DE69727775T2

DE69727775T2 - Gerät und Verfahren zum Steuern einer Treibstoffeinspritzung

Info

Publication number: DE69727775T2
Application number: DE1997627775
Authority: DE
Inventors: Zenichiro Toyota-shi Mashiki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-12-19
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2017-12-20
Also published as: KR19980064326A; KR100241824B1; EP0849452A2; US5848580A; EP0849452B1; JP3144327B2; EP0849452A3; JPH10176559A; DE69727775D1

Description

Technisches Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät und Verfahren zum Steuern der Treibstoffeinspritzung bei Verbrennungskraftmaschinen. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung Geräte und Verfahren zum Steuern der Treibstoffeinspritzung bei Verbrennungskraftmaschinen, die einen Abgasrückführungsmechanismus aufweisen, der einen Teil vom Abgas zurückführt.
Stand der Technik
Bei einem typischen Motor wird Treibstoff aus einem Treibstoffeinspritzventil in eine Einlassöffnung eingespritzt, um ein gleichmäßiges Treibstoffluftgemisch in die zugeordnete Verbrennungskammer zu laden. Eine Einlassöffnung wird durch ein Drosselventil geöffnet und geschlossen, das durch das Verändern eines Beschleunigungspedals betätigt wird. Das Öffnen des Drosselventils passt die Einlassluftmenge (und schließlich die Menge von gleichmäßig gemischter Luft und Treibstoff), die den Verbrennungskammern des Motors zugeführt wird. Dies steuert die Motorkraft.
Jedoch wird beim Durchführen einer gleichmäßigen Ladungsverbrennung durch die Drosselbetätigung des Drosselventils ein Unterdruck erzeugt. Das Drosseln erhöht Energieverluste wegen einem Pumpen, das erfolgt, wenn das Gemisch aus der Einlassöffnung in die Verbrennungskammer gezogen wird. Um zu versuchen, dieses Problem zu lösen, wurde schichtweise Ladungsverbrennung vorgeschlagen. Bei schichtweiser Ladungsverbrennung wird das Drosselventil weit geöffnet und der Treibstoff wird direkt in jede Verbrennungskammer zugeführt, wenn die Motorlast klein ist. Diese stellt ein Gemisch bereit, das ein relativ geringes Luft-Treibstoffverhältnis in der Nähe der Zündkerze aufweist. Als Ergebnis ist das Gemisch leichter zu zünden. Die schichtweise Ladungsverbrennung verbessert den Treibstoffverbrauch des Motors und verringert den Energieverlust des Pumpens.
Die ungeprüfte Japanische Patentanmeldung Nr. 7-301139 beschreibt einen Motor, der schichtweise Ladungsverbrennung durchführt. Bei diesem Motor wird der Treibstoff direkt in die Verbrennungskammern eingespritzt. Die Menge der Einlassluft wird ausgehend von dem Beschleunigungspedalniederdrückgrad (dem Öffnungsauslass des Drosselventils) und der Drehzahl voraus berechnet. Die Menge der Treibstoffeinspritzung wird übereinstimmend mit der vorausberechneten Einlassluftmenge ermittelt. Die aktuelle Menge der Einlassluftmenge wird ausgehend von einem Erfassungsergebnis eines Einlassdrucksensors berechnet. Die Menge der Treibstoffeinspritzung, die ausgehend von der vorausberechneten Einlassluftmenge berechnet wird, wird in Übereinstimmung mit der berechneten Einlassluftmenge angepasst.
Der Motor der obigen Veröffentlichung weist die folgenden Probleme auf, wenn er mit einem Abgasrückführ (EGR)-Mechanismus bereitgestellt ist, der einen Teil des aus den Brennkammern abgegebenen Abgas zu einem Ansaugweg rückführt. Normalerweise wird bei der Durchführung von schichtweiser Ladungsverbrennung die Menge des rückgeführten Abgases (EGR-Menge erhöht), um die Abgasemission von NOX zu verringern und um den Treibstoffverbrauch zu verbessern. Jedoch erhöht eine erhöhte EGR-Menge Schwankungen des Ansaugdrucks in dem Ansaugweg. In diesem Fall kann ausgehend von dem Ansaugdruck keine genaue Ansaugluftmenge erhalten werden, der durch den Ansaugdrucksensor erfasst wird. Auf diese Menge wird die Treibstoffeinspritzmenge nicht genau angepasst. Dies verschlechtert die Beschleunigungsreaktion des Motors.
Außerdem offenbart die Schrift EP 0 219 967 ein Luftflussmessgerät für die Verbrennungskraftmaschinen, wobei der Motor einen Leitungsdurchtritt mit einem darin befindlichen Drosselventil aufweist, um den Luftfluss in dem Motorzylinder zu regeln. Ein Abgasrückführsystem wird eingesetzt, um einen Teil des Abgases von einem Abgassystem in einen Ansaugstutzen zurückzuführen. Die Menge des zurückgeführten Abgases wird durch ein EGR-Ventil geregelt. Zum Erfassen der Betriebszustände des Motors werden sowohl der Winkel des Drosselventils und der absolute Druck in dem Ansaugstutzen als auch die Motordrehzahl erfasst. Der Luftfluss in die Verbrennungskraftmaschine wird aus den Werten der Drehzahl und dem absoluten Einlassstutzendruck während einem ersten Betriebszustand bestimmt, und der Luftfluss wird aus den Werten des Drosselventilwinkels und dem absoluten Einlassstutzendruck unter einem zweiten Betriebszustand bestimmt, um eine genau Messung des Luftflusses über dem gesamten Betriebsbereich der Verbrennungskraftmaschine zu erhalten.
Die Schrift US 5 483 934 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Viertaktverbrennungskraftmaschine mit von außen zugeführter Zündung und Direkteinspritzung, als auch ein Gerät um das Verfahren durchzuführen, wobei der Luftfluss in einer Ansaugleitung zu jeder Brennkammer der Zylinder durch ein Drosselventil gesteuert wird. Eine Abgasrückführleitung verbindet eine Abgasleitung mit der Ansaugleitung, um einen Teil des Abgases zu der Ansaugleitung rückzuführen. Die Steuerung davon wird mittels eines Steuerventils in der EGR-Leitung durchgeführt. Diese Steuerung wird über einen breiten Bereich durchgeführt, wobei bei einem ersten Betriebsbereich der Einlassquerschnitt gesteuert wird, und in einem weiteren Betriebsbereich eine zusätzliche Rückführung des Abgases im Betriebsbereich mit einem Einlassluftquerschnitt durchgeführt wird, der eingestellt ist im wesentlichen konstant zu sein. In einem weiteren Betriebsbereich der Verbrennungskraftmaschine wird die Öffnung des Ansaugluftquerschnitts über eine Einlassdrosselvorrichtung als Funktion einer Moment-verlangenden Eingabe gesteuert, die durch eine Beschleunigungspedalposition bereitgestellt ist.
Schließlich offenbart die Schrift US 4 448 178 ein elektronisches Treibstoffzufuhrsteuersystem für Verbrennungskraftmaschinen, die eine Abgasrückführsteuerung aufweisen, wobei erste Sensoren angeordnet sind, um Erfassungsergebnisse als erste Parameter bereitzustellen, die Betriebszustände des Motors darstellen, und eine zweite Sensoreinrichtung zum Erfassen von zweiten Sensorsignalen als zweiter Parameter, die ebenfalls Motorbetriebszustände darstellen. Die entsprechenden Erfassungswerte und Parameter werden gespeichert und abhängig davon, ob die Abgasrückführung durchgeführt und durch ein entsprechendes Steuerventil gesteuert wird, wird ein ausgewählter Satz in Kombination mit ausgewählten vorbestimmten Kennfeldern gewählt, um eine Steuerung der Treibstoffeinspritzmenge der Verbrennungskraftmaschine zu erhalten.
Offenbarung der Erfindung.
Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Gerät und ein Verfahren zum Steuern der Treibstoffeinspritzmenge in einer Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, so dass immer die geeignete Treibstoffmenge eingespritzt wird.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Gerät zum Steuern der Treibstoffeinspritzmenge in eine Verbrennungskraftmaschine und das entsprechende Verfahren gelöst, wie in den angehängten Ansprüchen dargelegt ist.
Andere Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung offensichtlich werden, die in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, die die Grundlagen der Erfindung auf dem Weg des Beispiels darstellen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung kann zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten mit Bezug auf die folgende Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden.
1 ist eine Skizze und zeigt ein Gerät zum Steuern der Treibstoffeinspritzmenge in einen Motor gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht und zeigt einen Motorzylinder;
3 ist ein Flussdiagramm und zeigt den Weg zum Berechnen der Treibstoffeinspritzmenge, wobei dies durch ein ECU durchgeführt wird; und
4 ist ein Diagramm zum Bestimmen des Verbrennungsmodus des Motors ausgehend von dem Verhältnis zwischen der Drehzahl und der grundlegenden Treibstoffeinspritzmenge.
Beschreibung von besonderen Ausführungsformen.
Eine Ausführungsform eines Geräts und ein Verfahren zum Steuern der Treibstoffeinspritzmenge in einer Verbrennungskraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Diagramm und zeigt ein Gerät zum Steuern der Treibstoffeinspritzmenge in einem Zylindereinspritzbauartmotor, der in einem Fahrzeug eingesetzt ist. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist ein Motor 1 mit vier Zylindern 1a bereitgestellt. Die Konstruktion der Brennkammer jedes Zylinders 1a ist in 2 gezeigt. Der Motor 1 weist einen Zylinderblock 2 auf, der Kolben aufnimmt. Die Kolben werden in den Zylindern 1a des Zylinderblocks 2 hin- und herbewegt. Ein Zylinderkopf 4 ist oben auf dem Zylinderblock 2 angeordnet. Eine Brennkammer 5 ist zwischen jedem Kolben und dem Zylinderkopf 4 definiert. Vier Ventile sind für jeden Zylinder 1a bereitgestellt. Die vier Ventile haben ein erstes Ansaugventil 6a, ein zweites Ansaugventil 6b, und zwei Auslassventile 8. Das erste Ansaugventil 6a ist in einer ersten Ansaugöffnung 7a angeordnet, während das zweite Ansaugventil 6b in einer zweiten Ansaugöffnung 7b angeordnet ist. Jedes Auslassventil 8 ist in einer Abgasöffnung 9 angeordnet.
Wie aus 2 ersichtlich ist, ist die erste Ansaugöffnung 7a eine gekrümmte Öffnung, die sich in einer schneckenartigen Weise erstreckt. Die zweite Öffnung 7b erstreckt sich in einer allgemein geraden Weise. Zündkerzen 10 sind in der Mitte des Zylinderkopfs 4 angeordnet, um den Brennkammern 5 gegenüber zu liegen. Hochspannung wird auf jede Zündkerze 10 über einen Zünder 12 durch einen Verteiler (nicht gezeigt) angewendet. Der Zündzeitpunkt der Zündkerzen 10 wird durch den Ausgabezeitpunkt der Hochspannung bestimmt, die von dem Zünder 12 geschickt wird. Ein Treibstoffeinspritzventil 11 ist in der Nähe der inneren Wand des Zylinderkopfs 4 in der Nähe von jedem Satz erster und zweiter Ansaugventile 6a, 6b in jeder Brennkammer 5 angeordnet. Das Treibstoffeinspritzventil 11 spritzt den Treibstoff direkt in die zugeordneten Brennkammern 5 des Zylinders 1a.
In dieser Ausführungsform spritzt jedes Einlassventil 11 den Treibstoff direkt in die Brennkammer 5 des zugeordneten Zylinders 1a, wenn entweder schichtweise Ladungsverbrennung oder gleichmäßige Ladungsverbrennung durchgeführt wird. Wenn schichtweise Ladungsverbrennung durchgeführt wird, spritzt das Ventil 11 den Treibstoff in der letzten Phase jedes Verdichtungstaktes in die Brennkammer 5 ein. Der eingespritzte Treibstoff wird in einer konzentrierten Weise um die Zündkerze 10 zugeführt und verbrannt. Wenn gleichmäßige Ladungsverbrennung durchgeführt wird, spritzt das Treibstoffventil 11 andererseits den Treibstoff während des Ansaugtakts des zugeordneten Kolbens in die Brennkammer 5 ein. Der eingespritzte Treibstoff wird gleichmäßig mit der aus den Ansaugöffnungen 7a, 7b in die Brennkammer 5 eingebrachten Luft vermischt und verbrannt.
Wie aus 1 ersichtlich ist sind die ersten und zweiten Ansaugöffnungen 7a, 7b von jedem Zylinder 1a durch einen ersten Ansaugdurchtritt 15a und einen zweiten Ansaugdruchtritt 15b mit einem Überschusstank 16 verbunden, der in einem Ansaugstutzen 15 definiert ist. Ein Wirbelsteuerventil (SCV) 17 ist in jedem zweiten Ansaugdurchtritt 15b angeordnet. Die Wirbelsteuerventile 17 sind zum Beispiel durch eine gemeinsame Welle 18 mit einem Schrittmotor 19 verbunden. Der Schrittmotor 19 wird durch Signale gesteuert, die von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 30 gesendet werden, was später diskutiert werden wird, und ändert die Öffnung des SCV 17.
Der Überschusstank 16 ist durch eine Ansaugdurchführung 20 mit einem Luftreiniger 21 verbunden. Ein elektrisch gesteuertes Drosselventil 23, das durch einen Schrittmotor 22 geöffnet und geschlossen wird, ist in der Ansaugdurchführung 20 angeordnet. Die ECU 30 sendet Signale, um den Schrittmotor 22 zum Öffnen und Schließen des Drosselventils 23 anzutreiben. Das Drosselventil 23 passt die Ansaugluftmenge an, die durch die Ansaugdurchführung 20 durchtritt und in die Brennkammer 5 eintritt. Die Ansaugdurchführung 20, der Überschusstank 16, der erste Ansaugdurchtritt 14a und die zweite Ansaugleitung 15b bestimmen einen Ansaugweg. Ein Drosselsensor 25 ist in der Nähe des Drosselventils 23 angeordnet, um das Öffnungsausmaß (Drosselöffnungsausmaß) des Ventils 23 zu erfassen. Der Sensor 2 erfasst den Betätigungszustand des Drosselventils 23.
Die Abgasöffnungen 9 von jedem Zylinder 1a sind mit einem Abgasstutzen 14 verbunden. Nach der Verbrennung in jeder Brennkammer 5 wird das Abgas durch den Abgasstutzen 14 zu einer Abgasdurchführung (nicht gezeigt) gesendet. Der Abgasstutzen 14 und die Abgasdurchführung bestimmen einen Abgasweg.
Der Motor 1 ist mit einem bekannten Abgasrückführ- (EGR) Mechanismus 51 bereitgestellt, der einen EGR-Durchtritt 52 und ein EGR-Ventil 53 hat, das in dem EGR-Durchtritt 52 angeordnet ist. Der EGR-Durchtritt 52 ist mit einem Teil der Ansaugdurchführung 20 bei der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 23 mit der Abgasdurchführung verbunden. Das EGR-Ventil 53 hat einen Ventilsitz, einen Ventilkörper und einen Schrittmotor (wovon nichts gezeigt ist). Der Öffnungsbereich des EGR-Ventils 53 wird verändert, in dem bewirkt wird, dass der Schrittmotor unterbrochen den Ventilkörper mit Bezug auf den Ventilsitz verschiebt. Wenn das EGR-Ventil 53 öffnet, betritt einiges von dem Abgas, das in die Abgasdurchführung geschickt wurde, den EGR-Durchtritt 52. Das Gas wird dann über das EGR-Ventil 53 in die Ansaugdurchführung 20 gezogen. Mit anderen Worten wird einiges von dem Abgas durch den EGR-Mechanismus 51 zurückgeführt und zu dem Treibstoffluftgemisch zurückgegeben. Das EGR-Ventil 53 steuert die Rückführmenge des Abgases.
Die ECU 30 ist ein digitaler Computer, der mit einem Random Access Memory (RAM) 32, einem Read Only Memory (ROM) 33, einer zentralen Prozessoreinheit (CPU) 34, die ein Mikroprozessor ist, einem Eingabeanschluss 35 und einem Ausgabeanschluss 36 bereitgestellt ist. Ein bidirektionaler Bus 31 verbindet das RAM 32, das ROM 33, die CPU 34, den Eingabeanschluss 35 und den Ausgabeanschluss 36 miteinander.
Ein Beschleunigungspedal 24 ist mit einem Pedalwinkelsensor 26A verbunden. Der Pedalwinkelsensor 26A erzeugt Spannung proportional zu dem Grad des Niederdrückens des Beschleunigungspedals 24. Auf diese Weise ist der Beschleunigungspedalniederdrückgrad ACCP proportional zu der auf den Motor 1 anzuwendenden Last, die zu erfassen ist. Die Spannungsausgabe durch den Pedalwinkelsensor 26A wird über einen Analog – Digital- (A/D) Wandler 37 und den Eingabeanschluss 35 in die CPU 30 eingegeben. Der Pedalwinkelsensor 24 funktioniert als Vorrichtung zum Steuern der Ansaugluftmenge durch den Ansaugweg. Das Beschleunigungspedal 24 ist ebenfalls mit einem kompletten Schließschalter 26B bereitgestellt, der feststellt, ob das Beschleunigungspedal 24 überhaupt nicht niedergedrückt ist. Der Schließschalter 26B gibt ein Signal Eins ab, wenn das Beschleunigungspedal 24 überhaupt nicht niedergedrückt ist, und gibt ein Signal Null ab, wenn das Beschleunigungspedal 24 niedergedrückt ist. Die Ausgabespannung des Schließschalters 26B wird über den Eingabeanschluss 35 in die CPU 34 eingegeben.
Ein oberer Totpunktsensor 27 erzeugt einen Ausgabeimpuls, wenn zum Beispiel der Kolben in dem ersten Zylinder 1a den oberen Totpunkt erreicht. Der Ausgabeimpuls wird über den Eingabeanschluss 35 in die CPU 34 eingegeben. Ein Kurbelwinkelsensor 28 erzeugt jedes Mal einen Ausgabeimpuls, wenn die Kurbelwelle des Motors 1 gedreht wird, zum Beispiel bei einem Kurbelwinkel CA von 30°. Der von dem Kurbelwinkelsensor 28 ausgesendete Ausgabeimpuls wird über den Eingabeanschluss 35 in die CPU 35 eingegeben. Die CPU 34 liest die Ausgabeimpulse des oberen Totpunktsensors 27 und des Kurbelwinkels 28, um die Motordrehzahl NE zu berechnen.
Der Drehwinkel der Welle 18 wird durch einen Wirbelsteuerventilsensor 29 erfasst, um das Öffnungsausmaß der Wirbelsteuerventile 17 zu erfassen (SCV) Öffnungsausmaß. Das von dem Wirbelsteuerventilsensor 29 abgegebene Signal wird über einen A/D-Umwandler 37 und den Eingabeanschluss 35 in die CPU 34 eingegeben. Der Drosselsensor 25 erfasst das Drosselöffnungsausmaß. Das von dem Drosselsensor 25 ausgegebene Signal wird über einen A/D-Umwandler 37 und den Eingabeanschluss 35 in die CPU 34 eingegeben.
Ein Ansaugdrucksensor 61 ist bereitgestellt, um den Druck in dem Überschusstakt 16 (Ansaugdruck PIM) zu erfassen. Ein Kühltemperatursensor 62 ist bereitgestellt, um die Temperatur des Motorkühlmittels (Kühlmitteltemperatur THW) zu erfassen. Die Sensoren 61 und 62 geben ausgehend von erfassten Werten Signale über entsprechende A/D-Umwandler 37 des Eingabeanschlusses 35 zu der CPU 34 ab.
Der Drosselsensor 25, der Pedalwinkelsensor 26A, der vollständige Schließschalter 26B, der obere Totpunktsensor 27, der Kurbelwinkelsensor 28, der Wirbelsteuerventilsensor 29, der Ansaugdrucksensor 61 und der Kühlmitteltemperatursensor 62 dienen als Vorrichtungen zum Erfassen des Laufzustands des Motors 1.
Der Ausgabeanschluss 36 ist mit den Treibstoffeinspritzventilen 11, den Schrittmotoren 19, 22, dem Zünder 12 und dem Schrittmotor des EGR-Ventils 53 über Antriebsschaltkreise 38 verbunden. Die ECU 30 steuert optimalerweise die Treibstoffeinspritzventile 11, die Schrittmotoren 19, 22, den Zünder 12 und das EGR-Ventil 53, mit Steuerprogrammen, die in dem EGRUM 33 gespeichert sind, ausgehend von Signalen, die von den Sensoren 25 bis 29, 61 und 62 gesendet werden.
Im Folgenden werden Steuerprogramme mit Bezug auf die Flussdiagramme beschrieben, die durch das Einspritzmengensteuergerät des oben beschriebenen Motors 1 durchgeführt werden.
3 ist ein Flussdiagramm und zeigt eine Routine zum Berechnen einer Treibstoffeinspritzmenge. Diese Routine ist eine Unterbrechung, die durch die ECU 30 bei jedem vorbestimmten Kurbelwinkel durchgeführt wird.
In Schritt 101 gibt die ECU 30 Signale von dem oberen Totpunktsensor 27, dem Kurbelwinkelsensor 28 dem Pedalwinkelsensor 26A und den Ansaugdrucksensor 61 ein. Ausgehend von den Eingabesignalen berechnet die ECU 30 die Motordrehzahl NE, den Beschleunigerpedalniederdrückgrad ACCP und den Ansaugdruck PIM.
Bei Schritt 102 berechnet die ECU 30 eine Grundtreibstoffeinspritzmenge QALL, die auf der Drehzahl NE und dem Beschleunigerpedalniederdrückgrad ACCP basiert, die in dem Schritt 101 der aktuellen Routine berechnet werden. Der Wert QALL ist proportional zu und somit repräsentativ für das Drehmoment des Motors 1. Wenn QALL berechnet wird, verwendet die ECU 30 ein Kennfeld (nicht gezeigt), in dem der Wert QALL in Bezug zu der Drehzahl NE und dem Beschleunigerniederdrückgrad ACCP geplottet ist.
Bei Schritt 103 bestimmt die ECU 30 den Verbrennungsmodus FMODE des Motors 1, ausgehend von der Drehzahl NE und der Grundtreibstoffeinspritzmenge QALL, die im Schritt 102 der aktuellen Routine berechnet werden. Wenn FMODE bestimmt wird, bezieht sich die ECU 30 auf das Kennfeld aus 4. Wenn die Motordrehzahl NE niedrig und das Motormoment klein ist, wählt die ECU 30 schichtweise Ladungsverbrennung, was in 4 durch einen Bereich bezeichnet ist, der durch die durchgehende Linie und die Achsen begrenzt ist. Wenn die Motordrehzahl NE hoch und das Motormoment groß ist, wählt die ECU 30 die gleichförmige Ladungsverbrennung. Der gesamte schichtweise Ladungsverbrennungsbereich und ein Teil des gleichförmigen Ladungsverbrennungsbereiches findet sich in einem EGR-Ein-Modusbereich, der in der Zeichnung aus 4 diagonal schattiert ist. Der Teil des gleichförmigen Bereichs in dem EGR-Einbereich ist ein Teil, der den niedrigeren Drehzahlen und niedrigeren Motormomenten entspricht. Andererseits befindet sich das meiste des gleichförmigen Ladungsverbrennungsbereichs, das nicht in der Zeichnung schattiert ist, in einem EGR-Ausmodus (FMODE = 12) Bereich. Wenn der EGR-Ein-Modus gewählt ist, wird das EGR-Ventil 53 geöffnet, es wird nämlich eine EGR-Steuerung durchgeführt. Im Gegensatz dazu, wenn der EGR-Aus-Modus gewählt ist (FMODE = 12), wird das EGR-Ventil 53 vollständig geschlossen und die EGR-Menge ist Null.
Bei dem folgenden Schritt 104 beurteilt die ECU 30 ob der Verbrennungsmodus FMODE, der in Schritt 103 der aktuellen Routine bestimmt wurde, Zwölf beträgt. Mit anderen Worten beurteilt die ECU 30 ob die EGR-Steuerung durchgeführt wird. Wenn der Verbrennungsmodus FMODE nicht Zwölf ist, wird die EGR-Steuerung zu dieser Zeit durchgeführt. Wenn die EGR-Steuerung durchgeführt wird, beurteilt die ECU 30, dass der Ansaugdruck in dem Ansaugweg wegen der Rückführung des Abgases sehr wahrscheinlich schwankend ist. Auf diese Weise bewegt sich die ECU 30 zu Schritt 105. Bei Schritt 105 berechnet die ECU 30 ein Solldrosselöffnungsausmaß TA, ausgehend von der Grundtreibstoffeinspritzmenge QALL, die Motordrehzahl NE und dem Verbrennungsmodus FMODE, die in der aktuellen Routine erhalten werden.
Bei dem folgenden Schritt 106 berechnet die ECU 30 eine Schlusstreibstoffeinspritzmenge QF, ausgehend von der Grundtreibstoffeinspritzmenge QALL, der Motordrehzahl NE und dem aktuellen Verbrennungsmodus FMODE. Die ECU 30 berechnet ebenfalls eine Solleinspritzzeit AINJ und eine Sollzündzeit SA, ausgehend von QALL, NE und FMODE. Die ECU 30 unterbricht dann zeitweise die Routine.
Wenn die EGR-Steuerung durchgeführt wird, ist es wahrscheinlich, dass der Druck in dem Ansaugweg wegen des rückgeführten Abgas schwankt. In diesem Fall wird die Schlusstreibstoffeinspritzmenge QF ausgehend von der Motordrehzahl NE und der Grundtreibstoffeinspritzmenge QALL berechnet, die ausgehend von dem Beschleunigerpedalniederdrückgrad ACCP und der Motordrehzahl NE berechnet werden. Mit anderen Worten werden der Niederdrückgrad ACCP und die Motordrehzahl NE als Parameter zum Berechnen der Schlusstreibstoffeinspritzmenge QF berechnet. Die ECU 30 verwendet die berechnete Schlusstreibstoffeinspritzmenge QF in einer anderen Routine, um die Treibstoffeinspritzmenge zu steuern.
Wenn der aktuelle Verbrennungsmodus FMODE bei Schritt 104 Zwölf beträgt, wird die EGR-Steuerung nicht durchgeführt. In diesem Fall beurteilt die ECU 30, dass der Druck in dem Ansaugweg nicht schwankt und bewegt sich zu Schritt 107. Bei Schritt 107 berechnet die ECU 30 ausgehend von der Grundtreibstoffeinspritzmenge QALL und der Motordrehzahl NE ein Solldrosselöffnungsausmaß TA, die in der aktuellen Routine berechnet werden.
In dem folgenden Schritt 108 berechnet die ECU 30 eine Schlusstreibstoffeinspritzmenge QF, ausgehend von dem Ansaugdruck PIM und der Motordrehzahl NE, wie in der aktuellen Routine erfasst werden. Ebenfalls berechnet die ECU 30 ausgehend von der berechneten Schlusstreibstoffeinspritzmenge QF die Solleinspritzzeit AINJ und die Sollzündzeit SA. Die ECU 30 unterbricht dann die Routine.
Auf diese Weise wird beurteilt, wenn die EGR-Steuerung nicht durchgeführt wird, dass der Druck in dem Ansaugweg nicht schwankend ist. In diesem Fall wird die Schlusstreibstoffeinspritzmenge QF unter der Verwendung des Ansaugdrucks PIM berechnet, der der Ansaugluftmenge zu dieser Zeit als Parameter entspricht. Die ECU 30 verwendet die berechnete Schlusstreibstoffeinspritzmenge QF in einer anderen Routine um die Treibstoffeinspritzmenge zu steuern.
Der Betrieb und die Vorteile werden nun erklärt.
Wenn die EGR-Steuerung durchgeführt wird, kann rückgeführtes Abgas den Druck in dem Ansaugsystem schwanken lassen. Deswegen werden der Beschleunigpedalniederdrückgrad ACCP und die Motordrehzahl NE zum Berechnen der Schlusstreibstoffeinspritzmenge QF berechnet, wenn eine Möglichkeit der Druckschwankung besteht, und der Ansaugdruck PIM wird nicht verwendet. Die Ansaugluftmenge wird nämlich nicht ausgehend von dem Ansaugdruck PIM beurteilt, sondern ausgehend von dem Beschleunigerpedalniederdrückgrad ACCP, der durch den Beschleunigerpedalsensor 26A erfasst wurde (mit anderen Worten, der Betätigungszustand des Beschleunigerpedals 24, das die Ansaugluftmenge steuert) und der Motordrehzahl NE beurteilt. Die sich ergebende Ansaugluftmenge wird verwendet, um die Schlusstreibstoffeinspritzmenge QF zu berechnen. Deswegen wird der Wert der Schlusstreibstoffeinspritze QF nicht durch die Ansaugdruckschwankung beeinflusst, die durch die Abgasrückführung verursacht ist.
Da kein Abgas zu dem Ansaugsystem zurückgeführt wird, wenn die EGR-Steuerung nicht durchgeführt wird, schwankt der Druck in dem Ansaugsystem nicht. In dieser Ausführungsform werden verschiedene Sätze von Parametern verwendet, um die Schlusstreibstoffeinspritzmenge QF zu berechnen, wenn es eine Druckschwankung gibt, bis zu dem Zustand, wenn es keine Druckschwankung gibt. Es wird nämlich, wenn es keine Druckschwankung in dem Ansaugsystem gibt, der Ansaugdruck PIM, der der aktuellen Ansaugluftmenge entspricht, als Parameter zum Berechnen der Schlusstreibstoffeinspritzmenge QF verwendet. Da der erfasste Ansaugdruck PIM frei von Druckschwankungen ist, wird ausgehend von PIM ein genauer Wert der Ansaugluftmenge erhalten. Die Schlusstreibstoffeinspritzmenge QF wird auf diese Weise genau berechnet.
Auf diese Weise wird die Schlusstreibstoffeinspritzmenge QF immer genau berechnet, unabhängig davon, ob die EGR-Steuerung durchgeführt wird oder nicht. Dies verbessert die Reaktion des Motors 1, wenn das Fahrzeug beschleunigt.
Wenn die EGR-Steuerung durchgeführt wird, steuert die ECU 30 das EGR-Ventil 53, um die EGR-Menge zu erhöhen, wenn die Last auf den Motor 1 sinkt. Die Last auf den Motor 1 entspricht der Motordrehzahl NE und dem Beschleunigerpedalniederdrückgrad ACCP. Mit anderen Worten entspricht die Motorlast der Grundtreibstoffeinspritzmenge QALL, die ausgehend von der Motordrehzahl NE und dem Beschleunigerpedalniederdrückgrad ACCP berechnet wird. Je kleiner die Motorladung ist, nämlich je kleiner der Wert der Grundtreibstoffeinspritzmenge QALL ist, desto größer wird die EGR-Menge. Eine größere EGR-Menge verringert die Abgasemission von NOX und verbessert den Treibstoffverbrauch. Wenn die Motorlast groß ist, wird die EGR-Menge verringert oder Null. Dies ermöglicht dem Motor 1 die Kraft in Erwiderung auf die angestiegene Motorlast zu erhöhen. Auf diese Weise wird die EGR-Menge gemäß der Motorlast gesteuert.
Wie aus dem Kennfeld in 4 ersichtlich ist, sind die EGR-Menge und die Bestimmung, ob die EGR-Steuerung durchzuführen ist, nahe auf den Verbrennungsmodus FMODE bezogen, der ausgehend von der Motorlast bestimmt ist. Deswegen wird nicht nur die aktuelle Motorlast sondern ebenfalls der aktuelle Verbrennungsmodus der berechneten EGR-Menge reflektiert.
Wenn schichtweise Ladungsverbrennung durchgeführt wird, wird die EGR-Menge erhöht. Dementsprechend wird die Abgasemission von NOx verringert und der Treibstoffverbrauch verbessert. Zu dieser Zeit werden der Beschleunigerpedalniederdrückgrad ACCP und die Motordrehzahl NE als Parameter zum Berechnen der Schlusstreibstoffeinspritzmenge QF verwendet. Jedoch wird der Ansaugdruck PIM nicht als einer dieser Parameter verwendet.
Deswegen ist die Schlusstreibstoffeinspritzmenge QF genau berechnet, ohne durch die EGR bezogenen Druckschwankungen in dem Ansaugsystem beeinflusst zu sein.
Wenn die EGR-Steuerung durchgeführt wird, wird die Schlusstreibstoffeinspritzmenge QF ausgehend von Daten berechnet, die das Erfassungsresultat des Pedalwinkelsensors 26 umfassen (dem Beschleunigerpedalniederdrückgrad ACCP). Deswegen wird die Ansaugluftmenge indirekt und einfach ausgehend von Daten erfasst, die den Pedalwinkel ACCP umfassen, wobei Druckschwankungen in dem Ansaugsystem eine kleine oder keine Wirkung auf die erfasste Ansaugluftmenge aufweisen.
Es sollte für Fachleute offensichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen bestimmten Formen ausgeführt sein kann, ohne von dem Geist oder dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Insbesondere sollte verstanden sein, dass die Erfindung in der folgenden Form ausgeführt sein kann.
In der dargestellten Ausführungsform wird der Ansaugdruck PIM als einer der Parameter zum Berechnen der Schlusstreibstoffeinspritzmenge QF berechnet., Wie es durch eine Zweipunktlinie in 5 ersichtlich ist, kann jedoch ein Luftflussmesser 50 in dem Ansaugsystem angeordnet sein, und an Stelle von PIM kann die mit dem Luftflussmesser erfasste Ansaugluftmenge als Parameter zum Berechnen von QF verwendet werden. Diese Konstruktion gestattet, dass die Ansaugluftmenge direkt erfasst wird. In der dargestellten Ausführungsform werden die Schritte 107 und 108 nur durchgeführt, wenn die EGR-Menge Null ist. Jedoch können die Schritte durchgeführt werden, wenn die EGR-Menge klein ist, wenn die Druckschwankungen in dem Ansaugsystem nicht als wesentlich berücksichtigt werden.
In der dargestellten Ausführungsform wird der Beschleunigerpedalniederdrückgrad ACCP berechnet, um sowohl die Grundtreibstoffeinspritzmenge QALL und die Schlusstreibstoffeinspritzmenge QF zu berechnen. Jedoch kann an Stelle von ACCP das Öffnungsausmaß des Drosselventils 23, das durch den Drosselsensor 25 erfasst ist, zum Berechnen der Grundtreibstoffeinspritzmenge QALL und der Schlusstreibstoffeinspritzmenge QF verwendet werden.
In der dargestellten Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung auf einen Zylindereinspritzbauartmotor 1 angewendet. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auf einen Motor angewendet werden, der Treibstoff mit Ansaugventilen 6a, 6b einspritzt, die in den entsprechenden Ansaugöffnungen 7a, 7b bereitgestellt sind. Außerdem ist in der dargestellten Ausführungsform das Treibstoffeinspritzventil 11 in der Nähe de Ansaugventile 6a, 6b bereitgestellt. Jedoch kann das Ventil 11 in jeder Position angeordnet sein.
Die vorliegende Erfindung kann in einem Motor ausgeführt sein, der keine schichtweise Ladungsverbrennung durchführt.
Die dargestellte Ausführungsform wird in einem Benzinmotor 1 eingesetzt. Jedoch kann die vorliegende Erfindung in einem Dieselmotor eingesetzt sein.
Deswegen sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen als darstellend und nicht einschränkend zu berücksichtigen und die Erfindung ist nicht auf die hierin gegebenen Details beschränkt, sondern kann innerhalb des Bereichs und der Gleichwertigkeit der angehängten Ansprüche abgeändert werden.

Claims

Gerät zum Steuern einer Treibstoffeinspritzung in einer Verbrennungskraftmaschine, die ein Treibstoffluftgemisch in einer Verbrennungskammer (5) verbrennt, wobei das Gerät umfasst einen Einspritzer (11) zum Treibstoffeinspritzen, um den Treibstoff in die Verbrennungskammer (5) zuzuführen; einen Ansaugdurchtritt (20, 16, 15a, 15b), der mit der Verbrennungskammer (5) verbunden ist, um Luft zu der Verbrennungskammer (5) zuzuführen; ein Rückführdurchtritt (52) der mit dem Ansaugdurchtritt (20, 16, 15a, 15b) verbunden ist, um Abgas zu dem Ansaugdurchtritt (20, 16, 15a, 15b) zuzuführen, das aus der Verbrennungskammer (5) abgegeben wurde; ein Rückführventil (53), das in dem Rückführdurchtritt (52) angeordnet ist, wobei das Rückführventil (53) das Öffnungsausmaß des Rückführdurchtritts (52) steuert, um eine Rückführflussrate anzupassen, die der Flussrate des aus dem Rückführdurchtritt (52) dem Ansaugdurchtritt (20, 16, 15a, 15b) zugeführten Abgas entspricht; einem Luftregler (23; 24), um die der Verbrennungskammer (5) aus dem Ansaugdurchtritt (20, 16, 15a, 15b) zugeführte Luft anzupassen; einem ersten Detektor (25; 26A), um den Betriebszustand des Luftreglers (23; 24) zu erfassen, wobei der Betriebszustand des Luftreglers (23; 24) als erste Variable dient; einem zweiten Detektor (61; 50), um ein Merkmal der Luft in dem Ansaugdurchtritt (20, 16, 15a, 15b) zu erfassen, das für die Flussrate der Luft in dem Ansaugdurchtritt (20, 16, 15a, 15b) bezeichnend ist, wobei das erfasste Merkmal als zweite Variable dient; einem dritten Detektor (28), um die Motordrehzahl zu erfassen; und einer Steuerung (30), um den Einspritzer (11) zu steuern, wobei das Gerät dadurch gekennzeichnet ist, dass: die Steuerung (30) ausgehend von der ersten Variablen und der Motordrehzahl eine Treibstoffeinspritzmenge berechnet, die der Treibstoffmenge entspricht, die von dem Einspritzer (11) einzuspritzen ist, wenn sich die Rückführflussrate über einen vorbestimmten Wert befindet, und wobei die Steuerung (30) die Treibstoffeinspritzmenge ausgehend von der zweiten Variablen und der Motordrehzahl berechnet, wenn die Rückführflussrate sich unter dem vorbestimmten Wert befindet.
Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (30) die Treibstoffeinspritzmenge ausgehend von der ersten Variablen und der Motordrehzahl berechnet, wenn das Abgas dem Ansaugdurchtritt (20, 16, 15a, 15b) von dem Rückführdurchtritt (52) zugeführt wird, und wobei die Steuerung (30) die Treibstoffeinspritzmenge ausgehend von der zweiten Variablen und der Motordrehzahl berechnet, wenn kein Abgas von dem Rückführdurchtritt (52) zu dem Ansaugdurchtritt (20, 16, 15a, 15b) zugeführt wird.
Gerät gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (30) das Rückführventil (53) steuert, um die Rückführflussrate entsprechend der Motorlast zu ändern.
Gerät gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorlast zumindest durch den Wert der ersten Variablen bezeichnet wird.
Gerät gemäß jedem der Ansprüche von 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftregler ein Beschleunigerpedal (24) hat, und wobei der erste Detektor ein Pedalwinkelsensor (26A) zum Erfassen des Niederdrückgrads des Beschleunigerpedals (24) ist.
Gerät gemäß jedem der Ansprüche von 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftregler ein Drosselventil (23) hat, das in dem Ansaugdurchtritt (20, 16, 15a, 15b) angeordnet ist, und wobei der erste Detektor ein Drosselsensor (25) zum Erfassen des Öffnungswinkels des Drosselventils (23) ist.
Gerät gemäß jedem der Ansprüche von 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Detektor ein Ansaugdrucksensor (61) zum Erfassen des Drucks in dem Ansaugdurchtritt (20, 16, 15a, 15b) ist.
Gerät gemäß jedem der Ansprüche von 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor in der Lage ist, eine Vielzahl von Verbrennungsmodi durchzuführen, wobei die Steuerung (30) den verlangten Verbrennungsmodus aus einer Vielzahl von Verbrennungsmodi entsprechend der Motorlast auswählt und den Einspritzer (11) entsprechend dem gewählten Verbrennungsmodus steuert.
Gerät gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführflussrate in Übereinstimmung mit dem Verbrennungsmodus bestimmt wird, der durch die Steuerung (30) ausgewählt wurde.
Gerät gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsmodi schichtweise Ladungsverbrennung umfassen, in der das Treibstoffluftverhältnis innerhalb der Verbrennungskammer (5) verändert wird, und gleichmäßige Ladungsverbrennung, bei der das Treibstoff-Luftgemische innerhalb der Verbrennungskammer (5) im Wesentlichen gleichmäßig ist.
Gerät gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspritzer ein Treibstoffeinspritzventil (11) umfasst, um den Treibstoff direkt in die Verbrennungskammer (5) einzuspritzen, wobei die Steuerung (30) das Treibstoffeinspritzventil steuert, den Treibstoff während eines Verdichtungstaktes des Motors, direkt in die Verbrennungskammer (5) einzuspritzen, um die schichtweise Ladungsverbrennung durchzuführen, und wobei die Steuerung (30) das Treibstoffeinspritzventil (11) steuert, den Treibstoff während eines Ansaugtakts des Motors direkt in die Verbrennungskammer (5) einzuspritzen, um die gleichmäßige Ladungsverbrennung durchzuführen.
Verfahren die Treibstoffeinspritzung einer Verbrennungskraftmaschine zu steuern, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Einspritzen von Treibstoff in eine Verbrennungskammer (5) des Motors mit einem Einspritzer (11); Zuführen von Luft zu der Verbrennungskammer (5) über einen Ansaugdurchtritt (20, 16, 15a, 15b); Regulieren der Flussrate der Ansaugluft mit einem Luftregler (23; 24); Zuführen von Abgas zu dem Ansaugdurchtritt (20, 16, 15a, 15b) über einen Rückführdurchtritt (52); Erfassen des Betriebszustandes des Luftreglers (23; 24), wobei der Betriebszustand des Luftreglers (23; 24) als erste Variable dient; Erfassen eines Merkmals der Luft in dem Ansaugdurchtritt (20, 16, 15a, 15b), wobei das Merkmal für die Flussrate der Luft in dem Ansaugdurchtritt (20, 16, 15a, 15b) bezeichnend ist, wobei das erfasste Merkmal als zweite Variable dient; und Erfassen der Motordrehzahl, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die Schritte: Berechnen einer Treibstoffeinspritzmenge, die der von dem Einspritzer (11) einzuspritzenden Treibstoffmenge entspricht, ausgehend von der ersten Variablen und der Motordrehzahl, wenn eine Rückführflussrate, die die Flussrate des Abgases ist, das aus dem Rückführdurchtritt (52) zu dem Ansaugdurchtritt (20, 16, 15a, 15b) zugeführt wurde, sich über einem vorbestimmten Wert befindet; Berechnen der Treibstoffeinspritzmenge ausgehend von der zweiten Variablen und der Motordrehzahl, wenn die Rückführflussrate sich unter dem vorbestimmten Wert befindet; und Steuern des Einspritzers (11) ausgehend von der berechneten Treibstoffeinspritzmenge.
Verfahren gemäß Anspruch 12, gekennzeichnet durch: Auswählen eines verlangten Verbrennungsmodus aus der Vielzahl von Verbrennungsmodi, die durch den Motor durchgeführt werden können, in Übereinstimmung mit der Motorlast; und Steuern des Einspritzers (11) gemäß dem ausgewählten Verbrennungsmodus.