DE60009188T2

DE60009188T2 - Vorrichtung und Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE60009188T2
Application number: DE60009188T
Authority: DE
Inventors: Masanobu Toyota-shi Aichi-ken Kanamaru; Satoru Toyota-shi Aichi-ken Watanabe
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-04-06
Filing date: 2000-04-05
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2020-04-06
Also published as: JP2000291468A; US6360160B1; DE60009188D1; EP1043489A3; JP3454182B2; EP1043489A2; EP1043489B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, und bezieht sich insbesondere auf eine Steuervorrichtung zum Steuern der Drehzahl einer Brennkraftmaschine während einer Phase nach dem Starten der Brennkraftmaschine (nachstehend bedeutet "Nachstartphase" eine Zeitspanne, die unmittelbar auf das Starten der Maschine bzw. des Motors folgt, und sich im Einzelnen ausgehend von der anfänglichen Zündung von Motorkraftstoff bis dann, wenn die Brennkraftmaschine in einen stabilen Leerlaufzustand eintritt, erstreckt).
Zur Verringerung der Luftverschmutzung wurden und werden verschiedene Fahrzeugtechnologien entwickelt, um Emissionen zu reduzieren. In dieser Hinsicht werden Verbesserungen bei der Emissionssteuerung während einer Zeitspanne nach dem Starten einer Brennkraftmaschine zunehmend wichtig, und wird nunmehr verlangt, daß während, einer Nachstartphase einer Brennkraftmaschine die Brennkraftmaschine mit guter Genauigkeit und ohne Schwankungen gesteuert wird. Insbesondere wird stark verlangt, daß die Motordrehzahl während der Nachstartphase mit guter Genauigkeit auf eine beabsichtigte Art und Weise gesteuert wird, weil die Motordrehzahl während der Nachstartphase eine große und direkte Auswirkung auf die Emissionsqualität hat.
Eine verwandte Brennkraftmaschinentechnologie, die das Drosselklappenöffnungsausmaß so steuert, daß die Motordrehzahl einen Sollwert entsprechend der Motortemperatur erreicht, ist zum Beispiel in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. SHO 62-3139 offenbart.
Die Verbrennung in einer Brennkraftmaschine wird jedoch nicht nur durch die Motortemperatur beeinflußt, sondern auch durch verschiedene Umgebungsbedingungen (beispielsweise den Luftdruck, die Temperatur, die Feuchtigkeit, usw.), Unterschiede zwischen einzelnen Motoren, die Eigenschaften eines verwendeten Kraftstoffs, und dergleichen. Die Auswirkungen solcher Faktoren sind während des Startens und während der Nachstartphase besonders groß. Zum Beispiel variieren die Eigenschaften eines Kraftstoffs in Abhängigkeit von Rohölquellen, Raffineriefirmen (und Einrichtungen einer einzelnen Firma), Jahreszeiten der Raffinierung (ein schwerer Kraftstoff enthält reduzierte flüchtige Komponenten für eine Sommersaison, und ein leichter Kraftstoff enthält erhöhte flüchtige Komponenten für eine Wintersaison), und dergleichen.
9 ist ein Diagramm, das unterschiedliche Muster von Änderungen in der Motordrehzahl während der Nachstartphase zeigt, die durch unterschiedliche Kraftstoffeigenschaften verursacht werden, wobei eine durchgezogene Linie einen leichten Kraftstoff angibt, der vermehrt flüchtige Komponenten enthält, und eine durchbrochene Linie einen schweren Kraftstoff angibt, der verringert flüchtige Komponenten enthält. Wie in 9 gezeigt ist, wird die Motordrehzahl während der Nachstartphase beträchtlich nur durch die Kraftstoffeigenschaften beeinflußt wird. Verschiedene andere Auswirkungen werden auch durch andere Faktoren wie vorstehend erwähnt verursacht. Ferner wird auch dann, wenn optimale Werte nach einem großen Ausmaß von Studien festgelegt werden, ein Aussetzen der Brennkraftmaschine gegenüber einer Bedingung außerhalb des Entwurfsbedingungsbereichs wahrscheinlich in einer Verschlechterung der Verbrennung und einer Verringerung der Emissionsqualität resultieren.
Die Druckschrift US 5 163 408 offenbart eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren einer Brennkraftmaschine, wie in dem O-berbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 4 angegeben ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren bereitzustellen, die in der Lage sind, die Drehzahl einer Brennkraftmaschine während der Nachstartphase mit guter Genauigkeit so zu steuern, daß die Nachstartdrehzahl einem Solländerungsmuster folgt, ohne durch Unterschiede zwischen einzelnen Brennkraftmaschinen, Umgebungsbedingungen, Eigenschaften eines verwendeten Kraftstoffs usw. beeinflußt zu werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Steuervorrichtung einer Brennkraftmaschine wie in Patentanspruch 1 definiert, und alternativ durch ein Steuerverfahren einer Brennkraftmaschine wie in Patentanspruch 4 definiert, gelöst.
Die vorstehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen entnehmbar, worin gleiche Bezugszeichen dazu verwendet werden, gleiche Elemente darzustellen, und worin:
1 eine vereinfachte Darstellung eines Hardware-Aufbaus ist, der bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung gemeinsam ist;
2A ein Ablaufdiagramm ist, das einen Steuerbetriebsablauf gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
2B ein Diagramm ist, das die Steuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
3 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Steuerbetriebsablauf gemäß einer ersten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels darstellt;
4 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Steuerbetriebsablauf gemäß einer zweiten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels darstellt;
5A ein Ablaufdiagramm ist, das einen Steuerbetriebsablauf gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
5B ein Diagramm ist, das die Steuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt;
6A ein Ablaufdiagramm ist, das einen Steuerbetriebsablauf gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
6B ein Diagramm ist, das die Steuerung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel darstellt;
7A, 7B und 7B Diagramme sind, die jeweils einen Empfindlichkeitskoeffizienten der Ansaugluftmenge, einen Empfindlichkeitskoeffizienten des Zündzeitpunkts, und einen Empfindlichkeitskoeffizienten der Menge eingespritzten Kraftstoffs zeigen, welches Steuerparameter sind, die in einer Steuerung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden;
8 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Steuerbetriebsablauf gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel darstellt; und
9 ein Diagramm ist, das verschiedene Änderungsmuster der Drehzahl während der Nachstartphase aufgrund verschiedener Kraftstoffeigenschaften gemäß einem verwandten Stand der Technik zeigt.
Nachstehend werden ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung und nicht beanspruchte Beispiele, die zum Verständnis der Erfindung nützlich sind, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine vereinfachte Darstellung eines Hardware-Aufbaus, der dem bevorzugten Ausführungsbeispiel und nachstehend beschriebenen Beispielen gemeinsam ist. Bezugnehmend auf 1 weist eine Brennkraftmaschine 1 eine elektronisch gesteuerte Drosselklappe 3, die in einem Abschnitt eines Ansaugkanals 2 angeordnet ist, der sich stromab eines (nicht gezeigten) Luftfilters erstreckt. Ein Drosselklappenventil 3a der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 3 wird durch einen Drosselklappenmotor 3b in der Öffnungs- und der Schließrichtung angetrieben. Wenn ein Öffnungsausmaß-Anweisungswert von einer Motorsteuereinheit (ECU) 10 der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 3 zugeführt wird, treibt der Drosselklappenmotor 3b das Drosselklappenventil 3a an, um das angewiesene Ausmaß der Öffnung in Antwort auf den Anweisungswert zu erreichen.
Das Ausmaß der Öffnung des Drosselklappenventils 3a wird über einen Bereich zwischen einem vollständig geschlossenen Zustand, der in 1 durch eine durchgezogene Linie angezeigt wird, und einen voll geöffneten Zustand, der in 1 durch eine durchbrochene Linie angezeigt wird, gesteuert. Das Öffnungsausmaß des Drosselklappenventils 3a wird durch einen Drosselklappenöffnungssensor 4 erfaßt. Das angewiesene Ausmaß der Öffnung des Drosselklappenventils 3a wird in Übereinstimmung mit einem Anzeigesignal für das Ausmaß des Niederdrückens eines Beschleunigungspedals (Beschleunigungsvorgang-Ausmaßsignal) von einem Sen 15 für das Niederdrücken eines Beschleunigungspedals 14, der zum Erfassen des Ausmaßes des Niederdrückens des Beschleunigungspedals 14 an Beschleunigungspedal angebracht ist, ermittelt.
Obwohl der Ansaugluftmengenstrom (die Ansaugluftmenge) während des Leerlaufs der Brennkraftmaschine, auf die sich die Erfindung bezieht (nachstehend beschrieben), unter Verwendung der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 3 ausreichend gesteuert werden kann, kann die Steuerung des Ansaugluftmengenstroms während des Leerlaufs, auf die sich die Erfindung bezieht, auch unter Verwendung eines Leerlaufdrehzahl-Steuerventils (nachstehend als "ISCV" bezeichnet) 5 erfolgen, das in einem Nebenschlußkanal in der Umgebung des Drosselklappenventils 3a bereitgestellt ist, wie in 1 gezeigt ist.
Ein Luftdrucksensor 18 ist in einem Abschnitt des Ansaugkanals 2 bereitgestellt, der sich stromauf der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 3 erstreckt. Ein Überdruck- bzw. Saugtank 6 zum Verhindern von Ansaugpulsieren in der Brennkraftmaschine ist stromab der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 3 bereitgestellt. Ein Drucksensor 7 ist in dem Saugtank 6 zum Erfassen des Drucks der Ansaugluft bereitgestellt.
Stromab des Saugtanks 6 sind Kraftstoffeinspritzventile 8 zum Zuführen von unter Druck stehendem Kraftstoff aus einem Kraftstoffzufuhrsystem in entsprechende Zylinderansaugports angeordnet. Die Zündung des Motorkraftstoffs erfolgt durch eine Zündeinrichtung 27, die eine elektrische Entladung aus Zündkerzen 29 über die Verwendung einer Zündspule 28 auf der Grundlage von Signalen von der ECU 10 bewirkt.
Ein Wassertemperatursensor 11 zum Erfassen der Temperatur von Kühlwasser der Brennkraftmaschine 1 ist in einem in einem Zylinderblock der Brennkraftmaschine 1 ausgebildeten Kühlwasserkanal 9 bereitgestellt. Der Wassertemperatursensor 11 erzeugt ein analoges Spannungssignal entsprechend der Temperatur von Kühlwasser. Ein Abgaskanal 12 ist mit einem (nicht gezeigten) Dreiwege-Katalysator zum gleichzeitigen Entfernen dreier schädlicher Komponenten, d. h. HC, CO und NOx, aus dem Abgas versehen. Ein O2-Sensor 13, welcher eine Art von Luft-Kraftstoff-Sensor ist, ist in einem Abschnitt des Abgaskanals 12 bereitgestellt, der sich stromauf des Katalysators erstreckt. Der O2-Sensor 13 erzeugt ein elektrisches Signal entsprechend der Konzentration von Sauerstoffkomponenten in dem Abgas. Die Signale von den verschiedenen Sensoren werden der ECU 10 zugeführt.
Die ECU 10 nimmt auch die Eingabe eines Zündschlüssel-Positionssignals (das eine Zusatzgeräteposition, eine Ein-Position, eine Anlaßposition und dergleichen) von einem mit einer Batterie 16 verbundenen Zündschalter 17, die Eingabe eines Oberer Totpunkt-Mittensignals TDC und ein bei jedem vorbestimmten Winkel erzeugtes Kurbelwinkelsignal CA, welche von einem Kurbelwinkel-Positionssensor 21 ausgegeben werden, der benachbart zu einem Zeitsteuerrotor 24 bereitgestellt ist, der fest mit einem mit einem Ende einer Kurbelwelle verbundenen Kurbelwellen-Zeitsteuerriemen verbunden oder mit diesem zusammen ausgebildet ist, und die Eingabe der Schmiermitteltemperatur von einem Öltemperatursensor 22 entgegen. Ein mit dem anderen Ende der Kurbelwelle verbundenes Ringrad bzw. Ritzel 23 wird durch einen Anlasser 19 während des Anlassens der Brennkraftmaschine 1 in Rotation versetzt.
Wenn die Brennkraftmaschine 1 zu arbeiten beginnt, wird die ECU 10 mit Energie versorgt, um Programme zu aktivieren. Die ECU 10 empfängt dann Ausgangssignale der verschiedenen Sensoren und steuert den Drosselklappenantriebsmotor 3b, das ISCV 5, die Kraftstoffeinspritzventile 8, den Zeitsteuerrotor 24, und andere Aktuatoren. Zu diesem Zweck besitzt die ECU 10 A/D-Umsetzer zum Umwandeln analoger Signale von den verschiedenen Sensoren in digitale Signale, eine Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle 101 zur Eingabe von Signalen von den verschiedenen Sensoren und Ausgabe von Ansteuersignalen an die verschiedenen Aktuatoren, eine CPU 102, Speichereinrichtungen, wie beispielsweise ein ROM 103, ein RAM 104 und dergleichen, einen Taktgeber 105, und dergleichen. Diese Komponenten der ECU 10 sind durch einen Bus 106 miteinander verbunden.
Die Erfassung der Motordrehzahl Ne, welche bei der Erfindung besonders wichtig ist, wird nachstehend beschrieben.
Die Motordrehzahl Ne wird durch Messen eines Intervalls (einer Zeit) zwischen vorbestimmten Kurbelwinkelsignalen CA ermittelt. Der Zeitsteuerrotor 24 weist Signalzähne 25 auf, die im wesent lichen in Abständen von jeweils 10 Grad angeordnet sind (wobei ein Abschnitt 26, an dem zwei Zähne ausgenommen sind, zum Erfassen der Mitte des oberen Totpunkts ausgebildet ist). Daher beträgt die Gesamtanzahl von Signalzähnen des Zeitsteuerrotors 24 vierunddreißig. Der Kurbelwinkelpositionssensor 21 wird durch einen elektromagnetischen Aufnehmer gebildet, und gibt ein Kurbelrotationssignal nach jeder Drehung um 10 Grad aus.
Steuerungen gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung und die für das Verständnis der Erfindung nützlichen Beispiele mit dem vorstehend beschriebenen Hardware-Aufbau werden nachstehend beschrieben.
Um die Drehzahl des Motors zu stabilisieren, wird ein Index ausgewählt, der eine Änderung in der Drehzahl angibt, und wird eine Steuerung so durchgeführt, daß eine Schwankung des Werts des Index unterdrückt wird. Der gesteuerte Index kann zum Beispiel ein beliebiger der folgenden drei Indizes sein:

(1) die Spitzen-Motordrehzahl während der Nachstartphase;
(2) der Mittelwert der Anstiegsrate der Motordrehzahl während der Nachstartphase; und
(3) die Zeit, die die Motordrehzahl benötigt, um eine vorbestimmte Drehzahl während der Nachstartphase zu erreichen.

Als ein Steuerparameter zum Unterdrücken der Schwankung des gesteuerten Index wie vorstehend erwähnt können die folgenden drei Parameter in Betracht gezogen werden.

(a) der Ansaugluftstrom (die Ansaugluftmenge);
(b) der Zündzeitpunkt; und
(c) die eingespritzte Kraftstoffmenge.

Das Ausführungsbeispiel und die Beispiele, die nachstehend beschrieben werden sind: Ein erstes, nicht Teil der Erfindung bildendes Beispiel, das den gesteuerten Index (1) + den Steuerparameter (a) verwendet; eine erste Modifikation des ersten, nicht Teil der Erfindung bildenden Beispiels, das den gesteuerten Index (1) + den Steuerparameter (b) verwendet; eine zweite Modifikation des ersten, nicht Teil der Erfin dung bildenden Beispiels, das den gesteuerten Index (1) und den Steuerparameter (c) verwendet; ein zweites, nicht Teil der Erfindung bildendes Beispiel, das den gesteuerten Index (2) und den Steuerparameter (a) verwendet; ein Ausführungsbeispiel, das den gesteuerten Index (3) und den Steuerparameter (a) verwendet; und ein drittes, nicht Teil der Erfindung bildendes Beispiel, das den gesteuerten Index (1) und die Steuerparameter (a), (b) und (c) verwendet.
Erstes, nicht Teil der Erfindung bildendes Beispiel Die ECU 10 lernt (speichert, aktualisiert) eine Nachstartphasen-Spitzenmotordrehzahl und vergleicht den gelernten Wert mit einem (in der ECU 10 gespeicherten) Sollwert, der in Übereinstimmung mit der Motortemperatur vorbestimmt ist. Die ECU 10 ermittelt den Wert des Ansaugluftstroms (Anweisungswert) für das nächste Starten so, daß die nächste Nachstartphasen-Spitzenmotordrehzahl gleich dem Sollwert wird.
2A ist ein Ablaufdiagramm, das einen in dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführten Steuerbetriebsablauf darstellt. In Schritt 101 ermittelt die ECU 10, ob sich die Brennkraftmaschine 1 in dem Leerlauf zustand befindet, auf der Grundlage eines Signals von dem Drosselklappen-Öffnungssensor 4 oder dem Sensor 15 für das Niederdrücken des Beschleunigungspedals. In Schritt 102 ermittelt die ECU 10, ob innerhalb einer vorbestimmten, auf das Starten des Motors folgenden Einstellzeit noch Zeit verbleibt, auf der Grundlage einer durch einen Zeitgeber gemessenen Zeit, der gleichzeitig mit dem Starten des Motors anläuft. Falls in beiden Schritten 101 und 102 eine bejahende Ermittlung erfolgt, schreitet der Prozeß zu Schritt 103 fort. In Schritt 103 berechnet die ECU 10 einen gegenwärtigen tatsächlichen Nachstartphasen-Spitzenmotordrehzahlwert gnepk. Nachfolgende liest in Schritt 104 die ECU 10 einen Nachstartphasen-Spitzenmotordrehzahl-Sollwert tnepk aus einer Tabelle. Darauffolgend berechnet in Schritt 105 die ECU einen Ansaugluftstrom QST, der für das nächste Starten des Motors verwendet wird, durch Multiplizieren des für das gegenwärtige Starten verwendeten Ansaugluftstroms QST mit einem Verhältnis zwischen dem tatsächlichen Nachstartphasen-Spitzenmotordrehzahlwert gnepk und dem Nachstartphasen-Spitzenmotordrehzahl-Sollwert tnepk, d. h. tnepk/gnepk. In Schritt 106 endet der Prozeß.
Falls in Schritt 101 oder 102 eine negative bzw. verneinende Ermittlung erfolgt, endet der Prozeß unmittelbar. 2B ist ein Diagramm, das das Konzept der Steuerung in Übereinstimmung mit dem ersten, nicht Teil der Erfindung bildenden Beispiel darstellt.
In dem Diagramm von 2B ist die tatsächliche Motordrehzahl während der Nachstartphase durch eine durchgezogene Linie angegeben, und sind die Motordrehzahl-Sollwerte während der Nachstartphase durch eine durchbrochene Linie angegeben. Die Motordrehzahl steigt nach dem Starten vorübergehend an und erreicht dann eine Leerlaufdrehzahl. Der tatsächliche Nachstartphasen-Spitzenmotordrehzahlwert gnepk ist zu diesem Zeitpunkt niedriger als der Spitzenmotordrehzahl-Sollwert tnepk. Daher wird während der nächsten Nachstartphase der Luftstrom zu dem Motor so gesteuert, daß die Motordrehzahl zum Zeitpunkt der Spitzenmotordrehzahl gleich dem Spitzenmotordrehzahl-Sollwert wird. Genauer ausgedrückt werden während des nächsten Startens des Motors die elektronisch gesteuerte Drosselklappe 3 oder das ISCV 5 so gesteuert, daß der in Schritt 105 ermittelte Ansaugluftstrom QST bereitgestellt wird, und daß die Motordrehzahl während der Nachstartphase gleich dem Sollwert wird.
In dem ersten, nicht Teil der Erfindung bildenden Beispiel wird der Ansaugluftstrom so korrigiert, daß die Spitzenmotordrehzahl während der Nachstartphase gleich dem Sollwert wird, wie vorstehend beschrieben wurde. Infolgedessen schwankt die Nachstartphasen-Motordrehzahlcharakteristik nicht, so daß die Emissionsqualität stabil wird.
Erste Modifikation des ersten, nicht Teil der Erfindung bildenden Beispiels Die ECU 10 lernt (speichert, aktualisiert) eine Nachstartphasen-Spitzenmotordrehzahl und vergleicht den gelernten Wert mit einem (in der ECU 10 gespeicherten) Sollwert, der in Übereinstimmung mit der Motortemperatur vorbestimmt ist. Die ECU 10 ermittelt den Wert des Zündzeitpunkts (Anweisungswert) für das nächste Starten so, daß die nächste Nachstartphasen-Spitzenmotordrehzahl gleich dem Sollwert wird.
3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Steuerbetriebsablauf in Übereinstimmung mit der ersten Modifikation des ersten, nicht Teil der Erfindung bildenden Beispiels darstellt. Die Schritte 111, 112, 113, 114 sind dieselben wie die Schritte 101, 102, 103, 104 in dem in 2 gezeigten ersten, nicht Teil der Erfindung bildenden Beispiel. In Schritt 115 in 3 berechnet die ECU 10 einen Zündzeitpunkt IAST, der für das nächste Starten des Motors verwendet wird, durch Multiplizieren des für das gegenwärtige Starten verwendeten Zündzeitpunkts mit einem Verhältnis zwischen dem tatsächlichen Nachstartphasen-Spitzenmotordrehzahlwert gnepk und dem Nachstartphasen-Spitzenmotordrehzahl-Sollwert tnepk, d. h. tnepk/gnepk. In Schritt 116 endet der Prozeß.
Während des nächsten Startens des Motors gibt die ECU 10 eine Anweisung so an die Zündeinrichtung 27 aus, daß der in Schritt 115 ermittelte Zündzeitpunkt IAST erreicht wird.
In der ersten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels wird der Zündzeitpunkt so korrigiert, daß die Spitzenmotordrehzahl während der Nachstartphase gleich dem Sollwert wird, wie vorstehend beschrieben wurde. Infolgedessen variiert die Nachstartphasen-Motordrehzahlcharakteristik nicht, so daß die Emissionsqualität stabil wird.
Zweite Modifikation des ersten, nicht Teil der Erfindung bildenden Beispiels Die ECU 10 lernt (speichert, aktualisiert) eine Nachstartphasen-Spitzenmotordrehzahl gnepk und vergleicht den gelernten Wert mit einem (in der ECU 10 gespeicherten) Sollwert, der in Übereinstimmung mit der Motortemperatur vorbestimmt ist. Die ECU 10 ermittelt den Wert der eingespritzten Kraftstoffmenge (Anweisungswert) für das nächste Starten so, daß die nächste Nachstartphasen-Spitzenmotordrehzahl gleich dem Sollwert wird.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Steuerbetriebsablauf in Übereinstimmung mit der zweiten Modifikation des ersten, nicht Teil der Erfindung bildenden Beispiels darstellt. Die Schritte 121, 122, 123, 124 sind dieselben wie die Schritte 101, 102, 103, 104 in dem in 2 gezeigten ersten, nicht Teil der Erfindung bildenden Beispiel. In Schritt 125 in 4 berechnet die ECU 10 eine eingespritzte Kraftstoffmenge TRUST, die für das nächste Starten des Motors verwendet wird, durch Multiplizieren der für das gegenwärtige Starten verwendeten Menge eingespritzten Kraftstoffs mit dem Verhältnis zwischen dem tatsächlichen Nachstartphasen-Spitzenmotordrehzahlwert gnepk und dem Nachstartphasen-Spitzenmotordrehzahl-Sollwert tnepk, d. h. tnepk/ gnepk.
Während des nächsten Startens des Motors gibt die ECU 10 eine Anweisung so an die Kraftstoffeinspritzventile 8 aus, daß die in Schritt 125 ermittelte eingespritzte Kraftstoffmenge TAUST erreicht wird.
In der zweiten Modifikation des ersten, nicht Teil der Erfindung bildenden Ausführungsbeispiels wird die eingespritzte Kraftstoffmenge so korrigiert, daß die Spitzenmotordrehzahl während der Nachstartphase gleich dem Sollwert wird, wie vorstehend beschrieben wurde. Infolgedessen variiert die Nachstartphasen-Motordrehzahlcharakteristik nicht, so daß die Emissionsqualität stabil wird.
Zweites, nicht Teil der Erfindung bildendes Beispiel Die ECU 10 lernt (speichert, aktualisiert) einen Nachstartphasen-Motordrehzahl-Anstiegsratenmittelwert und vergleicht den gelernten Wert mit einem (in der ECU 10 gespeicherten) Sollwert, der in Übereinstimmung mit der Motortemperatur vorbestimmt ist. Die ECU 10 ermittelt den Wert des Ansaugluftstroms (Anweisungswert) für das nächste Starten so, daß die nächste Nachstartphasen-Spitzenmotordrehzahl gleich dem Sollwert wird.
5A ist ein Ablaufdiagramm, das einen Steuerbetriebsablauf in Übereinstimmung mit dem zweiten, nicht Teil der Erfindung bildenden Beispiels darstellt. Die Schritte 201, 202 sind die selben wie die Schritte 101, 102 in dem in 2A gezeigten ersten, nicht Teil der Erfindung bildenden Beispiel.
In Schritt 203 berechnet die ECU 10 den gegenwärtigen tatsächlichen Nachstartphasen-Motordrehzahl-Anstiegsraten-Mittelwert gdlnesm. Darauffolgend liest die ECU 10 in Schritt 204 einen Nachstartphasen-Motordrehzahl-Anstiegsraten-Sollmittelwert tdlnesm aus einer Tabelle. Danach berechnet die ECU 10 in Schritt 205 einen für das nächste Starten des Motors verwendeten Ansaugluftstrom QST durch Multiplizieren des für das gegenwärtige Starten verwendeten Ansaugluftstroms QST mit einem Verhältnis zwischen dem tatsächlichen Nachstartphasen-Motordrehzahl-Anstiegsraten-Mittelwert gdlnesm und dem Nachstartphasen-Motordrehzahl-Anstiegsraten-Sollmittelwert tdlnesm, d. h. tdlnesm/ gdlnesm. In Schritt 206 endet der Prozeß.
In dem zweiten, nicht Teil der Erfindung bildenden Beispiel wird der Ansaugluftstrom so korrigiert, daß der Nachstartphasen-Motordrehzahl-Anstiegsraten-Mittelwert gleich dem Sollwert wird, wie vorstehend beschrieben wurde. Infolgedessen variiert die Nachstartphasen-Motordrehzahlcharakteristik nicht, so daß die Emissionsqualität stabil wird.
5B ist ein Diagramm, das das Konzept der Steuerung in Übereinstimmung mit dem zweiten, nicht Teil der Erfindung bildenden Beispiel darstellt. In dem Diagramm von 5B ist die tatsächliche Motordrehzahl während der Nachstartphase durch eine durchgezogene Linie angegeben, und sind die Motordrehzahl-Sollwerte während der Nachstartphase durch eine durchbrochene Linie angegeben. Die Motordrehzahl steigt nach den Starten vorübergehend an und erreicht dann eine Leerlaufdrehzahl, wie auch in 2B angegeben ist. Der Motordrehzahl-Anstiegsraten-Mittelwert gdlnesm wird als ein Mittelwert von Anstiegsraten bestimmt, die nach jeweils vorbestimmten kurzen Zeiten innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne t1-t2 nach dem Starten ermittelt werden. Wie in 5B angegeben ist, ist der tatsächliche Motordrehzahl-Anstiegsraten-Mittelwert gdlnesm niedriger als der Soll-Mittelwert tdlnesm. Daher wird während der nächsten Nachstartphase die Motordrehzahl so gesteuert, daß die Motordrehzahl-Anstiegsrate gleich dem Sollwert tdlnesm wird.
Im Einzelnen werden während des nächsten Startens des Motors die elektronisch gesteuerte Drosselklappe 3 oder das ISCV 5 so gesteuert, daß der in Schritt 205 ermittelte Ansaugluftstrom QST bereitgestellt wird, und wird die Motordrehzahl während der Nachstartphase gleich dem Sollwert. Es ist darüber hinaus möglich, Modifikationen des zweiten, nicht Teil der Erfindung bildenden Beispiels ähnlich zu denen des ersten, nicht Teil der Erfindung bildenden Beispiels bereitzustellen. Zum Beispiel kann die Steuervorrichtung für die Brennkraftmaschine des zweiten, nicht Teil der Erfindung bildenden Beispiels auch so aufgebaut sein, daß der Zündzeitpunkt oder die Menge eingespritzten Kraftstoffs so gesteuert wird, daß der Nachstartphasen-Motordrehzahl-Anstiegsraten-Mittelwert gleich dem Soll-Mittelwert wird. Eine detaillierte Beschreibung solcher Modifikationen des zweiten, nicht Teil der Erfindung bildenden Beispiels ist weggelassen.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Die ECU 10 lernt (speichert, aktualisiert) eine Zeit zum Erreichen einer vorbestimmten Nachstartphasen-Motordrehzahl (d. h. die Zeit, die der Motor benötigt, um eine vorbestimmte Drehzahl während der Nachstartphase zu erreichen) gtrps und vergleicht den gelernten Wert mit einem (in der ECU 10 gespeicherten) Sollwert, der in Übereinstimmung mit der Motortemperatur vorbestimmt ist. Die ECU 10 ermittelt den Wert des Ansaugluftstroms (Anweisungswert) für das nächste Starten durch Korrigieren des Werts für das gegenwärtige Starten so, daß die nächste Nachstartphasen-Spitzenmotordrehzahl gleich dem Sollwert wird.
6A ist ein Ablaufdiagramm, das einen Steuerbetriebsablauf gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt. Die Schritte 301, 302 sind dieselben wie die Schritte 101, 102 in dem in 2A gezeigten ersten, nicht Teil der Erfindung bildenden Beispiel. In Schritt 303 berechnet die ECU 10 einen gegenwärtigen tatsächlichen Nachstartphasen-vorbestimmte Motordrehzahl-Erreichungszeitwert gtrps. Darauffolgend liest die ECU 10 in Schritt 304 einen Nachstartphasen-vorbestimmte Motordrehzahl-Erreichungszeit-Sollwert ttrps aus einer Tabelle. Danach berechnet die ECU 10 in Schritt 305 einen für das nächste Starten des Motors verwendeten Ansaugluftstrom QST durch Multiplizieren des für das gegenwärtige Starten verwendeten Ansaugluftstroms QST mit einem Verhältnis zwischen dem tatsächlichen Nachstartphasen-vorbestimmte Motordrehzahl-Erreichungszeitwert gtrps und dem Nachstartphasen-vorbestimmte Motordrehzahl-Erreichungszeit-Sollwert ttrps, d. h. ttrps/gtrps. In Schritt 306 endet der Prozeß.
In dem Ausführungsbeispiel wird der Ansaugluftstrom so korrigiert, daß die Zeit zum Erreichen einer vorbestimmten Nachstartphasen-Motordrehzahl gleich dem Sollwert wird, wie vorstehend beschrieben wurde. Infolgedessen variiert die Nachstartphasen-Motordrehzahlcharakteristik nicht, so daß die Emissionsqualität stabil wird.
6B ist ein Diagramm, das das Konzept der Steuerung in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel darstellt.
In dem Diagramm von 6B ist die tatsächliche Motordrehzahl während der Nachstartphase durch eine durchgezogene Linie angegeben, und sind die Motordrehzahl-Sollwerte während der Nachstartphase durch eine durchbrochene Linie angegeben. Die Motordrehzahl steigt nach den Starten vorübergehend an und erreicht dann eine Leerlaufdrehzahl, wie auch in 2B angegeben ist. Die Zeit, die die Motordrehzahl benötigt, um die vorbestimmte Motordrehzahl NE zu erreichen, wird durch den Taktgeber 105 gemessen. Wie in 6B angegeben ist, ist die Nachstartphasenvorbestimmte Motordrehzahl-Erreichungszeit gtrps niedriger als der Soll-Zeitwert ttrps. Daher wird während der nächsten Nachstartphase die Motordrehzahl so gesteuert, daß die Nachstartphasen-vorbestimmte Motordrehzahl-Erreichungszeit auf den Soll-Zeitwert ttrps verringert wird.
Im Einzelnen werden während des nächsten Startens des Motors die elektronisch gesteuerte Drosselklappe 3 oder das ISCV 5 so gesteuert, daß der in Schritt 205 ermittelte Ansaugluftstrom QST bereitgestellt wird, und wird die Motordrehzahl während der Nachstartphase gleich der vorbestimmten Motordrehzahl bei dem Soll-Zeitwert. Es ist darüber hinaus möglich, Modifikationen des Ausführungsbeispiels ähnlich zu denen des ersten, nicht Teil der Erfindung bildenden Beispiels bereitzustellen. Zum Beispiel kann die Steuervorrichtung für die Brennkraftmaschine des Ausführungsbeispiels auch so aufgebaut sein, daß der Zündzeitpunkt o der die Menge eingespritzten Kraftstoffs so gesteuert wird, daß der Nachstartphasen-Motordrehzahl die vorbestimmte Motordrehzahl bei dem Soll-Zeitwert bzw. in der Sollzeit erreicht. Eine detaillierte Beschreibung solcher Modifikationen des Ausführungsbeispiels ist weggelassen.
Drittes, nicht Teil der Erfindung bildendes Beispiel Die ECU 10 korrigiert den Ansaugluftstrom, den Zündzeitpunkt und die Menge eingespritzten Kraftstoffs so, daß die Nachstartphasen-Spitzenmotordrehzahl gleich dem Sollwert wird, und ändert diese Parameter in Übereinstimmung mit Bedingungen. Die Empfindlichkeitskoeffizienten des Ansaugluftstroms, des Zündzeitpunkts, und der Menge eingespritzten Kraftstoffs in Übereinstimmung mit dem Verhältnis zwischen dem tatsächlichen Nachstartphasen-Spitzenmotordrehzahlwert gnepk und dem Nachstartphasen-Spitzenmotordrehzahl-Sollwert tnepk, d. h. tnepk/gnepk, werden im voraus bestimmt und in Tabellen gespeichert. Geeignete Werte werden aus den Tabellen der Empfindlichkeitskoeffizienten zur Verwendung in der Steuerung gelesen.
Die 7A, 7B und 7C zeigen Tabellen, die jeweils die Empfindlichkeitskoeffizienten A, B und C des Ansaugluftstroms, des Zündzeitpunkts und der Menge eingespritzten Kraftstoffs gegenüber dem Verhältnis tnepk/gnepk auf der horizontalen Achse zeigen. Die Empfindlichkeitskoeffizienten A, 8 und C sind in der ECU 10 vorgespeichert.
Der Zähler und der Nenner von tnepk/gnepk sind ein Sollwert bzw. ein tatsächlicher Wert. Ein Wert von tnepk/gnepk größer als 1 (in Richtung der rechten Seite entlang der horizontalen Achse) bedeutet, daß die tatsächliche Motordrehzahl niedriger ist als der Sollwert. Ein Wert von tnepk/gnepk kleiner als 1 (in Richtung der linken Seite entlang der horizontalen Achse) bedeutet, daß die tatsächliche Motordrehzahl höher ist als der Sollwert. Wie in 7A gezeigt ist, ist der Empfindlichkeitskoeffizient des Ansaugluftstroms so festgelegt, daß er zunimmt, wenn das Verhältnis tnepk/gnepk abnimmt, d. h. wenn die tatsächliche Motordrehzahl größer wird als der Sollwert. Wie in den 7B und 7C gezeigt ist, sind der Empfindlichkeitskoeffizient B des Zündzeitpunkts und der Empfindlichkeitskoeffizient C der Menge ein gespritzten Kraftstoffs so festgelegt, daß sie zunehmen, wenn das Verhältnis tnepk/gnepk zunimmt, d. h. wenn die tatsächliche Motordrehzahl kleiner wird als der Sollwert. Die Gründe hierfür werden nachstehend beschrieben.
Es ist häufig der Fall, daß eine Abnahme in der Motordrehzahl während der Nachstartphase des Motors durch eine Magerverschiebung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verursacht wird. Zum Beispiel wird dann, wenn ein schwerer Kraftstoff verwendet wird, die Kraftstoffzerstäubung manches Mal schlecht, so daß sich Kraftstoff an Wandungsoberflächen eines Ansaugports oder dergleichen abscheidet und daher nicht die gesamte eingespritzte Kraftstoffmenge in den Brennraum eingeleitet wird. In einem solchen Fall verschiebt sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf die Kraftstoff-Magerseite, so daß die Motordrehzahl abnimmt. Falls in diesem Fall der Ansaugluftstrom erhöht wird, um das Motordrehmoment zu vergrößern, nimmt das Vakuumniveau in der Ansaugleitung ab, so daß sich die Qualität der Kraftstoffzerstäubung weiter verschlechtert. Das heißt, man kann nicht einfach durch die Steuerung auf der Grundlage des Ansaugluftstroms mit dieser Situation zurechtkommen. In dieser Situation wird daher die auf dem Ansaugluftstrom basierende Steuerung eingeschränkt, und wird eine Steuerung auf der Grundlage des Zündzeitpunkts und der Menge eingespritzten Kraftstoffs erweitert (d. h. die Beitragsraten des Zündzeitpunkts und der Menge eingespritzten Kraftstoffs zu der Steuerung werden erhöht).
8 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Steuerbetriebsablauf in Übereinstimmung mit dem dritten, nicht Teil der Erfindung bildenden Beispiel darstellt.
Die Schritte 401 – 404 in 8 sind dieselben wie die Schritte 101 bis 104 in dem ersten, nicht Teil der Erfindung bildenden Beispiel. In Schritt 405 werden die Empfindlichkeitskoeffizienten A, B und C für den Ansaugluftstrom, den Zündzeitpunkt und die Menge eingespritzten Kraftstoffs in Übereinstimmung mit dem Verhältnis tnepk/gnepk aus den jeweils in den 7A, 7B und 8C angegebenen Tabellen gelesen.
In Schritt 406 wird der nächste Nachstartphasen-Ansaugluftstrom QST durch Multiplizieren des gegenwärtigen Nachstartphasen-An saugluftstroms QST mit dem Verhältnis tnepk/gnepk und dem Empfindlichkeitskoeffizienten A ermittelt. In Schritt 407 wird der nächste Nachstartphasen-Zündzeitpunkt IAST durch Multiplizieren des gegenwärtigen Nachstartphasen-Zündzeitpunkts IAST mit dem Verhältnis tnepk/gnepk und dem Empfindlichkeitskoeffizienten B ermittelt. In Schritt 408 wird die nächste Nachstartphasenmenge eingespritzten Kraftstoffs TAUST durch Multiplizieren der gegenwärtigen Nachstartphasenmenge eingespritzten Kraftstoffs TAUST mit dem Verhältnis tnepk/gnepk und dem Empfindlichkeitskoeffizienten C ermittelt.
In dem dritten, nicht Teil der Erfindung bildenden Beispiel werden der Ansaugluftstrom, der Zündzeitpunkt und die Menge eingespritzten Kraftstoffs in einer geeigneten Kombination in Übereinstimmung der Situation so korrigiert, daß die Nachstartphasen-Spitzenmotordrehzahl gleich dem Sollwert wird. Infolgedessen schwankt die Nachstartphasen-Motordrehzahlcharakteristik nicht, so daß die Emissionsqualität stabil wird.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf das, was gegenwärtig als bevorzugte Ausführungsbeispiele derselben betrachtet wird, beschrieben wurde, ist klar, daß die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele oder Anordnungen beschränkt ist.
In einer Steuervorrichtung wird ein tatsächlicher Spitzenmotordrehzahlwert gnekp während einer gegenwärtigen Nachstartphase eines Motors berechnet (Schritt 103). Ein Nachstartphasen-Spitzenmotordrehzahl-Sollwert tnepk wird aus einer Tabelle gelesen (Schritt 104). Ein Ansaugluftstrom QST, der für das nächste Starten verwendet wird, wird durch Multiplizieren des Ansaugluftstroms QST, der für das gegenwärtige Starten verwendet wird, mit dem Verhältnis zwischen dem tatsächlichen Spitzenmotordrehzahlwert gnekp und dem Nachstartphasen-Spitzenmotordrehzahl-Sollwert tnepk, d. h. tnepk/gnepk, ermittelt (Schritt 105). Die Steuervorrichtung ist daher in der Lage, die Motordrehzahl während der Nachstartphase mit guter Genauigkeit zu steuern.

Claims

Steuervorrichtung in einem Verbrennungsmotor, umfassend: eine Lerneinrichtung für einen Drehzahl-Änderungsindex nach dem Starten (S103, S104, S113, S114, S123, S124) zum Speichern und Aktualisieren eines Index einer Kennlinie einer Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) während einer Zeitspanne nach dem Starten; und eine Steuergrößen-Steuereinrichtung (S105, S115, S125) zum Steuern einer Steuergröße für das Steuern der Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) während der Zeitspanne nach dem Starten so, daß die Drehzahl während einer nächsten Zeitspanne nach dem Starten im wesentlichen einer Sollkennlinie folgt, auf der Grundlage des durch die Lerneinrichtung für einen Drehzahl-Änderungsindex nach dem Starten (S103, S104, S113, S114, S123, S124) gelernten Index, wobei die Steuergrößen-Steuereinrichtung (S105, S115, S125) umfaßt eine Ansaugluftmengen-Steuereinrichtung (S105), die in einem Ansaugkanal des Verbrennungsmotors (1) angeordnet ist, zum Steuern einer Menge von in den Verbrennungsmotor gesaugter Ansaugluft; eine Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung (S115) zum Steuern eines Zündzeitpunkts in dem Verbrennungsmotor (1); und eine Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung (S125) zum Steuern einer Menge von in den Verbrennungsmotor (1) eingespritzten Kraftstoffs, und wobei die Steuergrößen-Steuereinrichtung (S105, S115, S125) die Drehzahl während der nächsten Zeitspanne nach dem Starten unter Verwendung zumindest der Ansaugluftmengen-Steuereinrichtung (S105), der Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung (S115), oder der Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung (S125) steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Index einer Kennlinie der Drehzahl des Verbrennungsmotors eine Erreichungszeit ist, die von der Drehzahl des Verbrennungsmotors benötigt wird, um einen vorbestimmten Wert während der Zeitspanne nach dem Starten zu erreichen.
Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergrößen-Steuereinrichtung (S105, S115, S125) in einem Bereich, in dem eine Steuerung des Verbrennungsmotors auf der Grundlage der Menge von Ansaugluft wirkungsvoll ist, einer Steuerung durch die Ansaugluftmengen-Steuereinrichtung (S105) gegenüber Steuerungen durch die Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung (S115) und die Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung (S125) eine höhere Priorität einräumt.
Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 1, bei der die Steuergrößen-Steuereinrichtung (S105, S115, S125) einer Steuerung durch zumindest die Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung (S115) oder die Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung (S125) gegenüber anderen Steuerungen eine höhere Priorität einräumt, wenn Bedingungen derart sind, daß die Steuerung des Verbrennungsmotors auf der Grundlage der Menge von Ansaugluft nicht wirkungsvoll sein wird.
Steuerverfahren eines Verbrennungsmotors, umfassend: einen ersten Schritt (S103, S104, S113, S114, S123, S124) des Speicherns und Aktualisierens eines Index einer Kennlinie einer Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) während einer Zeitspanne nach dem Starten; und einen zweiten Schritt (S105, S115, S125) des Steuerns einer Steuergröße für das Steuern der Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) während der Zeitspanne nach dem Starten so, daß die Drehzahl während einer nächsten Zeitspanne nach dem Starten im wesentlichen einer Sollkennlinie folgt, auf der Grundlage des in dem ersten Schritt (S103, S104, S113, S114, S123, S124) gelernten Index, wobei als die Steuergröße zumindest die Menge von in den Verbrennungsmotor gesaugter Ansaugluft, ein Zündzeitpunkt in dem Verbrennungsmotor, oder eine Menge von in den Verbrennungsmotor eingespritzten Kraftstoffs in dem zweiten Schritt (S105, S115, S125) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Index einer Kennlinie der Drehzahl des Verbrennungsmotors eine Erreichungszeit ist, die von der Drehzahl des Verbrennungsmotors benötigt wird, um einen vorbestimmten Wert während der Zeitspanne nach dem Starten zu erreichen.