DE19739786A1

DE19739786A1 - System und Verfahren zur Kraftstoffeinspritzsteuerung in Benzinmotoren mit Direkteinspritzung

Info

Publication number: DE19739786A1
Application number: DE19739786A
Authority: DE
Inventors: Hiroto Nishide
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-09-10
Filing date: 1997-09-10
Publication date: 1998-04-23
Anticipated expiration: 2017-09-11
Also published as: JPH1089125A; GB2317028A; GB2317028B; KR19980024463A; KR100245453B1; JP3514049B2; US5979400A; DE19739786C2; GB9719267D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Kraftstoffeinspritzsteuerung in Benzinmoto ren mit Direkteinspritzung und insbesondere in einem derartigen Motor die Technik zur Steuerung der Einspritz dauer der jeweiligen Einspritzventile.

Die Inhalte der Anmeldung JP 8-239132-A, eingereicht am 10. September 1996 in Japan, sind hiermit durch Litera turhinweis eingefügt.

Benzinmotoren mit Direkteinspritzung sind etwa aus der JP 2-20755-A, der JP 2-20754-A u. a. wohlbekannt.

In dem aus der JP 2-20755-A bekannten Motor wird die Einspritzdauer auf der Grundlage des Differenzdrucks zwischen dem Kraftstoffdruck und dem Druck in einem Zylinder kompensiert, ferner wird die Einspritzzeitsteue rung gemäß der Schwankung der Einspritzdauer kompensiert.

In dem aus der JP 2-20754-A bekannten Motor wird die Einspritzmenge durch Ermitteln der Ist-Luftmenge anhand des Drucks in einem Zylinder bestimmt, wird die der Einspritzmenge entsprechende Einspritzdauer auf der Grundlage des Differenzdrucks zwischen dem Kraftstoff druck und dem Druck in einem Zylinder kompensiert und wird die Einspritzzeitsteuerung entsprechend der Schwan kung der Einspritzdauer kompensiert.

In einem Benzinmotor mit Direkteinspritzung wird die Einspritzdauer durch Messen der Zeit ab dem Beginn des Einspritzvorgangs gesteuert. Es besteht jedoch die Mög lichkeit, daß die Kurbelwinkelposition des Einspritzend zeitpunkts erheblich verzögert ist, weshalb die Ein spritzsteuerung zu einem Zeitpunkt ausgeführt wird, zu dem der Druck in einem Zylinder höher als der Kraftstoff druck ist, so daß am Kraftstoffeinspritzventil eine Rückwärtsströmung auftritt.

Beispielsweise ist beim Anlassen bei niedriger Temperatur die erforderliche Kraftstoffmenge hoch, ferner ist der Kraftstoffdruck direkt nach dem Anlassen niedrig, wenn eine motorbetriebene Hochdruckkraftstoffpumpe verwendet wird, so daß die für die erforderliche Kraftstoffmenge notwendige Einspritzdauer lang wird. Es besteht jedoch die Möglichkeit, daß bei einem schnellen Anstieg der Drehzahl nach dem Beginn der Einspritzung die Kurbelwin kelposition des Einspritzendpunkts in die spätere Periode eines Verdichtungshubs verschoben wird, weil die Ein spritzdauer und die Einspritzzeitsteuerung auf Werten bleiben, die für einen Zustand niedriger Drehzahl vor dem Anstieg der Motordrehzahl geeignet sind, weshalb das Einspritzventil fortgesetzt in den geöffneten Zustand gesteuert wird, selbst wenn der Druck in einem Zylinder höher als der Kraftstoffdruck geworden ist.

Falls die Einspritzdauer einer Rückkopplungsregelung auf der Grundlage des von einem Kraftstoffdrucksensor erfaß ten Kraftstoffdrucks unterworfen wird, wird die Ein spritzdauer übermäßig kompensiert, falls wegen einer Störung des Kraftstoffdrucksensors der erfaßte Kraft stoffdruck niedriger als der Ist-Druck ist. Wenn in der Kraftstoffpumpe eine Störung vorliegt und der spezifi zierte hohe Druck nicht erhalten werden kann, wird die Einspritzdauer durch die Rückkopplungsregelung zunehmend kompensiert, so daß die Möglichkeit besteht, daß die Kurbelwinkelposition des Einspritzendes verzögert wird und das Einspritzventil fortgesetzt in den geöffneten Zustand gesteuert wird, selbst wenn der Druck in einem Zylinder höher als der Kraftstoffdruck geworden ist.

Die Erfindung ist angesichts der obenbeschriebenen Pro bleme gemacht worden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren zur Kraftstoffeinspritzsteuerung in Benzin motoren mit Direkteinspritzung zu schaffen, bei denen eine Einspritzung an einer Kurbelwinkelposition, an der der Druck in einem Zylinder höher als der Kraftstoffdruck ist, verhindert werden kann, so daß am Kraftstoffein spritzventil keine Rückwärtsströmung auftritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein System und ein Verfahren zur Kraftstoffeinspritzung in Benzinmotoren mit Direkteinspritzung, die die in den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale besitzen. Die abhängigen Ansprüche sind auf zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.

Wenn bei der Konstruktion nach Anspruch 1 der Druck in einem Zylinder höher als der Kraftstoffdruck wird, wird die Kraftstoffeinspritzung zwangsläufig beendet, ohne daß das Ende der berechneten Einspritzdauer abgewartet wird, weshalb ein Öffnen eines Einspritzventils verhindert wird, wenn der Druck in einem Zylinder höher als der Kraftstoffdruck werden kann und eine Rückwärtsströmung auftreten könnte.

Wenn bei der Konstruktion nach Anspruch 2 auf der Grund lage eines Erfassungssignals eines Kurbelwinkelsensors oder dergleichen eine Grenzkurbelwinkelposition erfaßt wird, wird die Kraftstoffeinspritzung durch das Kraft stoffeinspritzventil (Steuerung zum Öffnen des Kraft stoffeinspritzventils) des Zylinders zwangsläufig been det, so daß selbst dann, wenn die Grenzkurbelwinkelposi tion vor dem Ende der berechneten Einspritzdauer auf tritt, die Kraftstoffeinspritzung für die späteren Kur belwinkelpositionen nicht ausgeführt wird. Daher kann eine Einspritzung in einem Zustand, in dem der Druck in einem Zylinder höher als der Kraftstoffdruck ist, einfach und zuverlässig vermieden werden.

Bei der Konstruktion nach Anspruch 3 kann in dem Fall, in dem der Kraftstoffdruck als angenähert konstanter Druck angesehen werden kann, die Grenzkurbelwinkelposition einfach gesetzt werden.

Bei der Konstruktion nach Anspruch 5 übersteigt der Druck in einem Zylinder den Kraftstoffdruck bei einer weiter vorverlegten Kurbelwinkelposition während eines Verdich tungshubs, wenn der Kraftstoffdruck niedrig ist. Wenn daher die Grenzkurbelwinkelposition bei niedrigem Kraft stoffdruck weiter vorverlegt wird, kann die Kurbelwinkel position, an der der Druck in einem Zylinder höher als der Kraftstoffdruck ist, als die Grenzkurbelwinkelposi tion selbst dann gesetzt werden, wenn der Kraftstoffdruck schwankt. Selbst wenn daher der Kraftstoffdruck schwankt, kann ein Zeitpunkt, zu dem der Druck in einem Zylinder den Kraftstoffdruck übersteigt, mit hoher Genauigkeit bestimmt werden, so daß die Einspritzung durch das Kraft stoffeinspritzventil zu einem geeigneten Zeitpunkt been det werden kann.

Bei der Konstruktion nach Anspruch 6 kann bei einem Anlassen des Motors bei niedriger Temperatur, wo es wahrscheinlich ist, daß das Ende der Einspritzung erst auftritt, wenn der Druck in einem Zylinder den Kraft stoffdruck übersteigt, die Grenzkurbelwinkelposition vorverlegt werden.

Da sich der Druck in einem Zylinder während eines Ver dichtungshubs entsprechend der Last des Motors und der Drehzahl des Motors verändert, kann bei der Konstruktion nach Anspruch 7 die Grenzkurbelwinkelposition entspre chend der Änderung des Drucks in einem Zylinder in Abhän gigkeit von Änderungen der Betriebsbedingungen des Motors gesetzt werden.

Falls der Startzeitpunkt in einem Kompressionshub liegt, besteht die Möglichkeit, daß, wenn die Grenzkurbelwinkel position mit einer verhältnismäßig großen Spanne gesetzt wird (falls die Grenzkurbelwinkelposition auf einen vergleichsweise frühen Zeitpunkt gesetzt wird), die Sicherstellung der erforderlichen Einspritzmenge schwie rig wird. Bei der Konstruktion nach Anspruch 8, bei der der Startzeitpunkt der Einspritzung in einem Ansaughub liegt, liegt somit der Startzeitpunkt der Einspritzung früh, so daß die erforderliche Einspritzmenge selbst dann sichergestellt werden kann, wenn die Grenzkurbelwinkelpo sition mit einer vergleichsweise großen Spanne gesetzt ist, so daß durch Einstellen der Grenzkurbelwinkelposi tion entsprechend dem Startzeitpunkt der Einspritzung die Grenzkurbelwinkelposition für jeden Einspritzzeitpunkt mit einer maximalen Spanne gesetzt werden kann und dabei die Einspritzmenge sichergestellt ist. Das bedeutet, daß entsprechend der Einstellung des Startzeitpunkts der Einspritzung eine geeignete Grenzkurbelwinkelposition gesetzt werden kann, so daß gleichzeitig die Sicherstel lung der Einspritzmenge und die geeignete Steuerung zum Beenden der Einspritzung erzielt werden können.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut lich beim Lesen der folgenden Beschreibung zweckmäßiger Ausführungsformen der Erfindung, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines Einspritzsteuersystems eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Ansicht eines Kraftstoffzufuhrsystems eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 einen Ablaufplan zur Erläuterung der arithmeti schen Verarbeitung der Einspritzsteuerparameter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 einen Ablaufplan zur Erläuterung der Verarbeitung der Einspritzsteuerung gemäß einer Ausführungs form der Erfindung; und

Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Korrelation zwischen der Kühlwassertemperatur und der Grenz kurbelwinkelposition.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Benzinmotors mit Direkteinspritzung. In einem Motor 1 wird die durch einen Luftfilter 2 sich bewegende Luftmenge durch eine Drosselklappe 3 gesteuert und durch ein Einlaßventil 4 in einen Zylinder angesaugt.

In jedem Zylinder ist ein elektromagnetisches Kraftstoff einspritzventil 5 vorgesehen, das Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer einspritzt. In einem Zylinder wird das Luft/Kraftstoff-Gemisch aus der durch das Ein laßventil 4 angesaugten Luft und aus dem vom Kraftstoff einspritzventil 5 eingespritzten Kraftstoff gebildet.

Das Luft/Kraftstoff-Gemisch in einem Zylinder wird durch Funkenzündung einer Zündkerze 6 gezündet. Das verbrannte Abgas wird durch ein Auslaßventil 7 ausgestoßen, in einem Katalysator 8 gereinigt und anschließend an die Atmo sphäre abgegeben.

An das Kraftstoffeinspritzventil 5 wird Kraftstoff durch ein in Fig. 2 gezeigtes Kraftstoffzufuhrsystem zugeführt.

In Fig. 2 wird in einem Kraftstofftank 21 befindlicher Kraftstoff durch eine elektrisch betriebene Niederdruck- Kraftstoffpumpe 22 angesaugt und über einen Kraftstoffil ter 23 einer motorbetriebenen Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24 zugeführt.

Der von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24 zugeführte, mit hohem Druck beaufschlagte Kraftstoff wird durch eine Kraftstoffleitung 26, in der sich ein Druckspeicher 25 befindet, an eine Kraftstofförderstrecke 27 geliefert und jedem der an der Kraftstofförderstrecke 27 befestig ten Kraftstoffeinspritzventile zugeführt.

Hinter der Kraftstofförderstrecke 27 ist über einen Druckspeicher 28 ein Hochdruckregler 29 angeschlossen. Der Hochdruckregler 29 stellt den Druck des dem Kraft stoffeinspritzventil 5 zugeführten Kraftstoffs auf einen bestimmten hohen Druck ein.

Der überschüssige Kraftstoff vom Hochdruckregler 29 wird an einen Niederdruckregler 30 geschickt. Ferner stehen die Leitung vor der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24 und die Leitung vor dem Niederdruckregler 30 über ein Verbin dungsrohr 31 in Verbindung. Daher wird der Druck im Überschußkraftstoffsystem des Hochdruckreglers 29 sowie im Zufuhrsystem von der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 22 zur Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24 im Niederdruckregler 30 auf einen spezifischen Druck eingestellt.

Der überschüssige Kraftstoff vom Niederdruckregler 30 wird durch eine Rückleitung 34 zum Kraftstofftank 21 zurückgeleitet.

Ferner ist ein Verbindungsrohr 33 vorgesehen, das die Leitung hinter der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24 mit einer Position zwischen dem Hochdruckregler 29 und dem Nieder druckregler 30 über ein Sicherheitsventil 32 verbindet, so daß ein anomal hoher Druck durch Öffnen des Sicher heitsventils 32 entlastet werden kann.

Das Kraftstoffeinspritzventil 5, dem mittels der obigen Konstruktion Kraftstoff zugeführt wird, wird so gesteu ert, daß es mit einem Einspritzimpulssignal von einer Steuereinheit 10 (Einspritzsteuereinrichtung), die einen Mikrocomputer enthält, angeregt wird. In die Steuerein heit 10 werden Signale von verschiedenen Sensoren einge geben, um die Impulsbreite (Einspritzdauer) und den Ausgangszeitpunkt (Startzeitpunkt der Einspritzung) des Einspritzimpulssignals zu bestimmen.

Was die verschiedenen Sensoren anbelangt, so sind etwa die folgenden Sensoren vorgesehen: ein Luftmassenmesser 11, der den Ansaugluftmassenstrom Q des Motors 1 erfaßt; ein Positionssensor 12, der bei jedem Einheitskurbelwin kel ein Erfassungssignal ausgibt; ein Referenzsensor 13, der für jeden Zylinder jedesmal, wenn eine Referenzkur belwinkelposition erfaßt wird, ein Referenzsignal aus gibt; ein Phasensensor 14, der ein Phasensignal ausgibt, das in Form einer Anzahl von Impulsen den Zylinder an gibt, der dem nächsten Referenzsignal der vom Referenz sensor 13 ausgegebenen Referenzsignale entspricht; einen Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 15, der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Gemischs anhand der Sauer stoffkonzentration im Abgas erfaßt; einen Drosselklappen sensor 16, der die Öffnung TVO der Drosselklappe 3 er faßt; einen Kraftstoffdrucksensor 17, der den Druck des dem Kraftstoffeinspritzventil 5 zugeführten Kraftstoffs hinter der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 24 erfaßt; einen Kühlwassertemperatursensor 18, der die Temperatur Tw des Kühlwassers des Motors 1 erfaßt; usw.

Durch Messen der Häufigkeit des Auftretens der Referenz signale vom Referenzsensor 13 oder der Anzahl der Auf tritte von Positionssignalen vom Positionssensor 12 während einer spezifizierten Zeitdauer kann die Drehzahl Ne des Motors ermittelt werden.

Im vorliegenden Beispiel wird die Kühlwassertemperatur, die vom Kühlwassertemperatursensor erfaßt wird, als Wert verwendet, der die Motortemperatur repräsentiert.

Die Steuereinheit 10 bestimmt den Startzeitpunkt der Einspritzung und die Einspritzdauer (Impulsbreite der Einspritzung) auf der Grundlage der Daten wie etwa der Kühlwassertemperatur, der Motorlast und der Drehzahl des Motors.

Die Last des Motors ist durch die Ansaugluftmenge eines Zylinders (= Q/Ne) gegeben, die Basisimpulsbreite der Einspritzung, die im Verhältnis zur Ansaugluftmenge eines Zylinders gesetzt wird, kann jedoch ebenfalls als die Last des Motors repräsentierender Parameter verwendet werden.

Hierbei werden ein Modus, in dem Kraftstoff durch Kraft stoffeinspritzung während eines Ansaughubs diffundiert wird und in einem Zylinder ein gleichmäßiges Luft/Kraftstoff-Gemisch gebildet wird, um eine gleichmä ßige Verbrennung auszuführen, und ein Modus, in dem durch Einspritzung während eines Verdichtungshubs eine Schicht ladung erzeugt wird und das fette Luft/Kraftstoff-Gemisch in der Umgebung der Zündkerze 6 ausgebildet wird, um eine Schichtladungsverbrennung auszuführen, gesetzt, zwischen denen umgeschaltet werden kann. Beispielsweise wird bei niedriger Kühlwassertemperatur und bei hoher Kühlwasser temperatur der Modus der gleichmäßigen Verbrennung ge wählt.

Darüber hinaus wird eine Rückkopplungsregelung für die Korrektur der Einspritzdauer auf der Grundlage des vom Kraftstoffdrucksensor 17 erfaßten Kraftstoffdrucks ausge führt.

Die Ablaufpläne der Fig. 3 und 4 zeigen den Ablauf der Einspritzsteuerung der Steuereinheit 10. Es ist anzumer ken, daß die in Fig. 3 gezeigte Verarbeitung eine nach jeweils 10 ms ausgeführte Verarbeitung ist und daß die in Fig. 4 gezeigte Verarbeitung bei jedem Einheitskurbelwin kel (d. h. nach jeweils 1°) ausgeführt wird.

In dem Ablaufplan von Fig. 3 werden zunächst im Schritt S1 verschiedene Erfassungsergebnisse wie etwa die Motor drehzahl Ne, die Motorlast und die Kühlwassertemperatur Tw eingelesen.

Im Schritt S2 werden die Einspritzdauer (Impulsbreite der Einspritzung) und der Startzeitpunkt der Einspritzung berechnet.

Ferner wird im Schritt S3 (Grenzkurbelwinkelposition- Setzeinrichtung) eine Kurbelwinkelposition berechnet, an der die Einspritzung zwangsläufig beendet wird (im fol genden als Grenzkurbelwinkelposition bezeichnet).

Die obige zwangsläufige Beendigung der Einspritzung bedeutet, daß in einem Fall, in dem die Einspritzung noch immer fortgesetzt wird, wenn die Grenzkurbelwinkelposi tion erreicht ist, der Antrieb zum Öffnen des Kraftstoff einspritzventils 5 zu diesem Zeitpunkt angehalten wird, selbst wenn die erforderliche Einspritzdauer noch nicht verstrichen ist, so daß bis zum nächsten Einspritzstart zeitpunkt keine weitere Einspritzung ausgeführt wird.

Die Grenzkurbelwinkelposition wird so gesetzt, daß sie während des Verdichtungshubs und vor der Zündung liegt. Indem eine Fortsetzung der Einspritzung nach der Grenz kurbelwinkelposition verhindert wird, wird das Auftreten einer Rückwärtsströmung am Kraftstoffeinspritzventil vermieden, die durch Öffnen des Kraftstoffeinspritzven tils in einem Zustand, in dem der Druck im Zylinder höher als der Kraftstoffdruck ist, verursacht wird.

Das heißt, daß während eines Verdichtungshubs bei einem allmählichen Anstieg des Drucks im Zylinder und bei einer Beendigung der Einspritzung, bevor der Druck in einem Zylinder den Kraftstoffdruck übersteigt, kein Problem entsteht. Falls jedoch die Beendigung der Einspritzung verzögert wird und in dem Zeitabschnitt liegt, in dem der Druck in einem Zylinder den Kraftstoffdruck übersteigt, besteht die Möglichkeit, daß an dem geöffneten Kraft stoffeinspritzventil eine Rückwärtsströmung auftritt. Um daher die Kraftstoffeinspritzung zwangsläufig zu beenden, bevor der Druck in einem Zylinder den Kraftstoffdruck übersteigt, ist der letztmögliche Zeitpunkt zum Beenden der Einspritzung durch die Grenzkurbelwinkelposition definiert. Daher ist die Grenzkurbelwinkelposition auf einen Zeitpunkt gesetzt, bevor der Druck in einem Zylin der den Kraftstoffdruck übersteigt.

Die Grenzkurbelwinkelposition ist gegeben durch den Zählstand #FLIMCA der Positionssignale ab der Erfassung des Referenzsignals und kann, wie später beschrieben wird, ein fester Wert sein, sie kann jedoch auch entspre chend den Betriebsbedingungen variabel sein. Als Be triebsbedingungen werden Parameter wie etwa der Kraft stoffdruck, die Motordrehzahl, die Motorlast, die Kühl wassertemperatur, der Startzeitpunkt der Einspritzung und dergleichen verwendet.

Der Ablaufplan von Fig. 4 zeigt die Steuerung zum Beenden der Einspritzung auf der Grundlage der Grenzkurbelwinkel position.

Im Schritt S11 werden die Positionssignale auf der Grund lage des Referenzsignals gezählt.

Im Schritt S12 wird beurteilt, ob der Zählstand ein Wert ist, der dem Startzeitpunkt der Einspritzung entspricht oder nicht. Zu dem Zeitpunkt, zu dem der Beginn der Einspritzung erfaßt wird, geht die Verarbeitung weiter zum Schritt S13, um mit der Kraftstoffeinspritzung zu beginnen (Beginn der Anregung des Kraftstoffeinspritzven tils)
Im Schritt S14 wird beurteilt, ob die verstrichene Ist- Einspritzdauer mit dem berechneten Sollwert der Ein spritzdauer übereinstimmt. Falls die gegebene Einspritz dauer verstrichen ist, geht die Verarbeitung weiter zum Schritt S15, um die Einspritzung zu beenden (um die Anregung des Kraftstoffeinspritzventils zu beenden).

Ferner wird im Schritt S16 (Grenzkurbelwinkelposition- Bestimmungseinrichtung) durch Beurteilung, ob der Zähl stand der Positionssignale gleich oder größer als der Wert #FLIMCA, der der Grenzkurbelwinkelposition ent spricht, ist oder nicht, eine Erfassung der Grenzkurbel winkelposition ausgeführt.

Falls die Grenzkurbelwinkelposition erreicht ist, geht die Verarbeitung weiter zum Schritt S17 (Kraftstoffeinspritz-Beendigungseinrichtung), in dem die Anregung des Kraftstoffeinspritzventils zwangsläufig beendet wird, um die Einspritzung zwangsläufig zu been den.

Falls daher die Grenzkurbelwinkelposition erreicht wird, bevor die Ist-Einspritzperiode gleich dem berechneten Sollwert ist, wird die Einspritzung beendet, ohne daß die erforderliche Kraftstoffmenge eingespritzt wird. Daher kann eine Situation, daß der Druck in einem Zylinder den Kraftstoffdruck übersteigt, weil die Einspritzung (Anregung des Kraftstoffeinspritzventils) über die Grenz kurbelwinkelposition hinaus fortgesetzt wird und eine Rückwärtsströmung auftritt, vermieden werden.

Die Berechnung der Grenzkurbelwinkelposition im Schritt S3 kann so erfolgen, daß ein im voraus gespeicherter, fester Wert gesetzt wird.

Das heißt, falls der dem Kraftstoffeinspritzventil 5 zugeführte Kraftstoffdruck als angenähert konstanter Druck angesehen wird, kann die Grenzkurbelwinkelposition lediglich durch den Druck in einem Zylinder bestimmt werden. Der Druck in einem Zylinder verändert sich in Abhängigkeit von der Last und von der Drehzahl, wenn seine Eigenschaften jedoch an die Eigenschaften des Drucks in einem Zylinder unter Bedingungen, unter denen es sehr wahrscheinlich ist, daß die Kurbelwinkelposition des Endes des Einspritzvorgangs stark verzögert ist, beispielsweise unter einer Bedingung des Anlassens bei niedriger Temperatur oder dergleichen, angepaßt sind, kann die Grenzkurbelwinkelposition als fester Wert vorge geben sein.

Andererseits kann die Berechnung der Grenzkurbelwinkelpo sition im Schritt S3 in Abhängigkeit von dem durch den Kraftstoffdrucksensor 17 erfaßten Kraftstoffdruck varia bel sein.

Das heißt, daß bei hohem Kraftstoffdruck der Druck in einem Zylinder selbst dann, wenn die Einspritzung bis zu einem späteren Zeitpunkt während eines Verdichtungshubs zugelassen wird, den Kraftstoffdruck nicht übersteigt und somit keine Rückwärtsströmung auftritt, daß jedoch bei niedrigem Kraftstoffdruck die Einspritzung zu einem früheren Zeitpunkt beendet werden sollte, weil andern falls der Druck in einem Zylinder den Kraftstoffdruck übersteigt und daher eine Rückwärtsströmung auftritt.

Wenn somit der vom Kraftstoffdrucksensor 17 erfaßte Kraftstoffdruck niedriger ist, sollte die Grenzkurbelwin kelposition gegenüber dem oberen Totpunkt der Verdichtung vorverlegt sein, so daß die zwangsläufige Beendigung der Einspritzung zu einem früheren Zeitpunkt erfolgen kann.

Ferner kann die Grenzkurbelwinkelposition im Schritt S3 entsprechend der Kühlwassertemperatur, die vom Kühlwas sertemperatursensor 18 erfaßt wird, variabel sein.

Da die Wahrscheinlichkeit, daß die Kurbelwinkelposition bei Beendigung des Einspritzvorgangs stark verzögert wird, beim Anlassen des Motors bei niedriger Temperatur hoch ist, wird die Grenzkurbelwinkelposition bei niedri ger Kühlwassertemperatur vorverlegt, so daß durch die Steuerung des Beendens der Einspritzung anhand der Grenz kurbelwinkelposition sicher vermieden wird, daß bei geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil der Druck in einem Zylinder höher als der Kraftstoffdruck wird. Andererseits wird die Grenzkurbelwinkelposition bei angewärmtem Motor vergleichsweise wenig verzögert, so daß eine unnötige Begrenzung der Einspritzdauer vermieden werden kann.

Ferner kann durch Beurteilen des Anwärmzustands eines Motors anhand der Kühlwassertemperatur die Grenzkurbel winkelposition nur bei niedriger Kühlwassertemperatur und während des Anlassens des Motors vorverlegt werden.

Obwohl der Grenzwinkel #FLIMCA periodisch (z. B. nach jeweils 10 ms und gleichzeitig mit einer Einspritzdauer und einem Startzeitpunkt, Fig. 3) berechnet wird, kann der Grenzkurbelwinkel #FLIMCA, der im Schritt S16 von Fig. 4 verwendet wird, auf einem späteren oder aktuali sierten Wert basieren, der gesetzt wird, nachdem Kraft stoffeinspritzdauer- und Einspritzstartzeitpunkt-Steue rungen ausgeführt und im Schritt S12, Fig. 4, verwendet worden sind. Dadurch ist es möglich, daß der Wert von #FLIMCA einen aktualisierten oder letzten Änderungszu stand etwa bezüglich der Motordrehzahl, des Kraftstoff drucks oder dergleichen, die anschließend nach dem Beginn der Einspritzung im Schritt S12 einer Änderung unterlie gen, wiedergibt. Beispielsweise ist es nun möglich, die Einspritzunterbrechung oder den Beendigungszeitpunkt für einen spezifischen Zylinder einzustellen, indem eine Drehzahländerung des Motors nach dem Einspritzstartzeit punkt dieses Zylinders berücksichtigt wird. Dieses zwangsläufige oder unmittelbare Beendigen der Einsprit zung im Einspritzprozeß stellt ein besonders wirksames Verfahren dar, wenn eine verhältnismäßig ausgedehnte oder lange Einspritzdauer etwa bei einem Kaltstart des Motors erforderlich ist und die Motordrehzahl ausgehend von dem Wert, auf dessen Grundlage die ursprüngliche Einspritz dauer und der ursprüngliche Startzeitpunkt berechnet und verwendet worden sind, plötzlich ansteigt.

Darüber hinaus kann die Grenzkurbelwinkelposition im Schritt S3 an die Motorlast und an die Motordrehzahl, die mit dem Druck in einem Zylinder korreliert sind, angepaßt werden, so daß die Grenzkurbelwinkelposition in Abhängig keit von der Änderung des Drucks in einem Zylinder, die durch unterschiedliche Betriebsbedingungen verursacht wird, geändert werden kann. Das heißt, daß unter Be triebsbedingungen, unter denen der Druck in einem Zylin der hoch wird, die Grenzkurbelwinkelposition vorverlegt werden sollte, und daß unter Betriebsbedingungen, unter denen der Druck in einem Zylinder niedrig wird, die Grenzkurbelwinkelposition verzögert werden sollte.

In dem Fall, in dem der Startzeitpunkt der Einspritzung in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Motors entweder zu einem Zeitpunkt während eines Ansaughubs oder zu einem Zeitpunkt während eines Verdichtungshubs ge schaltet wird, sollte die Grenzkurbelwinkelposition umgeschaltet und in Abhängigkeit davon gesetzt werden, ob der Einspritzstartzeitpunkt in einem Ansaughub oder in einem Verdichtungshub liegt.

Falls der Einspritzstartzeitpunkt in einem Kompressions hub liegt (Schichtladungs-Verbrennungsmodus) und falls die Grenzkurbelwinkelposition mit einer vergleichsweise großen Spanne gesetzt wird (falls die Grenzkurbelwinkel position zu einem vergleichsweise frühen Zeitpunkt ge setzt ist), kann die notwendige Einspritzmenge nur schwer sichergestellt werden. Falls andererseits der Einspritz startzeitpunkt in einem Ansaughub liegt (gleichmäßiger Verbrennungsmodus), kann die Einspritzmenge aufgrund der Tatsache, daß der Einspritzstartzeitpunkt früh liegt, selbst dann sichergestellt werden, wenn die Grenzkurbel winkelposition mit einer vergleichsweise großen Spanne gesetzt ist.

Wenn daher der Startzeitpunkt der Einspritzung in einem Verdichtungshub liegt, wird die Kurbelwinkelposition, an der der Druck in einem Zylinder verhältnismäßig hoch ist, als Grenzkurbelwinkelposition gesetzt, so daß die Ein spritzung in einem Zustand, in dem der Druck in einem Zylinder den Kraftstoffdruck weit übersteigt, verhindert wird und dennoch die erforderliche Kraftstoffmenge si chergestellt ist. Wenn andererseits der Einspritzstart zeitpunkt in einem Ansaughub liegt, wird die Kurbelwin kelposition, an der der Druck in einem Zylinder ver gleichsweise niedrig ist, als Grenzkurbelwinkelposition gesetzt, so daß die Einspritzung in einem Zustand, in dem der Druck in einem Zylinder höher als der Kraftstoffdruck ist, sicher vermieden werden kann.

Wenn das Schalten und das Setzen des Startzeitpunkts der Einspritzung in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur erfolgen, kann die Grenzkurbelwinkelposition auch in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur geschaltet und gesetzt werden, so daß im Ergebnis die Grenzkurbelwinkel position in Abhängigkeit vom Startzeitpunkt der Einsprit zung gesetzt wird (siehe Fig. 5). In ähnlicher Weise kann die Grenzkurbelwinkelposition dann, wenn der Startzeit punkt der Einspritzung in Abhängigkeit von der Motorlast und von der Motordrehzahl geschaltet wird, in Abhängig keit von der Motorlast und von der Motordrehzahl geschal tet und gesetzt werden, so daß im Ergebnis die Grenzkur belwinkelposition in Abhängigkeit vom Startzeitpunkt der Einspritzung gesetzt wird.

Die obengenannten Parameter (Kraftstoffdruck, Motorlast, Motordrehzahl, Kühlwassertemperatur, Startzeitpunkt der Einspritzung) zum Setzen der Grenzkurbelwinkelposition können jeweils unabhängig voneinander verwendet werden, es können jedoch auch mehrere Parameter kombiniert wer den, um die Grenzkurbelwinkelposition zu setzen.

Die in Fig. 3 gezeigte Verarbeitung wird für jeden Zylin der ausgeführt.

Selbstverständlich kann der Fachmann viele Abwandlungen und Anpassungen der Erfindung vornehmen, wobei beabsich tigt ist, daß solche offensichtlichen Abwandlungen und Veränderungen in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzsteuersystem in einem Benzin motor (1) mit Direkteinspritzung, mit einem Kraftstoffeinspritzventil (5), das Kraft stoff direkt in eine Verbrennungskammer eines Zylinders des Motors (1) einspritzt, gekennzeichnet durch eine Einspritzsteuereinrichtung (10), die die Kraftstoffeinspritzdauer und den Einspritzstartzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils (5) in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen des Motors (1) steuert und die Kraft stoffeinspritzung des Kraftstoffeinspritzventils (5) zwangsläufig beendet, wenn der Druck in einem Zylinder den Druck des dem Kraftstoffeinspritzventil (5) zugeführ ten Kraftstoffs übersteigt.

2. Kraftstoffeinspritzsteuersystem in einem Benzin motor (1) mit Direkteinspritzung, mit
einem Kraftstoffeinspritzventil (5), das Kraft stoff direkt in eine Verbrennungskammer jedes Zylinders des Motors (1) einspritzt, gekennzeichnet durch
eine Kraftstoffeinspritz-Steuereinrichtung (10), die die Kraftstoffeinspritzdauer und den Einspritzstart zeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils (5) in Abhängig keit von Betriebsbedingungen des Motors (1) steuert,
eine Grenzkurbelwinkelposition-Setzeinrichtung (S3), die einen Kurbelwinkel vor dem Zünden als Grenzkur belwinkelposition setzt, um die Kraftstoffeinspritzung des Kraftstoffeinspritzventils (5) zwangsläufig zu been den,
eine Grenzkurbelwinkelposition-Erfassungseinrich tung (S16), die für jeden Zylinder die Grenzkurbelwinkel position, die von der Grenzkurbelwinkelposition- Setzeinrichtung (S3) gesetzt worden ist, erfaßt, und
eine Kraftstoffeinspritz-Beendigungseinrichtung (S17), die dann, wenn von der Grenzkurbelwinkelposition- Erfassungseinrichtung (S16) eine Grenzkurbelwinkelposi tion erfaßt wird, die Kraftstoffeinspritzung des Kraft stoffeinspritzventils (5) des entsprechenden Zylinders zwangsläufig beendet.

3. Kraftstoffeinspritzsteuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzkurbelwinkelposition-Setzeinrichtung (S3) als Grenzkurbelwinkelposition einen konstanten Wert setzt.

4. Kraftstoffeinspritzsteuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzkurbelwinkelposition-Setzeinrichtung (S3) als konstanten Wert 40° bis 80° vor dem oberen Totpunkt setzt.

5. Kraftstoffeinspritzsteuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzkurbelwinkelposition-Setzeinrichtung (S3) die Grenzkurbelwinkelposition in Abhängigkeit vom Druck des dem Kraftstoffeinspritzventil (5) zugeführten Kraftstoffs veränderlich setzt.

6. Kraftstoffeinspritzsteuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzkurbelwinkelposition-Setzeinrichtung (S3) die Grenzkurbelwinkelposition in Abhängigkeit von der Temperatur des Motors (1) veränderlich setzt.

7. Kraftstoffeinspritzsteuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzkurbelwinkelposition-Setzeinrichtung (S3) die Grenzkurbelwinkelposition in Abhängigkeit von der Motorlast und von der Motordrehzahl veränderlich setzt.

8. Kraftstoffeinspritzsteuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einspritzsteuereinrichtung (10) den Ein spritzstartzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils (5) in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Motors (1) entweder auf einen Zeitpunkt in einem Ansaughub oder auf einen Zeitpunkt in einem Verdichtungshub setzt, und
die Grenzkurbelwinkelposition-Setzeinrichtung (S3) die Grenzkurbelwinkelposition in Abhängigkeit davon, ob der Einspritzstartzeitpunkt in einem Ansaughub oder in einem Verdichtungshub liegt, schaltet und setzt.

9. Kraftstoffeinspritzsteuersystem für Mehrzylinder- Benzinmotor mit Direkteinspritzung, mit
Kraftstoffeinspritzventilen (5), die jeweils in einer Verbrennungskammer jedes Zylinders des Motors (1) angeordnet sind, und
einem Sensor (11 bis 18) zum Erzeugen eines eine Motorbetriebsbedingung angebenden Signals, gekennzeichnet durch
eine Steuereinheit (10), die als Antwort auf das Sensorsignal eine Einspritzdauer und einen Einspritz startzeitpunkt berechnet und die Kraftstoffeinspritzven tile (5) auf der Grundlage der berechneten Einspritzdauer und des berechneten Startzeitpunkts steuert, eine Grenzkurbelwinkelposition-Setzeinrichtung (S3), die eine Grenzkurbelwinkelposition für die Beendi gung der Kraftstoffeinspritzung setzt,
eine Grenzkurbelwinkelposition-Erfassungseinheit (S16), die erfaßt, ob die Grenzkurbelwinkelposition erreicht wird, während Kraftstoff eingespritzt wird, und ein Erfassungssignal erzeugt, und
eine Kraftstoffeinspritz-Beendigungseinheit (S17), die bei Empfang des Erfassungssignals den Ein spritzvorgang vor Verstreichen der Einspritzdauer sofort beendet.

10. Kraftstoffeinspritzsteuersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzkurbelwinkelposition für jeden Zylinder gesetzt wird, so daß die Kraftstoffeinspritz-Beendigungs operation unabhängig für jeden Zylinder ausgeführt wird.

11. Kraftstoffeinspritzsteuersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Motordrehzahlsensor (12, 13) ist.

12. Kraftstoffeinspritzsteuersystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzkurbelwinkelposition für jeden Zylinder berechnet wird, nachdem die Steuerung der Kraftstoffein spritzdauer und des Kraftstoffeinspritzstartzeitpunkts für den Zylinder begonnen worden ist.

13. Kraftstoffeinspritzsteuersystem für Mehrzylinder- Benzinmotor (1) mit Direkteinspritzung, mit
Kraftstoffeinspritzventilen (5), die jeweils in einer Verbrennungskammer jedes Zylinders des Motors (1) angeordnet sind, und
einem Sensor (11 bis 18), der ein eine Motorbe triebsbedingung angebendes Signal erzeugt, gekennzeichnet durch
eine Steuereinheit (10), die als Antwort auf das Sensorsignal eine Einspritzdauer und einen Startzeitpunkt relativ zu einer Referenzposition für jeden Zylinder berechnet und die Kraftstoffeinspritzventile (5) in Abhängigkeit von der berechneten Einspritzdauer und dem berechneten Startzeitpunkt für jeden Zylinder steuert,
eine Grenzkurbelwinkelposition-Setzeinheit (S3), die eine Grenzkurbelwinkelposition setzt, bei der die Kraftstoffeinspritzung beendet wird,
eine Grenzkurbelwinkelposition-Erfassungseinheit (S16), die erfaßt, ob die Grenzkurbelwinkelposition erreicht wird, während Kraftstoff eingespritzt wird, und die ein Erfassungssignal erzeugt, und
eine Kraftstoffeinspritz-Beendigungseinheit (S17), die bei Empfang des Erfassungssignals den Ein spritzvorgang vor Verstreichen der Einspritzdauer sofort beendet.

14. Kraftstoffeinspritzsteuersystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzkurbelwinkelposition zum sofortigen Beenden des Einspritzprozesses für jeden Zylinder nach Beginn des Einspritzvorgangs für diesen Zylinder bestimmt wird.

15. Kraftstoffeinspritzsteuerverfahren in einem Benzinmotor mit Direkteinspritzung, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Setzen einer Kraftstoffeinspritzdauer und eines Kraftstoffeinspritzstartzeitpunkts eines Kraftstoffein spritzventils (5) in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen des Motors (1),
Setzen einer Kurbelwinkelposition vor dem Zünden als Grenzkurbelwinkelposition, an der die Kraftstoffein spritzung des Kraftstoffeinspritzventils (5) zwangsläufig beendet wird,
Erfassen der Grenzkurbelwinkelposition für jeden Zylinder, und
zwangsläufiges Beenden der Kraftstoffeinspritzung des Kraftstoffeinspritzventils (5) des entsprechenden Zylinders, wenn die Grenzkurbelwinkelposition erfaßt wird.