DE102008002619A1 - Steuereinrichtung für eine direkteinspritzende Maschine - Google Patents
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Abstract
Wenn
eine Maschine gestartet wird oder diese sich in einem kalten Zustand
befindet, wird ein Schließzeitpunkt eines Abgasventils
(30) vor einem oberen Einlasstotpunkt festgesetzt, um das Abgasventil (30)
früh zu schließen. Ein Restabgas wird durch einen
Kolben (34) verdichtet, um eine Zylinderinnentemperatur zu erhöhen.
Eine Kraftstoffvoreinspritzung wird von einem Zeitpunkt des Schließens
des Abgasventils (30) an bis zu einem Zeitpunkt des oberen Einlasstotpunktes
auf eine derartige Weise durchgeführt, dass der voreingespritzte Kraftstoff
verbrannt wird, um den Zylinderinnendruck zu erhöhen. Diese
Temperaturerhöhung beschleunigt eine Zerstäubung
von Kraftstoff, der bei einer Kraftstoffhaupteinspritzung eingespritzt
wird. Eine Feuchtmenge von Kraftstoff wird verringert und Kohlenwasserstoffemissionen
werden ebenfalls verringert.
Description
- GEBIET DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerungseinrichtung für eine direkteinspritzende Maschine, bei, der Kraftstoff direkt in einen Zylinder eingespritzt wird.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Eine direkteinspritzende Maschine wurde entwickelt, um einen Kraftstoffverbrauch zu verbessern, Abgase zu verringern und eine Leistung zu verbessern. Bei einer derartigen direkteinspritzenden Maschine wird dann, wenn eine Maschine gestartet wird oder sich in einem kalten Zustand befindet (vor einem Aufwärmen), der in Zylinder eingespritzte Kraftstoff kaum zerstäubt und neigt dazu, an einer Innenfläche eines Zylinders oder einer Oberfläche eines Kolbens anzuhaften. Falls ein derartiger anhaftender Kraftstoff vermehrt wird, wird eine zu der Verbrennung beitragende Kraftstoffmenge so verringert, dass der Antriebszustand der Maschine instabil wird. Die Menge des anhaftenden Kraftstoffs wird nachfolgend als eine Feuchtmenge bzw. ein Feuchtgehalt des Kraftstoffs bezeichnet.
- In einem Fall, in dem die Maschine gestartet wird oder sich in einem kalten Zustand befindet, falls die Kraftstoffeinspritzmenge erhöht wird, wird der Kraftstoff, der zu der Verbrennung beiträgt, erhöht, um eine stabile Verbrennung zu erreichen. Falls die Kraftstoffmenge jedoch erhöht wird, wird auch die Feuchtmenge des Kraftstoffs erhöht, was insbesondere dann, wenn das Aufwärmen der Maschine noch nicht abgeschlossen wurde, Kohlenwasserstoffemissionen vermehren kann.
-
JP-2006-307736 A US 7,222,602 B2 ) zeigt ein Kraftstoffeinspritzsystem, das die Feuchtmenge bzw. den Feuchtgehalt des Kraftstoffs verringert. Bei diesem Kraftstoffeinspritzsystem wird dann, wenn eine Verschlechterung der Kraftstoffverbrennung erfasst oder geschätzt wird, die Kraftstoffeinspritzung in eine Vielzahl von Einspritzungen aufgeteilt, um die Zerstäubung des Kraftstoffs zu beschleunigen und die Feuchtmenge des Kraftstoffs zu verringern. - Wenn die Maschine gestartet wird oder diese sich in einem kalten Zustand befindet, ist eine Zylinderinnentemperatur relativ niedrig. Daher wird auch dann, wenn eine aufgeteilte Einspritzung ausgeführt wird, der eingespritzte Kraftstoff nicht gründlich zerstäubt und die Feuchtmenge wird nicht effektiv verringert, so dass die Emissionen nicht ausreichend verringert werden.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorhergehenden Problematik gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerungseinrichtung für eine direkteinspritzende Maschine bereit zu stellen, die in der Lage ist, Emissionen zu verringern, während eine stabile Verbrennung aufrecht erhalten wird, wenn eine Maschine gestartet wird und diese sich in einem kalten Zustand befindet.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Steuerungseinrichtung eine Abgasventilsteuerungseinrichtung auf, um eine Steuerung zum frühen Schließen eines Abgasventils durchzuführen, bei der ein Schließzeitpunkt eines Abgasventils vor einem oberen Einlasstotpunkt wenigstens dann festgesetzt ist, wenn die Maschine gestartet wird und/oder diese sich in einem kalten Zustand befindet. Die Steuerungseinrichtung weist des Weiteren eine Kraftstoffeinspritzsteuerungseinrichtung auf, um eine Kraftstoffvoreinspritzung von einem Zeitpunkt des Schließens des Abgasventils bis zu einem Zeitpunkt des oberen Einlasstotpunkts durchzuführen, während die Steuerung zum frühen Schließen des Abgasventils durchgeführt wird, und um eine Kraftstoffhaupteinspritzung bei einem Ansaughub und/oder bei einem Verdichtungshub durchzuführen.
- Wenn die Maschine gestartet wird und/oder diese sich in einem kalten Zustand befindet, wird eine Steuerung zum frühen Schließen eines Abgasventils so durchgeführt, dass ein Schließzeitpunkt eines Abgasventils vor einem oberen Einlasstotpunkt festgesetzt ist. Dadurch wird das Restabgas in dem Zylinder verdichtet, um die Temperatur des Gases in dem Zylinder zu erhöhen, während der Kolben von einem Zeitpunkt des Schließens des Abgasventils bis zu einem Zeitpunkt des oberen Einlasstotpunkts nach oben gleitet. Diese Verdichtungswärme erhöht die Zylinderinnentemperatur und erhöht die Temperatur der Zylinderinnenwand und einer Oberfläche des Kolbens. Während die Steuerung zum frühen Schließen des Abgasventils durchgeführt wird, wird die Kraftstoffvoreinspritzung von einem Zeitpunkt des Schließens des Abgasventils an bis zu einem Zeitpunkt des oberen Einlasstotpunkts ausgeführt. Die Zylinderinnentemperatur wird so erhöht, dass das Zerstäuben eines durch die Kraftstoffvoreinspritzung eingespritzten Kraftstoffs beschleunigt werden kann. Des Weiteren ist die Kraftstoffeinspritzmenge durch die Kraftstoffhaupteinspritzung um einen bestimmten Betrag entsprechend der Kraftstoffvoreinspritzmenge weniger als eine herkömmliche Kraftstoffeinspritzmenge. Dies beschleunigt die Zerstäubung des durch die Kraftstoffhaupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs noch weiter. Daher wird die Feuchtmenge bzw. der Feuchtgehalt des Kraftstoffs effektiv verringert und eine ausreichende Menge von zu der Verbrennung beitragendem Kraftstoff kann durch eine Kraftstoffzunahmekorrekturmenge erreicht werden, die weniger als üblich ist. Während die stabile Verwendung erreicht wird, werden die Emissionen, wie z. B. von Kohlenwasserstoff verringert.
- KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung besser ersichtlich, die mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gemacht ist, in denen gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind, und in denen:
-
1 eine schematische Ansicht eines Maschinensteuerungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist; -
2 ein Zeitdiagramm zur Erklärung einer Steuerung in einem kalten Zustand ist; -
3 ein Schaubild zur Erklärung einer Steuerung zum frühen Schließen eines Abgasventils und einer Kraftstoffvoreinspritzungssteuerung ist; -
4 ein Schaubild zur Erklärung eines Temperaturanstiegs durch eine Zylindergasverdichtung ist; -
5 ein Flussdiagramm ist, das eine Kaltzustandssteuerungsroutine zeigt; -
6 ein Schaubild ist, das ein Abbild eines Sollvorstellbetrags „A" zeigt; und -
7 ein Schaubild ist, das ein Abbild einer Kraftstoffvoreinspritzmenge Qp zeigt. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
- Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist im nachfolgend Teil beschrieben.
- Mit Bezug auf
1 ist ein Maschinensteuerungssystem erklärt. Eine Luftreinigungseinrichtung13 ist stromaufwärts eines Einlassrohrs12 einer Brennkraftmaschine11 angeordnet, die eine direkteinspritzende Maschine ist. Eine Luftströmungsmesseinrichtung14 , die eine Einlassluftströmungsrate erfasst, ist stromabwärts der Luftreinigungseinrichtung13 vorgesehen. Ein Drosselventil16 , das durch einen Gleichstrommotor15 angetrieben wird, und ein Drosselpositionssensor17 , der eine Drosselposition (Drosselöffnungsgrad) erfasst, sind stromabwärts der Luftströmungsmesseinrichtung14 vorgesehen. - Ein Ausgleichbehälter
18 einschließlich eines Einlassluftdrucksensors19 ist stromabwärts des Drosselventils16 vorgesehen. Der Einlassluftdrucksensor19 erfasst einen Einlassluftdruck. Ein Einlasskrümmer20 ist mit dem Ausgleichsbehälter18 verbunden. Ein Kraftstoffinjektor21 ist in jedem Zylinder in einer Nähe einer Einlassluftöffnung eingebaut, um Kraftstoff direkt in den Zylinder einzuspritzen. Eine Zündkerze22 ist an einen Zylinderkopf der Maschine11 entsprechend zu jedem Zylinder montiert, um ein Luft-Kraftstoffgemisch in jedem Zylinder zu zünden. - Die Maschine
11 ist mit einer Einlassventilzeitsteuerungseinrichtung31 , die einen Ventilzeitpunkt des Einlassventils29 einstellt, und einer Abgasventilzeitsteuerungseinrichtung32 versehen, die einen Ventilzeitpunkt eines Abgasventils30 einstellt. - Ein Abgassensor (ein Luft-Krafststoff-Verhältnissensor, ein Sauerstoffsensor)
24 , der ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases erfasst, ist entsprechend in jedem Abgasrohr23 vorgesehen, und ein Drei-Wege-Katalysator25 , der das Abgas reinigt, ist stromabwärts des Abgassensors24 vorgesehen. - Ein Kühlmitteltemperatursensor
26 , der eine Kühlmitteltemperatur erfasst, eine Klopfsensor27 , der ein Klopfvibrieren erfasst, und ein Kurbelwinkelsensor28 , der bei jedem vorbestimmten Kurbelwinkel einer Kurbelwelle der Maschine11 ein Pulssignal ausgibt, sind an einen Zylinderblock der Maschine11 angeordnet. Ein Kurbelwinkel und eine Maschinendrehzahl werden basierend auf dem Ausgabesignal des Kurbelwinkelsensors28 erfasst. - Die Ausgaben der Sensoren werden in eine elektronische Steuerungseinheit (ECU)
33 eingegeben. Die ECU33 umfasst einen Mikrocomputer und einen Nur-Lesespeicher (ROM), um eine Kraftstoffeinspritzmenge des Kraftstoffinjektors21 und einen Zündzeitpunkt der Zündkerze22 zu steuern. - Die ECU
33 führt eine in5 gezeigte Kaltzustandsteuerungsroutine während einem kalten Zustand der Maschine11 von einer Zeit des Startens der Maschine11 zu einer Zeit des Abschließens des Aufwärmens der Maschine11 aus. - Wie es in
2 gezeigt ist, stellt die Abgasventilzeitsteuerungseinrichtung32 während einem kalten Zustand, in dem eine Kühlmitteltemperatur Tw niedriger als ein vorbestimmter Wert α ist, einen Abgasventilzeitpunkt (Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Abgasventils30 ) vor, nachdem ein Zündschalter (nicht gezeigt) angeschaltet wird. Eine Steuerung zum frühen Schließen des Abgasventils wird durchgeführt, um einen Schließzeitpunkt des Abgasventils30 zu einer Zeit kurz vor dem unteren Einlasstotpunkt (3 ) festzusetzen. Ein Kolben34 gleitet von einem Zeitpunkt des Schließens des Abgasventils30 an bis zu einem Zeitpunkt des oberen Einlasstotpunkts nach oben, so dass Restabgas in dem Zylinder verdichtet wird, um eine Zylinderinnentemperatur zu erhöhen (4 ). Eine Temperatur einer Innenfläche des Zylinders35 und einer Oberfläche des Kolbens34 werden ebenfalls erhöht. Die Steuerung zum frühen Schließen des Abgasventils ist nachfolgend als EVEC-Steuerung bezeichnet. - Während die EVEC-Steuerung durchgeführt wird, wird von dem Zeitpunkt des Schließens des Abgasventils
30 an bis zu dem Zeitpunkt des oberen Einlasstotpunkts eine Kraftstoffvoreinspritzung so durchgeführt (3 ), dass der bei der Kraftstoffvoreinspritzung eingespritzte Kraftstoff durch eine Zunahme einer Zylinderinnentemperatur beschleunigt zerstäubt wird. Der bei der Kraftstoffvoreinspritzung eingespritzte Kraftstoff wird durch eine vorgezogene Zündung verbrannt, um eine Temperatur der Innenfläche des Zylinders35 und der Oberfläche des Kolbens zu erhöhen. Die Zunahme der Zylinderinnentemperatur durch die EVEC-Steuerung und die Verbrennung des voreingespritzten Kraftstoffs beschleunigen eine Zerstäubung des Kraftstoffs bei der Kraftstoffhaupteinspritzung und der Kraftstoffvoreinspritzung. Die Feuchtmenge bzw. der Feuchtgehalt des Kraftstoffs wird verringert und eine stabile Verbrennung wird sichergestellt, während die Maschine gestartet wird oder diese sich in einem kalten Zustand befindet. Während die EVEC-Steuerung und die Kraftstoffvoreinspritzung durchgeführt werden, wird eine Zündzeitpunktnachstellsteuerung durchgeführt, um den Zündzeitpunkt der Hauptzündung bei der Kraftstoffhaupteinspritzung relativ zu einem ordinalen Zündzeitpunkt nach dem Aufwärmen der Maschine nachzustellen. Dadurch beschleunigt die Erhöhung der Zylinderinnentemperatur ein Zerstäuben des bei der Kraftstoffhaupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs, während die stabile Verbrennung sichergestellt ist. Durch Nachstellen bzw. Verzögern des Zündzeitpunkts der Hauptzündung wird die Abgastemperatur erhöht, um ein Aufwärmen des Katalysators25 zu beschleunigen. - Mit Bezug auf
5 ist nachfolgend eine Kaltzustandsteuerungsroutine beschrieben. - Die Kaltzustandsteuerungsroutine wird zu bestimmten Intervallen ausgeführt, während die ECU
33 AN ist (bspw. nachdem der Zündschalter angeschaltet wird). In Schritt101 bestimmt der Computer, ob eine durch den Sensor26 erfasste Kühlmitteltemperatur Tw niedriger als ein vorbestimmter Wert (bspw. 60°C) ist. Das heißt, dass der Computer bestimmt, ob sich die Maschine11 in einem kalten Zustand befindet. - Wenn die Antwort in Schritt
101 JA ist, geht der Vorgang zu Schritt102 über, in dem ein Soll-Vorstellbetrag „A" in Übereinstimmung mit einer gegenwärtigen Kühlmitteltemperatur Tw basierend auf einem in6 gezeigten Abbild berechnet wird. - Wenn ein Schließzeitpunkt des Abgasventils
30 gemäß der EVEC-Steuerung verändert wird, wird ein Verdichtungsbetrag des Gases in den Zylinder von einem Zeitpunkt des Schließens des Abgasventils30 an bis zu einem Zeitpunkt des oberen Einlasstotpunkts so verändert, dass die Zunahme der Zylinderinnentemperatur verändert wird. Gemäß dem in6 gezeigten Abbild nimmt der Soll-Vorstellbetrag „A" zu, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw abnimmt, so dass der Schließzeitpunkt des Abgasventils30 vorgestellt bzw. vorverschoben wird. Wenn die Maschinentemperatur abnimmt, nimmt die Zylinderinnentemperatur ab. In einem derartigen Fall wird der Schließzeitpunkt des Abgasventils30 vorgestellt bzw. vorverschoben, um eine Erhöhungsrate der Zylinderinnentemperatur zu erhöhen. - Der Soll-Vorstellbetrag „A" kann basierend auf Angaben berechnet werden, die eine von der Kühlmitteltemperatur Tw verschiedene Maschinentemperatur angeben. Alternativ kann der Soll-Vorführbetrag „A" basierend auf einer Einlasslufttemperatur berechnet werden.
- Anschließend geht der Vorgang zu Schritt
103 über, in dem die Abgasventilzeitsteuerungsvorrichtung32 den Abgasventilzeitpunkt von einer Zwischenposition aus um den Soll-Vorstellbetrag „A" vorstellt. Die Zwischenposition ist bspw. eine Position, in der sich der Schließzeitpunkt des Abgasventils bei dem oberen Einlasstotpunkt befindet. Dadurch wird das Restabgas im Zylinder verdichtet, um die Zylinderinnentemperatur zu erhöhen, während der Kolben34 von einem Zeitpunkt des Schließens des Abgasventils30 an bis zu einem Zeitpunkt des oberen Einlasstotpunkts nach oben gleitet. - Anschließend geht der Vorgang zu Schritt
104 über, in dem der Computer bestimmt, ob der Schließzeitpunkt des Abgasventils30 der Zeitpunkt kurz vor dem oberen Einlasstotpunkt wird, basierend darauf, ob der tatsächliche Vorstellbetrag des Abgasventils den Soll-Vorstellbetrag „A" erreicht. Der tatsächliche Vorstellbetrag des Abgasventils wird durch den Kurbelwinkelsensor28 oder einen Abgaskurbelwinkel (nicht gezeigt) erfasst. Wenn die Antwort in Schritt105 JA ist, das heißt dann, wenn der Schließzeitpunkt des Abgasventils30 ein Zeitpunkt kurz vor dem oberen Einlasstotpunkt wird, geht der Vorgang zu Schritt S105 über. In Schritt105 berechnet der Computer eine Kraftstoffvoreinspritzmenge Qp in Übereinstimmung mit der gegenwärtigen Kühlmitteltemperatur Tw mit Bezug auf das in7 gezeigt Abbild. - Generell, nimmt die Feuchtmenge bzw. der Feuchtgehalt des Kraftstoffs mit Abnahme der Maschinentemperatur zu. Gemäß dem in
7 gezeigten Abbild nimmt die Kraftstoffvoreinspritzmenge Qp zu, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw abnimmt. Dadurch wird dann, wenn die Maschinentemperatur abnimmt, die Kraftstoffvoreinspritzmenge so erhöht, dass die Zylinderinnentemperatur erhöht wird, um die Zunahme der Feuchtmenge zu verhindern. - Die Kraftstoffvoreinspritzmenge Qp kann basierend auf Angaben berechnet werden, die die von der Kühlmitteltemperatur verschiedene Maschinentemperatur angeben. Alternativ kann die Kraftstoffvoreinspritzmenge Qp basierend auf der Einlasslufttemperatur berechnet werden.
- Anschließend geht der Vorgang zu Schritt S106 über, indem eine Kraftstoffvoreinspritzung durchgeführt wird. Der Kraftstoff der Kraftstoffvoreinspritzmenge Qp wird in den Zylinder von der Zeit des Schließens des Abgasventils zu der Zeit des oberen Einlasstotpunkts eingespritzt. Die Zylinderinnentemperatur wird erhöht, um die Zerstäubung des zu dem Kraftstoffvoreinspritzung eingespritzten Kraftstoffs zu beschleunigen.
- Anschließend geht der Vorgang zu Schritt
107 über, in dem die Vorzündung durchgeführt wird, um den Kraftstoff zu verbrennen, der bei der Kraftstoffvoreinspritzung eingespritzt worden ist, wodurch die Zylinderinnentemperatur weiter erhöht wird. - Anschließend geht der Vorgang zu Schritt
108 über, in dem eine Kraftstoffhaupteinspritzmenge Qm basierend auf der Kraftstoffvoreinspritzmenge Qp und auf einem Maschinenantriebszustand berechnet wird, wie z. B. der Kühlmitteltemperatur, der Einlassluftmenge und der Maschinendrehzahl. Anschließend geht der Vorgang zu Schritt109 über, in dem die Kraftstoffhaupteinspritzung zu einer angemessenen Zeit gemäß dem gegenwärtigen Verbrennungsmodus durchgeführt wird. Beispielsweise in einem Fall des homogenen Verbrennungsmodus wird der Kraftstoff bei dem Einlasshub eingespritzt, und im Fall des Schichtverbrennungsmodus wird der Kraftstoff bei dem Verdichtungshub eingespritzt. Der Kraftstoff der Kraftstoffhaupteinspritzmenge Qm wird durch den Injektor21 in den Zylinder eingespritzt. Die Kraftstoffhaupteinspritzung kann auf den Einlasshub und auf den Verdichtungshub aufgeteilt werden. - Anschließend geht der Vorgang zu Schritt
110 über, in dem eine Hauptzündung durchgeführt wird, um den bei der Kraftstoffhaupteinspritzung eingespritzten Kraftstoff zu verbrennen. Während die EVEC-Steuerung und die Kraftstoffvoreinspritzung durchgeführt werden, wird die Zündzeitpunktnachstellsteuerung auf eine derartige Weise durchgeführt, dass der Hauptzündzeitpunkt relativ zu dem Zündzeitpunkt nach dem Aufwärmen der Maschine (ordinaler Zündzeitpunkt) nachgestellt bzw. verzögert wird. Die Zylinderinnentemperatur wird erhöht, um die Zerstäubung des bei der Kraftstoffhaupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs zu beschleunigen, so dass der Verbrennungszustand stabil ist. Der Hauptzündzeitpunkt wird nachgestellt, um die Abgastemperatur zu erhöhen, wobei das Aufwärmen des Katalysators25 beschleunigt wird. - Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dann, wenn sich die Maschine in dem kalten Zustand befindet, bei dem die Kühlmitteltemperatur Tw niedriger als der vorbestimmte Wert α ist, die EVEC-Steuerung durchgeführt, um den Schließzeitpunkt des Abgasventils
30 auf einen Zeitpunkt vor dem oberen Einlasstotpunkt zu bringen. Dadurch wird das Restabgas im Zylinder verdichtet, um die Zylinderinnentemperatur zu erhöhen, während der Kolben34 von dem Zeitpunkt des Schließens des Abgasventils30 an bis zu dem Zeitpunkt des oberen Einlasstotpunkts nach oben gleitet. Während die EVEC-Steuerung durchgeführt wird, wird des Weiteren von dem Zeitpunkt des Schließens des Abgasventils30 an bis zu dem Zeitpunkt des oberen Einlasstotpunkts die Kraftstoffvoreinspritzung so durchgeführt, dass der voreingespritzte Kraftstoff durch die Zunahme der Zylinderinnentemperatur beschleunigt zerstäubt wird. Der voreingespritzte Kraftstoff wird durch die Vorzündung verbrannt, um die Temperatur der Innenfläche des Zylinders35 und der Oberfläche des Kolbens zu erhöhen. - Die Zunahme der Zylinderinnentemperatur durch die EVEC-Steuerung und die Kraftstoffvoreinspritzung beschleunigt nach der Kraftstoffvoreinspritzung die Zerstäubung des bei der Kraftstoffhaupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs. Die Feuchtmenge des Kraftstoffs wird effektiv verringert. Auch während sich die Maschine in dem kalten Zustand befindet wird eine ausreichende Kraftstoffmenge erreicht, um die stabile Verbrennung durch eine Kraftstoffzunahmekorrektur durchzuführen, die weniger als eine herkömmliche Menge ist. Somit können Abgasemissionen, wie z. B. von Kohlenwasserstoff verringert werden, während eine stabile Verbrennung in dem kalten Zustand sichergestellt wird.
- Während die EVEC-Steuerung und die Kraftstoffvoreinspritzung durchgeführt werden, wird des Weiteren eine Zündzeitpunktnachstellsteuerung durchgeführt, um den Zündzeitpunkt einer Hauptzündung bei der Kraftstoffhaupteinspritzung relativ zu einem ordinalen Zündzeitpunkt nach dem Aufwärmen der Maschine nachzustellen. Dabei beschleunigt die Erhöhung der Zylinderinnentemperatur die Zerstäubung des bei der Kraftstoffhaupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs, während die stabile Verbrennung sichergestellt wird. Durch Nachstellen bzw. Verzögern des Zündzeitpunkts der Hauptzündung wird die Abgastemperatur erhöht, um das Aufwärmen des Katalysators
25 zu beschleunigen. - Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der voreingespritzte Kraftstoff durch die Vorzündung gezündet. Die Vorzündung ist nicht immer notwendig. Der Kraftstoff, der durch die Kraftstoffvoreinspritzung und die Kraftstoffhaupteinspritzung eingespritzt wird, kann ausschließlich durch die Hauptzündung gezündet werden.
- Wenn die EVEC-Steuerung durchgeführt wird, um die Temperatur des Gases in dem Zylinder zu erhöhen, und wenn der Schließzeitpunkt des Abgasventils auf einen Zeitpunkt genau vor dem oberen Einlasstotpunkt gebracht ist, wird das Einlassventil
29 vor dem oberen Einlasstotpunkt geöffnet, so dass das verdichtete Gas in dem Zylinder durch das Einlassventil29 zu dem Einlassrohr hin ausströmt. Falls der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils29 übermäßig früh ist, kann demzufolge der Zylindergastemperaturerhöhungseffekt verschlechtert werden. - Als eine Gegenmaßnahme kann während eines Durchführens der EVEC-Steuerung der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils
29 nach dem oberen Einlasstotpunkt festgesetzt werden. Damit wird verhindert, dass während der EVEC-Steuerung das verdichtete Gas in dem Zylinder zu dem Einlassrohr hin ausströmt. Die Verschlechterung des Zylinderinnentemperaturerhöhungseffekts kann verhindert werden. - Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils
29 gemäß der Maschinenantriebssteuerung festgesetzt werden, während die EVEC-Steuerung durchgeführt wird. Der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils29 kann auf einem Zeitpunkt vor dem oberen Einlasstotpunkt oder nach dem oberen Einlasstotpunkt festgesetzt werden. - Gemäß dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel wird die EVEC-Steuerung durch Vorstellen bzw. Vorverschieben des Abgasventilzeitpunkts durchgeführt. Alternativ kann die EVEC-Steuerung durch Verringern eins Hubbetrags des Abgasventils
30 in einem Fall durchgeführt werden, in dem das System mit einem Gerät für einen variablen Abgasventilhub versehen ist. Des Weiteren können sowohl die variable Abgasventilzeitensteuerungseinrichtung32 und das Gerät für den variablen Abgasventilhub verwendet werden, um die EVEC-Steuerung durchzuführen. - Gemäß dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel werden dann, wenn die Kühlmitteltemperatur niedriger als der Wert α ist, die EVEC-Steuerung und die Kraftstoffvoreinspritzung durchgeführt. Alternativ können die EVEC-Steuerung und die Kraftstoffvoreinspritzung nur bei dem Starten der Maschine durchgeführt werden. Alternativ können die EVEC-Steuerung und die Kraftstoffvoreinspritzung in dem kalten Zustand durchgeführt werden, nachdem die Maschine gestartet ist. Die EVEC-Steuerung und die Kraftstoffvoreinspritzung können dann durchgeführt werden, wenn der Verbrennungszustand verschlechtert wird, in einem Zustand anders als dann, wenn die Maschine gestartet wird oder diese sich in dem kalten Zustand befindet.
- Wenn eine Maschine gestartet wird oder diese sich in einem kalten Zustand befindet, wird ein Schließzeitpunkt eines Abgasventils vor einem oberen Einlasstotpunkt festgesetzt, um das Abgasventil früh zu schließen. Ein Restabgas wird durch einen Kolben verdichtet, um eine Zylinderinnentemperatur zu erhöhen. Eine Kraftstoffvoreinspritzung wird von einem Zeitpunkt des Schließens des Abgasventils an bis zu einem Zeitpunkt des oberen Einlasstotpunkts auf eine derartige Weise durchgeführt, dass der voreingespritzte Kraftstoff verbrannt wird, um den Zylinderinnendruck zu erhöhen. Diese Temperaturerhöhung beschleunigt eine Zerstäubung von Kraftstoff, der bei einer Kraftstoffhaupteinspritzung eingespritzt wird. Eine Feuchtmenge von Kraftstoff wird verringert und Kohlenwasserstoffemissionen werden ebenfalls verringert.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- - US 7222602 B2 [0004]
Claims (11)
- Steuerungseinrichtung für eine direkteinspritzende Maschine (
11 ), bei der ein Kraftstoff direkt in einen Zylinder eingespritzt wird, wobei die Steuerungseinrichtung Folgendes aufweist: eine Abgasventilsteuerungseinrichtung (102 ,103 ) zum Durchführen einer Steuerung zum frühen Schließen eines Abgasventils, bei der ein Schließzeitpunkt eines Abgasventils (30 ) wenigstens dann vor einem oberen Einlasstotpunkt festgesetzt wird, wenn die Maschine gestartet wird und/oder diese sich in einem kalten Zustand befindet, um eine Zylinderinnentemperatur zu erhöhen; und eine Kraftstoffeinspritzsteuerungseinrichtung (105 ,106 ) zum Durchführen einer Kraftstoffvoreinspritzung von einem Zeitpunkt des Schließens des Abgasventils (30 ) an bis zu einem Zeitpunkt des oberen Einlasstotpunkts, während die Steuerung zum frühen Schließen des Abgasventils durchgeführt wird, und zum Durchführen einer Kraftstoffhaupteinspritzung bei einem Ansaughub und/oder einem Verdichtungshub. - Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren Folgendes aufweist: eine Zündsteuerungseinrichtung (
107 ) zum Durchführen einer Vorzündung entsprechend zu der Kraftstoffvoreinspritzung und zum Durchführen einer Hauptzündung entsprechend zu der Kraftstoffhaupteinspritzung. - Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuerungseinrichtung (
105 ,106 ) eine Kraftstoffeinspritzmenge bei der Kraftstoffvoreinspritzung basierend auf wenigstens einer Wärmeangabe von einer Maschinentemperatur, einer Kühlmitteltemperatur, einer Öltemperatur und einer Einlasslufttemperatur variiert. - Steuerungseinrichtung nach Anspruch 3, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuerungseinrichtung (
105 ,106 ) die Kraftstoffeinspritzmenge bei der Kraftstoffvoreinspritzung erhöht, wenn die Wärmeangabe abnimmt. - Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die des Weiteren Folgendes aufweist: ein Steuergerät (
32 ) für eine variable Abgasventilzeitsteuerung, wobei die Abgasventilsteuerungseinrichtung (102 ,103 ) die Steuerung zum frühen Schließen des Abgasventils durch Steuern des Steuerungsgeräts für die variable Abgasventilzeitsteuerung auf eine derartige Weise durchführt, dass der Schließzeitpunkt des Abgasventils (30 ) vorgestellt wird. - Steuerungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, die des Weiteren Folgendes aufweist: ein Gerät für einen variablen Abgasventilhub, wobei die Abgasventilsteuerungseinrichtung (
102 ,103 ) die Steuerung zum frühen Schließen des Abgasventils durch Steuern des Geräts für den variablen Abgasventilhub auf eine derartige Weise durchführt, dass ein Ventilhub des Abgasventils (30 ) kleiner wird, um einen Zeitraum eines offenen Zustands des Abgasventils (30 ) zu verringern. - Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Abgasventilsteuerungseinrichtung (
102 ,103 ) den Schließzeitpunkt des Abgasventils (30 ) bei der Steuerung zum frühen Schließen des Abgasventils basierend auf wenigstens einer Wärmeangabe von einer Maschinentemperatur, einer Kühlmitteltemperatur, einer Öltemperatur und einer Einlasslufttemperatur variiert. - Steuerungseinrichtung nach Anspruch 7, wobei die Abgasventilsteuerungseinrichtung (
102 ,103 ) den Schließzeitpunkt des Abgasventils (30 ) bei der Steuerung zum frühen Schließen des Abgasventils vorstellt, wenn die Wärmeangabe abnimmt. - Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die des Weiteren Folgendes aufweist: eine Einlassventilsteuerungseinrichtung (
33 ) zum Festsetzen eines Öffnungszeitpunkts eines Einlassventils bei dem oberen Einlasstotpunkt während der Steuerung zum frühen Schließen des Abgasventils. - Steuerungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, die des Weiteren Folgendes aufweist: eine Hauptzündsteuerungseinrichtung (
110 ) zum Nachstellen eines Hauptzündzeitpunkts in Übereinstimmung mit einer Kraftstoffhaupteinspritzung nach der Kraftstoffvoreinspritzung relativ zu einem Zündzeitpunkt nach einem Aufwärmen der Maschine, während die Steuerung zum frühen Schließen des Abgasventils und die Kraftstoffvoreinspritzung durchgeführt werden. - Steuerungseinrichtung für eine direkteinspritzende Maschine, bei der ein Kraftstoff direkt in einen Zylinder eingespritzt wird, wobei die Steuerungseinrichtung Folgendes aufweist: eine Abgasventilsteuerungseinrichtung (
102 ,103 ) zum Durchführen einer Steuerung zum frühen Schließen eines Abgasventils, bei der ein Schließzeitpunkt eines Abgasventils (30 ) wenigstens dann auf einen Zeitpunkt vor einem oberen Einlasstotpunkt festgesetzt ist, wenn die Maschine gestartet wird und/oder diese sich in einem kalten Zustand befindet; eine Kraftstoffeinspritzsteuerungseinrichtung (105 ,106 ) zum Durchführen einer Kraftstoffvoreinspritzung von einem Zeitpunkt des Schließens des Abgasventils (30 ) an bis zu einem Zeitpunkt des oberen Einlasstotpunkts, während die Steuerung zum frühen Schließen des Abgasventils durchgeführt wird, und zum Durchführen einer Kraftstoffhaupteinspritzung bei einem Ansaughub und/oder einem Verdichtungshub; und eine Zündsteuerungseinrichtung (107 ) zum Nachstellen eines Hauptzündzeitpunkts entsprechend zu der Kraftstoffhaupteinspritzung nach der Kraftstoffvoreinspritzung relativ zu einem Zündzeitpunkt nach einem Aufwärmen der Maschine, während die Steuerung zum frühen Schließen des Abgasventils und die Kraftstoffvoreinspritzung durchgeführt werden.
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