DE69702168T2

DE69702168T2 - Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung für eine Schichtladungsbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69702168T2
Application number: DE69702168T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Mizuno
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-09-17
Filing date: 1997-09-16
Publication date: 2001-02-15
Anticipated expiration: 2017-09-17
Also published as: JP3183225B2; EP0829629A1; EP0829629B1; DE69702168D1; KR100237512B1; KR19980024708A; JPH10148150A; US5950594A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Regeln der Kraftstoffeinspritzung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein derartiges Gerät wird in Motoren verwendet, die in der Lage sind, eine geschichtete Ladungsverbrennung durchzuführen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Gerät zum Regeln der Kraftstoffeinspritzung in Motoren mit geschichteter Verbrennung, die mit Bremskraftverstärkern versehen sind, die einen Unterdruck zum Verbessern der Bremskraft verwenden.
Bei einem gattungsgemäßen Motor wird Kraftstoff in einen Ansaugkanal von einem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt, um ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft zu der jeweiligen Brennkammer in einer gleichförmigen Weise zuzuführen. Ein Einlasskanal wird geöffnet und geschlossen durch eine Drosselklappe, die durch Betätigen eines Gaspedals betätigt wird. Die Öffnung der Drosselklappe stellt die Einlassluftmenge ein (und zwangsläufig die Menge des gleichförmig gemischten Luft-Kraftstoff-Gemisches), die zugeführt wird zu den Brennkammern des Motors. Dies steuert die Motorleistung.
Wenn jedoch eine gleichförmige Ladungsverbrennung durchgeführt wird, wird ein großer Unterdruck erzeugt durch die Drosselwirkung der Drosselklappe. Dies erhöht einen Pumpenverlust, der erzeugt wird, wenn das Gemisch in die Brennkammer eingesaugt wird von dem Einlasskanal. Bei einem Versuch der Lösung dieses Problems wurde eine geschichtete Ladungsverbrennung vorgeschlagen. Bei einer geschichteten Ladungsverbrennung wird die Drosselklappe weit geöffnet und Kraftstoff wird unmittelbar in jede Brennkammer zugeführt. Dies liefert ein Gemisch mit einem relativ niedrigen Luft- Kraftstoff-Verhältnis in der Umgebung der Zündkerze. Infolgedessen ist die Zündfähigkeit verbessert.
Das Dokument JP-A-8-164840, das alle Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 zeigt, beschreibt einen Motor, der eine geschichtete Ladungsverbrennung durchführt. Bei diesem Motor ist jede Brennkammer mit einem Kraftstoffeinpsritzventil für eine gleichförmige Zufuhr und einem Kraftstoffeinspritzventil für eine geschichtete Zufuhr versehen. Das Einspritzventil für die gleichförmige Zufuhr verteilt Kraftstoff gleichförmig in der Brennkammer und das Einspritzventil für die geschichtete Zufuhr spritzt Kraftstoff in die Umgebung der Zündkerze. Wenn die Motorlast klein ist, wird der Kraftstoff von dem Einspritzventil für die geschichtete Zufuhr eingespritzt. Somit wird der Kraftstoff in einer konzentrierten Weise in der Umgebung der Zündkerze zugeführt. Die Drosselklappe ist fast vollständig geöffnet, um eine geschichtete Ladungsverbrennung durchzuführen. Dies verbessert die Kraftstoffeffizienz und vermindert den Pumpenverlust.
Dieser Motor ist auch mit einem Bremskraftverstärker versehen, der die Bremskraft erhöht, wodurch die erforderliche Kraft zum Niederdrücken des Bremspedals vermindert ist. Der Bremskraftverstärker verwendet einen Unterdruck, der erzeugt wird in dem Einlasskanal stromabwärts der Drosselklappe, als eine Antriebsquelle. In anderen Worten ist der Unterdruck mit dem Bremskraftverstärker verbunden über eine Verbindungsleitung, die mit der stromabwärtigen Seite der Drosselklappe verbunden ist. Ein Unterdruck, der dem Grad des Niederdrückens des Bremspedals entspricht, wirkt auf eine Membran, die in dem Bremskraftverstärker enthalten ist und erhöht die Kraft, die die Bremse betätigt.
Bei einem derartigen Motor ist jedoch der Druck in dem Einlasskanal während der geschichteten Ladungsverbrennung erhöht. Das heißt, es ist ein geringerer Unterdruck verfügbar. Dies kann verursachen, dass der Unterdruck zum Betätigen des Bremskraftverstärkers unzureichend ist. Demgemäß wird bei dem in der vorstehenden Offenlegungsschrift beschriebenen Motor die Drosselklappe geschlossen, wenn der Unterdruck unzureichend wird, der den Bremskraftverstärker betätigt. Dies garantiert den notwendigen Unterdruck.
Das Schließen der Drosselklappe erhöht jedoch beispielsweise beim Leerlauf des Motors den Pumpenverlust und senkt die Leerlaufdrehzahl.
Eine der Arten, um die abgesenkte Leerlaufdrehzahl zurückzubringen zu der Soll-Drehzahl, ist eine Rückführregelung im geschlossenen Regelkreis der Kraftstoffeinspritzmenge, d. h. die Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit der Abnahme der Leerlaufdrehzahl zu erhöhen. Diese Rückführregelung im geschlossenen Regelkreis hat jedoch eine Ansprechverzögerung. Beispielsweise erhöht eine Verzögerung beim Schließen der Drosselklappe zum Erzeugen des notwendigen Unterdrucks für den Bremskraftverstärker den Pumpenverlust. Dabei ist die vorstehend beschriebene Rückführregelung zu langsam und die Motordrehzahl wird zwangsläufig gesenkt und wird instabil. Wenn die Motordrehzahl beträchtlich gesenkt ist, stirbt der Motor ab.
Die vorstehend beschriebene Rückführregelung führt zu einer gesenkten Motordrehzahl und reduzierter Motorleistung nicht nur wenn der Motor im Leerlauf läuft, sondern auch wenn sich das Fahrzeug bei einer normalen Geschwindigkeit bewegt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Weiterentwicklung eines Gerätes zum Regeln der Kraftstoffeinspritzung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, so dass der Laufzustand des Motors stabilisiert wird ohne Störung der Betätigung eines Bremskraftverstärkers.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen angeführt.
Andere Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung werden ersichtlich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, die als Beispiel die Grundsätze der Erfindung darstellen.
Die Erfindung zusammen mit ihrer Aufgabe und Vorteilen ist am besten verständlich unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der momentan bevorzugten Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen.
Fig. 1 zeigt eine Diagrammansicht eines Gerätes zum Regeln der Kraftstoffeinspritzung eines Motors mit geschichteter Ladungsverbrennung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Diagramm-Schnittansicht eines Zylinders des Motors von Fig. 1;
Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht eines Bremskraftverstärkers;
Fig. 4 stellt ein Ablaufdiagramm einer Hauptregelroutine dar, die durch eine ECU ausgeführt wird;
Fig. 5 stellt ein Ablaufdiagramm einer Schließbetrag- Ermittlungsroutine dar, die durch die ECU ausgeführt wird;
Fig. 6 stellt ein Ablaufdiagramm dar einer Kraftstofferhöhungs-Mengenermittlungsroutine, die durch die ECU ausgeführt wird;
Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm von Änderungen einer Marke, eines Drosselbetrags, einer Drosselklappenöffnung, des Zählwerts eines Verzögerungszählers und einer Kraftstofferhöhungsmenge;
Fig. 8 zeigt einen Verlauf der Beziehung zwischen einem vorgegebenen Wert KTC, der sich auf einen Schließbetrag bezieht, und einem vorgegebenen Wert α, der sich auf eine Kraftstofferhöhung bei einem zweiten Ausführungsbeispiel bezieht; und
Fig. 9 stellt eine Teilschnittansicht eines ISC- Mechanismuses gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dar.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Gerätes zum Regeln der Kraftstoffeinspritzung bei einem Motor mit einer geschichteten Ladungsverbrennung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 7 beschrieben.
Fig. 1 stellt ein Gerät zum Regeln der Kraftstoffeinspritzung bei einem Motor der Zylindereinspritzart dar, der bei einem Fahrzeug eingesetzt ist. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein Motor 1 mit vier Zylindern 1a versehen. Die Struktur der Brennkammer von jedem Zylinder 1a ist in Fig. 2 gezeigt. Der Motor 1 hat einen Zylinderblock 2, in dem Kolben untergebracht sind. Die Kolben bewegen sich in den Zylindern 1a des Zylinderblocks 2 hin und her. Ein Zylinderkopf 4 ist an der Oberseite des Zylinderblocks 2 angeordnet. Eine Brennkammer 5 ist definiert zwischen jedem Kolben und dem Zylinderkopf 4. Vier Ventile sind für jeden Zylinder 1a vorgesehen. Die vier Ventile umfassen ein erstes Einlassventil 6a, ein zweites Einlassventil 6b und zwei Auslassventile 8. Das erste Einlassventil 6a ist mit einem ersten Einlassanschluss 7a versehen, während das zweite Einlassventil 6b mit einem zweiten Einlassanschluss 7b versehen ist. Jedes Auslassventil 8 ist mit einem Auslassanschluss 9 versehen.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist der erste Einlassanschluss 7a ein spiraliger Anschluss, der sich auf eine spiralige Weise erstreckt. Der zweite Anschluss 7b erstreckt sich auf eine gerade Weise. Zündkerzen 10 sind in der Mitte des Zylinderkopfes 4 angeordnet, um der Brennkammer 5 zugewandt zu sein. Eine Hochspannung wird an jede Zündkerze 10 angelegt durch eine Zündeinrichtung 12 über einen (nicht gezeigten) Verteiler. Der Zündzeitpunkt der Zündkerzen 10 wird bestimmt durch die Abgabezeitgebung der Hochspannung, die von der Zündeinrichtung 12 gesandt wird. Ein Kraftstoffeinspritzventil 11 ist nahe der Innenwand des Zylinderkopfes 4 in der Umgebung von jedem Satz aus einem ersten und zweiten Einlassventil 6a, 6b in jeder Brennkammer 5 angeordnet. Das Kraftstoffeinspritzventil 11 spritzt Kraftstoff unmittelbar in die zugehörige Brennkammer 5 des Zylinders 1a ein.
Bei diesem Ausführungsbeispiel spritzt jedes Einspritzventil 11 unmittelbar Kraftstoff in den zugehörigen Zylinder 1a ein, wenn entweder die geschichtete Ladungsverbrennung oder eine gleichförmige Ladungsverbrennung durchgeführt wird. Wenn die geschichtete Ladungsverbrennung durchgeführt wird, spritzt das Ventil 11 Kraftstoff in die Brennkammer 5 bei dem abschließenden Stadium von jedem Kompressionshub ein. Der eingespritzte Kraftstoff wird auf eine konzentrierte Weise zugeführt in die Umgebung der Zündkerze 10 und verbrannt. Dabei ist eine Drosselklappe 23 vollständig offen, die nachfolgend diskutiert wird. Wenn eine gleichförmige Ladungsverbrennung durchgeführt wird, spritzt andererseits das Ventil 11 Kraftstoff in die Brennkammer 5 ein während dem Ansaughub des zugehörigen Kolbens. Der eingespritzte Kraftstoff wird mit Luft vermischt, die in die Brennkammer 5 eingeführt wird von den Einlassanschlüssen 7a, 7b und wird verbrannt.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der erste und zweite Einlassanschluss 7a, 7b von jedem Zylinder 1a mit einem Windkessel 16 verbunden durch einen ersten Einlasskanal 15a und einen zweiten Einlasskanal 15b, die in einem Ansaugkrümmer 15 definiert sind. Ein Drallsteuerventil 17 ist in jedem zweiten Einlasskanal 15b angeordnet. Die Drallsteuerventile 17 sind beispielsweise mit einem Schrittmotor 19 (oder einem Gleichstrommotor) verbunden durch eine gemeinsame Welle 18. Der Schrittmotor 19 wird gesteuert durch Signale, die von einer elektronischen Regeleinheit (ECU = electronic control unit) 30 gesandt werden, die später diskutiert wird. Der Schrittmotor 19 kann ersetzt werden durch ein Stellgliedelement, das durch den Unterdruck in den Ansauganschlüssen 7a, 7b gesteuert wird.
Der Windkessel 16 ist mit einem Luftreiniger 21 über ein Ansaugrohr 20 verbunden. Eine Drosselklappe 23, die durch einen Schrittmotor (oder einen Gleichstrommotor) 22 geöffnet und geschlossen wird, ist in dem Ansaugrohr 20 angeordnet. Die Drosselklappe 23 dient als eine Unterdruckerzeugungseinrichtung. Die ECU 30 sendet Signale zum Antreiben des Schrittmotors 22 zum Öffnen und Schließen der Drosselklappe 23. Die Drosselklappe 23 stellt die Menge der Ansaugluft ein, die durch das Ansaugrohr 20 hindurchtritt und in die Brennkammern 5 eintritt. Bei diesem Ausführungsbeispiel bilden das Ansaugrohr 20, der Windkessel 16, der erste Einlasskanal 15a und die zweite Einlassleitung 15b einen Einlasspfad. Ein Drosselsensor 25 ist in der Nähe der Drosselklappe 23 zum Erfassen eines Öffnungswinkels (Drosselwinkel TA) des Ventils 23 angeordnet.
Die Auslassanschlüsse 9 von jedem Zylinder 1a sind mit einem Abgaskrümmer 14 verbunden. Nach der Verbrennung wird das Abgas zu einer (nicht gezeigten) Abgasleitung gesandt über den Abgaskrümmer 14.
Der Motor 1 ist mit einem herkömmlichen Abgasrückführmechanismus 51 (EGR = exhaust gas recirculation) versehen, der einen EGR-Kanal 52 und ein EGR-Ventil 53 umfasst, das in dem EGR-Kanal 52 angeordnet ist. Der EGR-Kanal 52 verbindet einen Teil des Ansaugrohrs 20 an der stromabwärtigen Seite der Drosselklappe 23 mit einem Abgasrohr, das mit dem Abgaskrümmer 14 verbunden ist. Das EGR-Ventil 53 umfasst einen Ventilsitz, einen Ventilkörper und einen Schrittmotor (wobei diese alle nicht gezeigt sind). Die Öffnungsfläche des EGR-Ventils 53 wird geändert durch Veranlassen, dass der Schrittmotor intermittierend den Ventilkörper bezüglich dem Ventilsitz versetzt. Wenn das EGR-Ventil 53 öffnet, tritt etwas Abgas, das in das Abgasrohr gesandt wird, in den EGR-Kanal 52 ein. Das Gas wird dann in das Ansaugrohr 20 eingesaugt über das EGR-Ventil 53. In anderen Worten wird etwas Abgas rückgeführt durch den EGR-Mechanismus 51 und zu dem Luft- Kraftstoff-Gemisch zurückgeleitet. Das EGR-Ventil 53 steuert die Rückführmenge des Abgases.
Wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt ist, ist zum Verbessern der Bremskraft des Fahrzeugs ein Bremskraftverstärker 71 mit dem Einlassrohr 20 verbunden. Der Bremskraftverstärker 71 erhöht die durch das Bremspedal 72 aufgebrachte Kraft. Die verstärkte Bremspedalkraft wird umgewandelt in einen hydraulischen Druck und verwendet zum Betätigen von (nicht gezeigten) Bremsstellgliedern, die für jedes Rad vorgesehen sind. Der Bremskraftverstärker 71 ist mit der stromabwärtigen Seite der Drosselklappe 23 in dem Einlassrohr 20 verbunden durch eine Verbindungsleitung 73 und wird betätigt durch den Unterdruck, der in dem Rohr 20 erzeugt wird. Ein Drucksensor 73 ist in der Verbindungleitung 73 angeordnet zum Erfassen des Drucks PBK (Absolutdruck) in dem Bremskraftverstärker 71.
Die ECU 30 ist ein digitaler Computer, der mit einem flüchtigen Zugriffspeicher (RAM = random access memory) 32, einem Nur-Lese-Speicher (ROM = read only memory) 33, einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU = central processing unit) 34, die ein Mikroprozessor ist, einem Eingangsanschluss 35 und einem Ausgangsanschluss 36 versehen ist. Ein bidirektionaler Bus 31 verbindet den RAM 32, den ROM 33, die CPU 34, den Eingangsanschluss 35 und den Ausgangsanschluss 36 miteinander.
Ein Gaspedal 24 ist mit einem Pedalwinkelsensor 26a verbunden. Der Pedalwinkelsensor 26a erzeugt eine Spannung proportional zu dem Grad der Niederdrückung des Gaspedals 24. Dies ermöglicht die Erfassung des Gaspedalniederdrückungsbetrags ACCP. Die durch den Pedalwinkelsensor 26a abgegebene Spannung wird in die CPU 30 eingespeist mittels eines Analog-Digital-Umwandlers 37 (A/D) und des Eingangsanschlusses 35. Das Gaspedal 24 ist auch mit einem Vollschließschalter 26b versehen, der erfasst, ob das Gaspedal 24 überhaupt nicht gedrückt wird. Der Schließschalter 26b gibt ein Vollschließsignal XIDL mit dem Wert Eins ab, wenn das Gaspedal 24 überhaupt nicht gedrückt wird, und gibt das Vollschließsignal XIDL mit dem Wert Null ab, wenn das Gaspedal 24 gedrückt wird. Die Abgabespannung des Schließschalters 26b wird in die CPU 34 eingespeist über den Eingangsanschluss 35.
Ein Positionssensor 27 für den oberen Totpunkt erzeugt einen Abgabeimpuls, wenn beispielsweise der Kolben in dem ersten Zylinder 1a die Position des oberen Totpunkts erreicht. Der Abgabeimpuls wird in die CPU 34 eingespeist über den Eingangsanschluss 35. Ein Kurbelwinkelsensor 28 erzeugt einen Abgabeimpuls jedes Mal, wenn beispielsweise eine Kurbelwelle des Motors 1 um einen Kurbelwinkel CA von 30 Grad gedreht wird. Der Abgabeimpuls, der von dem Kurbelwinkelsensor 28 gesandt wird, wird in die CPU 34 eingespeist über den Eingangsanschluss 35. Die CPU 34 liest die Abgabeimpulse des Positionssensors 27 für den oberen Totpunkt und des Kurbelwinkelsensors 28, um die Motordrehzahl NE zu berechnen.
Der Drehwinkel der Welle 18 wird erfasst durch einen Drallsteuerventilsensor 29 zum Messen der Öffnungsfläche der Drallsteuerventile 17. Der Signalausgang des Drallsteuerventilsensors 29 wird in die CPU 34 eingespeist über einen Analog-Digital-Umwandler 37 und den Eingangsanschluss 35. Der Drosselsensor 25 erfasst den Drosselwinkel TA. Der Signalausgang des Drosselsensors 25 wird in die CPU 34 eingespeist über einen Analog-Digital- Umwandler 37 und den Eingangsanschluss 35.
Ein Ansaugdrucksensor 21 ist vorgesehen zum Erfassen des Drucks in dem Windkessel 16 (Ansaugdruck PIM). Ein Kühlmitteltemperatursensor 22 ist vorgesehen zum Erfassen der Temperatur des Motorkühlmittels (Kühlmitteltemperatur THW). Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 ist vorgesehen zum Erfassen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs (Fahrzeuggeschwindigkeit SPD). Die Sensoren 61, 62, 64 geben Signale ab auf der Grundlage der erfassten Werte an die CPU 34 mittels entsprechender Analog-Digital-Umwandler 37 und des Eingangsanschlusses 35. Der Drucksensor 63 gibt auch Signale ab auf der Grundlage des Druckwerts, den er erfasst, an die CPU 34 mittels eines Analog-Digital- Umwandlers 37 und des Eingangsanschlusses 35.
Die Sensoren 25-29, 61-64 und der Schalter 26b dienen als Vorrichtungen zum Erfassen des Laufzustands des Motors 1.
Der Ausgangsanschluss 36 ist mit den Kraftstoffeinspritzventilen 11, den Schrittmotoren 19, 22, der Zündeinrichtung 12 und dem EGR-Ventil 53 (Schrittmotor) mittels Treiberschaltkreisen 38 verbunden. Die ECU 30 steuert die Kraftstoffeinspritzventile 11, die Schrittmotoren 19, 22, die Zündeinrichtung 12 (Zündkerzen 10) und das EGR-Ventil 53 mit Steuerprogrammen, die in dem ROM 33 gespeichert sind, auf der Grundlage von Signalen, die von den Sensoren 25-29, 61-64 und dem Schalter 26b gesandt werden.
Steuerprogramme, die durch das Kraftstoffeinspritzsteuergerät des vorstehend beschriebenen Motors 1 durchgeführt werden, werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Ablaufdiagramme beschrieben. Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Hauptroutine zum Berechnen einer Drosselklappenöffnung der Drosselklappe 23 und einer Soll-Kraftstoffeinspritzmenge des Einspritzventils 11. Diese Routine wird durch die ECU 30 ausgeführt.
Beim Eintritt in die Routine gibt die ECU 30 Signale ein, die den momentanen Zustand des Motors und des Fahrzeugs anzeigen, wie beispielsweise die Motordrehzahl NE, der Grad der Gaspedalniederdrückung ACCP, die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD und der interne Druck PBK des Bremskraftverstärkers 71.
Beim Schritt 102 ermittelt die ECU 30, ob die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit SPD niedriger als eine vorgegebene Geschwindigkeit ist (beispielsweise 20 km/h). Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder höher als die vorgegebene Geschwindigkeit ist, ermittelt die ECU 30, dass keine Notwendigkeit besteht zum Ausführen eines Vorgangs zum Erzeugen von Unterdruck zum Betätigen des Bremskraftverstärkers 71 und schreitet zum Schritt 103 fort.
Beim Schritt 103 setzt die ECU 30 eine Marke XBKIDL auf Null. Der Wert der Marke XBKIDL zeigt an, ob der Vorgang zum Erzeugen von Unterdruck ausgeführt werden muss zum Betätigen des Bremskraftverstärkers 71. Die Marke XBKIDL wird gesetzt auf Eins, wenn der Vorgang ausgeführt werden muss. Wenn der Vorgang nicht ausgeführt werden muss, wird die Marke XBKIDL auf Null gesetzt. Bei dem folgenden Schritt 104 setzt die ECU 30 eine Basis-EGR-Öffnung EGRB, die bei einer anderen Routine berechnet wird, als eine erforderliche EGR-Öffnung EGRREQ ein.
Beim Schritt 105 setzt die ECU 30 eine Basisdrosselklappenöffnung TRTB, die bei einer anderen Routine berechnet wird, als eine erforderliche Drosselklappenöffnung TRTR ein. Bei dem nächsten Schritt 106 setzt die ECU 30 eine Basiseinspritzmenge QFB, die bei einer anderen Routine berechnet wird, als eine abschließende Soll-Einspritzmenge QF ein. Danach beendet die ECU 30 vorläufig die folgende Verarbeitung. Somit wird der Motor 1 geregelt auf der Grundlage der Basis-EGR- Öffnung EGRB, der Basisdrosselklappenöffnung TRTB und der Basiseinspritzmenge QFB, die in anderen Routinen berechnet werden.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD niedriger als die vorgegebene Geschwindigkeit beim Schritt 102 ist, schreitet andererseits die ECU 30 zum Schritt 107 fort. Beim Schritt 107 beurteilt die ECU 30, ob ein Vollschließsignal XIDL, das von dem Vollschließschalter 26B eingespeist wird, gleich Eins ist. Wenn das Signal XIDL nicht Eins ist sondern Null, ermittelt die ECU 30, dass das Gaspedal 32 gedrückt wird und somit, dass der Vorgang zum Erzeugen von Unterdruck zum Betätigen des Bremskraftverstärkers 71 nicht notwendig ist. Die ECU 30 schreitet dann zum Schritt 103 fort. Die ECU 30 beendet vorläufig die folgende Verarbeitung nach dem Ausführen der Schritte 103 bis 106.
Wenn das Vollschließsignal XIDL von dem Vollschließschalter 26B gleich Eins ist, beurteilt die ECU 30 andererseits, dass das Gaspedal 72 überhaupt nicht gedrückt wird und der Motor 1 sich beim Leerlauf befindet oder bei dem Zustand, der ähnlich dem Leerlauf ist (d. h., wenn sich das Fahrzeug mit einer niedrigen Geschwindigkeit bewegt). Die ECU 30 schreitet dann zum Schritt 108 fort. Beim Schritt 108 beurteilt die ECU 30, ob die momentane Verbrennungsart FMODE gleich Null ist. Die Verbrennungsart FMODE hat einen Wert Null, wenn die geschichtete Verbrennung durchgeführt wird, und hat einen Wert Eins, wenn die gleichförmige Ladungsverbrennung durchgeführt wird. Wenn die momentane Verbrennungsart FMODE nicht Null ist sondern Eins, beurteilt die ECU 30, dass eine gleichförmige Ladungsverbrennung durchgeführt wird und somit, dass der verfügbare Unterdruck zum Betätigen des Bremskraftverstärkers 71 ausreichend ist. Die ECU 30 bewegt sich dann zum Schritt 103. Die ECU 30 führt dann Schritte 103 bis 106 aus und beendet vorläufig die folgende Verarbeitung.
Wenn die momentane Verbrennungsart FMODE gleich Null ist, beurteilt die ECU 30, dass die geschichtete Ladungsverbrennung durchgeführt wird und dass der verfügbare Unterdruck zum Betätigen des Bremskraftverstärkers 71 unzureichend sein kann. Die ECU 30 schreitet dann zum Schritt 109 fort. Beim Schritt 109 beurteilt die ECU 30, ob der interne Druck PBK des Bremskraftverstärkers 71, der bei der momentanen Routine eingegeben wird, gleich oder größer als ein vorgegebener erster Referenzdruck KPBKL ist (Absolutdruck). In anderen Worten beurteilt die ECU 30, ob der verfügbare Unterdruck zum Betätigen des Bremskraftverstärkers 71 unzureichend ist. Wenn der interne Druck des Bremskraftverstärkers 71 gleich oder größer als der erste Referenzdruck KPBKL ist, beurteilt die ECU 30, dass der Unterdruck in dem Einlasskanal unzureichend ist zum Betätigen des Bremskraftverstärkers 71 und schreitet zum Schritt 110 fort.
Beim Schritt 110 setzt die ECU 30 die Marke XBKIDL auf Eins. Bei dem folgenden Schritt 111 setzt die ECU 30 die erforderliche EGR-Öffnung EGRREQ auf Null zum Erleichtern des Erzeugens eines Unterdrucks ungeachtet des Werts der Basis-EGR-Öffnung EGRB, die bei einer anderen Routine berechnet wird. Demgemäß schließt das EGR-Ventil 53 vollständig und die Rückführung des Abgases in das Einlassrohr 20 wird vollständig angehalten. Dies verhindert eine Erhöhung des Drucks in dem Einlassrohr 20 (Absolutdruck). In anderen Worten wird der Unterdruck zum Betätigen des Bremskraftverstärkers 71 bewahrt.
Beim Schritt 112 subtrahiert die ECU 30 einen Schließbetrag DTC (DTC ≥ 0), der bei einer Schließbetrag- Ermittlungsroutine berechnet wird, die später beschrieben wird, von der Basisdrosselklappenöffnung PRTB, die bei einer anderen Routine berechnet wird. Die ECU 30 setzt die Resultierende als die erforderliche Drosselklappenöffnung TRTR ein. Wenn der Schließbetrag DTC größer als Null ist, ist deshalb die erforderliche Drosselklappenöffnung TRTR kleiner als die Basisdrosselklappenöffnung TRTB um den Schließbetrag DTC. Das heißt, die tatsächliche Öffnung der Drosselklappe 23 wird kleiner als die Basisdrosselklappenöffnung TRTB um den Schließbetrag DTC. Dieses erzeugt einen zusätzlichen Unterdruck, der notwendig ist zum Betätigen des Bremskraftverstärkers 71 in dem Einlassrohr 20. Das heißt, der Druck in dem Einlasskanal wird gesenkt.
Beim Schritt 113 addiert die ECU 30 eine Kraftstofferhöhungsmenge DQF (DQF ≥ 0), die bei einer später beschriebenen Kraftstofferhöhungs-Ermittlungsroutine berechnet wird, zu der Basis-Einspritzmenge QFB, die bei einer anderen Routine berechnet wird. Die ECU 30 setzt die Resultierende als die abschließende Soll-Einspritzmenge QF ein. Wenn die Kraftstofferhöhungsmenge DQF größer eingerichtet ist als Null, wird deshalb die Soll- Einspritzmenge QF größer als die Basis-Einspritzmenge QFB um den Kraftstofferhöhungsbetrag DQF. Das heißt, die tatsächliche Menge der Kraftstoffeinspritzung wird größer als die Basis-Einspritzmenge QFB um die Kraftstofferhöhungsmenge DQF. Dies verhindert eine Abnahme der Motordrehzahl NE. Die ECU 30 beendet vorläufig die folgende Verarbeitung.
Wenn der interne Druck PBK des Bremskraftverstärkers 71 geringer als der erste Referenzdruck KPBKL beim Schritt 109 ist, schreitet die ECU 30 zum Schritt 114 fort. Beim Schritt 114 beurteilt die ECU 30, ob der interne Druck des Bremskraftverstärkers 71 gleich oder geringer als ein zweiter Referenzdruck KPBO ist. Der zweite Referenzdruck KPBO ist geringer als der erste Referenzdruck KPBKL. Wenn der interne Druck PBK des Bremskraftverstärkers 71 größer als der zweite Referenzdruck KPBO ist, beurteilt die ECU 30, dass der Unterdruck zum Betätigen des Bremskraftverstärkers 71 noch unzureichend ist und führt somit die vorstehend beschriebenen Schritte 112 und 113 aus.
Wenn der interne Druck PBK des Bremskraftverstärkers 71 gleich oder niedriger als der zweite Referenzdruck KPBO ist, beurteilt die ECU 30, dass ein ausreichender Unterdruck zum Betätigen des Bremskraftverstärkers 71 verfügbar ist und schreitet zum Schritt 115 fort. Beim Schritt 115 setzt die ECU 30 die Marke XBKIDL auf Null. Beim folgenden Schritt 116 setzt die ECU 30 die Basis-EGR- Öffnung EGRB, die bei einer anderen Routine berechnet wird, als die erforderliche EGR-Öffnung EGRREQ ein.
Danach schreitet die ECU 30 zum Schritt 112 fort. Nachdem die Marke XBKIDL auf Null gesetzt ist beim Schritt 115, wird der Schließbetrag DTC, der bei der Schließbetrag- Ermittlungsroutine berechnet wird, graduell auf Null vermindert, wie nachfolgend beschrieben ist. Somit verursacht das Wiederholen der Verarbeitungen vom Schritt 115 zum Schritt 112, dass sich die erforderliche Drosselklappenöffnung TRTR der Basisdrosselklappenöffnung TRTB annähert.
Als nächstes bewegt sich die ECU 30 zum Schritt 113. Nachdem die Marke XBKIDL auf Null gesetzt ist beim Schritt 115, wird die Kraftstofferhöhungsmenge DQF, die bei der Kraftstofferhöhungs-Ermittlungsroutine berechnet wird, graduell auf Null vermindert in Übereinstimmung mit der Abnahme der Drosselklappenöffnung DTC, wie nachfolgend beschrieben ist. Somit verursacht das Wiederholen der Schritte 115 und 113 die graduelle Annäherung der Soll- Einspritzmenge QF an die Basiseinspritzmenge QFB.
Bei der vorstehenden Routine wird in den Schritten 102, 107, 108, 109 und 114 ermittelt, ob der Unterdruck erzeugt werden muss, der zum Betätigen des Bremskraftverstärkers 71 notwendig ist. Die erforderliche Drosselklappenöffnung TRTR und die Soll-Einspritzmenge QF werden eingerichtet auf der Grundlage der Ermittlung.
Schritte zum Berechnen des vorstehend beschriebenen Schließbetrags DTC werden nun beschrieben. Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Schließbetrag-Ermittlungsroutine. Diese Routine ist eine Unterbrechung, die durch die ECU 30 bei jedem vorgegebenen Kurbelwinkel CA ausgeführt wird, beispielsweise bei 180 Grad.
Beim Eintritt in diese Routine beurteilt die ECU 30, ob die Marke XBKIDL Eins ist beim Schritt 201. Wenn die Marke XBKIDL gleich Eins ist, schreitet die ECU 30 zum Schritt 202 fort zum Erhöhen des Schließbetrags DTC. Beim Schritt 202 addiert die ECU 30 einen vorgegebenen Wert KTC zu dem momentanen Schließbetrag DTC zum Erhalten eines neuen Schließbetrags DTC.
Wenn die Marke XBKIDL gleich Null ist, schreitet die ECÜ 30 zum Schritt 203 fort zum Vermindern des Schließbetrags DTC. Beim Schritt 203 subtrahiert die ECU 30 den vorgegebenen Wert KTC von dem momentanen Schließbetrag DTC zum Erhalten eines neuen Schließbetrags DTC.
Nach den Schritten 202 oder 203 bewegt sich die ECU 30 zum Schritt 204. Beim Schritt 204 beurteilt die ECU 30, ob der neue Schließbetrag DTC gleich oder größer als Null ist. Wenn der neue Schließbetrag DTC gleich oder größer als Null ist, beendet die ECU 30 vorläufig die folgende Verarbeitung. Wenn der neue Schließbetrag DTC kleiner als Null ist, d. h. wenn er einen negativen Wert hat, schreitet die ECU 30 zum Schritt 205 fort. Beim Schritt 205 setzt die ECU 30 den Schließbetrag DTC auf Null und beendet vorläufig die folgende Verarbeitung.
Bei der vorstehend beschriebenen Schließbetrags- Ermittlungsroutine wird der Schließbetrag DTC erhöht oder vermindert in einem Bereich, der größer als Null ist gemäß dem Wert der Marke XBKIDL, der anzeigt, ob der Unterdruck ausreichend ist. In anderen Worten wird der Wert DTC konstant auf gleich oder größer als Null geregelt.
Schritte zum Berechnen des vorstehend beschriebenen Kraftstofferhöhungsbetrags DQF werden nun beschrieben. Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Kraftstofferhöhungs- Mengenermittlungsroutine. Diese Routine ist eine Unterbrechung, die durch die ECU 30 bei jedem vorgegebenen Kurbelwinkel CA ausgeführt wird (beispielsweise 180 Grad).
Beim Eintritt in diese Routine zählt die ECU 30 einen Zählwert CQFDLY hoch, der in einem Verzögerungszähler gespeichert ist, um Eins beim Schritt 301.
Beim Schritt 302 beurteilt die ECU 30, ob der momentane Schließbetrag DTC größer als Null ist, d. h. ob der Wert DTC nicht Null ist. Wenn der Drosselwert DTC gleich Null ist, schreitet die ECU 30 zum Schritt 303 fort. Beim Schritt 303 beurteilt die ECU 30, ob der momentane Kraftstofferhöhungsbetrag DQF gleich Null ist. Wenn der Kraftstofferhöhungsbetrag DQF gleich Null ist, bewegt sich die ECU 30 zum Schritt 304. Beim Schritt 304 löscht die ECU 30 den Zählwert CQFDLY des Verzögerungszählers auf Null. Danach schreitet die ECU 30 zum Schritt 306. Wenn der momentane Kraftstofferhöhungsbetrag DQF nicht Null ist, schreitet die ECU 30 andererseits zum Schritt 306 fort.
Wenn der momentane Schließbetrag DTC größer als Null ist beim Schritt 302, schreitet die ECU 30 zum Schritt 305 fort. Beim Schritt 305 beurteilt die ECU 30, ob die Marke XBKIDL sich gerade auf Null geändert hat von Eins bei der momentanen Routine. Wenn die Marke XBKIDL sich gerade von Null auf Eins geändert hat, bewegt sich die ECU 30 zum Schritt 304 zum Löschen des Zählwerts CQFDLY des Verzögerungszählers auf Null. Die ECU 30 schreitet danach zum Schritt 306 fort. Wenn die Marke XBKIDL sich nicht gerade von Null auf Eins geändert hat, schreitet die ECU unmittelbar zum Schritt 306 fort. Auf diese Weise wird während den Schritten 301 bis 305 der Zählwert CQFDLY auf Null gelöscht, wenn eines aus dem Folgenden auftritt: 1) der Schließbetrag DTC ist Null und die Kraftstofferhöhungsmenge DQF ist Null, oder 2) die Marke XBKIDL hat sich gerade von Null auf Eins geändert.
Die ECU 30 schreitet vom Schritt 303, 304 oder 305 zum. Schritt 306 fort. Beim Schritt 306 beurteilt die ECU 30, ob der momentane Verzögerungswert CQFDLY, der in dem Zählwerk gespeichert ist, eine Verzögerungszeit TD erreicht hat. Der Wert der Verzögerungszeit TD wird ermittelt angesichts der Zeitverzögerung zwischen einer Änderung der Öffnung der Drosselklappe 23 und der resultierenden Änderung der Einlassluftmenge in die Brennkammer 5 hinein und der Zeitverzögerung zwischen einer Änderung der Öffnung der Drosselklappe 23 und der resultierenden Änderung des Pumpenverlustes des Motors 1. Die Berechnung der Verzögerungszeit TD wird nachfolgend detailliert diskutiert. Wenn der Zählwert CQFDLY die Verzögerungszeit TD erreicht hat, schreitet die ECU 30 zum Schritt 307 fort. Beim Schritt 307 beurteilt die ECU 30, ob die Marke XBKIDL gleich 1 ist. Wenn die Marke XBKIDL gleich Eins ist, bewegt sich die ECU 30 zum Schritt 308.
Beim Schritt 308 addiert die ECU 30 einen vorgegebenen Wert α zu der momentanen Kraftstofferhöhungsmenge DQF zum Erhöhen der Kraftstofferhöhungsmenge DQF. Die ECU 30 setzt die Resultierende als eine neue Kraftstofferhöhungsmenge DQF. Die ECU 30 beendet dann vorläufig die folgende Verarbeitung.
Wenn die Marke XBKIDL nicht gleich Eins sondern Null ist beim Schritt 307, schreitet die ECU 30 zum Schritt 309 fort. Beim Schritt 309 subtrahiert die ECU 30 den vorgegebenen Wert α von der momentanen Kraftstofferhöhungsmenge DQF zum Vermindern der Kraftstofferhöhungsmenge DQF. Die ECU 30 setzt die Resultierende als eine neue Kraftstofferhöhungsmenge DQF. Die ECU 30 beendet dann vorläufig die folgende Verarbeitung.
Wenn der momentane Verzögerungszählwert CQFDLY die Verzögerungszeit TD beim Schritt 306 nicht erreicht hat, schreitet die ECU 30 zum Schritt 310 fort. Beim Schritt 310 beurteilt die ECU 30, ob die Marke XBKIDL gleich Null ist. Wenn die Marke XBKIDL gleich Null ist, schreitet die ECU 30 zum Schritt 311 fort. Beim Schritt 311 beurteilt die ECU 30, ob der momentane Schließbetrag DTC gleich Null ist. Wenn der Schließbetrag DTC gleich Null ist, setzt die ECU 30 die Kraftstofferhöhungsmenge DQF auf Null beim Schritt 312 und beendet vorläufig die folgende Verarbeitung. Wenn der Schließbetrag DTC nicht gleich Null ist beim Schritt 311, schreitet die ECU 30 zum Schritt 308 fort. Beim Schritt 308 addiert die ECU 30 den vorgegebenen Wert α zu der momentanen Kraftstofferhöhungsmenge DQF zum Erhöhen der Kraftstofferhöhungsmenge DQF. Die ECU 30 setzt die Resultierende als eine neue Kraftstofferhöhungsmenge DQF. Die ECU 30 beendet dann vorläufig die folgende Verarbeitung.
Wenn die Marke XBKIDL nicht Null ist sondern Eins beim Schritt 310, setzt die ECU 30 die Kraftstofferhöhungsmenge DQF auf Null beim Schritt 312 und beendet vorläufig die Verarbeitung.
Wie soweit beschrieben ist, wird die Kraftstofferhöhungsmenge DQF ermittelt in Übereinstimmung mit dem Zählwert CQFDLY des Verzögerungszählers, der Marke XBKIDL und dem Schließbetrag DTC bei der Kraftstofferhöhungsmengen-Ermittlungsroutine. Insbesondere wenn sich die Marke XBKIDL von Null auf Eins bei einer Zeit t1 ändert, wobei der Schließbetrag DTC und die Kraftstofferhöhungsmenge DQF jeweils Null sind, wie in Fig. 7 gezeigt ist, wird das Hochzählen des Zählwerts CQFDLY begonnen. Der Schließbetrag DTC wird auch graduell erhöht oder hochgezählt um den vorgegebenen Wert KTC. Die Drosselklappenöffnung wird demgemäß graduell vermindert. Die Kraftstofferhöhungsmenge DQF wird bei Null gehalten, bis der Zählwert CQFDLY die Verzögerungszeit TD bei einer Zeit t2 erreicht. Das heißt, von der Zeit t1 zu der Zeit t2 werden die Schritte 301, 302, 305, 306, 310 und 312 bei der Kraftstofferhöhungsmengen-Ermittlungsroutine verarbeitet, die in Fig. 6 dargestellt ist.
Wenn der Zählwert CQFDLY die vorgegebene Verzögerungszelt TD bei der Zeit t2 erreicht, beginnt die Kraftstofferhöhungsmenge DQF sich graduell zu erhöhen oder beginnt hochgezählt zu werden um den vorgegebenen Wert α. Die Marke XBKIDL wird von Null auf Eins geändert bei einer Zeit t3. Das heißt, von der Zeit t2 zu der Zeit t3 werden die Schritte 301, 302, 305, 306, 307 und 308 bei der Routine von Fig. 6 verarbeitet.
Wenn die Marke XBKIDL von Null auf Eins geändert wird bei der Zeit t3, werden die Schritte 305 und 304 in Fig. 6 verarbeitet. Somit wird der Zählwert CQFDLY auf Null gelöscht. Das Hochzählen des Zählwerts CQFDLY wird von Null wieder begonnen. Wenn des Weiteren die Marke XBKIDL gleich Null wird, beginnt der Schließbetrag DTC die graduelle Verminderung oder beginnt das Herunterzählen um den vorgegebenen Wert KTC. Die Drosselklappenöffnung wird demgemäß graduell erhöht. Andererseits wird die Kraftstofferhöhungsmenge DQF kontinuierlich hochgezählt um den vorgegebenen Wert α, bis der Zählwert CQFDLY die vorgegebene Verzögerungszeit TD bei einer Zeit t4 erreicht. Das heißt, von der Zeit t3 zu der Zeit t4 werden die Schritte 301, 302, 305, 306, 310, 311 und 308 bei der Routine von Fig. 6 verarbeitet.
Wenn der Zählwert CQFDLY die vorgegebene Verzögerungszeit TD wieder bei der Zeit t4 erreicht hat, beginnt die Kraftstofferhöhungsmenge DQF die graduelle Verminderung oder beginnt das Herunterzählen um den vorgegebenen Wert α. Der Schließbetrag DTC wird Null bei einer Zeit t5. Das heißt, von der Zeit t4 nach t5 werden die Schritte 301, 302, 305, 306, 307 und 309 bei der Routine von Fig. 6 verarbeitet.
Selbst wenn der Schließbetrag DTC Null wird bei der Zeit t5, wird die Kraftstofferhöhungsmenge DQF kontinuierlich heruntergezählt um den vorgegebenen Wert α, bis DQF gleich Null wird beim Schritt t6. Das heißt, von der Zeit t5 zu der Zeit t6 werden die Schritte 301, 302, 303, 306, 307 und 309 bei der Routine der Fig. 6 verarbeitet. Wenn die Kraftstofferhöhungsmenge DQF gleich Null wird, wenn der Schließbetrag DTC gleich Null ist bei der Zeit t6, werden die Schritte 302, 303 und 304 bei der Routine von Fig. 6 verarbeitet. Somit wird der Zählwert CQFDLY auf Null gelöscht. Dieser Zustand wird gehalten, bis die Marke XBKIDL geändert wird von Null auf Eins und der Schließbetrag DTC einen positiven Wert hat.
Der Betrieb und die Vorteile werden nun erläutert.
Bei dem vorstehend dargestellten Ausführungsbeispiel wird bestimmt, ob der Druck in dem Einlasskanal niedrig genug ist zum Betätigen des Bremskraftverstärkers 71. Wenn ermittelt wird, dass der Einlassdruck zu hoch ist, wird die Öffnung der Drosselklappe 23 vermindert um den Schließbetrag DTC. Dies erzeugt den notwendigen Unterdruck zum Betätigen des Bremskraftverstärkers 71 in dem Einlassrohr 20.
Das Vermindern der Öffnung der Drosselklappe 23 zum Erzeugen des notwendigen Unterdrucks zum Betätigen des Bremskraftverstärkers 71 erhöht den Pumpenverlust, wodurch die Motordrehzahl NE sinkt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird jedoch die Soll-Einspritzmenge QF um den Kraftstofferhöhungsbetrag DQF erhöht, wenn die Drosselklappe 23 zurückgedrosselt wird um den Schließbetrag DTC. Somit verursacht die vorliegende Erfindung im Gegensatz zu der Rückführregelung, die die eingespritzte Kraftstoffmenge in Übereinstimmung mit der Abnahme der Motordrehzahl erhöht, keine Ansprechverzögerung bei der Regelung der Kraftstoffeinspritzmenge. Demgemäß wird verhindert, dass die Motordrehzahl NE sinkt und sie wird somit stabilisiert. Deshalb wird das Absterben des Motors vermieden.
Die Kraftstofferhöhungsmenge DQF wird hochgezählt oder heruntergezählt um den vorgegebenen Wert α, wenn der Schließbetrag DTC hochgezählt oder heruntergezählt wird um den vorgegebenen Wert KTC. In anderen Worten wird die eingespritzte Kraftstoffmenge aus dem Einspritzventil 11 geändert in Übereinstimmung mit Änderungen des Pumpverlustes des Motors 1. Dies stabilisiert die Motordrehzahl NE weiter.
Der notwendige Unterdruck zum Betätigen des Bremskraftverstärkers 71 wird erzeugt durch Vermindern der Luftmenge, die durch das Einlassrohr 20 hindurchtritt, mit der Drosselklappe 23. Deshalb besteht keine Notwendigkeit zum Vorsehen einer gesonderten Vorrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks. In anderen Worten kann bestehende Ausstattung verwendet werden zum Erzeugen des Unterdrucks. Dies reduziert die Kosten des Motors 1.
Wenn die Öffnung der Drosselklappe 23 geändert wird, benötigt es eine gewisse Zeit, bis die Änderung reflektiert wird an der in die Brennkammer 5 eingesaugten Einlassluftmenge. Da jedoch der Kraftstoff unmittelbar in die Brennkammer 5 eingespritzt wird von dem Einspritzventil 11, wird eine Änderung der eingespritzten Kraftstoffmenge des Einspritzventils 11 schnell reflektiert an der zu der Brennkammer 5 zugeführten Kraftstoffmenge. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beginnt der Schließbetrag DTC die Änderung bei den Zeiten t1, t3 in Fig. 7, in anderen Worten beginnt die Öffnung der Drosselklappe 23 die Änderung bei den Zeiten t1, t3. Dann wird der Betrieb zum Erhöhen oder Vermindern der Kraftstoffeinspritzmenge bei den Zeiten t2, t4 in Fig. 7 begonnen, wobei die Verzögerungszeit TD verstrichen ist seit den Zeiten t1, t3. Die Verzögerungszeit TD wird ermittelt angesichts der Zeitverzögerung zwischen der Änderung der Öffnung der Drosselklappe 23 und der resultierenden Änderung der Einlassluftmenge. Deshalb ist die Zeit, bei der die Einlassluftmenge in die Brennkammer geändert wird, im Wesentlichen synchronisiert mit der Zeit, bei der die zu der Brennkammer 5 zugeführte Kraftstoffmenge geändert wird. Dies ermöglicht, dass die Motordrehzahl NE genau geregelt wird, wodurch die Motordrehzahl NE weiter stabilisiert wird.
Wenn die Öffnung der Drosselklappe 23 geändert wird, benötigt es eine gewisse Zeit, bis die Änderung reflektiert wird bei dem Pumpenverlust des Motors 1. Die Verzögerungszeit TD wird ermittelt auch angesichts der Zeitverzögerung zwischen der Änderung der Öffnung der Drosselklappe 23 und der Änderung des Pumpenverlustes. Somit wird die Motordrehzahl NE selbst genauer geregelt.
Wie vorstehend in der Beschreibungseinleitung beschrieben ist, wird eine geschichtete Ladungsverbrennung durchgeführt, wobei die Drosselklappe 23 im Wesentlichen vollständig offen ist. Dies führt zu einem unzureichenden Unterdruck in dem Einlassrohr 20 zum Betätigen des Bremskraftverstärkers 71. Bei dem vorstehend dargestellten Ausführungsbeispiel werden Schritte zum Erzeugen eines Unterdrucks ausgeführt während der geschichteten Ladungsverbrennung. Somit werden die in der Beschreibungseinleitung beschriebenen Probleme vermieden.
Es sollte ersichtlich sein für den Fachmann, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen spezifischen Gestalten ausgeführt werden kann ohne Abweichen von dem Kern und Umfang der Erfindung. Insbesondere sollte verständlich sein, dass die Erfindung in den folgenden Gestalten ausgeführt werden kann.
Eine Änderung der Öffnung der Drosselklappe 23 pro Zeiteinheit ändert sich in Übereinstimmung mit dem Wert des vorgegebenen Werts KTC, der zu dem Schließbetrag DTC addiert oder subtrahiert wird. Eine Änderung der eingespritzten Kraftstoffmenge von dem Kraftstoffeinspritzventil 11 pro Zeiteinheit ändert sich in Übereinstimmung mit dem Wert des vorgegebenen Werts α, der zu dem Kraftstofferhöhungswert DQF addiert oder Subtrahiert wird. Bei dem vorstehend dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Werte KTC und α konstant und somit sind Änderungen der Drosselklappenöffnung und der Kraftstoffeinspritzmenge bei einer Zeiteinheit konstant. Änderungen der Drosselklappenöffnung und der Kraftstoffeinspritzmenge in einer Zeiteinheit können sich jedoch ändern durch eine Änderung der Werte KTC und α in Übereinstimmung mit Änderungen des internen Drucks PBK des Bremskraftverstärkers 71.
Dabei erhöht sich der vorgegebene Wert α vorzugsweise, wenn sich der Wert KTC erhöht, wie in dem Verlauf von Fig. 8 dargestellt ist. Auf diese Weise erhöht sich die Änderung der eingespritzten Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit, wenn sich die Änderung der Drosselöffnung pro Zeiteinheit erhöht. Dies ermöglicht eine Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge, um genau Änderungen der Drosselöffnung zu folgen, und stabilisiert somit die Motordrehzahl NE.
Bei dem in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Drosselöffnung graduell geändert durch Hochzählen oder Herunterzählen des Schließbetrags DTC um den vorgegebenen Wert KTC. Der Schließbetrag DTC kann jedoch konstant berechnet werden in Übereinstimmung mit Änderungen des momentanen internen Drucks PBK des Bremskraftverstärkers 71 und die Drosselöffnung kann geändert werden auf der Grundlage des berechneten Schließbetrags DTC. Dabei sollte es ersichtlich sein, dass die Kraftstofferhöhungsmenge DQF berechnet wird in Übereinstimmung mit dem berechneten Schließbetrag DTC und dass die Menge der Kraftstoffeinspritzung geregelt wird auf der Grundlage der berechneten Kraftstofferhöhungsmenge DQF zum Stabilisieren der Motordrehzahl NE.
Solange wie ein geeigneter Unterdruck zum Betätigen des Bremskraftverstärkers 71 erzeugt wird und die Motordrehzahl NE stabilisiert wird, wie vorstehend beschrieben ist, kann die Drosselöffnung und die Kraftstoffeinspritzmenge durch jedes Verfahren geregelt werden.
Bei dem in den Fig. 1-7 dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine Einrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks gebildet durch einen elektronisch geregelten Drosselmechanismus, der eine Drosselklappe 23 umfasst, die sich in dem Einlassrohr 20 befindet, und den Schrittmotor 22 zum Öffnen und Schließen der Drosselklappe 23. Die Unterdruckerzeugungseinrichtung kann jedoch gebildet sein durch einen Leerlaufdrehzahl-Regelmechanismus 80 (ISC), der in Fig. 9 dargestellt ist. Der ISC- Mechanismus 80 wird nicht bei einem Motor mit einem elektronisch geregelten Drosselmechanismus eingesetzt, sondern bei einem Motor mit einer Drosselklappe 81, die wirkverbunden ist mit dem Gaspedal 24 durch einen (nicht gezeigten) Seilzug. Der Drosselsensor 25 zum Erfassen der Drosselöffnung TA und ein Leerlaufschalter 85 zum Erfassen, dass das Ventil 81 vollständig geschlossen ist (in anderen Worten, dass sich der Motor 1 beim Leerlauf befindet) sind vorgesehen in der Nähe der Drosselklappe 81.
Der ISC-Mechanismus 80 umfasst einen Umgehungseinlasskanal 82, der die Drosselklappe 81 umgeht, ein Leerlaufdrehzahl-Steuerventil 83 (ISCV), das sich in dem Kanal 82 befindet, und ein Stellglied 84 (Elektromagnet) zum Öffnen und Schließen des Ventils 83. Wenn der Leerlaufschalter 85 erfasst, dass die Drosselklappe 81 vollständig geschlossen ist (dass der Motor 1 beim Leerlauf läuft), führt die ECU 30 eine Zyklussteuerung des Elektromagneten 84 zum Einstellen der Öffnung des ISCV 83 aus. Dies regelt die Luftmenge, die durch den Umgehungskanal 82 hindurchtritt, wodurch die Menge der Einlassluft geregelt wird, die in die Brennkammern eintritt. Wenn der Motor 1 beim Leerlauf läuft und die geschichtete Ladungsverbrennung durchgeführt wird, ist das ISCV 83 fast vollständig geöffnet. Dabei bringt das Regeln der Öffnung des ISCV 83 anstatt der Öffnung der Drosselklappe 81 auf die bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebene Weise ungefähr dieselben Ergebnisse und Vorteile wie das erste Ausführungsbeispiel.
Des Weiteren kann die Unterdruckerzeugungseinrichtung gebildet sein durch den EGR-Mechanismus 51, der das vorstehend beschriebene EGR-Ventil 53 umfasst. Alternativ kann die Unterdruckerzeugungseinrichtung separat von dem Drosselmechanismus, dem ISC-Mechanismus und dem EGR- Mechanismus aufgebaut sein.
Des Weiteren kann die Unterdruckerzeugungseinrichtung gebildet sein durch eine Kombination der vorstehend beschriebenen Mechanismen, wie notwendig ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1-7 hat die Verzögerungszeit TD, die verwendet wird beim Beginn des Hochzählens der Kraftstofferhöhungsmenge DQF, denselben Wert wie die Verzögerungszeit ID, die verwendet wird beim Beginn des Herunterzählens der Kraftstofferhöhungsmenge DQF. Diese Werte können jedoch unterschiedlich sein.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1-7 wird der Unterdruck zum Betätigen des Bremskraftverstärkers 71 erzeugt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD niedriger als eine vorgegebene Geschwindigkeit ist (beispielsweise 20 km/h) und das Gaspedal 72 nicht niedergedrückt wird, wie in den Schritten 102, 107 der Fig. 4 dargestellt ist. Die Schritte zum Erzeugen eines Unterdrucks zum Betätigen des Bremskraftverstärkers 71 können jedoch nicht nur ausgeführt werden, wenn sich das Fahrzeug mit einer niedrigen Geschwindigkeit bewegt oder der Motor 1 beim Leerlauf läuft, sondern auch wenn eine kleine Last auf den Motor 1 wirkt.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1-7 wird bei der vorliegenden Erfindung ein Motor 1 der Zylindereinspritzart eingesetzt. Die vorliegende Erfindung kann jedoch bei jeder Art des Motors eingesetzt werden, solange wie der Motor in der Lage ist, eine geschichtete Ladungsverbrennung durchzuführen. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung bei einem Motor eingesetzt werden, bei dem Kraftstoff auf die Rückseiten der Einlassventile 6a, 6b eingespritzt wird zum Durchführen der geschichteten Ladungsverbrennung. Des Weiteren ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Kraftstoffeinspritzventil 11 in der Nähe der Einlassventile 6a, 6b vorgesehen. Das Ventil 11 kann sich bei jeder Position jedoch befinden, solange wie das Ventil 11 den Kraftstoff unmittelbar in die Brennkammer 5 einspritzen kann.
Der Motor 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst spiralige Einlasskanäle 7a, 7b, die einen Drall der Einlassluft erzeugen. Ein Drall ist jedoch nicht erforderlich. Deshalb kann das Drallsteuerventil 17 und der Schrittmotor 19 weggelassen werden.
Das erste Ausführungsbeispiel wird bei einem Benzinmotor 1 eingesetzt. Die vorliegende Erfindung kann jedoch bei einem Dieselmotor ausgeführt werden.
Deshalb sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsbeispiele als darstellend und nicht einschränkend zu betrachten und die Erfindung ist nicht auf die hier angegebenen Details beschränkt, sondern kann abgewandelt werden innerhalb dem Umfang der beigefügten Ansprüche.
Ein verbessertes Gerät zum Regeln der Kraftstoffeinspritzung bei einer Brennkraftmaschine ist offenbart. Der Motor führt eine geschichtete Ladungsverbrennung durch. Eine Drosselklappe (23) verursacht einen Unterdruck, um in dem Einlassrohr (20) erzeugt zu werden. Ein Bremskraftverstärker (71) wird durch den Unterdruck in dem Einlassrohr (20) betätigt, um die Bremskraft zu erhöhen. Wenn der Wert des auf den Bremskraftverstärker (71) aufgebrachten Unterdrucks ungeeignet ist, vermindert eine ECU (30) die Öffnung der Drosselklappe (23) zum Erhöhen des Unterdrucks in dem Einlassrohr (20). Die ECU (30) regelt ein Einspritzventil (11) zum Erhöhen einer eingespritzten Kraftstoffmenge von dem Einspritzventil (11), die gekoppelt ist mit der Verminderung der Öffnung der Drosselklappe (23) zum Halten der Motordrehzahl.

Claims

1. Gerät zum Regeln der Kraftstoffeinspritzung bei einer Brennkraftmaschine, die in der Lage ist, eine geschichtete Ladungsverbrennung durchzuführen, wobei das Luft-Kraftstoff- Verhältnis innerhalb einer Brennkammer (5) variiert während der geschichteten Ladungsverbrennung, wobei eine Einspritzeinrichtung (11) Kraftstoff in die Brennkammer (5) hinein einspritzt, um die geschichtete Ladungsverbrennung durchzuführen, wobei eine Einlasskanal (20) mit der Brennkammer (5) verbunden ist für die Zufuhr von Luft in die Brennkammer (5) hinein, wobei eine Unterdruckerzeugungseinrichtung (22, 23; 51; 80) den Druck in dem Einlasskanal (20) senkt, und wobei ein Bremsverstärker (71) betätigt wird durch einen Druck, der darauf aufgebracht wird von dem Einlasskanal (20) für die Erhöhung einer Bremskraft, wobei das Gerät folgendes aufweist:

eine Wahrnehmungseinrichtung (63) zum Wahrnehmen des Werts des Drucks, der auf den Bremsverstärker (71) aufgebracht wird; und

eine erste Steuereinrichtung (30) zum Steuern der Unterdruckerzeugungseinrichtung (22, 23; 51; 80), um den Druck in dem Einlasskanal (20) zu senken, wenn der Wert des Drucks, der durch die Wahrnehmungseinrichtung (63) wahrgenommen wird, sich oberhalb einem vorgegebenen Wert befindet, der einen Druck repräsentiert, der erforderlich ist für die geeignete Betätigung des Bremsverstärkers (71);

gekennzeichnet durch

eine zweite Steuereinrichtung (30) zum Steuern der Einspritzeinrichtung (11) für die Erhöhung der von der Einspritzeinrichtung (11) eingespritzten Kraftstoffmenge, die mit der Betätigung der Unterdruckerzeugungseinrichtung (22, 23; 51; 80) gekoppelt ist zum Unterdrücken einer Abnahme der Motordrehzahl, wenn der Druck in dem Einlasskanal (20) gesenkt wird durch die erste Steuereinrichtung.

2. Gerät nach Anspruch 1, wobei die zweite Steuereinrichtung (30) die Einspritzeinrichtung (11) steuert, um die von der Einspritzeinrichtung (11) eingespritzte Kraftstoffmenge zu erhöhen in Übereinstimmung mit einem Absenken des Drucks in dem Einlasskanal (20).

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Unterdruckerzeugungseinrichtung einen Einstellmechanismus (22, 23; 51; 80) umfasst zum Einstellen der Luftdurchflussrate, die zu der Brennkammer (5) zugeführt wird von dem Einlasskanal (20), wobei der Einstellmechanismus (22, 23; 51; 80) die Luftdurchflussrate vermindert, die zu der Brennkammer (5) von dem Einlasskanal (20) zugeführt wird, um den Druck in dem Einlasskanal (20) zu senken.

4. Gerät nach Anspruch 3, wobei der Einstellmechanismus (22, 23) folgendes umfasst:

eine Drosselklappe (23), die sich in dem Einlasskanal (20) befindet zum Steuern des Öffnungsbetrags des Einlasskanals (20); und

ein Stellglied (22) zum Betätigen der Drosselklappe (23).

5. Gerät nach Anspruch 4, wobei die zweite Steuereinrichtung (30) die Einspritzeinrichtung (11) steuert, um die von der Einspritzeinrichtung (11) eingespritzte Kraftstoffmenge zu erhöhen in Übereinstimmen mit einer Abnahme der Öffnung der Drosselklappe (23).

6. Gerät nach Anspruch 3, wobei der Motor eine Drosselklappe (23) umfasst, die sich in dem Einlasskanal (20) befindet zum Steuern des Öffnungsbetrags des Einlasskanals (20), und wobei die Drosselklappe (23) im wesentlichen vollständig geschlossen ist beim Leerlauf des Motors, wobei der Einstellmechanismus (80) folgendes umfasst:

einen Umgehungskanal (82), der verbunden ist mit dem Einlasskanal (20), um die Drosselklappe (23) zu umgehen;

ein Leerlaufdrehzahlsteuerventil (83), das sich in dem Umgehungskanal (82) befindet zum Steuern des Öffnungsbetrags des Umgehungskanals (82) beim Leerlauf des Motors; und

ein Stellglied (84) zum Betätigen des Leerlaufdrehzahlsteuerventils (83).

7. Gerät nach Anspruch 3, wobei der Einstellmechanismus (51) folgendes umfasst:

einen Zirkulationskanal (52), der mit dem Einlasskanal (20) verbunden ist für die Zufuhr von Abgas, das abgegeben wurde Von der Brennkammer (5), zu dem Einlasskanal (20); und

ein EGR-Ventil (53), das sich in dem Zirkulationskanal (52) befindet zum Steuern des Öffnungsbetrags des Zirkulationskanals (52).

8. Gerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die zweite Steuereinrichtung (30) das Steuern der Einspritzeinrichtung (11) startet, wenn eine vorgegebene Zeitperiode (TD) verstrichen ist seit dem Start des Steuerns der Unterdruckerzeugungseinrichtung (22, 23; 51; 80) durch die erste Steuereinrichtung (30).

9. Gerät nach Anspruch 8, wobei die vorgegebene Zeitperiode (TD) ermittelt wird in Übereinstimmung mit einer Zeitverschiebung zwischen dem Start der Steuerung der Unterdruckerzeugungseinrichtung (22, 23; 51; 80) durch die erste Steuereinrichtung (30) und einer resultierenden Änderung der Luftmenge, die zu der Brennkammer (5) zugeführt wird.

10. Gerät nach Anspruch 8, wobei die vorgegebene Zeitperiode (TD) ermittelt wird in Übereinstimmung mit einer Zeitverschiebung zwischen dem Start der Steuerung der Unterdruckerzeugungseinrichtung (22, 23; 51; 80) durch die erste Steuereinrichtung (30) und einer resultierenden Änderung des Pumpverlusts in dem Motor.

11. Gerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Motor in der Lage ist, eine gleichförmige Ladungsverbrennung durchzuführen, wobei das Luft-Kraftstoff- Gemisch im wesentlichen gleichförmig ist innerhalb der Brennkammer (5), wobei die erste Steuereinrichtung (30) und die zweite Steuereinrichtung (30) nur während der geschichteten Ladungsverbrennung wirken.