DE4402808A1

DE4402808A1 - Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem für einen Motor

Info

Publication number: DE4402808A1
Application number: DE4402808A
Authority: DE
Inventors: Futoshi Nishioka; Tetsushi Hosokai; Yasuyoshi Hori; Kunitomo Minamitani
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1993-01-29
Filing date: 1994-01-31
Publication date: 1994-08-04
Also published as: JPH06280660A; US5471963A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritz steuerungssystem für einen Motor, insbesondere ein Kraftstoff einspritzsteuerungssystem, bei dem der Kraftstoff während jedes Zyklus mehrmals in jeden Zylinder eingespritzt wird.

Ein herkömmliches Motorkraftstoffeinspritzsteuerungssystem wird in der japanischen Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift Nr. 61-76, 143 offenbart. Dieses herkömmliche Steuerungssystem sieht zwei Kraftstoffeinspritzzeitpunkte während jedes Arbeits spiels jeden Zylinders des Motors vor. Genauer gesagt sieht es einen ersten Einspritzzeitpunkt auf der vorlaufenden Seite und einen zweiten Einspritzzeitpunkt auf der nachlaufenden Seite vor und steuert das Kraftstoffeinspritzverhältnis zwischen den ersten und zweiten Einspritzzeitpunkten auf der Grundlage der Motorlast und der Ansauglufttemperatur. Als eine Folge davon wird die Verdampfung des eingespritzten Kraftstoffes unter stützt und die Verbrennung wird stabilisiert, selbst wenn die Motorlast und die Ansauglufttemperatur schwanken.

Andererseits ist ein anderer herkömmlicher Motor bekannt, bei dem der Kraftstoffverbrauch bei einer niedrigen Motorlast verringert wird, indem bewirkt wird, daß ein reiches Luft- Kraftstoff-Gemisch nahe der Zündkerze vorliegt und ein mageres Luft-Kraftstoff-Gemisch unterhalb dem reichen Gemisch vorhan den ist. Darauf wird in dieser Beschreibung nachfolgend als "geschichtete Verbrennung" Bezug genommen. Bei einem Motor, der die geschichtete Verbrennung verwendet, stellt ein Steue rungssystem einen Einspritzzeitpunkt auf einer nachlaufenden Seite ein, der günstig für die geschichtete Verbrennung ist, und einen Einspritzzeitpunkt auf einer vorlaufenden Seite ein, der günstig dafür ist, eine gleichmäßige Verbrennung bei einer hohen Motorlast zu erzielen, und regelt das Kraftstoffein spritzverhältnis zwischen dem Einspritzzeitpunkt auf der nach laufenden Seite und dem Einspritzzeitpunkt auf der vorlaufen den Seite auf der Grundlage von Fahrparametern wie z. B. Motor last und Drehzahl.

Die beiden oben genannten Arten von herkömmlichen Kraftstoff einspritzsteuerungssystemen müssen das Kraftstoffeinspritzver hältnis oder die Einspritzverteilung zwischen dem Einspritz zeitpunkt auf der vorlaufenden Seite und dem Einspritzzeit punkt auf der nachlaufenden Seite auf der Grundlage von Tabel len berechnen, die den verschiedenen Fahrparametern entspre chen, und außerdem müssen sie bei jedem Zyklus die Einspritz mengen an dem Vorlaufseiteneinspritzzeitpunkt und dem Nachlauf seiteneinspritzzeitpunkt auf der Grundlage des oben erwähnten Verhältnisses berechnen. Als eine Folge davon werden die Ver hältnis- und Einspritzmengenberechnungen sehr schwierig, und es besteht die Gefahr, daß aufgrund von Verzögerungen bei der Berechnung des Einspritzverhältnisses weniger Kraftstoff zuge führt wird, als beim Beschleunigen und bei anderen Übergangsmo torbetriebsbedingungen benötigt wird.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem für einen Motor vorzuse hen,das es ermöglicht, daß die Kraftstoffeinspritzsteuerung des Einspritzens von Kraftstoff an einem Vorlaufseitenein spritzzeitpunkt und einem Nachlaufseiteneinspritzzeitpunkt einfach und mit sehr hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem für einen Motor vorzu sehen, das eine verbesserte Reaktion in Übergangsbereichen wie z. B. während der Fahrzeugbeschleunigung aufweist.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem für einen Motor vorzu sehen, das eine geschichtete Verbrennung ermöglicht, um eine magere Verbrennung und einen verringerten Kraftstoffverbrauch bei einer niedrigen Last zu erreichen.

Diese und weitere Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfin dung dadurch gelöst, daß ein Kraftstoffeinspritzsteuerungssy stem für einen Motor vorgesehen wird, das Kraftstoffeinspritz düsen umfaßt, von denen jede mehrmals während eines Zyklus Kraftstoff in einen Zylinder einspritzt, wobei das System folgendes umfaßt: eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer benötigten Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage der Fahrbedingungen und einer möglichen Nachlaufseitenein spritzmenge an einem Nachlaufseiteneinspritzzeitpunkt, Fest stelleinrichtungen zum Vergleichen der benötigten Kraftstoff einspritzmenge mit der möglichen Nachlaufseiteneinspritzmenge und zum Feststellen, welche größer ist, und Kraftstoffein spritzsteuermittel zum Festlegen eines Vorlaufseiteneinspritz zeitpunkts und eines Nachlaufseiteneinspritzzeitpunkts und zum Festlegen einer Vorlaufseiteneinspritzmenge und einer Nachlauf seiteneinspritzmenge, wobei das Kraftstoffeinspritzsteuermit tel eine Kraftstoffeinspritzung nur an dem Nachlaufseitenein spritzzeitpunkt durchführt, wenn die benötigte Kraftstoffmenge nicht größer als die mögliche Nachlaufseiteneinspritzmenge ist, und die Kraftstoffeinspritzung zwischen einer Kraftstoff einspritzung an dem Vorlaufseiteneinspritzzeitpunkt und einer Kraftstoffeinspritzung an dem Nachlaufseiteneinspritzzeitpunkt aufteilt, wenn die benötigte Kraftstoffeinspritzmenge größer als die mögliche Nachlaufseiteneinspritzmenge ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung berechnet die Berechnungseinrichtung die benötigte Kraftstoffeinspritzmenge, um ein Luft-Kraftstoffverhältnis zu erreichen, das in einem Bereich einer niedrigen Last magerer ist als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung umfaßt das System außerdem noch arithmetische Zeitände rungseinrichtungen, um den Zeitpunkt, an dem die Nachlaufsei teneinspritzung berechnet wird, vorzuverlegen, wenn die Motor drehzahl steigt.

Die oben genannten und weitere Aufgaben und Merkmale der vor liegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird, die sich auf bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines Kraftstoffeinspritzsteue rungssystem für einen Motor nach einem Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Steuereinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung,

Fig. 3 ein Flußdiagramm, das die Kraftstoffeinspritzsteue rung zeigt, die von einer Steuereinheit des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird,

Fig. 4 ein Zeitdiagramm, das einen Steuervorgang der Steuer einheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 5 ein Blockdiagramm einer Steuereinheit eines zweiten Ausführungsbeispiels nach der vorliegenden Erfin dung,

Fig. 6 ein Flußdiagramm, das eine Vorlaufseiten-Rechenrouti ne gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung zeigt,

Fig. 7 ein Flußdiagramm, das eine Nachlaufseiten-Rechenrou tine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigt, und

Fig. 8(a) ein Zeitdiagramm, das einen Vorlaufseitenkraftstoff einspritzzeitpunkt und einen Nachlaufseitenkraft stoffeinspritzzeitpunkt in dem Bereich einer niedri gen Motordrehzahl gemäß dem zweiten Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung zeigt, und

Fig. 8(b) ein Zeitdiagramm, das die gleichen Zeitpunkte in einem Bereich höherer Motordrehzahl gemäß dem zwei ten Ausführungsbeispiel zeigt.

Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele und die Zeichnungen erläu tert.

Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 beschrieben.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, weist jeder Zylinder eines Mehrzy lindermotors 1 eine Brennkammer 2 in jedem Zylinder, Einlaßöff nungen 4 und Auslaßöffnungen 5, die beide in die Brennkammer 2 münden, Einlaßventile 6, die in den jeweiligen Einlaßöffnungen 4 vorgesehen sind, Auslaßventile 7, die in den jeweiligen Auslaßöffnungen 5 vorgesehen sind, und eine Zündkerze 8 auf. Die Einlaßventile 6 öffnen sich bei 10 Grad vor dem oberen Totpunkt (TDC) eines Ansaughubs und schließen sich bei 10 Grad nach dem unteren Totpunkt (BDC).

Ein Ansaugkanal 9, der mit der Einlaßöffnung 4 verbunden ist, ist mit einem Luftmengenmesser 11 zur Erfassung der angesaug ten Luftmenge, einer Drosselklappe 12, die in Reaktion auf die Betätigung eines (nicht gezeigten) Bremspedals betätigt wird, und einer Kraftstoffeinspritzdüse 13 versehen, die nahe der Einlaßöffnung 4 zum Einspritzen von Kraftstoff in den Ansaugka nal 9 angebracht ist.

Ein Abgaskanal 10, der mit der Auslaßöffnung 5 verbunden ist, ist mit einem Katalysator 15 zum beträchtlichen Herabsetzen des Emissionspegels von Kohlenwasserstoffen und dergleichen und mit einem linearen O₂-Sensor 14 zum Erfassen des Luft- Kraftstoffverhältnisses (A/F) versehen. Die Ausgangsgröße des linearen O₂-Sensors 14 ändert sich linear mit dem Sauerstoffge halt in dem Abgas. Die Ausgangsgröße des Sensors 14 entspricht dem Luft-Kraftstoffverhältnis.

Die Zündkerze 8 ist mit einem Verteiler 16 und einer Zündspule 17 verbunden. Der Verteiler 16 ist mit einem Kurbelwinkelsen sor 18 ausgestattet, der ein Kurbelwinkelsignal (ein Impulssi gnal) einmal bei jedem vorbestimmten Kurbelwinkel ausgibt. Das Kurbelwinkelsignal kann z. B. ein Signal sein, das nahe bei dem oberen Totpunkt (TDC) des Ansaughubes in den jeweiligen Zylin dern an- oder ausschaltet. Ein Drehzahlsensor 19 ist vorgese hen, um die Motordrehzahl zu erfassen.

Die Signale von dem Luftmengenmesser 11, dem linearen O₂-Sen sor 14, dem Kurbelwinkelsensor 18 und dem Drehzahlsensor 19 werden einer Steuereinheit 20 zum Zwecke der Motorsteuerung eingegeben. Andere Signale von einem Wassertemperatursensor, einem Ansauflufttemperatursensor, einem Drosselklappenöffnungs sensor und dergleichen (nicht dargestellt), die zum Regulieren der Kraftstoffeinspritzmenge benötigt werden, werden auch der Steuereinheit 20 eingegeben. Die Steuereinheit 20 umfaßt einen Mikrocomputer und gibt Einspritzimpulse an die Kraftstoffein spritzdüse 13 aus. Jeder Einspritzimpuls ist ein Signal zum Regulieren der Kraftstoffeinspritzmenge. Die Kraftstoffein spritzdüse 13 wird dahingehend angesteuert, daß sie sich wäh rend einer Zeit, die der Impulsbreite des Einspritzimpulses entspricht, öffnet. Die Impulsbreite des Einspritzimpulses entspricht somit der Kraftstoffeinspritzmenge, und der Zeit punkt der Einspritzimpulsausgabe entspricht dem Einspritzzeit punkt.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt die Steuereinheit 20 eine Berechnungseinrichtung 21 für die benötigte Einspritzmenge, eine Berechnungseinrichtung 22 für die mögliche Nachlaufein spritzmenge, eine Feststelleinrichtung 23 und eine Kraftstoff einspritzsteuereinrichtung 24.

Die Berechnungseinrichtung 21 für die benötigte Einspritzmenge berechnet die benötigte Kraftstoffeinspritzmenge für die jewei ligen Fahrbedingungen. Genauer gesagt verwendet die Einrich tung 21 Signale von dem Luftmengenmesser 11, dem Drehzahlsen sor 19 und dergleichen, um die Einspritzmenge zu berechnen, die benötigt wird, um ein vorbestimmtes Luft-Kraftstoffverhält nis zu erhalten. Vorzugsweise berechnet die Einrichtung 21 die benötigte Kraftstoffeinspritzmenge derart, daß in einem Fahrt bereich mit einer niedrigen Motorlast ein Luft-Kraftstoffver hältnis erhalten wird, das magerer ist als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis. Genauer gesagt berechnet die Be rechnungseinrichtung 21 für die benötigte Einspritzmenge zu erst ein Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis auf der Grundlage der Fahrtbedingungen, zweitens berechnet sie eine Grundeinspritz menge in Abhängigkeit von der Ansaugluftmenge, die von dem Luftmengenmesser 11 erfaßt worden ist, und der Motordrehzahl, die von dem Drehzahlmesser 19 erfaßt worden ist, und zum Schluß berechnet sie die benötigte Einspritzmenge durch eine auf einem Vergleich zwischen dem Soll-Luft-Kraftstoffverhält nis und dem von dem linearen O₂-Sensor 14 erfaßten Luft-Kraft stoffverhältnis beruhende Rückkopplungsregelung.

Die Berechnungseinrichtung 22 für die mögliche Nachlaufein spritzmenge berechnet die Menge an Einspritzung, die zu dem Nachlaufseiteneinspritzzeitpunkt möglich ist, und zwar in einer Art und Weise, die unten genauer beschrieben wird. Die oben genannten Berechnungen werden von den Berechnungseinrich tungen 21 und 22 zu der Zeit der Berechnung der Einspritzmenge auf der vorlaufenden Seite durchgeführt, um die Menge der Einspritzung an dem Zeitpunkt der Einspritzung auf der vorlau fenden Seite zu berechnen.

Die Feststelleinrichtung 23 vergleicht die benötigte Kraft stoffeinspritzmenge mit der möglichen Nachlaufseiteneinspritz menge und stellt dann fest, welche größer ist. Die Kraftstoff einspritzsteuerungseinrichtung 24 legt zwei Einspritzzeit punkte fest, einen auf der Vorlauf- und einen auf der Nachlauf seite, und reguliert die Kraftstoffeinspritzmengen an den jeweiligen Einspritzzeitpunkten. Die Steuereinrichtung 24 führt außerdem eine Kraftstoffeinspritzung nur zu dem Nachlauf einspritzzeitpunkt durch, wenn die benötigte Kraftstoffein spritzmenge gleich oder kleiner als die mögliche Einspritzmen ge ist, und führt die Kraftstoffeinspritzung durch, indem sie die Einspritzung in eine an dem Vorlaufseiteneinspritzzeit punkt und in eine andere an dem Nachlaufseiteneinspritzzeit punkt aufteilt, wenn die benötigte Kraftstoffeinspritzmenge größer als die mögliche Einspritzmenge ist.

Die Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, das die Kraftstoffsteuerung zeigt, die von der Steuereinheit 20 gemäß dem ersten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.

Bei der Steuerung nach Fig. 3 werden die verschiedenen Signale bei Schritt S1 eingegeben, und eine benötigte Einspritzmenge Ta wird dann auf der Grundlage der Ansaugluftmenge und der gleichen bei Schritt S2 berechnet. Die benötigte Einspritzmen ge Ta wird so berechnet, daß ein mageres Luft-Kraftstoffver hältnis in einem Fahrbereich mit einer niedrigen Motorlast erhalten wird.

Bei Schritt S3 wird eine mögliche Nachlaufeinspritzmenge Tap berechnet. Die mögliche Nachlaufeinspritzmenge Tap wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

Tap = Tsg _* (C2 - C1) / 180 - Tv,

wobei C1 ein vorbestimmter Einspritzbeginnwinkel der Nachlauf seiteneinspritzung ist, C2 der maximal zulässige Einspritzbe endigungswinkel ist, Tsg die Dauer des Kurbelwinkelsignals ist, das einmal über 180 Grad des Kurbelwinkels erzeugt wird, und Tv ist eine reaktive Einspritzzeit, die auf der Grundlage einer Batteriespannung bestimmt wird. D.h. also, eine zulässi ge Nachlaufeinspritzzeitdauer (C2 - C2), die als ein Kurbelwin kel ausgedrückt wird, wird in eine Impulsbreite (Zeit) als Tsg _* (C2 - C1)/180 umgerechnet.

Bei Schritt S4 wird eine benötigte Vorlaufeinspritzmenge Tal berechnet. Die benötigte Vorlaufeinspritzmenge Tal wird durch einen Vergleich zwischen der benötigten Einspritzmenge Ta und der möglichen Nachlaufeinspritzmenge Tap ermittelt. D.h., die benötigte Vorlaufeinspritzmenge Tal wird dadurch bestimmt, daß die größere aus der Differenz (Ta - Tap) und Null ausgewählt wird. Die Differenz (Ta - Tap) wird die benötigte Vorlaufein spritzmenge Tal, wenn die benötigte Einspritzmenge Ta größer als die mögliche Nachlaufeinspritzmenge Tap ist, und die be nötigte Vorlaufeinspritzmenge Tal wird Null, wenn die benötig te Einspritzmenge Ta kleiner als die mögliche Nachlaufein spritzmenge Tap wird, oder die Differenz (Ta - Tap) wird nega tiv.

Bei Schritt S5 wird festgestellt, ob die bei Schritt S4 erhal tene benötigte Vorlaufeinspritzmenge Tal größer als Null ist oder nicht. Wenn die Antwort bei Schritt S5 JA lautet, wird in Schritt S6 die Impulsbreite Til der Vorlaufeinspritzung als die Summe aus der benötigten Vorlaufeinspritzmenge Tal und der reaktiven Einspritzzeit Tv gesetzt, und eine Kraftstoffein spritzung wird durchgeführt, indem die Impulsbreite Til an dem Einspritzzeitpunkt auf der vorlaufenden Seite verwendet wird.

Wenn die Antwort bei Schritt S5 aber NEIN lautet, dann wird die Impulsbreite Til der Vorlaufeinspritzung im Schritt S7 auf Null gesetzt.

Danach wird bei Schritt S8 eine benötigte Nachlaufeinspritzmen ge Tat berechnet. Die benötigte Nachlaufeinspritzmenge Tat wird dadurch erhalten, daß die benötigte Vorlaufeinspritzmenge Tal von der benötigten Einspritzmenge Ta subtrahiert wird. Folglich wird die benötigte Einspritzmenge Ta zu der benötig ten Nachlaufeinspritzmenge Tat, wenn die benötigte Einspritz menge Ta kleiner als die mögliche Nachlaufeinspritzmenge Tap ist (oder Til = 0), und die mögliche Nachlaufeinspritzmenge Tap wird zu der benötigten Nachlaufeinspritzmenge Tat, wenn die benötigte Einspritzmenge Ta größer als die mögliche Nach laufeinspritzmenge Tap ist.

Danach wird bei Schritt S9 bestimmt, ob die bei Schritt S8 erhaltene benötigte Nachlaufeinspritzmenge Tat kleiner als die mögliche Nachlaufeinspritzmenge Tap ist. Wenn die Antwort bei Schritt S9 JA lautet, dann wird in Schritt S10 die Impulsbrei te Tit der Nachlaufseiteneinspritzung als die Summe aus der benötigten Nachlaufeinspritzmenge Tat und der reaktiven Ein spritzzeit Tv festgesetzt. Wenn die Antwort bei Schritt S9 aber NEIN lautet, dann wird die Impulsbreite Tit der Nachlauf seiteneinspritzung in Schritt S11 als die Summe aus der mögli chen Nachlaufeinspritzmenge Tap und der reaktiven Einspritz zeit Tv festgesetzt.

Fig. 4 ist ein Zeitdiagramm, das den oben genannten Steuervor gang der Steuereinheit 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird der Einspritzbeginnzeitpunkt t0 der Vorlaufseiteneinspritzung auf eine vorbestimmte Zeit vor einem Ansaughub festgelegt. Der Einspritzbeginnzeitpunkt t1 der Nachlaufseiteneinspritzung entspricht einem Einspritzbe ginnwinkel C1 und wird auf eine Zeit festgelegt, die für die geschichtete Verbrennung günstig ist, d. h. bei dem oberen Totpunkt (TDC) des Ansaughubes. Der Einspritzbeendigungszeit punkt t2 der nachlaufenden Seite ist die maximal zulässige Zeitgrenze, die dem maximal zulässigen Einspritzbeendigungswin kel C2 entspricht. Nach dem Punkt t2 ist es nicht mehr mög lich, dem Brennraum effektiv Kraftstoff zuzuführen.

Die benötigte Einspritzmenge Ta wird mit der möglichen Nach laufeinspritzmenge Tap in den Schritten S3-7 in Fig. 3 an dem Zeitpunkt t1 oder gerade vor dem Zeitpunkt t1 verglichen.

Wenn die benötigte Einspritzmenge Ta kleiner als die mögliche Nachlaufeinspritzmenge Tap ist, d. h. also bei der niedrigen Motorlast, dann wird die Vorlaufeinspritzmenge auf Null ge setzt und die Impulsbreite der Nachlaufeinspritzung Tit wird auf Ta plus Tv gesetzt. Mit anderen Worten, bei einer niedri gen Motorlast wird die benötigte Einspritzmenge Ta nur durch die Nachlaufeinspritzung zugeführt, wie oben in Fig. 4 gezeigt ist.

Wenn die benötigte Einspritzmenge Ta gleich der möglichen Nachlaufeinspritzmenge Tap ist, d. h., wenn der Motor einer mittleren Belastung ausgesetzt ist, dann wird die Nachlaufein spritzung nur so aufrechterhalten, wie in der Mitte von Fig. 4 gezeigt ist. Als eine Folge davon wird bei niedrigen und mitt leren Motorlasten die Nachlaufeinspritzung durchgeführt, die ein Abbrechen der Kraftstoffversorgung verhindert, und die für die geschichtete Verbrennung günstig ist. Außerdem wird das Luft-Kraftstoffverhältnis mager, da bei diesen Motorlasten die benötigte Einspritzung Ta vorgesehen wird. Somit kann die geschichtete Verbrennung bei einer mageren Verbrennung erhal ten werden, und ein verringerter Kraftstoffverbrauch kann erzielt werden.

Wenn die benötigte Einspritzmenge Ta andererseits größer als die mögliche Nachlaufeinspritzmenge Tap wird, d. h. wenn eine hohe Motorlast vorliegt, dann wird der Teil der benötigten Einspritzmenge Ta, der über die mögliche Nachlaufeinspritzmen ge Tap hinausgeht, durch Vorlaufseiteneinspritzung einge spritzt, während die Nachlaufseiteneinspritzung auf dem Wert der möglichen Nachlaufeinspritzmenge Tap gehalten wird, wie es unten in Fig. 4 gezeigt ist.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung ist bei einer hohen Motorlast, bei der eine aufgeteilte Kraftstoffeinspritzung an dem Vorlaufseiteneinspritzzeitpunkt und dem Nachlaufseiteneinspritzzeitpunkt durchgeführt wird, keine komplizierte Berechnung notwendig, um das Teilungsver hältnis der Kraftstoffeinspritzung zu berechnen. Folglich wird die Kraftstoffeinspritzsteuerung sehr einfach.

Außerdem wird gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung die Kraftstoffverteilung in dem Brennraum immer einheitlicher, wenn die Motorlast ansteigt. In den Über gangsbereichen wie z. B. dem Beschleunigungsbereich, bei dem sich die benötigte Einspritzmenge Ta schnell ändert, werden die benötigte Einspritzmenge Ta, die zum Vorsehen der Vorlauf seiteneinspritzung notwendig ist, die Feststellung auf der Grundlage von Ta und Tap und die Kraftstoffeinspritzmengen auf beiden Seiten alle mit gutem Ansprechen berechnet. Als eine Folge davon kann die Vorlaufseiteneinspritzung mit dem schnel len Anstieg der benötigten Kraftstoffeinspritzmenge mithalten, und die Kraftstoffzufuhr kann mit hoher Genauigkeit gesteuert werden.

Im folgenden wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 8 beschrieben.

Wie in Fig. 5 zu sehen ist, umfaßt die Steuereinheit 20 eine Berechnungseinrichtung 21 für die benötigte Einspritzmenge, eine Berechnungseinrichtung 22 für die mögliche Nachlaufein spritzmenge, eine Feststelleinrichtung 23, eine Kraftstoffein spritzsteuereinrichtung 24 und eine arithmetische Zeitände rungseinrichtung 25.

Die Berechnungseinrichtung 21 für die benötigte Einspritzmen ge, die Berechnungseinrichtung 22 für die mögliche Nachlaufein spritzmenge und die Feststelleinrichtung 23 sind mit den in Fig. 2 gezeigten identisch. Die Kraftstoffeinspritzsteuerein richtung 24 berechnet eine Vorlaufseiteneinspritzmenge an einem Vorlaufseiteneinspritzmengenberechnungszeitpunkt und führt die Vorlaufseiteneinspritzung auf der Grundlage der berechneten Einspritzmenge durch. Die Einrichtung 24 berechnet dann eine Nachlaufseiteneinspritzmenge an einem Nachlaufseiten einspritzmengenberechnungszeitpunkt und führt die Nachlaufsei teneinspritzung auf der Grundlage der berechneten Einspritzmen ge durch.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Kraftstoffein spritzung nur an dem Nachlaufseiteneinspritzzeitpunkt durchge führt, wenn die benötigte Kraftstoffeinspritzmenge kleiner als die mögliche Einspritzmenge an dem Nachlaufseiteneinspritzzeit punkt ist, und die Kraftstoffeinspritzung wird zwischen einem Vorlaufseiteneinspritzzeitpunkt und einem Nachlaufseitenein spritzzeitpunkt aufgeteilt, wenn die benötigte Kraftstoffein spritzmenge größer als die mögliche Einspritzmenge ist. Diese Kraftstoffeinspritzsteuervorgänge sind die gleichen wie die, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden sind.

Die arithmetische Zeitänderungseinrichtung 25 ändert die Zei ten zum Berechnen der Vorlaufseiteneinspritzmenge und der möglichen Nachlaufseiteneinspritzmenge auf der Grundlage der Motordrehzahl, so daß die Berechnungszeiten dann, wenn der Motor mit einer hohen Drehzahl betätigt wird, auf einen frühe ren Zeitpunkt festgelegt werden kann, als wenn dieser mit einer niedrigen Drehzahl betrieben wird.

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, das die Routine für die Vorlauf seitenberechnung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, das die Routine für die Nachlaufseitenberechnung gemäß dem gleichen Ausführungsbeispiel zeigt. Fig. 8(a) ist ein Zeitdia gramm, das die Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung in einem Be reich niedriger Motordrehzahl unterhalb einem vorbestimmten Pegel wie z. B. 1250 U/min zeigt, und Fig. 8(b) ist ein Zeitdia gramm, das die Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung in einem Be reich hoher Motordrehzahl oberhalb der vorbestimmten Drehzahl zeigt. In den Fig. 8(a) und 8(b) sind A1, A2 und A3 die Zei ten, an denen das Signal von dem Kurbelwinkelsensor von hoch auf niedrig schaltet, und die Zeit A1 ist 366 Grad vor dem oberen Totpunkt (TDC) des Ansaughubs, die Zeit A2 ist 186 Grad vor dem oberen Totpunkt (TDC) des Ansaughubs, und die Zeit A3 ist 6 Grad vor dem oberen Totpunkt (TDC) des Ansaughubes.

Wie in Fig. 8 gezeigt ist, beginnen die Vorlaufseitenberech nungsroutine und die Nachlaufseitenberechnungsroutine bei einer der Zeiten A1, A2 und A3, und ihre Startzeiten in dem Bereich niedriger Motordrehzahlen unterscheiden sich von denen in dem Bereich hoher Motordrehzahlen. D.h., in dem Bereich niedriger Motordrehzahl beginnt die Vorlaufseitenberechnungs routine bei der Zeit A2 und die Nachlauf Seitenberechnungsrouti ne beginnt bei der Zeit A3, während in dem Bereich hoher Motor drehzahlen die Vorlaufseitenberechnungsroutine bei der Zeit A1 und die Nachlaufseitenberechnungsroutine bei der Zeit A2 be ginnt.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, werden, nachdem die Vorlaufseitenbe rechnungsroutine begonnen hat, die Schritte S21-S27 in der gleichen Art und Weise durchgeführt wie die Schritte S1-S7 in Fig. 3. Genauer gesagt werden die verschiedenen Signale bei Schritt S21 eingegeben, die benötigte Einspritzmenge Ta wird bei Schritt S22 berechnet, die mögliche Nachlaufeinspritzmenge Tap wird bei Schritt S23 berechnet, die benötigte Vorlaufein spritzmenge Tal wird bei Schritt S24 berechnet, und die Impuls breite der Vorlaufeinspritzung Til wird in Abhängigkeit davon, ob die benötigte Vorlaufeinspritzmenge Tal größer als Null ist oder nicht, in Schritt S25-S27 unterschiedlich berechnet. Danach wird die Vorlaufseitenkraftstoffeinspritzung bei der Impulsbreite Til bei Schritt 28 durchgeführt. Wenn die Impuls breite Til Null ist, wird die Vorlaufseitenkraftstoffeinsprit zung nicht durchgeführt.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, werden die verschiedenen Signale bei Schritt S31 eingegeben, nachdem die Nachlaufseitenberech nungsroutine begonnen hat. Bei Schritt S32 wird die benötigte Einspritzmenge Ta durch eine Rückkopplungsregelung erhalten, die einen Grundeinspritzbetrag und die Ausgangsgröße des linea ren O₂-Sensors verwendet. Obwohl die benötigte Einspritzmenge bereits in Schritt S22 der Vorlaufseitenberechnung in Fig. 6 berechnet worden ist, wird die benötigte Einspritzmenge Ta bei der Nachlaufseitenberechnungsroutine vorteilhafterweise erneut berechnet, um dadurch die Genauigkeit zu verbessern, weil sich die Ansaugluftmenge und dergleichen geändert haben können, bevor die Nachlaufseitenberechnungsroutine beginnt.

Danach wird bei Schritt S33 die Impulsbreite der Nachlaufsei teneinspritzung Tit berechnet, indem die benötigte Vorlaufein spritzmenge Tal von der benötigten Einspritzmenge Ta subtra hiert und die reaktive Zeit Tv zu dem Ergebnis addiert wird. In Schritt S33 kann die Impulsbreite Tit unter Verwendung der Schritte S9-S11 nach Fig. 3 erhalten werden.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung wird die Startzeit der Nachlaufseiteneinspritzung derart gesteuert, daß die Nachlaufseiteneinspritzung an einem vorbestimmten konstanten Zeitpunkt, z. B. bei 60 Grad nach dem oberen Totpunkt (TDC) des Ansaughubs endet. D.h., es wird in Schritt S34 festgestellt, ob ein Zeitgeber zum Festsetzen einer Einspritzstartzeit bereits eingestellt worden ist oder nicht. Wenn die Antwort NEIN lautet, dann geht der Ablauf zu Schritt S35, bei dem der Kurbelwinkel von 6 oder 186 Grad vor dem oberen Totpunkt (TDC) des Ansaughubes und 60 Grad nach dem oberen Totpunkt (TDC) des Ansaughubs in eine Zeit T umgerech net wird. Sechs Grad vor dem oberen Totpunkt (TDC) des Ansaug hubs liegt der Nachlaufseiteneinspritzmengenberechnungszeit punkt in dem Bereich niedriger Motordrehzahlen, und 186 Grad vor dem oberen Totpunkt (TDC) des Ansaughubs liegt der ent sprechende Zeitpunkt in dem Bereich hoher Motordrehzahlen. Danach erhält man eine Zeit t, indem im Schritt S36 die Impuls breite Tit von der Zeit T subtrahiert wird, und die Zeit t wird in dem Zeitgeber in Schritt S37 gesetzt.

Nachdem der Zeitgeber in Schritt S34 gesetzt worden ist, ver ringert sich der Zeitgeber weiterhin in den Schritten S39 und S39, bis er Null erreicht hat. Wenn der Zeitgeber Null er reicht, wird die Nachlaufseitenkraftstoffeinspritzung in Schritt S40 durchgeführt.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird dann, wenn die benö tigte Einspritzmenge durch die Nachlaufseiteneinspritzung geliefert werden kann, nur die Nachlaufseiteneinspritzung durchgeführt. Und wenn die benötigte Einspritzmenge größer als die mögliche Einspritzmenge ist, wird der Teil der benötigten Einspritzmenge, der die mögliche Einspritzmenge übersteigt, abgeteilt und durch die Vorlaufseiteneinspritzung einge spritzt. Als eine Folge davon wird die Berechnung der Ein spritzmenge einfach, und eine geschichtete Verbrennung wird bei einem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis effektiv durchgeführt. Diese Effekte sind mit denen bei dem ersten Ausführungsbei spiel identisch.

Außerdem werden bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Ein spritzmengenberechnungszeitpunkte für die vorlaufende Seite und die nachlaufende Seite auf unterschiedliche Werte für die Bereiche zwischen niedrigen und hohen Motordrehzahlen einge stellt.

Um die geschichtete Verbrennung effektiv durchführen zu kön nen, ist es notwendig, die Nachlaufseitenkraftstoffeinsprit zung an einem bestimmten Zeitpunkt im Laufe des Ansaughubs zu beenden, und zu gewährleisten, daß die Nachlaufseitenkraftstoff einspritzzeitdauer, die zur Verfügung steht, nachdem die Nach laufseiteneinspritzmenge berechnet worden ist, für die benötig te Kraftstoffeinspritzmenge bei einer niedrigen Motorlast ausreicht. Wenn die Nachlaufseiteneinspritzmenge zu früh be rechnet wird, dann wird die Kraftstoffeinspritzsteuerung nicht exakt durchgeführt, da sich die Ansaugluftmenge und derglei chen zwischen der Zeit des Einspritzmengenberechnungszeit punkts und der tatsächlichen Kraftstoffeinspritzung ändern. Deshalb wird gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung in dem Bereich niedriger Motordrehzahl der Nachlaufseiteneinspritzberechnungszeitpunkt so weit nach hin ten verlegt, wie dies möglich ist, wobei immer noch gewährlei stet wird, daß der angemessene Nachlaufseiteneinspritzzeitdau erpunkt gesichert werden kann, und die Vorlaufseiteneinspritz menge wird zu einer vorbestimmten Zeit vor dem Nachlaufseiten einspritzmengenberechnungszeitpunkt berechnet.

Wenn andererseits in dem Bereich hoher Motordrehzahlen der Einspritzmengenberechnungszeitpunkt der gleiche ist wie in dem Bereich niedriger Motordrehzahlen, dann wird der Zeitraum zwischen dem Nachlaufseiteneinspritzmengenberechnungszeitpunkt und dem Nachlaufseitenkraftstoffeinspritzbeendigungspunkt kurz bezüglich der absoluten Länge, und deshalb wird die mögliche Nachlaufeinspritzmenge verringert. Da dies bedeutet, daß selbst in dem Bereich niedriger Last nicht die ganze benötigte Einspritzmenge durch die Nachlaufseiteneinspritzung einge spritzt werden kann, wird eine geschichtete Verbrennung beein trächtigt. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegen den Erfindung wird, wie in Fig. 8(b) gezeigt ist, der Vorlauf seiteneinspritzmengenberechnungszeitpunkt im Bereich hoher Motordrehzahlen im Vergleich zu dem in dem Bereich niedriger Motordrehzahlen zeitlich vorverlegt, um so eine ausreichende mögliche Nachlaufeinspritzmenge in dem Bereich hoher Motordreh zahlen zu gewährleisten. Außerdem wird auch der Nachlaufseiten einspritzmengenberechnungszeitpunkt in Übereinstimmung mit dem Vorverlegen des Vorlaufseiteneinspritzmengenberechnungszeit punkts weiter vorverlegt.

Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, wie es in den Schritten S34-S40 in Fig. 4 und Fig. 8 gezeigt ist, wird der Zeitunter schied zwischen der Zeitdauer, die der möglichen Nachlaufsei teneinspritzmenge entspricht, und der Zeitdauer die der tat sächlichen Nachlaufeinspritzmenge entspricht, in einem Zeitge ber festgelegt, und der Nachlaufseiteneinspritzbeginnzeitpunkt wird eingestellt. D.h., der Nachlaufseiteneinspritzbeendigungs zeitpunkt wird auf einen vorbestimmten konstanten Zeitpunkt wie z. B. 60 Grad nach einem oberen Totpunkt festgelegt, und deshalb wird der Nachlaufseiteneinspritzbeginnzeitpunkt verzö gert, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge klein wird. Als eine Folge davon wird die geschichtete Verbrennung in dem Bereich niedriger Last effektiv durchgeführt.

Auch gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel können die Vorlauf seiten- und Nachlaufseiteneinspritzmengenberechnungszeitpunkte und der Nachlaufseiteneinspritzbeendigungszeitpunkt in Abhän gigkeit von den Motorbedingungen auch auf andere Grade einge stellt werden als die, die in den Fig. 7 und 8 gezeigt sind.

Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel können die Vorlaufsei ten- und die Nachlaufseiteneinspritzmengenberechnungszeit punkte auch auf frühere Zeiten festgesetzt werden, wenn die Motordrehzahl ansteigt.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem für einen Motor, das Kraftstoffeinspritzdüsen umfaßt, von denen jede mehrmals während eines Zyklus Kraftstoff in einen Zylinder ein spritzt, gekennzeichnet durch
eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer benötig ten Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage der Fahr bedingungen und einer möglichen Nachlaufseiteneinspritz menge an einem Nachlaufseiteneinspritzzeitpunkt,
Feststelleinrichtungen zum Vergleichen der benötigten Kraftstoffeinspritzmenge mit der möglichen Nachlaufsei teneinspritzmenge und zum Feststellen, welche größer ist, und
Kraftstoffeinspritzsteuermittel zum Festlegen eines Vorlaufseiteneinspritzzeitpunkts und eines Nachlaufsei teneinspritzzeitpunkts und zum Festlegen einer Vorlauf seiteneinspritzmenge und einer Nachlaufseiteneinspritz menge, wobei das Kraftstoffeinspritzsteuermittel eine Kraftstoffeinspritzung nur an dem Nachlaufseitenein spritzzeitpunkt durchführt, wenn die benötigte Kraft stoffmenge nicht größer als die mögliche Nachlaufsei teneinspritzmenge ist, und die Kraftstoffeinspritzung zwischen einer Kraftstoffeinspritzung an dem Vorlaufsei teneinspritzzeitpunkt und einer Kraftstoffeinspritzung an dem Nachlaufseiteneinspritzzeitpunkt aufteilt, wenn die benötigte Kraftstoffeinspritzmenge größer als die mögliche Nachlaufseiteneinspritzmenge ist.

2. Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungseinrichtung die benötigte Kraftstoffeinspritzmenge berechnet, um ein Luft-Kraftstoffverhältnis zu erreichen, das in einem Bereich einer niedrigen Last magerer ist als das theore tische Luft-Kraftstoffverhältnis.

3. Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das System außerdem noch arithmetische Zeitänderungseinrichtungen umfaßt, um den Zeitpunkt, an dem die Nachlaufseiteneinspritzung berech net wird, vorzuverlegen, wenn die Motordrehzahl steigt.

4. Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungseinrichtung die benötigte Kraftstoffeinspritzmenge vor der Kraft stoffeinspritzung an dem Vorlaufseiteneinspritzzeitpunkt und der Kraftstoffeinspritzung an dem Nachlaufseitenein spritzzeitpunkt berechnet.

5. Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungseinrichtung die mögliche Nachlaufseiteneinspritzmenge durch die folgende Gleichung berechnet: Tap = Tsg _* (C2 - C1) / 180 - Tvwobei Tap die mögliche Nachlaufseiteneinspritzmenge ist, Tsg die Dauer des Kurbelwinkelsignals ist, das über 180 Grad des Kurbelwinkels erzeugt wird, C1 ein vorbestimm ter Einspritzbeginnwinkel der Nachlaufseiteneinspritzung ist, C2 ein maximal zulässiger Einspritzbeendigungswin kel ist, und Tv eine reaktive Einspritzzeit ist.

6. Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoffeinspritzsteu ermittel einen Zeitpunkt für die Beendigung der Nachlauf seiteneinspritzung derart setzt, daß die Nachlaufseiten einspritzung beendet wird, während ein Einlaßventil offen ist.

7. Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoffeinspritzsteu ermittel einen Zeitpunkt für die Beendigung der Nachlauf seiteneinspritzung derart setzt, daß die Nachlaufseiten einspritzung an einem vorbestimmten konstanten Zeitpunkt beendet wird, während das Einlaßventil offen ist.

8. Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungseinrichtung die benötigte Kraftstoffeinspritzmenge berechnet, indem sie eine Rückkopplungsregelung durchführt, um ein Soll- Luft-Kraftstoffverhältnis zu erhalten.

9. Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungseinrichtung die benötigte Kraftstoffeinspritzmenge an einem Zeit punkt zum Berechnen der Vorlaufseiteneinspritzmenge berechnet.

10. Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungseinrichtung die benötigte Kraftstoffeinspritzmenge außerdem an einem Zeitpunkt zum Berechnen der Nachlaufseiteneinspritzmenge berechnet.