DE4131233A1 - Kraftstoffzufuehrungsvorrichtung fuer einen verbrennungsmotor - Google Patents

Kraftstoffzufuehrungsvorrichtung fuer einen verbrennungsmotor

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DE4131233A1
DE4131233A1 DE4131233A DE4131233A DE4131233A1 DE 4131233 A1 DE4131233 A1 DE 4131233A1 DE 4131233 A DE4131233 A DE 4131233A DE 4131233 A DE4131233 A DE 4131233A DE 4131233 A1 DE4131233 A1 DE 4131233A1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen in einer Kraftstoffzuführungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors und bezieht sich insbesondere auf eine Kraftstoffzuführungsreguliervorrichtung, die jedem Zylinder ein entsprechend reguliertes Gemisch von Luft und Kraftstoff zuführt.
Es ist bekannt, daß Kraftfahrzeuge mit Kraftstoffzuführungsvorrichtungen ausgestattet sind, durch die ein Kraftstoff-Luftverhältnis reguliert wird und jedem Zylinder zugeführt wird. Eine typische Kraftstoffzuführungsvorrichtung ist z. B. in den japanischen Veröffentlichungen mit der Nr. 55-1 48 932 und 58-23 245 offenbart. Eine solche Kraftstoffzuführungsvorrichtung ist mit einem Öffnungs- Schließungs-Ventil in der Nähe des Einlaßventils des Verbrennungsmotors ausgestattet. Das Öffnungs-Schließungs-Ventil wird betätigt, um die Einlaßluft-Strömungsgeschwindigkeit zu steuern, die einer Brennkammer des Motors zugeführt wird, um den Pumpverlust des Motors zu verbessern.
Um andererseits die Ungleichheit des Kraftstoff-Luftverhältnisses zwischen den Zylindern des Motors zu verbessern, ist eine Kraftstoffzuführungsvorrichtung in der japanischen Veröffentlichung Nr. 62-1 01 868 offenbart. Die Kraftstoffzuführungsvorrichtung weist einen Drucksensor auf, der in jeder Einlaßöffnung eingebaut ist und der jeden Einlaßruck erfaßt. Der Kraftstoffzuführungsanteil für jeden Zylinder wird in Übereinstimmung mit dem Einlaßdruck korrigiert. Obgleich die Ungleichheit des Kraftstoff-Luftverhältnisses zwischen den Zylindern durch den Einbau eines solchen Drucksensors in jedem Zylinder verbessert wird, steigen die Produktionskosten des Motors jedoch stark an.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Kraftstoffzuführungsvorrichtung zu schaffen, die die Ungleichheit des Kraftstoff-Luftverhältnisses zwischen den Zylindern eines Verbrennungsmotors durch Steuerung des Kraftstoffzuführungsanteils verbessert.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kraftstoffzuführungsvorrichtung zu schaffen, die den Kraftstoffzuführungsanteil durch Ändern eines Kraftstoffeinspritzzeitpunktes in Übereinstimmung mit dem Einlaßöffnungsdruck in der Nähe des Kraftstoffeinspritzventils steuert, ohne daß ein Drucksensor zum Erfassen des Einlaßöffnungsdrucks vorhanden ist.
Eine Kraftstoffzuführungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, der einen Einlaßkanal mit einer Drosselklappe aufweist. Die Kraftstoffzuführungsvorrichtung umfaßt eine Kraftstoffzuführungseinrichtung, die in dem Einlaßkanal stromabwärts der Drosselklappe angeordnet ist, und die dem Einlaßkanal Kraftstoff zuführt. Eine Kraftstoffzuführungsanteil-Bestimmungseinrichtung bestimmt einen Kraftstoffzuführungsanteil in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors. Eine Einlaßöffnungsdruck-Schätzeinrichtung schätzt einen Einlaßöffnungsdruck im Einlaßkanal stromabwärts der Drosselklappe in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand. Eine Kraftstoffzuführungsanteil- Korrektureinrichtung korrigiert den Kraftstoffzuführungsanteil in Übereinstimmung mit dem Einlaßöffnungsdruck, der durch die Einlaßöffnungsdruck-Schätzeinrichtung abgeschätzt wird. Eine Treibersteuereinrichtung steuert die Kraftstoffzufuhrungseinrichtung in Übereinstimmung mit dem korrigierten Kraftstoffzuführungsanteil.
Da mit dieser Anordnung die Kraftstoffeinspritzung für jeden Zylinder mit der Korrektur des Basiseinspritzzeitpunktes in Übereinstimmung mit dem geschätzten Einlaßöffnungsdruck ausgeführt wird, entspricht das Kraftstoff-Luftverhältnis jedes Zylinders einander und wird auf einen geeigneten Wert gesteuert, sogar wenn der Motor eine Ungleichheit im Abdichtverhalten und/oder in der Montagegenauigkeit zwischen den Zylindern aufweist. Da außerdem diese Vorrichtung den Einlaßöffnungsdruck ohne einen Einlaßöffnungsdrucksensor abschätzt, werden die Produktionskosten des Motors stark gesenkt.
In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente und Teile in allen Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 ein Anordnungsschaubild einer Ausführungsform einer Kraftstoffzufuhrungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Teilschnittansicht eines Einlaßsystems des Motors, der die Kraftstoffzufuhrungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung anwendet;
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht des Motors von Fig. 2;
Fig. 4 ein strukturelles Blockschaltbild, das eine Ausführungsform der Hardware eines Steuergerätes der Kraftstoffzufuhrungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 einen Programmablaufplan, der ein Programm der Kraftstoffzuführungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 einen Programmablaufplan, der ein weiteres Programm der Kraftstoffzuführungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 einen Datenplan eines Einlaßöffnungsdrucks bei einem Basiseinspritz-Startzeitpunkt in Übereinstimmung mit einem Kurbelwinkel und Motordrehzahlen;
Fig. 8 einen Datenplan eines Korrekturwertes für den Kraftstoffzuführungsanteil in Übereinstimmung mit dem Kurbelwinkel und dem Öffnungsgrad einer Drosselklappe;
Fig. 9 ein Diagramm, das eine periodische Änderung des Einlaßöffnungsdrucks und die Beziehung des Basiseinspritzzeitpunkts und des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts bezüglich dem Kurbelwinkel zeigt; und
Fig. 10 einen Programmablaufplan, der eine zweite Ausführungsform eines Programms einer Kraftstoffzuführungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 9 ist eine Ausführungsform einer Kraftstoffzuführungsvorrichtung gezeigt, die in einem Verbrennungsmotor angebracht ist. Der Verbrennungsmotor weist vier Verbrennungskammern 101, 102, 103 und 104 auf, von denen jede durch einen Zylinder #1, #2, #3, #4 mit einem befestigten und geschlossenen einen Ende und einem beweglichen Kolben 111, 112, 113, 114 an dem anderen Ende definiert ist. Die vier Zylinder #1, #2, #3, #4 sind in einer Reihe angeordnet, und deren Kolben 111, 112, 113 und 114 sind mit einer gemeinsamen Kurbelwelle 14 verbunden. Jeder Zylinder weist ein Kraftstoffeinspritzventil 11 auf. Das Kraftstoff-Luftgemisch in jedem Zylinder wird durch den Kolben komprimiert und mittels einem elektrischen Zündfunken zu einem Zeitpunkt nahe dem Ende des Kompressionstaktes gezündet. In die vier Zylinder #1, #2, #3 und #4 sind Kolben 111, 112, 113 und 114 eingepaßt. Diese sind mit der Kurbelwelle 14 mittels Pleuelstangen 121, 122, 123 und 124 verbunden. Ein Schwungrad ist an einem Ende der Kurbelwelle 14 angebracht und rotiert mit dieser. Die Arbeitstakte bzw. Expansionstakte der verschiedenen Zylinder sind in der Reihenfolge #1-#4-#3-#2 mit aufeinanderfolgenden Arbeitstakten abgestimmt, die voneinander durch einen 180o-Kurbelwellenweg beabstandet sind.
Ein Kraftstoff-Luftgemisch wird jeder Verbrennungskammer über jede Einlaßöffnung 1 zugeführt, die unabhängig ausgebildet ist und in der eine Drosselklappe 2 vorgesehen ist, die direkt oder indirekt mit einem Beschleunigungs- bzw. Gaspedal 16 solcher Art verbunden ist, daß der Öffnungsgrad der Drosselklappe 2 im Ansprechen auf die Änderung des Niederdrückgrades des Beschleunigers 16, der manuell betätigbar ist, geändert wird. Ein Einlaßventil 3 ist stromabwärts der Drosselklappe 2 angeordnet, um die Verbrennungskammer zu schließen. Ein Bypaßkanal 4 ist ausgebildet, um das Drosselventil 2 zu überbrücken und in diesem ist ein Öffnungs-Schließungs-Ventil (bzw. Bypaßventil) 5 eingebaut zum Öffnen und Schließen des Bypaßkanals 4. Das Öffnungs-Schließungs-Ventil 5 wird durch einen Betätiger 5A elektromagnetisch angetrieben in Übereinstimmung mit dem Signal eines Steuergeräts 6. Das Volumen des Einlaßkanals 1 der Drosselklappe 2 zum Einlaßventil 3 beträgt die Hälfte des Maximalvolumens der Verbrennungskammer (wie im Fall, bei dem der Kolben am unteren Totpunkt steht).
Das Steuergerät 6 empfängt ein Bezugssignal und ein Positionssignal vom Kurbelwinkelsensor 7. Das Bezugssignal wird bei jeder 180o-Drehung der Kurbelwelle 14 erzeugt, und das Positionssignal wird bei jedem Grad (10) der Drehung der Kurbelwelle erzeugt. Außerdem empfängt das Steuergerät 6 ein Signal, das von einem Verbrennungskammer-Drucksensor (nicht gezeigt) abgegeben wird, der in dem Metallbodenbereich jeder Zündkerze 8 eingebettet ist und empfängt ein Signal, das die Sauerstoffdichte angibt, die von einem O2-Sensor 10 abgegeben wird, der in einem Abgaskanal (ohne Bezugszeichen) angeordnet ist.
In Fig. 4 ist eine Ausführungsform einer Hardware des Steuergeräts 6 gezeigt. Die Hardware weist einen ersten Berechnungsabschnitt (einen Basiseinspritzzeitpunkt- Berechnungsabschnitt) 6A auf, der einen Basiskraftstoff- Einspritzzeitpunkt in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl und dem Öffnungsgrad der Drosselklappe 2 berechnet. Der erste Berechnungsabschnitt 6A gibt ein Signal, das den Basiskraftstoff-Einspritzzeitpunkt angibt, an ein Multiplizierglied 6C und an einen zweiten Berechnungsabschnitt (einen Kraftstoffstartkurbelwinkel- Berechnungsabschnitt 6B) ab. Der zweite Berechnungsabschnitt 6B berechnet einen Kurbelwinkel bei einem Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt in Übereinstimmung mit dem Signal des ersten Berechnungsabschnitts 6A und gibt ein Signal, das den Kurbelwinkel bei dem Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt angibt, an einen ersten Schätzabschnitt (einen Einlaßöffnungsdruck-Schätzabschnitt) 6E ab. Der erste Schätzabschnitt 6E schätzt einen Einlaßöffnungsdruck bei einem Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt (einem ersten Druck) in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl und dem Öffnungsgrad der Drosselklappe 2 ab. Ein zweiter Schätzabschnitt (ein Einlaßöffnungsdruck-Schätzabschnitt) 6F schätzt einen Einlaßöffnungsdruck bei einem Kraftstoffeinspritz- Endzeitpunkt (einem zweiten Druck) in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl und dem Öffnungsgrad der Drosselklappe 2 ab. Ein vierter Berechnungsabschnitt (ein Druckkorrekturwert-Berechnungsabschnitt) 6C, berechnet einen Druckkorrekturwert in Übereinstimmung mit einem gemittelten Wert zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck (der Einlaßöffnungsdruck beim Einspritzstartzeitpunkt und der Einlaßöffnungsdruck beim Einspritzendzeitpunkt).
Ein Integralanteil-Berechnungsabschnitt 6H berechnet einen Integralanteil des Kraftstoff-Luftverhältnisses in Übereinstimmung mit dem Signal des O2-Sensors 10. Ein Proportionalanteil-Berechnungsabschnitt 61 berechnet einen Proportionalanteil des Kraftstoff-Luftverhältnisses in Übereinstimmung mit dem Signal des O2-Sensors 10. Ein Additionsglied 6J berechnet einen Kraftstoff-Luftverhältnis-Korrekturwert durch Addieren des Integralanteils und des Proportionalanteils und gibt ein Signal, das den Kraftstoff-Luftverhältnis-Korrekturwert angibt, an ein Multiplizierglied 6K ab. Das Multiplizierglied 6K korrigiert den Kraftstoff-Luftverhältnis-Korrekturwert durch Multiplizieren einer Konstanten mit dem Kraftstoff-Luftverhältnis-Korrekturwert. Das Multiplizierglied 6C berechnet eine genaue Kraftstoffeinspritzperiode durch Multiplizieren des Basis-Kraftstoffeinspritzzeitpunktes, des Druckkorrekturwertes und des Kraftstoff-Luftverhältnis-Korrekturwertes und gibt ein Signal, das die genaue Kraftstoffeinspritzperiode angibt, an einen Treiber 6L ab. Der Treiber 6L steuert das Kraftstoffeinspritzventil 11 in Übereinstimmung mit der genauen Kraftstoffeinspritzperiode.
Andererseits berechnet ein fünfter Berechnungsabschnitt (ein Bypaßventil-Kurbelarbeitswinkel-Berechnungsabschnitt) 6M einen Kurbelwinkel, bei dem das Öffnungs-Schließungs-Ventil 5 in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl geöffnet ist und gibt ein Signal, das den Öffnungs-Schließungs-Ventil-Kurbelarbeitswinkel angibt an einen Treiber 6N. Der Treiber 6N betätigt das Öffnungs-Schließungs-Ventil 5 durch Steuern eines Betätigers 5A in Übereinstimmung mit dem berechneten Kurbelwinkel für das Bypaßventil 6N.
Die Arbeitsweise der so angeordneten Kraftstoffzuführungsvorrichtung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Progammablaufpläne der Fig. 5 und 6 diskutiert.
Die Routine des Programmablaufplans in Fig. 5 wird für jeden Zylinder in vorbestimmten Zeitintervallen (z. B. 10 ms) durch die synchronisierte Verarbeitung und dem Ansprechen auf ein Positionssignal des Kurbelwinkelsensors 7 ausgeführt.
In Stufe S1 berechnet das Steuergerät 6 einen Basiseinspritzzeitpunkt (Basiseinspritzanteil), der einem Basiseinspritzzeitpunkt unter der Bedingung entspricht, daß die Differenz zwischen dem Kraftstoffdruck zur Zuführung des Kraftstoffs zum Kraftstoffeinspritzventil 11 und dem Einlaßöffnungsdruck im wesentlichen konstant ist in Übereinstimmung mit den Signalen, die den Öffnungsgrad der Drosselklappe 2 und die Motordrehzahl angeben.
In einer Stufe S2 berechnet das Steuergerät 6 einen Kurbelwinkel, bei dem die Kraftstoffeinspritzung gestartet wird, so daß die Kraftstoffeinspritzung beendet wird, kurz bevor das Einlaßventil geöffnet wird, in Übereinstimmung mit dem Basis-Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, der in Stufe S1, wie in Fig. 9 gezeigt, berechnet wird.
In einer Stufe S3 schätzt das Steuergerät 6 einen Einlaßöffnungsdruck (erster Druck) durch Aufsuchen eines Datenplans, der eine Beziehung zwischen dem Basiseinlaßöffnungsdruck und einem Startpunkt der Kraftstoffeinspritzung und dem Kurbelwinkel beim Startpunkt der Kraftstoffeinspritzung repräsentiert. Der Zeitpunkt, wenn der erste Druck geschätzt wird, ist beim Punkt A in Fig. 9 positioniert. Es wird angemerkt, daß der Einlaßöffnungsdruck beim Basiskraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt (erster Druck) der in einem Zustand befindlich ist, bei dem die Drosselklappe 2 vollständig geschlossen ist, von dem Datenplan von Fig. 7 in Übereinstimmung mit dem Bypaßventilöffnungsgsrad, der Motordrehzahl und dem Kurbelwinkel beim Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt aufgesucht wird. Außerdem wird der Korrekturwert für den Einlaßöffnungsdruck von dem Datenplan von Fig. 8 in Übereinstimmung mit dem Bypaßventilöffnungsgrad und dem Kurbelwinkel beim Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt aufgesucht. Der Einlaßöffnungsdruck beim Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt (dem ersten Druck) wird durch Addieren des Korrekturwertes zum Basiseinlaßöffnungsdruck beim Kraftstoffeinspritz-Startzeitpunkt berechnet.
In einer Stufe S4 wird ein Einlaßöffnungsdruck im Einlaßkanal 2 stromabwärts der Drosselklappe 2 am Kraftstoffeinspritz-Endzeitpunkt (zweiter Druck) durch Aufsuchen des Datenplans ähnlich dem der Fig. 7 und 8 in Übereinstimmung mit dem Drosselventilöffnungsgrad und der Motordrehzahl abgeschätzt. Der Zeitpunkt, wenn der zweite Druck geschätzt wird, ist beim Punkt B in Fig. 9 positioniert. Es ist anzumerken, daß der Einlaßöffnungsdruck beim Kraftstoffeinspritzende (dem zweiten Druck), der in einem Zustand ist, wo die Drosselklappe vollständig geschlossen ist, aus dem Datenplan in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl und dem Kurbelwinkel bei dem Kraftstoffeinspritzendzeitpunkt ausgesucht wird, das ähnlich dem Abschätzen des Einlaßöffnungsdrucks beim Kraftstoffeinspritzstartzeitpunkt (dem ersten Druck) ist. Gleichzeitig wird der Druckkorrekturwert aus dem Datenplan in Übereinstimmung mit dem Drosselöffnungsgrad und dem Kurbelwinkel beim Kraftstoffeinspritzendzeitpunkt aufgesucht. Außerdem wird der Endeinlaßöffnungsdruck bei dem Kraftstoffeinspritzendzeitpunkt durch Addieren des Korrekturwertes mit dem Basiseinlaßöffnungsdruck bei dem Kraftstoffeinspritzendzeitpunkt berechnet.
In einer Stufe S5 wird der Mittelwert zwischen dem Einlaßdruck bei dem Kraftstoffeinspritzstartzeitpunkt (dem ersten Druck) und dem Einlaßdruck beim Kraftstoffeinspritzendzeitpunkt (dem zweiten Druck) berechnet und der Druckkorrekturwert wird in Übereinstimmung mit diesem Mittelwert berechnet.
Außerdem wird die Routine des Programmablaufplans in Fig. 6 für jeden Zylinder im Ansprechen auf das Bezugssignal durch den Synchronisationsprozeß ausgeführt.
In einer Stufe S11 wird ein Proportionalanteil des Kraftstoff-Luftverhältnisses in Übereinstimmung mit dem Signal des O2-Sensors berechnet.
In einer Stufe S12 wird ein Integralanteil des Kraftstoff-Luftverhältnisses in Übereinstimmung mit dem Signal des O2-Sensors berechnet.
In einer Stufe S13 wird ein Kraftstoff-Luftverhältnis-Korrekturwert berechnet, um ein theoretisches Verhältnis durch Addieren eines Proportionalanteils und des Integralanteils an das tatsächliche Kraftstoff-Luftverhältnis anzunähern.
In einer Stufe S14 wird eine konstante Zahl mit dem Kraftstoff-Luftverhältnis-Korrekturwert multipliziert, so daß der Kraftstoff-Luftverhältnis-Korrekturwert auf einen geeigneten Wert gebracht wird.
In einer Stufe S15 wird der Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt durch Multiplizieren des Basis-Kraftstoffeinspritzzeitpunktes, des Druckkorrekturwertes und des Kraftstoff-Luftverhältnis-Korrekturwertes miteinander berechnet.
In einer Stufe S16 wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, der in der Stufe S15 berechnet wird, an den Treiber 6N angelegt, der das Kraftstoffeinspritzventil 11 solcherart betätigt, daß die Kraftstoffeinspritzung bei dem Kraftstoffeinspritz-Kurbelendwinkel beendet wird.
In einer Stufe S17 wird der Kurbelwinkel, bei dem das Öffnungs-Schließungs-Ventil 5 geöffnet wird, in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl berechnet.
In einer Stufe S18 wird der Bypaßventil-Öffnungskurbelwinkel, der in der Stufe S17 berechnet wird, an den Treiber 6N angelegt. Mit dieser Operation steuert der Treiber 6N den Betätiger 5A so, daß das Bypaßventil 5 in einen Öffnungszustand bei öffnendem Kurbelwinkel und in einen geschlossenen Zustand bei schließendem Kurbelwinkel gebracht wird. Es ist anzumerken, daß das Bypaßventil 5 in in einer Periode von einem Kompressionstakt bis einem Verbrennungstakt geöffnet ist und daß das Bypaßventil 5 für eine Periode des Einlaßtakts geschlossen ist. Mit dieser Steuerung des Bypaßventils 5 nimmt der Einlaßöffnungsdruck bei der Position stromabwärts des Drosselventils 2 einen Wert an, der im wesentlichen gleich dem atmosphärischen Druck zu dem Zeitpunkt ist, bei dem das Einlaßventil 3 bei jedem Verbrennungstakt gerade geöffnet wird, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Dann wird der Einlaßöffnungsdruck entsprechend dem Einlaßtakt abgesenkt. Weiterhin steigt der Einlaßdruck auf einen atmosphärischen Druck für eine Periode von einem Kompressionstakt bis zu einem Verbrennungstakt an. Das Bypaßventil 5, das in jeden Zylinder eingebaut ist, wird so gesteuert, daß das Ausgangsdrehmoment jedes Zylinders im wesentlichen den gleichen Wert zueinander einnimmt.
Da mit der so angeordneten Kraftstoffzuführungsvorrichtung der Einspritzendzeitpunkt durch die Korrektur des Basiseinspritzzeitpunktes in Übereinstimmung mit dem geschätzten Einlaßöffnungsdruck bestimmt wird, entspricht das Kraftstoff-Luftverhältnis jedes Zylinders zueinander und wird auf einen geeigneten Wert gesteuert, sogar wenn der Motor eine Ungleichheit des Abdichtverhaltens und/oder Montageungenauigkeiten zwischen den Zylindern aufweist. Da außerdem diese Vorrichtung die Funktion hat, den Einlaßöffnungsdruck ohne einen Einlaßöffnungsdrucksensor abzuschätzen, werden die Produktionskosten des Motors stark gesenkt.
Da außerdem das Öffnungs-Schließungs-Ventil 5 in jedem Bypaßkanal der Drosselklappe 2 angeordnet ist, ist das Volumen des Einlaßkanals stromabwärts der Drosselklappe 2 so dimensioniert, daß es die Hälfte des Maximalvolumens der Brennkammer ist, wobei das Öffnungs-Schließungs-Ventil 5 vollständig geöffnet ist, so daß der Einlaßöffnungsdruck in einem Bereich stromabwärts der Drosselklappe 2 einen Wert in der Nähe des atmosphärischen Drucks einnimmt, falls das Einlaßventil 3 geöffnet ist, und das Öffnungs-Schließungs-Ventil 5 wird auf einen vorbestimmten Öffnungsgrad gesetzt. Entsprechenderweise wird der Brennkammerdruck zu dem Zeitpunkt, bei dem sich das Einlaßventil gerade geöffnet hat, auf einen Druck nahe dem atmosphärischen Druck aufrechterhalten. Deshalb wird der Verbrennungskammerdruck im allgemeinen linear von dem atmosphärischen Druck auf einen Verbrennungsdruck bei einer B.D.P. - des Kolbens im Leerlauf abgesenkt (z. B. -550 bis -570 mmHg). Deshalb wird der Pumpverlust im Vergleich zu der herkömmlichen Drosselklappensteuerung stark unterdrückt. Dies verbessert stark die Motorleistung. Außerdem wird der Aufbau der Vorrichtung stark vereinfacht durch Steuern des Öffnungs-Schließungs-Ventils 5 mittels dem elektromagnetischen Betätiger 5A.
In dieser Vorrichtung ist das Volumen des Einlaßkanals 1 stromabwärts der Drosselklappe 2 zum Einlaßventil 3 so festgelegt, daß es kleiner oder gleich der Hälfte des Maximalvolumens der Brennkammer ist. Der Grund für den obenerläuterten Aufbau wird nachstehend erklärt.
Wenn angenommen wird, daß der Motor so ausgebildet ist, daß er den nachfolgenden Bedingungen Genüge tut; das Maximalvolumen der Brennkammer ist X; das Volumen des Einlaßkanals 1 von der Drosselklappe 2 zum Einlaßventil 3 ist Y; das Verdichtungsverhältnis ist 1:10; und der Brennkammerdruck ist -456 mmHg zu dem Zeitpunkt, wenn der Kolben im Leerlauf beim B.D.P. steht (im allgemeinen nimmt ein Hochgeschwindigkeitsmotor einen solchen Druckwert ein, da der Motor so dimensioniert ist, daß er eine Ventilüberlappungsperiode erhöht). Das heißt, wenn das Gesamtvolumen des Einlaßkanals und der Brennkammer in einen Zustand des U.D.P. des Kolbens ist, was durch (X/10 + Y) repräsentiert wird und das Gesamtvolumen des. Einlaßkanals und der Brennkammer in einem Zustand des B.D.P. des Kolbens durch (X + Y) repräsentiert wird, um den Brennkammerdruck und den Einlaßöffnungsdruck von dem atmosphärischen Druck (1 atmosphärischer Druck) auf -450 mmHg (0,4 atmosphärischer Druck) zu ändern, ist es erforderlich, daß (X/10 + Y)/(X + Y) gleich 0,4 wird. Deshalb wird die Beziehung dieser Gleichung durch X =2Y repräsentiert.
Wenn entsprechenderweise das Einlaßkanalvolumen kleiner oder gleich der Hälfte des Maximalvolumens der Brennkammer ist, wird ein geeigneter Druck in der Brennkammer in einem Zustand des B. D. P. des Kolbens aufrechterhalten, um den Pumpverlust bei niedriger Motorlast, wie z. B. im Leerlaufzustand, zu reduzieren.
Bezugnehmend auf einen Programmablaufplan von Fig. 10 wird nachstehend eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
Der Aufbau der zweiten Ausführungsform ist ähnlich der ersten Ausführungsform, wobei das Steuergerät 6 zusätzliche Stufen in der Routine aufweist, die im Ansprechen auf jedes Positionssignal ausgeführt werden.
In einer Stufe S21 werden ein gespaltener Anteil des Einlaßventils 3 und ein gespaltener Anteil des Auslaßventils in Übereinstimmung mit einem Bezugssignal und dem Positionssignal berechnet.
In einer Stufe S22 berechnet das Steuergerät 6 eine Lufteinlaßströmungsgeschwindigkeit pro Querschnittsbereichseinheit (Querschnittsflächeneinheit) im Einlaßkanal 1 stromabwärts der Drosselklappe 2 in Übereinstimmung mit der Druckdifferenz zwischen einem vorderen und einem hinteren Bereich der Drosselklappe 2. Es ist anzumerken, daß die Lufteinlaßströmungsgeschwindigkeit pro Querschnittsbereichseinheit von dem Datenplan ausgesucht wird, der in dem Steuergerät 6 gespeichert ist, in Übereinstimmung mit der obenerläuterten Druckdifferenz und wird interpoliert berechnet.
In einer Stufe S23 wird eine erste Einlaßströmungsgeschwindigkeit, die durch den Einlaßkanal tritt, und eine zweite Einlaßströmungsgeschwindigkeit, die durch den Bypaßkanal 4 tritt, in Übereinstimmung mit dem Querschnittsbereich des Bypaßkanals 4, dem Öffnungsgrad der Drosselklappe 2, die den Querschnittsbereich des Einlaßkanals 1 ändert, und der Lufteinlaßströmungsgeschwindigkeit pro Querschnittsbereichseinheit berechnet.
In einer Stufe S24 wird ein geschätzter Lufteinlaßströmungsgeschwindigkeitsanteil mit dem der Einlaßkanal 1 beschickt wird, in Übereinstimmung mit der ersten und der zweiten Lufteinlaßströmungsgeschwindigkeit und einem Strömungsgeschwindigkeitsanteil, der der Verbrennungskammer zugeführt wird, berechnet.
In einer Stufe S25 wird ein Einlaßöffnungsdruck (der geschätzte Lufteinlaßströmungsgeschwindigkeitsanteil/ Öffnungsvolumen) in Übereinstimmung mit dem geschätzten Lufteinlaßströmungsgeschwindigkeitsanteil und dem Öffnungsvolumen berechnet.
In einer Stufe S26 wird eine Zylinderlufteinlaßströmungsgeschwindigkeit pro Querschnittsbereichseinheit aus dem Datenplan, der in dem Steuergerät 6 gespeichert ist, ausgesucht, in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen dem Einlaßöffnungsdruck, der in Stufe S25 berechnet wurde und dem Verbrennungskammerdruck, der durch den Verbrennungskammerdrucksensor erfaßt wurde, berechnet.
In einer Stufe S27 wird der geschätzte Zylinderlufteinlaßströmungsgeschwindigkeitsanteil in Übereinstimmung mit dem gespaltenen Anteil des Einlaßventils 3 und der Zylinderlufteinlaßströmungsgeschwindigkeit berechnet. In einer Stufe S28 wird der Verbrennungskammerdruck (der geschätzte Zylinderlufteinlaßströmungsgeschwindigkeitsanteil/ Verbrennungskammervolumen) in Übereinstimmung mit dem geschätzten Zylinderlufteinlaßströmungsgeschwindigkeitsanteil und dem Verbrennungskammervolumen berechnet.
In einer Stufe S29 wird die Luftauslaßströmungsgeschwindigkeit pro Volumeneinheit von dem Datenplan, der in dem Steuergerät 6 gespeichert ist, in Übereinstimmung mit der Druckdifferenz zwischen dem Verbrennungskammerdruck und dem Druck in dem Abgaskanal, abgeleitet.
In einer Stufe S30 wird ein geschätzter Abgasluftströmungsgeschwindigkeitsanteil in Übereinstimmung mit einer Luftauslaßströmungsgeschwindigkeit pro Volumeneinheit und dem gespaltenen Anteil des Auslaßventils berechnet (entsprechend dem Öffnungsbereich des Auslaßventils).
In einer Stufe S31 wird entschieden, ob der gegenwärtige Kurbelwinkel dem Kurbelwinkel des Einspritzstartzeitpunktes entspricht. Wenn die Entscheidung in der Stufe S31 "JA" ist, schreitet das Programm zu einer Stufe S32 fort. Wenn die Entscheidung in der Stufe S31 "NEIN" ist, schreitet das Programm zu einer Stufe S33 fort.
In der Stufe S32 wird der Einlaßöffnungsdruck beim Einspritzstartzeitpunkt in dem RAM des Steuergeräts 6 gespeichert.
In der Stufe S33 wird entschieden, ob der vorliegende Kurbelwinkel der Kurbelwinkel des Einspritzendzeitpunktes ist. Wenn die Entscheidung in der Stufe 33 "JA" ist, schreitet das Programm zu einer Stufe S34 fort. Wenn die Entscheidung in der Stufe S33 "NEIN" ist, schreitet die Routine des Programms zu einer Stufe "ZURÜCK" fort.
In der Stufe S34 wird der Öffnungsdruck beim Einspritzendzeitpunkt in dem RAM des Steuergeräts 6 gespeichert.
Mit dieser Operation wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt durch Korrektur des Basiseinspritzzeitpunkts in Übereinstimmung mit dem gespeicherten Öffnungsdruck abgeleitet.

Claims (11)

1. Kraftstoffzuführungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, der eine Drosselklappe und einen Einlaßkanal aufweist, gekennzeichnet durch
eine Kraftstoffzuführungsvorrichtung (11), die in dem Einlaßkanal (1) stromabwärts der Drosselklappe (2) angeordnet ist und die Kraftstoff dem Einlaßkanal (1) zuführt;
eine Kraftstoffzuführungsanteil-Bestimmungeinrichtung (6A) zum Bestimmen eines Kraftstoffzuführungsanteils in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors;
eine Einlaßöffnungsdruck-Schätzeinrichtung (6E, 6F) zum Schätzen eines Einlaßöffnungsdrucks in dem Einlaßkanal (1) stromabwärts der Drosselklappe (2) in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand;
eine KraftstoffzuführungsanteilKorrektureinrichtung (6G) zum Korrigieren des Kraftstoffzuführungsanteils in Übereinstimmung mit dem Einlaßöffnungsdruck, der durch die Einlaßöffnungsdruck-Schätzeinrichtung (6E, 6F) geschätzt wird; und
eine Treiber-Steuereinrichtung (6L) zum Steuern des Antriebs der Kraftstoffzuführungseinrichtung (11) in Übereinstimmung mit dem korrigierten Kraftstoffzuführungsanteil.
2. Kraftstoffzuführungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungsdruck-Schätzeinrichtung (6E, 6F) den Einlaßöffnungsdruck schätzt, wenn die Kraftstoffzuführungseinrichtung (11) sich im Betrieb der Kraftstoffzuführung befindet.
3. Kraftstoffzuführungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzuführungseinrichtung (11) in jedem Einlaßkanal (1) des Zylinders (#1, #2, #3, #4) des Motors eingebaut ist.
4. Kraftstoffzuführungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßöffnungsdruck bei dem Basiseinspritzstartzeitpunkt von einem Datenplan abgelesen wird, der in der Einlaßöffnungsdruck-Schätzeinrichtung (6E) gespeichert ist, in Übereinstimmung mit einer Motordrehzahl und einem Kurbelwinkel beim Kraftstoffstartzeitpunkt der Kraftstoffzuführungseinrichtung (11).
5. Kraftstoffzuführungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungsdruck-Schätzeinrichtung (6E, 6F) den Einlaßöffnungsdruck bei einem Kraftstoffeinspritzstartzeitpunkt und den Einlaßöffnungsdruck bei einem Kraftstoffeinspritzendzeitpunkt schätzt.
6. Kraftstoffzuführungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzuführungsanteil-Korrektureinrichtung (6G) den Kraftstoffzuführungsanteil in Übereinstimmung mit dem gemittelten Wert zwischen dem Einlaßöffnungsdruck bei einem Kraftstoffeinspritzstartzeitpunkt und dem Einlaßöffnungsdruck bei einem Kraftstoffeinspritzendzeitpunkt korrigiert.
7. Kraftstoffzuführungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungsdruck-Schätzeinrichtung (6E) den Einlaßöffnungsdruck in Übereinstimmung mit einer Motordrehzahl, einem Öffnungsgrad der Drosselklappe (2) und einem Kurbelwinkel bei dem Kraftstoffeinspritzstartzeitpunkt schätzt.
8. Kraftstoffzuführungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Öffnungs-Schließungs-Ventil (5), das betätigt wird, um Luft dem Einlaßkanal (1) stromabwärts der Drosselklappe (2) zuzuführen, um den Einlaßöffnungsdruck auf einen im allgemeinen atmosphärischen Druck einzustellen, zu einem Zeitpunkt, kurz vor jedem Einlaßtakt des Motors.
9. Kraftstoffzuführungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein Mehrzylindermotor ist, und daß die Drosselklappe (2) für jeden Zylinder (#1, #2, #3, #4) angeordnet ist.
10. Kraftstoffzuführungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungsdruck-Schätzeinrichtung (6E, 6F) den Einlaßöffnungsdruck in Übereinstimmung mit einem Lufteinlaß-Strömungsgeschwindigkeitsanteil, dem Volumen des Einlaßkanals stromabwärts der Drosselklappe (2) zur Einlaßöffnung und einen Strömungsgeschwindigkeitsanteil, der der Brennkammer des Motors zugeführt wird, berechnet.
11. Kraftstoffzuführungsvorrichtung für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor, wobei der Motor für jeden Einlaßkanal, der mit jedem Zylinder kommuniziert, ein Drosselventil aufweist, gekennzeichnet durch
eine Kraftstoffzuführungseinrichtung (11), die in dem Einlaßkanal (1) stromabwärts der Drosselklappe (2) angeordnet ist und Kraftstoff dem Einlaßkanal (1) zuführt;
ein Steuergerät (6), das einen Basis-Kraftstoffzuführungsanteil in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand bestimmt, wobei das Steuergerät (6) einen Einlaßöffnungsdruck in dem Einlaßkanal (1) stromabwärts der Drosselklappe (2) abschätzt, in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand und wobei das Steuergerät (6) den Basis-Kraftstoffzuführungsanteil in Übereinstimmung mit dem geschätzten Einlaßöffnungsdruck korrigiert und ein Signal abgibt, das den korrigierten Kraftstoffzuführungsanteil angibt; und
einen Treiber (6L), der die Kraftstoffzuführungseinrichtung (11) in Übereinstimmung mit dem Signal des Steuergerätes (6) steuert, so daß die Kraftstoffzuführungseinrichtung (11) den korrigierten Kraftstoffzuführungsanteil in den Einlaßkanal (1) einspritzt.
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