DE102016118107A1

DE102016118107A1 - Steuersystem für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102016118107A1
Application number: DE102016118107.2A
Authority: DE
Inventors: Yukihiro Nakasaka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-10-19
Filing date: 2016-09-26
Publication date: 2017-04-20
Also published as: US20170107922A1; JP2017078344A; CN106593667A

Abstract

Ein Steuersystem gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung findet bei einer Maschine 10 Anwendung. Die Maschine 10 hat einen Zylinderinjektor 39 und eine Einlassventilantriebsvorrichtung 33, die den Schließzeitpunkt eines Einlassventils 32 verändern kann. Wenn eine Ausführungsbedingung erfüllt ist, wenn der Einspritzzeitpunkt von Kraftstoff vom Zylinderinjektor 39 vor dem unteren Ansaugtotpunkt liegt und ein Atkinson-Zyklus ausgeführt wird, verzögert die Maschine 10 den Einspritzzeitpunkt von Kraftstoff vom Zylinderinjektor 39 zu einem Zeitpunkt nach dem unteren Ansaugtotpunkt, spritzt Kraftstoff ein und führt dann eine Kraftstoffabschaltungssteuerung aus.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für eine Brennkraftmaschine mit einer Einlassventilantriebsvorrichtung, die einen Schließzeitpunkt eines Einlassventils ändern kann.
Stand der Technik
Aus der Vergangenheit ist ein Steuersystem für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine bzw. Funkenzündungsbrennkraftmaschine (einen Ottomotor) bekannt, die einen Port- bzw. Saugrohrinjektor oder eine Saugrohreinspritzdüse aufweist, die Kraftstoff in eine Ansaugleitung bzw. einen Ansaugkanal oder ein Saugrohr einspritzt, sowie eine Einlassventilantriebsvorrichtung, die einen Schließzeitpunkt des Einlassventils ändern kann, und die einen Atkinson-Zyklus ausführt, um einen Maschinenwirkungsgrad zu verbessern, indem ein Expansionsverhältnis im Vergleich zu einem Verdichtungsverhältnis erhöht wird (siehe beispielsweise PLT 1).
Das in der PLT 1 offenbarte System (nachfolgend als „herkömmliches System” bezeichnet) ist derart ausgestaltet, um den Schließzeitpunkt des Einlassventils auf einen Zeitpunkt nach dem unteren Ansaugtotpunkt zu setzen und einen Teil der in einen Zylinder eingebrachten Luft in das Innere des Ansaugkanals bzw. Saugrohrs zurückzudrücken, um den Verdichtungsstartzeitpunkt zu verzögern. Durch das Verzögern des Verdichtungsstartzeitpunkts wird somit bei dem herkömmlichen System ein Atkinson-Zyklus realisiert, der das Expansionsverhältnis im Vergleich zum Verdichtungsverhältnis erhöht, wodurch der Maschinenwirkungsgrad bzw. die Maschineneffizienz verbessert wird.
Druckschriftenliste
Patentliteratur

PLT 1: japanische Patentanmeldung JP 2000-073901 A

Kurzfassung der Erfindung
Wenn bei dem herkömmlichen System jedoch der Schließzeitpunkt des Einlassventils nach dem unteren Ansaugtotpunkt liegt, um den Atkinson-Zyklus auszuführen, nachdem der während des Ansaughubs eingespritzte Kraftstoff in einen Zylinder geströmt ist, wird dieser in einer Zeitspanne, wenn das Einlassventil nach dem unteren Ansaugtotpunkt offen ist, in den Ansaugkanal bzw. das Saugrohr zurückgeblasen. Wenn zu diesem Zeitpunkt eine Kraftstoffabschaltungssteuerung zum Unterbrechen der Kraftstoffeinspritzung vom Ansaugrohrinjektor ausgeführt wird, strömt der Kraftstoff, der vor der Kraftstoffabschaltungssteuerung in das Ansaugrohr zurückgeblasen wurde, während der Kraftstoffabschaltungssteuerung erneut in den Zylinder. Daher kommt es dazu, dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das den Kraftstoff enthält, der während der Kraftstoffabschaltungssteuerung erneut in den Zylinder geströmt ist, während der Kraftstoffabschaltungssteuerung nicht vollständig verbrennt, sondern als unverbranntes Gas in die Abgasleitung ausgeblasen wird.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend erläuterten Probleme zu lösen. Es ist somit eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung, ein „Steuersystem für eine Brennkraftmaschine” zu schaffen (nachfolgend als „erfindungsgemäßes System” bezeichnet), die bei einer Brennkraftmaschine Anwendung findet, um einen Atkinson-Zyklus zu realisieren, und ein Durchblasen von unverbranntem Gas in die Abgasleitung unterdrückt, wenn die Kraftstoffabschaltungssteuerung ausgeführt wird.
Das erfindungsgemäße System findet bei einer Brennkraftmaschine Anwendung, die aufweist: eine Zündkerze, ein Einlassventil, einen Zylinderinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder, und eine Einlassventilantriebsvorrichtung zum Antreiben des Einlassventils derart, um nach dem unteren Ansaugtotpunkt zu schließen.
Das erfindungsgemäße System hat ferner eine Zündkerzen- bzw. Zündungssteuerungseinrichtung, eine Einspritzsteuerungseinrichtung sowie eine Kraftstoffabschaltungssteuerungseinrichtung. Die Zündungssteuerungseinrichtung ist ausgestaltet, um die Zündung der Zündkerze zu steuern.
Die Einspritzsteuerungseinrichtung ist ausgestaltet, um einen Einspritzzeitpunkt von Kraftstoff von dem Zylinderinjektor auf einen ersten Einspritzzeitpunkt zu ändern, der vor dem unteren Ansaugtotpunkt liegt, und auf einen zweiten Einspritzzeitpunkt, der nach dem unteren Ansaugtotpunkt liegt.
Die Kraftstoffabschaltungssteuerungseinrichtung ist ausgestaltet, um eine Kraftstoffabschaltungssteuerung zum Unterbrechen der Kraftstoffeinspritzung vom Zylinderinjektor auszuführen, wenn eine vorgegebene Ausführungsbedingung erfüllt ist, wobei
Das erfindungsgemäße System ist ferner derart ausgestaltet, um die Kraftstoffabschaltungssteuerung auszuführen, nachdem Kraftstoff zum zweiten Einspritzzeitpunkt eingespritzt wurde und die Zündung ausgeführt wurde, wenn die Ausführungsbedingung in einem Zyklus erfüllt ist, bei dem der Einspritzzeitpunkt von Kraftstoff vom Zylinderinjektor der erste Einspritzzeitpunkt ist.
Dementsprechend nimmt, da der Einspritzzeitpunkt von Kraftstoff vom Zylinderinjektor auf einen Zeitpunkt nach dem unteren Ansaugtotpunkt verzögert wird, die Menge an Kraftstoff, der in die Ansaugleitung zurückgeblasen wird, während das Einlassventil offen ist, ab. Daher kann die Menge an Kraftstoff, der als unverbranntes Gas in die Abgasleitung strömt, wenn die Kraftstoffabschaltungssteuerung ausgeführt wird, verringert werden.
Gemäß einem Aspekt des erfindungsgemäßen Systems liegt der zweite Einspritzzeitpunkt nach dem Schließen des Einlassventils.
Dementsprechend wird, da der zweite Einspritzzeitpunkt auf einen Zeitpunkt nach dem Schließen des Einlassventils gestellt ist, die Menge an Kraftstoff, der in die Ansaugleitung zurückgeblasen wird, null. Somit kann die Menge an Kraftstoff, der in die Ansaugleitung zurückgeblasen wird, im Vergleich zu einem Fall verringert werden, bei dem der Kraftstoff in einer Zeitspanne nach dem unteren Ansaugtotpunkt eingespritzt wird, wenn das Einlassventil offen ist. Somit kann, wenn die Kraftstoffabschaltungssteuerung ausgeführt wird, die Menge an Kraftstoff, der als unverbranntes Gas in die Abgasleitung strömt, im Vergleich zu einem Fall verringert werden, bei dem der Kraftstoff in einer Zeitspanne nach dem unteren Ansaugtotpunkt eingespritzt wird, wenn das Einlassventil offen ist.
Gemäß einem anderen Aspekt des erfindungsgemäßen Systems liegt der zweite Einspritzzeitpunkt vor dem Schließen des Einlassventils und in einer Zeitspanne, in welcher ein Druck im Zylinder pro Einheit Kurbelwinkel bzw. Kurbelwinkeleinheit zunimmt.
Demensprechend kann die Menge an Kraftstoff, der in die Ansaugleitung zurückgeblasen wird, im Vergleich zu einem Fall, bei dem der Kraftstoff vor dem unteren Ansaugtotpunkt eingespritzt wird, verringert werden. Somit kann, wenn die Kraftstoffabschaltungssteuerung ausgeführt wird, die Menge an Kraftstoff, der als unverbranntes Gas in die Abgasleitung strömt, im Vergleich zu einem Fall verringert werden, bei dem der Kraftstoff in einer Zeitspanne nach dem unteren Ansaugtotpunkt eingespritzt wird, wenn das Einlassventil offen ist. Zudem kann, im Vergleich zu einem Fall, bei dem der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vom Zylinderinjektor auf einen Zeitpunkt nach dem Schließen des Einlassventils gestellt ist, die Zeit für das Zerstäuben des Kraftstoffs verlängert werden. Daher kann, im Vergleich zu einem Fall, bei dem der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vom Zylinderinjektor auf einen Zeitpunkt nach dem Schließen des Einlassventils eingestellt ist, eine Verschlechterung der Verbrennung verhindert werden.
Wenn die Brennkraftmaschine hierbei eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine ist, verbrennt, wenn die Zündkerzen während der Kraftstoffabschaltungssteuerung in einigen der Zylindern zünden, das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das den Kraftstoff enthält, der nach dem Zurückblasen in die Ansaugleitung erneut in die Zylinder geflossen ist, in den Zylindern, so dass Abgas mit einer hohen Temperatur (nachfolgend auch als „heißes Abgas” bezeichnet) in die Abgasleitung strömt. Zu diesem Zeitpunkt kommt es vor, dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das in den anderen Zylindern nicht vollständig verbrannt ist, aufgrund des Abgases mit der hohen Temperatur bzw. des heißen Abgases in der Abgasleitung zündet und ein „Nachbrennen” verursacht.
Aus diesem Grund ist gemäß einem Aspekt des erfindungsgemäßen Systems, wenn die Brennkraftmaschine eine Mehrzahl von Zylindern hat, die Zündungssteuerungseinrichtung derart ausgestaltet, um die Zündkerzen zu steuern, keine Zündung während der Kraftstoffabschaltungssteuerung auszuführen.
Dementsprechend wird verhindert, dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das den Kraftstoff enthält, der nach dem Zurückblasen in die Ansaugleitung erneut in einen Teil der Zylinder geflossen ist, verbrennt. Somit wird ein Strömen von Abgas mit hoher Temperatur bzw. heißem Abgas in die Abgasleitung verhindert, wodurch das Auftreten des „Nachbrennens” aufgrund des Luft-Kraftstoff-Gemisches, das nicht vollständig verbrannt ist sondern in die Abgasleitung geströmt ist, verhindert werden kann.
Andere Aufgaben, Merkmale und damit einhergehende Vorteile der vorliegenden Erfindung lassen sich leicht anhand der nachfolgenden Erläuterung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine Ansicht von Ventileigenschaften eines Einlassventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt ein Zeitschaubild einer Kraftstoffabschaltungssteuerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Routine der Kraftstoffabschaltungssteuerung zeigt, die von einer CPU gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird; und
5 zeigt eine Ansicht, die einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt eines Zylinderinjektors bei einer Steuerung durch eine CPU gemäß einer Abwandlung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend wird das „Steuersystem für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung” (nachstehend auch manchmal als das „vorliegende Steuersystem” bezeichnet) Bezugnehmend auf die Zeichnungen beschrieben.
[schematischer Aufbau]
Das Steuersystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (nachfolgend auch als „vorliegendes Steuersystem” bezeichnet) findet bei einer in 1 gezeigten fremdgezündeten Brennkraftmaschine bzw. Funkenzündungsbrennkraftmaschine (einem Ottomotor) 10 (nachfolgend einfach als „Maschine” bezeichnet) Anwendung. 1 zeigt hierbei nur einen Querschnitt eines bestimmten Zylinders, wobei die anderen Zylinder gleich ausgebildet sind.
Die Maschine 10 hat einen Zylinderblock 20, einen Zylinderkopf 30, der am Zylinderblock 20 befestigt ist, ein Ansaugsystem 40 zum Zuführen von Luft zum Zylinderblock 20 und ein Abgassystem 50 zum Austragen von Abgas aus dem Zylinderblock 20 nach außen.
Der Zylinderblock 20 hat einen Zylinder 21, einen Kolben 22, eine Pleuelstange 23 sowie eine Kurbelwelle 24. Der Kolben 22 bewegt sich im Zylinder hin und her, die hin und her Bewegung des Kolbens 22 wird über die Pleuelstange 23 auf die Kurbelwelle 24 übertragen, wodurch die Kurbelwelle 24 gedreht wird. Die Oberseite des Kolbens 22, die Wandfläche des Zylinders 21 und die Bodenfläche des Zylinderkopfs 30 bilden eine (Zylinder-)Brennkammer 25.
Der Zylinderkopf 30 hat einen Ansaugkanal bzw. ein Saugrohr 31, das mit der Brennkammer 25 verbunden ist, ein Einlassventil 32, welches den Ansaugkanal 31 öffnet und schließt, eine Einlassventilantriebsvorrichtung 33, die das Einlassventil 32 antreibt, und eine Ventileigenschaft bzw. Ventileinstellung des Einlassventils 32 ändern kann, eine Auslassleitung 34, die mit der Brennkammer 25 verbunden ist, ein Auslassventil 35, das die Auslassleitung 34 öffnet und schließt, eine Auslassnockenwelle 36, die das Auslassventil 35 antreibt, eine Zündkerze 37, einen Zünder 38 mit einer Zündspule zum Erzeugen einer Hochspannung zum Ausgeben an die Zündkerze 37, sowie einen Zylinderinjektor 39, der Kraftstoff in den Zylinder einspritzt. Der Zylinderinjektor 39 steuert die Einspritzung von Kraftstoff derart, dass der Kraftstoff dem Inneren der Brennkammer 25 in einer Zeitspanne zugeführt wird, wenn der Ansaugkanal 31 offen ist.
Die Einlassventilantriebsvorrichtung 33 ist ein variabler Ventiltrieb der eine Funktion zum Umschalten der Ventileigenschaften des Einlassventils 32 auf zwei Arten von Ventileigenschaften hat. A in 2 bezeichnet einen Fall, bei welchem die Ventileigenschaften des Einlassventils 32 eine erste Ventileigenschaft annehmen. Diese erste Ventileigenschaft ist die Ventileigenschaft eines großen Arbeitswinkels 32a. Der Einlassventilöffnungszeitpunkt IVO ist ein Zeitpunkt des oberen Ansaugtotpunkts TDC, während der Einlassventilschließzeitpunkt IVC der Zeitpunkt nach dem unteren Ansaugtotpunkt BDC ist (siehe beispielsweise ABDC60 bis 70° nach dem unteren Totpunkt). B in 2 bezeichnet eine zweite Ventileigenschaft. Die zweite Ventileigenschaft ist die Ventileigenschaft mit einem kleinen Arbeitswinkel 32b. Der Einlassventilöffnungszeitpunkt IVO ist der Zeitpunkt des oberen Ansaugtotpunkts TDC, während der Einlassventilschließzeitpunkt IVC der Zeitpunkt des unteren Totpunkts BDC ist.
Das Einlasssystem 40 hat eine Einlassleitung 41 mit einem Einlasskrümmer, der mit dem Ansaugkanal 31 verbunden ist und zusammen mit dem Ansaugkanal 31 die Ansaugleitung bildet, einen Luftfilter 42, der am Endteil der Ansaugleitung angeordnet ist, ein Drosselventil bzw. eine Drosselklappe 43, das/die in der Einlassleitung 41 angeordnet ist und den Öffnungsquerschnitt der Einlassleitung variabel gestaltet, sowie einen Drosselklappenaktuator 43a, der eine Drosselklappenantriebseinrichtung darstellt.
Das Abgassystem 50 hat einen Abgaskrümmer 51, der mit der Auslassleitung 34 verbunden ist, eine Abgasleitung 52, die mit dem Abgaskrümmer 51 verbunden ist, und einen Drei-Wege-Katalysator 53, der in der Abgasleitung 52 angeordnet ist.
Andererseits umfasst dieses System ein Hitzedrahtluftdurchflussmessgerät 61, einen Drosselklappenpositionssensor 62, einen Kurbelwinkelpositionssensor 63, einen Beschleunigeröffnungssensor 64 sowie einen Zylinderinnendrucksensor 65.
Das Hitzedrahtluftdurchflussmessgerät 61 erfasst einen Massenstrom bzw. Massendurchsatz der Ansaugluft, die in der Einlassleitung 41 strömt, pro Einheit Kurbelwinkel bzw. Kurbelwinkeleinheit und gibt ein den Massenstrom Ga repräsentierendes Signal aus.
Der Drosselklappenpositionssensor 62 erfasst den Öffnungsgrad der Drosselklappe 43 und gibt ein den Drosselklappenöffnungsgrad TA anzeigendes Signal aus.
Der Kurbelwinkelpositionssensor 63 ist ausgestaltet, um jedes Mal einen Impuls auszugeben, wenn die Kurbelwelle 24 um 10 Grad dreht. Der von dem Kurbelwinkelpositionssensor 63 ausgegebene Impuls wird vermittels einer elektronischen Steuereinheit 70, welche später beschrieben wird, in ein Signal umgewandelt, das eine Maschinendrehzahl NE darstellt. Die elektronische Steuereinheit 70 berechnet zudem den Kurbelwinkel (absoluter Kurbelwinkel θ) der Maschine 10 basierend auf dem Signal vom Kurbelwinkelpositionssensor 63.
Der Beschleunigeröffnungssensor 64 erfasst die Beschleunigeröffnung des Gaspedals 81, das vom Fahrer betätigt wird, und gibt ein Signal aus, das die Beschleunigeröffnung Accp des Gaspedals 81 anzeigt. Die Beschleunigeröffnung Accp des Gaspedals 81 ist ein Parameter, der die Größe der Last der Maschine 10 darstellt.
Ein Zylinderinnendrucksensor 65 ist in jedem der Mehrzahl von Zylindern angeordnet. Der Zylinderinnendrucksensor 65 ist ausgestaltet, um den Druck in der korrespondierenden Brennkammer 25 als Zylinderinnendruck zu erfassen. Der Zylinderinnendruck eines jeden Zylinders wird jedes Mal von der elektronischen Steuereinheit 70 ermittelt, wenn sich der Kurbelwinkel um einen genauen bzw. kleinen Winkel (minute angle) Δθ ändert. Der ermittelte Zylinderinnendruck P wird ferner in Form des Zylinderinnendrucks P(θ) bezüglich des Kurbelwinkels θ des korrespondierenden Zylinders in einem RAM 73 gespeichert, das nachfolgend beschrieben wird.
Die elektronische Steuereinheit 70 ist ein bekannter Mikroprozessor mit einer CPU 71, einem ROM 72, einem RAM 73, einem Backup-RAM 74, einer Schnittstelle 75 mit einem AD-Wandler, etc.
Die Schnittstelle 75 ist mit den vorstehend beschriebenen Sensoren 61 bis 64 verbunden und derart ausgestaltet, um die Signale dieser Sensoren der CPU 71 zuzuführen. Ansprechend auf eine Anweisung von der CPU 71 gibt die Schnittstelle 75 ferner Steuersignale an die Einlassventilantriebsvorrichtung 33 und den Drosselklappenaktuator 43a aus, gibt ein Einspritzanweisungssignal an den Zylinderinjektor 39 eines jeden Zylinders aus, und gibt ein Zündsignal an den Zünder 38 eines jeden Zylinders aus.
Das vorliegende Steuersystem führt einen „Atkinson-Zyklus” aus, indem die Ventileigenschaften des Einlassventils 32 verändert werden. Darüber hinaus führt das vorliegende Steuersystem eine „Kraftstoffabschaltungssteuerung” aus, welche die Kraftstoffeinspritzung vom Zylinderinjektor 39 unterbricht. Wenn zudem die nachfolgend beschriebene Ausführungsbedingung erfüllt ist, wenn der Atkinson-Zyklus ausgeführt wird, führt ändert das vorliegende Steuersystem den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Zylinderinjektors 39 zu einem Zeitpunkt nach dem unteren Ansaugtotpunkt, zündet den Kraftstoff durch die Zündkerze 37 und führt dann die Kraftstoffabschaltungssteuerung aus. Aus diesem Grund werden nachfolgend der Atkinson-Zyklus und die Kraftstoffabschaltungssteuerung in dieser Reihenfolge erläutert.
[Atkinson-Zyklus]
Der Atkinson-Zyklus ist ein Zyklus, bei dem das Expansionsverhältnis der Maschine 10 im Vergleich zum Verdichtungsverhältnis größer gemacht wird. Beim vorliegenden Steuersystem wird dies dadurch realisiert, dass der Schließzeitpunkt des Einlassventils 32 zu einem Zeitpunkt nach dem unteren Ansaugtotpunkt verstellt wird. Insbesondere stellt das vorliegende Steuersystem die Ventileigenschaft des Einlassventils 32 vermittels der Einlassventilantriebsvorrichtung 33 auf die erste Ventileigenschaft. Demgemäß wird der Schließzeitpunkt des Einlassventils 32 zu einem Zeitpunkt nach dem unteren Ansaugtotpunkt, so dass das Expansionsverhältnis größer gestaltet werden kann als das Verdichtungsverhältnis und somit der Wirkungsgrad der Maschine bzw. die Maschineneffizienz 10 verbessert werden kann.
[Kraftstoffabschaltungssteuerung]
Die in der elektronischen Steuereinheit 70 des vorliegenden Steuersystems vorhandene CPU 71 führt eine Kraftstoffabschaltungssteuerung zum Unterbrechen der Kraftstoffeinspritzung durch den Zylinderinjektor 39 aus, wenn die Maschine 10 eine vorgegebene Ausführungsbedingung annimmt. Die vorgegebene Ausführungsbedingung (nachfolgend als „Ausführungsbedingung” bezeichnet) ist beispielsweise ein Fall, bei welchem das Ausgabemoment der Maschine 10 verringert ist. Wenn insbesondere die Beschleunigeröffnung Accp des Gaspedals 81 einen vorgegebenen Wert oder weniger annimmt (beispielsweise Accpoff, bei welchem die Beschleunigeröffnung Null wird), bestimmt das vorliegende Steuersystem, dass die Ausführungsbedingung erfüllt ist und führt die Kraftstoffabschaltungssteuerung aus. Die CPU 71 kann das Ausgabemoment der Maschine 10 durch die Kraftstoffabschaltungssteuerung gleichmäßig verringern und kann den Kraftstoffverbrauch durch Unterdrücken eines unnötigen Kraftstoffverbrauchs verbessern.
Die CPU 71 ist ferner derart ausgestaltet, um den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Zylinderinjektors 39 auf einen Zeitpunkt nach dem Schließen des Einlassventils 32 zu ändern, zündet den Kraftstoff mittels der Zündkerze 37 und führt dann die Kraftstoffabschaltungssteuerung aus, wenn die Ausführungsbedingung erfüllt ist, wenn das Einlassventil 32 die erste Ventileigenschaft aufweist und der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vom Zylinderinjektor 39 vor dem unteren Ansaugtotpunkt liegt. Die CPU 71 ist ferner derart ausgestaltet, um den Kraftstoff durch die Zündkerze 37 nicht zu entzünden, wenn die Kraftstoffabschaltungssteuerung ausgeführt wird.
Genauer gesagt bestimmt die CPU 71 zu dem Zeitpunkt, wenn das Einlassventil 32 die erste Ventileigenschaft aufweist und der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Zylinderinjektors 39 ein Zeitpunkt vor dem unteren Ansaugtotpunkt ist, dass die Ausführungsbedingung erfüllt ist, wenn die Beschleunigeröffnung Accp des Gaspedals 81 Accpoff wird, bei welcher die Beschleunigeröffnung Null ist. Dann stellt die CPU 71 den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vom Zylindereinspritzinjektor 39 auf einen Zeitpunkt nach dem Schließen des Einlassventils 32 und führt Steuerungen aus, um die Zündung durch die Zündkerze 37 auszuführen. Anschließend unterbricht die CPU 71 die Kraftstoffeinspritzung vom Zylinderinjektor 39 (d. h. führt die Kraftstoffabschaltungssteuerung durch), nachdem der Kraftstoff vom Zylinderinjektor 39 nach dem Schließen des Einlassventils 32 eingespritzt wurde und die Zündung von der Zündkerze 37 ausgeführt wurde. Die CPU 71 führt ferner die Kraftstoffabschaltungssteuerung aus und unterbricht die Zündung von der Zündkerze 37.
Dementsprechend wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Zylinderinjektors zu einem Zeitpunkt nach dem Schließen des Einlassventils 32 verzögert, wodurch die Menge des Kraftstoffs, der während das Einlassventil geöffnet ist nach dem unteren Ansaugtotpunkt in die Ansaugleitung zurückgeblasen wird, Null wird. Als Ergebnis kann die Menge des Kraftstoffs, der als unverbranntes Gas in die Abgasleitung strömt, wenn die Kraftstoffabschaltungssteuerung ausgeführt wird, verringert werden. Zudem ist das vorliegende Steuersystem derart ausgestaltet, um die Zündung von der Zündkerze 37 während der Kraftstoffabschaltungssteuerung zu verhindern, wodurch eine Verbrennung in einem Zylinder, der das Luft-Kraftstoff-Gemisch enthält, das den erneut in den Zylinder strömenden Kraftstoff umfasst, nachdem dieser in die Ansaugleitung ausgeblasen wurde, in einem Teil der Zylinder verhindert wird. Als Ergebnis wird der Fluss des heißen Abgases in die Abgasleitung unterbunden, wodurch das Auftreten eines „Nachbrennens” durch das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das nicht vollständig verbrannt ist und in die Abgasleitung geströmt ist, verhindert werden kann.
Nachfolgend wird die Kraftstoffabschaltungssteuerung, die durch die elektronische Steuereinheit 70 des vorliegenden Steuersystems ausgeführt wird, Bezug nehmend auf das Zeitschaubild aus 3 beschrieben. Es sei angemerkt, dass das Zeitschaubild aus 3 den Fall zeigt, bei welchem die Ventileigenschaft des Einlassventils 32 die erste Ventileigenschaft ist. 3 zeigt eine Änderung der Menge des Kraftstoffs, der in die Ansaugleitung zurückgeblasen wird, über die Zeit, sowie eine Änderung des Schließzeitpunkt des Einlassventils 32 entsprechend der Kurbelwinkeleinheit. Darüber hinaus zeigt 3 eine Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge vom Zylinderinjektor 39 über die Zeit, eine Änderung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts vom Zylinderinjektor 39 über die Zeit, sowie eine Änderung der Beschleunigeröffnung Accp des Gaspedals 81 über die Zeit.
In der Zeitspanne vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 wird die Beschleunigeröffnung Accp des Gaspedals 81 größer als Accpoff, bei welcher die Beschleunigeröffnung Null wird, so dass die Ausführungsbedingung nicht erfüllt ist. Beim Kurbelwinkel θ2 wird die Beschleunigeröffnung Accp des Gaspedals 81 Accpoff, bei welcher die Beschleunigung AUS ist, so dass bestimmt wird, dass die Ausführungsbedingung erfüllt ist. Danach wird zum Zeitpunkt t3 der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vom Zylinderinjektor 39 von einem Zeitpunkt vor dem unteren Ansaugtotpunkt zu einem Zeitpunkt nach dem Schließen des Einlassventils 32 geändert, und die Zündung durch die Zündkerze 39 wird fortgesetzt. Einhergehend mit der Änderung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts des Zylinderinjektors 39 nimmt die Menge des Kraftstoffs, der in die Ansaugleitung zurückgeblasen wird, ab. Danach wird, aufgrund der Kraftstoffabschaltungssteuerung zum Zeitpunkt t4, die Kraftstoffeinspritzmenge vom Zylinderinjektor 39 Null.
Die Zündung der Zündkerze 39 wird zum Zeitpunkt t4 auf AUS gesetzt, so dass die Zündung durch die Zündkerze 39 nicht länger ausgeführt wird.
[Tatsächlicher Betrieb]
Nachfolgend wird der tatsächliche Betrieb des vorliegenden Steuersystems erläutert.
Die CPU 71 des vorliegenden Steuersystems (nachfolgend als „CPU” bezeichnet) ist derart ausgestaltet, um die im Flussschaubild aus 4 gezeigte Kraftstoffabschaltungssteuerungsroutine zu jedem vorgegebenen Zeitpunkt nach dem Start der Maschine auszuführen. Dementsprechend startet die CPU den Prozess von Schritt 100 zu einem geeigneten Zeitpunkt und bestimmt, ob die Ausführungsbedingung erfüllt ist. Hierbei wird zunächst ein Fall beschrieben, bei welchem die Ausführungsbedingung nicht erfüllt ist.
Wenn die Ausführungsbedingung in Schritt 100 nicht erfüllt ist, stellt die CPU „NEIN” fest, fährt mit Schritt 110 fort und stellt das „Einspritzzeitpunktänderungsflag”, welches das Ändern des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts vom Zylinderinjektor 39 auf einen Zeitpunkt vor dem unteren Ansaugtotpunkt zu einem Zeitpunkt nach dem Schließen des Einlassventils 32 darstellt, auf AUS.
Nach dem Prozess von Schritt 100 fährt die CPU mit Schritt 120 fort, wo sie das System derart einstellt, um die Zündung von der Zündkerze 37 auszuführen.
Nach dem Ausführen des Prozesses aus Schritt 120 fährt die CPU mit Schritt 130 fort, wo sie das System derart einstellt, um Kraftstoff vom Zylinderinjektor 39 einzuspritzen, und beendet dann die Routine.
Nun wird ein Fall beschrieben, bei welchem die Ausführungsbedingung erfüllt ist und die Ventileigenschaft des Einlassventils 32 die zweite Ventileigenschaft ist. Da die Ausführungsbedingung in Schritt 100 erfüllt ist, bestimmt die CPU „JA” und führt den Prozess aus Schritt 140 aus. Durch Ausführen des Prozesses aus Schritt 140 bestimmt die CPU, ob die Ventileigenschaft des Einlassventils 32 die erste Ventileigenschaft ist.
Da die Ventileigenschaft des Einlassventils 32 die zweite Ventileigenschaft ist, bestimmt die CPU in Schritt 140 „NEIN” und fährt mit Schritt 150 fort, wo sie das System derart einstellt, um die Zündung von der Zündkerze 37 zu unterdrücken.
Die CPU fährt nach Ausführung des Prozesses in Schritt 150 mit Schritt 160 fort. Wenn das Einspritzzeitpunktänderungsflag AN ist, stellt die CPU dieses auf AUS.
Nach Ausführen des Prozesses aus Schritt 160 fährt die CPU mit Schritt 170 fort, wo sie das System derart einstellt, um die Einspritzung von Kraftstoff vom Zylinderinjektor 39 zu unterbrechen, und fährt dadurch die Kraftstoffabschaltungssteuerung aus, woraufhin die Routine endet.
Nachfolgend wird ein Fall beschrieben, bei dem die Ausführungsbedingung erfüllt ist, die Ventileigenschaft des Einlassventils 32 die erste Ventileigenschaft ist, und der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Zylinderinjektors 39 vor dem unteren Ansaugtotpunkt liegt. Die CPU führt den Prozess der Schritte 100 bis 140 in dieser Reihenfolge aus. Da die Ventileigenschaft des Einlassventils 32 die erste Ventileigenschaft ist, bestimmt die CPU im Prozess aus Schritt 140 „JA” und fährt mit Schritt 180 fort.
Die CPU bestimmt in Schritt 180, ob der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Zylinderinjektors 39 vor dem unteren Ansaugtotpunkt liegt. Da der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Zylinderinjektors 39 vor dem unteren Ansaugtotpunkt liegt, bestimmt die CPU im Prozess aus Schritt 180 „JA” und fährt mit Schritt 190 fort.
In Schritt 190 ändert die CPU den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vom Zylinderinjektor 39 vom Zeitpunkt vor dem unteren Ansaugtotpunkt zu dem Zeitpunkt nach dem Schließen des Einlassventils 32 und stellt das Einspritzzeitpunktänderungsflag auf AN.
Nach der Ausführung des Prozesses aus Schritt 190 führt die CPU die vorstehend erläuterten Prozesse der Schritte 120 und 130 in dieser Reihenfolg aus und beendet dann die Routine.
Nachfolgend wird ein Fall beschrieben, bei welchem die Ausführungsbedingung erfüllt ist, die Ventileigenschaft des Einlassventils 32 die erste Ventileigenschaft ist, und der Einspritzzeitpunkt des Zylinderinjektors 39 nicht vor dem unteren Ansaugtotpunk liegt. Die CPU führt die Prozesse der Schritte 100, 140, 180 und 200 in dieser Reihenfolge aus. Die CPU bestimmt in Schritt 200, ob das Einspritzzeitpunktänderungsflag AN ist. Wenn das Einspritzzeitpunktänderungsflag AUS ist, bestimmt die CPU im Prozess aus Schritt 200 „NEIN”, führt die Prozesse der vorstehend erläuterten Schritte 150, 160 und 170 in dieser Reihenfolge aus, und beendet die Routine.
In Schritt 200 bestimmt die CPU „JA”, wenn das Einspritzzeitpunktänderungsflag AN ist, und fährt anschließend mit Schritt 210 fort. In Schritt 210 bestimmt die CPU, ob die Einspritzung von Kraftstoff vom Zylinderinjektor 39 nach dem Aktivieren des Einspritzzeitpunktänderungsflags ausgeführt wird. In anderen Worten: in Schritt 210 bestimmt die CPU, ob die Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird, da der Einspritzzeitpunkt von Kraftstoff vom Zylinderinjektor 39 von einem Zeitpunkt vor dem unteren Ansaugtotpunkt zu einem Zeitpunkt nach dem Schließen des Einlassventils 32 geändert wurde. Wenn die Einspritzung von Kraftstoff vom Zylinderinjektor 39 nicht ausgeführt wird, nachdem das Einspritzzeitpunktänderungsflag auf AN gesetzt wurde, bestimmt die CPU im Prozess aus Schritt 210, „NEIN” und beendet die Routine.
Wenn die Einspritzung von Kraftstoff vom Zylinderinjektor 39 nach dem Setzen des Einspritzzeitpunktänderungsflags auf AN ausgeführt wird, bestimmt die CPU in Schritt 210 „JA” und fährt mit Schritt 220 fort. In Schritt 220 bestimmt die CPU, ob die Zündung durch die Zündkerze 32 nach dem Aktivieren des Einspritzzeitpunktänderungsflags ausgeführt wird. Wenn die Zündung durch die Zündkerze 37 nach dem Aktivieren des Einspritzzeitpunktänderungsflags nicht ausgeführt wird, bestimmt die CPU im Prozess aus Schritt 220 „NEIN” und beendet die laufende Routine.
Wenn die Zündung durch die Zündkerze 37 nach dem Aktivieren des Einspritzzeitpunktänderungsflags ausgeführt wurde, bestimmt die CPU in Schritt 220 „JA” und fahrt mit Schritt 150 fort. In Schritt 150 stellt die CPU das System derart ein, um die Zündung von der Zündkerze 37 zu unterbrechen.
Nach der Ausführung des Prozesses aus Schritt 150 stellt die CPU das Einspritzzeitpunktänderungsflag in Schritt 160 auf AUS.
Nach Ausführen des Prozesses aus Schritt 160 stellt die CPU das System in Schritt 170 derart ein, um die Einspritzung von Kraftstoff vom Zylinderinjektor 39 zu unterbrechen, führt die Kraftstoffabschaltungssteuerung aus und beendet dann die Routine.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird gemäß dem vorliegenden Steuersystem der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Zylinderinjektors 39 auf einen Zeitpunkt nach dem Schließen des Einlassventils 32 verzögert, wodurch die Menge an Kraftstoff, die während der Zeitspanne, wenn das Einlassventil geöffnet ist, nach dem unteren Ansaugtotpunkt in die Ansaugleitung zurückgeblasen wird, Null wird. Als Ergebnis kann die Menge des Kraftstoffs, der als unverbranntes Gas in die Abgasleitung strömt, wenn die Kraftstoffabschaltungssteuerung ausgeführt wird, verringert werden. Zudem ist das vorliegende Steuersystem derart ausgestaltet, um die Zündung durch die Zündkerze 37 während der Ausführung der Kraftstoffabschaltungssteuerung zu unterbrechen, so dass die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Zylinder, das den nach dem Ausblasen in die Ansaugleitung erneut in den Zylinder geflossenen Kraftstoff umfasst, in einem Teil der Zylinder verhindert wird. Daher wird das Auftreten eines „Nachbrennens” durch das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das nicht vollständig verbrannt ist, sondern in die Abgasleitung geströmt ist, verhindert.
[Abwandlung des vorliegenden Steuersystems]
Die CPU der Abwandlung unterscheidet sich nur in dem Punkt, dass in Schritt 190 der „Kraftstoffabschaltungssteuerungs-Routine” aus 4 im vorliegenden Steuersystem der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vom Zylinderinjektor 39 von einem Zeitpunkt vor dem unteren Ansaugtotpunkt zu einem Zeitpunkt geändert wird, der vor dem Schließen des Einlassventils 32 liegt, und bei welchem der Druck im Zylinder pro Kurbelwinkeleinheit ansteigt.
Insbesondere wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vom Zylinderinjektor 39 Bezug nehmend auf 5 erläutert. 5 zeigt eine Änderung des Drucks im Zylinder bei einer Kurbelwinkeleinheit, eine Änderung der Ventilöffnung des Einlassventils 32 bei einer Kurbelwinkeleinheit und eine Änderung der Menge an Luft, die in die Ansaugleitung bei einer Kurbelwinkeleinheit zurückgeblasen wird. In der Zeitspanne vom Kurbelwinkel θ5, bei welchem der unteren Ansaugtotpunkt BDC erreicht wird, bis θ6 nach dem unteren Ansaugtotpunkt BDC ist die Geschwindigkeit des Kolbens 22 hoch und der Öffnungsgrad des Einlassventils 32 ist groß, so dass die Menge an Luft, die in die Ansaugleitung zurückgeblasen wird, zunimmt. Aus diesem Grund nimmt, während der Zeitspanne vom Kurbelwinkel θ5 bis θ6 die Menge an Kraftstoff, die in die Ansaugleitung zurückgeblasen wird, zusammen mit dem Anstieg der Menge an Luft, die in die Ansaugleitung zurückgeblasen wird, zu. Während der Zeitspanne vom Kurbelwinkel θ6 bis θ7 nimmt die Menge an Luft, die in die Ansaugleitung zurückgeblasen wird, zusammen mit der Abnahme des Öffnungsgrades des Einlassventils 32 ab, so dass der Druck im Zylinder steigt. In der Zeitspanne vom Kurbelwinkel θ6 bis θ7 nimmt ferner die Menge an Kraftstoff, der in die Ansaugleitung zurückgeblasen wird, zusammen mit der Abnahme der Menge an zurückgeblasener Luft ab. Aus diesem Zeitpunkt stellt die CPU in Schritt 190 den Einspritzzeitpunkt von Kraftstoff vom Zylinderinjektor 39 auf einen Zeitpunkt, der zwischen den Kurbelwinkeln θ6 und θ7 der Zeitspanne liegt, in welcher der Innendruck des Zylinders, der vom Zylinderinnendrucksensor 65 erfasst wird, pro Kurbelwinkeleinheit ansteigt, wie in dem Zeitschaubild von 5 angedeutet, und eine Zeitspanne erreicht, bei welcher der Öffnungsgrad des Einlassventils 32 gering wird.
Dementsprechend kann die Menge an Kraftstoff, der in die Ansaugleitung zurückgeblasen wird, verringert werden. Überdies kann, im Vergleich zu einem Fall, bei welchem der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vom Zylinderinjektor 39 auf einen Zeitpunkt nach dem Schließen des Einlassventils 32 geändert wird, die Zeit für die Zerstäubung des Kraftstoffs verlängert werden, wodurch eine Verschlechterung der Verbrennung verhindert werden kann.
Es sei angemerkt, dass die CPU dieser Abwandlung so ausgestaltet sein kann, dass sie statt dem Druck im Zylinder, der durch den Zylinderinnendrucksensor 65 erfasst wird, ein vorab eingestelltes Kennfeld nutzt, das die Beziehung zwischen dem Öffnungsgrad des Einlassventils 32 und dem Druck im Zylinder zeigt, und dieses Kennfeld als Basis zum Einstellen des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts vom Zylinderinjektor 39 verwendet wird.
Wie vorstehend erläutert ist, wird bei dem Steuersystem gemäß der Ausführungsform sowie der Abwandlung der vorliegenden Erfindung der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Zylinderinjektors 39 zu einem Zeitpunkt nach dem unteren Ansaugtotpunkt verzögert, wodurch die Menge an Kraftstoff, der während der Zeitspanne, wenn das Einlassventil geöffnet ist, nach dem unteren Ansaugtotpunkt in die Ansaugleitung zurückgeblasen wird, verringert werden kann. Als Ergebnis kann die Menge an Kraftstoff, der als unverbranntes Gas in die Abgasleitung strömt, wenn die Kraftstoffabschaltungssteuerung ausgeführt wird, verringert werden.
Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform und deren Abwandlung beschränkt ist. Verschiedene Abwandlungen können im Umfang der Erfindung liegend ausgeführt werden. Beispielsweise kann die Brennkraftmaschine eine Brennkraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis sein, welche das mechanische Verdichtungsverhältnis ändern kann. Bei einer Brennkraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis kann das mechanische Verdichtungsverhältnis geändert werden, indem die Länge der Verzögerung des Schließzeitpunkts des Einlassventils erhöht wird, wodurch die Menge an Kraftstoff, der in die Ansaugleitung zurückgeblasen wird, zunimmt. Durch Anwenden der vorliegenden Erfindung auf eine Brennkraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis kann somit die Menge an Kraftstoff, der in die Ansaugleitung zurückgeblasen wird, verringert werden.
Darüber hinaus muss die vorliegende Ausführungsform sowie deren Abwandlung nicht eine Konfiguration nutzen, welche den Schließzeitpunkt des Einlassventils 32 ändern kann, und kann beispielsweise eine Konfiguration nutzen, bei welcher die Eigenschaften des Einlassventils nur die erste Ventileigenschaft umfassen. Wenn eine Konfiguration zum Ändern des Schließzeitpunkts des Einlassventils 32 genutzt wird, kann diese Konfiguration ein VVT (variabler Ventiltrieb) sein, in welchem die Phase eines Nockens geändert wird.
Darüber hinaus kann in der vorliegenden Ausführungsform sowie deren Abwandlung der Einspritzzeitpunkt von Kraftstoff vom Zylinderinjektor 39 zum zweiten Einspritzzeitpunkt ein Zeitpunkt nach dem unteren Ansaugtotpunkt sein.
Bezugszeichenliste

10: Brennkraftmaschine
32: Einlassventil
33: Einlassventilantriebsvorrichtung
37: Zündkerze
39: Zylinderinjektor
70: elektronische Steuereinheit
71: CPU

Claims

Steuersystem für eine Brennkraftmaschine (10), aufweisend: eine Zündkerze (37), ein Einlassventil (32), einen Zylinderinjektor (39) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder, und eine Einlassventilantriebsvorrichtung zum Antreiben des Einlassventils (32) derart, um nach dem unteren Ansaugtotpunkt zu schließen, wobei das Steuersystem aufweist: eine Zündungssteuerungseinrichtung zum Steuern der Zündung der Zündkerze, eine Einspritzsteuerungseinrichtung, die ausgestaltet ist, um einen Einspritzzeitpunkt von Kraftstoff von dem Zylinderinjektor (39) auf einen ersten Einspritzzeitpunkt zu ändern, der vor dem unteren Ansaugtotpunkt liegt, und auf einen zweiten Einspritzzeitpunkt, der nach dem unteren Ansaugtotpunkt liegt, und eine Kraftstoffabschaltungssteuerungseinrichtung zum Ausführen einer Kraftstoffabschaltungssteuerung zum Unterbrechen der Kraftstoffeinspritzung vom Zylinderinjektor (39), wenn eine vorgegebene Ausführungsbedingung erfüllt ist, wobei das Steuersystem derart ausgestaltet ist, um die Kraftstoffabschaltungssteuerung nach einem Zyklus auszuführen, der aus dem Einspritzen von Kraftstoff zum zweiten Einspritzzeitpunkt und dem Ausführen der Zündung besteht, wenn die Ausführungsbedingung in einem Zyklus erfüllt ist, bei dem der Einspritzzeitpunkt von Kraftstoff vom Zylinderinjektor (39) der erste Einspritzzeitpunkt ist.
Steuersystem für eine Brennkraftmaschine (10) nach Anspruch 1, wobei der zweite Einspritzzeitpunkt nach dem Schließen des Einlassventils (32) liegt.
Steuersystem für eine Brennkraftmaschine (10) nach Anspruch 1, wobei der zweite Einspritzzeitpunkt vor dem Schließen des Einlassventils (32) und in einer Zeitspanne, in welcher ein Druck im Zylinder pro Kurbelwinkeleinheit zunimmt, liegt.
Steuersystem für eine Brennkraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: der Brennkraftmaschine (10) eine Mehrzahl von Zylindern hat, und die Zündungssteuerungseinrichtung derart ausgestaltet ist, um die Zündkerze (37) zu steuern, keine Zündung während der Kraftstoffabschaltungssteuerung auszuführen.