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Dokumentenidentifikation DE69230647T2 26.10.2000
EP-Veröffentlichungsnummer 0711909
Titel Steuersystem für Brennkraftmaschinen
Anmelder Honda Giken Kogyo K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Ogawa, Ken, 4-1 Chuo 1-chome, Saitama-ken, JP;
Miyashita, Kotaro, 4-1 Chuo 1-chome, Saitama-ken, JP;
Hara, Yoshihisa, 4-1 Chuo 1-chome, Saitama-ken, JP
Vertreter Kohler Schmid + Partner, 70565 Stuttgart
DE-Aktenzeichen 69230647
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 05.10.1992
EP-Aktenzeichen 961003423
EP-Offenlegungsdatum 15.05.1996
EP date of grant 02.02.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.10.2000
IPC-Hauptklasse F02D 35/00
IPC-Nebenklasse F02D 41/04   F02M 31/00   

Beschreibung[de]

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Steuerungssystem für Verbrennungsmotoren mit innerer Verbrennung und insbesondere auf ein Steuerungssystem, welches die Zufuhr von Kraftstoff, welcher in ein Einlaßrohr eingespritzt wird, so steuert, daß die Kraftstoffmenge, die an der Innenfläche des Einlaßrohres haftet, kompensiert wird.

Bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren der Art, bei welchen Kraftstoff in ein Einlaßrohr eingespritzt wird, besteht das Problem, daß ein Teil des eingespritzten Kraftstoffes an der Innenfläche des Einlaßrohre haften bleibt, so daß eine erforderliche Kraftstoffmenge nicht in die Verbrennungskammer gezogen werden kann. Um dieses Problem zu lösen, wurde ein Kraftstoffzufuhr-Steuerungsverfahren vorgeschlagen, bei welchem eine Kraftstoffmenge, die an der Innenfläche des Einlaßrohre haften bleibt, und eine, die in die Verbrennungskammer gezogen wird durch Verdunsten von dem an dem Einlaßrohr haftenden Kraftstoff, geschätzt wird, und eine Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit der geschätzten Kraftstoffmengen festgestellt wird (japanische vorläufige Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 61-126337).

Das Dokument GB-A-2228592 bezieht sich ebenfalls auf ein ähnliches System, bei welchem eine Kraftstoffhaftmenge auf der Basis der eingespritzten Kraftstoffmenge und der Kraftstoffhaftungs- und Verdunstungsrate geschätzt wird, wobei die Kraftstoffhaftrate von der Drosselöffnung und der Kühlmitteltemperatur abgeleitet wird und die Verdunstungsrate von der Kühlmitteltemperatur, der Einlaßluftmenge und der Motorgeschwindigkeit abgeleitet werden.

Andererseits ist ein Kraftstoffeinspritzsystem bekannt, bei welchem Luft (sogenannte Hilfs-Luft) den Kraftstoffeinspritzventilen durch Eingänge zugeführt wird, welche in deren Nähe vorgesehen sind, um das Sprühen von Kraftstoff, welcher durch die Kraftstoffeinspritzventile eingespritzt wird, zu unterstützen (z. B. japanische vorläufige Patentveröffentlichung (Kokoku) Nr. 55-9555).

Die oben vorgeschlagenen oder bekannten Systeme oder Verfahren sollen ihre jeweiligen Probleme alleine lösen. Tatsächlich kann jedoch das Luft-Kraftstoffverhältnis eines einem Verbrennungsmotor zugeführten Gemisches nicht akkurat auf einen Sollwert gesteuert werden, wenn nicht alle Probleme gleichzeitig gelöst sind. Auf jeden Fall muß bei der Lösung der obengenannten Probleme zumindest das Problem der Kraftstoffhaftung an der Innenfläche des Einlaßrohres berücksichtigt werden. Eine alleinige Kombination von zwei oder mehr der obengenannten Systeme oder Verfahren kann keine erfolgreiche Steuerung des Luft-Kraftstoffverhältnisses ergeben.

Es ist ein Merkmal der Erfindung, das Luft-Kraftstoffverhältnis in Abhängigkeit der Kraftstoffmenge, die an der Innenwand des Einlaßrohres haftet, sowie die Menge an zusätzlicher Luft (Hilfs-Luft), die den Kraftstoffeinspritzventilen zugeführt wird, akkurat zu steuern.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor mit mindestens einer Verbrennungskammer und einem Einlaßdurchgang mit einer Innenfläche bereit, wobei das Steuerungssystem aufweist:

eine Betriebsbedingung-Detektiereinrichtung zum Detektieren von Betriebsbedingungen des Motors (1);

eine Kraftstoff-Haftmenge-Schätzeinrichtung zum Schätzen einer Menge an haftendem Kraftstoff, welcher an der Innenfläche des Einlaßdurchgangs haftet;

eine Kraftstoff-Abtragmenge-Schätzeinrichtung zum Schätzen einer Menge an abgetragenem Kraftstoff, welcher von dem an der Innenfläche des Einlaßdurchgangs haftenden Kraftstoff verdunstet ist und in die Verbrennungskammer getragen wurde;

eine Kraftstoffzufuhrmenge-Feststelleinrichtung zum Feststellen einer Kraftstoffzufuhrmenge, die dem Motor zugeführt werden soll, auf der Basis von durch die Betriebsbedingung-Detektiereinrichtung detektierten Betriebsbedingungen des Motors, der von der Kraftstoff-Haftmenge-Schätzeinrichtung geschätzten haftenden Kraftstoffmenge und der von der Kraftstoff-Abtragmenge-Schätzeinrichtung geschätzten Kraftstoff-Abtragmenge; und

eine Kraftstoffzufuhreinrichtung zum Zuführen der von der Kraftstoffzufuhrmenge-Feststelleinrichtung festgestellten Kraftstoffzufuhrmenge in den Einlaßdurchgang;

dadurch gekennzeichnet, daß der Motor eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer Einspritzöffnung und eine zusätzliche Luftzufuhreinrichtung aufweist, um zusätzliche Luft an die Kraftstoffeinspritzeinrichtung in einer Zone in der Nähe der Einspritzöffnung zuzuführen;

und dadurch, daß das Steuersystem weiterhin eine Kraftstoff-Schätzmenge-Korrektureinrichtung aufweist, um die von der Kraftstoff-Haftmenge-Schätzeinrichtung geschätzte Kraftstoffhaftmenge und die von der Kraftstoff-Abtragmenge-Schätzeinrichtung geschätzte Kraftstoff-Abtragmenge in Reaktion auf eine Menge der zusätzlichen Luft zu korrigieren.

Vorzugsweise hat die Kraftstoffeinspritzeinrichtung eine Erwärmungseinrichtung, um den durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingespritzten Kraftstoff zu erwärmen, wobei die Kraftstoffschätzmenge-Korrektureinrichtung die haftende Kraftstoffmenge und die abgetragene Kraftstoffmenge auf der Basis eines Betrags an Heizkalorien korrigiert, welcher von der Erwärmungseinrichtung erzeugt wird.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung nur beispielhaft in bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm, welches die gesamte Anordnung eines Kraftstoffzufuhr- Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Figur. 2 eine Ansicht im Querschnitt von wesentlichen Teilen eines Kraftstoffeinspritzventils, welches in dem System der Fig. 1 vorgesehen ist;

Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Programms zum Berechnen einer Kraftstoffeinspritzperiode Tout;

Fig. 4(a), (b) und (c) Tabellen zum Berechnen von Korrekturkoeffizienten zum Korrigieren eines Direktzufuhrverhältnisses A und eines Abtragverhältnisses B;

Fig. 5 ein Flußdiagramm eines Programms zum Berechnen einer Einlaßrohr-Kraftstoffhaftmenge TWP(N);

Fig. 6 ein Schaubild des Verhältnisses zwischen der Motor-Kühlmitteltemperatur TW und einer Erwärmungseinrichtungs-Energie PH;

Fig. 7 ein Schaubild, welches Übergangs-Eigenschaften des Luft-Kraftstoffverhältnisses A/F zeigt; und

Fig. 8 ein Blockdiagramm, welches eine Variation eines Hilfsluft-Zufuhrsystems, verwendet bei der Ausführungsform der Fig. 1, zeigt.

In bezug zuerst auf Fig. 1 ist die gesamte Anordnung eines Kraftstoffzufuhr- Steuerungssystems eines Verbrennungsmotors gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Verbrennungsmotor für Fahrzeuge. Der Motor ist z. B. ein Vierzylindermotor. Ein Einlaßrohr 2 ist mit dem Zylinderblock des Motors 1 verbunden, über welchem ein Drosselkörper 3 angeordnet ist, in welchem ein Drosselventil 301 untergebracht ist. Ein Drosselventilöffnungs- (θTH) Sensor 4 ist mit dem Drosselventil 301 verbunden, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, welches die gemessene Drosselventilöffnung anzeigt und dieses einer elektronischen Steuereinheit (im folgenden die "ECU" genannt) 5 zuführt.

Kraftstoffeinspritzventile 6, von welchen nur eines gezeigt ist, sind in das Innere des Einlaßrohres 2 an Stellen zwischen dem Zylinderblock des Motors 1 und dem Drosselventil 301 und direkt vor den entsprechenden, nicht gezeigten, Einlaßventilen eingeführt. Die Kraftstoffeinspritzventile 6 sind mit einem Kraftstofftank über eine nicht gezeigte Kraftstoffpumpe verbunden und elektrisch mit der ECU 5 verbunden, so daß ihre Ventilöffnungsperioden von Signalen von dieser gesteuert werden.

Ein Einlaßrohr-Absolutdruck-(PBA)-Sensor 10 ist in Verbindung mit dem Inneren des Einlaßrohres 2 über eine Leitung 9 an einer Stelle direkt nach dem Drosselventil 301 vorgesehen, um der ECU 5 ein elektrisches Signal, welches den gemessenen Absolutdruck in dem Einlaßrohr 2 anzeigt, zuzuführen.

Ein Motorkühlmitteltemperatur (TW) Sensor 11 ist in dem Zylinderblock des Motors 1 vorgesehen, um ein elektrisches Signal, welches die gemessene Motorkühlmitteltemperatur TW anzeigt, der ECU 5 zuzuführen. Ein Motor-Drehzahl-(NE)-Sensor 12 ist gegenüber einer nicht gezeigten Nockenwelle oder einer Kurbelwelle des Motors 1 angeordnet. Der Motordrehzahlsensor 12 erzeugt einen Impuls als TDC-Signalimpuls bei jedem von vorbestimmten Kurbelwinkeln, jedesmal, wenn die Kurbelwelle sich um 180 Grad dreht, wobei der Impuls der ECU 5 zugeführt wird.

Ein O&sub2;-Sensor 13 als Abgas-Bestandteil-Konzentrationssensor ist in einem Auslaßrohr 14, welches mit dem Zylinderblock des Motors 1 verbunden ist, angeordnet, um die Konzentration an Sauerstoff, welcher in den von dem Motor 1 ausgestoßenen Abgasen vorhanden ist, zu messen und ein elektrisches Signal, welches den detektierten Wert der Sauerstoffkonzentration darstellt, der ECU 5 zuzuführen.

Ein Atmospährendrucksensor 20 ist mit der ECU 5 verbunden, um dieser ein Signal zuzuführen, welches den gemessenen Atmosphärendruck anzeigt.

Jedes Kraftstoffeinspritzventil 6 ist mit einer Erwärmungseinrichtung zum Erwärmen von eingespritzten Kraftstoff versehen und einer Luftkammer, welche Teil eines Hilfs-Luft- Zufuhrsystems bildet (zusätzliche Luftzufuhreinrichtung), siehe Fig. 2. Die Luftkammer ist mit dem Inneren des Einlaßrohres 2 an einer Stelle vor dem Drosselventil 301 über einen Hilfs-Luftdurchgang 61 verbunden.

Quer über dem Hilfsluft-Durchgang 61 sind eine Leerlauf-Verstellschraube 63, ein Hilfsluftmenge-Steuerungsventil 64 und ein Luftwärmer 65 angeordnet, welche gemeinsam für alle Motorzylinder vorgesehen sind. Das Hilfsluftmenge-Steuerungsventil 64 ist durch ein Solenoidventil gebildet, dessen Ventilöffnung linear variiert werden kann und welches elektrisch mit der ECU 5 verbunden ist, um durch ein Steuersignal von der ECU 5 gesteuert zu werden.

Fig. 2 zeigt die innere Konstruktion des Kraftstoffeinspritzventils 6. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 601 ein Ventilelement, welches axial gleitend in einem Ventilgehäuse 610 eingepaßt ist. Wenn sich das Ventilelement 601 nach oben bewegt, wie in der Figur gezeigt ist, öffnet sich das Einspritzventil 6, so daß Kraftstoff in einen Durchgang 606 durch eine Düse 602 eingespritzt wird. Der Durchgang 606 mündet in das Einlaßrohr 2.

Eine Luftkammer 604 ist um das Ventilgehäuse 610 herum definiert und steht mit dem Hilfsluft-Durchgang 61 über einen Einlaßdurchgang 603 in Verbindung.

Die Luftkammer 604 steht ebenfalls mit zwei Hilfsluft-Einspritzlöchern 605 in Verbindung, durch welche Hilfsluft zu einer Zone in der Nähe der Düse 602 zugeführt wird.

Um den Durchgang 606 herum ist eine Erwärmungseinrichtung 608 gebildet, z. B. durch eine Keramik-Erwärmungseinrichtung und ist elektrisch mit der ECU 5 mittels eines Stromzufuhrdrahtes 609 verbunden. Die Erwärmungseinrichtung 608 ist an einer Heißmanschette 611 gestützt. Elektrische Energie PH, welche der Erwärmungseinrichtung 608 zugeführt wird, d. h. Heizkalorien, die der Erwärmungseinrichtung 608 zugeführt werden, wird so gesteuert, daß sie steigt, wenn die Motorkühlmitteltemperatur TW niedriger ist, was in Fig. 6 gezeigt ist. Die Erwärmungseinrichtung 608 dient dazu, ein Sprühen des eingespritzten Kraftstoffes selbst dann zu fördern, wenn die Motortemperatur niedrig ist.

Die ECU 5 weist auf: eine Eingangsschaltung, welche die Funktionen des Formens von Wellenformen von Eingangssignalen von verschiedenen Sensoren, Verschieben der Spannungspegel von Sensorausgangssignalen auf einen vorbestimmten Pegel, Konvertieren von analogen Signalen von Analog-Ausgangssensoren in digitale Signale u. s. w., eine zentrale Verarbeitungseinheit (im folgenden "die CPU"), welche Programme zum Steuern der Kraftstoffeinspritzventile 64 usw. ausführt, eine Speichereinrichtung zum Speichern von Kennfeldern und Tabellen, auf die unten Bezug genommen wird, und verschiedene Betriebsprogramme, welche in der CPU ausgeführt werden, und zum Speichern von Ergebnissen von Berechnungen derselben, usw. und eine Ausgangsschaltung, welche Steuer- oder Antriebssignale an die Kraftstoffeinspritzventile 6, das Hilfsluftmenge-Steuerventil 64 usw. ausgibt.

Die CPU arbeitet in Reaktion auf die obengenannten Signale von den Sensoren, um Betriebsbedingungen festzustellen, unter welchen der Motor 1 arbeitet, wie ein Luft-Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungssteuerbereich, in welchem die Kraftstoffzufuhr in Reaktion auf die detektierte Sauerstoffkonzentration in den Abgasen gesteuert wird und Steuerbereiche mit offenen Regelkreisen, und berechnet auf der Basis der festgestellten Betriebsbedingungen die Ventilöffnungsperiode oder Kraftstoffeinspritzperiode Tout, über welche hinweg die Einspritzventile 6 geöffnet sein sollen durch Verwendung des in Fig. 3 gezeigten Programmes synchron mit der Eingabe von TDC-Signalimpulsen an die ECU 5.

Die CPU liefert über die Ausgangsschaltung die Treibersignale auf der Basis der Kraftstoffeinspritzperiode Tout, wie oben festgestellt, an die Kraftstoffeinspritzventile 6, um diese über die Kraftstoffeinspritzperiode Tout hinweg zu öffnen. Die Kraftstoffeinspritzperiode Tout ist proportional zu der Kraftstoffeinspritzmenge und wird deshalb im folgenden als Kraftstoffeinspritzmenge bezeichnet.

Fig. 3 zeigt das Programm zum Berechnen der Kraftstoffeinspritzmenge Tout. Dieses Programm wird bei Erzeugen jedes TDC-Signalimpulses und synchron zu diesem ausgeführt.

Bei einem Schritt S1 wird ein Direktzufuhrverhältnis A und ein Abtrag-Verhältnis B berechnet. Das Direktzufuhrverhältnis A ist definiert als Verhältnis einer Kraftstoffmenge, die direkt oder unmittelbar in eine Verbrennungskammer gezogen wird zu der gesamten Kraftstoffmenge, die in einem Zyklus eingespritzt wird, wobei das Direktzuführverhältnis eine Kraftstoffmenge beinhaltet, die von der Innenfläche des Einlaßrohrs 2 durch Verdunstung etc. in demselben Zyklus abgetragen wurde. Das Abtragverhältnis B ist definiert als ein Verhältnis einer von der Innenfläche des Einlaßrohres 2 durch Verdunstung etc. abgetragenen Kraftstoffmenge, die in dem vorliegenden Zyklus in die Verbrennungskammer gezogen wird, zu der gesamten Kraftstoffmenge, welche an der Innenfläche des Einlaßrohres 2 in dem letzten oder direkt vorausgehenden Zyklus haftete. Das Direktzufuhrverhältnis A und das Abtragverhältnis B werden jeweils von einem A-Kennfeld und einem B-Kennfeld gelesen, welche entsprechend der Kühlmitteltemperatur TW und dem Einlaßrohr-Absolutdruck PBA in Reaktion auf die detektierten TW- und PBA-Werte gesetzt sind. Das Direktzufuhrverhältnis A und das Abtragverhältnis B können, falls erforderlich, durch Interpolation berechnet werden.

Bei dem nächsten Schritt S2 werden erste, zweite und dritte Korrekturkoeffizienten KA1 bis KA3 und KB1 bis KB3, welche das Direktzufuhrverhältnis A und das Abtragverhältnis B korrigieren, berechnet.

Die ersten Korrekturkoeffizienten KA1 und KB1 der Korrekturkoeffizienten KA1-3 und KB1-3 für das Direktzufuhrverhältnis A und das Abtragverhäftnis B werden auf der Basis der Hilfsluftmenge QA, gezeigt in Fig. 4(a) festgestellt. Die Hilfsluftmenge QA kann aus dem atmosphärischen Druck PA und dem Einlaßrohr-Absolutdruck PBA berechnet werden, da die Öffnungsfläche der Hilfsluft-Einspritzlöcher 605 des Kraftstoffeinspritzventils 6 immer konstant ist. Alternativ dazu kann die Hilfsluftmenge QA erhalten werden, indem zuerst die Ventilöffnung des Hilfsluftmenge-Steuerventils 64 detektiert wird und dann die Hilfsluftmenge QA von der detektierten Ventilöffnung und der Motordrehzahl NE und dem Einlaßrohr-Absolutdruck PBA oder von einem Ventilöffnungs-Befehlswert für das Steuerventil 64 und den NE und PBA-Werten berechnet wird.

Die zweiten Korrekturkoeffizienten KA2 und KB2 werden aus der elektrischen Energie PH festgestellt, welche der Erwärmungseinrichtung 608 des Kraftstoffeinspritzventils 6, gezeigt in Fig. 4(b) zugeführt wird.

Der Grund der Zunahme der ersten Korrekturkoeffizienten KA1 und KB1 mit zunehmender Hilfsluftmenge QA besteht darin, daß, wenn die Hilfsluftmenge QA, die dem Kraftstoffeinspritzventil 6 zugeführt wird, zunimmt, das Direkt-Zufuhrverhältnis A und das Abtragverhältnis B anscheinend entsprechend zunehmen. Auch die zweiten Korrekturkoeffizienten KA2 und KB2 sind ähnlich wie in Fig. 4(b) gezeigt gesetzt.

Die dritten Korrekturkoeffizienten KA3 und KB3 werden in Reaktion auf die Motordrehzahl NE festgestellt, was in Fig. 4(c) gezeigt ist. Insbesondere gemäß Fig. 4(c) ist der Korrekturkoeffizient KA3 zum Korrigieren des Direktzufuhrverhältnisses A so gesetzt, daß es zunimmt, wenn die Motordrehzahl NE zunimmt. Der dritte Korrekturkoeffizient KB3 zum Korrigieren des Abtragverhältnisses B ist ähnlich gesetzt.

Der Grund, weshalb die dritten Korrekturkoeffizienten KA3 und KB3 dergestalt zunehmen, wenn die Motordrehzahl NE zunimmt, besteht darin, daß das Direktzufuhrverhältnis A und das Abtragverhältnis B anscheinend zunehmen, wenn die Einlaßluftstromgeschwindigkeit in dem Einlaßrohr mit einem Anstieg der Motordrehzahl NE zunimmt.

Danach werden bei einem Schritt S3 die korrigierten Werte Ae und Be des Direktzufuhrverhältnisses und des Abtragverhältnisses durch Verwendung der folgenden Gleichungen (1) und (2) berechnet:

Ae = A · KA1 · KA2 · KA3 ...(1)

Be = B · KB1 · KB2 · KB3 ...(2)

Weiterhin werden (1-Ae) und (1-Be) bei einem Schritt S4 berechnet, wo die dergestalt berechneten Werte Ae, (1-Ae) und (1-Be) in einem RAM-Speicher der ECU 5 zur Verwendung in einem in Fig. 5 gezeigten Programm gespeichert werden, was im folgenden durch das zu Schritt S5 führende Programm beschrieben wird.

Bei Schritt S5 wird festgestellt, ob der Motor gerade gestartet wird oder nicht. Wenn die Antwort bestätigend (JA) ist, wird die Kraftstoffeinspritzmenge Tout auf der Basis einer Grundkraftstoffmenge Ti zur Verwendung bei Start des Motors berechnet, und dann wird das Programm beendet. Wenn die Antwort auf die Frage des Schritts S5 negativ (NEIN) ist d. h., wenn der Motor nicht gestartet wird, wird eine erforderliche Kraftstoffmenge TCYL(N) für jeden Zylinder, welcher keinen zusätzlichen Korrekturterm Ttotal beinhaltet, auf welchen später bezug genommen wird, durch Verwendung der folgenden Gleichung (3) bei einem Schritt S6 berechnet.

TCYL(N) = TiM · Ktotal(N) ... (3)

wobei (N) eine dem Zylinder zugeordnete Nummer darstellt, für welche die erforderliche Kraftstoffmenge Tcyl berechnet wird. TiM stellt eine Grund-Kraftstoffmenge dar, welche angewandt werden soll, wenn der Motor unter normalen Betriebsbedingungen (anderen als der Startbedingung) ist und wird in Reaktion auf die Drehzahl NE und den Einlaßrohr- Absolutdruck PBA berechnet. Ktotal(N) stellt das Produkt aller Korrekturkoeffizienten (z. B. ein Kühlmitteltemperatur-abhängiger Korrekturkoeffizient KTW und ein Magerungs- Korrekturkoeffizient KLS) dar, welche auf der Basis der Motorbetriebs-Parametersignale vor verschiedenen Sensoren unter Ausschluß eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten KO2, welcher auf der Basis eines Ausgangssignals von dem O&sub2;-Sensor 13 berechnet wird, berechnet werden.

Bei einem Schritt S7 wird eine Verbrennungskammer-Kraftstoffzufuhrmenge TNET, welche an die entsprechende Verbrennungskammer in dem vorliegenden Einspritzzyklus geführt werden soll, durch Verwendung der folgenden Gleichung (4) berechnet:

TNET = Tcyl(N) + Ttotal - Be · TWP(N) ... (4)

wobei Ttotal die Summe aller additiven Korrekturterme (z. B. ein Beschleunigungs-Kraftstoff-Zunahme-Korrekturterm TACC) ist, welcher auf der Basis der Motorbetriebs-Parametersignale von verschiedenen Sensoren berechnet wird. Der Wert Ttotal beinhaltet keinen Ineffektivzeit-Korrekturterm TV, auf den später bezug genommen wird. TWP(N) stellt eine Einlaßrohr-Kraftstoffhaftmenge (geschätzter Wert) dar, welcher von dem Programm von Fig. 5 berechnet wird. (Be · TWP(N)) entspricht einer Kraftstoffmenge, die von dem Kraftstoff verdunstet, welcher an der Innenfläche des Einlaßrohres 2 haftet, und in die Verbrennungskammer getragen wird. Eine Kraftstoffmenge entsprechend der von der Einlaßrohr-Innenfläche abgetragenen Kraftstoffmenge muß nicht eingespritzt werden und muß deshalb von dem Wert Tcyl(N) in der Gleichung (4) abgezogen werden.

Bei einem Schritt S8 wird festgestellt, ob der Wert TNET, berechnet durch Gleichung (4), größer als ein Wert 0 ist oder nicht. Wenn die Antwort negativ (NEIN) ist, d. h., wenn TNET ≤ 0, wird die Kraftstoffeinspritzmenge Tout auf 0 gesetzt, worauf das Programm beendet wird. Wenn die Antwort bei Schritt S8 bestätigend (JA) ist, d. h., wenn TNET > 0, wird der TOUT-Wert durch Verwendung der folgenden Gleichung (5) berechnet:

Tout = TNET(N)/Ae · KO2 + TV ... (5)

wobei KO2 der obengenannte Luft-Kraftstoffverhältnis-Korrekturkoeffizient ist, welcher in Reaktion auf ein Ausgangssignal von dem O&sub2;-Sensor 13 berechnet wird. T ist der Ineffektivzeit-Korrekturterm.

Somit wird eine Kraftstoffmenge entsprechend TNET(N) · KO2 + Be · TWP(N) der Verbrennungskammer zugeführt durch Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils 6 über die von der Gleichung (5) berechnete Zeitperiode Tout hinweg.

Fig. 5 zeigt das Programm zum Berechnen der Einlaßrohr-Kraftstoffhaftmenge TWP(N), welches bei Erzeugen jedes Kurbelwinkelimpulses ausgeführt wird, welcher jedesmal erzeugt wird, wenn sich die Kurbelwelle um einen vorbestimmten Winkel (z. B. 30 Grad) dreht.

Bei einem Schritt S21 wird festgestellt, ob die vorliegende Ausführungsschleife dieses Programmes in eine Zeitspanne nach Start der Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge Tout fällt und bevor die Kraftstoffeinspritzung beendet wurde (im folgenden "Kraftstoff- Steuerperiode"). Wenn die Antwort bestätigend (JA) ist, wird ein erstes Kennzeichen FCTWP(N) bei einem Schritt S32 auf 0 gesetzt, worauf das Programm beendet wird. Wenn die Antwort auf Schritt S21 negativ (NEIN) ist, d. h., wenn die vorliegende Schleife nicht in der Einspritz-Steuerperiode liegt, wird bei einem Schritt S22 festgestellt, ob das erste Kennzeichen FCTWP(N) gleich 1 ist oder nicht. Wenn die Antwort bestätigend (JA) ist, d. h., wenn FCTWP(N) = 1, springt das Programm zu einem Schritt S31, wohingegen, wenn die Antwort negativ (NEIN) ist, d. h., wenn FCTWP(N) = 0, wird bei einem Schritt S23 festgestellt, ob der Motor unter Kraftstoffunterbrechung (die Kraftstoffzufuhr ist unterbrochen) steht oder nicht.

Wenn die Kraftstoffzufuhr nicht unterbrochen ist, wird die Einlaßrohr-Kraftstoffhaftmenge TWP(N) bei einem Schritt S24 durch Verwendung der folgenden Gleichung (6) berechnet, dann wird ein zweites Kennzeichen FTWPR(N) auf einen Wert 0 gesetzt und das erste Kennzeichen FCTWP(N) wird bei Schritten S30 und S31 auf einen Wert 1 gesetzt, worauf das Programm beendet wird:

TWP(N) = (1-Be) · TWP(N) (n-1) + (1-Ae) · (Tout(N) - TV) ... (6)

wobei TWP(N) (n-1) einen Wert TWP(N) darstellt, welcher bei der letzten Gelegenheit erhalten wurde und Tout(N) einen aktualisierten oder neuen Wert der Kraftstoffeinspritzmenge Tout, welche von dem Programm der Fig. 3 berechnet wurde. Der erste Term auf der rechten Seite entspricht einer Kraftstoffmenge, die an der Innenfläche des Einlaßrohrs 2 bleibt, ohne in die Verbrennungskammer gezogen zu werden, von dem zuvor an der Innenfläche des Einlaßrohres 2 haftenden Kraftstoff, und der zweite Term auf der rechten Seite entspricht einer Kraftstoffmenge, die neu an der Innenfläche des Einlaßrohre 2 haften bleibt, von dem neu eingespritzten Kraftstoff.

Wenn die Antwort bei Schritt S23 bestätigend (JA) ist, d. h., wenn die Kraftstoffzufuhr an den Motor unterbrochen ist, wird bei einem Schritt S25 festgestellt, ob das zweite Kennzeichen FTWPR(N) auf einen Wert 1 gesetzt wurde oder nicht. Wenn die Antwort bestätigend (JA) ist, d. h., wenn FTWPR(N) = 1, springt das Programm zu dem Schritt S31. Wenn die Antwort negativ (NEIN) ist, d. h., wenn FTWPR(N) = 0, wird die Kraftstoffhaftmenge TWP(N) durch Verwendung der folgenden Gleichung (7) bei einem Schritt 26 berechnet und dann geht das Programm zu einem Schritt S27 weiter:

TWP(N) = (1-Be) · TWP(N)/n-1) ... (7)

Die Gleichung (7) entspricht der Gleichung (6), außer, daß der zweite Term auf der rechten Seite weggelassen wurde. Der Grund hierfür besteht darin, daß kein neuer Kraftstoff an der Einlaßrohr-Innenwand haftet aufgrund der Kraftstoffzufuhrunterbrechung.

Bei Schritt 27 wird festgestellt, ob der berechnete TWP(N)-Wert größer als ein sehr kleiner vorbestimmter Wert TWPLG ist. Wenn die Antwort bestätigend (JA) ist, d. h., wenn TWIP(N) > TWPLG, geht das Programm zu dem nächsten Schritt S30. Wenn die Antwort bei dem Schritt S27 negativ (NEIN) ist, d. h., wenn TWP(N) < TWPLG, wird der TWP(N)- Wert bei einem Schritt S28 auf einen Wert 0 gesetzt und dann wird das zweite Kennzeichen FTWPR(N) bei Schritt S29 auf einen Wert 1 gesetzt, worauf das Programm zu dem Schritt S31 weitergeht.

Gemäß dem oben beschriebenen Programm der Fig. 5 kann die Einlaßrohr-Kraftstoffhaftmenge TWP(N) akkurat berechnet werden. Darüberhinaus kann eine entsprechende Kraftstoffmenge der Verbrennungskammer jedes Zylinders zugeführt werden, welche die Kraftstoffmenge reflektiert, die an der Innenfläche des Einlaßrohres 2 haftet sowie die von der haftenden Menge abgetragene Kraftstoffmenge.

Weiterhin werden gemäß der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform das Direktzufuhrverhältnis A und das Abtragverhältnis B durch die ersten Korrekturkoeffizienten KA1 und KB1 korrigiert, die in Reaktion auf die Hilfsluftmenge festgestellt werden, und durch die zweiten Korrekturkoeffizienten KA2 und KB2, welche in Reaktion auf den der Erwärmungseinrichtung 608 zugeführten elektrischen Strom festgestellt werden. Somit kann die Kraftstoffeinspritzmenge mit der Hilfsluftzufuhr und/oder Erwärmen durch die Erwärmungseinrichtung berücksichtigt werden. Folglich ist es möglich, das Luft-Kraftstoffverhältnis eines der Verbrennungskammer zugeführten Gemisches akkurat auf ein gewünschtes Ventil zu steuern.

Dies wird weiter in bezug auf Fig. 7 beschrieben. Angenommen, daß wie in der Figur gezeigt ist, das Luft-Kraftstoffverhältnis auf einen Wert von 14,7 gesteuert wird als ein Sollwert von einem anfänglichen Zustand, in welchem das Luft-Kraftstoffverhältnis auf der fetten Seite in bezug auf 14,7 ist. Wenn das Direktzufuhrverhältnis A und das Abtragverhältnis B in Reaktion auf die Hilfsluftmenge korrigiert werden, ist die vorübergehende Reaktion so wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 7 gezeigt, wenn die Hilfsluftmenge klein ist, wohingegen sie so wie mit der gestrichelten Linie gezeigt, ist, wenn die Hilfsluftmenge groß ist. Im Gegensatz dazu kann gemäß der bevorzugten Ausführungs form eine hervorragende vorübergehende Reaktion erhalten werden, was durch die durchgezogene Linie gezeigt ist.

Fig. 8 zeigt die gesamte Anordnung eines weiteren Beispiels des Hilfsluft-Zufuhrsystems, welches für die Erfindung angewandt werden kann. Die nicht in der Figur gezeigten Elemente und Teile sind identisch mit denen der Fig. 1.

In Fig. 8 ist eine Drosselstelle 129 in dem Hilfsluftdurchgang 61 vorgesehen, und Drucksensoren 127 und 128 sind in Verbindung mit dem Hilfsluftdurchgang 61 an einander gegenüberliegenden Seiten der Drosselstelle 129 angeordnet. Die Drucksensoren 127, 128 sind elektrisch mit der ECU 5 verbunden, um dieser Signale zuzuführen, welche die entsprechenden Druckwerte anzeigen. Über dem Hilfsluftdurchgang 61 nach den Drucksensoren 127, 128 (auf der Kraftstoffeinspritzventil-Seite) ist eine Luftpumpe 126 vorgesehen, welche elektrisch oder mechanisch von der ECU 5 in Reaktion auf Betriebsbedingungen des Motors angetrieben ist. Durch Vorsehen einer Luftpumpe 126 kann die Hilfsluft-Menge besser in Reaktion auf die Motorbetriebsbedingungen unabhängig von der Druckdifferenz zwischen dem Atmosphärendruck (PA) und dem Einlaßrohr-Absolutdruck PBA gesteuert werden.

Bei der vorliegenden Erfindung wird die Hilfsluftmenge QA auf der Basis des Öffnungsfläche der Drosselstelle 129 und der Druckwerte, gemessen von den Drucksensoren 127, 128 berechnet.

Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Einlaßrohr-Kraftstoffhaftmenge und Kraftstoffabtragmenge in Reaktion auf die Hilfsluftmenge, die einer Zone in der Nähe der Kraftstoffeinspritzöffnung des Kraftstoffeinspritzventils zugeführt wird, korrigiert, und die Kraftstoffeinspritzmenge kann mit der Hilfsluftzufuhr sowie der Einlaßrohr-Kraftstoffhaftmenge berechnet werden, wobei es möglich ist, das Luft-Kraftstoffverhältnis eines den Motorzylindern zugeführten Gemisches auf einen Sollwert ackurat zu steuern.

Weiterhin werden gemäß der bevorzugten Ausführungsform die Einlaßrohr-Kraftstoffhaftmenge und die Kraftstoffabtragmenge in Reaktion auf den Betrag an Heizkalorien korrigiert, wodurch es möglich ist, das Luft-Kraftstoffverhältnis akkurater zu steuern.


Anspruch[de]

1. Steuersystem für einen Verbrennungsmotor (1) mit innerer Verbrennung mit mindestens einer Verbrennungskammer und einem Einlaßdurchgang (2) mit einer Innenfläche, wobei das Steuersystem aufweist:

eine Betriebsbedingung-Detektiereinrichtung zum Detektieren von Betriebsbedingungen des Motors (1);

eine Kraftstoff-Haftmenge-Schätzeinrichtung zum Schätzen einer Menge an haftendem Kraftstoff, welcher an der Innenfläche des Einlaßdurchgangs haftet;

eine Kraftstoff-Abtragmenge-Schätzeinrichtung zum Schätzen einer Menge an abgetragenem Kraftstoff, welcher von dem an der Innenfläche des Einlaßdurchgangs (2) haftenden Kraftstoff verdunstet ist und in die Verbrennungskammer (1) getragen wurde;

eine Kraftstoffzufuhrmenge-Feststelleinrichtung zum Feststellen einer Kraftstoffzufuhrmenge, die dem Motor (1) zugeführt werden soll, auf der Basis von durch die Betriebsbedingung-Detektiereinrichtung detektierten Betriebsbedingungen des Motors (1), der von der Kraftstoff-Haftmenge-Schätzeinrichtung geschätzten haftenden Kraftstoffmenge und der von der Kraftstoff-Abtragmenge-Schätzeinrichtung geschätzten Kraftstoff-Abtragmenge;

eine Kraftstoffzufuhreinrichtung zum Zuführen der von der Kraftstoffzufuhrmenge-Feststelleinrichtung festgestellten Kraftstoffzufuhrmenge in den Einlaßdurchgang (2);

dadurch gekennzeichnet, daß der Motor eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (6) mit einer Einspritzöffnung und eine zusätzliche Luftzufuhreinrichtung (61, 64) aufweist, um zusätzliche Luft an die Kraftstoffeinspritzeinrichtung in einer Zone (606) in der Nähe der Einspritzöffnung zuzuführen;

und dadurch, daß das Steuersystem weiterhin eine Kraftstoff-Schätzmenge-Korrektureinrichtung aufweist, um die von der Kraftstoff-Haftmenge-Schätzeinrichtung geschätzte Kraftstoffhaftmenge und die von der Kraftstoff-Abtragmenge-Schätzeinrichtung ge schätzte Kraftstoff-Abtragmenge in Reaktion auf eine Menge der zusätzlichen Luft zu korrigieren.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoffeinspritzeinrichtung eine Erwärmungseinrichtung aufweist, um den durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingespritzten Kraftstoff zu erwärmen, wobei die Kraftstoffschätzmenge-Korrektureinrichtung die haftende Kraftstoffmenge und die abgetragene Kraftstoffmenge auf der Basis eines Betrags an Wärmekalorien (Heizkalorien) korrigiert, welcher von der Erwärmungseinrichtung erzeugt wird.







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