DE19724249A1 - Ansaugregelgerät und -verfahren für einen Motor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Kraftstoffeinspritz- und Ansaugluftregelgeräte und -verfahren zum Einstellen der in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine eingeführten Luftmenge und insbesondere auf Geräte und Verfahren zum Verbessern der Starteigenschaften von Motoren.

Kraftstoffzuführgeräte der elektronischen Art, die mit einer Vielzahl von Einspritzeinrichtungen versehen sind, um Kraftstoff in Motoren einzuspritzen, sind nach dem Stand der Technik bekannt. Bei einem typischen Gerät sind die Einspritzeinrichtungen in einem Ansaugkanal angeordnet, der mit jedem Motorzylinder verbunden ist, und sind in der Umgebung einer Kraftstoffkammer angeordnet. Die Einspritzeinrichtungen spritzen den Kraftstoff in der Umgebung der Kraftstoffkammer ein. Die eingespritzte Kraftstoffmenge wird gemäß dem Fahrzustand des Motors geregelt, indem die Zeitdauer eingestellt wird, während die Einspritzeinrichtungen geöffnet sind. Der in der Umgebung der Kraftstoffkammer eingespritzte Kraftstoff wird einfach in die Brennkammern gezogen. Das verbessert die Motorleistung, insbesondere das Ansprechverhalten des Motors (das Ansprechen auf die Kraftstoffeinspritzmenge), wenn sich der Motor in einem Übergangszustand befindet. Außerdem werden unerwünschte Motoremissionen reduziert.

Die Starteigenschaften des Motors sind jedoch schlechter als erwünscht, da die Zerstäubung des Kraftstoffs beim Starten des Motors unzureichend ist. Um mit diesem Problem umzugehen, stößt der von den Einspritzeinrichtungen eingespritzte Kraftstoff gegen die Körper der zugehörigen Einlaßventile, um den Kraftstoff zu zerstäuben. Die Zerstäubung des Kraftstoffs durch Anstoßen an den Ventilkörpern ist jedoch schwierig, wenn die Oberflächentemperatur der Ventilkörper niedrig ist. Darüberhinaus ist die Geschwindigkeit der durch den Ansaugkanal strömenden Luft beim Starten des Motors niedrig. Somit ist es schwierig, den eingespritzten Kraftstoff unter Verwendung der Luftströmung zu führen. Das führt zu einer Kondensation des Kraftstoffs an den Wänden des Ansaugkanals und vermindert die Menge des den Brennkammern zugeführten Kraftstoffs.

Die japanische ungeprüfte Gebrauchsmusteroffenlegungsschrift Nr. 1-119874 (erstes Beispiel des Stands der Technik) offenbart ein Gerät, das die vorstehenden Probleme löst. Das Gerät ist mit einem Steuerventil versehen, das zum vollständigen Schließen des Ansaugkanals in dem Ansaugkanal angeordnet ist. Das Steuerventil ist in dem Ansaugkanal stromaufwärtig von den Einspritzeinrichtungen angeordnet. Das Steuerventil schließt den Ansaugkanal, um zu verhindern, daß während dem Zeitraum zwischen dem Ankurbeln des Motors bis zum Starten des Motors eine große Kraftstoffmenge in die Brennkammern fließt. Der Druck in dem Ansaugkanal an der stromabwärtigen Seite des Steuerventils wird durch die Hin- und Herbewegung der Kolben so vermindert, daß ein ausreichender Unterdruck erzeugt wird. Das erhöht die Geschwindigkeit des Luft-Kraftstoffgemisches, das den Brennkammern zugeführt wird. Folglich wird die an der Wand der Ansaugkammer kondensierende Kraftstoffmenge vermindert und die Zerstäubung des von den Einspritzeinrichtungen eingespritzten Kraftstoffs wird verbessert. Demgemäß werden die Starteigenschaften des Motors verbessert. Darüberhinaus wird die Menge der unerwünschten Emissionen (d. h. Kohlenwasserstoffe) durch das Reduzieren der zum Starten des Motors erforderlichen Kraftstoffmenge reduziert.

Die japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift Nr. 63-235632 (zweites Beispiel des Stands der Technik) offenbart ein Gerät, das die von den Einspritzeinrichtungen eingespritzte Kraftstoffmenge beim Starten des Motors gemäß der Kühlmitteltemperatur kompensiert. Insbesondere wird die von den Einspritzeinrichtungen eingespritzte Kraftstoffmenge erhöht, wenn die Kühlmitteltemperatur niedrig ist. Die Anwendung dieses Geräts auf das erste Beispiel des Stands der Technik behindert die Zufuhr der optimalen Kraftstoffmenge zu den Brennkammern während dem Starten des Motors. Die Menge des den Brennkammern zugeführten Luft-Kraftstoffgemisches und die an der Wand des Ansaugkanals kondensierende Kraftstoffmenge ändern sich gemäß der Höhe des Unterdrucks. Demgemäß muß die von den Einspritzeinrichtungen eingespritzte Kraftstoffmenge gemäß der Höhe des Unterdrucks geändert werden. Somit ist das Einspritzen der optimalen Kraftstoffmenge in die Brennkammern während dem Starten des Motors schwierig, wenn die Kraftstoffmenge auf der Grundlage der Kühlmitteltemperatur kompensiert wird. Folglich wird eine große Menge an Kohlenwasserstoffen beim Starten des Motors emittiert.

Außerdem wird das Starten schwieriger, wenn der Motor nicht innerhalb einer kurzen Zeit nach dem Beginn des Ankurbeln anspringt, da keine Frischluft in den Ansaugkanal eintritt.

Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines Ansaugregelgeräts, das das Starten des Motors verbessert.

Zum Lösen der vorstehenden Aufgabe schafft die Erfindung ein Gerät zum Einstellen der in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine eingeführten Luftmenge. Das Gerät weist eine Kurbelwelle und einen Anlasser auf, um zum Starten des Motors die Kurbelwelle anzukurbeln. Ein Ansaugkanal ist mit dem Zylinder verbunden, um Luft in den Zylinder einzuführen. Ein Einlaßventil ist in dem Ansaugkanal vorgesehen, um den Zylinder wahlweise zu öffnen und zu schließen. Eine Einspritzeinrichtung ist zum Einspritzen von Kraftstoff in den Ansaugkanal vorgesehen. Ein Ansaugsteuerventil ist in dem Ansaugkanal vorgesehen, wobei das Ansaugsteuerventil dazu dient, die Luftströmung in dem Ansaugkanal wahlweise zu ermöglichen oder zu begrenzen. Ein erster Regler steuert die Position des Ansaugsteuerventils, um die in den Zylinder strömende Luftmenge einzustellen, wobei der erste Regler das Ansaugsteuerventil so steuert, daß der Druck in dem Ansaugkanal beim Ankurbeln des Motors vermindert wird, und wobei der erste Regler das Ansaugsteuerventil in eine erste Position bewegt, um zum Erhöhen der in den Zylinder eingeführten Luftmenge den Ansaugkanal um einen vorgegebenen Betrag zu öffnen, wenn eine bestimmte Zeitdauer seit dem Ankurbeln des Motors verstrichen ist, ohne daß der Motor angesprungen ist.

Andere Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen offensichtlich erscheinen, die mittels eines Beispiels die Grundsätze der Erfindung darstellen.

Die Erfindung wird zusammen mit ihrer Aufgabe und ihren Vorteilen am besten verständlich, indem auf die folgende Beschreibung der momentan bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit den beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.

Fig. 1 zeigt eine Diagrammansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsteuergeräts;

Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm des Aufbaus der elektronischen Regeleinheit;

Fig. 3(a) zeigt eine Zeitkurve, die die Motordrehzahl beim Starten des Motors darstellt;

Fig. 3(b) zeigt eine Zeitkurve, die das Öffnen der Drosselklappe beim Starten des Motors darstellt;

Fig. 3(c) zeigt eine Zeitkurve, die den Unterdruck in dem Ansaugkanal beim Starten des Motors darstellt;

Fig. 3(d) zeigt eine Zeitkurve, die dem Ansaug-, Kompressions-, Verbrennungs- und Ausstoßhub darstellt;

Fig. 4 zeigt eine Kurve, die die grundlegende Einspritzmenge beim Starten des Motors darstellt;

Fig. 5 zeigt eine Kurve, die die Beziehung zwischen der Kühlmitteltemperatur und dem Kühlmitteltemperaturkorrekturkoeffizienten darstellt;

Fig. 6 zeigt eine Kurve, die die Beziehung zwischen der Ansauglufttemperatur und dem Ansauglufttemperaturkorrekturkoeffizienten darstellt;

Fig. 7(a) zeigt eine vergrößerte Ansicht der Fig. 3(c);

Fig. 7(b) zeigt eine vergrößerte Ansicht der Fig. 3(d);

Fig. 8 zeigt ein Ablaufdiagramm der beim Starten des Motors ausgeführten Kraftstoffeinspritzregelroutine;

Fig. 9 zeigt ein Ablaufdiagramm der beim Starten des Motors ausgeführten Drosselklappenregelroutine;

Fig. 10 zeigt eine Diagrammansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzregelgeräts.

Ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzregelgerät wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 9 beschrieben.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, hat ein Motor 10 einen Zylinderblock 11, der mit vier Zylindern 11a (#1, #2, #3, #4) versehen ist. In jedem Zylinder 11a wird ein hin- und hergehender Kolben 61 aufgenommen. Jeder Kolben 61 ist mittels einer Pleuelstange 64 mit einer Kurbelwelle 63 verbunden. Ein Zylinderkopf 12 ist zum Abdecken jedes Zylinders 11a über dem Zylinderblock 11 angeordnet. In jedem Zylinder 11a ist zwischen dem Zylinderkopf 12 und dem Kolben 61 eine Brennkammer 62 definiert. Zündkerzen 26 sind für die Brennkammern 62 vorgesehen und entlang dem Zylinderkopf 12 angeordnet.

Ein Einlaßanschluß 121 und ein Auslaßanschluß 122 sind für jeden Zylinder 11a in dem Zylinderkopf 12 vorgesehen. Jeder Einlaßanschluß 121 wird durch ein Einlaßventil 13 wahlweise geöffnet oder geschlossen, während jeder Auslaßanschluß 12 durch ein Auslaßventil 14 wahlweise geöffnet oder geschlossen wird. Die Einlaß- und Auslaßventile 13, 14 sind im Zylinderkopf 12 angeordnet. Demgemäß sind für jeden Zylinder 11a Einlaß- und Auslaßventile 13, 14 vorgesehen. Ein Kühlmitteltemperatursensor 30 ist im Zylinderblock 11 zum Erfassen der Temperatur des den Motor 10 kühlenden Kühlmittels, d. h. der Kühlmitteltemperatur THW, vorgesehen, um ein dem erfaßten Wert entsprechendes Signal abzugeben.

Ein Ansaugkanal 15 ist mit jedem Einlaßanschluß 121 verbunden. Ein Windkessel 17, ein Drosselkörper 18 und ein Luftreiniger 19 sind in dem Ansaugkanal 15 angeordnet.

Der Windkessel 17 dämpft ein Pulsieren der Ansaugluft. Ein Ansaugluftdrucksensor 31 ist in dem Windkessel 17 vorgesehen, um den Ansaugluftdruck PM zu erfassen und um ein dem erfaßten Wert entsprechendes Signal abzugeben.

Der Drosselkörper 18 umfaßt eine elektronisch geregelte Drosselklappe 181, ein Stellglied 21 zum Antreiben der Klappe 181 und einen Drosselsensor 32. Des Stellglied 21 umfaßt einen Schrittmotor. Das Stellglied 21 stellt zum Regeln der in jeden Zylinder 11a eingezogenen Luftmenge den Öffnungswinkel der Drosselklappe 181 ein. Der Drosselsensor 32 erfaßt den Öffnungswinkel der Drosselklappe 181 oder den Drosselwinkel TA und gibt ein dem erfaßten Signal entsprechendes Signal ab. Ein Leerlaufschalter 37 ist in dem Drosselsensor 32 eingeschlossen. Der Leerlaufschalter 37 gibt ein Leerlaufsignal IDL ab, wenn die Drosselklappe 181 den Ansaugkanal 15 vollständig schließt.

Ein Ansauglufttemperatursensor 33 erfaßt die Temperatur der in den Ansaugkanal 15 gezogenen Luft, oder die Ansauglufttemperatur, und gibt ein dem erfaßten Wert entsprechendes Signal ab. Die durch den Luftreiniger 19 durchtretende Luft strömt durch den Drosselkörper 18 und den Windkessel 17 und wird in die Brennkammern 62 gezogen. Eine Einspritzeinrichtung 16 ist für jeden Zylinder 11a in der Umgebung des Einlaßanschlusses 121 vorgesehen, um Kraftstoff durch den Anschluß 121 einzuspritzen. Die durch jede Einspritzeinrichtung 16 eingespritzte Kraftstoffmenge wird gemäß der Zeitdauer eingestellt, während der die Einspritzeinrichtung 16 geöffnet ist. Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit der Luft in dem zugehörigen Einlaßanschluß 121 und bildet ein Luft-Kraftstoffgemisch. Wenn das zugehörige Einlaßventil 13 geöffnet ist, wird das Luft-Kraftstoffgemisch für die Verbrennung in die Brennkammer 62 gezogen.

Ein Abgaskanal 23 ist mit jedem Auslaßanschluß 122 verbunden. Ein Abgasrohr 24 ist mit einem Ende des Abgasrohrs 24 verbunden. Das aus der Verbrennung resultierende Abgas wird mittels des Abgaskanals 23 an die Umgebung abgegeben. Eine Lambdasonde 34 erfaßt die Sauerstoffkonzentration im Abgas und gibt ein dem erfaßten Wert entsprechendes Signal ab. Das Abgasrohr 24 ist mit einem Drei-Wege-Katalysator 25 versehen. Der Drei-Wege-Katalysator 25 entfernt die in dem Abgas enthaltenen Hauptgiftbestandteile, das sind Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NOx).

Eine Zündeinrichtung 28 ist mittels eines Verteilers 27 mit den Zündkerzen 26 verbunden. Die Zündeinrichtung 28 erzeugt eine Hochspannung. Die Spannung wird gemäß dem Drehwinkel der Kurbelwelle 26 auf jede Zündkerze 26 verteilt.

Der Verteiler 27 schließt einen (nicht gezeigten) Rotor ein, der sich einstückig mit einer (nicht gezeigten) Nockenwelle dreht. Ein Motordrehzahlsensor 35 ist zum Erfassen der Umdrehungsgeschwindigkeit der Kurbelwelle 63 oder der Motordrehzahl NE in dem Verteiler 27 vorgesehen. Der Drehzahlsensor 35 erfaßt die Umdrehungsgeschwindigkeit der Kurbelwelle 63 auf der Grundlage der Umdrehungsgeschwindigkeit des Rotors und gibt ein dem erfaßten Wert entsprechendes Signal ab. Ein Zylinderidentifizierungssensor 36 ist in dem Verteiler 27 vorgesehen, um beim Drehen des Rotors eine Bezugsposition an dem Rotor zu erfassen, die einer bestimmten Drehphase der Kurbelwelle 63 entspricht. Der Identifizierungssensor 36 gibt beim Erfassen der Bezugsposition des Rotors ein Zylinderidentifizierungssignal ab.

Eine elektronische Regeleinheit (ECU) 50 empfängt die von dem Identifizierungssensor 36 gesendeten Zylinderidentifizierungssignale. Die ECU 50 ermittelt auf der Grundlage des Identifizierungssignals welcher Zylinder 11a den Ansaughub vollzieht. Der gerade den Ansaughub vollziehende Zylinder 11a wird als der anfangs anspringende Zylinder eingerichtet. Die ECU 50 erfaßt den Kurbelwinkel gegenüber einem bestimmten Zylinder 11a auf der Grundlage von Signalen, die von dem Motordrehzahlsensor 35 und dem Zylinderidentifizierungssensor 36 gesendet werden. Mit anderen Worten ausgedrückt erfaßt die ECU 50 die Art des Hubs (Ansaugen, Komprimieren, Verbrennen, Ausstoßen), den der bestimmte Zylinder 11a gerade vollzieht. Demgemäß ist die ECU 50 in der Lage, den Zündzeitpunkt und den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Zylinders 11a auf der Grundlage des Kurbelwinkels zu ermitteln. Die Hübe von jedem Zylinder 11a werden in einer vorgegebenen Reihenfolge ausgeführt. Deshalb kann der momentan in anderen Zylindern ausgeführte Hub durch Bestätigen des momentanen Hubs des bestimmten Zylinders 11a ermittelt werden.

Ein Zündschloß 29 ist in der Umgebung einer (nicht gezeigten) Lenksäule vorgesehen, um den Motor 10 zu starten. Das Zündschloß 29 wird in eine EIN-Position, eine AUS-Position und eine Startposition gedreht.

Ein Anlasser 60 startet den Motor 10. Beim Starten des Motors 10 wird der Anlasser 63 mit der Kurbelwelle 63 verbunden, um eine drehende Kraft auf die Kurbelwelle 63 aufzubringen. Der Anlasser 63 wird angetrieben, wenn das Zündschloß 29 in die Startposition gedreht wird. Ein Anlasserschalter 22 ist in dem Anlasser 63 vorgesehen, um die Betätigung des Anlassers 63 zu erfassen und ein Anlassersignal ST abzugeben. Wenn der Anlasser 63 betätigt wird, wird der Wert des Anlassersignals ST auf Eins gesetzt. Wenn der Anlasser 63 deaktiviert wird, wird der Wert des Anlassersignals ST auf Null gesetzt.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, umfaßt die ECU 50 eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU = Central Processing Unit) 52, einen Nur-Lese-Speicher (ROM = Read Only Memory) 51, einen flüchtigen Zugriffsspeicher (RAM = Random Access Memory) 53, einen flüchtigen Sicherungszugriffsspeicher (RAM) 54, eine Zeitzähleinrichtung 58, einen Eingangsschnittstellenschaltkreis 56, einen Ausgangsschnittstellenschaltkreis 57 und einen Bus 55. Der ROM 51 speichert verschiedene Programme. Der RAM 53 speichert zeitweise verschiedene Daten. Der Sicherungs-RAM 54 hält zeitweise Daten, die früher gespeichert waren. Die Zähleinrichtung 58 mißt die Zeit.

Der Anlasserschalter 22, das Zündschloß 29, der Kühlmitteltemperatursensor 30, der Ansaugluftdrucksensor 31, der Drosselsensor 32, der Drosselsensor 33, die Lambdasonde 34, der Motordrehzahlsensor 35, der Zylinderidentifizierungssensor 36 und der Leerlaufschalter 37 sind mit dem Eingangsschnittstellenschaltkreis 56 verbunden. Die Einspritzeinrichtungen 16, die Zündeinrichtung 28, das Stellglied 21 und der Anlasser 60 sind mit dem Ausgangsschnittstellenschaltkreis 57 verbunden. Die CPU 52 führt ein im ROM 51 gespeichertes Regelprogramm aus, um die Einspritzeinrichtungen 16, das Stellglied 21, die Zündeinrichtung 28 und den Anlasser 60 auf der Grundlage von Signalen zu steuern, die von den Sensoren 22 und 29 bis 37 gesendet werden. Beim Ausführen des Programms wird eine Drosselklappenregelung und eine Kraftstoffeinspritzregelung ausgeführt.

Die Kraftstoffeinspritzregelroutine wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben.

Beim Schritt 101 ermittelt die CPU 50, ob der Wert des Anlassersignals ST auf Eins gesetzt ist. Wenn er auf Eins gesetzt ist, ermittelt die ECU 50, daß der Motor 10 sich gerade beim Starten befindet und schreitet zum Schritt 102 fort. Wenn der Wert des Anlassersignals ST auf Null gesetzt ist, beendet die ECU 50 die Ausführung der Routine.

Beim Schritt 102 ermittelt die ECU 50 unter Bezugnahme auf das Leerlaufsignal IDL, ob die Drosselklappe 181 den Ansaugkanal 15 vollständig schließt. Wenn er vollständig geschlossen ist, schreitet die ECU 50 zum Schritt 103 fort. Wenn die Drosselklappe 181 in einer offenen Position angeordnet ist, schreitet die ECU 50 zum Schritt 109 fort.

Beim Schritt 103 liest die ECU 50 den Zählwert CNT, das der durch die Zähleinrichtung 58 gemessene Wert der Zeit ist. Der Zählwert CNT zeigt die verstrichene Zeit an, seit sich die Motordrehzahl NE auf einen vorgegebenen Wert erhöht hat, nachdem der momentan in den Zylindern 11a ausgeführte Hub identifiziert wurde. Beim Schritt 104 liest die ECU 50 die Motordrehzahl NE.

Beim Schritt 105 schätzt die ECU 50 den Wert des momentanen Drucks C in dem Ansaugkanal 15 aus dem Zählwert CNT und der Motordrehzahl NE. Insbesondere schätzt die ECU 50 den Wert des Unterdrucks in jedem Zylinder 11a in der Umgebung des zugehörigen Einlaßanschlusses 121. Der Druck C wird hier anschließend als Einlaßanschlußdruck bezeichnet. Der Druck C unterscheidet sich von dem durch den Drucksensor 31 erfaßten Druck. Beim Schätzen des Einlaßanschlußdrucks C bezieht sich die ECU 50 auf vorgegebene Funktionsdaten, deren Parameter den Zählwert CNT, die Motordrehzahl NE und den Einlaßanschlußdruck C umfassen. Die ECU 50 berechnet des weiteren die Druckänderung ΔC. Wie in Fig. 7(a) gezeigt ist, wird die Druckänderung ΔC erhalten, indem der momentane Einlaßanschlußdruck C₁ von dem Einlaßanschlußdruck der vorhergehenden Routine C_i-1 abgezogen wird.

Beim Schritt 106 berechnet die ECU 50 die Ventilöffnungszeitdauer t des Einlaßventils 13 für den Vollzug der nachfolgenden Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage der Motordrehzahl NE. Die Öffnungszeitdauer t des Einlaßventils 13 ist die Zeitdauer, die mit der Berechnung des Einlaßanschlußdrucks C oder dem Zeitpunkt T1 beginnt bis zum Zeitpunkt T2, wenn das Einlaßventil 13 geschlossen wird.

Beim Schritt 107 schätzt die ECU 50 den Ansaugdruck D, der dem betreffenden Zylinder 11a zum Zeitpunkt T2 entspricht, das dann ist, wenn das zugehörige Einlaßventil 13 geschlossen ist. Beim Schätzen des Einlaßanschlußdrucks D bezieht sich die ECU 50 auf vorgegebene Funktionsdaten, deren Parameter den Einlaßanschlußdruck C, die Druckänderung ΔC, die Öffnungszeitdauer t und den Einlaßanschlußdruck D umfassen.

Beim Schritt 108 berechnet die ECU 50 die abschließende Einspritzmenge TAU. Die ECU 50 berechnet zuerst die Grundeinspritzmenge TAUa zum Starten des Motors auf der Grundlage des Einlaßanschlußdrucks D und der Kühlmitteltemperatur THW. Die ECU 50 berechnet dann die abschließende Kraftstoffeinspritzmenge TAU bei geschlossener Drosselklappe 181 mit der untenstehenden Gleichung.

TAU = TAUa × KTHW × KTHA.

KTHW ist ein Kühlmitteltemperaturkompensationskoeffizient und KTHA ist ein Ansauglufttemperaturkompensationskoeffizient. Der Kühlmitteltemperaturkompensationskoeffizient KTHW wird gemäß der Kühlmitteltemperatur TRW ermittelt, wie in der Kurve der Fig. 5 gezeigt ist. Auf dieselbe Weise wird der Ansauglufttemperaturkompensationskoeffizient KTHA gemäß der Ansauglufttemperatur THA ermittelt, wie in der Kurve der Fig. 6 gezeigt ist.

Nach der Berechnung der abschließenden Einspritzmenge TAU beendet die ECU 50 die Ausführung der Routine.

Beim Fortschreiten vom Schritt 102 zum Schritt 109 ermittelt die ECU 50, ob das Starten des Motors vervollständigt ist, indem auf eine Startmarke Bezug genommen wird. Die Startmarke wird bei einer anderen Routine auf Eins gesetzt, wenn die Motordrehzahl NE niedriger als die Motorleerlaufdrehzahl wird. Bei anderen Bedingungen wird die Startmarke auf Null gesetzt. Demgemäß schreitet die ECU 50 zum Schritt 116 fort, wenn die Startmarke auf Eins gesetzt ist, und zum Schritt 110, wenn die Startmarke auf Null gesetzt ist.

Beim Schritt 116 tritt die ECU 50 in die Kraftstoffeinspritzregelung ein, die nach dem Starten des Motors auszuführen ist, und beendet dann die Ausführung der Routine.

Wenn der Motor 10 beim Schritt 109 mit dem durch die Drosselklappe 181 geöffneten Ansaugkanal 15 noch nicht angesprungen ist, schreitet die ECU 50 zum Schritt 110 fort.

Die in den Schritten 110 bis 115 ausgeführten Prozesse sind meistens mit denen identisch, die bei den vorstehend erwähnten Schritten 103 bis 108 ausgeführt werden. Jedoch beim Schritt 112 bezieht sich die ECU 50 beim Schätzen des Einlaßanschlußdrucks C auf Funktionsdaten, die sich von denen beim Schritt 105 unterscheiden. Auch beim Schritt 114 bezieht sich die ECU 50 beim Schätzen des Einlaßanschlußdrucks D auf Funktionsdaten, die sich von denen beim Schritt 107 unterscheiden.

Bei den Schritt 110 bis 115 wird der Ansaugkanal 15 durch die Drosselklappe 181 geöffnet. Somit ist die in die Brennkammern 62 eingezogene Luftmenge größer als die während der Verarbeitung der Schritte 103 bis 108. Demgemäß erhöht sich die beim Schritt 115 von der Einspritzeinrichtung 26 eingespritzte Kraftstoffmenge gemäß dem Erhöhen der Luftmenge.

Bei dieser Routine schätzt die ECU 50 den momentanen Einlaßanschlußdruck C und den Einlaßanschlußdruck D, das der Druck ist, wenn das Einlaßventil 13 geschlossen wäre. Demgemäß wird die dem Einlaßanschlußdruck D entsprechende Kraftstoffmenge berechnet und von der zugehörigen Einspritzeinrichtung 16 in jeden Zylinder 11a eingespritzt.

Die beim Starten des Motors ausgeführte Drosselklappenregelroutine wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben.

Beim Schritt 201 ermittelt die ECU 50, ob das Starten des Motors 10 vervollständigt ist, indem auf dieselbe Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen Schritt 109 auf die Startmarke Bezug genommen wird. Wenn der Motor 10 angesprungen ist, schreitet die ECU 50 zum Schritt 206 fort. Wenn das Starten des Motors 10 noch nicht vervollständigt ist, schreitet die ECU 50 zum Schritt 202 fort.

Da der Motor beim Schritt 206 angesprungen ist, öffnet die ECU 50 den Ansaugkanal 15, um durch Einstellen der Drosselklappe 181 auf den Öffnungswinkel θ1 nach dem Starten den Motor 10 im Leerlauf zu betreiben. Die ECU 50 beendet dann die Routine. Der Öffnungswinkel θ1 zum Betreiben des Motors 10 im Leerlauf entspricht dem Winkel, der das Strömen der nötigen Luftmenge zum Laufenlassen des Motors 10 ermöglicht.

Beim Schritt 202 ermittelt die ECU 50 auf der Grundlage des Anlassersignals ST, ob der Anlasser 63 betrieben wird. Wenn der Anlasser 63 betrieben wird, schreitet die ECU 50 zum Schritt 203 fort. Wenn der Anlasser 63 nicht betrieben wird, beendet die ECU 50 die Routine.

Beim Schritt 203 ermittelt die ECU 50, ob Kraftstoff in jeden und alle vier Zylinder 11a (#1 bis #4) eingespritzt wurde und ob die zugehörigen vier Kolben alle die Ausführung des Verbrennungshubs beendet haben. Der Schritt 203 wird auf der Grundlage der Signale von dem Motordrehzahlsensor 35 und dem Zylinderidentifizierungssensor 36 ausgeführt. Wenn die Bedingungen des Schritts 203 erfüllt sind, schreitet die ECU 50 zum Schritt 205 fort. Wenn die Bedingungen des Schritts 203 nicht erfüllt sind, schreitet die ECU 50 zum Schritt 204 fort. Wenn beispielsweise Kraftstoff anfangs in den vierten Zylinder #4 eingespritzt wird, wie in den Fig. 7(a) und 7(b) gezeigt ist, wird der Kraftstoff nachfolgend in der Reihenfolge des ersten Zylinders #1, des zweiten Zylinders #2 und des dritten Zylinders #3 eingespritzt. Danach beginnt der zu dem vierten Zylinder #4 gehörende Kolben 61 mit dem Verbrennungshub. Die Kolben 61 des ersten, zweiten und dritten Zylinders #1, #2, #3 beginnen dann mit dem Expansionshub, wobei einer nach dem anderen fortschreitet. Wenn der zu dem dritten Zylinder #3 gehörende Kolben 61 den Verbrennungshub beginnt, schreitet die ECU 50 vom Schritt 203 zum Schritt 205 fort. Mit anderen Worten ausgedrückt schreitet die ECU 50 vom Schritt 203 zum Schritt 205 fort, wenn das Starten des Motors 10 noch nicht vervollständigt ist, selbst wenn eine vorgegebene Zeitdauer seit dem Beginn der Kraftstoffeinspritzung verstrichen ist.

Beim Schritt 204 schließt die ECU 50 den Ansaugkanal 15 mit der Drosselklappe 181 und beendet dann die Routine.

Beim Schritt 205 öffnet die ECU 50 des weiteren den Ansaugkanal 51, um die in die Brennkammern 52 gezogene Luftmenge durch Einstellen der Drosselklappe 181 auf einen vorgegebenen Winkel θ2 zu erhöhen. Die ECU 50 schreitet zum Schritt 205 fort, wenn die in die Brennkammern 62 gezogene Luftmenge unzureichend wird, nachdem eine vorgegebene Zeitdauer nach dem Ankurbeln verstrichen ist. Die unzureichende Luftmenge behindert das Starten des Motors 10. Der Öffnungswinkel θ2 ist ausreichend, um die in die Brennkammern 62 gezogene Luftmenge zu erhöhen, während sich auch der tatsächliche Einlaßanschlußdruck erhöht.

Der Betrieb des Kraftstoffeinspritzregelgeräts wird nun unter Bezugnahme auf die Zeitkurven der Fig. 3(a) bis 3(d), Fig. 7(a) und 7(b) beschrieben. Die Zeitkurven zeigen die Motordrehzahl NE, den Drosselwinkel TA, den Einlaßanschlußdruck und den aktuellen Hub der Zylinder #1 bis #4.

Wenn eine Verbrennung anfangs in der Brennkammer 62 des vierten Zylinders #4 stattfindet, wie in Fig. 3(d) gezeigt ist, beginnt das Erhöhen der Motordrehzahl NE, wie in Fig. 3(a) gezeigt ist. Die Vervollständigung des Startens des Motors 10 wird ermittelt, wenn die Motordrehzahl NE zum Zeitpunkt T3 einen vorgegebenen Wert erreicht. Wie in Fig. 3(b) gezeigt ist, ist der Ansaugkanal 15 bis zum Zeitpunkt T3 durch die Drosselklappe 181 geschlossen, um den Einlaßanschlußdruck zu vermindern. Nach dem Zeitpunkt T3 wird die Drosselklappe 181 eingestellt und bei dem Öffnungswinkel θ1 gehalten. Das ermöglicht das Strömen der Luft durch den Ansaugkanal 15 in die Brennkammern 62 und das Betreiben des Motors 10 im Leerlauf.

Die durchgezogene Linie der Fig. 3(c) zeigt die Schwankung des Einlaßanschlußdrucks bei einem kontinuierlich geschlossenen Zustand des Ansaugkanals 15. Die gestrichelte Linie der Fig. 3(c) zeigt die Schwankung des Einlaßanschlußdrucks nach dem Ankurbeln bei einem kontinuierlich offenen Zustand des Ansaugkanals 15 (der Zustand, wobei der Drosselwinkel TA bei dem vorgegebenen Öffnungswinkel θ2 gehalten wird). Wenn der Ansaugkanal 15 kontinuierlich geschlossen ist, vermindert sich der Einlaßanschlußdruck plötzlich, wenn das Ankurbeln gestartet wird. Wenn jedoch der Ansaugkanal kontinuierlich geöffnet ist, ist die in die Brennkammern 62 gezogene Luftmenge relativ groß. Somit vermindert sich der Einlaßanschlußdruck allmählich, wenn das Ankurbeln gestartet wird.

Der Druck in der Umgebung des Einlaßanschlusses 121 (Einlaßanschlußdruck), in den Kraftstoff durch die zugehörige Einspritzeinrichtung 16 eingespritzt wird, unterscheidet sich von dem Druck in dem Windkessel 17 (Ansaugluftdruck), der durch den Drucksensor 31 erfaßt wird. Der Einlaßanschlußdruck schwankt, wenn die Zeit verstreicht. Der Einlaßanschlußdruck wird aus dem Zählwert CNT (der verstrichenen Zeit seit dem Beginn des Ankurbelns) und der Motordrehzahl NE geschätzt. Es gibt eine leichte Zeitverschiebung von dem Zeitpunkt des Einspritzens des Kraftstoffs aus der Einspritzeinrichtung 16 bis zu dem Zeitpunkt, an dem der eingespritzte Kraftstoff die zugehörige Brennkammer 62 erreicht. Eine Verminderung des Einlaßanschlußdrucks findet statt, wenn der eingespritzte Kraftstoff die zugehörige Brennkammer 62 erreicht. Demgemäß wird die Schwankung des Einlaßanschlußdrucks vorher geschätzt, um die Kraftstoffmenge zuzuführen, die dem tatsächlichen Einlaßanschlußdruck entspricht. Insbesondere wird der Einlaßanschlußdruck des Einlaßventils 13 geschätzt, der dem Zylinder 11 entspricht, in den Kraftstoff eingespritzt wird, wenn das Einlaßventil 13 geschlossen ist (nach der Zeitdauer t). Die optimal eingespritzte Kraftstoffmenge wird gemäß dem geschätzten Einlaßanschlußdruck berechnet. Das Einspritzen des Kraftstoffs gemäß dem Anschlußdruck verbessert die Starteigenschaften des Motors 10 und reduziert unerwünschte Emissionen, wie beispielsweise Kohlenwasserstoffe.

Wenn das Starten des Motors 10 nach dem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer nicht vervollständigt ist, gibt es aufgrund der unzureichenden Luftmenge in den Brennkammern 62 eine Neigung zum Auftreten von Fehlzündungen. Das behindert ein sanftes Starten des Motors 10. Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel das Starten des Motors 10 nicht vervollständigt ist, wird der Ansaugkanal 15 durch Einstellen der Drosselklappe 181 auf einen vorgegebenen Winkel θ2 geöffnet, selbst wenn Kraftstoff in jeden Zylinder 11a eingespritzt wurde und der zugehörige Kolben 61 den Verbrennungshub ausgeführt hat. Das erhöht die in die Brennkammern 62 gezogene Luftmenge. Beim Berechnen der Kraftstoffeinspritzmenge erhöht eine Erhöhung der Luftmenge die Grundkraftstoffeinspritzmenge. Das Erhöhen der Luftmenge und der Kraftstoffmenge verbessert die Starteigenschaften des Motors 10. Das startet zwangsläufig den Motor 10.

Obwohl hier nur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben ist, sollten für den Fachmann viele andere Ausführungsbeispiele der Erfindung offensichtlich sein, ohne daß vom Kern und Umfang der Erfindung abgewichen wird. Insbesondere sollte verständlich sein, daß die Erfindung in den folgenden Gestaltungen ausgeführt werden kann.

• (1) Der Ansaugluftdrucksensor 31 kann beseitigt werden. Dabei ist ein Luftströmungsmeßgerät in dem Ansaugkanal 15 angeordnet, um die Ansaugluftmenge zu messen.
• (2) Anstatt der Bezugnahme auf den Zählwert CNT und die Motordrehzahl NE zum Schätzen des Einlaßanschlußdrucks kann beim Schätzen des Anschlußdrucks auf den Ansaugluftdruck PM Bezug genommen werden, der durch den Ansaugluftdrucksensor 31 erfaßt wird. Dabei ist es nötig, den Ansaugluftdruck PM so zu korrigieren, daß er mit dem tatsächlichen Einlaßanschlußdruck übereinstimmt. Der Einlaßanschlußdruck D nach dem Verstreichen der Zeitdauer t wird aus dem korrigierten Druckwert geschätzt.
• (3) Bei dem bevorzugten und dargestellten Ausführungsbeispiel öffnet die Drosselklappe 181 den Ansaugkanal 15, um die in die Brennkammern 62 gezogene Luftmenge zu erhöhen, wenn Kraftstoff in jeden Zylinder 11a eingespritzt wurde und alle entsprechenden Kolben 11a den Expansionshub vollzogen haben. Die in die Brennkammern 62 gezogene Luftmenge kann jedoch auf andere Weisen erhöht werden. Beispielsweise kann der Ansaugkanal 15 geöffnet werden, nachdem drei der vier Zylinder 11a den Expansionshub ausgeführt haben. Der Ansaugkanal 15 kann auch geöffnet werden, nachdem eine vorgegebene Zeit nach dem anfänglichen Einspritzen von Kraftstoff von der Einspritzeinrichtung 16 verstrichen ist.
• (4) Wie in Fig. 10 gezeigt ist, kann eine durch einen Gaszug 184 an ein Gaspedal 183 angeschlossene Drosselklappe 182 an Stelle der elektronisch geregelten Drosselklappe 181 eingesetzt werden. Die Drosselklappe 182 schließt den Ansaugkanal 15 nicht vollständig, sondern ermöglicht den Durchtritt einer ausreichenden Luftmenge zum Betreiben des Motors 10 im Leerlauf. Dabei ist ein elektronisch geregeltes Ventil 20 in dem Ansaugkanal 15 angeordnet, um die durch den Kanal 15 strömende Luftmenge einzustellen. Der Öffnungswinkel des Ventils 20 wird durch das Stellglied 21 eingestellt. Während dem Starten des Motors 10 schließt das Ventil 20 den Ansaugkanal 15 vollständig.

Die Erfindung betrifft das Gerät und das Verfahren zum Einstellen der in den Zylinder 11a der Brennkraftmaschine eingeführten Luftmenge. Der Ansaugkanal 15 ist zum Einführen der Luft mit dem Zylinder 11a verbunden. Das Einlaßventil 13 ist in dem Ansaugkanal 15 vorgesehen, um den Zylinder 11a periodisch zu öffnen und zu schließen. Die Einspritzeinrichtung 16 ist zum Einspritzen von Kraftstoff in dem Ansaugkanal 15 vorgesehen. Die Drosselklappe 181 ist zum Einstellen der in den Zylinder 11a strömenden Luftmenge in dem Ansaugkanal 15 angeordnet. Die elektronische Regeleinheit ECU 50 regelt die Position der Drosselklappe 181. Die ECU 50 schließt den Ansaugkanal 15, um beim Starten des Ankurbelns den Druck in dem Ansaugkanal 15 zu vermindern. Die ECU 50 bewegt die Drosselklappe 181 in die erste Öffnungsposition θ2, um die in den Zylinder 11a eingeführte Luftmenge zu erhöhen, nachdem die vorgegebene Zeitdauer seit dem Start des Ankurbelns des Motors verstrichen ist. Die ECU 50 bewegt die Drosselklappe 181 in die Öffnungsposition θ1, wenn der Motor anspringt.

Deshalb sind die Beispiele und Ausführungsbeispiele als darstellend und nicht als einschränkend zu betrachten und die Erfindung ist nicht auf hier angegebenen Details beschränkt, sondern kann innerhalb dem Umfang der beigefügten Patentansprüche abgewandelt werden.

Claims (15)

1. Gerät zum Einstellen der in einen Zylinder (11a) einer Brennkraftmaschine eingeführten Luftmenge mit: einer Kurbelwelle (63), einem Anlasser (60) zum Ankurbeln der Kurbelwelle (63), einem Ansaugkanal (15), der zum Einführen von Luft in den Zylinder (11a) mit dem Zylinder (11a) verbunden ist, einem Einlaßventil (13) zum periodischen Öffnen und Schließen des Zylinders (11a), einer Einspritzeinrichtung (16) zum Einspritzen von Kraftstoff in den Ansaugkanal (15), einem in dem Ansaugkanal (15) angeordneten Einlaßsteuerventil (181), wobei das Einlaßsteuerventil (181) dazu dient, den Ansaugkanal (15) wahlweise zu schließen und zu öffnen, einer Motorzustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Zustands des Motors, einem ersten Computer (50) zum Berechnen einer einzuspritzenden Kraftstoffmenge auf der Grundlage des erfaßten Zustands des Motors, einem Kraftstoffregler (50) zum Steuern der Einspritzeinrichtung (16), um die berechnete Kraftstoffmenge einzuspritzen, einem ersten Regler (50) zum Steuern der Position des Einlaßsteuerventils (181), um die in den Zylinder (11a) strömende Luftmenge einzustellen, wobei der erste Regler (50) das Einlaßsteuerventil (181) so steuert, daß der Druck in dem Ansaugkanal (15) vermindert wird, wenn der Motor angekurbelt wird, wobei das Gerät dadurch gekennzeichnet ist, daß der erste Regler (50) das Einlaßsteuerventil (181) in eine erste Position bewegt, um zum Erhöhen der in den Zylinder (11a) eingeführten Luftmenge den Ansaugkanal (15) um einen vorgegebenen Beitrag zu öffnen, wenn eine bestimmte Zeitdauer seit dem Ankurbeln verstrichen ist, wenn der Motor nicht angesprungen ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, wobei der Motor eine Vielzahl von Zylindern (11a) hat, und wobei die bestimmte Zeitdauer durch Einspritzen von Kraftstoff in alle Zylinder (11a) und Ausführen eines Verbrennungshubs durch alle Zylinder (11a) ermittelt wird.

3. Gerät nach Anspruch 1, wobei der erste Regler (50) das Einlaßsteuerventil (181) in einer zweiten Position öffnet, um dem Motor den Betrieb im Leerlauf zu ermöglichen, wenn der Motor angesprungen ist.

4. Gerät nach Anspruch 1, das des weiteren eine Korrektureinrichtung (50) zum Korrigieren der von der Einspritzeinrichtung (16) eingespritzten Kraftstoffmenge aufweist, wenn der Ansaugkanal (15) geöffnet ist.

5. Gerät nach Anspruch 1, wobei das Einlaßsteuerventil eine Drosselklappe (181) umfaßt.

6. Gerät nach Anspruch 5, wobei die Drosselklappe (181) separat von einem Gaspedal gesteuert wird.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Ansaugkanal (15) ein stromaufwärtiges Ende und ein stromabwärtiges Ende hat, wobei das Einlaßsteuerventil (181) in dem stromaufwärtigen Ende angeordnet ist, und wobei die Einspritzeinrichtung (16) in dem stromabwärtigen Ende angeordnet ist.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Motor eine Vielzahl von Zylindern (11a) hat, und wobei der Ansaugkanal (15) geöffnet wird, nachdem in alle Zylinder (11a) Kraftstoff eingespritzt wurde und nachdem in allen Zylindern (11a) ein Verbrennungshub ausgeführt wurde.

9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das des weiteren eine erste Schätzeinrichtung (50) zum Schätzen des Drucks in dem Ansaugkanal (15) in der Nachbarschaft der Einspritzeinrichtung (16) auf der Grundlage des erfaßten Zustands des Motors aufweist, wobei der erste Computer (50) die von der Einspritzeinrichtung (16) einzuspritzende Kraftstoffmenge auf der Grundlage des geschätzten Drucks berechnet.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das des weiteren eine Drosselklappe (182) zum Einstellen der in den Zylinder (11a) strömenden Luftmenge aufweist, wobei die Drosselklappe (182) mit einem Gaspedal (183) verbunden ist, und wobei die Öffnungsposition der Drosselklappe (182) durch das Gaspedal (183) betätigt wird.

11. Verfahren zum Einstellen der in einen Zylinder (11a) einer Brennkraftmaschine eingeführten Luftmenge, wobei der Motor folgende Bauteile aufweist: eine Kurbelwelle (63), einen Anlasser (60) zum Ankurbeln der Kurbelwelle (63), einen Ansaugkanal (15), der zum Einführen von Luft in den Zylinder (11a) mit dem Zylinder (11a) verbunden ist, ein Einlaßventil (13) zum periodischen Öffnen und Schließen des Zylinders (11a), eine Einspritzeinrichtung (16) zum Einspritzen von Kraftstoff in den Ansaugkanal (15), ein in dem Ansaugkanal (15) angeordnetes Einlaßsteuerventil (181), wobei das Einlaßsteuerventil (181) dazu dient, den Ansaugkanal (15) wahlweise zu schließen und zu öffnen, eine Motorzustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Zustands des Motors,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Berechnen einer einzuspritzenden Kraftstoffmenge auf der Grundlage des erfaßten Zustands des Motors,
Steuern der Einspritzeinrichtung (16), um die berechnete Kraftstoffmenge einzuspritzen,
Steuern der Position des Einlaßsteuerventils (181), um die in den Zylinder (11a) strömende Luftmenge einzustellen, wobei das Einlaßsteuerventil (181) so geregelt wird, daß der Druck in dem Ansaugkanal (15) vermindert wird, wenn der Motor angekurbelt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß das Einlaßsteuerventil (181) in eine erste Position bewegt wird, um zum Erhöhen der in den Zylinder (11a) eingeführten Luftmenge den Ansaugkanal (15) um einen vorgegebenen Betrag zu öffnen, wenn eine bestimmte Zeitdauer seit dem Ankurbeln verstrichen ist, wenn der Motor nicht angesprungen ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, das des weiteren einen Schritt des Öffnens des Einlaßsteuerventils (181) in eine zweite Position aufweist, um dem Motor den Betrieb im Leerlauf zu ermöglichen, wenn der Motor angesprungen ist.

13. Verfahren nach Anspruch 11, das des weiteren einen Schritt der Korrektur der von der Einspritzeinrichtung (16) einzuspritzenden Kraftstoffmenge aufweist, wenn der Ansaugkanal (15) geöffnet ist.

14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Motor eine Vielzahl von Zylindern (11a) hat, und wobei die bestimmte Zeitdauer dadurch ermittelt wird, wenn Kraftstoff in alle Zylinder (11a) eingespritzt wurde, und wenn in allen Zylinder (11a) ein Verbrennungshub ausgeführt wurde.

15. Verfahren nach Anspruch 11, das des weiteren einen Schritt des Schätzens des Drucks in dem Ansaugkanal (15) in der Nachbarschaft der Einspritzeinrichtung (16) auf der Grundlage des erfaßten Zustands des Motors aufweist, wobei die Berechnung der von der Einspritzeinrichtung (16) einzuspritzenden Kraftstoffmenge auf der Grundlage des geschätzten Drucks durchgeführt wird.