise vermischt und die gewünschten Auswirkungen erhalten werden, wenn die Teilchengröße des eingespritzten Kraftstoffs nicht zu groß ist. Verschiedene Experimente haben bestätigt, daß gute Effekte erhalten werden, wenn die Teilchengröße des vergasten Kraftstoffs 100 µm oder weniger beträgt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden somit Ein spritzventile verwendet, die Einspritzteilchen von weniger als 100 µm, z. B. 80-90 µm, bilden können. Allerdings kön nen tatsächlich aus den heute verfügbaren Einspritzventilen solche ausgewählt werden, die in der Lage sind, Kraftstoff einer Teilchengröße von 120-130 µm einzuspritzen, um glei che Auswirkungen zu erzielen.

Wie Fig. 11 zeigt, kann jedes Einspritzventil so angeordnet sein, daß es dem am Oberende jedes Zylinders angeordneten Einlaßventil zugewandt ist, was es ermöglicht, ein geeig netes gasförmiges Kraftstoff-Luft-Gemisch dadurch zu bil den, daß eingespritzter Kraftstoff in vergastem Zustand mit Saugluft vermischt wird.

Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß es durch das angegebene Verfahren und die Einrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zu den Zylindern einer Mehrzylinder- Brennkraftmaschine möglich ist, eine Verschlechterung der Abgaszusammensetzung, einen erhöhten Kraftstoffverbrauch und eine Verschlechterung des Betriebsverhaltens zu vermei den. Durch die Erfindung ist es also möglich, den Berech nungszeitpunkt der Kraftstoffzufuhrmenge dadurch zu verzö gern, daß beim Anlassen der Maschine, wenn die Drehzahl änderung besonders groß ist, der Einspritzzeitpunkt von der Auslaßhubperiode zur Saughubperiode verschoben wird, wo durch der Kraftstoff präziser zugeführt werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Kraftstoffzufuhr zu einer Mehrzahl Zylin der einer Brennkraftmaschine, wobei Maschinenbetriebszu stände einschließlich die Betriebstemperatur der Maschine erfaßt werden und der Kraftstoff auf der Basis der erfaß ten Maschinenbetriebszustände nacheinander in jeden Ma schinenzylinder eingespritzt wird, gekennzeichnet durch Verschieben des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung in jeden der Mehrzahl Zylinder von einer Auslaßhubperiode zu einer Saughubperiode nach Maßgabe der aus den erfaßten Maschinenbetriebszuständen ausgewählten Maschinenbetriebs temperatur.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung des Einspritzzeitpunkts die Verschie bung des Einspritzbeginns umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzufuhrmenge zu jedem Zylinder auf der Basis der erfaßten Maschinenbetriebsbedingungen bestimmt wird, daß eine Grenze für den Einspritzendpunkt bestimmt wird und daß die Kraftstoffzufuhr so gesteuert wird, daß der Endpunkt des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts den Grenz wert des Einspritzendpunkts nicht überschreitet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff so eingespritzt wird, daß die Teilchen größe des vergasten Kraftstoffs nicht mehr als 120 µm beträgt.

5. Verfahren zur Kraftstoffzufuhr zu einer Mehrzahl Zylin der einer Brennkraftmaschine, wobei Maschinenbetriebszu stände erfaßt werden und der Kraftstoff nacheinander durch Einspritzung in jeden der Maschinenzylinder auf der Basis der erfaßten Maschinenbetriebszustände zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff wenigstens in einem vorbestimmten Ma schinenbetriebszustand in Saugluftströme eingespritzt wird, die in jeden Maschinenzylinder strömen.

6. Verfahren zur Kraftstoffzufuhr zu einer Mehrzahl Zylin der einer Brennkraftmaschine, wobei Maschinenbetriebszu stände einschließlich der Betriebstemperatur der Maschine erfaßt werden und der Kraftstoff durch Einspritzen in jeden Maschinenzylinder auf der Basis der erfaßten Maschinenbe triebszustände nacheinander zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzzeitpunkt in jeden der Mehrzahl Zylinder mit steigender Betriebstemperatur der Maschine, die in den erfaßten Maschinenbetriebszuständen enthalten ist, zur Vorverstellseite der Rotation der Maschine hin verschoben wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzzeitpunkt stufenweise geändert wird.

8. Einrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zu einer Mehrzahl Zylinder einer Brennkraftmaschine, mit:
Sensoren (13, 26, 29 usw.), die Maschinenbetriebszustände aufnehmen;
einer Steuereinheit (25), die die Kraftstoffzufuhrmenge zu jedem der Mehrzahl Maschinenzylinder auf der Basis der von den Sensoren aufgenommenen Maschinenbetriebszustände be stimmt;
Einspritzventilen (4), die nach Maßgabe eines von der Steuereinheit (25) zugeführten Einspritzsteuersignals öff nen können;
wobei der Kraftstoff in einem vorbestimmten Maschinenbe triebszustand während eines Saughubs eingespritzt und jedem Zylinder zugeführt wird; dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Einspritzventil (4) so angeordnet ist, daß es einem Einlaßventil (5) gegenübersteht, um dem entsprechen den Zylinder (8) Kraftstoff zuzuführen.

9. Einrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zu einer Mehrzahl Zylinder einer Brennkraftmaschine, mit:
Sensoren (13, 26, 29 usw.), die Maschinenbetriebszustände einschließlich der Maschinenbetriebstemperatur aufnehmen;
einer Steuereinheit (25), die die jedem der Mehrzahl Ma schinenzylinder zuzuführende Kraftstoffmenge und den Ein spritzzeitpunkt aufgrund eines Eingangssignals von den Sensoren bestimmt; und
Einspritzventilen (4), die den Kraftstoff in jeden der Mehrzahl Maschinenzylinder durch Steuerung der Ventilöff nung auf der Basis eines von der Steuereinheit (25) zuge führten Einspritzsteuersignals nacheinander einspritzen; dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuereinheit (25) ein Maschinentemperatursignal (Tw) von den Maschinenbetriebszustands-Sensoren zugeführt wird und die Steuereinheit den auf dem Einspritzsteuersi gnal basierenden Einspritzzeitpunkt nach Maßgabe des Pegels des Maschinentemperatursignals (Tw) von einer Auslaßhub periode zu einer Saughubperiode verschiebt.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Steuereinheit (25) durchgeführte Verschie bung des Einspritzzeitpunkts die Verschiebung des Ein spritzbeginnzeitpunkts auf der Basis des Einspritzsteuer signals umfaßt.

11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (25) das Einspritzsteuersignal und ein Signal zur Bestimmung einer Grenze des Einspritzend punkts liefert und das Öffnen der Einspritzvorrichtung so steuert, daß die Grenze des Einspritzendpunkts nicht über schritten wird.

12. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzvorrichtung ein Einspritzventil aufweist, das den Kraftstoff so einspritzen kann, daß die Teilchen größe des vergasten Kraftstoffs nicht mehr als 120 µm beträgt.