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TECHNISCHER
HINTERGRUND
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung in einem Verbrennungsmotor,
der einen Binnenzylinder-Injektor
zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer und einen Ansaugsystem-Injektor zum Einspritzen
von Kraftstoff in ein Ansaugsystem aufweist.
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Bereits
bekannt ist ein Verbrennungsmotor, der mit einem Binnenzylinder-Injektor
zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer des Verbrennungsmotors
und mit einem Ansaugsystem-Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff
in ein Ansaugsystem ausgestattet ist, wie in eine Ansaugmündung oder
einen Schwalltank (japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2001-73854).
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In
dem in dieser japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2001-73854
beschriebenen Verbrennungsmotor wird unter einer Kraftstoff-Einspritzsteuerung
während
des Motorstarts Kraftstoff über
einen vorgegebenen Zeitraum zuerst aus einem Ansaugsystem-Injektor
eingespritzt. Dann wird Kraftstoff aus einem Binnenzylinder-Injektor
eingespritzt. Durch eine solche Kraftstoff-Einspritzsteuerung findet
die Anfangsexplosion, d.h. das erste Verbrennen der Luft/Kraftstoff-Mischung
in der Brennkammer, mit dem Kraftstoff statt, der in das Ansaugsystem
eingespritzt wird. Da die Temperatur in der Brennkammer nach der
Anfangsexplosion ansteigt, wird somit das Verdampfen des aus dem
Binnenzylinder-Injektor eingespritzten Kraftstoffs gefördert. Mit
der Kraftstoff-Einspritzsteuerung während des Motorstarts, die
in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2001-73854 beschrieben
ist, kann daher verhindert werden, daß der während des Motorstarts aus dem Binnenzylinder-Injektor
eingespritzte Kraftstoff als unverbrannter Anteil ausgestoßen wird.
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Wenn
Kraftstoff in das Ansaugsystem eingespritzt wird, dauert es eine
gewisse Zeit, bis der eingespritzte Kraftstoff in die Brennkammer
strömt.
Aus diesem Grund wird im oben beschriebenen herkömmlichen Verbrennungsmotor
während
des Motorstarts die Anfangsverbrennung der Luft/Kraftstoff-Mischung
in der Brennkammer, d.h. die Anfangsexplosion verzögert, und
daher besteht die Möglichkeit,
daß das
Startverhalten des Motors verschlechtert wird.
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Wenn
Kraftstoff während
des Motorstarts direkt in die Brennkammer eingespritzt wird, kann
in diesem Fall die Zeit, die zwischen dem Einspritzen von Kraftstoff
und der Anfangsexplosion benötigt wird,
verkürzt
werden, und es kann eine gutes Startverhalten des Motors sichergestellt
werden. Wenn aber die Temperatur in der Brennkammer so niedrig ist
wie beim Motorstart, bleibt der Kraftstoff, der direkt in die Brennkammer
eingespritzt wird, leicht an der Innenwand der Brennkammer und am
Kolben haften, und es besteht die Gefahr, daß dieser anhaftende Kraftstoff
als unverbrannter Anteil abgegeben wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Somit
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung in einem Verbrennungsmotor
bereitzustellen, der mit einem Ansaugsystem-Injektor und einem Binnenzylinder-Injektor
ausgestattet ist, welche in der Lage ist, ein günstiges Startverhalten zu gewährleisten
und die Abgabe von unverbrannten Anteilen während des Motorstarts zu senken.
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Um
das obige und weitere Ziele entsprechend dem Zweck der vorliegenden
Erfindung zu erreichen, wird eine Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung
in einen Verbrennungsmotors während
des Motorstarts bereitgestellt. Der Motor schließt einen Binnenzylinder-Injektor
ein, um Kraftstoff in eine Brennkammer eines Motors einzuspritzen,
und einen Ansaugsystem-Injektor, um Kraftstoff in ein Ansaugsystem
einzuspritzen, das mit der Brennkammer verbunden ist. Die Vorrichtung schließt einen
Steuerabschnitt ein, der den Binnenzylinder-Injektor und den Ansaugsystem-Injektor steuert.
Während
des Motorstarts bewirkt der Steuerabschnitt, daß zuerst der Binnenzylinder-Injektor Kraftstoff
einspritzt, und wechselt dann von der Kraftstoffeinspritzung durch
den Binnenzylinder-Injektor zur Kraftstoffeinspritzung durch den
Ansaugsystem-Injektor.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine weitere Vorrichtung bereit zum
Steuern der Kraftstoffeinspritzung eines Verbrennungsmotors während des
Startens. Der Motor schließt
einen Binnenzylinder-Injektor ein zum Einspritzen von Kraftstoff
in eine Brennkammer des Motors und einen Ansaugsystem-Injektor zum
Einspritzen von Kraftstoff in ein Ansaugsystem, das mit der Brennkammer
verbunden ist. Die Vorrichtung schließt einen Steuerabschnitt ein,
der den Binnenzylinder-Injektor und den Ansaugsystem-Injektor steuert.
Während
des Motorstarts bewirkt der Steuerabschnitt, daß der Binnenzylinder-Injektor
und der Ansaugsystem-Injektor Kraftstoff einspritzen. Nach dem Zeitpunkt,
zu dem der aus dem Ansaugsystem-Injektor eingespritzte Kraftstoff
die Brennkammer erreicht, bewirkt die Steuervorrichtung, daß der Binnenzylinder-Injektor
das Einspritzen von Kraftstoff beendet.
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Die
vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren bereit zum Steuern
der Kraftstoffeinspritzung eines Verbrennungsmotors während des
Startens. Der Motor schließt
einen Binnenzylinder-Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in
eine Brennkammer des Motors und einen Ansaugsystem-Injektor ein
zum Einspritzen von Kraftstoff in ein Ansaugsystem, das mit der
Brennkammer verbunden ist. Das Verfahren schließt folgendes ein: Bewirken,
daß der
Binnenzylinder-Injektor während
eines Motorstarts zuerst Brennstoff einspritzt; und anschließendes Wechseln von
der Kraftstoffeinspritzung durch den Binnenzylinder-Injektor zur
Kraftstoffeinspritzung durch den Ansaugsystem-Injektor. Die vorliegende Erfindung
stellt ein weiteres Verfahren bereit zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung
des Verbrennungsmotors während des
Startens. Der Motor schließt
einen Binnenzylinder-Injektor ein zum Einspritzen von Kraftstoff
in eine Brennkammer des Motors sowie einen Ansaugsystem-Injektor
zum Einspritzen von Kraftstoff in ein Ansaugsystem, das mit der
Brennkammer verbunden ist. Das Verfahren schließt folgendes ein: Bewirken, daß der Binnenzylinder-Injektor
und der Ansaugsystem-Injektor während
des Motorstarts Kraftstoff einspritzen; und Bewirken, daß der Binnenzylinder-Injektor
das Einspritzen von Kraftstoff nach dem Zeitpunkt beendet, zu dem
der vom Ansaugsystem-Injektor eingespritzte Kraftstoff die Brennkammer
erreicht.
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Andere
Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
in Zusammenschau mit den begleitenden Figuren deutlich, die anhand
von Beispielen die Grundlagen der Erfindung veranschaulichen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Die
Erfindung kann zusammen mit ihren Zielen und Vorteilen am besten
durch Bezug auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen
zusammen mit der begleitenden Zeichnung verstanden werden, worin:
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1 eine
Skizze ist, die die Kraftstoff-Einspritzsteuervorrichtung eines
Verbrennungsmotors entsprechend der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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2 ein
Graph ist, der die Beziehung zwischen dem Betriebszustand des Motors
und dem Modus der Kraftstoffeinspritzung entsprechend der ersten
Ausführungsform
darstellt;
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3 ein
Ablaufschema ist, das die Vorgehensweise beim Steuern der Kraftstoffeinspritzung entsprechend
der ersten Ausführungsform
darstellt;
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4 ein
Ablaufschema ist, das die Vorgehensweise beim Steuern der Kraftstoffeinspritzung entsprechend
der ersten Ausführungsform
während des
Motorstarts darstellt;
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5 ein
Zeitschema ist, das ein Beispiel für die Vorgehensweise beim Steuern
der Kraftstoffeinspritzung entsprechend der ersten Ausführungsform während des
Motorstarts darstellt;
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6 ein
Ablaufschema ist, das die Vorgehensweise beim Steuern der Kraftstoffeinspritzung entsprechend
einer zweiten Ausführungsform
während
des Motorstarts zeigt; und
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7 ein
Zeitschema ist, das ein Beispiel für die Vorgehensweise beim Steuern
der Kraftstoffeinspritzung entsprechend der ersten Ausführungsform während des
Motorstarts ist.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nun
wird die Kraftstoff-Einspritzsteuerung für einen Verbrennungsmotor 11 entsprechend
einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 5 beschrieben.
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1 stellt
den Aufbau des Verbrennungsmotors 11 dar, auf den die Kraftstoff-Einspritzsteuervorrichtung
dieser Ausführungsform
angewendet wird.
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Wie
in 1 dargestellt, ist diese Vorrichtung mit einem
Vierzylinder/Viertakt-Verbrennungsmotor 11 als
Kernkomponente aufgebaut. Der Verbrennungsmotor 11 weist
vier Zylinder 12 auf, die als erste bis vierte Zylinder
Nr. 1 bis Nr. 4 bezeichnet werden. In jedem dieser Zylinder 12 (von
denen in 1 nur einer dargestellt ist)
ist ein Kolben 13 bereitgestellt. Jeder Kolben 13 ist über eine
Pleuelstange 14 mit einer Kurbelwelle 15 verbunden,
bei der es sich um eine Abtriebswelle des Verbrennungsmotors 11 handelt,
so daß die
Auf- und Abbewegung des Kolbens 13 über die Pleuelstange 14 in
eine Drehung der Kurbelwelle 15 umgewandelt wird.
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In
jedem Zylinder 12 ist über
dem Kolben 13 eine Brennkammer 16 definiert. Für jeden
Zylinder 12 ist ein Binnenzylinder-Injektor 17 solchermaßen vorgesehen,
daß er
in die Brennkammer 16 hineinreicht. Jedem Binnenzylinder-Injektor 17 wird
Kraftstoff mit einem vorgegebenen hohen Druck durch einen bekannten
Kraftstoff-Zufuhrmechanismus zugeführt. Wenn der Binnenzylinder-Injektor 17 so
angesteuert wird, daß er
sich öffnet,
wird Kraftstoff direkt in die Brennkammer 16 eingespritzt.
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Der
Motor 11 schließt
Zündkerzen 18 ein, von
denen jeweils eine in den Zylindern 12 vorgesehen ist.
Jede Zündkerze 18 entzündet die
Luft/Kraftstoff-Mischung, die in der entsprechenden Brennkammer 16 erzeugt
wird. Der Zeitpunkt für
die Zündung
der Luft/Kraftstoff-Mischung durch die jeweilige Zündkerze 18 wird
von einer Zündeinrichtung 19 eingestellt,
die über
der Zündkerze 18 vorgesehen
ist.
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Die
Brennkammern 16 sind mit einem Ansaugkanal 20 und
einem Auslaßkanal 21 verbunden. Jeder
Abschnitt, der eine der Brennkammern 16 mit dem Ansaugkana 20 verbindet,
bildet eine Einlaßmündung 20a.
Die Ansaugsystem-Injektoren 22 sind so im Ansaugkanal 20 angeordnet,
daß jeder
Ansaugsystem-Injektor 22 einem der Zylinder 12 entspricht.
Jeder Ansaugsystem-Injektor 22 spritzt Kraftstoff in die
Ansaugkanal 20 und zur entsprechenden Ansaugmündung 20a.
Jeder Ansaugsystem-Injektor 22 wird über einen bekannten Mechanismus
mit Kraftstoff bei einem vorgegebenen Druck versorgt. Somit wird,
wenn jeder Ansaugsystem-Injektor 22 so angesteuert wird,
daß sie
sich öffnet,
Kraftstoff in den Ansaugkanal 20 eingespritzt. Der Ansaugkanal 20 ist außerdem mit
einer Drosselklappe (nicht dargestellt) ausgestattet, um die Strömungsrate
der Luft, die in die Brennkammern 16 gesaugt wird, einzustellen. Der
Ansaugkanal 20 und die Ansaugmündungen 20a bilden
ein Ansaugsystem des Verbrennungsmotors 11.
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Von
einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 30 werden eine
Reihe von Verfahrensschritten durchgeführt. Obwohl nicht dargestellt,
ist die ECU 30 aus einer zentralen Recheneinheit (CPU)
zum Ausführen
verschiedener Verfahrensschritte im Zusammenhang mit dem Steuern
des Motors, einem Speicher zum Hinterlegen von Steuerprogrammen und
Informationen, die zum Steuern des Motors erforderlich sind, Antriebsschaltungen
für die
Binnenzylinder-Injektoren 22 und Antriebsschaltungen für die Zünder 19 aufgebaut.
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Die
ECU 30 ist mit verschiedenen Sensoren verbunden, die den
Laufzustand des Motors 11 erfassen. Beispielsweise wird
der Phasenwinkel der Kurbelwelle 15, oder der Kurbelwinkel,
von einem Kurbelwinkelsensor 31 erfaßt. Die Motordrehzahl NE wird
aufgrund des Kurbelwinkels berechnet. Weiter erfaßt ein Zylinder-Unterscheidungssensor 32,
daß der
Kolben eines bestimmten Zylinders sich am oberen Totpunkt befindet,
und aufgrund der Ausgangssignale vom Kurbelwinkelsensor 31 und
vom Zylinder-Unterscheidungssensor 32 wird der Kurbelwinkel bestimmt,
der die Position der Kurbelwelle 15 anzeigt. Weiter wird
der Verstellweg ACCP eines Gaspedals von einem Gaspedalsensor 33 erfaßt. Weiter empfängt die
ECU 30 die erfaßten
Signale von einem Drucksensor 34, der den Druck (Ansaugleitungsdruck
Pin) in der Ansaugleitung 20 erfaßt. Aufgrund der erfaßten Signale
vom Drucksensor 34 wird die Strömungsrate Qa der angesaugten
Luft berechnet. Weiter empfängt
die ECU 30 die erfaßten
Signale von Sensoren, die zum Steuern des Motors erforderlich sind,
wie von einem Kühlmitteltemperatur-Sensor 35 zum
Erfassen der Temperatur (Kühlmitteltemperatur
THW) des Motorkühlmittels,
einem Temperatursensor 36 zum Erfassen der Temperatur (Ansauglufttemperatur
THA) der angesaugten Luft und einem Kraftstoffdruck-Sensor 37 zum
Erfassen des Kraftstoffdrucks (Kraftstoffdruck P) der Ansaugsystem-Injektoren 22.
Somit führt
die ECU 30 verschiedene Motorsteuerungen durch einschließlich der
Steuerung der Kraftstoffeinspritzung und der Steuerung des Zündzeitpunkts
als Antwort auf den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 11,
wobei dieser Zustand durch diese von mehreren Sensoren erfaßten Signale
erhalten wird.
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Nun
wird das Steuern der Kraftstoffeinspritzung beschrieben, das im
Verbrennungsmotor während
des Normalbetriebs durchgeführt
wird.
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Zunächst ist
der Steuermodus des Kraftstoffeinspritzung entsprechend der vorliegenden
Ausführungsform
in 2 dargestellt. Wie in 2 dargestellt,
wird in der vorliegenden Ausführungsform
aufgrund der Motordrehzahl NE des Verbrennungsmotors 11 und
der Motorlast L bestimmt, ob der Ansaugsystem-Injektor 22 oder
der Binnenzylinder-Injektor 17 verwendet wird oder ob beide
verwendet werden. Die Motorlast L des Verbrennungsmotors 11 wird
beispielsweise durch die Menge der pro Drehung des Verbrennungsmotors 11 angesaugten
Luft definiert.
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Wie
in 2 dargestellt, wird in der vorliegenden Ausführungsform
in einer Region der maximalen Last (der maximalen Ansaugluftmenge),
wobei es sich um die Last bei vollständig oder fast vollständig geöffneter
Drosselklappe bei jeder Drehzahl des Verbrennungsmotors 11 handelt,
die Binnenzylinder-Einspritzung, bei der Kraftstoff durch die Binnenzylinder-Injektoren 17 in
die Brennkammern 16 gespritzt wird, durchgeführt. Bei
der Binnenzylinder-Einspritzung entsprechend der vorliegenden Ausführungsform
wird aus jedem Binnenzylinder-Injektor 17 Kraftstoff während des
Ansaughubs des entsprechenden Kolbens 13 gespritzt, und
der Verbrennungsmodus ist im Wesentlichen die homogene Verbrennung.
In einer Antriebsregion des Verbrennungsmotors 11 von einer
niedrigen Last bis zu einer mittleren Last, wobei es sich um Lasten
handelt, wenn der Öffnungsgrad
der Drosselklappe vom ganz geschlossenen Zustand zu einem mittleren
Grad geändert
wird, wird die Mündungseinspritzung,
bei der Kraftstoff durch die Ansaugsystem-Injektoren 22 in die
Brennkammern eingespritzt wird, durchgeführt. In einer Region zwischen
diesen Regionen werden eine Mündungs-
und eine Binnenzylinder-Einspritzung, wobei Kraftstoff durch sowohl
die Binnenzylinder-Injektoren 17 als auch die Ansaugsystem-Injektoren 22 zugeführt wird,
durchgeführt.
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In
der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform wird der Kraftstoff-Einspritzmodus als
Antwort auf den Antriebszustand des Fahrzeugs geändert, wodurch die Gleichmäßigkeit
der Luft/Kraftstoff-Mischung gewährleistet
wird und die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 11 in
der Hochlastregion gesteigert wird.
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Anders
ausgedrückt,
wenn die Ansaugsystem-Injektoren 22 verwendet werden, ist
es im Vergleich zur Verwendung der Binnenzylinder-Injektoren 17 leichter,
die Gleichmäßigkeit
der Luft/Kraftstoff-Mischung zu fördern. Aus diesem Grund kann
in einer Antriebsregion von einer niedrigen Last bis zu einer mittleren
Last die Gleichmäßigkeit
der Luft/Kraftstoff-Mischung durch die Verwendung der Ansaugsystem-Injektoren 22 gewährleistet
werden. Dagegen kann dann, wenn Kraftstoff unter Verwendung der
Binnenzylinder-Injektoren 17 eingespritzt wird, die Temperatur
der Luft/Kraftstoff-Mischung
in den Brennkammern 16 durch die spezifische Verdampfungswärme des
Kraftstoff besser gesenkt werden als dann, wenn der Kraftstoff unter
Verwendung des Ansaugsystem-Injektors 22 eingespritzt wird.
Aus diesem Grund wird in einem Hochlast-Antriebsbereich unter Verwendung
der Binnenbinnenzylinder-Injektoren 17 der Füllfaktor
der angesaugten Luft in den Brennkammern 16 durch die Verwendung
der Binnenbinnenzylinder-Injektoren 17 erhöht, und
die Motorleistung wird erhöht.
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Nun
wird die Vorgehensweise bei der Kraftstoff-Einspritzsteuerung während des
Normalbetriebs des Motors 11 mit Bezug auf 3 beschrieben.
Die in 3 dargestellten Verfahrensschritte werden von
der ECU 30 in vorgegebenen Intervallen wiederholt durchgeführt.
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Zunächst wird
in Schritt S100 aufgrund der anhand des Gaspedal-Verstellwegs ACCP
berechneten Motorlast L, der Ansaugluft-Strömungsrate Qa und der Motordrehzahl
NE die Grundmenge Qb des eingespritzten Kraftstoffs berechnet. Die
Menge des eingespritzten Kraftstoffs wird durch Bezug auf ein Einspritzmengen-Berechnungskennfeld
berechnet, das vorab im Speicher der ECU 30 hinterlegt
wurde.
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In
Schritt S110 werden der Mündungseinspritzungs-Anteil
Rp, bei dem es sich um das Verhältnis
der Kraftstoffmenge, die aus den einzelnen Ansaugsystem-Injektoren 22 eingespritzt
wird, zur Gesamtmenge des in die entsprechende Brennkammer 16 ge lieferten
Kraftstoffs handelt, und der Binnenzylindereinspritzungs-Anteil
Rd, bei dem es sich um das Verhältnis
der Kraftstoffmenge, die aus den jeweiligen Binnenzylinder-Injektoren 17 eingespritzt wird,
zur Gesamtmenge des in die entsprechende Brennkammer 16 gelieferten
Kraftstoffs handelt, aufgrund des Motorbetriebszustands festgesetzt.
Die in 2 dargestellten Einspritzungs-Anteile sind in
der Mündungs-Einspritzregion
Rp = 1 und Rd = 0 und in der Binnenzylinder-Einspritzregion Rp =
1 und Rd = 1. Die Anteile werden innerhalb eines Bereichs, der die
Ungleichungen 0 < Pp < 1, 0 < Rd < 1 erfüllt, variiert.
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In
Schritt S120 wird die eingespritzte Kraftstoffmenge Qp für die Mündungseinspritzung
durch die Ansaugsystem-Injektoren 22, d.h. die Mündungs-Einspritzmenge
Qp, anhand des folgenden Ausdrucks (1) aufgrund des Mündungseinspritzungs-Anteils
Rp und der Grundmenge Qb des eingespritzten Kraftstoffs berechnet.
Der Korrekturfaktor K ist ein Korrekturterm, der aufgrund der Kühlmitteltemperatur
und des Steuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotors 11 gesetzt
wird.
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Qp = Rp × Qb × K (1)
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In
Schritt S130 wird die Menge Qd des bei der Binnenzylinder-Einspritzung
durch den Binnenzylinder-Injektoren 17 eingespritzten Kraftstoffs,
d.h. die Binnenzylinder-Einspritzmenge Qd, anhand des folgenden
Ausdrucks aufgrund des Binnenzylindereinspritzungs-Anteils Rd und
der Grundmenge Qb des eingespritzten Kraftstoffs berechnet. Der
Korrekturfaktor K ist ein Korrekturterm, der aufgrund der Kühlmitteltemperatur
und des Steuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotors 11 gesetzt
wird.
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Qd = Rd × Qb × K (2)
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Wie
in diesem Ausdruck (2) gezeigt, wird, wenn der Binnenzylindereinspritzungs-Anteil
Rd höher
wird, die Binnenzylinder-Einspritzmenge Qd höher.
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In
Schritt 140 wird der Zeitpunkt für das Einspritzen des Kraftstoffs
durch die Ansaugsystem-Injektoren 22 aufgrund der Motordrehzahl
NE und der Motorlast L berechnet. Der errechnete Zeitpunkt für das Einspritzen
des Kraftstoffs wird dadurch erhalten, daß der Zeitpunkt, zu dem das
Einspritzen des Kraftstoffs durch die Ansaugsystem-Injektoren 22 in
den einzelnen Binnenzylindern 12 gestartet wird, als Kurbelwinkel
mit dem oberen Totpunkt des Binnenzylinders 12 als Bezugspunkt
ausgedrückt
wird. Aufgrund der errechneten Mündungs-Einspritzmenge
Qp und der Motordrehzahl NE wird ferner die Dauer der Kraftstoffeinspritzung
berechnet, die erforderlich ist, um eine Kraftstoffmenge einzuspritzen,
die der errechneten Mündungs-Einspritzmenge
Qp aus dem Ansaugsystem-Injektor 22 entspricht. Der Zeitpunkt für das Einspritzen
des Kraftstoffs die Dauer der Kraftstoffeinspritzung werden in diesem
Fall, wie im Fall der Grundmenge Qb für den eingespritzten Kraftstoff,
unter Bezug auf ein Berechnungskennfeld zum Berechnen des Einspritzzeitpunkts
und der Einspritzdauer berechnet, das vorab im Speicher der ECU 30 hinterlegt
wurde.
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In
Schritt 150 wird der Zeitpunkt für das Einspritzen von Kraftstoff
durch die Binnenzylinder-Injektoren 17 aufgrund der Motordrehzahl
NE und der Motorlast L berechnet. Der errechnete Zeitpunkt für das Einspritzen
von Kraftstoff wird ebenfalls dadurch erhalten, daß man den
Zeitpunkt, zu dem das Einspritzen von Kraftstoff durch die Binnenzylinder-Injektoren 17 in
den einzelnen Binnenzylindern 12 gestartet wird, als Kurbelwinkel
mit dem oberen Totpunkt des Binnenzylinders 12 als Bezugspunkt
ausdrückt.
Aufgrund der errechneten Binnenzylinder-Einspritzmenge Qd und der
Motordrehzahl NE wird außerdem
die Dauer der Kraftstoffeinspritzung berechnet, die erforderlich
ist, um Kraftstoff in einer Menge einzuspritzen, die der errechneten
Binnenzylinder-Einspritzmenge Qd aus dem Binnenzylinder-Injektor 17 entspricht.
Der Zeitpunkt zum Einspritzen des Kraftstoffs und die Dauer der
Kraftstoffeinspritzung werden in diesem Fall so berechnet wie in dem
Fall der Grundmenge Qb für
den eingespritzten Kraftstoff, nämlich
durch Bezug auf ein Berechnungskennfeld zum Berechnen des Zeitpunkts
zum Einspritzen des Kraftstoffs und der Dauer der Kraftstoffeinspritzung,
das vorab im Speicher der ECU 30 hinterlegt wurde.
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In
Schritt S160 werden aufgrund des Zeitpunkts zum Einspritzen des
Kraftstoffs und der Dauer der Kraftstoffeinspritzung, die für jeden
Satz von Injektoren 17, 22 errechnet wurden, Kraftstoffeinspritzungs-Signale
für die
einzelnen Binnenzylinder 12 erzeugt und an die Ansaugsystem-Injektoren 22 und die
Binnenzylinder-Injektoren 17 ausgegeben, die für die einzelnen
Binnenzylinder 12 bereitgestellt sind. Während des
Zeitraums, in dem das Kraftstoffeinspritzungs-Signal ausgegeben
wird, wird Kraftstoff aus sowohl den Ansaugsystem- als auch den
Binnenzylindersystem-Injektoren 22, 17 gespritzt.
Somit wird als Antwort auf den Motorbetriebszustand Kraftstoff in
geeigneter Menge zum geeigneten Zeitpunkt in die Brennkammern der
einzelnen Binnenzylinder 12 gespritzt.
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Nun
wird das Steuern der Kraftstoff-Einspritzung beim Starten (Andrehen)
des Motors 11 beschrieben. 4 ist ein
Ablaufschema, das die Verfahrensschritte dieser Kraftstoff-Einspritzsteuerung zeigt,
und zeigt von den Binnenzylinder-Injektoren 17 und den
Ansaugsystem-Injektoren 22, die jeweils für den ersten
bis vierten Binnenzylinder Nr.1 bis Nr. 2 vorgesehen sind, die Einspritzsteuerung
für den
Binnenzylinder-Injektor 17 und den Ansaugsystem-Injektor 22,
die dem n-ten Binnenzylinder (n = 1 bis 4) entsprechen.
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Die
ECU 30 führt
das in diesem Ablaufschema dargestellten Verfahren wiederholt für jeden
vorgegebenen Zeitraum durch, vorausgesetzt, es handelt sich beim
aktuellen Motorbetriebszustand um den Motorstartzustand (den Motorandrehzustand), und
der aktuelle Phasenwinkel der Kurbelwelle 15, d.h. der
Kurbelwinkel, ist bestimmt. Bei der Durchführung dieses Verfahrens fungiert
die ECU 30 als Steuerabschnitt.
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Wenn
dieses Verfahren gestartet wird, wird zuerst bestimmt, ob die erste
Kraftstoffeinspritzung während
des Motorstarts, d.h. die Anfangseinspritzung, in Bezug auf den
Binnenzylinder-Injektor 17 des n-ten Binnenzylinders abgeschlossen
wurde oder nicht (S200). Diese Bestimmung wird aufgrund dessen durchgeführt, ob
ein Anfangseinspritzungs-Flag FFn auf 1 gesetzt ist oder nicht.
Das Anfangseinspritzungs-Flag FFn ist ein Flag, das auf ein 1 zu
setzen ist, wenn die Anfangseinspritzungen in Bezug auf die einzelnen
Binnenzylinder-Injektoren 17 jeweils abgeschlossen wurden,
wobei dessen Ausgangswert auf 0 gesetzt ist. Wenn die Anfangseinspritzung
aus einem einzelnen Binnenzylinder-Injektor 17, welcher
beispielsweise dem ersten Binnenzylinder Nr. 1 entspricht, abgeschlossen
wurde, ist FF1 = 1 erfüllt.
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Wenn
bestimmt wird, daß die
Anfangseinspritzung in Bezug auf den Binnenzylinder-Injektor 17 des
n-ten Binnenzylinders nicht abgeschlossen wurde (S200: NEIN), d.h.
falls das Anfangseinspritzungs-Flag FFn = 0; wird das Einspritzen
von Kraftstoff (Binnenzylinder-Einspritzung) durch den Binnenzylinder-Injektor 17 des
n-ten Binnenzylinders ausgeführt
(S210). Zu diesem Zeitpunkt wird der Binnenzylindereinspritzungs-Anteil
Rd auf 1 gesetzt, und der Mündungseinspritzungs-Anteil
Rp wird auf 0 gesetzt. Unter Bezugnahme auf ein Kennfeld, das dem
Motorstartzustand entspricht, werden die Grundmenge Qb des eingespritzten
Kraftstoffs, der Zeitpunkt zum Einspritzen des Kraftstoffs und die Dauer
der Kraftstoffeinspritzung festgesetzt, und es wird eine Folge von
Kraftstoffeinspritzungs-Steuerschritten durchgeführt wie in 3 dargestellt.
In der vorliegenden Ausführungsform
ist das Kennfeld so konstruiert, daß während des Motorstarts ein Einspritzen
von Kraftstoff aus den einzelnen Binnenzylinder-Injektoren 17 während eines
Ansaughubs des entsprechenden Binnenzylinders durchgeführt wird. Das
Kennfeld kann jedoch auch so konstruiert sein, daß das Einspritzen
beispielsweise während
eines Kompressionshubs durchgeführt
wird.
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Das
Anfangseinspritzungs-Flag FFn wird dann auf 1 gesetzt (S220) und
das aktuelle Verfahren wird vorübergehend
ausgesetzt.
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Wenn
in Schritt S200 dagegen bestimmt wird, daß die Anfangseinspritzung in
Bezug auf den Binnenzylinder-Injektor 17 des n-ten Binnenzylinders abgeschlossen
wurde (S200: JA), d.h. im Fall Anfangseinspritzungs-Flag FFn = 1,
wird ein Einspritzen von Kraftstoff (eine Mündungs-Einspritzung) durch den
Ansaugsystem-Injektor 22 des n-ten Binnenzylinders durchgeführt (S230).
Nun wird der Binnenzylindereinspritzungs-Anteil Rd wird auf 0 gesetzt, und der
Mündungseinspritzungs-Anteil
Rp wird auf 1 gesetzt. Dann werden unter Bezugnahme auf ein Kennfeld,
das dem Motorstartzustand entspricht, die Grundmenge Qb für den eingespritzten
Kraftstoff, der Zeitpunkt zum Einspritzen des Kraftstoffs und die Dauer
der Kraftstoffeinspritzung festgesetzt, und es wird eine Folge von
Kraftstoffeinspritzungs-Steuerschritten durchgeführt wie in 3 dargestellt.
In der vorliegenden Ausführungsform
ist das Kennfeld so konstruiert, daß während des Motorstarts ein Einspritzen
von Kraftstoff durch die einzelnen Ansaugsystem-Injektoren 22 während des
Auslaßhubs
des entsprechenden Binnenzylinders durchgeführt wird. Das Kennfeld kann
jedoch auch so konstruiert sein, daß dieses Einspritzen beispielsweise
während
eines Ansaughubs durchgeführt
wird.
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Wie
oben beschrieben wird das vorliegende Verfahren so durchgeführt, daß bei der
Kraftstoffeinspritzung in den n-ten Binnenzylinder während des Motorstarts
das Einspritzen von Kraftstoff durch den Binnenzylinder-Injektor 17 (die
Binnenzylinder-Einspritzung)
nur für
die Anfangseinspritzung durchgeführt
wird, und bei der Einspritzung von Kraftstoff nach der Anfangseinspritzung
zum Einspritzen von Kraftstoff durch den Ansaugsystem-Injektor 22 (die Mündungseinspritzung) übergegangen
wird.
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Das
vorliegende Verfahren wird wiederholt durchgeführt, wobei während des
Motorstarts bei der Kraftstoffeinspritzung in den einzelnen Binnenzylindern
das Einspritzen von Kraftstoff durch den Binnenzylinder-Injektor 17 (die
Binnenzylinder-Einspritzung) nur für die Anfangs-Kraftstoffeinspritzung
durchgeführt
wird, und bei den Kraftstoffeinspritzungen nach der Anfangseinspritzung
zum Einspritzen von Kraftstoff durch den Ansaugsystem-Injektor 22 (die
Mündungseinspritzung) übergangen
wird.
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Ein
Beispiel für
das Steuern der Kraftstoffeinspritzung während des Motorstarts wird
nun mit Bezug auf das Zeitschema von 5 beschrieben.
Ein in 5 dargestellter Kurbelzähler zeigt einen Wert an, der
den oben beschriebenen Kurbelwinkel anzeigt, der mit der Drehung
der Kurbelwelle 15 hochgezählt wird. Wenn der Kurbelwinkel
bestimmt wird, wird der Kurbelzähler
außerdem
auf einen Wert gesetzt, der dem so bestimmten Kurbelwinkel entspricht.
Wenn die Kurbelwelle 15 zwei Umdrehungen macht, wird daher
der Wert des Kurbelzählers
auf 0 zurückgesetzt.
-
Wenn
der Motor das erste Mal gestartet (angedreht) wird (Zeitpunkt 0)
und der Kurbelwinkel bestimmt wird (Zeitpunkt 1), wird
als Anfangs-Kraftstoffeinspritzung in jeden der ersten bis vierten
Binnenzylinder Nr. bis Nr. 4 eine Kraftstoffeinspritzung durch die
Binnenzylinder-Injektoren 17, die für die einzelnen Binnenzylinder
vorgesehen sind, durchgeführt. Das
Einspritzen von Kraftstoff nach den Anfangseinspritzungen wird durch
die Ansaugsystem-Injektoren durchgeführt, die für die einzelnen Zylinder vorgesehen
sind. Beispielsweise wird im ersten Zylinder Nr. 1 während des
Motorstarts nur bei der Anfangs-Kraftstoffeinspritzung Kraftstoff
aus dem Binnenzylinder-Injektor eingespritzt, der dem ersten Zylinder
Nr. 1 entspricht, während
die Kraftstoffeinspritzungen nach der Anfangseinspritzung vom Ansaugsystem-Injektor 22 durchgeführt wird,
der dem ersten Zylinder Nr. 1 entspricht. Diese Kraftstoffeinspritzungen in
den Zylindereinheiten Nr. 2 bis Nr. 4 werden dementsprechend durchgeführt.
-
Entsprechend
der oben beschriebenen Kraftstoff-Einspritzsteuerung während des
Motorstarts wird beim Motorstart zuerst eine Kraftstoffeinspritzung
durch die einzelnen Binnenzylinder-Injektoren 17 durchgeführt, wodurch
die Anfangsexplosion sofort nach dem Einspritzen des Kraftstoffs
stattfindet (Zeitpunkt t2). Danach wird zum Einspritzen von Kraftstoff
durch den Ansaugsystem-Injektor 22 übergegangen, und wenn der in
jede Ansaugmündung 20a eingespritzte
Kraftstoff die Brennkammer 16 erreicht, findet eine Folgeverbrennung
der Luft/Kraftstoff-Mischung nach der Anfangsexplosion statt, d.h. es
findet eine vollständige
Explosion statt, wobei die vorhergehende Anfangsexplosion als Auslöser dient (Zeitraum
ab t3). Wenn der Motor gestartet wird, ist es daher möglich, die
Anfangsexplosion sofort zu bewirken und diese mit einer kompletten
Explosion zu verbinden, und es kann ein günstiges Motorstartverhalten
sichergestellt werden.
-
Da
nach dem Einspritzen von Kraftstoff durch den Binnenzylinder-Injektor 17 der
Kraftstoff-Einspritzmodus während
des Motorstarts in die Kraftstoffeinspritzung durch den Ansaugsystem-Injektor 22 geändert wird,
wird das Auftreten einer Fehlfunktion, bei der der von der entsprechenden Binnenzylinder-Einspritzeinrichtung 17 direkt
in die jeweiligen Brennkammern 16 eingespritzte Kraftstoff an
der Innenwand der Brennkammer 16 oder am Kolben 13 haften
bleibt, so weit wie möglich
begrenzt. Auch wenn der direkt in die einzelnen Brennkammern 16 eingespritzte
Kraftstoff an der Innenwand der Brennkammer 16 oder am
Kolben 13 haftet, wird der anhaftende Brennstoff durch
die oben beschriebene vollständige
Explosion verdampft und zusammen mit dem in den Ansaugkanal 20a eingespritzten
Kraftstoff verbrannt. Da das Haften des Kraftstoffs an der Innenwand
der Brennkammer 16 oder am Kolben 13 wie oben
beschrieben so weit wie möglich
begrenzt wird, wird auch die Abgabe von unverbrannten Anteilen während des
Motorstarts begrenzt.
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Genauer
wird in der oben beschriebenen Ausführungsform beim Starten des
Motors nur bei der Anfangs-Kraftstoffeinspritzung in jedem Binnenzylinder
Kraftstoff direkt in die Brennkammer 16 eingespritzt. Das
oben beschriebene Einspritzen von Kraftstoff aus dem Binnenzylinder-Injektor 17 während des
Motorstarts wird so weit wie möglich
begrenzt, wodurch die Abgabe von unverbrannten Anteilen begrenzt
wird. Da die Häufigkeit
der Kraftstoffeinspritzung durch den Binnenzylinder-Injektor 17 wie
oben beschrieben im Voraus festgelegt wurde, ist es möglich, den
Zeitpunkt für
den Übergang
von der Kraftstoffeinspritzung durch den Binnenzylinder-Injektor
auf die Kraftstoffeinspritzung durch den Ansaugsystem-Injektor ohne
weiteres zu erfassen. Dadurch kann der Einspritzmodus leicht gewechselt werden.
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Die
vorliegende Ausführungsform
weist die folgenden Vorteile auf.
- (1) Beim
Motorstart wird eine Kraftstoffeinspritzung durch die Binnenzylinder-Injektoren 17 durchgeführt, und
danach wird zur Kraftstoffeinspritzung durch die Ansaugsystem-Injektoren 22 übergegangen.
Aus diesem Grund findet beim Starten des Motors die Anfangsexplosion
sofort statt. Danach wird zur Kraftstoffeinspritzung durch den Ansaugsystem-Injektor 22 übergegangen, wodurch
eine Folgeverbrennung der Luft/Kraftstoffmischung nach der Anfangsexplosion,
d.h. eine vollständige
Explosion mit der vorhergehenden Anfangsexplosion als Auslöser stattfindet. Gemäß der oben
beschriebenen Ausführungsform
ist es möglich,
die Anfangsexplosion während
des Motorstarts sofort zu bewirken, so daß diese mit der vollständigen Explosion
verbunden wird, und es kann ein günstiges Startverhalten des
Motors sichergestellt werden.
- (2) Nachdem die Kraftstoffeinspritzung durch den Binnenzylinder-Injektor 17 durchgeführt wurde, wechselt
der Kraftstoff-Einspritzmodus zur Kraftstoffeinspritzung durch den
Ansaugsystem-Injektor. Aus diesem Grund kann beim Starten des Motors
ein Anhaften des Kraftstoffs an den Innenwänden der einzelnen Brennkammern 16 oder
an den einzelnen Kolben 13 so weit wie möglich begrenzt
werden. Daher kann ein günstigen
Startverhalten des Motors sichergestellt werden und gleichzeitig
kann die Abgabe von unverbrannten Anteilen während des Motorstarts so weit
wie möglich
begrenzt werden.
- (3) Beim Starten des Motors wird als Anfangs-Kraftstoffeinspritzung
in den einzelnen Binnenzylindern eine Kraftstoffeinspritzung durch
die Binnenzylinder-Injektoren 17 durchgeführt, und die
Kraftstoffeinspritzungen nach dieser Anfänglichen wechseln zur Kraftstoffeinspritzung
durch die Ansaugsystem-Injektoren. Daher kann die Kraftstoffeinspritzung
aus dem Binnenzylinder-Injektor 17 beim Starten des Motors
so weit wie möglich
reduziert werden, und die Abgabe von unverbrannten Anteilen kann
so weit wie möglich begrenzt
werden. Da die Häufigkeit
der Kraftstoffeinspritzungen durch die Binnenzylinder-Injektoren 17 wie
oben beschrieben vorab festgesetzt wurde, kann ohne weiteres von
der Kraftstoffeinspritzung durch die Binnenzylinder-Injektoren 17 zur
Kraftstoffeinspritzung durch die Ansaugsystem-Injektoren 22 gewechselt
werden.
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Nun
wird eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Im folgenden werden hauptsächlich die
Unterschiede zur ersten Ausführungsform
beschrieben.
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In
der ersten Ausführungsform
wird beim Starten des Motors bewirkt, daß Kraftstoff nur bei der Anfangseinspritzung
aus den Binnenzylinder-Einspritzeinrichtungen 17 eingespritzt
wird, und nach dieser Anfangseinspritzung wird zur Kraftstoffeinspritzung
durch die Ansaugsystem-Injektoren 22 übergegangen.
-
Dagegen
werden in der vorliegenden Ausführungsform
beim Starten des Motors zuerst Kraftstoffeinspritzungen durch sowohl
die Binnenzylinder-Injektoren 17 als auch die Ansaugsystem-Injektoren 22 durchgeführt. Nach
dem Zeitpunkt, zu dem der von den einzelnen Ansaugsystem-Injektoren
eingespritzte Kraftstoff die jeweilige Brennkammer 16 erreicht,
wird die Kraftstoffeinspritzung durch die Binnenzylinder-Injektoren 17 unterbrochen.
Daher unterscheidet sich die vorliegende Ausführungsform von der ersten Ausführungsform
in Bezug auf das Steuern der Kraftstoffeinspritzung beim Starten
des Motors.
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6 ist
ein Ablaufschema, das die Vorgehensweise beim Steuern der Kraftstoffeinspritzung gemäß dieser
Ausführungsform
zeigt.
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Die
ECU 30 führt
die in diesem Ablaufschema dargestellten Verfahrensschritte wiederholt über den
jeweils vorgegebenen Zeitraum durch, vorausgesetzt, daß es sich
bei dem aktuellen Motorbetriebszustand um den Motorstartzustand
handelt, und daß der
aktuelle Phasenwinkel der Kurbelwelle 15, d.h. die Kurbelwelle,
bestimmt wurde.
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Wenn
das vorliegende Verfahren gestartet wird, werden zuerst Kraftstoffeinspritzungen
aus sowohl dem Ansaugsystem-Injektor 22 (Kanaleinspritzung)
als auch dem Binnenzylinder-Injektor (Binnenzylindereinspritzung)
durchgeführt
(Schritt S300). Nun wird der Binnenzylindereinspritzungs-Anteil
Rd auf einen Anfangsanteil α für die Binnenzylindereinspritzung
gesetzt (α > 0), der dem Motorstartzustand entspricht,
und der Kanaleinspritzungs-Anteil Rp wird ebenfalls auf einen Anfangsanteil β für die Kanal-Einspritzung gesetzt
((β > 0), der dem Motorstartzustand entspricht.
Dann werden unter Bezugnahme auf ein Kennfeld, das dem Motorstartzustand
entspricht, die Grundmenge Qb für
den eingespritzten Kraftstoff, der Zeitpunkt zum Einspritzen des
Kraftstoffs und der Zeitraum für
die Kraftstoffeinspritzung für
den Ansaugsystem-Injektor 22 und den Binnenzylinder-Injektor 17 gesetzt,
und eine Folge von Kraftstoffeinspritzungs-Steuer schritten wie in 3 wird
durchgeführt.
Auch in der vorliegenden Ausführungsform wird
während
des Motorstarts die Kraftstoffeinspritzung aus den einzelnen Ansaugsystem-Injektoren 22 während des
Auslaßhubs
des entsprechenden Binnenzylinders durchgeführt. Ebenso wird während des Motorstarts
die Kraftstoffeinspritzung aus den einzelnen Binnenzylinder-Einspritzeinrichtungen 17 während des
Ansaughubs des entsprechenden Binnenzylinders durchgeführt.
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Nun
werden verschiedene Parameter, welche den aktuellen Motorbetriebszustand
anzeigen, eingelesen (S310). Die Motordrehzahl NE, der Ansaugkanaldruck
Pin, die Ansauglufttemperatur THA, die Kühlmitteltemperatur THW und
der Kraftstoffdruck P werden eingelesen, und aufgrund dieser Parameter
wird bestimmt, ob Kraftstoff aufgrund einer Mündungs-Einspritzung in den
Zylinder gelangt ist oder nicht, d.h. ob der aus dem Ansaugsystem-Injektor 22 eingespritzte
Kraftstoff die entsprechende Brennkammer 16 erreicht hat
oder nicht (S320).
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Generell
variiert der Zeitpunkt, zu dem der aus den einzelnen Ansaugsystem-Injektoren 22 eingespritzte
Kraftstoff die entsprechenden Brennkammern 16 erreicht,
mit der Strömungsgeschwindigkeit der
angesaugten Luft und dem Verdampfungszustand des Kraftstoffs. Beispielsweise
wird, wenn die Motordrehzahl NE höher wird oder der Ansaugdruck Pin
sinkt, die Strömungsgeschwindigkeit
der angesaugten Luft höher,
und der oben genannte Zeitpunkt wird verfrüht. Außerdem wird, da bei steigender
Ansauglufttemperatur THA, Kühlmitteltemperatur
THW oder steigendem Kraftstoffdruck P die Verdampfung des Kraftstoffs
gefördert
wird, der Zeitpunkt, zu dem die Luft/Kraftstoff-Mischung bei brennbaren Konzentrationen
die Brennkammer 16 erreicht, ebenfalls verfrüht. Somit
wird in der vorliegenden Ausführungsform
unter Bezugnahme auf das Kennfeld auf der Grundlage jedes der Parameter,
die den Motorbetriebszustand anzeigen, ein Kurbelwinkel berechnet, der
dem jeweiligen Zeitpunkt entspricht. So wird bestimmt, ob der aktuelle
Kurbelwinkel, der vom Kurbelwinkelsensor 31 erfaßt wird,
den errechneten Kurbelwinkel erreicht hat oder nicht, wodurch bestimmt wird,
ob der Kraftstoff der von den einzelnen Ansaugsystem-Injektoren 22 eingespritzt
wird, die entsprechenden Brennkammern 16 erreicht hat oder
nicht.
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Wenn
bestimmt wird, daß noch
kein Kraftstoff aufgrund der Mündungs-Einspritzung
in den Zylinder gelangt ist (S320: NEIN), wird das aktuelle Verfahren
vorübergehend
ausgesetzt. Danach wird das Verfahren von Schritt S300 bis Schritt
S320 durchgeführt,
und bevor Kraftstoff aufgrund einer Mündungs-Einspritzung in den
Binnenzylinder gelangt, werden sowohl die Binnenzylinder-Einspritzung
als auch die Ansaugsystem-Einspritzung durchgeführt.
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Wenn
dagegen bestimmt wird, daß Kraftstoff aufgrund
einer Mündungs-Einspritzung
in den Binnenzylinder gelangt ist (S320: JA) wird die Binnenzylinder-Einspritzung
nach dieser Bestimmung unterbrochen (S340). Nun wird der Binnenzylindereinspritzungs-Anteil
Rd auf 0 gesetzt, und der Mündungseinspritzungs-Anteil
Rp wird auf 1 gesetzt. Dann werden unter Bezugnahme auf ein Kennfeld,
das dem Motorstartzustand entspricht, die Grundmenge Qb für den eingespritzten
Kraftstoff, der Zeitpunkt zum Einspritzen des Kraftstoffs und die
Dauer der Kraftstoffeinspritzung gesetzt, und es wird die folge
von Kraftstoffeinspritzungs-Steuerschritten durchgeführt, die
in 3 dargestellt ist, wodurch nur die Mündungs-Einspritzung
fortgesetzt wird. Dann wird das aktuelle Verfahren vorübergehend
ausgesetzt.
-
Ein
Beispiel für
das Steuern der Kraftstoffeinspritzung während des Motorstarts wird
nun mit Bezug auf das Zeitschema von 7 beschrieben.
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Wenn
zu Anfang der Motor gestartet (angedreht) wird (Zeitpunkt t0) und
der Kurbelwinkel bestimmt wird (Zeitpunkt t1), wird aus den Binnenzylinder-Injektoren 17 und
den Ansaugsystem-Injektoren 22, die jeweils für die ersten
bis vierten Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 bereitgestellt sind, eine Kraftstoffeinspritzung
gemäß dem Zeitpunkt
für ein
Einspritzen des Kraftstoffs und der Dauer der Kraftstoffeinspritzung, die
wie oben beschrieben gesetzt wurden, durchgeführt. Dann, wenn der aus den
einzelnen Ansaugsystem-Injektoren 22 eingespritzte Kraftstoff
die entsprechenden Brennkammer 16 erreicht, wird die Kraftstoffeinspritzung
durch den Binnenzylinder-Injektor 17 unterbrochen. In diesem
Beispiel von 7 wird bestimmt, in welchen
der Ansaugkanäle 20a zuerst Kraftstoff
eingespritzt wird, nachdem der Kurbelwinkel bestimmt wurde, d.h.
der Kraftstoff, der vom Ansaugsystem-Injektor 22 eingespritzt
wird, der dem dritten Zylinder Nr. 3 entspricht, erreicht die entsprechende
Brennkammer 16, nachdem die Binnenzylinder-Einspritzung
im ersten Zylinder Nr. 1 und im dritten Zylinder Nr. 3 durchgeführt wurde.
Danach werden die Binnenzylinder-Einspritzungen für alle Zylinder
unterbrochen. Somit werden die Binnenzylinder-Einspritzungen im
vierten Zylinder Nr. 4 und im zweiten Zylinder Nr. 2 niemals durchgeführt.
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Gemäß der während des
Motorstarts auf die beschriebene Weise durchgeführten Kraftstoff-Einspritzsteuerung
wird das Einspritzen von Kraftstoff durch den Binnenzylinder-Injektor 17 während des Motorstarts
durchgeführt,
wodurch die Anfangsexplosion zuerst sofort nach dem Einspritzen
des Kraftstoffs stattfindet (Zeitpunkt t2). Danach, wenn der in die
Ansaugmündungen 20a eingespritzte
Kraftstoff die Brennkammern 16 erreicht, kommt es zu einer vollständigen Explosion,
wobei diese Anfangsexplosion als Auslöser dient (Zeit ab t3). In
der vorliegenden Ausführungsform
wird beim Motorstart früh
ein Einspritzen von Kraftstoff durch die Ansaugsystem-Injektoren 22 durchgeführt. Aus
diesem Grund erreicht der Kraftstoff, der in die einzelnen Ansaugmündungen 20a gespritzt
wird, die entsprechende Brennkammer 16 zu einem früheren Zeitpunkt
als in der ersten Ausführungsform,
so daß der
Zeitraum vom Start des Motors bis zur vollständigen Verbrennung verkürzt ist.
Daher kann gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
eine Anfangsexplosion bewirkt werden sowie eine vollständige Explosion
unmittelbar nach dem Starten des Motors, und es wird ferner ein
vorteilhaftes Motorstartverhalten gewährleistet.
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Die
vorliegenden Ausführungsform
weist die folgenden Vorteile auf:
- (1) Wenn
der Motor gestartet wird, werden sowohl eine Kraftstoffeinspritzung
durch die Binnenzylinder-Injektoren 17 als auch eine Kraftstoffeinspritzung
durch die Ansaugsystem-Injektoren 22 durchgeführt, und
nach dem Zeitpunkt, zu dem der Kraftstoff, der aus den Ansaugsystem-Injektoren 22 eingespritzt
wurde, die Brennkammern 16 erreicht, wird die Kraftstoffeinspritzung
durch die Binnenzy linder-Injektoren unterbrochen. Aus diesem Grund
findet die Anfangsexplosion unmittelbar nach dem Starten des Motors
statt. Danach erreicht der Kraftstoff, der in die Ansaugmündungen 20a eingespritzt
wurde, die Brennkammern 16, wodurch eine vollständige Explosion
mit der Anfangsexplosion als Auslöser stattfindet. In diesem
Fall wird in der oben beschriebenen Ausführungsform beim Starten des
Motors die Kraftstoffeinspritzung aus den Ansaugsystem-Injektoren 22 früh durchgeführt. Aus
diesem Grund erreicht der Kraftstoff, der in die Ansaugmündungen 22 eingespritzt
wird, die Brennkammern 16 zu einem früheren Zeitpunkt als bei der
ersten Ausführungsform,
so daß der
Zeitraum vom Starten des Motors bis zur vollständigen Verbrennung verkürzt wird.
Daher kann die Anfangsexplosion sofort nach dem Motorstart stattfinden,
und es wird ferner ein günstiges
Motorstartverhalten sichergestellt.
- (2) Nach dem Zeitpunkt, zu dem der Kraftstoff, der aus den Ansaugsystem-Injektoren 22 eingespritzt wurde,
die Brennkammer 16 erreicht, wird die Kraftstoffeinspritzung
durch die Binnenzylinder-Injektoren 17 unterbrochen. Aus
diesem Grund kann beim Starten des Motors das Auftreten einer Fehlfunktion,
bei der Kraftstoff, der direkt von den Binnenzylinder-Injektoren 17 in
die Brennkammern 16 gespritzt wird, an der Innenwand der
Brennkammer 16 und am Kolben 13 haften bleibt,
so weit wie möglich
begrenzt werden. Auch wird, selbst wenn der direkt in die Brennkammern 16 eingespritzte
Kraftstoff an der Innenwand der Brennkammern 16 oder an
den Kolben 13 haftet, der anhaftende Kraftstoff zuverlässig durch
die oben beschriebene vollständige Explosion
verdampft, und er wird zusammen mit dem in die Ansaugmündungen 20a eingespritzten Kraftstoff
verbrannt. In diesem Fall wird in der oben beschriebenen Ausführungsform
die Kraftstoffeinspritzung durch die Ansaugsystem-Injektoren 22 während des
Motorstarts früh
durchgeführt.
Daher wird, auch wenn beim Motorstart im Verbrennungsmotor 11 mit
einer Vielzahl von Binnenzylindern eine Kraftstoffeinspritzung durch
die Binnenzylinder-Injektoren 17 durchgeführt wird, die
Binnenzylinder-Einspritzung unterbrochen, bevor die Binnenzylinder-Einspritzungen
in alle Binnenzylinder abgeschlossen wurde. Daher kann die Abgabe
von unverbrannten Anteilen während des
Motorstarts zuverlässiger
begrenzt werden, während
ein günstiges
Motorstartverhalten gewährleistet
wird.
- (3) Der Zeitpunkt, zu dem der Kraftstoff, der aus den Ansaugsystem-Injektoren 22 eingespritzt wurde,
die Brennkammern 16 erreicht, variiert mit der Strömungsgeschwindigkeit
der angesaugten Luft und dem Verdampfungszustand des Kraftstoffs.
Daher kann der Zeitpunkt aufgrund des Motorbetriebszustands, wie
der Motordrehzahl NE und dem Ansaugkanaldruck Pin, die mit der Strömungsgeschwindigkeit
der angesaugten Luft zusammenhängen,
und der Ansauglufttemperatur THA, der Kühlmitteltemperatur THW und
dem Kraftstoffdruck P, die mit dem Verdampfungszustand zusammenhängen, berechnet
werden. Somit wird in der oben beschriebenen Ausführungsform
der Zeitpunkt, zu dem der Kraftstoff, der aus den Ansaugsystem-Injektoren 22 eingespritzt wird,
die Brennkammern 16 erreicht, aufgrund des Motorbetriebszustands
berechnet wird, wodurch der Zeitpunkt zuverlässig berechnet werden kann. Dadurch
kann die Kraftstoffeinspritzung durch die Binnenzylinder-Injektoren 17 zuverlässig unterbrochen
werden.
-
Die
obigen Ausführungsformen
können
wie folgt modifiziert werden.
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In
der ersten Ausführungsform
wird beim Starten des Motors eine Kraftstoffeinspritzung durch die
Binnenzylinder-Injektoren 17 nur für die Anfangs-Kraftstoffeinspritzung
in die einzelnen Binnenzylinder des Verbrennungsmotors 11 durchgeführt. Dagegen
wird beim Starten des Motors eine Kraftstoffeinspritzung durch die
Binnenzylinder-Injektoren 17, die für die jeweiligen Binnenzylinder
vorgesehen sind, d.h. eine Binnenzylinder-Einspritzung durchgeführt. Für den Binnenzylinder-Injektor 17 kann
die Zahl der aufeinanderfolgenden Kraftstoffeinspritzungen durch
die einzelnen Binnenzylinder-Injektoren 17 gemessen werden,
und wenn die Zahl einen vorgegebenen Wert erreicht (beispielsweise
zwei), kann die Kraftstoffeinspritzung durch den Binnenzylinder-Injektor 17 zur
Kraftstoffeinspritzung durch die jeweiligen Ansaugsystem-Injektoren 22 übergehen. Diese
Konfiguration stellt die gleichen Vorteile bereit wie die erste
Ausführungsform.
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In
der zweiten Ausführungsform
wird der Zeitpunkt, zu dem der Kraftstoff aus den Ansaugsystem-Injektoren 22 die
Brennkammern 16 erreicht, aufgrund der Motordrehzahl NE,
dem Ansaugkanaldruck Pin, der Ansaugkanaltemperatur THA, der Kühlmitteltemperatur
THW und dem Kraftstoffdruck Pp berechnet. Wenn die Ansaugluft-Strömungsrate Qa
steigt, wird deren Strömungsgeschwindigkeit
höher,
und der Zeitpunkt kommt eher als der Zeitpunkt, zu dem der Kraftstoff,
der aus den Ansaugsystem-Injektoren 22 eingespritzt wird,
die Brennkammern 16 erreicht. Die Ansaugluft-Strömungsrate
Qa kann zu jedem der Parameter addiert werden. Außerdem kann
der Zeitpunkt unter Verwendung mindestens irgendeines dieser Parameter
berechnet werden. Dagegen kann mit dem Zeitpunkt, zu dem die erste Kraftstoffeinspritzung
aus den Ansaugsystem-Injektoren 22 durchgeführt wird,
als Ausgangspunkt, der Zeitpunkt aufgrund der Zeit gemessen werden,
die seit dem Ausgangspunkt vergangen ist.
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Die
vorliegende Erfindung kann auf einen Verbrennungsmotor angewendet
werden, in dem als Kraftstoff-Einspritzungsmodus nur die Mündungseinspritzung
und die Binnenzylinder-Einspritzung durchgeführt werden. Die vorliegende
Erfindung kann auch auf einen Verbrennungsmotor angewendet werden, in
dem eine geschichtete Verbrennung unter Verwendung der Binnenzylinder-Injektoren 17 durchgeführt wird.
-
Wie
oben beschrieben, werden der Binnenzylindereinspritzungs-Anteil
Rd und der Mündungseinspritzungs-Anteil
Rp so geändert,
daß ihre
Summe 1 wird. Anders ausgedrückt besteht eine negative Korrelation
zwischen dem Binnenzylindereinspritzungs-Anteil Rd und dem Kanaleinspritzungs-Anteil Rp.
Daher kann in jeder der Ausführungsformen
und in jeder Modifizierung davon jeder numerische Wert, der aufgrund
des Binnenzylindereinspritzungs-Anteils Rd gesetzt wird, aufgrund
des Mündungseinspritzungs-Anteils
Rp gesetzt werden. Dagegen kann jeder numerische Wert, der aufgrund
des Mündungseinspritzungs-Anteils
Rp gesetzt wird, auch aufgrund des Binnenzylindereinspritzungs-Anteils
Rd gesetzt werden.
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Die
Kraftstoff-Einspritzmenge der Binnenzylinder-Injektoren 17 und
der Ansaugsystem-Injektoren 22 muß nicht aufgrund des Einspritzungsverhältnisses
bestimmt werden, wie aufgrund des Binnenzylindereinspritzungs-Anteils
und des Mündungseinspritzungs-Anteils,
sondern kann direkt aufgrund des Motorbetriebszustands gesetzt werden.
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Obwohl
in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen die Ansaugluft-Strömungsrate Qa
aufgrund des Ansaugkanaldrucks Pin berechnet wird, kann die Menge
der angesaugten Luft auch durch Verwendung eines Luftströmungsmessers
erfaßt
werden.
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Obwohl
die Ansaugsystem-Injektoren 22 jeweils in den Ansaugmündungen 22a vorgesehen sind,
können
die Ansaugsystem-Injektoren 22 durch einen Injektor ersetzt
werden, der auf einem Schwalltank montiert ist, der beispielsweise
im Weg des Ansaugkanals 20 vorgesehen ist. Alternativ dazu
können
die Ansaugsystem-Injektoren 22 durch einen „Kaltstartinjektor" ersetzt werden,
der Kraftstoff nur während
des Motorstarts in den Ansaugkanal 20 spritzt. Kurz gesagt
können
die Ansaugsystem-Injektoren 22 durch jede Art von Injektor
ersetzt werden, der Kraftstoff in das Ansaugsystem des Verbrennungsmotors
spritzt.
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Obwohl
der Verbrennungsmotor 11 ein Vierzylinder-Verbrennungsmotor
ist, kann die vorliegende Erfindung aufgrund der gleichen Prinzipien
auch auf einen Verbrennungsmotor mit anderen Zylinderzahlen angewendet
werden.
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Daher
sollten die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen als erläuternd und
nicht als beschränkend
aufgefaßt
werden, und die Erfindung ist nicht auf die hierin angegebenen Einzelheiten
beschränkt,
sondern kann innerhalb des Bereichs und der Äquivalenz der beigefügten Ansprüche modifiziert
werden.