DE19640403A1

DE19640403A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung

Info

Publication number: DE19640403A1
Application number: DE19640403A
Authority: DE
Inventors: Yoshiya Takano; Mamoru Fujieda; Kousaku Shimada
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1997-04-10
Anticipated expiration: 2016-10-01
Also published as: DE19640403B4; US5722362A; JPH0988661A; JP3201936B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung und, insbesondere eine Vorrichtung bei der eine von mehreren Gruppen mit Steuerkonstanten gemäß einer erfaßten Betriebsbedingung des Motors ausgewählt wird. Dadurch kann eine vorteilhafte Motor-Steuerung mit Direkteinspritzung erzielt werden, wobei Steuermittel eine Steuerung gemäß mehreren Gruppen mit Steuerkonstanten durchführen.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Steu ern einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, wobei gemäß einem Solldrehmoment, das über eine Betriebsbedingung des Motors bestimmt wurde, eine vorteilhafte Motor-Steuerung erzielt wird, wobei Steuermittel eine Steuerung entsprechend einer von mehreren Gruppen mit Steuerkonstan ten durchführen, die einem vorbestimmten Solldrehmoment entsprechen.

In der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 241 754/1992 ist ein bekanntes Steuersystem für einen Motor mit Direktein spritzung beschrieben, der bei einer niedrigen Brennkammer temperatur einen Wechsel von einem Schichtverbrennungszu stand (Schichtladung) zu einem homogenen, stöchiometrischen Verbrennungszustand bei einer niedrigen Motorlast und einem niedrigen Drehzahlbereich durchgeführt wird.

Als Ergebnis werden niedrigere Emissionen (verbesserte Ab gasemissionen) des Motors erhalten und ferner wird die Er zeugung von Rauch (Ruß oder schwarzer Rauch) verhindert.

Bei der Erfindung wird eine Schichtverbrennung für zwei Be reiche definiert. Zum Beispiel enthält einer dieser Berei che einen Bereich mit einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis, beispielsweise A/F (air/fuel) = 10, zum Verbrennen des Kraftstoffs und ein anderer dieser Bereiche enthält einen Bereich mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Bereich, wie beispielsweise A/F = 40.

Bei üblichen Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung liegt ein wichtiger Aspekt darin, daß die Schichtverbren nung durchgeführt werden kann und daß dann eine Verbesse rung für den Kraftstoffverbrauch verglichen mit anderen Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung erwartet werden kann.

Wird jedoch ein aktueller Fahrzustand eines Fahrzeugs oder Kraftfahrzeugs mit Direkteinspritzung in Betracht gezogen, so ist es notwendig darauf zu reagieren, daß eine Anforde rung des Fahrers nach einer hohen Motorleistung vorliegt und ferner eine hohe Motordrehzahl und ein hoher Motorlast bereich vorliegt, wobei dann nicht immer notwendigerweise die Schichtverbrennung die geeignetste für einen Schutz des Motors darstellt.

In der oben erwähnten bekannten Brennkraftmaschine mit Di rekteinspritzung wird der Übergang von dem Schichtverbren nungszustand zu dem homogenen, stöchiometrischen Verbren nungszustand unter Inbetrachtziehung der Brennkammertempe ratur durchgeführt.

In dem bekannten Direkteinspritzsystem ist jedoch eine Steuervorrichtung, die die folgenden konkreten Elemente aufweist, nicht enthalten.

Eine dieser Elemente ist eine Steuervorrichtung für den Mo tor mit Direkteinspritzung, die als Betriebsbedingung eine Fahreranforderung des Fahrzeugs oder Kraftfahrzeugs berück sichtigt. Ein anderes dieser Elemente ist insbesondere ein Steuerapparat für einen Motor mit Direkteinspritzung, der eine stabile Verbrennungsbedingung in einem Schichtverbren nungsbereich sicherstellt.

Eine Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung zu schaffen, bei denen stabil und genau folgende Betriebsbedingungen erzielt werden können: Ein Be triebsbereich mit einem niedrigen Kraftstoffverbrauch, ein Betriebsbereich mit einer hohen Motorleistungsanforderung durch den Fahrer, ein Betriebsbereich der den Motorschutz berücksichtigt, ein Betrieb mit Schichtverbrennung, ein Be trieb mit einer normalen Magerverbrennung und ein Bereich mit einer homogenen, stöchiometrischen Verbrennung.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung zu schaffen, wobei eine Schichtverbrennungsbedingung immer stabil gehalten werden kann.

Erfindungsgemäß kann eine Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung Kraftstoffzufuhr mittel zur direkten Zufuhr von Kraftstoff zu einem Zylinder des Motors enthalten. Weiterhin können Steuermittel für die Ansaugluftmenge vorgesehen sein, die einen Luftmengenbe trag, der in den Zylinder gesaugt wird, steuern können. Au ßerdem kann eine Zündeinrichtung zum Zünden eines Luft/Kraftstoff-Gemischs im Zylinder vorgesehen sein und Steuermittel zum Steuern zumindest der Kraftstoffzufuhrmit tel, der Ansaugluftmengensteuermittel oder der Zündeinrich tung.

Erfindungsgemäß kann durch das Vorsehen von Betriebsbedin gungenerfassungsmitteln eine von einer Mehrzahl von Gruppen mit Steuerkonstanten gemäß der erfaßten Betriebsbedingung, die durch die Betriebsbedingungserfassungsmittel erfaßt wird, ausgewählt werden. Erfindungsgemäß enthalten die meh reren Gruppen mit Steuerkonstanten ein Datenfeld, eine Kon stante und eine Tabelle zur Verwendung in den Steuermit teln.

Weiterhin kann die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß der Betriebsbedingung des Fahrzeugs oder des Kraftfahrzeugs das Solldrehmoment oder das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis über die Motordrehzahl und den Gaspedalbetätigungsbetrag, der den Fahrerwunsch widerspiegelt, bestimmt werden. Die Kraftstoffvorrangssteuerung kann gemäß einer der mehreren Gruppen mit Steuerkonstanten durchgeführt werden, die über das entsprechende Solldrehmoment oder das entsprechende Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis bestimmt wird.

Weiterhin kann die erfindungsgemäße Vorrichtung immer den Motorverbrennungszustand überwachen, wobei das Komplement bzw. ein unterpolierter Wert der mehreren Steuerkonstant gruppen und die Zeitfunktion während der Verwendung des Komplements bzw. des Unterpolationswerts entsprechend dem Verbrennungszustand des Motors vorgesehen werden. Ferner kann eine Lern- bzw. adaptive Steuerung gemäß dem erhalte nen Ergebnis durchgeführt werden.

Erfindungsgemäß kann das Solldrehmoment oder das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis entsprechend der Motordrehzahl und der Gaspedalstellung, die den Fahrerwunsch widerspie gelt, eingestellt werden. Die Steuerkonstantengruppe ent sprechend dem Solldrehmoment oder dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis kann im voraus eingestellt bzw. gesetzt werden und die Vorrichtung zum Steuern des Motors mit Direktein spritzung kann über die entsprechende Steuerkonstantengrup pe gesteuert werden.

Eine der mehreren Steuerkonstantengruppen kann die Schicht verbrennung durchführen, welche für den Kraftstoffverbrauch wichtig ist. Eine andere der mehreren Steuerkonstantengrup pen kann eine homogene, stöchiometrische Verbrennung reali sieren, die für eine hohe Motorausgangsleistung bei einem entsprechenden Motorschutz gewählt wird.

Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung zum Steuern der Brenn kraftmaschine mit Direkteinspritzung die Steuerkonstanten gruppe aufweisen, welche dem Zwischensolldrehmoment ent spricht, wie etwa bei einer Verbrennung mit dem Luft/Kraft stoff-Verhältnis entsprechend der Magerverbrennung. Diese entsprechende Steuerkonstantengruppe kann eine stabile Ver brennung bei dem entsprechenden Solldrehmomentbereich oder dem entsprechenden Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereich erzielen.

Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung zum Steuern des Mo tors mit Direkteinspritzung eine Komplementär- bzw. Unter polationssteuerung der Steuerkonstantengruppe aufweisen. Wenn ein schlechter Verbrennungszustand auftritt oder eine Verbrennungszustandsverschlechterung erfaßt wird, zwischen anderen oder getrennten Steuerkonstantengruppen (das Soll drehmoment wird hoch), wird die Komplementär- bzw. unterpla tionssteuerung durchgeführt und eine stabile Verbrennung ist immer sichergestellt.

Zur gleichen Zeit, da die Zeitfunktion bei der Komplemen tärsteuerung für die Steuerkonstantengruppe vorgesehen ist, kann die Steuerung zum Unterdrücken einer abrupten Änderung des Solldrehmoments oder des Soll-Luft/Kraftstoff-Gemischs durchgeführt werden.

Durch das Vorsehen der Lernfunktion, nämlich des Komplemen tärergebnisses zum Verändern des Solldrehmoments oder des Soll-Luft/Kraftstoff-Gemischs spiegelt sich in der nächsten Steuerung wider, wenn die gleiche Betriebsbedingung wieder auftritt, so daß ein stabiler Steuerbetriebszustand des Mo tors mit Direkteinspritzung erzielt werden kann.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an hand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zei gen:

Fig. 1 ein Beispiel einer Brennkraftmaschine mit Direktein spritzung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Steuerblockdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 ein grundlegender Flußlaufplan eines Kraftstoffvor rangsteuersystems gemäß einer Ausführungsform der Erfin dung;

Fig. 4 ein grundlegender Flußlaufplan der Steuerblockdar stellung der Fig. 2;

Fig. 5 ein Rockel-Indexsteuerblockdiagramm einer Ausfüh rungsform der Erfindung;

Fig. 6 ein Steuerflußlaufplan des Rockel-Indexsteuerblockdiagramms der Fig. 5;

Fig. 7 ein Flußlaufplan einer Ausführungsform der Erfin dung;

Fig. 8 ein weiterer Flußlaufplan einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 einen weiteren Flußlaufplan einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 10 einen weiteren Flußlaufplan einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 11 eine graphische Darstellung zur Erklärung der va riablen Steuerung gemäß einer Ausführungsform der Erfin dung;

Fig. 12 eine weitere graphische Darstellung zur Erklärung der variablen Steuerung gemäß einer Ausführungsform der Er findung;

Fig. 13 eine Tabelle mit der Einspritzpulsweite bei A/F = 40 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 14 eine Tabelle mit der Einspritzpulsweite bei A/F = 30 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 15 eine weitere graphische Darstellung zur Erklärung der variablen Steuerung gemäß einer Ausführungsform der Er findung;

Fig. 16 ein Flußdiagramm der variablen Steuerung gemäß ei ner Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 17 ein Beispiel einer Lerntabelle gemäß einem Ergebnis der variablen Steuerung und

Fig. 18 eine beispielhafte graphische Darstellung eines Verhältnisses zwischen einem Rockel-Index und einem Rockel-Drehmoment.

Die Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung mit einem Luftfilter 1, einem Einlaßabschnitt 2 des Luftfilters 1, einem Gaspedalsensor 3 zum Erfassen der Gaspedalstellung, einer Drosselklappe 5 zum Steuern einer Einlaßströmungsmen ge, einem Sensor 4 zum Erfassen der Stellung der Drossel klappe 5, einen Kollektor 6, eine Brennkammer 8, einen Mo tor 7 mit Direkteinspritzung und ein Einspritzventil 9.

Ferner ist eine erste Kraftstoffpumpe 10 zum Anlegen eines ersten Drucks bzw. eines Vordrucks an den Kraftstoff. Wei terhin ist eine zweite Kraftstoffpumpe 11 zum Anlegen eines zweiten Drucks an den Kraftstoff vorgesehen, ein erster Kraftstoffdruckregulator 12, ein zweiter Kraftstoffdruckre gulator 13, ein Kraftstofftank 14, eine Steuereinheit 15, ein Kurbelwinkelsensor 16, ein Katalysatorteil 17, ein Tem peraturerfassungssensor 18, ein Wassertemperaturerfassungs sensor 19 und ein mit der Drosselklappe 5 verbundener Motor 20.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Motorsystem wird Luft von dem Motor 7 über den Einlaßabschnitt 2 des Luftfilters 1 angesaugt. Die Luft verläuft in einen Drosselkörper, der das Drosselventil 5 zum Steuern der Einlaßluftmenge auf nimmt. Die Luft strömt dann weiter in den Kollektor 6.

Im Kollektor 6 wird die Einlaßluft jedem Einlaßkrümmer zu geführt, der mit jedem Zylinder des Motors 7 verbunden ist und danach wird die Luft in den Zylinder eingebracht.

Kraftstoff, wie etwa Benzin, wird durch die erste Kraft stoffpumpe 10 ausgehend vom Kraftstofftank 14 mit einem er sten bzw. vorläufigen Druck beaufschlagt, wobei dann der Kraftstoff ferner mit einem zweiten Druck durch die zweite Kraftstoffpumpe 11 beaufschlagt wird. Nachdem wird der Kraftstoff einem Kraftstoffsystem zugeführt, mit dem das Kraftstoffeinspritzventil 9 über eine Röhrenstruktur ver bunden ist.

Der unter den ersten Druck gesetzte Kraftstoff wird auf ei nen konstanten Druckwert (z. B. 3 kg/cm²) durch den ersten Kraftstoffdruckregulator 12 druckreguliert. Der mit dem zweiten Druck beaufschlagte Kraftstoff weist einen Druck wert auf, der höher ist als der Vordruck und ist auf einen konstanten Druck (z. B. 30 kg/cm²) durch den zweiten Kraft stoffdruckregulator 13 druckreguliert. Der Kraftstoff wird weiterhin in den entsprechenden Zylinder ausgehend von dem Kraftstoffeinspritzventil 9, der am entsprechenden Zylinder vorgesehen ist, eingespritzt. Der Sensor 4 zum Erfassen der Öffnung der Drosselklappe 5 ist an dem Drosselklappenkörper vorgesehen und ein Ausgang des Sensors 4 zum Erfassen der Drosselklappenöffnung wird an die Steuereinheit 15 ausgege ben.

Die Drosselklappe 5 erfaßt die Stellung des Gaspedalsen sors, zum Erfassen des Niederdrückwerts des Gaspedals, der die Fahrerabsicht angibt. Die Drosselklappe 5 ist antreib bar (d. h. es ist eine Vorrichtung zum elektrischen oder elektronischen Steuern der Drosselklappe 5 vorgesehen), wo bei über den Motor 20, der mit der Drosselklappe 5 verbun den ist, dieselbe gemäß einem Steuersignal von der Steuer einheit 5 gesteuert werden kann.

Der Kurbelwinkelsensor 16 ist an einer Nockenwelle und gibt ein Referenzwinkelsignal (REF) zum Angeben einer Drehposi tion der Kurbelwelle an und weiterhin ein Positionswinkel signal (POS) zum Erfassen eines Drehgeschwindigkeitssignals (Motordrehzahl). Weiterhin kann optional ein Sensor 16′ vorgesehen sein, der obige Signale an der Kurbelwelle ab greift.

Das Referenzwinkelsignal (REF) und das Dreh- und Positions winkelsignal (POS) werden der Steuereinheit 15 zugeführt. Der Kurbelwinkelsensor 16 kann derart ausgebildet sein, daß direkt die Drehzahl der Kurbelwelle erfaßt wird.

Der Temperaturerfassungssensor 18 ist an einem Abgasrohr vorgesehen. Die Ausgänge des Temperaturerfassungssensors 18 und des Wassertemperaturerfassungssensors 19 werden der Steuereinheit 15 zugeführt.

In der Fig. 2 ist ein komplettes Steuerblockdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt.

Im Block 21 wird ein Solldrehmoment oder ein Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis entsprechend einer Betriebsbe dingung angefordert, wobei die Motordrehzahl (Ne) des Mo tors 7 und eine Gaspedalstellung, die durch den Beschleuni gungssensor 3 erfaßt wurde, eingegeben werden.

Das Solldrehmoment wird als Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis eingestellt und, erfindungsgemäß, wird das Solldrehmoment unter Ausführung einer Schichtverbrennung bei einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis 40 (A/F = 40) eingestellt, und zwar in einem Betriebsbereich mit einer niedrigen Motor drehzahl und einer niedrigen Motorlast unter Inbetrachtzie hung bzw. unter Beurteilung des Kraftstoffverbrauchs als wichtig.

Ferner wird es bei einer hohen Motorlast wichtig, daß die hohe Motorleistung dem Anfordernis dem Fahrer entspricht. In der vorliegenden Erfindung wird das Solldrehmoment so eingestellt, daß ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis 30 (A/F = 30) vorliegt. Bei einer hohen Motordrehzahl und in einem hohen Motorlastbereich wird zum Schutz des Motors 7 der ho mogene stöchiometrische Verbrennungsbereich eingestellt.

In einem Block 22 wird das Solldrehmoment oder das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis bestimmt und danach wird ausge hend von einer Steuerkonstantengruppe, die einem entspre chenden Solldrehmoment entspricht, eine vorbestimmte Steu erkonstante gesucht und deren Bestimmung wird durchgeführt.

In dieser Ausführungsform der Erfindung wird die Steuerkon stantengruppenauswahl durch eine Auswahl aus einem Daten feld, einer Konstante oder einer Tabelle, z. B., durchge führt, für eine Verwendung in der Steuereinheit 15. Das Da tenfeld, die Konstante oder die Tabelle weist eine Ein spritzpulsweiteneinstellung Ti auf, eine Einstellung einer Verbrennungseinspritzzeitdauer und einer Einstellung der Zündzeitdauer, wobei jede dieser Werte dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis entsprechen, sie sind jedoch nicht darauf beschränkt.

In einem Block 23 wird basierend auf dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis eine Berechnung betreffend einer notwendigen Luftströmungsmenge und eine Berechnung betref fend einer Soll-Drosselklappenöffnung durchgeführt, zum Er halten der notwendigen Luftströmungsmenge zum Motor 7.

Wie in der Fig. 3 dargestellt, wird wenn das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis und eine Antriebspulsweite des Einspritzventils 9 bei diesem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis bestimmt sind, eine Solluftströmungsmenge Qf mit folgender Formel ermittelt:

Qf = (A(F) × (Kraftstoffmenge) (= (A/F) × (Pulsweite).

Eine Luftströmungsmenge (Qa), die durch das Drosselventil 5 strömt, wird über eine Motordrehzahl (Ne) und einer Dros selklappenöffnung (= ein Öffnungsbereich) bei dieser Luft strömungsmenge bestimmt, wobei eine Soll-Drosselklappenstellung (TVO) als Funktion mit der folgenden Gleichung ge geben ist:

TVO = f(Qa, Ne).

In einem Block 24 wird das Drosselventil 5 mit einer Dros selklappenöffnung gesteuert, die durch den Block 23 berech net wurde. Zur gleichen Zeit wird ein Zündsteuervorgang bei der durch den Block 22 bestimmten Zündzeitbereich durchge führt und ein Kraftstoffeinspritzvorgang (ein Einspritzven tilantriebsvorgang) bei der Einspritzzeitdauer durchge führt.

Der Motor 7 wird gemäß der Verbrennungssteuerung und der Zündsteuerung im Block 24 betrieben, wobei als ein Ergeb nis, der Motor 7 ein vorbestimmtes Motordrehmoment und eine vorbestimmte Motordrehzahl erzeugt.

Der oben erwähnte Aufbau entspricht einem Teilproblem der Erfindung, wobei durch das Vorsehen von mehreren Steuerkon stantengruppen entsprechend dem Solldrehmoment oder dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis eine Motorsteuerung durch geführt wird, die entsprechende, geeignete Steuerkonstanten verwendet.

Der obige Aufbau kann die Anforderungen betreffend dem Kraftstoffverbrauch und der Motorleistung, usw. erfüllen. Die Einstellung des Solldrehmoments und des Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses kann derart durchgeführt wer den, daß diese optional den Charakteristika des Fahrzeugs oder des Kraftfahrzeugs angepaßt werden.

In einem Block 26 wird eine Ermittlung bzw. Schätzung des Motorverbrennungszustands gemäß einem Rockel-Index (Kenngröße für einen unregelmäßigen Motorbetrieb) durchge führt und es wird der Motorverbrennungszustand basierend auf der Motordrehzahl erfaßt.

Entsprechend der Basis des Ergebnisses der erfaßten Ver brennungsbedingung des Motors 7 wird, sofern die Fortfüh rung der Steuerung des Drosselklappenöffnungsgrads und die Motorverbrennungsbedingung schlechter werden, in einem Block 27 ein Komplemantär- bzw Unterpolationskoeffizient berechnet. Basierend auf dem Komplementärkoeffizient wird eine Änderung des Solldrehmoments oder des Soll- Luft/Kraftstoff-Gemischs durchgeführt, wodurch die Motor steuerung unter stabilen Betriebsbedingungen erfolgen kann.

In dieser Ausführungsform der Erfindung wird ein Stabili tätsindex der Motorverbrennung über den Rockel-Index Q be urteilt, was im folgenden genauer beschrieben wird. Die Be urteilung ist jedoch nicht auf das beschriebene Verfahren beschränkt.

Wie in der Fig. 4 dargestellt ist, wird die Auswahl des Solldrehmoments, die Auswahl der Steuerkonstantengruppe, die Berechnung des Soll-Drosselklappenöffnungsgrads und die Drosselklappensteuerung unter Verwendung des Soll-Drosselklappenöffnungsgrads in einer Hauptroutine durchgeführt.

Im folgenden werden detailliertere Steuerinhalte des ent sprechenden Blocks erklärt. Zunächst wird der Rockelindex Q in Block 26 unter Bezug auf die Fig. 5 beschrieben.

Zunächst wird die Motordrehzahl (Ni) in einen Bandpaßfilter 101 eingegeben. Eine Übertragungsfrequenz des Bandpaßfil ters liegt bei 1 Hz-9 Hz, zum Beispiel.

Ein durch das Bandpaßfilter 101 wird durch eine Komponente, die nur ein Rockel-Drehmoment aufweist und diese Komponente wird in einen Effektivwert umgewandelt, durch Effektivwer tumwandlungsmittel 102. Wie oben angeführt, gibt der Rockel-Index Q das Rockel-Drehmoment (eine Drehmomentschwan kung, die eine Vibration des Motors 7 vorher und danach an gibt) an.

Konkret, wie in der Fig. 6 dargestellt ist, wird in einem Schritt 61 die Motordrehzahl (Ne) eingegeben, weiterhin wird die Frequenzkomponente durch eine FFT-Analyse in einem Schritt 62 extrahiert und dann wird eine Bandpaßverarbei tung innerhalb einem vorbestimmten Bereich in einem Schritt 63 durchgeführt.

Eine umgekehrte FFT-Verarbeitung wird in einem Schritt 64 durchgeführt und bezieht sich wieder auf Daten mit einer Zeitachse. Ferner wird die Effektivwertumwandlung in einem Schritt 65 durchgeführt und die Berechnung des Serge-Indexes Q wird in einem Schritt 66 vollzogen.

Der in der Fig. 18 dargestellte Rockelindex Q bzw. dessen Beurteilung wird über das Einführen eines Rockelindex niveaus Q_low und eines Rockel-Indexniveaus Q_hi ausgeführt.

Nach der Berechnung des Rockelindex Q im Block 26 der Fig. 2 wird die Beurteilung durchgeführt, ob die Steuerung des Soll-Drosselöffnungsgrads derart durchgeführt wird, daß die stabile Betriebsbedingung verlassen wird oder es wird eine Komplementärsteuerung der Steuerkonstantengruppe durchge führt, wenn eine schlechte Verbrennungsbedingung oder eine Verschlechterung der Verbrennungsbedingung erfaßt bzw. be urteilt wird.

Als nächstes wird ein Teil der Motorsteuerung unter Bezug auf die Fig. 7, 8, 9 und 10 beschrieben. In dieser Motor steuerung wird das Datenfeld als eine der Steuerkonstanten gruppen verwendet, es wird eine datenfeldvariable Steuerung durchgeführt.

Wie in der Fig. 7 dargestellt ist, wird in einem Schritt 100 eine Existenz der Änderung des Solldrehmoments mit "JA" oder "NEIN" beurteilt.

Im Fall von "JA" oder im Fall des Vorliegens einer Änderung des Solldrehmoments, wird in einem Schritt 101 ein Flag (F_val) überprüft. Dieses Flag dient zur Beurteilung ob eine Kennfeldvariablensteuerung vorliegt oder nicht. Die kenn feldvariable Steuerung ist eine Kennfeldkomplementärsteue rung, die später beschrieben wird. Bei der kennfeldvaria blen Steuerung ist das Kennfeld nicht festgelegt, sondern es wird durch festgestellte Motorbetriebsbedingungen verän dert.

Wenn "NEIN" beurteilt wird, wird die kennfeldvariable Steuerung kontinuierlich durchgeführt. Diese kennfeldvaria ble Steuerung wird unter Bezug auf die Fig. 11 und späteren Figuren beschrieben. Im Fall von "JA" wird in einem Schritt 102 die Einspritzpulsweite entsprechend dem Solldrehmoment eingestellt, wobei die Einspritzzeitdauer dem Solldrehmo ment entspricht und ferner wird die zu dem Solldrehmoment gehörige Einspritzzeitdauersteuerkonstante gesucht und be stimmt.

Danach wird die Anzahl (bzw. der Zählerstand) der daten feldvariablen Steuerung (D_ump) und das Steuerflag (F_val) ge löscht und die Beurteilungsroutine endet. Diese Beurtei lungsroutine kann gemäß einem gleichmäßigen Timesharing oder gemäß einem ungleichmäßigen Timesharing enden.

Nach einer "NEIN"-Beurteilung wird in einem Schritt 100 zur Steuerung in Fig. 8 verzweigt. In einem Schritt 200 wird eine Flagbeurteilung (F_val) durchgeführt um zu bestimmen, ob eine Datenfeldvariablensteuerung vorliegt oder nicht.

Wenn eine Datenfeldvariablensteuerung vorliegt, wird zu (2) in der Fig. 8 verzweigt. Wenn keine Datenfeldvariablen steuerung vorliegt, wird in den Schritten 201 und 202 eine Niveaubeurteilung des Rockelindex Q durchgeführt, der in einer anderen Routine berechnet wurde.

Wenn im Schritt 201 eine "JA"-Beurteilung durchgeführt wur de, weist der Rockelindex Q ein geringeres Niveau auf als ein vorbestimmtes Niveau, wie z. B. das Rockel-Niveau Q_low (Q Q_low), was eine stabile Verbrennungsbedingung angibt. Damit endet die Datenfeldvariableroutine und, wie in der Fig. 9 dargestellt, wird die Drosselklappensteuerung konti nuierlich ausgeführt. Diese Drosselklappensteuerung ent spricht dem Steuerbetrieb gezeigt durch eine Linie (a) in Fig. 2.

Wie in der Fig. 9 dargestellt ist, wird zusätzlich zur Soll-Drosselklappenöffnung der Drosselklappe 5, angefordert durch Block 2, wie in Fig. 2 dargestellt, eine vorliegende aktuelle Drosselklappenöffnung des Drosselventils 5 einge lesen. Eine Berechnung betreffend einer Abweichung zwischen der Soll-Drosselklappenöffnung und der aktuellen Drossel klappenöffnung wird durchgeführt.

Nach einer Berechnung der aktuellen Belastung des Motors 20 zum Steuern der Drosselklappe basierend auf der erhaltenen Abweichung wird eine Ausgabe der berechneten, aktuellen Be lastung durchgeführt, wie in dem Flußlaufplan der Fig. 8 dargestellt ist.

Bei der Rockelindexbeurteilung, wie in Schritt 202 der Fig. 8 dargestellt, liegt im Fall einer "JA"-Beurteilung der Serge-Index Q zwischen dem Rockelindex Q_low und dem Rockelindex Q_hi (Q_low < Q Q_hi) und die Verbrennungsbe triebsbedingung ist schlecht oder verschlechtert sich, wo bei die Verbrennungsbetriebsbedingung erfaßt wird.

Andererseits wird bei einer "NEIN"-Beurteilung des Rockelindexes Q ein größerer Rockelindex als Q_hi (Q < Q_hi) erfaßt und eine schlechte Verbrennungsbetriebsbedingung ist gegeben. In einem Schritt 203 und in einem Schritt 204 wird eine Anzahl einer variable D_ump der variablen Steuerung mit dem Rockel-Niveau gesetzt und zur gleichen Zeit wird ein Flag unter der variablen Steuerung gesetzt.

Durch das Einstellen der obengenannten Variable D_ump als Konstante, die Komplementärsteuerung der Steuerkonstant gruppe hat eine Zeitfunktion, wird eine abrupte Konstan tenänderung vermieden und es folgt daraus eine weiche Mo torsteuerung.

Als nächstes werden die Inhalte des Flußlaufplans der Fig. 10 erklärt. In einem Schritt 300 wird die variable Daten feldsteuerung durchgeführt, danach wird in einem Schritt 301 eine Unterscheidung der Variable D_ump als Funktion der Zeit durchgeführt. Da eine vorbestimmte Anzahl von Durch läufen der obigen Routine schon erfolgt ist, weist dieser Aufbau eine Zeitfunktion auf.

In einem Schritt 302 wird dann, wenn die Variable D_ump nicht "0" (D_ump ≠ 0) ist, die Verarbeitung beendet. Wenn jedoch die Variable D_ump "0" (D_ump = 0) ist, wird das Steuerflag (F_check auf "0" (F_check = 0) gesetzt und diese Routine wird beendet.

Die variable Datenfeldsteuerung wird nun unter Bezug auf die Fig. 11-15 beschrieben.

Der Fall, in dem die Motorbetriebsbedingung einen Punkt "x" in der Fig. 11 einnimmt, wird nun beschrieben. Zu diesem Zeitpunkt, wenn der Rockelindex Q den Rockelindex Q_low oder den Rockelindex Q_hi überschreitet, wird damit angezeigt, daß die Verbrennung beim Punkt "x" schlechter wird.

Daher kann ein vorbestimmter niedriger Kraftstoffverbrauch nicht mehr erzielt werden, wenn die Motorbetriebsbedingung bleibt wie sie ist. Zudem wird der wahrer ein unzufriedenes Gefühl haben.

Wenn erfaßt wird, daß der Serge-Index Q_low oder Q_hi ist, be findet sich die Motorbetriebsbedingung beim Solldrehmoment, nämlich beim Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit einem Wert von 40 (A/F = 40).

Wenn jedoch eine schlechte Verbrennungsbedingung erfaßt wurde, wie in der Fig. 12 dargestellt, wird ein variabler Bereich gegeben und dann wird die Motorsteuerung durchge führt, wobei während einer vorbestimmten Zeit das Soll drehmoment zu einer Steuerkonstantenseite mit einem höheren Drehmoment transferiert, bei der das Solldrehmoment einen Wert von 30 (A/F = 30) aufweist.

In den Fig. 13, 14 und 15 wird eine Verwendung der Ein spritzpulsweite Ti beispielhaft erklärt.

In diesen Figuren gibt Ti40 eine Einspritzpulsweite zum Er zeugen des Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses mit einem Wert von 40 (A/F = 40) an und Ti30 gibt eine Einspritzpuls weite zum Erzeugen eines Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses mit einem Wert von 30 (A/F = 30) an.

Wenn das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis einen Wert von 40 (A/F = 40) aufweist, wird ein Betriebszustand mit einer Einspritzpulsweite von 2 ms (Ti = 2 ms) durchgeführt. Wenn eine Anpassung der Serge-Erfassung vorliegt, ein Durchgang durch den vorbestimmten variablen Bereich erfolgt, wird die Einspritzpulsweite stufenförmig auf die Einspritzpulsweite Ti (Ti = 2,7 ms) transferiert, die dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit einem Wert von 30 (A/F = 30) ent spricht.

Die Fig. 16 zeigt einen Flußlaufplan eines Beispiels der variablen Datenfeldsteuerung gemäß der Erfindung.

In einem Schritt 400 wird beurteilt, ob ein Flag, das die Beendigung der Berechnung eines variablen Betrags Ti_val der Einspritzpulsweite angibt, vorliegt. Beim ersten Durchlauf, in einem Schritt 401, wird eine Differenz (ΔTi) zwischen der Einspritzpulsweite Ti40 (die Einspritzpulsweite für ei ne Erzeugung des Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von 40 (A/F = 40)) und der Einspritzpulsweite Ti30 (der Einspritz pulsweite, die das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis von 30 (A/F = 30) erzeugt) berechnet.

In einem Schritt 402 wird in einer Einmalroutine ein varia bler Einspritzpulsweitenwert Ti_val der Einspritzpulsweite Ti berechnet. Dieser variable Einspritzpulsweitenwert Ti_val ist notwendig zum Durchführen einer ersten Berechnung und, in einem Schritt 403, wird das Steuerflag (F_check) gesetzt, so daß beim nächsten Mal keine Berechnung erfolgt.

In einem Schritt 404 wird eine Änderung der Einspritzpuls weite Ti, die aktuell an das Einspritzventil 9 ausgegeben wird, mit dem variablen Betrag Ti_val der Einspritzpulsweite Ti jedesmal geändert.

In den Schritten 203 und 204 des Flußlaufplans der Fig. 8 wird die Variable D_ump entsprechend der schlechten Betriebs bedingung des Rockelindexes Q unterschieden, wobei D_ump eine variable Variable ist.

Der Grund ist, daß bei einer schlechten Verbrennungsbe triebsbedingung die variable Steuerung beendet wird und schnell zur hohen Drehmomentseite transferiert wird und daß wenn die schlechte Verbrennungsbetriebsbedingung klein ist, die variable Steuerung langsam auf die hohe Drehmomentseite transferiert wird.

Die Steuerung der Einspritzzeitdauer und die Steuerung der Zündzeitdauer werden gleichzeitig zu der obigen Steuerung der Einspritzpulsweite durchgeführt.

Die Fig. 17 zeigt ein Lernkennfeld des Solldrehmoments. Bei der Stelle "x" in dem Lernkennfeld, wenn die obige variable Steuerung durchgeführt wird, wird das Solldrehmoment in ei nem derartigen Bereich geändert. Nächstes Mal, wenn die gleiche Betriebsbedingung auftritt, kann eine stabile Ver brennung schnell erzielt werden.

Gemäß der Erfindung kann in dem Bereich, in dem ein Kraft stoffverbrauch für wichtig gehalten wird, in dem Bereich, in dem die Motorleistung entsprechend der Fahreranforderung reflektiert wird und indem Bereich, bin dem eine höhere Mo torleistung und ein Motorschutz vorliegt eine Steuervor richtung für den Direkteinspritzmotor realisiert werden, die eine Schichtverbrennung anwendet. Weiterhin kann die Luft/Kraftstoff-Verhältnisverbrennung der normalen Mager verbrennung entsprechen und es kann eine homogene stöchio metrische Verbrennung stabil und genau durchgeführt werden, so daß die für den Direkteinspritzmotor geeignete Steuer vorrichtung vorgesehen werden kann.

Ferner kann eine Steuervorrichtung für Motoren mit Direkt einspritzung realisiert werden, bei der der Schichtverbren nungszustand immer bei einem stabilen Verbrennungszustand gehalten werden kann.

Claims

1. Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, mit

- Kraftstoffzufuhrmitteln (9) zum direkten Zuführen von Kraftstoff zu einem Zylinder eines Motors (7);
- Ansaugluftmengensteuermittel (5) zum Steuern einer angesaugten Luftmenge, die in den Zylinder angesaugt wird;
- einer Zündeinrichtung zum Zünden eines Gemisches von Kraftstoff und Luft in dem Zylinder und
- Steuermittel (15) zum Steuern zumindest der Kraft stoffzufuhrmitteln (9), der Ansaugluftmengensteuer mitteln (5) oder der Zündeinrichtung, wobei die Vor richtung ferner enthält:
- Betriebsbedingungserfassungsmittel zum Erfassen ei ner Betriebsbedingung des Motors (7) und
- mehrere Gruppen mit Steuerkonstanten zum Speichern zumindest einer Konstante, eines Datenfelds oder ei ner Tabelle zur Verwendung in den Steuermitteln, wo bei
- gemäß einer erfaßten Betriebsbedingung, die durch die Betriebsbedingungserfassungsmittel erfaßt wird, eine der Gruppen mit Steuerkonstanten ausgewählt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei zumindest eine Gruppe mit Steuerkonstanten für eine Verwendung in ei ner Schichtverbrennungssteuerung dient oder zumindest eine Gruppe mit Steuerkonstanten für eine Verwendung in einer stöchiometrischen Verbrennungssteuerung dient.

3. Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, mit:

- Kraftstoffzufuhrmitteln (9) zum direkten zuführen von Kraftstoff zu einem Zylinder eines Motors (7);
- Ansaugluftmengensteuermitteln (5) zum Steuern einer angesaugten Luftmenge, die in den Zylinder gesaugt wird;
- einer Zündeinrichtung zum Zünden eines Gemischs von Kraftstoff und Luft in dem Zylinder und
- Steuermitteln (15) zum Steuern zumindest der Kraft stoffzufuhrmittel (9), der Ansaugluftmengensteuer mittel (5) oder der Zündeinrichtung; wobei
- die Vorrichtung ferner enthält:
- mehrere Gruppen mit Steuerkonstanten, die gemäß ei nem Solldrehmoment ausgewählt werden, wobei das Solldrehmoment aus einer Drehzahl des Motors (7) und einer Gaspedalstellung bestimmt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Solldrehmoment über eine Ansaugluftmenge zu dem Motor (7) gesteuert wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mehreren Grup pen mit Steuerkonstanten für einen Komplementäropera tion gemäß einer Verbrennungsbedingung des Motors (7) durchführen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die mehreren Grup pen mit Steuerkonstanten eine Komplementäroperation gemäß einer Verbrennungsbedingung des Motors (7) durchführen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Komplementärbe trieb eine Zeitfunktion aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Komplementärbe trieb eine Zeitfunktion aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Luftströmungs mengensteuerung durch elektrische Mittel (20) durchge führt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei ein Auswahlbereich basierend auf dem Solldrehmoment über die Motorver brennungsbetriebsbedingung gelernt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei ein Auswahlbereich basierend auf dem Solldrehmoment über die Motorbe triebsbedingung gelernt wird.

12. Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit Di rekteinspritzung, mit den Schritten:

- direktes Zuführen von Kraftstoff zu einem Zylinder eines Motors (7);
- Steuern einer angesaugten Luftmenge, die in den Zy linder angesaugt wird;
- Zünden eines Gemisches von Kraftstoff und Luft in dem Zylinder
- Steuern zumindest der Kraftstoffzufuhr, der Ansaug luftmenge oder der Zündung
- Erfassen einer Betriebsbedingung des Motors (7) und
- Speichern zumindest einer Konstante, eines Daten felds oder einer Tabelle von mehreren Gruppen mit Steuerkonstanten, wobei gemäß einer erfaßten Betriebs bedingung, die durch die Betriebsbedingungserfassungs mittel erfaßt wird, eine der Gruppen mit Steuerkon stanten ausgewählt wird.