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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leerlaufstoppsteuergerät, das auf eine Brennkraftmaschine mit einer Leerlaufstoppfunktion angewendet ist.
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In den vergangenen Jahren hat sich die Anzahl von Fahrzeugen erhöht, die eine Maschine (Brennkraftmaschine) mit einer Leerlaufstoppfunktion haben. Wenn beispielsweise ein Fahrer das Fahrzeug stoppt, stoppt das Fahrzeug automatisch die Maschine. Wenn der Fahrer anschließend einen Betrieb zum Starten des Fahrzeugs durchführt, startet das Fahrzeug die Maschine wieder durch automatisches Ankurbeln der Maschine mit einem Starter.
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Falls eine Anfrage für den automatischen Stopp auftritt, wird die Kraftstoffeinspritzung unterbrochen, um eine Maschinendrehzahl NE zu senken. Jedoch gibt es einen Fall, wo eine Anfrageänderung (Änderung der Absicht), wie beispielsweise ein Auftreten einer Anfrage für einen automatischen Wiederstart, während der Drehzahlabsenkungszeitspanne, auftritt. In diesem Fall wird in einer allgemeinen Steuerung der Wiederstart durch Antreiben des Starters durchgeführt, nachdem gewartet worden ist, bis die Maschinendrehzahl NE auf null abgesunken ist. Jedoch verlängert sich in diesem Fall eine Zeit von dem Auftreten der Wiederstartanfrage bis zum tatsächlichen Durchführen des Wiederstarts um eine Zeit zum Warten, bis die Maschinendrehzahl NE auf null absinkt. Demzufolge kann der Wiederstart nicht schnell durchgeführt werden.
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Deswegen wird in einer „Vor-Drehsteuerung” oder „Vor-Drücksteuerung”, die später im Detail erklärt wird, wenn die Anfrageänderung auftritt, der Starter angetrieben ohne zu warten, bis die Maschinendrehzahl auf null absinkt. Somit wird ein schneller Wiederstart erzielt (siehe Patentdokument 1:
JP-A-2002-122059 , Patentdokument 2:
JP-A-2005-330813 und Patentdokument 3:
JP-A-2002-70699 ).
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Im Allgemeinen dreht der Starter ein Ritzel mit einem Motor und drückt das Ritzel mit einem Stellglied heraus, um das Ritzel mit einem Hohlrad in Eingriff zu bringen, das mit einer Kurbelwelle der Maschine verbunden ist, und um das Hohlrad zu drehen, wodurch die Maschine angekurbelt wird. Falls jedoch versucht wird, das Ritzel mit dem Hohlrad in Eingriff zu bringen, wenn ein Drehzahlunterschied zwischen dem Ritzel und dem Hohlrad groß ist, gibt es eine Möglichkeit, dass das Ritzel nicht sanft mit dem Hohlrad eingreift und ein Geräusch auftritt.
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Deshalb wird in der Vor-Drehsteuerung das Ritzel zu der Zeitabstimmung gedreht, wenn die Anfrageänderung auftritt. Somit wird die Drehzahl des Ritzels mit der Drehzahl des Hohlrads synchronisiert, um den Unterschied zwischen den Drehzahlen des Ritzels und des Hohlrads zu verringern.
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Nachdem die Synchronisation beendet ist, wird das Ritzel herausgedrückt, um das Ritzel mit dem Hohlrad in Eingriff zu bringen und das Ankurbeln zu beginnen. Somit wird der schnelle Wiederstart erzielt.
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Falls jedoch die Maschinendrehzahl NE zu der Zeitabstimmung, wenn die Anfrageänderung auftritt, niedrig ist, ist die Synchronisation schwierig. Deshalb wird in der Vor-Drücksteuerung, falls die Maschinendrehzahl NE zu der Zeitabstimmung, wenn die Anfrageänderung auftritt, niedriger als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, das Ritzel des Starters herausgedrückt und mit dem Hohlrad in Eingriff gebracht, wenn die Maschinendrehzahl (d. h. eine Drehzahl des Hohlrads) eine niedrige Drehzahl unmittelbar vor einem Stoppen wird, nachdem die Anfrageänderung aufgetreten ist. Anschließend wird das Ritzel gedreht, um das Ankurbeln zu beginnen.
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Für eine Steuerung zum Durchführen einer Kraftstoffeinspritzung und einer Zündung zu den optimalen Zeitabstimmungen in einer Viertaktmaschine, die nacheinander vier Takte, nämlich einen Einlasstakt, einen Kompressionstakt, einen Explosionstakt und einen Auslasstakt durchführt, ist es unverzichtbar, zu ermitteln, welcher Takt von den vier Takten derzeit ausgeführt wird. Deshalb ist ein Prozess zum Unterscheiden des Takts zu jeder Zeit (d. h. eine Zylinderunterscheidung) auf der Basis von Erfassungssignalen notwendig, die von einem Kurbelwinkelsensor und einem Nockenwinkelsensor (Zylinderunterscheidungssensoren) ausgegeben werden.
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Wenn der Motor des Starters angetrieben wird, überlagert ein Rauschen die Erfassungssignale des Kurbelwinkelsensors und des Nockenwinkelsensors, weil ein großer Strom durch den Motor fließt. Deshalb ist es erfordert, eine Starterüberdeckung zum Aussetzen des Zylinderunterscheidungsprozesses während der Zeitspanne durchzuführen (Starterüberdeckungszeitspanne), in der das Rauschen die Erfassungssignale überlagert.
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Im Allgemeinen ist die Starterüberdeckungszeitspanne in einer Zeitspanne von einem Antreiben des Startermotors bis zum anschließenden Verstreichen einer vorbestimmten Zeit festgelegt. Wenn der Startermotor in einem Zustand angetrieben wird, in dem die Maschinendrehzahl NE null ist, wird kein spezifisches Problem durch Durchführen der Starterüberdeckung verursacht. Wenn jedoch der Startermotor in einem Zustand angetrieben wird, in dem die Kurbelwelle aufgrund der Vor-Drehsteuerung oder der Vor-Drücksteuerung dreht, tritt folgendes Problem auf, wie in 3 gezeigt ist.
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Zu einer Zeitabstimmung t10 in 3, zu der die Anfrageänderung auftritt, wird das Antreiben des Startermotors begonnen, um die Vor-Drehungssteuerung durchzuführen, und eine asynchrone Einspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff wird durchgeführt ungeachtet davon, welcher Takt von den vier Takten derzeit durchgeführt wird. Da eine Vierzylindermaschine in dem Beispiel von 3 verwendet wird, wird der Kraftstoff in alle Zylinder zu der Zeitabstimmung t10 eingespritzt. Wenn man von einer Anschlusseinspritzmaschine ausgeht, die den Kraftstoff zu einem Einlassanschluss einspritzt, wird der Kraftstoff, der durch die asynchrone Einspritzung eingespritzt wird, sequentiell in Brennkammern zu Zeitabstimmungen i1 bis i4 gesaugt. Deshalb ist es in Bezug auf den Zylinder #1 erfordert, den Kraftstoff, der zu der Zeitabstimmung i1 durch die asynchrone Einspritzung eingespritzt wird, zu einer Zeitabstimmung ts zu zünden.
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Da jedoch die Starterüberdeckung zu der Zeitabstimmung t10 begonnen wird, wenn das Antreiben des Startermotors begonnen wird, kann das Zylinderunterscheidungsergebnis in einer Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne t10 bis t21, die die Überdeckungszeitspanne umfasst (50 ms in dem Beispiel von 3), nicht erhalten werden. Als eine Folge tritt das Problem auf, dass die Zündung in dem Zylinder #1 zu der Zeitabstimmung ts nicht durchgeführt werden kann. In diesem Fall verschlechtert sich eine Abgasemission und ein Ansteigen der Maschinendrehzahl NE nach der Wiederstartanfrage verschlechtert sich, wodurch sich das Fahrverhalten verschlechtert.
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Um die Zylinderunterscheidung auf der Basis der Erfassungssignale des Kurbelwinkelsensors und des Nockenwinkelsensors zu ermöglichen, nachdem die Maskierungszeitspanne vorüber gegangen ist, ist es erfordert, dass sich die Kurbelwelle um einen vorbestimmten Winkel oder mehr dreht. Deshalb endet die Zylinderunterscheidung zu einer Zeitabstimmung t21 in dem Beispiel von 3. Das heißt, in dem Beispiel von 3 ist die Zeitspanne von dem Auftreten der Anfrageänderung zu der Zeitabstimmung t10 bis drei Takte einschließlich des Takts zu der Zeitabstimmung t10 anschließend vorübergegangen sind, die Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne t10–t21.
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Falls der Wiederstart nicht der Wiederstart in Verbindung mit der Anfrageänderung sondern der Wiederstart ist, der durchgeführt wird, wenn die Maschinendrehzahl NE null ist, ist die Maschinendrehzahl NE während der Überdeckungszeitspanne niedrig und deshalb ist der Drehumfang der Kurbelwelle während der Überdeckungszeitspanne (50 ms) gering. Deshalb verlängert sich die Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne nicht über die drei Takte, und das vorstehende Problem tritt nicht auf.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Leerlaufstoppsteuergerät vorzusehen, das ein Problem lösen kann, dass ein Kraftstoff nicht gezündet werden kann, der in Verbindung mit dem Auftreten einer Anfrageänderung eines Leerlaufstopps eingespritzt wird.
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Gemäß einem ersten beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Leerlaufstoppsteuergerät auf eine Brennkraftmaschine angewendet, die der Reihe nach vier Takte, nämlich einen Einlasstakt, einen Kompressionstakt, einen Explosionstakt und einen Auslasstakt, in einem Zylinder durchführt und die eine Leerlaufstoppfunktion hat, um automatisch zu stoppen und automatisch wiederzustarten. Das Leerlaufstoppsteuergerät hat einen Zylinderunterscheidungsabschnitt, einen Starterüberdeckungsabschnitt und einen Anfrageänderungssteuerungsabschnitt.
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Der Zylinderunterscheidungsabschnitt unterscheidet auf der Basis eines von einem Zylinderunterscheidungssensor ausgegebenen Erfassungssignals, welcher Takt von den vier Takten derzeit in dem Zylinder durchgeführt wird.
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Der Starterüberdeckungsabschnitt legt eine Zeitspanne, in der ein Rauschen das Erfassungssignal aufgrund des Antreibens eines Startermotors überlagert, der eine Drehantriebskraft auf eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine aufbringt, als eine Starterüberdeckungszeitspanne fest und setzt die Unterscheidung durch den Zylinderunterscheidungsabschnitt während der Starterüberdeckungszeitspanne aus.
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Der Anfrageänderungssteuerungsabschnitt startet die Maschine wieder durch Antreiben des Startermotors ohne zu warten, bis die Maschinendrehzahl auf null absinkt, wenn eine Anfrageänderung, die ein Auftreten einer Anfrage für den automatischen Wiederstart ist, während einer Drehzahlabsenkzeitspanne auftritt, in der eine Kraftstoffeinspritzung in Erwiderung auf das Auftreten einer Anfrage für den automatischen Stopp unterbrochen ist, um die Maschinendrehzahl abzusenken.
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Eine Zeitspanne, die die Starterüberdeckungszeitspanne umfasst und die festgelegt ist, weil der Startermotor mit dem Auftreten der Anfrageänderung angetrieben wird, und eine Unterscheidungszeitspanne, die zum Unterscheiden durch den Zylinderunterscheidungsabschnitt nach einem Ende der Starterüberdeckungszeitspanne notwendig ist, sind als eine Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne definiert, in der kein Unterscheidungsergebnis durch den Zylinderunterscheidungsabschnitt erhalten werden kann. Ein Beginn des Antreibens des Startermotors durch den Anfrageänderungssteuerungsabschnitt ist unter einer Bedingung gestattet, dass sich die Maschinendrehzahl auf eine Drehzahl abgesenkt hat, bei der die Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne gleich wie oder kürzer als eine Länge von zwei Takten der vier Takte ist.
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Mit solch einem Aufbau wird der Beginn des Antreibens des Startermotors zugelassen, wenn sich die Maschinendrehzahl auf die Drehzahl abgesenkt hat, bei der die Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne gleich wie oder kürzer als die Länge der zwei Takte ist. Deshalb wird zu der Zeitabstimmung, wenn es erwünscht ist, dass der Kraftstoff, der zu der gleichen Zeit wie das Antreiben oder unmittelbar nach dem Antreiben eingespritzt wird, gezündet wird, die Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne beendet und das Zylinderunterscheidungsergebnis kann durch den Zylinderunterscheidungsabschnitt erhalten werden. Deshalb kann die Zündung durchgeführt werden, wodurch eine Verschlechterung der Abgasemission und des Fahrverhaltens vermieden werden kann, die verursacht werden können, wenn der Kraftstoff, der in Verbindung mit dem Auftreten der Anfrageänderung eingespritzt wird, nicht verbrennen kann.
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Gemäß einem zweiten beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Kraftstoffeinspritzung durch den Anfrageänderungssteuerungsabschnitt unter einer Bedingung gestattet, dass sich die Maschinendrehzahl auf eine Drehzahl abgesenkt hat, bei der die Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne gleich wie oder kürzer als die Länge der zwei Takte von den vier Takten ist.
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Gemäß dem vorstehend beschriebenen beispielhaften ersten Aspekt wird beispielsweise, wenn die Maschinendrehzahl NE bei dem Auftreten der Anfrageänderung hoch ist, das Antreiben des Startermotors begonnen, nachdem gewartet worden ist, bis sich die Maschinendrehzahl NE auf die Drehzahl abgesenkt hat, bei der die Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne gleich wie oder kürzer als die Länge der zwei Takte wird. In solch einem Fall kann, falls der Kraftstoff vor dem Start des Antreibens des Startermotors nach Auftreten der Anfrageänderung eingespritzt wird, eine Situation auftreten, in der die Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne zu der Zeitabstimmung nicht beendet ist, wenn die Zündung des eingespritzten Kraftstoffs erwünscht ist.
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Deshalb wird gemäß dem vorstehend beschriebenen zweiten beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung, der diesen Punkt berücksichtigt, die Kraftstoffeinspritzung durch den Anfrageänderungssteuerungsabschnitt unter der Bedingung gestattet, dass sich die Maschinendrehzahl auf die Drehzahl abgesenkt hat, bei der die Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne gleich wie oder kürzer als die Länge der zwei Takte ist. Deshalb kann die Zeitabstimmung, wenn die Zündung des Kraftstoffs gewünscht ist, nach dem Ende der Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne festgelegt werden. Demzufolge kann die Zündung sicher durchgeführt werden.
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Gemäß einem dritten beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung hat, wie bei dem ersten beispielhaften Aspekt, das Leerlaufstoppsteuergerät den Zylinderunterscheidungsabschnitt, den Starterüberdeckungsabschnitt und den Anfrageänderungssteuerungsabschnitt. Eine Zeitspanne, die die Starterüberdeckungszeitspanne umfasst und die festgelegt ist, weil der Startermotor bei dem Auftreten der Anfrageänderung angetrieben wird, und eine Unterscheidungszeitspanne, die zur Unterscheidung durch den Zylinderunterscheidungsabschnitt nach einem Ende der Starterüberdeckungszeitspanne notwendig ist, sind als eine Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne definiert, in der kein Unterscheidungsergebnis durch den Zylinderunterscheidungsabschnitt erhalten werden kann. Die Kraftstoffeinspritzung durch den Anfrageänderungssteuerungsabschnitt ist unter einer Bedingung gestattet, dass sich die Maschinendrehzahl auf eine Drehzahl abgesenkt hat, bei der die Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne gleich wie oder kürzer als eine Länge von zwei Takten von den vier Takten ist.
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Bei einem derartigen Aufbau wird die erste Kraftstoffeinspritzung (beispielsweise eine asynchrone Einspritzung) unter der Bedingung durchgeführt, dass sich die Maschinendrehzahl auf die Drehzahl abgesenkt hat, bei der die Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne gleich wie oder kürzer als die Länge der zwei Takte ist. Falls das Antreiben des Startermotors zu der gleichen Zeit begonnen wird wie die Einspritzung oder unmittelbar vor der Einspritzung, hat deshalb die Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne geendet und das Zylinderunterscheidungsergebnis durch den Zylinderunterscheidungsabschnitt kann zu der Zeitabstimmung erhalten werden, wenn die Zündung des eingespritzten Kraftstoffs gewünscht ist. Deshalb kann die Zündung durchgeführt werden, wodurch eine Verschlechterung der Abgasemission und des Fahrverhaltens vermieden wird, die verursacht werden kann, wenn der Kraftstoff, der in Verbindung mit dem Auftreten der Anfrageänderung eingespritzt wird, nicht verbrennen kann.
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Gemäß einem vierten beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine erste Zündung nach dem Auftreten der Anfrageänderung zu der gleichen Zeit wie ein Ende der Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne durchgeführt. Demzufolge kann der Wiederstart durch frühes Wiederaufnehmen der Zündungsverbrennung durchgeführt werden.
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Gemäß einem fünften beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung hat der Anfrageänderungssteuerungsabschnitt einen Bestimmungsabschnitt zum Bestimmen, dass die Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne gleich wie oder kürzer als die Länge der zwei Takte von den vier Takten ist, wenn die Maschinendrehzahl nach dem Auftreten der Anfrageänderung gleich wie oder niedriger als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Der Schwellenwert ist variabel gemäß einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine festgelegt.
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Wenn beispielsweise die Geschwindigkeit des Absenkens der Maschinendrehzahl bei der Anfrageänderung hoch ist oder wenn eine Schmieröltemperatur der Brennkraftmaschine niedrig ist und ein Reibungsverlust groß ist, nimmt ein Drehumfang der Kurbelwelle während der Überdeckungszeitspanne (beispielsweise 50 ms) selbst dann ab, falls die Maschinendrehzahl bei der Anfrageänderung die gleiche ist. Deshalb verringert sich die Wahrscheinlichkeit, dass sich die Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne über die drei Takte hinaus verlängert.
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Gemäß dem vorstehend beschriebenen fünften beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung, die diesen Punkt berücksichtigt, ist der Schwellenwert zum Bestimmen, ob die Maschinendrehzahl die Drehzahl ist, bei der die Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne gleich wie oder kürzer als die Länge der zwei Takte ist, variabel gemäß dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine festgelegt (beispielsweise der Geschwindigkeit des Absinkens der Maschinendrehzahl oder der Schmieröltemperatur bei der Anfrageänderung). Deshalb kann der Schwellenwert optimiert werden. Genauer gesagt, wenn die Maschinendrehzahl NE bei der Anfrageänderung höher als der Schwellenwert ist, wird das Antreiben des Startermotors begonnen, nachdem gewartet worden ist, bis sich die Maschinendrehzahl NE auf den Schwellenwert abgesenkt hat. Beispielsweise kann durch Festlegen des Schwellenwerts, um höher zu sein, wenn sich die Geschwindigkeit des Absinkens der Maschinendrehzahl erhöht oder die Schmieröltemperatur abnimmt, die Wartezeit verkürzt werden und die für den Wiederstart notwendige Zeit kann verkürzt werden.
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Merkmale und Vorteile einer Ausführungsform sowie Betriebsverfahren und die Funktion der zugehörigen Teile werden von einem Studium der folgenden detaillierten Beschreibung, der angehängten Ansprüche und der Zeichnungen klar, die alle einen Teil dieser Anmeldung bilden.
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1 ist ein Diagramm, das einen strukturellen Aufbau einer Brennkraftmaschine mit einem Leerlaufstoppsteuerungsgerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist ein Diagramm, das eine Wiederstartsteuerung gemäß der Ausführungsform darstellt;
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3 ist ein Zeitdiagramm, das eine Wiederstartsteuerung eines Vergleichsbeispiels darstellt;
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4 ist ein Zeitdiagramm, das die Wiederstartsteuerung gemäß der Ausführungsform darstellt; und
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5 ist ein Flussdiagramm, das einen automatischen Wiederstartprozess gemäß der Ausführungsform zeigt.
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Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Kolbenmaschine (Brennkraftmaschine) für ein vierrädriges Fahrzeug verwendet. Die Maschine ist eine Viertaktmaschine, die der Reihe nach vier Takte, nämlich einen Einlasstakt, einen Kompressionstakt, einen Explosionstakt und einen Auslasstakt durchführt. Die Maschine ist eine Benzinmaschine der Funkenzündungsbauart, die Benzin als normalen Kraftstoff verwendet. Die Maschine ist eine Anschlusseinspritzmaschine, bei der der Kraftstoff in einen Einlassanschluss eingespritzt wird. Die Maschine hat eine Leerlaufstoppfunktion, um automatisch zu stoppen und automatisch wiederzustarten.
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1 ist ein Diagramm, das einen strukturellen Aufbau der Maschine zeigt. Eine elektronische Steuerungseinheit 10 (ECU) empfängt Eingaben von Erfassungssignalen von verschiedenen Sensoren, wie beispielsweise eines Kurbelwinkelsensors 21 (Zylinderunterscheidungssensor), eines Nockenwinkelsensors 22 (Zylinderunterscheidungssensor), eines Kühlmitteltemperatursensors 23 und eines Luftmengenmessers 24.
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Der Kurbelwinkelsensor 21 erfasst einen Drehwinkel einer Kurbelwelle 31 (Ausgabewelle) einer Maschine 30. Der Nockenwinkelsensor 22 erfasst, dass sich eine Nockenwelle 32 der Maschine 30 einmal gedreht hat, d. h. das Verstreichen eines Verbrennungszyklus. Der Kühlmitteltemperatursensor 23 erfasst eine Temperatur eines Maschinenkühlmittels. Der Luftmengenmesser 24 erfasst eine Einlassmenge (genauer gesagt eine Massenstromrate von Einlassluft, die pro Zeiteinheit einströmt), die durch ein Einlassrohr 34 strömt.
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Die ECU 10 hat einen Mikrocomputer. Die ECU 10 führt Prozesse zum Berechnen einer Drehzahl der Kurbelwelle 31 (Maschinendrehzahl NE), d. h. einen NE-Berechnungsprozess, auf der Basis des Winkelsignals durch, das von dem Kurbelwinkelsensor 21 ausgegeben wird. Die ECU 10 führt einen Zylinderunterscheidungsprozess und einen Kurbelwinkelberechnungsprozess (die später im Detail beschrieben werden) auf der Basis eines Referenzpositionssignals (Erfassungssignal), das von dem Kurbelwinkelsensor 21 ausgegeben wird, und eines Zylinderbestimmungssignals (Erfassungssignal) durch, das von dem Nockenwinkelsensor 22 ausgegeben wird.
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Details des NE-Berechnungsprozesses und des Zylinderunterscheidungsprozesses werden nachstehend erklärt. Der Kurbelwinkelsensor 21 gibt das Winkelsignal und das Referenzpositionssignal aus. Das Winkelsignal wird jedes Mal dann ausgegeben, wenn die Kurbelwelle 31 um einen vorbestimmten Kurbelwinkel dreht (beispielsweise 10 Grad). Das Referenzpositionssignal wird jedes Mal dann ausgegeben, wenn eine bestimmte Position der Kurbelwelle 31 eine Referenzposition passiert (beispielsweise OT: Oberer Totpunkt). Das Zylinderunterscheidungssignal, das von dem Nockenwinkelsensor 22 ausgegeben wird, wird jedes Mal dann ausgegeben, wenn die Nockenwelle 32 ein Mal dreht (d. h. jedes Mal, wenn die Kurbelwelle 31 zwei Mal dreht).
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Die ECU 10 berechnet die Maschinendrehzahl NE (in dem NE-Berechnungsprozess) durch Zählen, wie oft das Kurbelwinkelsignal von dem Kurbelwinkelsensor 21 pro Zeiteinheit ausgegeben wird. Die ECU 10 unterscheidet für jeden Zylinder, welches der derzeitige Takt von den vier Takten des Verbrennungszyklus ist, auf der Basis des Referenzpositionssignals, das von dem Kurbelwinkelsensor 21 ausgegeben wird, und des Zylinderunterscheidungssignals, das von dem Nockenwinkelsensor 22 ausgegeben wird (in dem Zylinderunterscheidungsprozess). Die ECU 10 berechnet einen Relativdrehwinkel des derzeitigen Kurbelwinkels in Bezug auf die Referenzposition (beispielsweise OT, bei dem ein Kompressionshub beginnt) auf der Basis des Zylinderunterscheidungsergebnisses und des Winkelsignals (in dem Kurbelwinkelberechnungsprozess). Die ECU 10, die den Zylinderunterscheidungsprozess durchführt, entspricht einem Zylinderunterscheidungsabschnitt.
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Die ECU 10 steuert eine Einspritzmenge und eine Einspritzzeitabstimmung des Kraftstoffs, der in eine Brennkammer 30a strömt, durch Steuern eines Betriebs eines Injektors 33 auf der Basis der Erfassungssignale von den verschiedenen Sensoren 21 bis 24. Der Injektor 33 ist ein Anschlusseinspritzinjektor, der an dem Einlassrohr 34 fixiert ist, zum Einspritzen des Kraftstoffs in das Einlassrohr 34.
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Die ECU 10 steuert die Menge der Einlassluft, die in die Brennkammer 30a strömt, durch Steuern eines Betriebs einer Drosselklappe 35 auf der Basis der Erfassungssignale von den verschiedenen Sensoren 21 bis 24. Genauer gesagt berechnet die ECU 10 eine Solleinlassmenge auf der Basis der Maschinendrehzahl NE und der Maschinenlast (beispielsweise Einlassmenge) von jeder Zeit. Beispielsweise wird die Solleinlassmenge erhöht, wenn die Maschinendrehzahl NE und die Maschinenlast sich erhöhen. Die ECU 10 steuert den Öffnungsgrad der Drosselklappe 35, um die Solleinlassmenge zu erreichen. Die Drosselklappe 35 wird durch einen Elektromotor 36 (Stellglied) angetrieben, um den Öffnungsgrad des Einlassrohrs 34 einzustellen.
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Die ECU 10 steuert die Zeitabstimmung zum Zünden eines Gasgemisches durch Steuern eines Betriebs einer Zündeinrichtung 37 auf der Basis der Erfassungssignale von den verschiedenen Sensoren 21 bis 24. Genauer gesagt führt die ECU 10 die Zündzeitabstimmungssteuerung durch, in der die Zündzeitabstimmung zu der optimalen Zündzeitabstimmung MBT (minimales Vorstellen für ein Drehmoment) vorgestellt wird unmittelbar vor einen OT, der den Explosionshub beginnt, und in der die Zündzeitabstimmung verzögert wird, falls ein Klopfen erfasst wird. Da der Einlassdruck oder die Einlassmenge bei einem Maschinenstart nicht stabil ist, wird eine Steuerung durch Fixieren der Zündzeitabstimmung beispielsweise bei 10 Grad UT (vor OT) durchgeführt. Wenn jedoch ein automatischer Wiederstart nach einer Anfrageänderung eines Leerlaufstopps (was später im Detail erklärt wird) durchgeführt wird, wird die Zündung zu einer Zeitabstimmung durchgeführt, wenn eine Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne (die später im Detail erklärt wird) endet.
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Als nächstes werden mehr Details der Steuerung der Kraftstoffeinspritzung erklärt.
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Die ECU 10 berechnet die Solleinspritzmenge des Kraftstoffs, wie vorstehend, und steuert eine Ventilöffnungszeitspanne des Injektors 33, um die Solleinspritzmenge zu erreichen. Das heißt, die ECU 10 berechnet eine Basiseinspritzmenge auf der Basis der Maschinendrehzahl NE und der Maschinenlast (beispielsweise Einlassdruck oder Einlassmenge) von jeder Zeit und berechnet die Solleinspritzmenge durch Hinzufügen verschiedener Korrekturen zu der Basiseinspritzmenge.
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Falls jedoch der Betriebszustand der Maschine 30 in einer Startzeitspanne ist, ist die Einlassmenge (oder der Einlassdruck) nicht stabil. Deshalb ist in solch einem Fall die Zuverlässigkeit des Erfassungswerts des Luftmengenmessers 34 niedrig. Eine Berechnungsgenauigkeit der Maschinendrehzahl NE ist niedrig, wenn die Maschinendrehzahl NE gleich wie oder niedriger als ein vorbestimmter Wert ist (beispielsweise 200 U/min oder niedriger). Deshalb können während der Startzeitspanne eine genaue Maschinendrehzahl NE und eine genaue Maschinenlast nicht erhalten werden, so dass die vorstehend genannte Basiseinspritzmenge nicht berechnet werden kann. Deshalb wird während einer derartigen Startzeitspanne, statt Berechnen der Basiseinspritzmenge, eine voreingestellte Menge (Startzeitabstimmungseinspritzmenge) als die Solleinspritzmenge eingespritzt.
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Die Injektoren 33 sind entsprechend an mehreren Zylindern vorgesehen. Eine unabhängige Einspritzung zum Einspritzen des Kraftstoffs in jeden Zylinder ein Mal pro Verbrennungszyklus wird verwendet. Die unabhängige Einspritzung wird bei einer Zeitabstimmung durchgeführt, die von einem OT, bei dem der Einlasstakt begonnen wird, um einen vorbestimmten Grad vorgestellt ist. Das heißt, man kann sagen, dass die unabhängige Einspritzung eine synchrone Einspritzung ist, die mit dem Kurbelwinkel synchronisiert ist. Der Kraftstoff, der durch die synchrone Einspritzung auf diese Weise eingespritzt wird, wird in dem unmittelbar folgenden Einlasstakt zusammen mit der Einlassluft in die Brennkammer 30a gesaugt.
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Wenn ein automatischer Wiederstart nach einer Anfrageänderung des Leerlaufstopps (wird später im Detail erklärt) durchgeführt wird oder wenn eine Beschleunigungsfahrt des Fahrzeugs erwünscht ist, wird eine asynchrone Einspritzung zum Einspritzen des Kraftstoffs in die mehreren Zylinder zu der gleichen Zeit durchgeführt. Beispielsweise wird der Kraftstoff, der durch die asynchrone Einspritzung zu einer Zeitabstimmung t10 eingespritzt wird, wie in 3 gezeigt ist, aufeinanderfolgend in die Brennkammern 30a zu Zeitabstimmungen i1 bis i4 gesaugt.
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Als nächstes wird ein Aufbau eines Starters 40, der in 1 gezeigt ist, erklärt.
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Der Starter 40 ist ein Ritzel-Drückstarter. Der Starter 40 hat einen Startermotor 42, ein Ritzel 41, das durch den Startermotor 42 gedreht wird, ein elektromagnetisches Stellglied 43, das das Ritzel 41 herausdrückt und dergleichen. Das Ritzel 41 ist so vorgesehen, dass es sich in der Axialrichtung bewegen kann. Das elektromagnetische Stellglied 43 hat einen Kolben 44 und ein Solenoid 45, das den Kolben 44 antreibt. Eine Antriebskraft des Kolbens 44 wird über einen Hebel 46 und dergleichen auf das Ritzel 41 übertragen.
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Falls die ECU 10 eine Steuerung durchführt, um das elektromagnetische Stellglied 43 mit Energie zu beaufschlagen, wird der Kolben 44 in einer Ritzeldrückrichtung zum Herausdrücken des Ritzels 41 bewegt. Somit kommt das Ritzel 41 mit einem Hohlrad 31a in Eingriff, das mit der Kurbelwelle 31 der Maschine 30 verbunden ist. Wenn die ECU 10 eine Steuerung durchführt, um den Startermotor 42 mit Energie zu beaufschlagen, dreht der Startermotor 42 das Ritzel 41.
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Als nächstes wird die Leerlaufstoppfunktion der Maschine 30 erklärt.
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Die ECU 10 führt eine automatische Maschinen-Stopp-Startsteuerung durch (d. h. eine Leerlaufstoppsteuerung), durch Ausführen einer automatischen Maschinen-Stopp-Startsteuerungsroutine (nicht gezeigt). In der automatischen Maschinen-Stopp-Startsteuerung wird bestimmt, dass eine Anfrage für einen automatischen Stopp der Maschine auftritt, wenn ein Fahrer einen Verzögerungsbetrieb durchführt (beispielsweise vollständiges Freigeben eines Beschleunigers oder Betätigen einer Bremse) und eine Verzögerungsanfrage auftritt, während das Fahrzeug fährt oder wenn das Fahrzeug gestoppt ist. In diesem Fall wird die Verbrennung der Maschine 30 (d. h. eine Kraftstoffeinspritzung und/oder Zündung) gestoppt, um die Maschine 30 automatisch zu stoppen. Wenn anschließend die Verzögerungsanfrage aufgehoben wird, während das Fahrzeug fährt, wenn der Fahrer einen Vorbereitungsbetrieb zum Starten des Fahrzeugs durchführt (beispielsweise Lösen der Bremse oder Betätigung des Schalthebels), während das Fahrzeug gestoppt ist, oder wenn der Fahrer einen Betrieb zum Starten des Fahrzeugs durchführt (beispielsweise Treten auf den Beschleuniger), wird bestimmt, dass die Maschinenwiederstartanfrage auftritt, und die Maschine 30 wird wiedergestartet.
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Es gibt einen Fall, wo die Anfrageänderung (d. h. eine Änderung des Anfrageinhalts der Leerlaufstoppfunktion) derart auftritt, dass die Wiederstartanfrage während einer Drehzahlabsinkzeitspanne auftritt, in der die Maschinendrehzahl NE aufgrund des automatischen Stopps der Maschine 30 absinkt. Deshalb wird in der vorliegenden Ausführungsform, um die Maschine 30 schnell wiederzustarten, wenn eine solche Anfrageänderung auftritt, eine Wiederstartsteuerung zum Antreiben des Starters 40 ohne zu warten, bis die Maschinendrehzahl NE auf null absinkt, durchgeführt. Der Inhalt der Wiederstartsteuerung ändert sich gemäß der Zeitabstimmung, wenn die Wiederstartanfrage während der Drehzahlabsinkzeitspanne auftritt, wie in 2 gezeigt ist und nachstehend erklärt wird.
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(Selbstständige Wiederherstellungssteuerung)
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Wenn die Maschinenwiederstartanfrage (Anfrageänderung) in einem ersten Drehzahlbereich (N1 < NE), wo die Maschinendrehzahl NE höher ist als eine erste Drehzahl N1 (beispielsweise 600 U/min) während der Drehzahlabsinkzeitspanne auftritt, in der die Maschinendrehzahl NE aufgrund des automatischen Stopps der Maschine 30 absinkt, wird bestimmt, dass die Maschine 30 wieder gestartet werden kann, selbst ohne Durchführen des Ankurbelns mit dem Starters 40, und eine selbstständige Wiederherstellungssteuerung wird durchgeführt. In der selbstständigen Wiederherstellungssteuerung wird die Maschine 30 durch Wiederaufnehmen der Kraftstoffeinspritzung und der Zündung wieder gestartet, ohne das Ankurbeln mit Hilfe des Starters 40 durchzuführen.
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(Vor-Drehsteuerung)
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Falls die Maschinenwiederstartanfrage auftritt, wenn sich die Maschinendrehzahl NE in einem zweiten Drehzahlbereich befindet (N2 < NE ≤ Nth), in dem die Maschinendrehzahl NE gleich wie oder niedriger als ein vorbestimmter Schwellenwert Nth ist (beispielsweise 400 U/min) und höher als eine zweite Drehzahl N2 ist (beispielsweise 250 U/min), und zwar während der Drehzahlabsinkzeitspanne, wird eine Vor-Drehsteuerung durchgeführt, die nachstehend erklärt wird. Der Schwellenwert Nth ist niedriger als die erste Drehzahl N1 festgelegt. Das heißt in solch einem Fall ist die Drehzahl des Hohlrads 31a relativ hoch. Deshalb wird bestimmt, dass das Ritzel 41 nicht sanft mit dem Hohlrad 31a in Eingriff gebracht werden kann, ohne die Drehzahl des Ritzels 41 mit der Drehzahl des Hohlrads 31a zu synchronisieren. Deshalb wird die Vor-Drehsteuerung durchgeführt. In der Vor-Drehsteuerung wird die Drehzahl des Ritzels 41 mit der Drehzahl des Hohlrads 31a durch den Startermotor 42 synchronisiert, um den Unterschied zwischen den Drehzahlen des Ritzels 41 und des Hohlrads 31a zu verringern. Dann greift das Ritzel 41 mit dem Hohlrad 31a durch Verwenden des elektromagnetischen Stellglieds 43 ein, um das Ankurbeln unter Verwendung des Starters 40 zu beginnen, wodurch die Maschine 30 wieder gestartet wird.
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Wenn sich die Maschinendrehzahl NE in einem Bereich befindet (Wartebereich), in dem die Maschinendrehzahl NE gleich wie oder niedriger als die erste Drehzahl N1 und höher als der Schwellenwert Nth (Nth < NE ≤ N1) ist, werden weder die selbstständige Wiederherstellungssteuerung noch die Vor-Drehsteuerung durchgeführt. Deshalb wird in diesem Fall die Vor-Drehsteuerung durchgeführt, wenn die Maschinendrehzahl NE auf den Schwellenwert Nth sinkt, nachdem die Maschinenwiederstartanfrage auftritt. Ein technisches Konzept, welcher Wert als der Schwellenwert Nth festgelegt werden sollte, wird später im Detail erklärt.
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Die ECU 10, die die Vor-Drehsteuerung oder die Steuerung zum Warten, bis die Maschinendrehzahl NE auf den Schwellenwert Nth absinkt, durchführt, entspricht einem Anfrageänderungssteuerungsabschnitt.
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(Vor-Drücksteuerung)
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Wenn die Maschinenwiederstartanfrage in einem dritten Drehzahlbereich (NE ≤ N2), in dem die Maschinendrehzahl NE gleich wie oder niedriger als die zweite Drehzahl N2 ist, während der Drehzahlabsinkzeitspanne auftritt, wird eine Vor-Drücksteuerung durchgeführt, die nachstehend erklärt wird. Das heißt, da die Drehzahl des Hohlrads 31a relativ niedrig ist, wird bestimmt, dass das Ritzel 41 sanft mit dem Hohlrad 31a in Eingriff kommen kann, selbst ohne Synchronisieren der Drehzahl des Ritzels 41 mit der Drehzahl des Hohlrads 31a. Deshalb wird die Vor-Drücksteuerung durchgeführt. In der Vor-Drücksteuerung wird das Ritzel 41 mit dem Hohlrad 31a unter Verwendung des elektromagnetischen Stellglieds 43 in Eingriff gebracht. Nach oder während des Eingriffs wird das Ritzel 41 durch den Startermotor 42 gedreht, um ein Ankurbeln unter Verwendung des Starters 40 zu beginnen. Somit wird die Maschine 30 wieder gestartet.
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Wenn die vorstehend beschriebene Vor-Drehsteuerung oder die vorstehend beschriebene Vor-Drücksteuerung durchgeführt wird, wird die asynchrone Einspritzung zu der gleichen Zeit durchgeführt, wie das Auftreten der Anfrageänderung. Wenn die Anfrageänderung während der Wartezeitspanne auftritt, wird die asynchrone Einspritzung durchgeführt, wenn die Maschinendrehzahl NE auf den Schwellenwert Nth absinkt. Die asynchrone Einspritzung wird nur einmal durchgeführt. Die Einspritzmenge der asynchronen Einspritzung ist auf die Startzeitabstimmungeinspritzmenge festgelegt, die vorstehend genannt ist.
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Eine technische Bedeutung der asynchronen Einspritzung wird nachstehend erklärt. Im Vergleich zu einer Direkteinspritzung zum Einspritzen des Kraftstoffs direkt in die Brennkammer 30a, gibt es eine Zeitverzögerung, von dem Einspritzen des Kraftstoffs bis der Kraftstoff in die Brennkammer 30a gesaugt wird, in dem Fall der Anschlusseinspritzung wie in der vorliegenden Ausführungsform. Um den Wiederstart schnell nach dem Auftreten der Anfrageänderung durchzuführen, ist es deshalb wünschenswert, den Kraftstoff zu einer so frühen Zeitabstimmung wie möglich nach dem Auftreten der Anfrageänderung einzuspritzen. Falls deshalb die Maschinendrehzahl NE außerhalb des Wartebereichs ist, wird die asynchrone Einspritzung zu der gleichen Zeit wie das Auftreten der Anfrageänderung durchgeführt. Wenn der Injektor 33 gesteuert wird, um die synchrone Einspritzung durchzuführen, wird eine Zeit, die für Rechenprozesse der ECU 10 notwendig ist, länger als in dem Fall der asynchronen Einspritzung. Deshalb ist es schwierig, den Kraftstoff zu der Zeitabstimmung des Auftretens der Anfrageänderung einzuspritzen, aufgrund der Begrenzung der Rechnungsprozessleistungsfähigkeit der ECU 10. Falls die Maschinendrehzahl NE außerhalb des Wartebereichs ist, wird deshalb die asynchrone Einspritzung zu der gleichen Zeit wie das Auftreten der Anfrageänderung durchgeführt.
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Wenn der Startermotor 42 angetrieben wird, wird ein Rauschen den Erfassungssignalen des Kurbelwinkelsensors 21 und des Nockenwinkelsensors 22 überlagert, weil ein großer Strom durch den Startermotor 42 fließt. Deshalb wird ein Starterüberdeckungsprozess zum Aussetzen des Zylinderunterscheidungsprozesses während einer Zeitspanne durchgeführt (Starterüberdeckungszeitspanne), in der das Rauschen die Signale überlagert. Die Starterüberdeckungszeitspanne ist auf eine Zeitspanne von einem Antreiben des Startermotors bis zu einem anschließenden Verstreichen einer vorbestimmten Zeit (beispielsweise 50 ms) festgelegt. Die ECU, die den Überdeckungsprozess durchführt, entspricht einem Starterüberdeckungsabschnitt.
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Der Zylinderunterscheidungsprozess wird begonnen, wenn die Starterüberdeckungszeitspanne endet. Wie vorstehend erwähnt ist, um den Zylinder auf der Basis des Referenzpositionssignals und des Zylinderunterscheidungssignals zu unterscheiden, ist es erfordert, dass die Kurbelwelle 31 um einen vorbestimmten Winkel oder mehr dreht. Wenn die Maschine 30 gestartet wird, können deshalb die Prozessergebnisse des NE-Berechnungsprozesses, des Zylinderunterscheidungsprozesses und des Kurbelwinkelberechnungsprozesses während einer Zeitspanne nicht erhalten werden (Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne), in der die Starterüberdeckungszeitspanne verstreicht und eine Unterscheidungszeitspanne, die für die Zylinderunterscheidung notwendig ist, dann verstreicht. Deshalb können die vorstehend genannte Zündzeitabstimmungssteuerung und die Kraftstoffeinspritzsteuerung, die auf der Basis des Kurbelwinkels und der Maschinendrehzahl NE durchgeführt werden, in der Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne nicht durchgeführt werden.
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3 und 4 sind Zeitdiagramme, von denen jedes einen Fall zeigt, in dem sich die Maschinendrehzahl NE bei dem Auftreten der Anfrageänderung in dem Wartebereich befindet. 3 zeigt einen Fall, in dem die asynchrone Einspritzung und das Antreiben des Startermotors 42 zu der gleichen Zeit wie das Auftreten der Anfrageänderung durchgeführt werden, ohne das Warten durchzuführen, wie es in der vorliegenden Ausführungsform nicht der Fall ist.
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4 zeigt einen Fall, in dem die asynchrone Einspritzung zu der Zeitabstimmung des Auftretens der Anfrageänderung nicht durchgeführt wird, sondern das Warten durchgeführt wird, und die asynchrone Einspritzung und das Antreiben des Startermotors 42 durchgeführt werden, wenn die Maschinendrehzahl NE auf den Schwellenwert Nth absinkt.
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Zuerst wird ein Problem erklärt, das auftritt, wenn die Wartezeit nicht durchgeführt wird, wie in 3 gezeigt ist.
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In dem Beispiel von 3 wird das Antreiben des Startermotors 42 des Starters 40 begonnen und die asynchrone Einspritzung wird durchgeführt zu der Zeitabstimmung t10, zu der die Anfrageänderung auftritt, um die Vor-Drehsteuerung durchzuführen (siehe 3(b)). Der Kraftstoff strömt in die Brennkammer 30a des Zylinders #1 zu der frühesten Zeitabstimmung von den vier Zylindern #1–#4. Der Kraftstoff strömt in die Brennkammer 30a des Zylinders #1 während des Einlasstakts, der mit i1 bezeichnet ist. Deshalb ist es erfordert, den Kraftstoff, der durch die asynchrone Einspritzung zu der Zeitabstimmung i1 eingespritzt wird, zu einer Zeitabstimmung ts in dem Zylinder #1 zu zünden.
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Jedoch wird der Starterüberdeckungsprozess von der Zeitabstimmung t10 ab begonnen, zu der das Antreiben des Startermotors 42 begonnen wird (siehe 3(c)). Deshalb können die Prozessergebnisse des Zylinderunterscheidungsprozesses und des Kurbelwinkelberechnungsprozesses während der Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne t10–t21 einschließlich der Überdeckungszeitspanne t10–t20 (50 ms in dem Beispiel von 3) und der Unterscheidungszeitspanne t20–t21 nicht erhalten werden (siehe 3(d)). Als eine Folge tritt ein Problem auf, dass die Zündung in dem Zylinder #1 zu der Zeitabstimmung ts nicht durchgeführt werden kann.
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Das Referenzpositionssignal und das Zylinderunterscheidungssignal werden jedes Mal ausgegeben, wenn der OT passiert wird. Deshalb stimmt die Zeitabstimmung, wenn der Zylinderunterscheidungsprozess und der Kurbelwinkelberechnungsprozess enden, mit dem OT überein. Um die Zylinderunterscheidung durchzuführen, muss der OT nach Drehen der Kurbelwelle 31 um einen vorbestimmten Winkel (beispielsweise 60 Grad) oder darüber hinaus passiert werden. Deshalb endet in dem Beispiel von 3 die Zylinderunterscheidung zu einer Zeitabstimmung t21 des OT, bis zu der die drei Takte einschließlich des Takts bei der Anfrageänderungauftrittszeitabstimmung t10 nach dem Auftreten der Anfrageänderung vorübergegangen sind. Das heißt, die Zeitspanne von dem Auftreten der Anfrageänderung bis zu dem OT, wenn die drei Takte einschließlich des Takts bei der Anfrageänderungauftrittszeitabstimmung t10 nach dem Auftreten der Anfrageänderung vorübergehen, ist die Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne t10–t21.
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Als nächstes wird ein Grund, warum das vorstehend genannte Problem durch Durchführen des Wartens gelöst wird, wie in 4 gezeigt ist, nachstehend erklärt.
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In dem Beispiel von 4 ist die Maschinendrehzahl NE zu der Zeitabstimmung t10, wenn die Anfrageänderung auftritt, in dem Wartebereich (NEth < NE ≤ N1). Deshalb werden die asynchrone Einspritzung und das Antreiben des Startermotors 42 zu der Zeitabstimmung t10 nicht durchgeführt. Stattdessen werden die asynchrone Einspritzung und das Antreiben des Startermotors 42 zurückgehalten, um zu warten, bis die Maschinendrehzahl NE auf den Schwellenwert Nth sinkt (siehe 4(a) und 4(b)). Die asynchrone Einspritzung wird durchgeführt und das Antreiben des Startermotors 42 wird begonnen zu einer Zeitabstimmung t11, wenn die Maschinendrehzahl NE auf den Schwellenwert Nth sinkt.
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Der Kraftstoff, der durch die asynchrone Einspritzung eingespritzt wird, strömt in die Brennkammer 30a des Zylinders #4 zu der frühesten Zeitabstimmung von den vier Zylindern #1–#4. Der Kraftstoff strömt in die Brennkammer 30a des Zylinders #4 während des Einlasstakts, der mit i4 bezeichnet ist. Deshalb ist es erfordert, den Kraftstoff, der durch die asynchrone Einspritzung zu der Zeitabstimmung i4 eingespritzt wird, zu einer Zeitabstimmung ts in dem Zylinder #4 zu zünden.
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Der Drehumfang der Kurbelwelle 31 während der Überdeckungszeitspanne t11–t20 (50 ms) verringert sich, wenn sich die Maschinendrehzahl NE in der Überdeckungszeitspanne verringert. Deshalb verringert sich die Anzahl der Takte des Verbrennungszyklus, der während der Überdeckungszeitspanne t11–t20 fortschreitet, wenn sich die Maschinendrehzahl NE in der Überdeckungszeitspanne verringert. Dies bedeutet, dass sich die Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne t10–t21 verkürzt, wenn sich die Maschinendrehzahl NE zu der Starterüberdeckungsstartzeitabstimmung verringert. Deshalb ist, obwohl die Überdeckungsstartzeitabstimmung t11 in dem Fall von 4, wo das Warten durchgeführt wird, später als die Überdeckungsstartzeitabstimmung t10 in dem Fall von 3 ist, wo das Warten nicht durchgeführt wird, die Zeitabstimmung t21, wenn die Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne endet, zwischen 4 und 3 die gleiche.
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Deshalb kann in einer Situation, in der gewünscht ist, dass der Kraftstoff, der durch die asynchrone Einspritzung zu der Zeitabstimmung i4 eingespritzt wird, zu der Zeitabstimmung ts in dem Zylinder #4 gezündet wird, in dem die Zündung zuerst erfordert ist, die Zylinderunterscheidung zu der Zeitabstimmung ts beendet werden. Demzufolge kann die Zündung zu der Zeitabstimmung ts durchgeführt werden, um die vorstehende Anforderung zu erfüllen.
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Die Endzeitabstimmung t11 der Wartezeitspanne, die in 4 gezeigt ist, d. h. die Zeitabstimmung, um das Antreiben des Startermotors 42 zu beginnen und die asynchrone Einspritzung durchzuführen, wird durch den Schwellenwert Nth bestimmt. Deshalb ist in der vorliegenden Ausführungsform der vorstehend genannte Schwellenwert Nth derart festgelegt, dass die Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne t11–t21 gleich oder kürzer als die Länge der zwei Takte einschließlich des Takts zu der Zeitabstimmung t10, zu dem die Anfrageänderung auftritt, von den vier Takten des Verbrennungszyklus wird.
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Als nächstes werden Prozessschritte der Wiederstartsteuerung in dem Fall, in dem die zuvor beschriebene Anfrageänderung auftritt, mit Bezug auf ein Flussdiagramm von 5 erklärt. Der Prozess von 5 wird durch den Mikrocomputer der ECU 10 durchgeführt. Der Prozess wird begonnen, wenn er durch das Auftreten der Anfrageänderung wie das Auftreten einer Wiederstartanfrage während der Drehzahlabsinkzeitspanne, in der die Maschinendrehzahl NE aufgrund des automatischen Stopps der Maschine 30 absinkt, ausgelöst wird. Der Prozess wird wiederholt in einem vorbestimmten Zyklus durchgeführt. Beispielsweise kann der Prozess in einem Zyklus durchgeführt werden, der mit dem Winkelsignal synchronisiert ist, das von dem Kurbelwinkelsensor 21 ausgegeben wird. Alternativ kann der Prozess in einen Berechnungszyklus des Mikrocomputers durchgeführt werden.
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Zuerst wird in S10 (S bedeutet ”Schritt”) in 5 die Maschinendrehzahl NE zu der Anfrageänderungauftrittszeitabstimmung gelesen. Die Maschinendrehzahl NE kann in Synchronisation mit dem Winkelsignal gelesen werden oder kann in Synchronisation mit einer verstrichenen Zeit gelesen werden.
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In dem folgenden Schritt S11 wird bestimmt, ob die selbständige Wiederherstellung durch die selbständige Wiederherstellungssteuerung möglich ist. Genauer gesagt wird bestimmt, ob die Maschinendrehzahl NE, die in Schritt S10 gelesen wird, gleich wie oder höher als die erste Drehzahl N1 ist. Falls bestimmt wird, dass NE ≥ N1 und die selbständige Wiederherstellung möglich ist (S11: JA), wird in dem folgenden Schritt S12 die asynchrone Einspritzung durchgeführt, um die selbständige Wiederherstellungssteuerung durchzuführen. Das heißt, die asynchrone Einspritzung wird zu der Anfrageänderungauftrittszeitabstimmung durchgeführt. Der Starter 40 wird nicht angetrieben.
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Falls bestimmt wird, dass NE < N1 und die selbständige Wiederherstellung unmöglich ist (S11: NEIN), wird in dem folgenden Schritt S13 bestimmt, ob der Wiederstart durch die Vor-Drehsteuerung möglich ist. Genauer gesagt wird bestimmt, ob die Maschinendrehzahl NE, die in Schritt S10 gelesen wird, gleich wie oder höher als die zweite Drehzahl N2 ist.
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Falls bestimmt wird, dass NE < N2 und der Wiederstart durch die Vor-Drehsteuerung unmöglich ist (S13: NEIN), wird in dem folgenden Schritt S14 die asynchrone Einspritzung durchgeführt. Darüber hinaus wird in dem folgenden Schritt S15 der Startermotor 42 angetrieben, um die Vor-Drücksteuerung durchzuführen. Das heißt, die asynchrone Einspritzung wird zu der Anfrageänderungauftrittszeitabstimmung durchgeführt und das Ritzel 41 wird mit dem Hohlrad 31a durch Antreiben des elektromagnetischen Stellglieds 43 des Starters 40 in Eingriff gebracht.
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Falls bestimmt wird, dass NE ≥ N2 und der Wiederstart durch die Vor-Drehsteuerung möglich ist (S13: JA), wird in dem folgenden Schritt S16 (Bestimmungsabschnitt) bestimmt, ob die Maschinendrehzahl NE, die in S10 gelesen wird, niedriger als der Schwellenwert Nth ist. Falls bestimmt wird, dass NE ≥ Nth (S16: NEIN), wartet der Prozess, bis die Maschinendrehzahl NE von dem Wert bei der Anfrageänderungauftrittszeitabstimmung auf den Schwellenwert Nth absinkt, ohne eine Steuerung von der selbständigen Wiederherstellungssteuerung, der Vor-Drehsteuerung und der Vor-Drücksteuerung durchzuführen. Falls in Schritt S16 bestimmt wird, dass NE < Nth (S16: JA), wird in dem folgenden Schritt S17 die asynchrone Einspritzung durchgeführt. Dann wird in dem folgenden Schritt S18 der Startermotor 42 angetrieben, um die Vor-Drehsteuerung durchzuführen.
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Das heißt, falls Nth ≤ NE < N1 zu der Anfrageänderungauftrittszeitabstimmung ist, wartet der Prozess ohne die Wiederstartsteuerung durchzuführen. Dann, wenn die Maschinendrehzahl NE auf den Schwellenwert Nth sinkt, wird die asynchrone Einspritzung durchgeführt und der Startermotor 42 wird angetrieben, um die Drehung des Ritzels 41 zu beginnen. Falls N2 ≤ NE ≤ Nth zu der Anfrageänderungauftrittszeitabstimmung ist, wird die asynchrone Einspritzung durchgeführt und das Antreiben des Startermotors 42 wird zu der Anfrageänderungauftrittszeitabstimmung begonnen.
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Nachdem die in 5 gezeigte Wiederstartsteuerung durchgeführt worden ist, wird die Zündeinrichtung 37 durch die Zündsteuerung betätigt. Die erste Zündung nach dem Auftreten der Anfrageänderung wird zu der gleichen Zeit wie das Ende der Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne durchgeführt (d. h. zu einer Zeitabstimmung t21). Jede der folgenden Zündzeitabstimmungen wird auf der Basis des Winkelsignals und dergleichen derart gesteuert, dass eine Zündzeitabstimmung der optimalen Zündzeitabstimmung MBT nahe kommt, wie vorstehend beschrieben ist. Wenn der Start oder der automatische Wiederstart durchgeführt wird, wenn die Maschinendrehzahl NE null ist, wird die Steuerung durchgeführt, um die Zündung zu der voreingestellten Zeitabstimmung (beispielsweise 10 Grad UT) durchzuführen, wie vorstehend beschrieben ist.
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Somit wartet gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform, selbst wenn die Vor-Drehsteuerung in dem Fall möglich ist, wo die Maschinendrehzahl NE bei der Anfrageänderung für die selbständige Wiederherstellung nicht geeignet ist, der Prozess bis die Maschinendrehzahl NE auf den Schwellenwert Nth sinkt und dann werden die asynchrone Einspritzung und das Antreiben des Startermotors 42 begonnen (d. h. eine Vor-Drehsteuerung wird begonnen). Deshalb kann die Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne t11–t21, die durch das Antreiben des Startermotors 42 verursacht wird, bei der Zeitabstimmung ts beendet werden, zu der gewünscht ist, dass der durch die asynchrone Einspitzung eingespritzte Kraftstoff gezündet wird. Demzufolge können die Abgasemissionen und das Fahrverhalten verbessert werden.
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(Modifikationen).
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform begrenzt, sondern kann beispielsweise wie folgt modifiziert und umgesetzt werden. Des Weiteren können charakteristische Aufbauten der Ausführungsform beliebig miteinander kombiniert werden.
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist der Schwellenwert Nth, der für die Endbestimmung der Wartezeitspanne verwendet wird, auf den voreingestellten Wert fixiert. Alternativ kann der Schwellenwert Nth variabel gemäß dem Betriebszustand der Maschine 30 festgelegt werden.
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Wenn beispielsweise die Geschwindigkeit des Absinkens der Maschinendrehzahl NE bei dem Auftreten der Anfrageänderung hoch ist oder wenn ein Reibungsverlust hoch ist, weil die Temperatur der Maschine 30 niedrig ist und eine Viskosität von Schmieröl hoch ist, ist der Umfang der Drehung der Kurbelwelle 31 während der Überdeckungszeitspanne (beispielsweise 50 ms) klein, selbst falls die Maschinendrehzahl NE bei dem Auftreten der Anfrageänderung die gleiche ist. Deshalb verringert sich die Wahrscheinlichkeit, dass sich die Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne über die drei Takte verlängert. Deshalb ist es bevorzugt, den Schwellenwert Nth variabel auf den höheren Wert festzulegen, wenn sich die Geschwindigkeit des Absinkens der Maschinendrehzahl NE bei dem Auftreten der Anfrageänderung erhöht oder die Maschinentemperatur abnimmt.
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden der Abschnitt für die selbständige Wiederherstellungssteuerung (S12), der Abschnitt für die Vor-Drehsteuerung (S18) und der Abschnitt für die Vor-Drücksteuerung (S15) als die Abschnitte für die Wiederstartsteuerung in dem Fall der Anfrageänderung verwendet. Alternativ kann der Abschnitt für die selbständige Wiederherstellungssteuerung entfernt werden. In diesem Fall wird, falls sich die Maschinendrehzahl NE bei der Anfrageänderung in dem ersten Drehzahlbereich befindet, die Vor-Drehsteuerung durchgeführt, nachdem gewartet worden ist, bis die Maschinendrehzahl NE auf den Schwellenwert Nth gesunken ist.
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird, wenn die Maschinendrehzahl NE bei der Anfrageänderung sich in dem Wartebereich befindet, das Antreiben des Startermotors 42 begonnen und des Weiteren wird die asynchrone Einspritzung zu der Zeitabstimmung durchgeführt, wenn die Maschinendrehzahl NE auf den Schwellenwert Nth abfällt. Jedoch ist die Zeitabstimmung der asynchronen Einspritzung nicht auf dieselbe Zeitabstimmung wie die Zeitabstimmung des Antreibens des Startermotors 42 begrenzt. Alternativ kann die Zeitabstimmung der asynchronen Einspritzung nach dem Start des Antreibens des Startermotors 42 ausgeführt werden. Falls jedoch die Ausführungszeitabstimmung der asynchronen Einspritzung zu spät ist, verzögert sich die Zeitabstimmung ts, wenn die Zündung des durch die asynchrone Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs erfordert ist, übermäßig von der Endzeitabstimmung der Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne t11–t21. Als eine Folge wird die schnelle Beendigung des automatischen Wiederstarts behindert. Deshalb ist es bevorzugt, die asynchrone Einspritzung zu einer Zeitabstimmung zum Anpassen der Zeitabstimmung ts, zu der die Zündung des durch die asynchrone Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs erwünscht ist, an die Endzeitabstimmung der Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne t11–t21 durchzuführen.
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird der Nockenwinkelsensor 22 als der Zylinderunterscheidungssensor verwendet, der das Zylinderunterscheidungssignal (Erfassungssignal) ausgibt. Alternativ kann beispielsweise jeder Sensor verwendet werden, der ein Signal in Bezug auf die vier Takte eines Verbrennungszyklus ausgibt. Der Zylinderunterscheidungssensor der vorliegenden Erfindung ist nicht auf den Nockenwinkelsensor 22 begrenzt.
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Es ist wünschenswert, den Schwellenwert Nth auf einen Wert niedriger als die Drehzahl zu der Zeit festzulegen, wenn sich die Maschine 30 im Leerlauf befindet. Es ist wünschenswert, den Schwellenwert Nth auf einen Wert größer als Null festzulegen. In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist der Schwellenwert Nth auf den Wert festgelegt, der höher als die zweite Drehzahl N2 ist. Alternativ kann der Schwellenwert Nth auf einen Wert festgelegt sein, der niedriger als die zweite Drehzahl N2 ist.
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Maschinendrehzahl NE auf der Basis des Erfassungswerts des Kurbelwinkelsensors 21 berechnet, und das Ende der Wartezeitspanne für die Vor-Drehsteuerung wird durch Vergleichen der auf diese Weise berechneten Maschinendrehzahl NE und des Schwellenwerts Nth bestimmt. Alternativ kann die Einlassmenge oder der Einlassdruck, die/der auf der Basis des Erfassungswerts des Luftmengenmessers 24 berechnet wird, statt der Maschinendrehzahl NE verwendet werden, die in der vorstehend genannten Bestimmung verwendet wird.
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Beispielsweise kann ein Bestimmungsschwellenwert korrespondierend zu dem Einlassdruck oder der Einlassmenge (d. h. ein Einlassdruckschwellenwert oder Einlassmengenschwellenwert) festgelegt werden. Dann, wenn der Einlassdruck höher als der Einlassdruckschwellenwert ist, kann davon ausgegangen werden, dass die Maschinendrehzahl NE niedriger als der Schwellenwert Nth ist und es kann bestimmt werden, dass die Wartezeitspanne endet. Alternativ, wenn die Einlassmenge niedriger als der Einlassmengenschwellenwert ist, kann davon ausgegangen werden, dass die Maschinendrehzahl NE niedriger als der Schwellenwert Nth ist, und es kann bestimmt werden, dass die Wartezeitspanne endet.
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Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die offenbarten Ausführungsformen begrenzt sein, sondern kann auf viele andere Weisen umgesetzt werden, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert ist.
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Eine Zeitspanne, die eine Starterüberdeckungszeitspanne (t11–t20) umfasst und die festgelegt ist, weil ein Startermotor (32) mit einem Auftreten einer Anfrageänderung eines Leerlaufstopps angetrieben wird, und eine Unterscheidungszeitspanne (t20–t21), die für eine Zylinderunterscheidung notwendig ist, nach einem Ende der Starterüberdeckungszeitspanne sind als eine Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne (t11–t21) definiert, in der ein Zylinderunterscheidungsergebnis nicht erhalten werden kann. Ein Antreiben des Startermotors (42) zum Wiederstart wird unter einer Bedingung begonnen, dass eine Maschinendrehzahl (NE) auf eine Drehzahl gesunken ist, bei der die Zylinderunterscheidungsunvollständigkeitszeitspanne gleich wie oder kürzer als eine Länge von zwei Takten ist. Somit kann ein Leerlaufstoppsteuergerät vorgesehen werden, das ein Problem lösen kann, dass ein Kraftstoff nicht gezündet werden kann, der in Verbindung mit dem Auftreten der Anfrageänderung des Leerlaufstopps eingespritzt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2002-122059 A [0004]
- JP 2005-330813 A [0004]
- JP 2002-70699 A [0004]
