DE102009023413A1

DE102009023413A1 - Startsteuervorrichtung eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102009023413A1
Application number: DE102009023413A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Yoshikawa; Shinichi Murata
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2009-05-29
Publication date: 2010-02-11
Anticipated expiration: 2029-05-30
Also published as: DE102009023413B4; US20100000478A1; US8146556B2

Abstract

Offenbart wird eine Startsteuervorrichtung eines Verbrennungsmotors, wobei die Startsteuervorrichtung aufweist: eine Starteinheit, die den Verbrennungsmotor anlässt, um den Verbrennungsmotor zu starten, während ein Einlassventil geöffnet und geschlossen wird; einen variablen Ventilmechanismus, der eine Schließzeit des Einlassventils ändern kann; und eine Steuereinheit, die den variablen Ventilmechanismus steuert, um die Schließzeit des Einlassventils nach früh zu verstellen, während die Starteinheit anlässt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Startsteuervorrichtung eines Verbrennungsmotors, die das Starten durch Anlassen als Reaktion auf eine Startanforderung durchführt.
Ein in einem Automobil (Fahrzeug) einzubauender Hubkolbenmotor (Verbrennungsmotor) wird durch Anlassen eines Motors gestartet, wenn ein Starter als Reaktion auf eine Startanforderung ausgelöst wird, die durch Betätigung eines Startschalters, z. B. eines Zündschalters oder Druckschalters, ausgegeben wird.
Normalerweise wird in einem Motor zur Lastreduzierung beim Start durch Einstellen einer Ventilschließzeit eines Einlaßventils auf eine vom unteren Totpunkt eines Verdichtungstakts zum oberen Totpunkt verschobene Zeit ein effektives Verdichtungsverhältnis gesenkt, und die Last wird reduziert.
In letzter Zeit wird diese Ventilschließzeit des Einlaßventils mit Hilfe eines variablen Ventilmechanismus eingestellt, der die Öffnungs- und Schließzeit des Einlaßventils ändert.
Von einem Motor wird Startvermögen bei extrem niedriger Umgebungstemperatur verlangt. In letzter Zeit fordert man Startvermögen zudem in dem Fall, in dem statt eines normalen Kraftstoffs, z. B. Benzin, ein Kraftstoff mit anderen Kraftstoffeigenschaften verwendet wird, z. B. ein schwer zu zündender Alkoholmischkraftstoff (Mischkraftstoff).
Allerdings ist der Alkoholmischkraftstoff schwerer zu verdampfen als ein normaler Kraftstoff (Benzin). Daher ist mit einer Einstellung der Schließventilzeit des Einlaßventils nach dem Stand der Technik ein Motor schwer zu starten. Ins besondere ändert sich ein Kraftstoffgemischverhältnis des Alkoholmischkraftstoffs bei jedem Tanken, so daß das schlechte Startvermögen auch variiert.
Deshalb wird Startvermögen eines Motors verlangt, der nicht nur an einen normalen Kraftstoff, sondern auch an Alkoholmischkraftstoffe (0 bis 100%) anpaßbar ist.
Wie in der JP-A-2007-198308 offenbart, ist daher ein Konzentrationssensor innerhalb eines Kraftstofftanks eines Automobils (Fahrzeugs) vorgesehen, und es kommt ein variabler Ventilmechanismus zur Anwendung, der eine Schließzeit eines Einlaßventils ändert, und beim Starten eines Motors wird die Ventilschließzeit des Einlaßventils auf eine Soll-Ventilschließzeit auf der unteren Totpunktseite durch den variablen Ventilmechanismus gemäß einem Kraftstoffgemischverhältnis geändert (nach früh verstellt), das anhand einer vom Konzentrationssensor detektierten Alkoholkonzentration im Kraftstoff im Tank erhalten wird. Hierbei handelt es sich um eine Technik zum Motorstart durch Anlassen nach Schaffung einer Umgebung mit höherer Innenzylindertemperatur (durch Erhöhung eines Ist-Verdichtungsverhältnisses des Zylinders), d. h. einer Umgebung, in der der Kraftstoff innerhalb des Zylinders durch Ändern der Ventilschließzeit des Einlaßventils leicht brennt.
Gemäß dieser Technik wird die Schließzeit des Einlaßventils nach früh verstellt, das Ist-Verdichtungsverhältnis des Zylinders nimmt zu, und die Innenzylindertemperatur steigt, so daß der Kraftstoff leicht zündet.
Allerdings ändert sich die Alkoholkonzentration im Kraftstofftank bei jedem Tanken des Alkoholkraftstoffs. Ferner hat vielfach der Kraftstoff in der Kraftstoffleitung vom Kraftstofftank zum Motor, der zum Starten des Motors zu verwenden ist, in der Realität ein anderes Kraftstoffgemischverhältnis als das beim Tanken, und beim Starten des Motors ist das Kraftstoffgemischverhältnis des Alkoholmischkraftstoffs bei dessen Einspritzung in den Zylinder unbekannt.
Während gemäß der in der JP-A-2007-198308 beschriebenen Technik dieses Kraftstoffgemischverhältnis unbekannt ist, wird die Ventilschließzeit des Einlaßventils auf die Ventilschließzeit nach früh verstellt, die gemäß der Alkoholkonzentration im Kraftstofftank eingestellt ist, so daß das Motorstartvermögen zwangsläufig leicht unzuverlässig wird. Ferner wird gemäß der in der JP-A-2007-198308 beschriebenen Technik das Anlassen durchgeführt, nachdem die Ventilschließzeit des Einlaßventils geändert ist, so daß die Last beim Starten groß ist und das ursprüngliche Maß zur Lastreduzierung verloren geht. Außerdem wird gemäß der in der JP-A-2007-198308 beschriebenen Technik ein Sensor zum Detektieren eines Kraftstoffgemischverhältnisses des Alkoholmischkraftstoffs, z. B. zum Detektieren der Alkoholkonzentration, gesondert benötigt, was neben der Unzuverlässigkeit die Kostenbelastung steigert.
Daher besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Startsteuervorrichtung eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, die das Startvermögen auch bei Verwendung eines Mischkraftstoffs durch leichte Steuerung verbessern kann, die keinen Sensor benötigt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, eine Startsteuervorrichtung eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, die das Starten auch dann zuverlässig durchführen kann, wenn ein Kraftstoff mit schwer zu zündenden Kraftstoffeigenschaften verwendet wird.
Diese Aufgaben können mit den in den Ansprüchen festgelegten Merkmalen gelöst werden.
Zur Lösung dieser Aufgaben wird erfindungsgemäß insbesondere eine Startsteuervorrichtung eines Verbrennungsmotors bereitgestellt, wobei die Startsteuervorrichtung aufweist:
eine Starteinheit, die den Verbrennungsmotor anläßt, um den Verbrennungsmotor zu starten, während ein Einlaßventil geöffnet und geschlossen wird;
einen variablen Ventilmechanismus, der eine Schließzeit des Einlaßventils ändern kann; und
eine Steuereinheit, die den variablen Ventilmechanismus steuert, um die Schließzeit des Einlaßventils nach früh zu verstellen, während die Starteinheit anläßt.
Die Steuereinheit kann einen Schwellwert zur Bestimmung einstellen, ob die Steuereinheit den variablen Ventilmechanismus steuert, um die Schließzeit des Einlaßventils nach früh zu verstellen, während die Starteinheit anläßt. Überschreitet eine Länge einer Zeitperiode, in der die Starteinheit anläßt, den Schwellwert, kann die Steuereinheit den variablen Ventilmechanismus steuern, um die Schließzeit des Einlaßventils nach früh zu verstellen.
Die Schließzeit des Einlaßventils kann in Schritten mit einem Betrag abgestuft nach früh verstellt werden.
Der variable Ventilmechanismus kann die Schließzeit des Einlaßventils ändern, während eine Öffnungszeit des Einlaßventils im Wesentlichen konstant gehalten wird.
Ferner kann die Startsteuervorrichtung aufweisen: eine Detektionseinheit, die Eigenschaften eines für den Verbrennungsmotor zu verwendenden Kraftstoffs detektiert; und eine Einstelleinheit, die eine temporäre Schließzeit zum Starten auf der Grundlage der durch die Detektionseinheit detektierten Eigenschaften des Kraftstoffs einstellt. Die Steuereinheit kann den variablen Ventilmechanismus steuern, um die Schließzeit des Einlaßventils auf der Grundlage der temporären Schließzeit zum Starten nach früh zu verstellen, während die Starteinheit anläßt.
Die Detektionseinheit kann die Eigenschaften des Kraftstoffs während des Antriebs des Verbrennungsmotors detektieren. Die Einstelleinheit kann eine temporäre Schließzeit zum Starten auf der Grundlage der durch die Detektionseinheit detektierten Eigenschaften des Kraftstoffs während des Antriebs des Verbrennungsmotors einstellen. Die Steuereinheit kann den variablen Ventilmechanismus steuern, um die Schließzeit des Einlaßventils auf die temporäre Schließzeit zum Starten zu ändern, wenn der Verbrennungsmotor gestoppt wird. Die Steuereinheit kann einen Schwellwert zur Bestimmung haben, ob die Steuereinheit den variablen Ventilmechanismus steuert, um die Schließzeit des Einlaßventils nach früh zu verstellen, während die Starteinheit anläßt. Nach Stoppen des Verbrennungsmotors kann die Schließzeit des Einlaßventils auf die temporäre Schließzeit zum Starten eingestellt werden, und die Schließzeit des Einlaßventils kann von der temporären Schließzeit zum Starten nach früh verstellt werden, wenn eine Länge einer Zeitperiode, in der die Starteinheit anläßt, den Schwellwert überschreitet.
Die Detektionseinheit kann die Eigenschaften des Kraftstoffs während des Antriebs des Verbrennungsmotors detektieren. Die Einstelleinheit kann eine temporäre Schließzeit zum Starten auf der Grundlage der durch die Detektionseinheit detektierten Eigenschaften des Kraftstoffs während des Antriebs des Verbrennungsmotors einstellen. Die Steuereinheit kann einen Schwellwert zur Bestimmung haben, ob die Steuereinheit den variablen Ventilmechanismus steuert, um die Schließzeit des Einlaßventils nach früh zu verstellen, während die Starteinheit anläßt. Überschreitet eine Länge einer Zeitperiode, in der die Starteinheit anläßt, den Schwellwert, kann die Schließzeit des Einlaßventils auf die temporäre Schließzeit zum Starten eingestellt werden, und die Schließzeit des Einlaßventils kann von der temporären Schließzeit zum Starten nach früh verstellt werden.
Weiterhin kann die Startsteuereinheit aufweisen: eine Situationsdetektionseinheit, die eine Situation des Verbrennungsmotors bezogen auf Zündung des Kraftstoffs detektiert. Die Steuereinheit kann den Frühverstellungsgrad der Schließzeit des Einlaßventils in Übereinstimmung mit den Eigenschaf ten des Kraftstoffs und der Situation des Verbrennungsmotors ändern.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Ansicht eines Steuersystems einer Startsteuervorrichtung einer ersten Ausführungsform der Erfindung zusammen mit einem Teil eines Zylinderkopfs;
2 eine schematische Ansicht zur Beschreibung von Kennwerten eines in einem Motor eingebauten variablen Ventilmechanismus;
3 einen Ablaufplan zur Beschreibung der Steuerung der Startsteuervorrichtung;
4 eine Ansicht zur Beschreibung der zeitlichen Frühverstellung eines Einlaßventils während des Anlassens, wenn der Motor startet;
5 eine Perspektivansicht, die einen variablen Ventilmechanismus mit einer anderen Form als Teil einer zweiten Ausführungsform der Erfindung beschreibt;
6 eine Ansicht zur Beschreibung der zeitlichen Frühverstellung eines Einlaßventils während des Anlassens des Motors durch denselben variablen Ventilmechanismus;
7 eine Perspektivansicht, die einen variablen Ventilmechanismus mit einer anderen Form als Teil einer dritten Ausführungsform der Erfindung beschreibt;
8 eine Ansicht zur Beschreibung der zeitlichen Frühverstellung eines Einlaßventils während des Anlassens des Motors durch denselben variablen Ventilmechanismus;
9 eine Ansicht eines Steuersystems einer Startsteuervorrichtung einer vierten Ausführungsform der Erfindung zusammen mit einem Teil eines Zylinderkopfs;
10 einen Ablaufplan zur Beschreibung der Steuerung bezogen auf die Sollwerteinstellung eines Einlaßventils der Startsteuervorrichtung;
11 einen Ablaufplan zur Beschreibung der Steuerung bezogen auf die zeitliche Frühverstellung eines Einlaßventils der Startsteuervorrichtung;
12 einen Ablaufplan, der die Steuerung einer Startsteuervorrichtung als Teil einer fünften Ausführungsform der Erfindung beschreibt; und
13 einen Ablaufplan, der die Steuerung einer Startsteuervorrichtung als Teil einer sechsten Ausführungsform der Erfindung beschreibt.
Nachfolgend wird die Erfindung auf der Grundlage einer ersten Ausführungsform gemäß 1 bis 4 beschrieben.
1 zeigt schematisch einen Verbrennungsmotor, z. B. einen Teil eines Hubkolbenmotors 1 mit einzelner obenliegender Nockenwelle, für den ein Alkoholmischkraftstoff (Mischkraftstoff) verwendet werden kann, sowie ein Steuersystem dieses Motors 1.
Zunächst bezeichnet bei der Beschreibung des Motors 1 in 1 die Bezugszahl 2 einen Zylinderblock, und die Bezugszahl 3 bezeichnet einen Zylinderkopf, der auf dem Oberteil des Zylinderblocks 2 angeordnet ist. Im Zylinderblock 1 von diesen ist ein Zylinder 4 (nur teilweise gezeigt) ausgebildet. Innerhalb des Zylinders 4 ist ein Kolben 6 so untergebracht, daß er sich hin und her bewegt. Dieser Kolben 6 ist mit einer am Unterteil des Zylinderblocks 2 vorgesehenen Kurbelwelle 9 über ein Pleuel 7 und einen Kurbelzapfen 8 verbunden.
In der Unterseite des Zylinderkopfs 2 ist ein Brennraum 11 gebildet. Auf beiden Seiten des Brennraums 11 sind ein Einlaßkanal 12 und ein Auslaßkanal 13 gebildet. Ein mit dem Einlaßkanal 12 verbundener Einlaßkrümmer 14 ist mit einem Kraftstoffeinspritzventil 15 zum Einspritzen eines Kraftstoffs versehen. Der Einlaßkanal 12 ist mit einem Einlaßventil 17 versehen, und der Auslaßkanal 13 ist mit einem Auslaßventil 18 versehen. In der Mitte des Brennraums 11 ist eine Zündkerze 19 vorgesehen. Auf dem Oberteil des Zylinderkopfs 2 ist eine Nockenwelle 22 mit sowohl einer Einlaßnocke 20 als auch einer Auslaßnocke 21 über ein Halteteil 23 drehbar vorgesehen. Die Nockenwelle 22 wird durch eine von der Kurbelwelle 9 übertragene Wellenausgabe angetrieben.
Von den Ventilen ist am Einlaßventil 17 ein variabler Ventilmechanismus 25 angebracht, der eine Schließzeit des Einlaßventils 17 ändert. Am Auslaßventil 18 ist ein Kipphebel 26 angebracht, der das Auslaßventil 18 zu vorbestimmten Zeiten, die normalen primären Ventilkennwerten folgen, ansteuert sowie öffnet und schließt, d. h. eine Nockenverschiebung der Auslaßnocke 21 vollführt.
Im Folgenden wird der variable Ventilmechanismus 25 beschrieben. Dieser Mechanismus 25 verwendet einen Aufbau (variabler Ventilmechanismus mit kontinuierlicher Hubänderung), der sowohl den Ventilhub als auch die Öffnungs- und Schließzeit durch Kombinieren eines genau über der Einlaßnocke 17 angeordneten Mittelkipphebels 30, einer genau über diesem Mittelkipphebel 30 angeordneten Schwenknocke 40 und eines auf der Seite des Einlaßventils 17 benachbart zur Schwenknocke 40 angeordneten Einlaßkipphebels 50 kontinuierlich ändert.
Anders gesagt ist der Mittelkipphebel 30 eine Komponente, die sich als Reaktion auf die Verschiebung der Einlaßnocke 20 auf und ab bewegt. Näher dargestellt verfügt der Mittelkipphebel 30 über einen Hebelabschnitt 31 mit z. B. einer L-Form und eine in der Mitte des Hebelabschnitts 31 vorgesehene Gleitrolle 32, und zwischen diesen Komponenten steht die Gleitrolle 32 in Rollkontakt mit der Nockenfläche der Einlaßnocke 17. Ein sich waagerecht erstreckender Hebelendabschnitt 31a des Hebelabschnitts 31 ist auf einem Außenumfangsabschnitt einer Steuerwelle 34 gelagert, die auf der Seite des Einlaßventils 17 des Zylinderkopfs 2 drehbar gelagert ist. Folglich wird die Nockenverschiebung der Einlaßnocke 20 zu einer Schwenknocke 40 auf der Oberseite durch die Gleitrolle 32 und ferner in Schwenkverschiebung des Hebelabschnitts 31 um das Ende des Hebelendabschnitts 31a als Drehpunkt übertragen. Bei Drehung und Verschiebung der Mittelsteuerwelle 34 wird der Mittelkipphebel 30 in Richtungen verschoben, die die Axialmitte der Nockenwelle 22 kreuzen (zeitliche Frühverstellungs- und zeitliche Spätverstellungsrichtung), während die Rollkontaktposition mit der Einlaßnocke 20 geändert wird.
Der Schwenkhebel 40 hat einen Endabschnitt, der zur Seite des Kipphebels 50 vorsteht, und den anderen Endabschnitt auf der Gegenseite, der auf der Stützwelle 41 gelagert ist, die auf dem Zylinderkopf 2 so vorgesehen ist, daß sie dreht. Auf der Endfläche des einen Endabschnitts ist eine Nockenfläche 42 gebildet, die den Kipphebel 50 schiebt und bewegt. Am Unterteil ist eine Gleitrolle 43 vorgesehen, die mit der Neigung 35 in Rollkontakt kommt, die am Ende des Hebelendabschnitts 31b gebildet ist, der sich vom Mittelkipphebel 30 nach oben erstreckt. Folglich schwenkt der Schwenkhebel 40 um eine Stützwelle 41 als Drehpunkt, wenn der Mittelkipphebel 30 angesteuert wird. Bei Änderung der Rollkontaktposition des Mittelkipphebels 30 mit der Einlaßnocke 20 durch Drehverschiebung der Steuerwelle 34 ändert sich (kippt) die Lage der Schwenknocke 40.
Der Kipphebel 50 weist ein Hebelteil 51 auf, das mit Hilfe der Steuerwelle 34 als Kipphebelwelle gedreht und verschoben wird. Ein Endabschnitt des Hebelteils 51 hat einen Einstellschraubenabschnitt 52, der das Ende des Einlaßventils 17 schiebt und bewegt, und der andere Endabschnitt des Hebelteils hat eine Nadelrolle 53, die mit der Nockenfläche 42 des Schwenkhebels 40 in Rollkontakt kommt. Schwenkt der Schwenkhebel 40, wird folglich die Nadelrolle 53 durch die Nockenfläche 42 geschoben oder kehrt zurück. Somit schwenkt der Kipphebel 50 um die Steuerwelle 34 als Drehpunkt, um das Einlaßventil 27 zu öffnen und zu schließen.
Hierbei ist die Nockenfläche 42 so ausgebildet, daß die Seite des oberen Abschnitts ein Grundkreisteilstück ist, das einem Grundkreis der Einlaßnocke 20 entspricht, und die Seite des unteren Abschnitts ein sich zum Grundkreisteilstück fortsetzendes Hubteilstück ist, und bei Verschiebung der Gleitrolle 32 des Mittelkipphebels 30 in zeitlicher Frühverstellungsrichtung oder zeitlicher Spätverstellungsrichtung der Einlaßnocke 20 durch Drehverschiebung der Steuerwelle 34 ändert sich die Lage der Schwenknocke 40, und es ändert sich der Bereich der Nockenfläche 42, auf dem die Nadelrolle 53 rollt, und es ändert sich das Verhältnis des Grundteilstücks, in dem die Nadelrolle 53 schwenkt, zum Hubteilstück. Gemäß dieser Änderung des Verhältnisses des Grundteilstücks zum Hubteilstück mit einer Phasenänderung der zeitlichen Frühverstellungsrichtung und einer Phasenänderung der zeitlichen Spätverstellungsrichtung wird der Ventilhubbetrag des Einlaßventils 17 von niedrigem Hub gemäß dem oberen Nockenprofil der Einlaßnocke 20 zu hohem Hub gemäß dem gesamten Nockenprofil von der Oberseite zum Basisendabschnitt der Einlaßnocke 20 kontinuierlich geändert. Zeitgleich werden die Öffnungs- und Schließzeit des Einlaßventils 17 so geändert, daß die Ventilschließzeit stärker als die Ventilöffnungszeit geändert wird.
Anders gesagt wird der Ventilhubbetrag des Einlaßventils 17 vom niedrigen Hub V1 zum hohen Hub V7 durch den variablen Ventilmechanismus 25 gemäß 2 kontinuierlich geändert. Damit zusammenhängend wird die Ventilschließzeit kontinuierlich geändert, während die Ventilöffnungszeit im wesentlichen konstant gehalten wird.
Ein Antrieb, z. B. ein Elektromotor 60, der die Steuerwelle 34 antreibt, ist mit einer Steuerung verbunden, z. B. einem ESG 61 (das beispielsweise aus einem Mikrocomputer besteht). Das ESG 61 ist ferner mit dem Kraftstoffeinspritzventil 15 und der Zündkerze 19 usw. verbunden. Im ESG 61 sind für den Antrieb des Motors 1 notwendige Informationen (Kennfeld usw.), z. B. Zündzeit, Kraftstoffeinspritzmenge, Kraftstoffeinspritzzeit und Einlaßventil-Steuerbetrag gemäß dem Fahrzustand des Motors, vorab eingestellt, und gemäß dem vom ESG 61 eingegebenen Fahrzustand (z. B. Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehzahl und Drosselklappenöffnung usw.) des Motors 1 werden die Zündzeit, Kraftstoffeinspritzmenge, Kraftstoffeinspritzzeit sowie der Ventilhub und die Öffnungs- und Schließzeit des Einlaßventils 17 gesteuert.
Der Motor 1 ist mit einer Startsteuervorrichtung 65 versehen, zu der das ESG 61, der variable Ventilmechanismus 25 und ein Starter gehören, der die Kurbelwelle antreibt und dreht, z. B. ein Elektromotor 67. Die Startsteuervorrichtung 65 läßt den Motor 1 durch Betätigen des Elektromotors 67 an, wenn ein Startanforderungssignal als Reaktion auf einen Einschaltvorgang an einem Startschalter ausgegeben wird, z. B. einem mit dem ESG 61 verbundenen Druckstartschalter 66, und startet den Motor mit einer Zündzeit, Kraftstoffeinspritzmenge, Einspritzzeit und normalen Öffnungs- und Schließzeit zum Starten (Einlaßventil), die zum Starten geeignet sind.
Diese Startsteuervorrichtung 65 führt eine Steuerung zur Förderung des Startvermögens des Motors 1 sowie die zuvor beschriebene Steuerung (Motorsteuerung) durch. Anwendung als derartige Steuerung findet eine Steuerung zur Realisierung eines hohen Startvermögens in dem Fall, in dem ein schwer zu zündender Mischkraftstoff, z. B. ein Alkoholmischkraftstoff, für den Motor 1 verwendet wird, oder in dem Fall, in dem der Motor 1 in einer Umgebung mit extrem niedriger Temperatur zum Einsatz kommt.
Bei dieser Steuerung wird während des Anlassens zum Starten des Motors die Schließzeit des Einlaßventils 17 durch den variablen Ventilmechanismus 25 nach früh verstellt.
Näher dargestellt ist ein Schwellwert zur Bestimmung, ob die Zeit die Frühverstellungszeitsteuerung der Ventilschließ zeit des Einlaßventils 17 während des Anlassens ist, im ESG 61 eingestellt. Dieser ist z. B. als vorbestimmter zeitwert t eingestellt, und es wird bestimmt, ob z. B. die Länge der Anlaßperiode den vorbestimmten Zeitwert t überschritten hat.
Hier kommt als vorbestimmter Zeitwert t ein Zeitwert zum Einsatz, wenn bei Verwendung eines normalen Kraftstoffs (z. B. Benzin) der Kraftstoff gezündet ist und der Motor 1 zum Starten kommt, und es wird bestimmt, ob der derzeit aus dem Kraftstoffeinspritzventil 15 eingespritzte Kraftstoff schwerer als normaler Kraftstoff zu zünden ist. Daher ist der Schwellwert nicht auf die Länge der Anlaßperiode beschränkt, und die Anzahl von Verbrennungszyklen des Motors und ein Änderungswert der Anlaßdrehung (von einem Kurbelwinkelsensor erhaltene Winkelgeschwindigkeit) können ebenfalls verwendet werden, was das gleiche Ergebnis liefert.
Im ESG 16 ist die Steuerung zur Frühverstellung der Schließzeit des Einlaßventils 17 durch Betätigen des Elektromotors 60 des variablen Ventilmechanismus 25 eingestellt, wenn die Länge der Anlaßperiode den Schwellwert überschreitet, d. h. hier den vorbestimmten Zeitwert t. Näher dargestellt ist die Steuerung zur Frühverstellung der Schließzeit des Einlaßventils 17 auf abgestufte Weise in Schritten mit einem vorbestimmten Betrag eingestellt. Durch diese Steuerung wird während des Anlassens bis zum Start des Motors 1 die Schließzeit des Einlaßventils 17 allmählich nach früh verstellt, um das Ist-Verdichtungsverhältnis des Zylinders abgestuft zu erhöhen. Auch wenn anders gesagt ein schwer zu zündender Kraftstoff verwendet wird, oder auch in einer Umgebung, in der ein Kraftstoff schwer zu zünden ist, kann der Kraftstoff leicht gezündet werden. 3 zeigt einen Ablaufplan dieser Steuerung.
Als nächstes wird eine Startsituation des Motors 1 anhand dieses Ablaufplans beschrieben.
Angenommen wird nunmehr, daß z. B. der Druckstartschalter 66 eingeschaltet und ein Startanforderungssignal ausgegeben wurde. Hierbei sind die Öffnungs- und Schließzeit des Einlaßventils 17 zum Motorstart mit einem normalen Kraftstoff geeignet eingestellt (die Ventilschließzeit ist vom unteren Totpunkt (UT) des Verdichtungstakts zum oberen Totpunkt (OT) hin stark verschoben (siehe Linie α in 4)).
Von diesem Zustand ausgehend betätigt das ESG 61 das Kraftstoffeinspritzventil 15, die Zündkerze 19 und den Elektromotor 67, um den Motor 1 anzulassen. Zu Anlaßbeginn öffnet und schließt dann das Einlaßventil 17 wie beim normalen Start gemäß der Hubkurve, die durch die dicke Linie α in 4 dargestellt ist, d. h. es öffnet und schließt durch Einstellen des vom unteren Totpunkt des Verdichtungstakts zum oberen Totpunkt stark verschobenen Endes als Ventilschließzeit. Das Auslaßventil 19 öffnet und schließt gemäß der Hubkurve der Auslaßnocke 20, die durch die gestrichelte Linie in 4 dargestellt ist.
Wie im Schritt S1 gezeigt, bestimmt hier das ESG 61, ob die Länge dieser Anlaßperiode den Schwellwert überschreitet. Als Schwellwert wird eine Zeit verwendet, die zum Starten des Motors mit Hilfe eines normalen Kraftstoffs (Benzin) benötigt wird. Kommt ein normaler Kraftstoff in einer normalen Umgebung zum Einsatz, geht das Verfahren zum Schritt S2 und Schritt S3 in dieser Reihenfolge über, und der Motor 1 startet nur durch Anlassen innerhalb des auf diese Zeit eingestellten vorbestimmten Zeitwerts t.
Nunmehr wird angenommen, daß ein für den Motor 1 zu verwendender Kraftstoff kein normaler Kraftstoff, sondern ein Mischkraftstoff ist, z. B. ein Alkoholmischkraftstoff, dessen Kraftstoffgemischverhältnis schwer zu identifizieren ist. Zusätzlich wird angenommen, daß sich der Motor in einer Umgebung mit extrem niedriger Temperatur befindet (Zündung ist schwierig). In diesem Fall wird der Kraftstoff im Zylinder nicht ausreichend verdampft, so daß der Motor nicht zum Start kommt.
In einer solchen Situation, in der die Zündung schwierig ist, wird die Anlaßperiode des Motors 1 länger und überschreitet den vorbestimmten Zeitwert t. Dann bestimmt das ESG 61, daß das Starten in der aktuellen Situation unmöglich ist und folgt der den Schritt S4 vom Schritt S1 erreichenden Routine.
Anschließend verstellt das ESG 61 die Schließzeit des Einlaßventils 17 um einen vorbestimmten Betrag nach früh, indem es den variablen Ventilmechanismus 25 durch Betätigen des Elektromotors 60 steuert. Näher dargestellt ändern sich gemäß dem Pfeil in 4 die Öffnungs- und Schließkennwerte des Einlaßventils 17 so, daß sich die Ventilschließzeit dem unteren Totpunkt des Verdichtungstakts um einen vorbestimmten Betrag nähert, wenngleich die Ventilöffnungszeit im wesentlichen konstant gehalten wird. Nähert sich die Ventilschließzeit dem unteren Totpunkt des Verdichtungstakts, so nimmt das Ist-Verdichtungsverhältnis des Zylinders zu, und die Temperatur innerhalb des Zylinders erhöht sich. Somit wird eine Umgebung, die leichtere Verdampfung des Kraftstoffs realisiert, innerhalb des Zylinders geschaffen.
Infolge dieser Umgebung wird die Verdampfung des schwer zu zündenden Mischkraftstoffs gefördert, und der Kraftstoff geht ab der ersten Explosion in einen vollständigen Explosionszustand über. Anhand der Kontinuität dieser vollständigen Explosion bestimmt das ESG 61, daß der Motor gestartet wurde (Schritt S3) und beendet die Startsteuerung.
Wird dagegen auch mit der geänderten Schließzeit des Einlaßventils 17 kein Start bestätigt, kehrt das Verfahren zur Routine zurück, die vom Schritt S1 beginnt. Danach steuert das ESG 61 den variablen Ventilmechanismus 25 so, daß die Schließzeit des Einlaßventils 17 wieder um den vorbestimmten Betrag nach früh verstellt wird.
Diese zeitliche Frühverstellung wird auf abgestufte Weise durchgeführt, bis der Motorstart bestätigt ist. Anders gesagt wird im späteren Stadium der Anlaßperiode, wenn kein Motorstart bestätigt ist, die Schließzeit des Einlaßventils 17 gemäß der Hubkurve der in 4 gezeigten dünnen Linie β kontinuierlich auf abgestufte Weise nach früh verstellt, bis sich die Schließzeit dem unteren Totpunkt des Verdichtungstakts nähert. Im Verlauf dieser Zeit wird die Umgebung, die den Kraftstoff innerhalb des Zylinders leicht verdampfen läßt, kontinuierlich verbessert (großer Temperaturanstieg innerhalb des Zylinders).
Auch wenn somit im späteren Stadium der Anlaßperiode ein Mischkraftstoff, z. B. ein Alkoholmischkraftstoff, verwendet wird, der das Starten erschwert, oder auch in einer Umgebung mit extrem niedriger Temperatur wird die Verdampfung des Kraftstoffs gefördert, und der Motor 1 kommt zum Starten.
Daher kann der Motor 1 auch mit einem Kraftstoff, der das Starten erschwert, oder auch in einer Umgebung mit extrem niedriger Temperatur zuverlässig starten. Insbesondere betrifft die Startsteuerung einen Kraftstoff, der dem Zylinder tatsächlich zuzuführen ist, so daß auch bei Änderung des Kraftstoffgemischverhältnisses eines Alkoholmischkraftstoffs der Motor 1 zuverlässig gestartet werden kann.
Daher läßt sich das Startvermögen des Motors verbessern. Bevorzugt ist dies insbesondere, wenn ein Mischkraftstoff verwendet wird, dessen Kraftstoffgemischverhältnis schwer zu erfassen ist. Zudem wird verhindert, daß sich die Anlaßperiode unwirtschaftlich verlängert, so daß der Startkraftstoff reduziert werden kann. Ferner wird die Startsteuerung leicht durchgeführt, indem einfach die Schließzeit des Einlaßventils 17 während des Anlassens nach früh verstellt wird, bis die vollständige Explosion des Kraftstoffs bestätigt wird. Zusätzlich kann bei Anlaßbeginn die Ventilschließzeit des Einlaßventils 17 die gleiche wie zuvor sein, so daß die Start last reduziert ist, und es besteht keine Notwendigkeit, die Kennwerte preiszugeben, die leichtes Starten realisieren. Ferner ist kein Sensor erforderlich, so daß die Kostenbelastung auch gering ist. Auch wenn ferner zu Beginn der Anlaßperiode das Einlaßventil 17 auf die spätere Schließseite als in der Vergangenheit geändert wird, ist das Startvermögen gewährleistet, so daß das Miller-Prinzip gemäß dem verzögerten Schließen des Einlaßventils 17 zum Tragen kommt und der Kraftstoffverbrauch des Motors reduziert werden kann.
Kommt insbesondere als variabler Ventilmechanismus 25 ein Mechanismus zur Anwendung, der die Ventilschließzeit des Einlaßventils 17 ändert, während die Ventilöffnungszeit im wesentlichen konstant gehalten wird, kann das Ist-Verdichtungsverhältnis innerhalb des Zylinders effektiv erhöht werden, so daß die Temperatur innerhalb des Zylinders wirksam gesteigert werden kann, und für den Motor wird ein hohes Startvermögen realisiert.
Als Startsteuerung wird eine Steuerung genutzt, bei der ein Schwellwert zur Bestimmung eingestellt ist, daß die Ventilschließzeit nach früh verstellt wird, und überschreitet die Länge der Anlaßperiode den Schwellwert, wird die Ventilschließzeit des Einlaßventils 17 nach früh verstellt, so daß nur bei notwendiger Frühverstellung der Zeit die Schließzeit des Einlaßventils 17 nach früh verstellt werden kann und sich eine wirksame Steuerung zur zeitlichen Frühverstellung durchführen läßt. Ferner kann durch Frühverstellung der Zeitsteuerung des Einlaßventils 17 auf abgestufte Weise unabhängig vom Kraftstoff, der Starten erschwert, oder von der Umgebung mit extrem niedriger Temperatur der Motor 1 zuverlässiger gestartet werden.
5 und 6 veranschaulichen eine zweite Ausführungsform der Erfindung.
Anwendung als variabler Ventilmechanismus findet in dieser Ausführungsform statt eines variablen Ventilmechanismus mit kontinuierlicher Hubänderung, der sowohl den Ventilhub als auch die Ventilöffnungs- und Schließzeit wie in der ersten Ausführungsform kontinuierlich ändert, ein variabler Ventilmechanismus 70 mit kontinuierlicher Phasenänderung (Nockenwinkelverstellung), der die Phase des Einlaßventils 8 kontinuierlich ändert (angewendet auf einen Motor mit zwei obenliegenden Nockenwellen).
Anders gesagt sind in diesem Mechanismus 70 eine Frühverstellungskammer 74 und eine Spätverstellungskammer 75 z. B. innerhalb eines kurzen zylinderförmigen Gehäuses 73 mit einem Einlaßnockenwellenritzel 72 vorgesehen, zwischen dieser Frühverstellungskammer 74 und Spätverstellungskammer 75 ist ein mit der Einlaßnockenwelle 22a verbundener Flügel vorgesehen, und durch Verschieben des Flügels zur Spätverstellungskammer 74 oder Frühverstellungskammer 75, indem ein hydraulischer Druck zugeführt wird, läßt sich die Phase der Einlaßnocke 20 nach spät oder früh verstellen.
Mit Hilfe dieses variablen Ventilmechanismus 70 mit kontinuierlicher Phasenänderung kann gemäß 6 während des Anlassens des Motors durch Phasenänderung des Einlaßventils 17 von der dicken Linie α zu Beginn der Anlaßperiode zur dünnen Linie β im späteren Stadium der Anlaßperiode die Schließzeit des Einlaßventils 17 nach früh verstellt werden.
7 und 8 zeigen eine dritte Ausführungsform der Erfindung.
In dieser Ausführungsform wird als variabler Ventilmechanismus ein variabler Ventilmechanismus 80 mit kontinuierlicher Änderung der Ventilöffnungsperiode verwendet, der die Ventilöffnungsperiode des Einlaßventils 17 kontinuierlich ändert (angewendet auf einen Motor mit zwei obenliegenden Nockenwellen).
Dieser Mechanismus 80 ändert die Ventilöffnungsperiode des Einlaßventils 17 kontinuierlich, indem die konstante Dre hung der Einlaßnockenwelle 10 in eine Drehung mit inkonstanter Drehzahl geändert wird.
Anders gesagt ist in diesem Mechanismus 80 eine Nockenerhebung 82 mit einer Einlaßnocke 20 auf die Außenumfangsfläche der Einlaßnockenwelle 22a drehbar aufgepaßt. Die Drehung der Nockenwelle 22a erfährt eine Drehzahländerung mit einer vorbestimmten Periode durch einen inkonstanten Drehzahlmechanismus 84, der einen Harmonic-Ring 83 verwendet und zur Nockenerhebung 82 überträgt. Durch Steuern der exzentrischen Phase des Harmonic-Rings 83 durch ein Harmonic-Rad 85 wird dann die Geschwindigkeit kontinuierlich geändert, mit der die Einlaßnocke 20 den Basisendabschnitt des Einlaßventils 17 durchläuft.
Mit Hilfe dieses variablen Ventilmechanismus 80 mit kontinuierlicher Ventilöffnungsperiode kann gemäß 8 während des Anlassens des Motors z. B. durch Ändern der Ventilöffnungsperiode des Einlaßventils 17 von der dicken Linie α zu Beginn der Anlaßperiode zur dünnen Linie β im späteren Stadium der Anlaßperiode die Schließzeit des Einlaßventils 17 nach früh verstellt werden.
Gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsformen wird beim Starten des Verbrennungsmotors die Schließzeit des Einlaßventils von einer normalen Ventilschließzeit bis zum Starten allmählich kontinuierlich nach früh verstellt, so daß sich innerhalb des Zylinders eine Situation ergibt, die das Zünden erleichtert (großes Ist-Verdichtungsverhältnis), was auch einem schwer zu zündenden Kraftstoff sowie einer Situation Rechnung tragen kann, in der der Verbrennungsmotor schwer zu starten ist.
Daher kann der Motor auch mit einem Alkoholmischkraftstoff oder auch in einer Umgebung mit extrem niedriger Temperatur zuverlässig gestartet werden. Zudem läßt sich auch eine Lastzunahme beim Starten des Motors reduzieren. Besonders ge eignet ist dies für einen Mischkraftstoff, dessen Kraftstoffgemischverhältnis schwer zu erfassen ist.
Zusätzlich kann das Startvermögen einfach durch Frühverstellung der Schließzeit des Einlaßventils gewährleistet werden, ohne daß ein Sensor erforderlich ist, was eine einfache Steuerung ist, und die Kostenbelastung ist gering.
Die Ventilschließzeit des Einlaßventils kann nur nach früh verstellt werden, wenn die Zeit nach früh verstellt werden muß.
Ferner wird die zeitliche Frühverstellung des Einlaßventils in Schritten mit einem vorbestimmten Betrag abgestuft durchgeführt, so daß der Motor auch mit einem schwer zu zündenden Kraftstoff oder auch in einer Umgebung mit extrem niedriger Temperatur zuverlässiger starten kann.
Das Ist-Verdichtungsverhältnis innerhalb des Zylinders kann wirksam erhöht werden, und die Temperatur innerhalb des Zylinders läßt sich effektiv steigern.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer vierten Ausführungsform gemäß 9 bis 11 beschrieben.
In 9 tragen die gleichen Komponenten wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen die gleichen Bezugszahlen, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
Wie zuvor beschrieben, führt die Startsteuervorrichtung 65 auch die Steuerung zur Förderung des Startvermögens des Motors 1 durch, und als derartige Steuerung kommt eine Steuerung zum Einsatz, die ein hohes Startvermögen auch in einem Fall herbeiführt, in dem ein schwer zu zündender Mischkraftstoff, z. B. ein Alkoholmischkraftstoff, für den Motor 1 verwendet wird oder der Motor 1 in einer Umgebung mit extrem niedriger Temperatur zum Einsatz kommt. Bei dieser Steuerung wird beim Motorstart während des Anlassens aufgrund einer für die Kraftstoffeigenschaften geeigneten Ventilschließzeit die Schließzeit des Einlaßventils 17 durch den variablen Ventilmechanismus 25 nach früh verstellt.
In diesem Fall wird z. B. eine Technik verwendet, bei der beim Stoppen des Motors nach Einstellen der Schließzeit des Einlaßventils 17 auf eine temporäre Schließzeit zum Starten, die für die Kraftstoffeigenschaften geeignet ist, der Motor 1 gestoppt wird. Dann wird beim nächsten Motorstart das Anlassen mit dieser temporären Schließzeit zum Starten begonnen, und wird eine zeitliche Frühverstellung angefordert, so wird die Ventilschließzeit des Einlaßventils von der temporären Schließzeit zum Starten während des Anlassens nach früh verstellt.
Näher dargestellt kommen als notwendige Komponenten zum Einstellen der Ventilschließzeit des Einlaßventils 17 auf die Ventilschließzeit zum Starten die im Folgenden aufgeführten Komponenten zum Einsatz.
Das heißt, das ESG 61 ist mit einer Kraftstoffeigenschafts-Detektionsfunktion 62 als Detektionseinheit zum Detektieren von Kraftstoffeigenschaften versehen. Diese Funktion detektiert Kraftstoffeigenschaften eines dem Zylinder zuzuführenden Kraftstoffs z. B. anhand eines Zündzeitwerts während des Motorantriebs. Beispielsweise gilt im Fall eines Alkoholmischkraftstoffs, daß bei höherem Gemischanteil des Alkoholkraftstoffs dieser schwerer zu zünden ist, so daß die Zündzeit ein Verhalten annimmt, die Zündzeit so zu verzögern, daß sie später als die normale Zündzeit liegt. Die Kraftstoffeigenschafts-Detektionsfunktion 62 detektiert Kraftstoffeigenschaften, z. B. bei einem Alkoholmischkraftstoff die Alkoholkonzentration des Kraftstoffs, indirekt anhand der Zündzeit während des Antriebs. Ferner ist das ESG 61 mit einer Ventilöffnungs- und -schließzeit-Einstellfunktion 63 zum Starten versehen, die eine Ventilschließzeit des Einlaßventils zum Starten temporär einstellt, die zu verwenden ist, wenn von der detektierten Zündzeit aus gestartet wird. Außerdem ist das ESG 21 mit einer Zeiteinstellfunktion 64 zum Steuern des variablen Ventilmechanismus 24 versehen, so daß die Schließzeit des Einlaßventils 17 auf eine temporäre Schließzeit zum Starten beim Stoppen des Motors eingestellt wird, und nachdem temporäre Öffnungs- und Schließzeiten des Einlaßventils 17 eingestellt sind, die für die Kraftstoffeigenschaften geeignet sind, wird die Kraftstoffabschaltung oder Zündabschaltung für den Motor 1 durchgeführt, und der Motor stoppt.
Notwendige Komponenten zur Frühverstellung der Ventilschließzeit von der Ventilschließzeit des Einlaßventils 17 zum Starten sind nachfolgend aufgeführt.
Das heißt, im ESG 61 ist ein Schwellwert zur Bestimmung eingestellt, ob die Ventilschließzeit des Einlaßventils 17 in der Anlaßperiode zum Motorstart nach früh verstellt wird. Dieser ist als vorbestimmter Zeitwert t eingestellt, und die Bestimmung erfolgt z. B. danach, ob die Länge der Anlaßperiode einen gewissen vorbestimmten Zeitwert t1 überschreitet.
Hierbei wird ein mittlerer Zeitwert, wenn der Kraftstoff gezündet wird und der Motor 1 zum Starten kommt, als vorbestimmter Zeitwert t verwendet und dient zur Bestimmung, ob der aus dem Einspritzventil 15 für den aktuellen Kraftstoff eingespritzte Kraftstoff schwer zu zünden ist. Daher ist der Schwellwert nicht auf den Wert der Anlaßperiode beschränkt, und die Anzahl von Motorverbrennungszyklen oder der Änderungswert der Anlaßdrehung (von einem Kurbelwinkelsensor erhaltene Winkelgeschwindigkeit) können ebenfalls als Schwellwert verwendet werden, was das gleiche Ergebnis liefert.
Im ESG 61 ist die Steuerung zur Frühverstellung der Schließzeit des Einlaßventils 17 durch Betätigen des Elektromotors 60 des variablen Ventilmechanismus 25 während des Anlassens festgelegt, wenn die Länge der Anlaßperiode den Schwellwert überschreitet, d. h. hier, wenn die Länge der Anlaßperiode den vorbestimmten Zeitwert t überschreitet. Beispielsweise wird die Schließzeit des Einlaßventils 17 in Schritten mit einem vorbestimmten Betrag abgestuft nach früh verstellt. Durch diese Steuerung wird die Ventilschließzeit des Einlaßventils von der temporären Schließzeit zum Starten während des Anlassens allmählich nach früh verstellt, bis der Motor 1 gestartet ist, und das Ist-Verdichtungsverhältnis des Zylinders wird allmählich verbessert.
10 und 11 zeigen Ablaufpläne dieser Steuerung. 11 zeigt die durchzuführende Steuerung, bis der Motor 1 stoppt, und 11 zeigt die durchzuführende Steuerung, bis der Motor 1 startet.
Bei der Beschreibung des Ablaufplans von 10 wird nunmehr angenommen, daß zum Antriebsstopp des Motors 1 der Druckstartschalter 66 ausgeschaltet und ein Stoppanforderungssignal ausgegeben wurde.
Dann detektiert das ESG 61 zunächst Kraftstoffeigenschaften als Startbedingungen des aktuellen Kraftstoffs, z. B. eines normalen Kraftstoffs oder eines Alkoholmischkraftstoffs, anhand der Werte der Zündzeit usw. des Antriebs mit dem aktuellen Kraftstoff mit Hilfe der Kraftstoffeigenschafts-Detektionsfunktion 62. Im Fall eines Alkoholmischkraftstoffs werden das Gemischverhältnis und die Alkoholkonzentration des Alkoholkraftstoffs detektiert. Anhand der detektierten Kraftstoffeigenschaften bestimmt danach das ESG 61 temporär eine Ventilschließzeit zum Starten durch die Ventilöffnungs- und -schließzeit-Einstellfunktion 63 zum Starten und stellt sie als Sollwert der Ventilschließzeit des Einlaßventils 17 im Schritt T1 ein. Anschließend fährt das Verfahren mit dem Schritt T2 fort, und die aktuelle Ventilschließzeit des Einlaßventils 17 und der Sollwert werden verglichen. Ist die aktuelle Schließzeit des Einlaßventils 17 nicht die Sollzeit, geht das Verfahren zum Schritt T3 über, und das ESG 61 stellt die Ventilschließzeit auf den Sollwert (Ventilschließzeit zum Starten) durch Steuern des variablen Ventilmechanismus 25 ein. Danach stellt das ESG die Kraftstoffzu fuhr ab und unterbricht die Zündung, um den Motor 1 zu stoppen.
Anders gesagt wird als Reaktion auf den Stopp des Motors 1 das Einlaßventil 17 auf eine Ventilschließzeit eingestellt, die leichte Zündung realisiert, die für Eigenschaften des verwendeten Kraftstoffs in Vorbereitung auf den nächsten Motorstart geeignet sind.
Andererseits wird nach Stoppen des Motors gemäß dem Ablaufplan von 11 angenommen, daß zum Fahren des Automobils der Druckstartschalter 66 eingeschaltet und ein Startanforderungssignal ausgegeben wurde (Anlaßbeginn).
Dann betätigt das ESG 61 das Kraftstoffeinspritzventil 15, die Zündkerze 19 und den Elektromotor 67, um den Motor 1 anzulassen. Folglich schließt das Einlaßventil 17 mit der eingestellten Ventilschließzeit zum Starten, und das Auslaßventil 18 öffnet und schließt mit vorbestimmten Zeiten. In 4 bezeichnet α eine Hubkurve des Einlaßventils 17 in diesem Fall, und die gestrichelte Linie bezeichnet eine Hubkurve des Auslaßventils 18.
Wie im Schritt T10 gezeigt, bestimmt hier das ESG 61, ob die Länge dieser Anlaßperiode einen Schwellwert (t) überschreitet. Als Schwellwert wird z. B. ein Mittel der erforderlichen Zeit zum Starten des Motors verwendet.
Hierbei wird angenommen, daß die temporär eingestellte Ventilschließzeit zum Starten für den verwendeten Kraftstoff geeignet und die Startumgebung des Motors 1 normal ist (keine Umgebung mit Zündschwierigkeit). Das Verfahren fährt mit dem Schritt T11 und Schritt T12 fort, und nur in der Anlaßperiode innerhalb des vorbestimmten Zeitwerts t startet der Motor 1.
Nunmehr wird angenommen, daß sich die Kraftstoffeigenschaften des für den Motor 1 zu verwendenden Kraftstoffs ändern oder daß die Umgebung, in der sich der Motor 1 befindet, in eine Umgebung mit Motorstartschwierigkeit ändert. Dabei handelt es sich z. B. um den Fall, in dem sich das Gemisch verhältnis des Alkoholkraftstoffs im Alkoholmischkraftstoff infolge von Betankung ändert oder sich der Motor in einer Umgebung mit Motorstartschwierigkeit befindet.
In einem solchen Fall ist der Kraftstoff schwer zu zünden, so daß der Motor 1 innerhalb des vorbestimmten Zeitwerts t nicht zum Start kommt.
Ist der Kraftstoff schwer zu zünden, so wird die Anlaßperiode des Motors 1 länger und überschreitet den vorbestimmten Zeitwert t. Das ESG 61 bestimmt, daß der Motor in der derzeitigen Situation nicht gestartet werden kann und läßt das Verfahren vom Schritt T10 zum Schritt T13 übergehen.
Danach steuert das ESG 61 den variablen Ventilmechanismus 25 durch Betätigen des Elektromotors 60, um die aktuelle Ventilschließzeit des Einlaßventils 17 (um einen vorbestimmten Betrag) nach früh zu verstellen. Im einzelnen nähert sich auf der Grundlage der Ventilschließzeit zum Starten die Ventilschließzeit des Einlaßventils 17 dem unteren Totpunkt des Verdichtungstakts, während die Ventilöffnungszeit im wesentlichen konstant gehalten wird, was durch den Ventilhub β in 4 dargestellt ist.
Das Ist-Verdichtungsverhältnis innerhalb des Zylinders nimmt mit engerer Annäherung der Ventilschließzeit an den unteren Totpunkt des Verdichtungstakts zu und erhöht die Zylinderinnentemperatur, so daß der Kraftstoff in Übereinstimmung mit der geförderten Verdampfung leichter zu zünden wird.
Setzt sich dann ein vollständiger Explosionszustand ab der ersten Explosion fort, bestimmt das ESG 61, daß der Motor gestartet ist (Schritt T12), und beendet die Startsteuerung.
Wird andererseits auch mit der nach früh verstellten Ventilschließzeit des Einlaßventils 17 der Start des Motors nicht bestätigt, kehrt das Verfahren wieder zu der ab Schritt T10 beginnenden Routine zurück, und das ESG 61 verstellt die Ventilschließzeit des Einlaßventils 17 (um einen vorbestimm ten Betrag) durch erneutes Steuern des variablen Ventilmechanismus 25 weiter nach früh.
Diese Frühverstellung wird fortgesetzt, bis der Start des Motors 1 bestätigt ist. Anders gesagt wird die Frühverstellung abgestuft fortgesetzt, bis die Schließzeit des Einlaßventils 17 den unteren Totpunkt (das höchste Ist-Verdichtungsverhältnis) des Verdichtungstakts erreicht.
Auch mit den schwer zu zündenden Kraftstoffeigenschaften, auch in einer Umgebung mit extrem niedriger Temperatur, die die Zündung erschwert, oder auch bei geänderten Kraftstoffeigenschaften kann daher der Motor 1 zuverlässig gestartet werden, indem die Ventilschließzeit des Einlaßventils 17 während des Anlassens nach früh verstellt wird. Ferner wird die Ventilschließzeit des Einlaßventils 17 auf der Grundlage der Ventilschließzeit zum Starten nach früh verstellt, die für die Kraftstoffeigenschaften des vorherigen Motorantriebs geeignet ist, so daß verhindert wird, daß sich die Anlaßperiode unwirtschaftlich verlängert, und schnelles Starten in kurzer Zeit möglich ist. Außerdem kann die Schließzeit des Einlaßventils 17 beim Starten des Motors von der bei normalem Antrieb des Motors 1 völlig getrennt sein, so daß das Miller-Prinzip durch verzögertes Schließen des Einlaßventils 17 bei normalem Antrieb des Motors 1 zum Tragen kommen kann.
Zusätzlich kommt die Steuerung zum Einsatz, bei der die Schließzeit des Einlaßventils beim Stoppen des Motors auf eine Ventilschließzeit zum Starten temporär eingestellt wird, die für die aktuellen Kraftstoffeigenschaften geeignet ist, und beim nächsten Start des Motors das Anlassen anhand dieser Ventilschließzeit zum Starten begonnen und nur bei schwieriger Zündung die Ventilschließzeit des Einlaßventils 17 nach früh verstellt wird, so daß auch in einem Zustand, in dem die Komponenten des Motors mit einem Schmiermittel nicht ausreichend geschmiert sind und die Reibung groß ist, z. B. im kalten Zustand, der Motor 1 durch die ungestörte Bewegung des variablen Ventilmechanismus 25 gestartet werden kann. Anders gesagt wird nach Zufuhr des Schmiermittels zu den Komponenten des Verbrennungsmotors durch Anlassen und nach Verringerung der Reibung der variable Ventilmechanismus 25 betätigt, so daß die zeitliche Frühverstellungssteuerung des Einlaßventils 17 ungestört durchgeführt und schnelles Starten beibehalten werden kann.
Insbesondere wird als variabler Ventilmechanismus 25 ein Mechanismus verwendet, der die Ventilschließzeit ändert, während die Ventilöffnungszeit des Einlaßventils 17 im wesentlichen konstant gehalten wird, so daß das Ist-Verdichtungsverhältnis innerhalb des Zylinders wirksam erhöht werden kann und schnelleres Starten des Motors realisiert wird.
12 veranschaulicht eine fünfte Ausführungsform der Erfindung.
In dieser Ausführungsform ist eine Technik zum Ändern des Grads der zeitlichen Frühverstellung des Einlaßventils 17 der vierten Ausführungsform zugefügt, so daß der Verbrennungsmotor schneller gestartet wird.
Näher dargestellt ist gemäß der strichpunktierten Linie in 9 als Situationsdetektionseinheit zum Detektieren der Situation des Motors 1, die die Zündung des Kraftstoffs erschwert, das ESG 61 z. B. mit einem Einlaßtemperatursensor 70, der die Einlaßtemperatur des Motors 1 detektiert, einem Kühlmitteltemperatursensor 71, der eine Kühlmitteltemperatur des Motors 1 detektiert, und einem Kraftstofftemperatursensor 72 versehen, der die Kraftstofftemperatur detektiert, und auf die Zündung bezogene Informationen werden eingegeben. Ferner ist das ESG 61 mit einer Funktion zum Speichern von Informationen über die Kraftstoffeigenschaften beim vorherigen Motorantrieb versehen (der Anteil von Schweröl und das Gemischverhältnis von Alkoholkraftstoff usw.). Weiterhin ist das ESG 61 mit einer gradvariablen Funktion 73 zum Variieren des Frühverstellungsgrads versehen. Die gradvariable Funktion 73 hat eine Bestimmungsfunktion zum Bestimmen, ob auf die Zündung bezogene Bedingungen für den Motorantrieb, z. B. die Einlaßtemperatur, die Kühltemperatur und die Kraftstofftemperatur, Temperaturen sind, die die Zündung erschweren, und ob auf die Kraftstoffeigenschaften beim vorherigen Motorantrieb bezogene Bedingungen (der Anteil von Schweröl und das Gemischverhältnis von Alkoholkraftstoff usw.) schwer zu zünden sind. Ferner hat die gradvariable Funktion 73 eine Funktion zum Anfordern einer Änderung des Ansprechverhaltens des Einlaßventils 17, wenn sie bestimmt, daß die Zündung schwierig ist. Außerdem hat die gradvariable Funktion eine variable Funktion, die den Änderungsgrad der Ventilschließzeit des Einlaßventils 17 mit Hilfe eines vorbestimmten Kennfelds, z. B. eines Kennfelds, das Änderungen der Einlaßtemperatur, Kühlmitteltemperatur, Kraftstofftemperatur und anderer Kraftstoffeigenschaften gemäß 12 ausweist, als Reaktion auf eine Anforderung zur Änderung des Ansprechverhaltens ändert. Diese variable Funktion ist als Funktion zur Änderung z. B. zu einer großen Frühverstellung oder einer schnellen Frühverstellung gemäß dem Zündschwierigkeitsgrad ausgebildet, und in Übereinstimmung mit dem Zündschwierigkeitsgrad unter diesen Bedingungen werden die Änderungsgeschwindigkeit und der variable Betrag der zeitlichen Frühverstellung des Einlaßventils 17 geändert. Anders gesagt wird das Ansprechverhalten geändert.
Im Ablaufplan von 12 ist der Schritt T20 zwischen dem Schritt T10 und Schritt T11 des Ablaufplans der vierten Ausführungsform von 11 vorgesehen, und die Steuerung zum Anfordern einer Änderung des Ansprechverhaltens der gradvariablen Funktion 73 wird im Schritt T20 durchgeführt, und zwischen dem Schritt T13 und Schritt T11 ist der Schritt T21 vorgesehen, und im Schritt T21 fährt das Verfahren bei einer Situation des Motors 1 mit Zündschwierigkeit oder schwer zu zündenden Kraftstoffeigenschaften mit dem Schritt T21 fort, und gemäß dem Kennfeld wird die Steuerung zum Einstellen einer hohen Änderungsgeschwindigkeit oder eines großen variablen Betrags des Einlaßventils 17 durchgeführt.
Indem somit eine Steuerung zur Änderung des Grads der zeitlichen Frühverstellung des Einlaßventils 17 vorgesehen ist, kann der Motor schneller gestartet werden. Wird anders gesagt gemäß dem Ablaufplan von 12 in der Anlaßperiode im Schritt T20 bestimmt, daß sich der Motor in einer Situation mit Zündschwierigkeit befindet, geht das Verfahren zum Schritt T21 über, und die Änderungsgeschwindigkeit sowie der variable Betrag des variablen Ventilmechanismus 25 werden auf größere Werte (z. B. hoher Schritt betrag der Frühverstellung, hohe Frühverstellungsgeschwindigkeit) auf der Grundlage des vorbestimmten Kennfelds geändert (Kennfeld für variablen Grad basierend auf der Einlaßtemperatur, Kühlmitteltemperatur, Kraftstofftemperatur und den Kraftstoffeigenschaften), so daß die Ventilschließzeit des Einlaßventils 17 auf eine Ventilschließzeit nach früh verstellt wird, die zum Start in möglichst kurzer Zeit führt. Der variable Ventilmechanismus 25, der über dem Schwellwert betätigt wird, führt die zeitliche Frühverstellung gemäß den geänderten Werten durch. Anders gesagt wird durch Betätigung des variablen Ventilmechanismus 25 unter Berücksichtigung der Zündschwierigkeit das Ansprechverhalten der Frühverstellung der Ventilschließzeit des Einlaßventils 17 geändert, und der Motor 1 kann in kurzer Zeit am schnellsten gestartet werden.
13 zeigt eine sechste Ausführungsform der Erfindung.
Anders als in der vierten Ausführungsform, in der eine temporäre Schließzeit zum Starten zum Motorstopp eingestellt wird, wird in dieser Ausführungsform eine temporäre Schließzeit zum Starten während des Anlassens zum Motorstart eingestellt.
Im Einzelnen ist der Schritt T30 zwischen dem Schritt T10 und Schritt T13 des Ablaufplans der vierten Ausführungsform von 11 vorgesehen, und überschreitet die Länge der Anlaßperiode den Schwellwert, wird eine temporäre Schließzeit zum Starten, die gemäß den beim vorherigen Motorantrieb detektierten Kraftstoffeigenschaften erhalten wird, als Sollwert eingestellt. Dann wird die gleiche Ventilschließzeit zum Starten durch den variablen Ventilmechanismus 25 eingestellt, und bis der Motor 1 startet, wird die Ventilschließzeit des Einlaßventils 17 auf der Grundlage der eingestellten Ventilschließzeit zum Starten nach früh verstellt.
In diesem Fall kommt ebenfalls die gleiche Wirkung wie in der vierten Ausführungsform zustande. Natürlich kann diese Steuerung mit der Technik zum Ändern des Grads der zeitlichen Frühverstellung des Einlaßventils 17 wie in der Beschreibung der fünften Ausführungsform kombiniert sein.
In der vierten Ausführungsform kann als variabler Ventilmechanismus auch ein variabler Ventilmechanismus mit kontinuierlicher Phasenänderung verwendet werden, der die Phase des Einlaßventils kontinuierlich ändert.
Ferner kann in der vierten Ausführungsform als variabler Ventilmechanismus auch ein variabler Ventilmechanismus mit kontinuierlicher Änderung der Ventilöffnungsperiode verwendet werden, der die Ventilöffnungsperiode des Einlaßventils 17 kontinuierlich ändert.
Auch wenn gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ein Kraftstoff mit schwer zu zündenden Kraftstoffeigenschaften verwendet wird, auch wenn sich der Verbrennungsmotor in einer Situation mit Zündschwierigkeit befindet und auch wenn sich die Eigenschaften des Kraftstoffs ändern, kann durch Frühverstellung der Ventilschließzeit des Einlaßventils während des Anlassens der Verbrennungsmotor zuverlässig gestartet werden.
Außerdem wird die zeitliche Steuerung des Einlaßventils auf der Grundlage der anhand der Kraftstoffeigenschaften des Kraftstoffs erhaltenen Ventilschließzeit zum Starten nach früh verstellt, so daß verhindert werden kann, daß sich die Anlaßperiode unwirtschaftlich verlängert, und der Motor in kurzer Zeit schnell gestartet werden kann.
Auch wenn sich der Verbrennungsmotor in einem Zustand befindet, in dem die Komponenten des Verbrennungsmotors nicht ausreichend mit einem Schmiermittel geschmiert sind und die Reibung groß ist, z. B. im kalten Zustand, kann der Verbrennungsmotor mit Hilfe des variablen Ventilmechanismus ungestört gestartet werden.
Unabhängig davon, welche Kraftstoffeigenschaften des verwendeten Kraftstoffs vorliegen, und unabhängig davon, wie schwierig er in der Verwendungssituation des Verbrennungsmotors zu zünden ist, kann der Verbrennungsmotor am schnellsten gestartet werden.
Die Erfindung ist nicht auf eine der zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann auf verschiedene Weise geändert werden, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise werden in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen zur Detektion der Kraftstoffeigenschaften anhand von vorhandenen Komponenten Kraftstoffeigenschaften anhand einer Zündzeitänderung zum Motorantrieb detektiert, aber ohne darauf beschränkt zu sein kann ein exklusiver Kraftstoffeigenschaftssensor, z. B. ein Konzentrationssensor, im Kraftstofftank vorgesehen sein, um die Kraftstoffeigenschaften zu detektieren.
Ferner wird in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ein Alkoholmischkraftstoff (Mischkraftstoff) als ein Beispiel für einen Kraftstoff mit unterschiedlichen Kraftstoffeigenschaften verwendet, aber es kann auch Benzin (Leichtöl) mit unterschiedlicher Oktanzahl (Cetanzahl) oder Flüchtigkeit in den Ausführungsformen zum Einsatz kommen. Weiterhin weist ei ne Startsteuervorrichtung 65 einen Motorgenerator in einem Fall auf, in dem ein Automobil (Fahrzeug), auf das die Erfindung Anwendung findet, ein Hybridfahrzeug (Gas-Elektro-Hybridfahrzeug) ist.
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

- JP 2007-198308 A [0008, 0011, 0011, 0011]

Claims

Startsteuervorrichtung eines Verbrennungsmotors, wobei die Startsteuervorrichtung aufweist: eine Starteinheit, die den Verbrennungsmotor anläßt, um den Verbrennungsmotor zu starten, während ein Einlaßventil geöffnet und geschlossen wird; einen variablen Ventilmechanismus, der eine Schließzeit des Einlaßventils ändern kann; und eine Steuereinheit, die den variablen Ventilmechanismus steuert, um die Schließzeit des Einlaßventils nach früh zu verstellen, während die Starteinheit anläßt.
Startsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit einen Schwellwert zur Bestimmung einstellt, ob die Steuereinheit den variablen Ventilmechanismus steuert, um die Schließzeit des Einlaßventils nach früh zu verstellen, während die Starteinheit anläßt, und wenn eine Länge einer Zeitperiode, in der die Starteinheit anläßt, den Schwellwert überschreitet, die Steuereinheit den variablen Ventilmechanismus steuert, um die Schließzeit des Einlaßventils nach früh zu verstellen.
Startsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schließzeit des Einlaßventils in Schritten mit einem Betrag abgestuft nach früh verstellt wird.
Startsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der variable Ventilmechanismus die Schließzeit des Einlaßventils ändert, während eine Öffnungszeit des Einlaßventils im Wesentlichen konstant gehalten wird.
Startsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit: einer Detektionseinheit, die Eigenschaften eines für den Verbrennungsmotor zu verwendenden Kraftstoffs detektiert; und einer Einstelleinheit, die eine temporäre Schließzeit zum Starten auf der Grundlage der durch die Detektionseinheit detektierten Eigenschaften des Kraftstoffs einstellt, wobei die Steuereinheit den variablen Ventilmechanismus steuert, um die Schließzeit des Einlaßventils auf der Grundlage der temporären Schließzeit zum Starten nach früh zu verstellen, während die Starteinheit anläßt.
Startsteuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Detektionseinheit die Eigenschaften des Kraftstoffs während des Antriebs des Verbrennungsmotors detektiert, die Einstelleinheit eine temporäre Schließzeit zum Starten auf der Grundlage der durch die Detektionseinheit detektierten Eigenschaften des Kraftstoffs während des Antriebs des Verbrennungsmotors einstellt, die Steuereinheit den variablen Ventilmechanismus steuert, um die Schließzeit des Einlaßventils auf die temporäre Schließzeit zum Starten zu ändern, wenn der Verbrennungsmotor gestoppt wird, die Steuereinheit einen Schwellwert zur Bestimmung hat, ob die Steuereinheit den variablen Ventilmechanismus steuert, um die Schließzeit des Einlaßventils nach früh zu verstellen, während die Starteinheit anläßt, nachdem der Verbrennungsmotor gestoppt ist, die Schließzeit des Einlaßventils auf die temporäre Schließzeit zum Starten eingestellt und die Schließzeit des Einlaßventils von der temporären Schließzeit zum Starten nach früh verstellt wird, wenn eine Länge einer Zeitperiode, in der die Starteinheit anläßt, den Schwellwert überschreitet.
Startsteuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Detektionseinheit die Eigenschaften des Kraftstoffs während des Antriebs des Verbrennungsmotors detektiert, die Einstelleinheit eine temporäre Schließzeit zum Starten auf der Grundlage der durch die Detektionseinheit detektierten Eigenschaften des Kraftstoffs während des Antriebs des Verbrennungsmotors einstellt, die Steuereinheit einen Schwellwert zur Bestimmung hat, ob die Steuereinheit den variablen Ventilmechanismus steuert, um die Schließzeit des Einlaßventils nach früh zu verstellen, während die Starteinheit anläßt, und wenn eine Länge einer Zeitperiode, in der die Starteinheit anläßt, den Schwellwert überschreitet, die Schließzeit des Einlaßventils auf die temporäre Schließzeit zum Starten eingestellt und die Schließzeit des Einlaßventils von der temporären Schließzeit zum Starten nach früh verstellt wird.
Startsteuervorrichtung nach Anspruch 6, ferner mit: einer Situationsdetektionseinheit, die eine Situation des Verbrennungsmotors bezogen auf Zündung des Kraftstoffs detektiert, wobei die Steuereinheit den Frühverstellungsgrad der Schließzeit des Einlaßventils in Übereinstimmung mit den Eigenschaften des Kraftstoffs und der Situation des Verbrennungsmotors ändert.
Startsteuervorrichtung nach Anspruch 7, ferner mit: einer Situationsdetektionseinheit, die eine Situation des Verbrennungsmotors bezogen auf Zündung des Kraftstoffs detektiert, wobei die Steuereinheit den Frühverstellungsgrad der Schließzeit des Einlaßventils in Übereinstimmung mit den Eigenschaften des Kraftstoffs und der Situation des Verbrennungsmotors ändert.