DE69011980T2

DE69011980T2 - Kraftstoffsteuerungssystem für Verbrennungsmotoren.

Info

Publication number: DE69011980T2
Application number: DE69011980T
Authority: DE
Inventors: Kunitomo Minamitani; Yuji Sato; Tetsuro Takaba; Terufumi Yamashita
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1989-06-20
Filing date: 1990-06-19
Publication date: 1995-01-12
Anticipated expiration: 2010-06-20
Also published as: EP0404071A1; EP0593101B1; JPH0323339A; EP0593101A2; US5080071A; DE69032047T2; DE69032047D1; DE69011980D1; EP0404071B1; EP0593101A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffsteuersystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einem Verbrennungsmotor mit Kraftstoffeinspritzung wird eine Grundmenge Kraftstoff zur Erzielung eines gewünschten Luft-Kraftstoff- Verhältnisses nach Maßgabe der Menge Ansaugluft bei jedem Motortakt berechnet, und der Kraftstoff wird bei jedem Motortakt in der Grundmenge in das Einlaßsystem des Motors eingespritzt.
Dieses Verfahren der Kraftstoffzufuhr ist in folgender Hinsicht nachteilig: Der Kraftstoff kann nicht ausreichend verdampft und zerstäubt werden, und ein relativ großer Anteil des bei jedem Motortakt eingespritzten Kraftstoffes bleibt an der Wandfläche des Einlaßkanales hängen und gelangt nicht in die Verbrennungskammer, obschon ein Teil des Kraftstoffes verdampft und beim nächsten Einspritzvorgang in die Verbrennungskammer eintritt. Folglich weicht die der Verbrennungskamer bei jedem Motortakt tatsächlich zugefuhrte Kraftstoffmenge stark von der erforderlichen Menge ab, was möglicherweise die Betriebsleistung des Motors beeinträchtigt und Ursache für Probleme bei der Emissionssteuerung ergibt.
In der japanischen nicht geprüften Patentveröffentlichung 58(1983)-8238 (vgl. auch deren zugehöriges Familienmitglied EP-A69219) ist ein Verfahren zum Steuern der einzuspritzenden Kraftstoffmenge offenbart, bei dem die dem Motor tatsächlich zugeführte Kraftstoffmenge auf der Grundlage sowohl des Direkteinspritzanteils als auch des mitgenommenen Anteils bestimmt wird, wobei ersterer der Anteil des Kraftstoffs ist, welcher aus dem Kraftstoffeinspritzer direkt in die Verbrennungskammer geliefert wird, und letztere der Anteil des Kraftstoff ist, der zunächst an der Wandfläche des Einlaßkanales haftet, dann verdampft und in die Verbrennungskammer gelangt. Bei diesem Verfahren bestimmt sich die einzuspritzende Menge Kraftstoff unter Berücksichtigung sowohl des Direkteinspritzanteils als auch des mitgenommenen Anteils, und dementsprechend ist die der Verbrennungskammer bei jedem Motortakt tatsächlich zugeführte Kraftstoffmenge der gewünschten Menge angenähert. Allerdings ist bei diesem Verfahren die Menge Kraftstoff, die an der Wandfläche des Einlaßkanales haftet, und auf deren Grundlage die Menge des mitgenommenen Anteils berechnet wird, anhand der Menge Kraftstoff abgeschätzt, die dem Motor zuzuführen ist. Solange sich also der Motor im stabilen Zustand befindet, erzielt man einen relativ guten Motorbetrieb, jedoch wird bei einer asynchronen Kraftstoffeinspritzung, beispielsweise während der Beschleunigung, die asynchron injizierte Kraftstoffmenge nicht berücksichtigt, und die Menge Kraftstoff an der Wandfläche des Einlaßkanales läßt sich nicht korrekt abschätzen, was die Genauigkeit der Kraftstoffsteuerung abträglich beeinflußt.
Ein Kraftstoffsteuersystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in der EP-A-184 626 offenbart. Die dem Motor tatsächlich zuzuführende Menge Kraftstoff wird nach Maßgabe eines Zuführimpulses pro Motorhub berechnet und dem Motor zugeführt.
Die EP-A-69 219 offenbart ein Kraftstoffeinspritz-Steuersystem, bei dem die dem Motor zuzuführende gewünschte Kraftstoffmenge, eine Menge Kraftstoff, die an den Wänden des Einlaßsystemes hängenbleiben wird, und eine Menge Kraftstoff, die an den Wänden haftet, bestimmt. Darüber hinaus wird die Menge Kraftstoff bestimmt, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen von den Wänden abgesaugt wird. Die an der Einlaßwand haftenden Kraftstoffmengen werden mit Hilfe einer Nachschlagetabelle bestimmt. Die genannten Werte werden miteinander kombiniert, um die dem Motor zugeführte Menge Kraftstoff derart festzulegen, daß die gewünschte Kraftstoffmenge die Verbrennungskammer erreicht.
Die DE-A-36 36 810 offenbart ein Kraftstoffeinspritzsystem, bei dem ein Grundwert der dem Motor zuzuführenden Kraftstoffmenge unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten korrigiert wird. Der Korrekturkoeffizient berücksichtigt einen variablen Wert entsprechend der Menge Kraftstoff, die innerhalb des Einlaßsystems des Motors vorhanden ist. Zu Beginn der Operation wird der variable Wert auf einen vorbestimmten Wert von beispielsweise Null voreingestellt.
Die EP-A-115 868 offenbart ein Kraftstoffsteuersystem mit einer Einrichtung zum Erzeugen von Kraftstoffeinspritzimpulsen, deren Dauer von gewissen Motorparametern abhängt. Wenn aufgrund einer entsprechenden Änderung des Drosselventil-Öffnungswinkels eine Beschleunigung stattfinden soll, wird ein Beschleunigungs-Kraftstoffimpuls erzeugt, der zwischen zwei aufeinanderfolgende Kraftstoffeinspritzimpulse eingefügt wird, um die Menge des dem Motor während des Beschleunigungsintervalls zugeführten Kraftstoffes heraufzusetzen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Kraftstoffsteuersystems, welches dem Motor Kraftstoff ungeachtet davon in optimaler Menge zuzuführen vermag, ob sich der Motor in einem stabilen Zustand befindet.
Erreicht wird dieses Ziel durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Die Definitionen der Begriffe "Direkteinspritzanteil", "mitgenommener Anteil", "die Einlaßverzweigungsleitung benetzender Kraftstoff", "haftenbleibender Anteil" und "Restanteil" werden weiter unten verdeutlicht.
Vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage folgender Erkenntnisse gemacht.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, haftet ein Anteil 3 des von einem Kraftstoffeinspritzer 1 eingespritzten Kraftstoffes an der Wandfläche des Einlaßkanales 2 eines Motors E, und ein anderer Anteil 5 des Kraftstoffes wird direkt in eine Verbrennungskammer 4 eingeleitet. Der Anteil 3, der an der Wandfläche des Einlaßkanales 2 haftet, wird als "der anhaftende Anteil" bezeichnet, und der direkt in die Verbrennungskammer 4 eingeleitete Anteil 5 wird hier als "Direkteinspritzanteil" bezeichnet. Ein Anteil 7 des Kraftstoffs 6, welcher an der Wandfläche des Einlaßkanals 2 haftengeblieben war, wird verdampft und zusammen mit dem Direkteinspritzanteil 5 bei jedem Einspritzvorgang in die Verbrennungskammer 4 eingeleitet, während der übrige Anteil des Brennstoffs 6 dort verbleibt. Der erstere Anteil 7 wird als "mitgenommener Anteil" bezeichnet, der letztere Anteil wird als "Restanteil" bezeichnet. Der Kraftstoff 6, der an der Wandfläche des Einlaßkanales 2 haftengeblieben ist, wird als "der die Einlaßverzweigungsleitung benetzende Kraftstoff" bezeichnet, und er umfaßt den anhaftenden Anteil 3 des durch die vorausgehende Einspritzung eingespritzten Kraftstoffes und den Restanteil des die Einlaßverzweigungsleitung benetzenden Kraftstoffs bei der vorausgehenden Einspritzung.
Wenn die Breite eines Grundeinspritzimpulses mit τa bezeichnet wird, die Breite eines Naßkorrektureinspritzimpulses (abzüglich der ineffektiven Einspritzzeit) mit τe bezeichnet wird, die Menge des die Einlaßverzweigungsleitung benetzenden Kraftstoffes mit τm bezeichnet wird, das Verhältnis des Direkteinspritzanteils mit a(O≤a≤1) bezeichnet wird, und das Verhältnis des mitgenommenen Anteils mit β (O≤β≤1) bezeichnet wird, so wird die Menge des anhaftenden Anteils 3 des durch die vorausgehende Einspritzung eingespritzten Kraftstoffes dargestellt durch (1-a). τe(i-1), und die Menge des Restanteils bei der vorausgehenden Einspritzung wird dargestellt durch (1-β) - τm(i-1). (Die angehängten Variablen (i) und (i-1) bedeuten den Wert bei jeder Einspritzung bzw. der vorausgehenden Einspritzung.)
Folglich wird die Menge des die Einlaßverzweigungsleitung benetzenden Kraftstoffes durch folgende Formel dargestellt:
τm(i) = (1 - a). τe(i-1) + (1-β). τm(i-1) (1)
Die Gesamtmenge des tatsächlich in die Verbrennungskammer einzuleitenden Kraftstoffes, τcyl wird durch folgende Formel wiedergegeben:
τcyl(i) = a . τe(i) + β . τm(i) (2).
Da die Naßkorrektur derart erfolgen sollte, daß die Gesamtkraftstoffmenge τcyl, welche tatsächlich in die Verbrennungskammer eingeleitet wird, gleich derjenigen Menge ist, die der Breite des Grundeinspritzimpulses τa entspricht, wird τa für τcyl in Formel (2) eingesetzt, und man erhält
τa(i) = a . τe(i) + β . τm(i) (3)
Folglich ergibt sich aus nachstehender Formel die Breite des Naßkorrektureinspritzimpulses:
τe(i) = {τa(i) - β . τm(i) }/a (4)
τm(i) in Formel (4) ist durch die Formel (1) gegeben.
Die Werte des Verhältnisses des Direkteinspritzanteils und des Verhältnisses des mitgenommenen Anteils werden empirisch bestimmt.
Auf der Grundlage des oben erläuterten Konzepts wird die Menge des die Einlaßverzweigungsleitung benetzenden Kraftstoffes, auf deren Grundlage wiederum die Menge des mitgenommenen Anteils berechnet wird, ihrerseits berechnet auf der Grundlage der Menge des anhaftenden Anteils von Kraftstoff, der durch den vorausgehenden Einspritzvorgang eingespritzt wurde, und der Menge des Restanteils des vorausgehenden, die Einlaßverzweigungsleitung benetzten Kraftstoffes.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

Fig. 1 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen des Grundprinzip des erfindungsgemäßen Kraftstoffsteuersystems,
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffsteuersystems,
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen der Arbeitsweise des in Fig. 1 gezeigten Kraftstoffsteuersystems,
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm einer Hauptroutine, welche die Steuereinheit ausführt,
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm einer Unterroutine, welche die Steuereinheit für die führende Einspritzung des N-ten Zylinders ausführt.
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm einer Unterroutine, welche die Steuereinheit für die folgende Einspritzung beim N-ten Zylinder ausführt,
Fig. 7 ist ein Flußdiagramm einer Unterroutine, welche die Steuereinheit während des Anlassens des Motors ausführt,
Fig. 8 ist eine Tabelle des Verhältnisses des Direkteinspritzanteils für die folgende Einspritzung,
Fig. 9 ist eine Tabelle des Verhältnisses des mitgenommenen Anteils für die folgende Einspritzung,
Fig. 10 ist eine Tabelle des Verhältnisses des Direkteinspritzanteils für die führende Einspritzung,
Fig. 11 ist eine Tabelle des Verhältnisses des mitgenommenen Anteils für die führende Einspritzung,
Fig. 12 ist eine Kennliniendarstellung für eine Kraftstoffzunahme in Abhängigkeit der aufgewärmten Wassertemperatur,
Fig. 13 ist eine Kennliniendarstellung der ineffektiven Einspritzzeit im Verhältnis zur Batteriespannung, und
Fig. 14 ist eine Unterteilungsverhältnis-Kenlinnie.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

In Fig. 2 ist ein Motor E mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffsteuersystems ausgestattet und besitzt einen Einlaßkanal 10 und einen Auspuffkanal 11. Ein Luftstrommesser 12, eine Drosselklappe 13 und ein Kraftstoffeinspritzventil 14 sind in dieser Reihenfolge ausgehend von der stromaufseitigen Position in dem Einlaßkanal 10 angeordnet. In dem Auspuffkanal 12 befindet sich ein Katalysator 15.
Das Kraftstoffeinspritzventil 14 wird von einer Steuereinheit 16 gesteuert, die durch einen Mikrocomputer gebildet wird. Die Steuereinheit 16 empfängt Ausgangssignale von dem Luftstrommesser 12, einem Kurbelwinkelsensor 17, welcher die Motordrehzahl erfaßt, und einem Wassertemperaturfühler 18, der die Kühlwassertemperatur ermittelt, und sie bestimmt die Öffnungszeit des Kraftstoffeinspritzventils 14 auf der Grundlage der Ausgangssignale.
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm zur knappen Darstellung der von der Steuereinheit 16 auszuführenden Steuerung zur Bestimmung der Breite des Kraftstoffeinspritzimpulses, welcher die Öffnungszeit es Kraftstoffeinspritzventils 14 festlegt und damit die Menge Kraftstoff bestimmt, die von dem Kraftstoffeinspritzventil 14 einzuspritzen ist.
In Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 20 einen Zylinderfüllungseffizienz-Berechnungsabschnitt, der die Zylinderfüllungseffizienz Ce auf der Grundlage des Ausgangssignals Q des Luftstrommessers 12 und eines Ausgangssignals N eines Motordrehzahlberechnungsabschnittes 21, welcher die Motordrehzahl anhand des Ausgangssignals des Kurbelwinkelsensors 17 berechnet, ausrechnet. Der Zylinderfüllungseffizienz-Berechnungsabschnitt 20 berechnet die Zylinderfüllungseffizienz Ce anhand der Formel
Kc . Ce + (1-Kc) . CeO
wobei CeO Ka . Q/N und Ka und Kc Konstanten sind.
Parallel zu dem Zylinderfüllungseffizienz-Berechnungsabschnitt 20 ist ein Aufwärmkraftstoffzuschlag-Berechnungsabschnitt 22 angeordnet, an den der Wassertemperaturfühler angeschlossen ist. Der Aufwärmzuschlag- Berechnungsabschnitt 23 empfängt von dem Wassertemperaturkühler 18 das Wassertemperatursignal Tw und berechnet einen Kraftstoffzuschlag Cw für den Aufwärmvorgang anhand der Kühlwassertemperatur, die durch das Wassertemperatursignal Tw dargestellt wird. Normalerweise liest der Aufwärmzuschlag-Berechnungsabschnitt 22 den Kraftstoffzuschlag für eine Aufwärmphase aus einer in ihm gespeicherten Kennlinientabelle betreffend einen Kraftstoffzuschlag für eine Wassertemperaturerwärmung.
Der Zylinderfüllungseffizienz-Berechnungsabschnitt 20 und der Aufwärmkraftstoffzuschlag-Berechnungsabschnitt 22 sind mit einem Kraftstoffimpulsbreitenerfordernis-Berechnungsabschnitt 23 verbunden. Der Kraftstoffimpulsbreitenerfordernis-Berechnungsabschnitt 23 berechnet ein Breitenerfordernis für den Kraftstoffeinspritzimpuls, d.h., eine Grundkraftstoffeinspritzimpulsbreite τa, auf der Grundlage der von dem Zylinderfüllungseffizienz-Berechnungsabschnitt 20 berechneten Zylinderfüllungseffizienz Ce und dem von dem Aufwärmkraftstoffzuschlag- Berechnungsabschnitt 22 berechneten Kraftstoffzuschlag für die Aufwärmphase, Cw.
Ein Strömungsgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 24, der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft, Qcyl an dem Kraftstoffeinspritzventil 14 berechnet, ist mit dem Zylinderfüllungseffizienz-Berechnungsabschnitt 20 verbunden, und der Motordrehzahlberechnungsabschnitt 21 ist mit dem Strömungsgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 24 verbunden. Der Strömungsgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 24 berechnet die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft Qcyl an dem Kraftstoffeinspritzventil 14 nach der Formel
1/Ka . Ce . N
auf der Grundlage der Zylinderfüllungseffizienz Ce, wie sie von dem Zylinderfüllungseffizienz-Berechnungsabschnitt 20 berechnet wird, und der von dem Motordrehzahl-Berechnungsabschnitt 21 berechneten Motordrehzahl N.
An den Strömungsgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 24 ist ein Berechnungsabschnitt 25 zum Berechnen des Direkteinspritzanteils und des mitgenommenen Anteils angeschlossen, welcher Abschnitt das Verhältnis des Direkteinspritzanteils a und das Verhältnis des mitgenommenen Anteils β berechnet, und außerdem ist der Wassertemperaturfühler 18 an den Berechnungsabschnitt 25 für den Direkteinspritzanteil und den mitgenommenen Anteil angeschlossen. Der Berechnungsabschnitt 25 zum Berechnen des Direkteinspritzanteils und des mitgenommenen Anteils speichert in sich Übersichten über das Verhältnis des Direkteinspritzanteils a und des Verhältnisses des mitgenommenen Anteils β, wobei die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft Qcyl an dem Kraftstoffeinspritzventil 14 sowie die Wassertemperatur als Parameter dienen, und er liest die Werte des Verhältnisses des Direkteinspritzanteils a und des Verhältnisses des mitgenommenen Anteils β aus den Übersichten in Abbängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft Qcyl an dem Kraftstoffeinspritzventil 14, wie sie von dem Strömungsgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 24 berechnet wird, und der durch das Wassertemperatursignal Tw repräsentierten Wassertemperatur aus.
An den Berechnungsabschnitt 25 zum Berechnen des Direkteinspritzanteils und des mitgenommenen Anteils ist ein Berechnungsabschnitt 26 zum Berechnen des die Einlaßverzweigungsleitung benetzenden Kraftstoffes angeschlossen, und er berechnet die Menge des die Einlaßverzweigungsleitung benetzenden Kraftstoffes tm in Abhängigkeit der Werte des Verhältnisses des Direkteinspritzanteils a und des Verhältnisses des mitgenommenen Anteils b, wie sie von dem Berechnungsabschnitt 25 zum Berechnen des Direkteinspritzanteils und des mitgenommenen Anteils berechnet werden, und berechnet die vorhergebende Naßkorrektureinspritzimpulsbreite te auf der Grundlage der Formel (1), d.h.
τm(i) = (1-a) . τe(i-1) + (1-β) . τm(i-1).
Ein Berechnungsabschnitt 27 zum Berechnen einer Naßkorrektureinspritzimpulsbreite ist an den Kraftstoffimpulsbreitenerfordernis-Berechnungsabschnitt 23, den Berechnungsabschnitt 25 zum Berechnen des Direkteinspritzanteils und mitgenommenen Anteils, und an den Berechnungsabschnitt 26 zum Berechnen des die Einlaßverzweigungsleitung benetzenden Kraftstoffes angeschlossen. Der Naßkorrektureinspritzimpulsbreiten-Berechnungsabschnitt 27 berechnet die Naßkorrektureinspritzimpulsbreite te in Abhängigkeit der Werte des Verhältnisses des Direkteinspritzanteils a und des Verhältnisses des mitgenommenen Anteils b, wie diese von dem Berechnungsabschnitt 25 zum Berechnen des Direkteinspritzanteils und des mitgenommenen Anteils berechnet werden, und in Abhängigkeit der Menge des die Einlaßverzweigungsleitung benetzenden Kraftstoffes, τm, wie sie von dem Berechnungsabschnitt 26 zum Berechnen des die Einlaßverzweigungsleitung benetzenden Kraftstoffes berechnet wird, auf der Grundlage der Formel (4), d.h.
τe(i) = {τa(i) - β . τm(i) }/a.
Die Naßkorrektureinspritzimpulsbreite τe wird korrigiert durch eine ineffektive Einspritzzeit τv, die aus einer Batteriespannung durch einen Berechnungsabschnitt 28 für ineffiziente Einspritzzeit berechnet wird und auf die Naßkorrektureinspritzimpulsbreite τe aufaddiert wird. Die Öffnungszeit des Kraftstoffeinspritzventils 14 wird durch den Wert gesteuert, den man erhält, wenn man die ineffiziente Einspritzzeit τv bei der Kraftstoffeinspritzung auf die Naßkorrektureinspritzimpulsbreite τe addiert.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 14 ein Beispiel für die Kraftstoffeinspritzsteuerung in einem Kraftstoffsteuersystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Die in den Fig. 4 bis 14 dargestellte Steuerung wird bei jedem oberen Totpuhkt durchgeführt, wie er von dem Kurbelwinkelsensor 17 erfaßt wird. Zunächst liest die Steuereinheit 16 das Ausgangssignal Q des Luftstrommessers 12 in einem Schritt S1 aus und liest in einem Schritt S2 Motordrehzahl N. Dann im Schritt S3 berechnet die Steuereinheit 16 die Grund-Füllungseffizienz Ceo entsprechend der Formel
CeO =Ka . Q/N
wobei Ka eine Konstante ist. Im Schritt S4 berechnet die Steuereinheit 16 die Zylinderfüllungseffizienz Ce entsprechend der nachstehenden Formel
Kc . Ce + (1 - Kc) . CeO
wobei Kc eine Konstante nicht kleiner als Null und kleiner als 1 ist.
Im Schritt S5 berechnet die Steuereinheit 16 die Strömungsgeschwindigkeit Qcyl an dem Kraftstoffeinspritzventil 14 entsprechend der Formel Qcyl = 1/Ka . Ce . N. Im Schritt S6 liest die Steuereinheit 16 die Wassertemperatur Tw.
Im Schritt S7 berechnet die Steuereinheit S16 das Verhältnis des Direkteinspritzanteils aT für die folgende Einspritzung oder für die beim Ansaughub erfolgende Einspritzung (bei dieser Ausführungsform wird das Verfahren der aufgeteilten Einspritzung angewendet). Aus der Übersicht, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist, wobei die Strömungsgeschwindigkeit Qcyl an dem Kraftstoffeinspritzventil 14 und die Wassertemperatur Tw als Parameter verwendet werden. Dann berechnet die Steuereinheit 16 das Verhältnis des mitgenommenen Anteils ßT für die folgende Einspritzung, das Verhältnis des Direkteinspritzanteils aL für die führende Einspritzung oder für die beim Arbeitshub stattfindende Einspritzung, und das Verhältnis des mitgenommenen Anteils βL für die führende Einspritzung aus den Übersichten gemäß den Fig. 9 bis 11 (Schritte S8 bis S10).
Dann im Schritt S11 berechnet die Steuereinheit 16 den Kraftstoffzuschlag für das Aufwärmen, Cw, aus der Cw-Tw-(Kraftstoffzuschlag- Aufwärmtemperatur-Kennlinie) Übersicht gemäß Fig. 12 in Abhängigkeit der Temperatur des Kühlwassers Tw. Im Schritt S12 berechnet die Steuereinheit 16 die Grund-Kraftstoffeinspritzimpulsbreite τa, indem der Kraftstoffzuschlag Cw für die Aufwärmphase, die Zylinderfüllungseffizienz Ce, die im Schritt S4 berechnet wurde, und eine Kraftstoffeinspritzkonstante KF multipliziert werden. Der Kraftstoffzuschlag Cw für die Aufwärmphase ist proportional zu dem Wert, den man erhält, wenn man 1 durch den Verbrennungsbeitrag dividiert.
Nach dem Berechnen der Grund-Kraftstoffeinspritzimpulsbreite τa liest die Steuereinheit 16 die Batteriespannung VB im Schritt S13 und berechnet eine ineffiziente Einspritzzeit für die ungeteilte Kraftstoffeinspritzung τV1 sowie die für die unterteilte Kraftstoffeinspritzung τV2 in Abhängigkeit der Batteriespannung VB aus der in Fig. 13 dargestellten τV-VB-(ineffiziente Einspritzzeit/Batteriespannungs-)Kennlinienübersicht. Im Schritt S15 berechnet die Steuereinheit 16 das Unterteilungsverhältnis Rinj (= Menge des durch die folgende Einspritzung einzuspritzenden Kraftstoffs/einzuspritzende Gesamtkraftstoffmenge: 0≤Rinj≤1) in Abhängigkeit der Motordrehzahl aus dem in Fig. 14 dargestellten Plan.
Im Schritt S16 bestimmt die Steuereinheit 16, ob das Unterteilungsverhältnis Rinj nicht kleiner ist als ein Minimum-Unterteilungsverhältnis Krmn. Das Minimum-Unterteilungsverhältnis Krmn ist größer als Null und kleiner als Eins. Wenn festgestelit wird, daß das Unterteilungsverhältnis Rinj nicht kleiner ist als das Mimmum-Unterteilungsverhältnis Krmn, stellt die Steuereinheit 16 fest, ob das Unterteilungsverhältnis Rinj nicht größer als 1 abzüglich des Minimum-Unterteilungsverhältnisses Krmn ist (Schritt S17). Wenn im Schritt S17 festgestellt wird, daß das Unterteilungsverhältnis Rinj nicht größer als 1 abzüglich des Minimuin-Unterteilungsverhältnisses Krmn, ist, setzt die Steuereinheit 16 ein Teilungs-Sperrflag Frinh auf 0 (Schritt S18). Dann setzt die Steuereinheit 16 im Schritt S19 die unwirksame Einspritzzeit für die unterteilte Kraftstoffeinspritzung τV2 auf eine ineffiziente Einspritzzeit τV, bei dem es sich um einen praktischen Wert handelt. Die Steuereinheit 16 führt die Unterroutine für die führende Einspritzung gemäß Fig. 5 im Schritt S20 aus und führt im Schritt S21 die in Fig. 6 gezeigte Unterroutine für die folgende Einspritzung aus. Anschließend kehrt die Steuereinheit 16 zu der zeitsynchronisierten Routine zurück.
Wenn im Schritt S16 festgestellt wird, daß das Unterteilungsverhältnis Rinj kleiner als ein Minimum-Teilungsverhältnis Krmn ist, hebt die Steuereinheit 16 im Schritt S22 das Teilungsverhältnis Rinj auf, d.h. die Steuereinheit 16 veranlaßt das Kraftstoffeinspritzventil 14, die Gesamtkraftstoffmenge lediglich über die führende Einspritzung einzuspritzen. Wenn im Schritt S17 festgestellt wird, daß das Teilungsverhältnis Rinj größer als 1 abzüglich des Minimum-Teilungsverhältnisses Krmn ist, setzt die Steuereinheit 16 das Teilungsverhältnis Rinj im Schritt S23 auf 1, d.h. die Steuereinheit 16 veranlaßt das Kraftstoffeinspritzventil 14, die einzuspritzende Gesamt-Kraftstoffmenge lediglich über die folgende Einspritzung einzuspritzen. Dann setzt die Steuereinheit 16 im Schritt 24 das Teilungs-Sperrflag Frinh auf 1, und setzt im Schritt S25 die ineffiziente Einspritzzeit für die ungeteilte Kraftstoffeinspritzung, τV1, auf die ineffiziente Einspritzzeit τV, wobei es sich um einen praktischen Wert handelt. Anschließend gebt die Steuerung 16 zum Schritt S20.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 5 die Unterroutine für die führende Einspritzung für den N-ten Zylinder beschrieben.
In dieser Unterroutine bestimmt die Steuereinheit 16 im Schritt S30, ob ein Naßkorrektursperrzähler Cwet auf 0 steht. Wird im Schritt S30 festgestellt, daß der Naßkorrektursperrzähler Cwet auf O steht, berechnet die Steuereinheit 16 die Naßkorrektureinspritzimpulsbreite τeN für den N- ten Zylinder entsprechend einer Formel, die der Formel (4) ähnelt, was im Schritt S31 geschieht. Ansonsten setzt die Steuereinheit 16 τeN im Schritt S32 auf die Grund-Kraftstoffeinspritzimpulsbreite τa. Anschlleßend bestimmt die Steuereinheit 16 im Schritt S33, ob das Teilungssperzflag Frinh auf 0 steht. Wenn festgestellt wird, daß das Teilungs-Sperrflag Frinh auf 0 steht, berechnet die Steuereinheit 16 im Schritt S34 die Impulsbreite τeLN für die führende Einspritzung auf der Grundlage der Naßkorrektureinspritzimpulsbreite τeN und des Teilungsverhältnisses Rinj. Dann subtrahiert die Steuereinheit 16 im Schritt S35 die Impulsbreite τeLN für die führende Einspritzung von der Naßkorrektureinspritzimpulsbreite τeN, um dadurch einen Anfangswert für die Impulsbreite τeTN der folgenden Einspritzung zu erhalten.
Im Schritt S36 bestimmt die Steuereinheit 16, ob der Anfangswert der Impulsbreite τeTN für die folgende Einspritzung nicht kleiner ist als eine Minimalgrenze Ktmn der Impulsbreite. Wenn im Schritt S36 festgestellt wird, daß der Anfangswert der Impulsbreite τeTN für die folgende Einspritzung kleiner als eine Minimalgrenze Ktmn der Impulsbreite ist, stellt die Steuereinheit 16 im Schritt S37 die Impulsbreite τeTN für die folgende Einspritzung auf den Minimum-Grenzwert Ktmn ein. Anschließend im Schritt S38 subtrahiert die Steuereinheit 16 die Impulsbreite τeTN für die folgende Einspritzung von der Naßkorrektureinspritzimpulsbreite τeN und setzt die Impulsbreite τeLN für die führende Einspritzung auf den erhaltenen Wert. Wenn andererseits im Schritt S36 festgestellt wird, daß der Anfangswert der Impulsbreite τeTN für die folgende Einspritzung nicht kleiner als ein Minimum-Grenzwert Ktmn der Impulsbreite ist, stellt die Steuereinheit 16 im Schritt S39 fest, ob die Impulsbreite τeLN der führenden Einspritzung nicht kleiner als der kleinste Grenzwert Ktmn der Impulsbreite ist. Wird festgestellt, daß die Impulsbreite τeLN der führenden Einspritzung nicht kleiner als der kleinste Grenzwert Ktmn der Impulsbreite ist, geht die Steuereinheit 16 direkt zum Schritt S42, ansonsten geht die Steuereinheit 16 über die Schritte S40 und S41 zum Schritt S42. In den Schritten S40 und S41 setzt die Steuereinheit 16 die Impulsbreite τeLN der führenden Einspritzung auf den kleinsten Grenzwert Ktmn und stellt die Impulsbreite τeTN der folgenden Einspritzung auf den Wert, der erhalten wird durch Subtrahieren der Impulsbreite τeLN der führenden Einspritzung, die im Schritt S40 eingestellt wurde, von der Naßkorrektureinspritzimpulsbreite τeN. Im Schritt S42 berechnet die Steuereinheit 16 die Ruhezeit τrst des Kraftstoffeinspritzventils 14 nach der Formel
60/N - (τeLN+τv)
wobei τv die ineffektive Einspritzzeit ist.
Wenn im Schritt S33 festgestellt wird, daß das Teilungs-Sperrflag Frinh auf 0 steht, stellt die Steuereinheit 16 im Schritt S43 fest, ob das Teilungsverhältnis Rinj Null beträgt, d.h. ob das Kraftstoffeinspritzventil 14 die einzuspritzende Gesamtkraftstoffmenge lediglich durch die führende Einspritzung einzuspritzen hat. Ist die Antwort auf diese Frage JA, setzt die Steuereinheit 16 die Impulsbreite τeLN der führenden Einspritzung auf die Naßkorrektureinspritzimpulsbreite τeN so, wie sie ist, und stellt die Impulsbreite τeTN der folgenden Einspritzung auf Null ein (Schritte S44 und S45). Dann stellt die Steuereinheit 16 im Schritt S46 fest, ob die Impulsbreite τeLN der führenden Einspritzung nicht kleiner als der kleinste Grenzwert Ktmn der Impulsbreite ist. Lautet die Antwort auf diese Frage "JA", so geht die Steuereinheit 16 direkt zum Schritt S42. Ansonsten gebt die Steuereinheit 16 zum Schritt 42, nachdem die Impulsbreite τeLN der führenden Einspritzung auf den kleinsten Grenzwert Ktmn der Impulsbreite eingestellt wurde.
Nach dem Schritt S42 stellt die Steuereinheit S16 im Schritt S48 fest, ob die Ruhezeit τrst des Kraftstoffeinspritzventils 14 nicht kleiner ist als ein kleinster Grenzwert Ktrst der Ruhezeit. Lautet die Antwort auf diese Frage JA, setzt die Steuereinheit 16 in einem Schritt S49 ein eine folgende Einspritzung sperrendes Flag FtihN auf 0, ansonsten setzt sie im Schritt S50 die Impulsbreite τeLN der führenden Einspritzung auf die Naßkorrektureinspritzimpulsbreite τeN so, wie sie ist. Dann setzt die Steuereinheit 16 im Schritt S51 das eine folgende Einspritzung sperrende Flag FtinhN auf 1.
Anschließend stellt die Steuereinheit 16 im Schritt S52 einen Timer TinjN zurück, und im Schritt S53 stellt die Steuereinheit 16 die Beendigungszeit der Einspritzung oder die Impulsbreite TendN auf den Wert, den man erhält, wenn man die unwirksame Einspritzzeit τv auf die Impulsbreite τeLN der führenden Einspritzung addiert. Dann veranlaßt die Steuereinheit 16 das Kraftstoffeinspritzventil 14 im Schritt S55 zum Einspritzen von Kraftstoff, nachdem im Schritt S54 ein Einspritzstartsignal FinjN auf 1 eingestellt wurde.
Wenn im Schritt S43 festgestellt wird, daß das Teilungsverhältnis Rinj nicht 0 beträgt, stellt die Steuereinheit 16 das eine folgende Einspritzung sperrende Flag FdinhN im Schritt S46 auf 0, und stellt im Schritt S57 die Impulsbreite für die nachfolgende Einspritzung, τeTN auf die Naßkorrektureinspritzimpulsbrefte τeN so, wie sie ist.
Außerdem berechnet die Steuereinheit 16 im Schritt S58 ein effektives Teilungsverhältnis RinjN nach der Formel
1 - τeLN/τeN
und berechnet anschließend im Schritt S59 die Impulsbreite, die der führenden Einspritzung τaLN in der Grund-Einspritzimpulsbreite τa zugeordnet ist, nach folgender Formel
(1 - RinjN) τa.
Dann berechnet die Steuereinheit 16 im Schritt S60 die dem Zylinder insgesamt durch die führende Einspritzung zuzuführende Kraftstoffmenge τCLN nach der der Formel (2) entsprechenden Formel:
aL . τaLN + βL . τmN
Schließlich berechnet die Steuereinheit 16 im Schritt S61 die Menge des die Einlaßverzweigungsleitung benetzenden Kraftstoffes nach der führenden Einspritzung τmLN nach der nachstehenden Formel, welche der Formel (1) entspricht:
(1 - aL)τaLN + (1 - RinjN) . (1 - βL)τmN.
Anhand der Fig. 6 wird im folgenden die Unterroutine für die folgende Einspritzung für einen N-ten Zylinder beschrieben.
Im Schritt S70 stellt die Steuereinheit 16 fest, ob die der Grundeinspritzimpulsbreite ta entsprechende Kraftstoffmenge nicht kleiner ist als die Menge Kraftstoff τCLN, die dem Zylinder durch die führende Einspritzung zugeführt wird. Wird festgestellt, daß ersterer Wert nicht kleiner als letzterer ist, stellt die Steuereinheit 16 im Schritt S41 fest, ob der Naßkorrektursperzähler Cwet auf 0 steht. Wird im Schritt S71 festgestellt, daß der Naßkorrektursperrzähler Cwet auf 0 steht, bestimmt die Steuereinheit 16 im Schritt S72, ob das die folgende Einspritzung sperrende Flag FtinhN auf 0 steht. Wird festgestellt, daß das die folgende Einspritzung sperrende Flag FtinhN auf 0 steht, berechnet die Steuereinheit 16 die Naßkorrektureinspritzimpulsbreite τeN für den N-ten Zylinder im Schritt S73 entsprechend einer der Formel (4) ähnlichen Formel. Im nächsten Schritt S74 berechnet die Steuereinheit 16 die Impulsbreite τeTN für die folgende Einspritzung bei der unterteilten Einspritzung nach folgender Formel
(τa - τaLN - RinjN . βT . τmN)/aT
wobei τaLN die der führenden Einspritzung τaLN zugeordnete Impulsbreite ist und RinjN das effektive Teilungsverhältnis RinjN darstellt.
Anschließend stellt die Steuereinheit 16 im Schritt S75 fest, ob das Teilungs-Sperrflag Frinh auf 0 steht. Wird festgestellt, daß das Teilungs- Sperrflag Frinh auf 0 steht, stellt die Steuereinheit 16 fest, ob die Impulsbreite τeTN der folgenden Einspritzung nicht kleiner ist als der minimale Grenzwert Ktmn der Impulsbreite. Wenn im Schritt S76 festgestellt wird, daß die Impulsbreite τeTN der folgenden Einspritzung nicht kleiner ist als der kleinste Grenzwert Ktmn der Impulsbreite, so berechnet die Steuereinheit 16 die Ruhezeit τrst des Kraftstoffeinspritzventils 14 nach folgender Formel
60/N - (τeTN + τv)
wobei τv die unwirksame Einspritzzeit ist.
Im Schritt S78 stellt die Steuereinheit 16 fest, ob die Ruhezeit τrst des Kraftstoffeinspritzventils 14 nicht kleiner ist als ein kleinster Grenzwert Ktrst der Ruhezeit. Lautet die Antwort auf diese Frage NEIN, so berechnet die Steuereinheit 16 den Schritt S79 die Impulsbreite τeTN für die folgende Einspritzung nach der Formel 60/N - (Ktrst + tv), und geht dann zum Schritt S80. Ansonsten geht die Steuereinheit 16 direkt zum Schritt S80. Im Schritt S80 stellt die Steuereinheit 16 einen Timer TinjN zurück, und im Schritt S81 setzt die Steuereinheit 16 die Beendigungszeit der Einspritzung oder die Impulsbreite TendN auf den Wert, den man erhält durch Addieren der unwirksamen Einspritzzeit τv auf die Impulsbreite τeTN der folgenden Einspritzung. Dann veranlaßt die Steuereinheit 16 das Kraftstoffeinspritzventil 14 im Schritt S83, Kraftstoff einzuspritzen, nachdem im Schritt S82 ein Einspritzstartsignal FinjN auf 1 gesetzt wurde.
Schließlich berechnet die Steuereinheit 16 im Schritt S84 die Gesamtmenge des die Einlaßverzweigungsleitung benetzenden Kraftstoffes τmn nach folgender Formel
(1 - aT)τeTN + RinjN . (1 - βT)τmN + τmLN.
Lautet die Antwort auf die Frage im Schritt S70 NEIN, geht die Steuereinheit 16 zu dem Schritt S84.
Lautet die Antwort auf die Frage im Schritt S71 NEIN, d.h., ist keine Naßkorrektur zu besorgen, so setzt die Steuereinheit 16 τeN im Schritt S85 auf die Grund-Kraftstoffeinspritzimpulsbreite τa. Anschließend bestimmt die Steuereinheit 16 im Schritt S86, ob das die folgende Einspritzung sperrende Flag FtinhN auf 0 steht. Wird festgestellt, daß das die folgende Einspritzung sperrende Flag FtinhN auf 0 steht, subtrahiert die Steuereinheit 16 die Impulsbreite τaLN für die führende Einspritzung von der Grund-Einspritzimpulsbreite τa, und stellt die Impulsbreite τeTN der folgenden Einspritzung auf den Differenzwert ein (Schritt S87).
Anschließend geht die Steuereinheit 16 zum Schritt S75.
Lautet die Antwort auf die Frage im Schritt S72 NEIN, d.h., wird die folgende Einspritzung gesperrt, so berechnet die Steuereinheit 16 im Schritt S88 die Naßkorrektureinspritzimpulsbreite τeN nach der in Fig. 6 gezeigten und der Formel (4) entsprechenden Formel. Dann im Schritt S89 stellt die Steuereinheit 16 die Impulsbreite τeLN für die führende Einspritzung auf die im Schritt S88 erhaltene Naßkorrektureinspritzimpulsbreite τeN ein, und sie setzt die Impulsbreite τeTN für die folgende Einspritzung auf 0. Im Schritt S90 setzt die Steuereinheit 16 die Beendigungszeit der Einspritzung oder die Impulsbreite TendN auf den Wert, den man durch Addieren der unwirksamen Einspritzzeit τv auf die Impulsbreite τLN der führenden Einspritzung erhält. Dann geht die Steuereinheit 16 zum Schritt S84, nachdem im Schritt S91 die Zeit für die führende Einspritzung verlängert wurde.
Wenn im Schritt S75 festgestellt wird, daß das Teilungs-Sperrflag Frinh nicht 0 ist, d.h., wenn die unterteilte Einspritzung nicht durchzuführen ist, stellt die Steuereinheit 16 im Schritt S92 fest, ob das Tellungsverhältnis Rinj den Wert 1 hat, d.h., ob die führende Einspritzung oder die folgende Einspritzung vorzunehmen ist. Wird festgestellt, daß das Teilungsverhältnis Rinj den Wert 1 hat, stellt die Steuereinheit 16 im Schritt S93 fest, ob die Naßkorrektureinspritzimpulsbreite τeN nicht kleiner als der kleinste Grenzwert Ktmn der Impulsbreite ist. Wenn festgestellt wird, daß die Naßkorrektureinspritzimpulsbreite τeN nicht kleiner als der kleinste Wert Ktmn der Impulsbreite ist, stellt die Steuereinheit 16 im Schritt S94 die Impulsbreite τeTN der folgenden Einspritzung auf die Naßkorrektureinspritzimpulsbreite τeN ein und geht dann zum Schritt S77. Ansonsten setzt die Steuereinheit 16 im Schritt S95 die Impulsbreite τeTN der folgenden Einspritzung auf den kleinsten Grenzwert Ktmn der Impulsbreite und geht dann zum Schritt S77. Wenn die Antwort auf die Frage im Schritt S76 NEIN lautet, geht die Steuereinheit 16 nach Ausführen des Schritts S95 zum Schritt S77.
Wenn der Motor angelassen wird, führt die Steuereinheit 16 den in Fig. 7 dargestellten Ablauf aus und legt den Wert von τmN solange fest, bis das Anlassen des Motors abgeschlossen ist. In Fig. 7 ist Xwetc ein Naßkorrektur-Sperrzähler.

Claims

1. Kraftstoffsteuersystem für einen Verbrennungsmotor (E), in welchen aus einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung (14) Kraftstoff in einer Menge eingespritzt wird, deren Direkteinspritzanteil zusammen mit dem mitgenommenen Anteil des die Einlaßverzweigungsleitung benetzenden Kraftstoffes eine dem Motor (E) tatsächlich zuzuführende gewünschte Kraftstoffmenge ergibt, wobei die Menge des die Einlaßverzweigungsleitung benetzenden Kraftstoffs, auf deren Grundlage die Menge des mitgenommenen Anteils der Einspritzung berechnet wird, ihrerseits auf der Grundlage der Menge des haftengebliebenen Anteils des bei der vorausgehenden Einspritzung eingespritzten Kraftstoffes und der Menge des Restanteils des vorausgehenden, die Einlaßverzweigungsleitung benetzenden Kraftstoffes berechnet wird, dadurch gekennzeichnet,

daß die dem Motor (E) tatsächlich zuzuführende Menge Kraftstoff in einen ersten und einen zweiten Anteil unterteilt wird, Kraftstoff durch eine führende Einspritzung und eine folgende Einspritzung eingespritzt wird, und die einzuspritzenden Mengen Kraftstoff bei der führenden und der folgenden Einspritzung weiterhin berechnet werden auf der Grundlage eines Teilungsverhältnisses, welches eine Funktion der Motordrehzahl (N) ist.

2. Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 1, bei dem die Menge des die Einlaßverzweigungsleitung benetzenden Kraftstoffes gemäß der Formel

τm = (1-a)τe(i-1) + (1-β).τm(i-1)

berechnet wird, wobei τm die Menge des die Einlaßverzweigungsleitung benetzenden Kraftstoffes, a das empirisch bestimmte Verhältnis des Direkteinspritzanteiles (5) darstellt, β das empirisch festgestellte Verhältnis des mitgenommenen Anteils (7) repräsentiert, τe die Menge Kraftstoff bedeutet, die durch die vorausgehende Einspritzung eingespritzt wurde, und τm(i-1) die Menge Kraftstoff des vorausgehenden, die Einlaßverzweigungsleitung benetzenden Kraftstoffes bedeutet.

3. Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Verhältnis des Direkteinspritzanteiles (5) nach Maßgabe der Temperatur des Motorkühlwassers geändert wird.

4. Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem das Verhältnis des mitgenommenen Anteils (7) nach Maßgabe der Temperatur des Motorkühlwassers geändert wird.

5. Kraftstoffsteuersystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verhältnis des Direkteinspritzanteiles (5) nach Maßgabe der Strömungsgeschwindigkeit der Einlaßluft an der Kraftstoffeinspritzeinrichtung geändert wird.

6. Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 5, bei dem das Verhältnis des Direkteinspritzanteils (5) aus einer Tabelle ausgelesen wird, in welcher das Verhältnis des Direkteinspritzanteiles als eine Funktion der Strömungsgeschwindigkeit der Einlaßluft an der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gespeichert ist.

7. Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Menge des die Einlaßverzweigungsleitung benetzenden Kraftstoffes beim Anlassen des Motors in einer anderen Weise bestimmt wird.

8. Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 7, bei dem die Menge des die Einlaßverzweigungsleitung benetzenden Kraftstoffes während des Anlassens des Motors (E) auf einen konstanten Wert festgelegt ist.

9. Kraftstoffsteuersystem nach Anspruch 1, bei dem durch die führende Einspritzung eingespritzter Kraftstoff in einer Menge eingespritzt wird, deren Direkteinspritzanteil (5) zusammen mit dem mitgenommenen Anteil (7) des die Einlaßverzweigungsleitung benetzenden Kraftstoffes bei der folgenden Einspritzung des vorausgehenden Einspritzvorganges den ersten Teil der dem Motor tatsächlich zugeführten gewünschten Kraftstoffmenge bildet, und der durch die folgende Einspritzung eingespritzte Kraftstoff in einer Menge eingespritzt wird, deren Direkteinspritzantell (5) zusammen mit dem mitgenommenen Anteil (7) des die Einlaßverzweigungsleitung benetzenden Kraftstoffes der führenden Einspritzung des vorausgehenden Einspritzvorganges den zweiten Teil der dem Motor tatsächlich zuzuführenden gewünschten Kraftstoffmenge bildet.