DE102019113829A1

DE102019113829A1 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102019113829A1
Application number: DE102019113829.9A
Authority: DE
Inventors: Koji Miwa; Yusuke Suzuki; Kunihiko Usui
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-05-25
Filing date: 2019-05-23
Publication date: 2019-11-28
Also published as: CN110529274B; JP7047597B2; JP2019203491A; US10883439B2; US20190360447A1; CN110529274A

Abstract

Ein Verbrennungsmotor 100 ist mit einer Zylindereinspritzdüse 12, die Kraftstoff direkt in einen Brennraum 9 einspritzt, einer Einlasseinspritzdüse 11, die Kraftstoff in einen Einlasskanal einspritzt, und einer Steuereinrichtung, die Kraftstoffeinspritzung von diesen Einspritzdüsen steuert, ausgestattet. Die Steuervorrichtung ist dazu angepasst, bis zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nach Starten des Verbrennungsmotors eine erste Steuerung durchzuführen, bei der ein Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum durch nur von der Zylindereinspritzdüse eingespritzten Kraftstoff gebildet wird, und zum oder nach dem vorbestimmten Zeitpunkt eine zweite Steuerung durchzuführen, bei der ein Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum durch Kraftstoff gebildet wird, der eine größere Menge an von der Einlasseinspritzdüse eingespritzten Kraftstoff als von der Zylindereinspritzdüse eingespritzten Kraftstoff enthält. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs während der zweiten Steuerung ist kleiner als das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs während der ersten Steuerung und kleiner als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis.

Description

GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine (Verbrennungsmotor).
HINTERGRUND
Aus der Vergangenheit ist ein Verbrennungsmotor bekannt, der mit einer Zylindereinspritzdüse, die Kraftstoff direkt in einen Brennraum einspritzt, und einer Einlasseinspritzdüse, die Kraftstoff in eine Einlassöffnung oder einen anderen Teil eines Einlasskanals (beispielsweise JP 2005-307916 A ) einspritzt, ausgestattet ist.
Es wurde vorgeschlagen, in einem solchen Verbrennungsmotor diese Einspritzdüsen so zu steuern, dass zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors zuerst Kraftstoff von der Zylindereinspritzdüse eingespritzt wird und dann Kraftstoff von der Einlasseinspritzdüse ( JP 2005-307916 A ) eingespritzt wird. Durch Ausführung einer solchen Steuerung wird es als möglich erachtet, eine hervorragende Motorstarteigenschaft sicherzustellen und zu verhindern, dass unverbrannte Bestandteile zum Zeitpunkt des Motorstarts ausgestoßen werden.
KURZBESCHREIBUNG
[TECHNISCHER HINTERGRUND]
Wenn ein Verbrennungsmotor gestoppt wird, läuft der Verbrennungsmotor in einem gewissen Ausmaß weiter, selbst nachdem Kraftstoff nicht mehr von den Einspritzdüsen eingespritzt wird. Deshalb speichert ein Abgasreinigungskatalysator, der in einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors angeordnet ist, eine große Menge an Sauerstoff, wenn ein Verbrennungsmotor gestoppt wird. Damit der Abgasreinigungskatalysator das Abgas auch nach Neustarten des Verbrennungsmotors gut reinigen kann, ist es notwendig, den in dem Abgasreinigungskatalysator gespeicherten Sauerstoff abzugeben, wenn der Verbrennungsmotor neu gestartet wird.
Um den in dem Abgaskatalysator gespeicherten Sauerstoff abzugeben, wenn der Verbrennungsmotor neu gestartet wird, kann in Erwägung gezogen werden, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator einströmt, über eine bestimmte Zeitspanne nach Neustarten des Verbrennungsmotors fetter als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu machen. Indem auf diese Weise Abgas mit einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den Abgasreinigungskatalysator einströmt, wird der Sauerstoff, der in dem Abgasreinigungskatalysator gespeichert war, aus dem Abgaskatalysator freigesetzt bzw. abgegeben und reagiert mit beispielsweise dem unverbrannten HC im Abgas. Infolgedessen ist es möglich, die Reinigungsfähigkeit des Abgaskatalysators zu steigern.
Wie oben erläutert wird jedoch in einem Verbrennungsmotor, der mit einer Zylindereinspritzdüse und einer Einlasseinspritzdüse ausgestattet ist, zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors zuerst Kraftstoff von der Zylindereinspritzdüse eingespritzt. Wenn jedoch, wie oben beschrieben, beim Einspritzen von Kraftstoff von der Zylindereinspritzdüse eine große Menge an Kraftstoff einspritzt wird, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, wird der Kraftstoff ungleichmäßig vermischt und dementsprechend wird durch Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs eine große Menge an Feinstaub erzeugt.
Andererseits kann auch in Erwägung gezogen werden, zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors nicht Kraftstoff von der Zylindereinspritzdüse einzuspritzen, sondern Kraftstoff nur von der Einlasseinspritzdüse einzuspritzen. Da jedoch eine bestimmte Zeitspanne benötigt wird, bis Kraftstoff, der von der Einlasseinspritzdüse eingespritzt ist, im Brennraum (Verbrennungsraum) verbrennt, braucht das Starten des Verbrennungsmotors Zeit und die Motorstarteigenschaft verschlechtert sich.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des obigen Problems getätigt und hat zur Aufgabe, die Motorstarteigenschaft in einem Verbrennungsmotor sicherzustellen, während das Erzeugen von Feinstaub zusammen mit der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs verhindert wird.
[LÖSUNG DER AUFGABE]
Die vorliegende Erfindung wurde getätigt, um die obige Aufgabe zu lösen und hat das Folgende zum Inhalt.

(1) Verbrennungsmotor mit einer Zylindereinspritzdüse, die Kraftstoff direkt in einen Brennraum einspritzt, einer Einlasseinspritzdüse, die Kraftstoff in einen Einlasskanal einspritzt, und einer Steuereinrichtung, die eine Kraftstoffeinspritzung von diesen Einspritzdüsen steuert, wobei die Steuereinrichtung dazu angepasst ist, bis zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem Starten des Verbrennungsmotors eine erste Steuerung durchzuführen, bei der ein Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum durch nur von der Zylindereinspritzdüse eingespritzten Kraftstoff gebildet wird, und zum oder nach dem vorbestimmten Zeitpunkt eine zweite Steuerung durchzuführen, bei der ein Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum durch Kraftstoff gebildet wird, der eine größere Menge an von der Einlasseinspritzdüse eingespritztem Kraftstoff als von der Zylindereinspritzdüse eingespritztem Kraftstoff enthält; und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs während der zweiten Steuerung kleiner als das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs während der ersten Steuerung und kleiner als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
(2) Verbrennungsmotor nach obigem Punkt (1), wobei das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum während der zweiten Steuerung durch nur von der Einlasseinspritzdüse eingespritzten Kraftstoff gebildet wird.
(3) Verbrennungsmotor nach obigem Punkt (1), wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs während der ersten Steuerung im Wesentlichen das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
(4) Verbrennungsmotor nach einem der obigen Punkte (1) bis (3), wobei der vorbestimmte Zeitpunkt der Zeitpunkt ist, an dem nach dem Starten des Verbrennungsmotors ein Zyklus abgeschlossen ist; und die Steuereinrichtung dazu angepasst ist, während des ersten Zyklus nach dem Starten des Verbrennungsmotors durch die erste Steuerung ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem Brennraum zu bilden, und im und nach dem zweiten Zyklus nach dem Starten des Verbrennungsmotors durch die zweite Steuerung ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem Brennraum zu bilden.
(5) Verbrennungsmotor nach einem der obigen Punkte (1) bis (3), wobei der vorbestimmte Zeitpunkt ein Zeitpunkt ist, bevor ein Luft-Kraftstoff-Gemisch durch Kraftstoff, der von der Einlasseinspritzdüse unmittelbar nach dem Motorstart eingespritzt wird, gebildet wird; und die Steuereinrichtung dazu angepasst ist, die erste Steuerung durchzuführen, bevor ein Luft-Kraftstoff-Gemisch durch Kraftstoff, der von der Einlasseinspritzdüse unmittelbar nach dem Motorstart eingespritzt wird, in den Brennräumen gebildet wird, und die zweite Steuerung durchzuführen, nachdem ein Luft-Kraftstoff-Gemisch durch Kraftstoff, der von der Einlasseinspritzdüse unmittelbar nach dem Motorstart eingespritzt wird, in den Brennräumen gebildet ist.
(6) Verbrennungsmotor nach einem der obigen Punkte (1) bis (3), wobei die Steuereinrichtung dazu angepasst ist, eine erste Starteinspritzungssteuerung durchführen zu können, die die erste Steuerung während eines Zyklus nach dem Starten des Verbrennungsmotors durchführt und die zweite Steuerung im zweiten Zyklus beim oder nach dem Starten des Verbrennungsmotors durchführt, und eine zweite Starteinspritzungssteuerung durchführen zu können, die die erste Steuerung durchführt, bevor ein Luft-Kraftstoff-Gemisch durch Kraftstoff, der von der Einlasseinspritzdüse unmittelbar nach dem Motorstart eingespritzt wird, in dem Brennraum gebildet wird, und die zweite Steuerung durchführt, nachdem ein Luft-Kraftstoff-Gemisch durch Kraftstoff, der von der Einlasseinspritzdüse unmittelbar nach dem Motorstart eingespritzt wird, in dem Brennraum gebildet ist; und die Steuereinrichtung dazu angepasst ist, die erste Starteinspritzungssteuerung oder die zweite Starteinspritzungssteuerung zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors entsprechend dem Zustand des Verbrennungsmotors zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors durchzuführen.
(7) Verbrennungsmotor nach einem der obigen Punkte (1) bis (6), wobei die Steuereinrichtung dazu angepasst ist, die zweite Steuerung so durchzuführen, dass ein Endzeitpunkt der zweiten Steuerung umso später ist je geringer die Wandoberflächentemperatur des Brennraums des Verbrennungsmotors zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors ist.
(8) Verbrennungsmotor nach einem der obigen Punkte (1) bis (7), wobei die Steuereinrichtung dazu angepasst ist, einen Endzeitpunkt der zweiten Steuerung in Übereinstimmung mit einer Gesamtkraftstoffeinspritzungsmenge von den zwei Einspritzdüsen nach dem Start des Verbrennungsmotors zu bestimmen.
(9) Verbrennungsmotor nach einem der obigen Punkte (1) bis (8), wobei die Steuereinrichtung dazu angepasst ist, dass, wenn zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors geschätzt wird, dass die Temperatur der Wandoberfläche des Brennraums des Verbrennungsmotors gleich oder höher als eine vorbestimmte Temperatur ist, die zweite Steuerung nach dem Starten des Verbrennungsmotors nicht durchgeführt wird.

[VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG]
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Motorstarteigenschaft in einem Verbrennungsmotor sicherzustellen, während verhindert wird, dass zusammen mit der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs Feinstaub erzeugt wird.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht, die einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
2 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Motordrehzahl und einer Motorlast für verschiedene Einspritzungsmodi zeigt.
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerungsablauf einer normalen Einspritzungssteuerung zeigt, die während eines normalen Betriebs des Verbrennungsmotors durchgeführt wird.
4 ist ein Zeitdiagramm einer Gesamtkraftstoffzufuhrmenge und anderer Parameter zum Zeitpunkt des Startens eines Verbrennungsmotors.
5 ist ein Zeitdiagramm eines Kraftstoffeinspritzungszeitpunkts und anderer Parameter in einem Anfangsstadium eines Startens eines Verbrennungsmotors.
6 ist Teil eines Flussdiagramms, das einen Steuerungsablauf einer Kraftstoffeinspritzungssteuerung von zwei Einspritzdüsen zeigt.
7 ist Teil eines Flussdiagramms, das einen Steuerungsablauf einer Kraftstoffeinspritzungssteuerung von zwei Einspritzdüsen zeigt.
8 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerungsablauf einer Steuerung zum Setzen eines Erhöhungsmerkers zeigt.
9 ist ein Zeitdiagramm, ähnlich zu 5, eines Kraftstoffeinspritzungszeitpunkts und anderer Parameter zu einem Anfangsstadium des Startens eines Verbrennungsmotors.
10 ist Teil eines Flussdiagramms, ähnlich zu 7, das einen Steuerungsablauf einer Kraftstoffeinspritzungssteuerung von zwei Einspritzdüsen zeigt.
11 ist Teil eines Flussdiagramms, ähnlich zu 7, das einen Steuerungsablauf einer Kraftstoffeinspritzungssteuerung von zwei Einspritzdüsen zeigt.
12 ist ein Zeitdiagramm, ähnlich zu 4, einer Gesamtkraftstoffzufuhrmenge und anderer Parameter zum Zeitpunkt eines Startens eines Verbrennungsmotors.
13 ist Teil eines Flussdiagramms, ähnlich zu 7, das einen Steuerungsablauf einer Kraftstoffeinspritzungssteuerung von zwei Einspritzdüsen zeigt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden, unter Bezugnahme auf die Figuren, Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert erläutert. Zu beachten ist, dass in den folgenden Erläuterungen ähnliche Bauteile / Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen sind.
<Erste Ausführungsform>
«Erläuterung eines Verbrennungsmotors insgesamt»
1 ist eine Ansicht, die einen Verbrennungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform schematisch zeigt, in der eine Steuereinrichtung verwendet wird. Wie in 1 gezeigt ist, ist der Motorkörper 1 des Verbrennungsmotors 100 mit einem Zylinderblock 2, Kolben 3, die sich in Zylindern des Zylinderblocks 2 hin- und herbewegen, einem am Zylinderblock 2 befestigten Zylinderkopf 4, Einlassventilen 5, Einlassöffnungen 6, Auslassventilen 7 und Auslassöffnungen 8 ausgestattet. Zwischen dem Kolben 3 und dem Zylinderkopf 4 ist ein Brennraum 9 gebildet. Die Einlassventile 5 öffnen und schließen die Einlassöffnung 6, während die Auslassventile 7 die Auslassöffnung öffnen und schließen. Weiter kann der Motorkörper 1 mit einem variablen Einlassventilsteuerungsmechanismus, der eine Ventilsteuerung des Einlassventils 5 steuert, und/oder einem variablen Auslassventilsteuerungsmechanismus, der die Ventilsteuerung des Auslassventils 7 steuert, ausgestattet sein. Zu beachten ist, dass der Verbrennungsmotor 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Vierzylinder-Reihenverbrennungsmotor mit vier Zylindern ist, aber auch ein Sechszylinder-V-Motor oder ein Verbrennungsmotor anderen Typs sein kann.
Wie in 1 gezeigt ist, ist an dem Mittelteil der Innenwandfläche des Zylinderkopfs 4 eine Zündkerze 10 angeordnet. Die Zündkerze 10 ist dazu angepasst, in Übereinstimmung mit einem Zündsignal einen Funken zu erzeugen. Weiter ist nahe der Einlassöffnung 6 des Zylinderkopfs 4 eine Einlasseinspritzdüse 11 vorgesehen, die Kraftstoff in die Einlassöffnung 6 einspritzt. Zusätzlich ist nahe des Außenumfangs des Brennraums des Zylinderkopfs 4 eine Zylindereinspritzdüse 12 vorgesehen, die Kraftstoff direkt in den Brennraum 9 einspritzt. Zu beachten ist, dass die Einlasseinspritzdüse 11 dazu angepasst sein kann, Kraftstoff in einen Ansaugstutzen 13 oder einen anderen Teil des Einlasskanals, der ein anderer als die Einlassöffnung 6 ist, einzuspritzen.
Die Einlassöffnung 6 jedes Zylinders ist durch jeweils einen entsprechenden Ansaugstutzen 13 mit einem Ausgleichsbehälter 14 verbunden. Der Ausgleichsbehälter 14 ist durch ein Saugrohr 15 mit einem Luftreiniger / Luftfilter 16 verbunden. Die Einlassöffnungen 6, die Ansaugstutzen 13, der Ausgleichsbehälter 14 und das Saugrohr 15 bilden einen Einlasskanal. Weiter ist in dem Saugrohr 15 eine Drosselklappe 18 angeordnet, die durch einen Drosselklappenantriebsaktuator 17 angetrieben wird.
Auf der anderen Seite ist die Auslassöffnung 8 jedes Zylinders mit einem Abgaskrümmer 19 verbunden. Der Abgaskrümmer 19 ist mit einem Gehäuse 21 verbunden, der einen Abgasreinigungskatalysator 20 aufnimmt. Das Gehäuse 21 ist mit einem Abgasrohr 22 verbunden. Die Auslassöffnung 8, der Abgaskrümmer 19, das Gehäuse 21 und das Abgasrohr 22 bilden einen Abgaskanal.
Der Abgaskrümmer 19 und der Ausgleichsbehälter 14 sind durch ein Abgasrückführung(AGR)-Rohr 24 miteinander verbunden. Am AGR-Rohr 24 ist ein AGR-Kühler 25 zum Kühlen des AGR-Gases, das von dem Abgaskrümmer 19 durch das AGR-Rohr 24 zu dem Ausgleichsbehälter 14 strömt, vorgesehen. Zusätzlich ist am AGR-Rohr 24 ein AGR-Steuerungsventil 26 zum Steuern der Strömungsrate des AGR-Gases, das dem Ausgleichsbehälter 14 zugeführt wird, vorgesehen. Das AGR-Rohr 24, der AGR-Kühler 25 und das AGR-Steuerungsventil 26 bilden den AGR-Mechanismus zum Zuführen eines Teils des Abgases zum Einlasskanal.
Weiter ist der Verbrennungsmotor 100 mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 31 ausgestattet. Die ECU 31 ist mit einem RAM (Direktzugriffsspeicher) 33, ROM (Nur-Lese-Speicher) 34, CPU (Mikroprozessor) 25, einer Eingangsschnittstelle 36 und einer Ausgangsschnittstelle 37 ausgestattet. Diese sind durch den bidirektionalen Bus 32 miteinander verbunden.
Am Saugrohr 15 ist ein Luftströmungsmesser 39 zum Erfassen der Strömungsrate von Luft, die durch das Saugrohr 15 strömt, vorgesehen. An der Drosselklappe 18 ist ein Drosselklappenöffnungsgradsensor 40 zum Erfassen des Öffnungsgrads der Drosselklappe 18 vorgesehen. Zusätzlich ist am Zylinderblock 2 ein Temperatursensor 41 zum Erfassen der Temperatur des Kühlwassers, das durch den Motorkörper 1 strömt, vorgesehen, während am Abgaskrümmer 19 ein Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 42 zum Erfassen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases (nachfolgend „Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis“), das durch den Abgaskrümmer 19 strömt, vorgesehen ist. Die Ausgangssignale dieses Luftströmungsmessers 39, des Drosselklappenöffnungsgradsensors 40, des Temperatursensors 41 und des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 42 werden über entsprechende A/D-Wandler in die Eingangsschnittstelle 36 eingegeben.
Weiter ist an einem Gaspedal 43 ein Lastsensor 44 zum Erzeugen einer Ausgangsspannung proportional zum Ausmaß / Betrag des Niederdrückens des Gaspedals 43 angeschlossen. Die Ausgangsspannung des Lastsensors 44 wird als ein Signal, das die Motorlast zeigt, durch einen entsprechenden A/D-Wandler 38 in die Eingangsschnittstelle 36 eingegeben. Ein Kurbelwinkelsensor 45 erzeugt jedes Mal einen Ausgangsimpuls, wenn sich die Kurbelwelle beispielsweise um 10 Grad dreht. Die Ausgangsimpulse werden in die Eingangsschnittstelle 36 eingegeben. In der CPU 35 wird die Motordrehzahl aus dem Ausgangsimpuls des Kurbelwinkelsensors 45 berechnet.
Auf der anderen Seite ist der Ausgangsanschluss 37 über eine entsprechende Ansteuerschaltung / einen Antriebs(Schalt)kreis 46 mit den Zündkerzen 10, den Einlasseinspritzdüsen 11, den Zylindereinspritzdüsen 12 und den Drosselklappenantriebsaktuatoren 17 verbunden. Deshalb dient die ECU 31 als eine Steuereinrichtung zum Steuern des Zündzeitpunkts durch die Zündkerze 10, der Kraftstoffeinspritzungszeitpunkte und der Kraftstoffeinspritzungsmengen von den Einlasseinspritzdüsen 11 und den Zylindereinspritzdüsen 12, des Öffnungsgrads des Drosselventils 18 etc..
«Eigenschaften des Abgasreinigungskatalysators»
Der Abgasreinigungskatalysator 20 ist ein Dreiwegekatalysator mit einer Sauerstoffspeicherfähigkeit. Insbesondere ist der Abgasreinigungskatalysator 20 ein Dreiwegekatalysator bestehend aus einem Träger aus Keramik, der ein katalytisches Edelmetall mit einer katalytischen Wirkung (beispielsweise Platin (Pt)) und eine Substanz mit einer Sauerstoffspeicherfähigkeit (beispielsweise Ceroxid (CeO2) trägt. Der Dreiwegekatalysator weist die Funktion auf, simultan / gleichzeitig unverbranntes HC, CO oder NOx zu entfernen, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Dreiwegekatalysator einströmt, auf dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten wird. Wenn zusätzlich ein gewisser Anteil an Sauerstoff in dem Abgasreinigungskatalysator 20 gespeichert ist, werden unverbranntes HC, CO und NOx selbst dann gleichzeitig entfernt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, etwas vom stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zur fetten Seite oder mageren Seite abweicht.
Das heißt, wenn der Abgasreinigungskatalysator 20 eine Sauerstoffspeicherfähigkeit aufweist, das heißt, wenn die Sauerstoffspeichermenge des Abgasreinigungskatalysators 20 kleiner als die maximal speicherbare Sauerstoffmenge ist, wird der Überschuss an Sauerstoff, der in dem Abgas enthalten ist, in dem Abgasreinigungskatalysator 20 gespeichert, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, von dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis etwas mager abweicht. Deshalb wird die Atmosphäre an der Oberfläche des Abgasreinigungskatalysators 20 bei dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten. Im Ergebnis werden an der Oberfläche des Abgasreinigungskatalysators 20 unverbranntes HC, CO und NOx gleichzeitig entfernt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das aus dem Abgasreinigungskatalysator 20 ausströmt, das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältn is.
Auf der anderen Seite wird, wenn der Abgasreinigungskatalysator 20 in einem Zustand ist, in dem er Sauerstoff abgeben kann, das heißt, wenn die Sauerstoffspeichermenge des Abgasreinigungskatalysators 20 größer als 0 ist, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, etwas fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, die Menge an Sauerstoff, die immer noch benötigt wird zum Reduzieren des im Abgas enthaltenen unverbrannten HC und CO, vom Abgasreinigungskatalysators 20 freigesetzt / abgegeben. Deshalb wird auch in diesem Fall die Oberfläche des Abgasreinigungskatalysators 20 beim stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten. Im Ergebnis werden an der Oberfläche des Abgasreinigungskatalysators 20 unverbranntes HC, CO und NOx gleichzeitig entfernt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das aus dem Abgasreinigungskatalysator 20 ausströmt, das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
Auf diese Weise werden, wenn der Abgasreinigungskatalysator 20 ein bestimmtes Maß an Sauerstoff speichert, selbst wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das in den Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, etwas vom stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zur fetten Seite oder zur mageren Seite abweicht, das unverbrannte HC, CO und NOx gleichzeitig entfernt und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das aus dem Abgasreinigungskatalysator ausströmt, wird das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
«Übliche Einspritzungssteuerung»
Als Nächstes wird mit Bezug auf die 2 und 3 eine Steuerung der Kraftstoffeinspritzung von den Einspritzdüsen 11, 12 während des üblichen Betriebs des Verbrennungsmotors 100 (nicht während des Motorstartbetriebs) erläutert. 2 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Motordrehzahl und einer Motorlast für verschiedene Einspritzungsmodi zeigt. In 2 ist ein „Kanaleinspritzungsmodus“ ein Einspritzungsmodus, in dem Kraftstoff nur von der Einlasseinspritzdüse 11 eingespritzt wird. Weiter ist ein „Dualeinspritzungsmodus“ ein Einspritzungsmodus, in dem Kraftstoff von sowohl der Einlasseinspritzdüse 11, als auch von der Zylindereinspritzdüse 12 eingespritzt wird. Zusätzlich ist ein „Zylindereinspritzungsmodus“ ein Einspritzungsmodus, in dem Kraftstoff nur von der Zylindereinspritzdüse 12 eingespritzt wird.
Wie in 2 gezeigt ist, wird bei jeder Motordrehzahl, wenn die Motorlast gering ist, Kraftstoff im Kanaleinspritzungsmodus eingespritzt. Auf der anderen Seite wird bei jeder Motordrehzahl, wenn die Motorlast hoch ist, Kraftstoff im Zylindereinspritzungsmodus eingespritzt. Weiter wird, wenn die Motorlast dazwischen liegt, Kraftstoff im Dualeinspritzungsmodus eingespritzt.
In dieser Hinsicht kann, wenn der Kraftstoff von der Einlasseinspritzdüse 11 eingespritzt wird, nahe des oberen Totpunkts der Verdichtung ein gewisser Zeitraum sichergestellt werden, bis der Kraftstoff verbrennt. Deshalb weist der von der Einlasseinspritzdüse 11 eingespritzte Kraftstoff verglichen mit von der Zylindereinspritzdüse 12 eingespritztem Kraftstoff eine höhere Homogenität des Luft-Kraftstoff-Gemischs auf. In der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn die Motorlast gering ist, Kraftstoff im Kanaleinspritzungsmodus eingespritzt, und deshalb kann die Homogenität des Luft-Kraftstoff-Gemischs angehoben werden und entsprechend kann das Luft-Kraftstoff-Gemisch gut verbrannt werden.
Auf der anderen Seite verdampft der im Zylindereinspritzungsmodus eingespritzte Kraftstoff im Brennraum 9 und deshalb wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch durch die latente Verdampfungswärme gekühlt. Aus diesem Grund ist es bei der Einspritzung von Kraftstoff von der Zylindereinspritzdüse 12 im Vergleich zur Einspritzung von Kraftstoff von der Einlasseinspritzdüse 11 möglich, die Temperatur im Brennraum 9 nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung abzusenken. In dieser Hinsicht ist, wenn die Motorlast hoch ist, die in den Brennraum 9 geladene Menge an Ansauggas groß und die Temperatur des Luft-Kraftstoff-Gemischs am oberen Totpunkt der Verdichtung hoch. In der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn die Motorlast hoch ist, Kraftstoff durch die Zylindereinspritzdüse 12 eingespritzt. Infolgedessen ist es möglich, ein Klopfen zu unterdrücken, während die Menge an in den Brennraum 9 geladenen Ansauggases erhöht wird, und deshalb ist es möglich, die Leistung des Verbrennungsmotors zu verbessern.
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerungsablauf einer üblichen Einspritzungssteuerung zeigt, die während des üblichen Betriebs des Verbrennungsmotors 100 durchgeführt wird. Der dargestellte Steuerungsablauf wird beispielsweise jedes Mal durchgeführt, wenn der Steuerungsablauf den Schritt S40 in den später erläuterten Flussdiagrammen der 6 und 7 erreicht.
Als Erstes wird in Schritt S11 die Gesamtkraftstoffeinspritzungsmenge Qb von der Einlasseinspritzdüse 11 und der Zylindereinspritzdüse 12 berechnet. Die Gesamtkraftstoffeinspritzungsmenge Qb wird beispielsweise auf Grundlage der Motorlast, die von dem Lastsensor 44 erfasst wird, und der Motordrehzahl berechnet, die auf Grundlage des Ausgabesignals des Kurbelwinkelsensors 45 berechnet wird. Zusätzlich dazu oder anstelle eines Teils davon kann die Gesamtkraftstoffeinspritzungsmenge Qb auf Grundlage von Werten anderer Parameter berechnet werden, wie beispielsweise des Öffnungsgrads der Drosselklappe 18, der von dem Drosselklappenöffnungsgradsensor 40 erfasst wird.
Als Nächstes wird in Schritt S12 das Verhältnis Rp der Kraftstoffeinspritzungsmenge von der Einlasseinspritzdüse 11 und der Gesamtkraftstoffeinspritzungsmenge (nachfolgend auch als das „Öffnungseinspritzungsverhältnis“ bezeichnet), berechnet. Das Öffnungseinspritzungsverhältnis Rp wird auf Grundlage der Motorlast und der Motordrehzahl berechnet, indem ein Kennfeld verwendet wird, wie es in 2 gezeigt ist. In dem Bereich des Kanaleinspritzungsmodus der 2 wird das Öffnungseinspritzungsverhältnis Rp als „1“ berechnet, während im Bereich des Zylindereinspritzmodus das Öffnungseinspritzungsverhältnis Rp als „0“ berechnet wird.
Als Nächstes wird in Schritt S13 die von der Einlasseinspritzdüse 11 einzuspritzende Kraftstoffmenge Qp (nachfolgend auch als die „Öffnungseinspritzungsmenge“ bezeichnet) durch die nachfolgende Formel (1) berechnet. Weiter wird in Schritt S14 die von der Zylindereinspritzdüse 12 einzuspritzende Kraftstoffmenge Qd (nachfolgend auch als die „Zylindereinspritzungsmenge“ bezeichnet) durch die nachfolgende Formel (2) berechnet: $Qp = Rp \times (Qb + Δ Q)$
$Qd = (1 - Rp) \times (Qb + Δ Q)$
Zu beachten ist, dass in den vorstehenden Formeln (1) und (2) ΔQ eine beliebige Korrekturmenge / ein beliebiger Korrekturbetrag ist und auf Grundlage von beispielsweise der Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotors 100 festgelegt wird. Insbesondere wird in der vorliegenden Ausführungsform die Korrekturmenge ΔQ durch den in 6 und 7 gezeigten Steuerungsablauf berechnet.
<<Einspritzungssteuerung beim Motorstart>>
In dieser Hinsicht muss Kraftstoff von der Einlasseinspritzdüse 11 eingespritzt werden, bevor Ansauggas in den Brennraum 9 gesaugt wird. Deshalb wird Kraftstoff von der Einlasseinspritzdüse 11 vom Ausstoßhub bis zur ersten Hälfte des Ansaughubs des entsprechenden Zylinders eingespritzt. Deshalb wird zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 100, wenn Kraftstoff von der Einlasseinspritzdüse 11 eingespritzt wird, Zeit benötigt, bis der zuerst eingespritzte Kraftstoff verbrennt und die Starteigenschaft des Verbrennungsmotors abnimmt.
Auf der anderen Seite wird Kraftstoff von der Zylindereinspritzdüse 12 während des Verdichtungshubs direkt in den Brennraum 9 eingespritzt. Deshalb wird Kraftstoff von der Zylindereinspritzdüse 12 im Verdichtungshub unmittelbar vor dem oberen Totpunkt der Verdichtung eingespritzt, wo das Luft-Kraftstoff-Gemisch gezündet wird. Aus diesem Grund ist es möglich, wenn Kraftstoff von der Zylindereinspritzdüse 12 zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors eingespritzt wird, den zuerst eingespritzt Kraftstoff unmittelbar nach dem Motorstart verbrennen zu lassen. Dementsprechend wird die Starteigenschaft des Verbrennungsmotors 100 verbessert.
Jedoch ist zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 100 üblicherweise die Temperatur der Wandoberfläche, die den Brennraum 9 definiert (obere Oberfläche des Kolbens 3, untere Oberfläche des Zylinderkopfs 4, etc.), (nachfolgend auch als die „Wandoberflächentemperatur des Brennraums“ bezeichnet) niedrig. Wenn der Verbrennungsmotor 100 zwischendrin anhält, weil der Motor für eine Leerlaufreduktionsfunktion ausgelegt ist, wird das durch den Verbrennungsmotor 100 strömende Kühlwasser manchmal auf einer relativ hohen Temperatur gehalten, aber die Wandoberfläche des Brennraums 9 wird auch in einem solchen Fall in einem gewissen Maß an Temperatur verlieren. Wenn Kraftstoff von der Zylindereinspritzdüse 12 in dem Zustand eingespritzt wird, in dem die Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 auf diese Weise fällt, wird es schwierig, den eingespritzten Kraftstoff zu verdampfen, und es werden teilweise Bereiche mit hohen Kraftstoffkonzentrationen gebildet. Wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch auf diese Weise in dem Zustand verbrennt, der Bereiche mit hohen Kraftstoffkonzentrationen enthält, nimmt die Feinstaubmenge, die zusammen mit der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs erzeugt wird, zu und die Abgasemission wird verschlechtert.
Im Gegensatz dazu wird der von der Einlasseinspritzdüse 11 eingespritzte Kraftstoff ausreichend mit Luft vermischt, da selbst dann, wenn die Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 niedrig ist, ausreichend Zeit von der Einspritzung bis zur Zündung vorhanden ist. Deshalb ist es sogar zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors möglich, wenn der Kraftstoff von der Einlasseinspritzdüse 11 eingespritzt wird, die mit der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs einhergehende Erzeugung von Feinstaub gering zu halten und dementsprechend die Verschlechterung der Abgasemission gering zu halten.
Deshalb wird in der vorliegenden Ausführungsform zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 100 die Starteinspritzungssteuerung anders als die übliche Einspritzungssteuerung durchgeführt. In der vorliegenden Ausführungsform wird in der Starteinspritzungssteuerung eine erste Steuerung zum Zuführen von Kraftstoff in den Brennraum 9 durchgeführt, um nur im ersten Zyklus nach Starten des Verbrennungsmotors 100 in dem Brennraum 9 ein Luft-Kraftstoff-Gemisch durch Kraftstoffeinspritzung von der Zylindereinspritzdüse 12 zu bilden. Zusätzlich wird zum Zuführen von Kraftstoff in den Brennraum 9 eine zweite Steuerung durchgeführt, um im oder nach dem zweiten Zyklus nach Starten des Verbrennungsmotors 100 in dem Brennraum 9 ein Luft-Kraftstoff-Gemisch durch Kraftstoffeinspritzung von der Einlasseinspritzdüse 11 zu bilden. Durch wahlweisen Einsatz der Einlasseinspritzdüse 11 und der Zylindereinspritzdüse 12 in der Starteinspritzungssteuerung wird es auf diese Weise zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 100 möglich, die Starteigenschaft des Verbrennungsmotors 100 hoch zu halten, während eine Verschlechterung der Abgasemission unterdrückt wird.
In dieser Hinsicht dreht sich die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 100 aufgrund der Trägheit weiter, wenn der Verbrennungsmotor 100 gestoppt wird, selbst nachdem die Kraftstoffeinspritzung von der Einlasseinspritzdüse 11 und der Zylindereinspritzdüse 12 gestoppt wurde. Während dieser Zeit wird am Motorkörper 1 die in den Brennraum 9 angesaugte Luft aus diesem so wie sie ist ausgestoßen und Luft strömt in den Abgasreinigungskatalysator 20 ein.
Wenn Luft auf diese Weise in den Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, wird der Abgasreinigungskatalysator 20 eine große Menge an Sauerstoff speichern, weshalb die Sauerstoffspeichermenge des Abgasreinigungskatalysators 20 nahezu die maximal speicherbare Sauerstoffmenge erreichen wird, über die hinaus Sauerstoff nicht mehr gespeichert werden kann. In einem solchen Zustand wird, selbst wenn der Verbrennungsmotor 100 neugestartet wird und NOx enthaltendes Abgas, das etwas magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, in den Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, Sauerstoff nicht länger weiter im Abgasreinigungskatalysator 20 gespeichert werden können, und folglich kann das NOx nicht entfernt werden.
Deshalb werden in der vorliegenden Erfindung zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 100 im Grunde die Kraftstoffeinspritzungsmengen von den Einspritzdüsen 11, 12 so gesteuert, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Motorkörper 1 ausgestoßenen Abgases ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist (nachfolgend auch als ein „fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis“ bezeichnet). Indem Abgas eines fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in den Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, reagieren der in dem Abgasreinigungskatalysator 20 gespeicherte Sauerstoff und das im Abgas enthaltene unverbrannte HC, CO. Infolgedessen ist es möglich, die Sauerstoffspeichermenge des Abgasreinigungskatalysators 20 zu verringern.
In dieser Hinsicht wird wie vorstehend beschrieben in der vorliegenden Ausführungsform Kraftstoff in den Brennraum 9 durch Kraftstoffeinspritzung von der Zylindereinspritzdüse 12 nur im ersten Zyklus nach dem Starten des Verbrennungsmotors durch die erste Steuerung eingespritzt, während Kraftstoff in den Brennraum 9 durch Kraftstoffeinspritzung von der Einlasseinspritzdüse 11 durch die zweite Steuerung in oder nach dem zweiten Zyklus eingespritzt wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird beim Zuführen von Kraftstoff, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, Kraftstoff so eingespritzt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Brennraum 9 zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemischs während der ersten Steuerung im ersten Zyklus nach dem Starten des Verbrennungsmotors 100 im Wesentlichen das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Zusätzlich wird während der zweiten Steuerung im oder nach dem zweiten Zyklus Kraftstoff so eingespritzt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird. Deshalb wird in der vorliegenden Erfindung während der ersten Steuerung des ersten Zyklus das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases im Wesentlichen das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis und wird während der zweiten Steuerung im oder nach dem zweiten Zyklus das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
Nachfolgend wird mit Bezug auf die 4 und 5 ein spezielles Beispiel der Kraftstoffeinspritzungssteuerung zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 100 erläutert. 4 ist ein Zeitdiagramm einer Gesamtkraftstoffzufuhrmenge, eines Kraftstoffzufuhrverhältnisses, einer Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 und der Sauerstoffspeichermenge des Abgasreinigungskatalysators 20 zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 100. Die gestrichelte Linie in der Gesamtkraftstoffzufuhrmenge der 4 zeigt die Kraftstoffzufuhrmenge in einem Verbrennungsluftverhältnis λ (Lamdawert) von 1. Deshalb ist, wenn die Gesamtkraftstoffzufuhrmenge von den zwei Einspritzdüsen 11, 12 eine Menge auf der gestrichelten Linie ist, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Motorkörper 1 ausgestoßenen Abgases im Wesentlichen das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
In dem in 4 gezeigten Beispiel speichert der Abgasreinigungskatalysator 20 Sauerstoff, wenn der Verbrennungsmotor 100 gestoppt wird. Deshalb ist vor dem Zeitpunkt t1, an dem der Verbrennungsmotor gestartet wird, die Sauerstoffspeichermenge des Abgasreinigungskatalysators 20 die maximale speicherbare Sauerstoffmenge Cmax. Zusätzlich fällt, während der Verbrennungsmotor 100 gestoppt ist, die Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 und deshalb ist die Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 vor dem Zeitpunkt t1 eine relativ niedrige Temperatur.
Unmittelbar nach dem Zeitpunkt t1, an dem der Verbrennungsmotor 100 gestartet wird, wird aufgrund der ersten Steuerung Kraftstoff durch Kraftstoffeinspritzung von nur der Zylindereinspritzdüse 12 in den Brennraum 9 zugeführt. Das heißt, nach dem Zeitpunkt t1 ist das Verhältnis der Kraftstoffzufuhr von der Zylindereinspritzdüse 12 100%. Infolgedessen ist es möglich, die Starteigenschaft des Verbrennungsmotors 100 wie vorstehend erläutert zu verbessern.
Weiter wird nach dem Zeitpunkt t1 die Kraftstoffeinspritzungsmenge von der Zylindereinspritzdüse 12 so gesetzt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des dem Brennraum 9 zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemischs im Wesentlichen das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Deshalb ist nach dem Zeitpunkt t1 die Gesamtkraftstoffzufuhrmenge von den beiden Einspritzdüsen 11, 12 eine Zufuhrmenge mit einem Verbrennungsluftverhältnis λ (Lamdawert) von 1. Infolgedessen ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Motorkörper 1 ausgestoßenen Abgases im Wesentlichen das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis und wird die Sauerstoffspeichermenge des Abgasreinigungskatalysators 20 auf der maximal speicherbaren Sauerstoffmenge Cmax gehalten. Zusätzlich wird nach dem Zeitpunkt t1 das Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem Brennraum 9 verbrannt und deshalb steigt die Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 allmählich an. Zu beachten ist, dass die Gesamtkraftstoffzufuhrmenge mit einem Verbrennungsluftverhältnis λ (Lamdawert) von 1 (gestrichelte Linie in 4) unmittelbar nach dem Motorstart zum Zeitpunkt t1 am höchsten ist und dann allmählich abnimmt. Dies liegt daran, dass unmittelbar nach dem Motorstart der Unterdruck in der Einlassöffnung 6 niedrig ist und dementsprechend eine große Menge Luft in den Brennraum 9 gesaugt wird.
Nach dem Zeitpunkt t2, an dem ein Zyklus nach dem Start des Verbrennungsmotors 100 endet, wird die zweite Steuerung durchgeführt und folglich wird Kraftstoff durch Kraftstoffeinspritzung von nur der Einlasseinspritzdüse 11 in den Brennraum 9 zugeführt. Das heißt, nach dem Zeitpunkt t2 ist das Verhältnis der Kraftstoffzufuhr von der Einlasseinspritzdüse 11 100%. Infolgedessen kann wie vorstehend erläutert eine Verschlechterung der Abgasemission unterdrückt werden.
Weiter wird nach dem Zeitpunkt t2 die Kraftstoffeinspritzungsmenge von der Einlasseinspritzungsdüse 11 so eingestellt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Motorkörper 1 ausgestoßenen Abgases ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Deshalb ist nach dem Zeitpunkt t2 die Gesamtkraftstoffzufuhrmenge von den beiden Einspritzdüsen 11, 12 eine Zufuhrmenge, bei der das Verbrennungsluftverhältnis λ (Lamdawert) ein Wert größer als 1 ist. Infolgedessen ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Motorkörper 1 ausgestoßenen Abgases ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Nach dem Zeitpunkt t2 nimmt die Sauerstoffspeichermenge des Abgasreinigungskatalysators 20 allmählich ab. Zu beachten ist, dass die Gesamtkraftstoffzufuhrmenge über eine bestimmte Zeitspanne ab dem Zeitpunkt t2 allmählich abnimmt, weil die Kraftstoffeinspritzungsmenge von der Einlasseinspritzdüse 11 in Anbetracht der Tatsache, dass ein Teil des von der Einlasseinspritzdüse 11 eingespritzten Kraftstoffs sich an der Wandoberfläche der Einlassöffnung 6 anlagert, größer eingestellt ist.
Das Luft-Kraftstoff-Gemisch verbrennt nach dem Zeitpunkt t2 im Brennraum 9 und deshalb nimmt die Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 allmählich zu und erreicht schließlich zum Zeitpunkt t3 die Referenztemperatur Tref. Diese Referenztemperatur Tref ist eine Temperatur, bei der, wenn diese überschritten wird, der von der Zylindereinspritzdüse 12 eingespritzte Kraftstoff ausreichend verdampft, die Schwankungen in der Konzentration des Kraftstoffs in dem Luft-Kraftstoff-Gemisch unterdrückt wird und dementsprechend die Menge an mit der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs einhergehenden erzeugten Feinstaubs gleich wie oder kleiner als eine bestimmte Menge ist.
Zum Zeitpunkt t3 wird der Kraftstoff ausreichend verdampfen, wenn die Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 die Referenztemperatur Tref erreicht, selbst wenn Kraftstoff von der Zylindereinspritzdüse 12 eingespritzt wird, und deshalb wird eine Kraftstoffeinspritzung von nur der Einlasseinspritzdüse 11 beendet. Deshalb wird nach dem Zeitpunkt t3 eine übliche Einspritzungssteuerung durchgeführt und entsprechend wird eine Kraftstoffeinspritzung von den beiden Einspritzdüsen 11, 12 im Einklang mit dem Motorbetriebszustand auf Grundlage des in 2 gezeigten Kennfelds gesteuert.
Dann wird nach dem Zeitpunkt t4, wenn die Sauerstoffspeichermenge des Abgasreinigungskatalysators 20 im Wesentlichen null wird, die Gesamtkraftstoffzufuhrmenge von den beiden Einspritzdüsen 11, 12 so eingestellt, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs im Wesentlichen das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Deshalb ist nach dem Zeitpunkt t4 die Gesamtkraftstoffzufuhrmenge von den beiden Einspritzdüsen 11, 12 eine Zufuhrmenge, bei der das Verbrennungsluftverhältnis λ (Lamdawert) im Wesentlichen 1 ist. Infolgedessen ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus dem Motorkörper 1 ausgestoßenen Abgases im Wesentlichen das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Nach dem Zeitpunkt t4 wird die Sauerstoffspeichermenge des Abgasreinigungskatalysators 20 im Wesentlichen auf null gehalten.
5 ist ein Zeitdiagramm von Kraftstoffeinspritzungszeitpunkten, der Gesamtkraftstoffzufuhrmenge, des Kraftstoffzufuhrverhältnisses und der Wandoberflächentemperatur eines Brennraums 9 im Anfangsstadium des Startens des Verbrennungsmotors 100. „DI“ bei den Kraftstoffeinspritzungszeitpunkten der 5 zeigt den Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt durch die Zylindereinspritzdüse 12, während „PFI“ den Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt durch die Einlasseinspritzdüse 11 zeigt. Weiter zeigt die gestrichelte Linie in der Gesamtkraftstoffzufuhrmenge der 5 die Kraftstoffzufuhrmenge, bei der das Verbrennungsluftverhältnis λ (Lamdawert) 1 ist.
In dem in 5 gezeigten Beispiel wird der Verbrennungsmotor 100 auf dieselbe Weise wie in dem in 4 gezeigten Beispiel zu einem Zeitpunkt t1 gestartet. In dem dargestellten Beispiel ist zu dem Zeitpunkt t1 der Zylinder Nr. 1 #1 im Verdichtungshub, der Zylinder Nr. 3 #3 im Ansaughub, der Zylinder Nr. 4 #4 im Ausstoßhub und der Zylinder Nr. 2 #2 im Ausdehnungshub (Arbeitshub).
Wenn zu dem Zeitpunkt t1 der Verbrennungsmotor 100 gestartet wird, wird als Erstes die erste Steuerung durchgeführt. Deshalb wird Kraftstoff von der Zylindereinspritzdüse 12 am Zylinder Nr. 1 #1 eingespritzt, der im Verdichtungshub war, als der Verbrennungsmotor 100 gestoppt wurde. Deshalb wird zu diesem Zeitpunkt Kraftstoff von der Zylindereinspritzdüse 12 in den Brennraum 9 des Zylinders Nr. 1 #1 zugeführt Weiter wird die Kraftstoffeinspritzungsmenge zu diesem Zeitpunkt so eingestellt, dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem Brennraum 9 im Wesentlichen das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Ein Luft-Kraftstoff-Gemisch, das Kraftstoff enthält, der auf diese Weise dem Brennraum 9 zugeführt wird, wird nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung durch die Zündkerze 10 gezündet.
Als Nächstes wird, wenn der Zylinder Nr. 3 #3 zusammen mit dem Betrieb des Verbrennungsmotors 100 in den Verdichtungshub eintritt, Kraftstoff von der Zylindereinspritzdüse 12 am Zylinder Nr. 3 #3 eingespritzt. Deshalb wird von der Zylindereinspritzdüse 12 eingespritzter Kraftstoff dem Brennraum 9 des Zylinders Nr. 3 #3 zugeführt. Danach wird auf dieselbe Weise, wenn der Zylinder Nr. 4 #4 in den Verdichtungshub eintritt, Kraftstoff von der Zylindereinspritzdüse 12 am Zylinder Nr. 4 #4 eingespritzt, während Kraftstoff, wenn der Zylinder Nr 2 #2 in den Verdichtungshub eintritt, von der Zylindereinspritzdüse 12 am Zylinder Nr. 2 #2 eingespritzt wird. Die Kraftstoffeinspritzungsmenge bei der Kraftstoffeinspritzung von jeder dieser Zylindereinspritzdüsen 12 wird so eingestellt, dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum 9 im Wesentlichen das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird.
Auf der anderen Seite wird in der vorliegenden Ausführungsform wie vorstehend erläutert die erste Steuerung durchgeführt, um Kraftstoff in den Brennraum 9 durch Kraftstoffeinspritzung von der Zylindereinspritzdüse 12 nur im ersten Zyklus nach dem Starten des Verbrennungsmotors 100 zuzuführen. Weiter wird in und nach dem zweiten Zyklus nach dem Starten des Verbrennungsmotors 100 die zweite Steuerung durchgeführt, um Kraftstoff in den Brennraum 9 durch Kraftstoffeinspritzung von der Einlasseinspritzdüse 11 zuzuführen. Deshalb wird dann, wenn die Kraftstoffeinspritzung von der Zylindereinspritzdüse 12 im ersten Zyklus abgeschlossen ist, das heißt, in dem in 5 gezeigten Beispiel, wenn Kraftstoff von der Zylindereinspritzdüse 12 am Zylinder Nr. 2 #2 eingespritzt wird, Kraftstoff von der Zylindereinspritzdüse 12 an jedem Zylinder nicht eingespritzt. Stattdessen wird begonnen, Kraftstoff von der Einlasseinspritzdüse 11 einzuspritzen.
In dieser Hinsicht wird Kraftstoff im Grunde vom Ausstoßhub bis zum Ansaughub von der Einlasseinspritzdüse 11 eingespritzt. Deshalb wird, wie in 5 gezeigt ist, wenn der Zylinder Nr. 4 #4 im Verdichtungshub des ersten Zyklus ist und Kraftstoff von der Zylindereinspritzdüse 12 in den Zylinder Nr. 4 #4 eingespritzt wird, Kraftstoff auch von der Einlasseinspritzdüse 11 am Zylinder Nr. 1 #1 im Ausstoßhub eingespritzt. Kraftstoff, der von der Einlasseinspritzdüse 11 eingespritzt ist, wird in den Brennraum 9 des Zylinders Nr. 1 #1 im zweiten Zyklus zugeführt.
Als Nächstes wird, wenn der Zylinder Nr. 2 #2 im Verdichtungshub des ersten Zyklus ist und Kraftstoff von der Einlasseinspritzdüse 11 am Zylinder Nr. 2 #2 eingespritzt wird, Kraftstoff auch von der Einlasseinspritzdüse 11 am Zylinder Nr. 3 #3 im Ausstoßhub eingespritzt. Infolgedessen wird Kraftstoff, der von der Einlasseinspritzdüse 11 eingespritzt wird, zu dem Brennraum 9 des Zylinders Nr. 3 #3 im zweiten Zyklus zugeführt. Danach wird in jedem Zylinder Kraftstoff von der Einlasseinspritzdüse 11 während des Ausstoßhubs eingespritzt. Infolgedessen wird nach dem Zeitpunkt t2, das heißt, im und nach dem zweiten Zyklus, Kraftstoff, der von der Einlasseinspritzdüse 11 eingespritzt wird, zum Brennraum 9 zugeführt. Weiter wird die Kraftstoffeinspritzungsmenge in der Kraftstoffeinspritzung von jeder der Einlasseinspritzdüsen 11 so eingestellt, dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum 9 ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
«Wirkung und Effekt und Modifikation»
Wie vorstehend erläutert, ist zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors die Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 niedrig. Deshalb ist es schwierig, den eingespritzten Kraftstoff zu verdampfen, wenn Kraftstoff von der Zylindereinspritzdüse 12 eingespritzt wird. Deshalb werden zu diesem Zeitpunkt, wenn die Kraftstoffeinspritzungsmenge erhöht wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu machen, eine hohe Anzahl an Bereichen gebildet, in denen Konzentrationen von Kraftstoff lokal hoch sind, und dementsprechend nimmt die Menge an zusammen mit dem Verbrennen des Luft-Kraftstoff-Gemischs erzeugtem Feinstaub zu. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des dem Brennraum 9 zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemischs während der ersten Steuerung im Wesentlichen zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemacht und deshalb kann eine Zunahme an Feinstaub unterdrückt werden.
Auf der anderen Seite wird in der vorliegenden Ausführungsform während der zweiten Steuerung das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des dem Brennraum 9 zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemischs zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemacht (das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist kleiner als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis). Insbesondere wird in der vorliegenden Ausführungsform die zweite Steuerung nach dem Starten des Verbrennungsmotors vom zweiten Zyklus an durchgeführt. Deshalb wird die zweite Steuerung nach dem Starten des Verbrennungsmotors 100 relativ früh gestartet. Infolgedessen kann nach dem Starten des Verbrennungsmotors 100 Abgas eines fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dazu gebracht werden, relativ früh in den Abgasreinigungskatalysator 20 einzuströmen, und dementsprechend kann die Reinigungsfähigkeit des Abgasreinigungskatalysators 20 relativ früh angehoben werden.
Deshalb ist es gemäß einem Verbrennungsmotor 100 gemäß der vorliegenden Erfindung durch Durchführen der ersten Steuerung nach dem Motorstart möglich, die Motorstarteigenschaft sicherzustellen, während, wie vorstehend erläutert, es möglich ist, die Reinigungsfähigkeit des Abgasreinigungskatalysators 20 zu verbessern und die Erzeugung von Feinstaub, die mit dem Verbrennen des Luft-Kraftstoff-Gemischs einhergeht, zu unterdrücken.
Es ist zu beachten, dass in der vorstehenden Ausführungsform während der ersten Steuerung das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des dem Brennraum 9 zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemischs im Wesentlichen zum stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemacht wird. Jedoch muss das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der ersten Steuerung, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der zweiten Steuerung kleiner als das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der ersten Steuerung ist, nicht im Wesentlichen das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis sein.
«Flussdiagramme»
6 und 7 sind Flussdiagramme, die einen Steuerungsablauf einer Steuerung zur Kraftstoffeinspritzung von den beiden Einspritzdüsen 11, 12 zeigt. Der dargestellte Steuerungsablauf wird in jedem konstanten Zeitintervall durchgeführt.
Als Erstes wird in Schritt S21 beurteilt, ob ein Startmerker („startup flag“) auf AUS gesetzt wurde. Ein „Startmerker“ ist ein Merker, der auf EIN gesetzt wird, wenn der Verbrennungsmotor 100 gestartet wurde und die in 4 und 5 gezeigte Starteinspritzungssteuerung durchgeführt wird, und die zu anderen Zeitpunkten auf AUS gesetzt wird. Wenn in Schritt S21 beurteilt wird, dass der Startmerker AUS ist, fährt der Steuerungsablauf zu Schritt S22 fort.
In Schritt S22 wird beurteilt, ob der Verbrennungsmotor 100 betrieben wird. Wenn in Schritt S22 beurteilt wird, dass der Verbrennungsmotor 100 gestoppt ist, fährt der Steuerungsablauf zu Schritt S23 fort.
In Schritt S23 wird beurteilt, ob ein Befehl zum Starten des Verbrennungsmotors 100 von der ECU 31 ausgegeben wurde. Ein Befehl zum Starten des Verbrennungsmotors 100 wird beispielsweise von der ECU 31 ausgegeben, wenn der Zündschalter des Fahrzeugs, in dem der Verbrennungsmotor 100 eingebaut ist, auf EIN gestellt ist oder wenn das Gaspedal 43 gedrückt ist, während der Verbrennungsmotor 100 gestoppt wird. Wenn in Schritt S23 beurteilt wird, dass kein Befehl zum Starten des Verbrennungsmotors 100 von der ECU 31 ausgegeben wurde, wird der Steuerungsablauf beendet. Wenn andererseits in Schritt S23 beurteilt wird, dass ein Befehl zum Starten des Verbrennungsmotors von der ECU 31 ausgegeben wurde, fährt der Steuerungsablauf zu Schritt S24 fort.
In Schritt S24 wird der Startmerker auf EIN gesetzt. Als Nächstes wird in Schritt S25 der Zustand des Verbrennungsmotors 100 unmittelbar vor dem Starten des Verbrennungsmotors 100 erfasst oder berechnet. Insbesondere wird beispielsweise die Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors 100 durch den Temperatursensor 41 erfasst und wird die Zeit, die seit dem letztmaligen Stoppen des Verbrennungsmotors 100 verstrichen ist, von der ECU 31 berechnet.
Als Nächstes wird in Schritt S26 der Endzeitpunkt des Starteinspritzungsablaufs, das heißt, der Endzeitpunkt der zweiten Steuerung, die Kraftstoff von nur der Einlasseinspritzdüse einspritzt, auf Grundlage des in Schritt S25 erfassten oder berechneten Zustands des Verbrennungsmotors 100 berechnet. Der Endzeitpunkt der Starteinspritzungssteuerung ist ein Zeitpunkt, zu dem die Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 die Referenztemperatur Tref erreicht. Deshalb wird, wenn die Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 100 niedriger ist, der Endzeitpunkt der Starteinspritzungssteuerung auf einen späteren Zeitpunkt eingestellt.
Insbesondere wird beispielsweise, wenn die Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors 100 geringer ist, der Endzeitpunkt der Starteinspritzungssteuerung auf einen späteren Zeitpunkt eingestellt, und wird, wenn die Zeit, die seit dem letztmaligen Stoppen des Verbrennungsmotors 100 verstrichen ist, länger ist, der Endzeitpunkt der Starteinspritzungssteuerung auf einen späteren Zeitpunkt eingestellt. Weiter wird beispielsweise, wenn die Zeit, die seit dem letztmaligen Stoppen des Verbrennungsmotors 100 verstrichen ist, kurz ist, die Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 100 gleich wie oder höher als die Referenztemperatur Tref. Deshalb gibt es in einem solchen Fall keine Notwendigkeit, eine Starteinspritzungssteuerung durchzuführen, und dementsprechend wird der aktuelle Zeitpunkt als der Endzeitpunkt der Starteinspritzungssteuerung eingestellt.
Beim nächsten Steuerungsablauf wird beurteilt, dass in Schritt S21 der Startmerker auf EIN eingestellt wurde, und der Steuerungsablauf fährt von Schritt S21 bis S27 fort. In Schritt 27 wird die Gesamtkraftstoffeinspritzungsmenge Qb auf dieselbe Weise wie in Schritt S11 der 3 berechnet.
Als Nächstes wird in Schritt S28 beurteilt, ob der Zylinder, für den die Kraftstoffeinspritzungsmenge berechnet ist, im Verdichtungshub des erstens Zyklus nach Starten des Verbrennungsmotors 100 ist. Wenn beurteilt wird, dass der Zylinder, für den die Kraftstoffeinspritzungsmenge berechnet ist, im Verdichtungshub des erstens Zyklus ist, fährt der Steuerungsablauf zu Schritt S29 fort. In Schritt S29 wird die Öffnungseinspritzungsmenge Qp auf 0 eingestellt, die Zylindereinspritzungsmenge Qd auf die in Schritt S27 berechnete Gesamtkraftstoffeinspritzungsmenge Qb eingestellt und der Steuerungsablauf beendet. Infolgedessen wird die erste Steuerung durchgeführt, die Kraftstoff durch Kraftstoffeinspritzung von der Zylindereinspritzdüse 12 in den Brennraum 9 zuführt. Zu beachten ist, dass in Schritt S29 eine Korrektur zum Erhöhen der Gesamtkraftstoffeinspritzungsmenge nicht durchgeführt wird.
Wenn sich der Verbrennungsmotor 100 mehrere Male dreht, befindet sich dann der Zylinder, für den die Kraftstoffeinspritzungsmenge berechnet ist, in dem Verdichtungshub des zweiten Zyklus nach dem Starten des Verbrennungsmotors 100. Deshalb wird beim nächsten Steuerungsablauf beurteilt, dass der in Schritt S28 abgedeckte Zylinder nicht im Verdichtungshub des ersten Zyklus ist, und der Steuerungsablauf fährt zu Schritt S30 fort.
In Schritt S30 wird beurteilt, ob der Startmerker auf AUS eingestellt wurde. Unmittelbar nachdem der zweite Zyklus startet, nachdem der Verbrennungsmotor 100 gestartet ist, wird der Startmerker auf EIN eingestellt und deshalb fährt der Steuerungsablauf zu Schritt S31 fort.
In Schritt S31 wird beurteilt, ob der aktuelle Zeitpunkt den in Schritt S26 eingestellten Endzeitpunkt erreicht hat. Wenn in Schritt S31 beurteilt wird, dass der aktuelle Zeitpunkt den Endzeitpunkt nicht erreicht hat, fährt der Steuerungsablauf zu Schritt S32 fort.
In Schritt S32 wird beurteilt, ob ein Erhöhungsmerker auf EIN eingestellt ist. Ein „Erhöhungsmerker“ ist ein Merker, der auf EIN eingestellt ist, wenn die Gesamtkraftstoffeinspritzungsmenge so eingestellt ist, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des dem Brennraum 9 zum Zeitpunkt des Motorstarts zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemischs ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und der zu anderen Zeitpunkten auf AUS eingestellt ist. Der Erhöhungsmerker wird durch die in 8 gezeigte Steuerung zum Einstellen des Erhöhungsmerkers eingestellt.
Wenn in Schritt S32 beurteilt wird, dass der Erhöhungsmerker auf EIN eingestellt ist, fährt der Steuerungsablauf zu Schritt S33 fort. In Schritt S33 wird die Einspritzungskorrekturmenge ΔQ auf eine positive vorbestimmte Menge ΔQref eingestellt. Zu beachten ist, dass die Einspritzungskorrekturmenge ΔQ beispielsweise auch so eingestellt sein kann, dass sie über eine konstante Zeitspanne seit dem Starten des Verbrennungsmotors 100 allmählich geringer wird, und so eingestellt sein kann, dass sie sich in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 100 ändert. Wenn andererseits in Schritt S32 beurteilt wird, dass der Erhöhungsmerker auf AUS eingestellt ist, fährt der Steuerungsablauf zu Schritt S34 fort. In Schritt S34 wird die Einspritzungskorrekturmenge ΔQ auf 0 eingestellt.
Als Nächstes wird in Schritt S35 die Öffnungseinspritzungsmenge Qp auf die Gesamtkraftstoffeinspritzungsmenge Qb plus die Einspritzungskorrekturmenge ΔQ (Qp = Qb + ΔQ) eingestellt, die Zylindereinspritzungsmenge Qd auf 0 eingestellt und der Steuerungsablauf beendet. Infolgedessen wird die zweite Steuerung zum Zuführen von Kraftstoff in den Brennraum 9 durch Kraftstoffeinspritzung von der Einlasseinspritzdüse 11 durchgeführt.
Wenn dann der aktuelle Zeitpunkt den in Schritt S26 eingestellten Endzeitpunkt erreicht, fährt der nächste Steuerungsablauf von Schritt S31 bis Schritt S36 fort. In Schritt S36 wird der Startmerker auf AUS eingestellt. Deshalb werden in den nachfolgenden Steuerungsabläufen die erste Steuerung und die zweite Steuerung nicht durchgeführt. Zu beachten ist, dass wenn in Schritt S26 die Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 100 gleich wie oder höher als die Referenztemperatur Tref ist und der Endzeitpunkt der Starteinspritzungssteuerung auf einen früheren Zeitpunkt eingestellt ist, der Startmerker in Schritt S36 auf AUS eingestellt wird, ohne die Schritte S32 bis S35 nach dem Starten des Verbrennungsmotors 100 zu durchlaufen. Deshalb wird in der vorliegenden Ausführungsform, wenn geschätzt wird, dass die Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 100 gleich wie oder höher als die Referenztemperatur Tref ist, die zweite Steuerung nach dem Starten des Verbrennungsmotors 100 nicht durchgeführt.
Als Nächstes wird in Schritt S37 beurteilt, ob der Erhöhungsmerker auf EIN eingestellt ist. Wenn in Schritt S37 beurteilt wird, dass der Erhöhungsmerker auf EIN eingestellt wurde, fährt der Steuerungsablauf zu Schritt S38 fort. In Schritt S38 wird die Einspritzungskorrekturmenge ΔQ auf eine positive vorbestimmte Menge ΔQref eingestellt. Zu beachten ist, dass die Einspritzungskorrekturmenge ΔQ auch so eingestellt sein kann, dass sie sich in Übereinstimmung mit der Zeit, die seit dem Start der Erhöhung verstrichen ist, oder dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 100 ändert.
Wenn andererseits in Schritt S37 beurteilt wird, dass der Erhöhungsmerker auf AUS eingestellt wurde, fährt der Steuerungsablauf zu Schritt S39 fort. In Schritt S39 wird die Einspritzungskorrekturmenge ΔQ auf 0 eingestellt. Als Nächstes wird in Schritt S40 die normale in 3 gezeigte Einspritzungssteuerung durchgeführt und der Steuerungsablauf beendet.
Zu beachten ist, dass in der vorstehenden Ausführungsform in Schritt S26 der Endzeitpunkt der Starteinspritzungssteuerung berechnet wird und wenn dieser Endzeitpunkt erreicht wird, wird die Starteinspritzungssteuerung beendet. Jedoch ändert sich der Zeitpunkt, zu dem die Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 die Referenztemperatur Tref erreicht, nicht nur in Übereinstimmung mit der Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 100, sondern auch mit dem Zustand der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs in dem Brennraum 9 nach dem Starten des Verbrennungsmotors 100. Beispielsweise ist, wenn die Motorlast hoch ist und die Gesamtkraftstoffeinspritzungsmenge groß ist, die mit dem Verbrennen des Luft-Kraftstoff-Gemischs in dem Brennraum 9 einhergehende Wärmeenergie groß und dementsprechend steigt die Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 stark an.
Deshalb kann der Endzeitpunkt der Starteinspritzungssteuerung nicht nur auf Grundlage des Zustands des Verbrennungsmotors 100 zum Zeitpunkt des Startens eingestellt werden, sondern auch anderer Parameter, die sich nach dem Starten des Verbrennungsmotors 100 ändern. Andere Parameter schließen beispielsweise die Gesamtkraftstoffeinspritzungsmenge nach dem Starten des Verbrennungsmotors 100 oder den kumulativen Wert derselben ein.
8 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerungsablauf einer Steuerung zum Einstellen des Erhöhungsmerkers zeigt. Die dargestellte Steuerung wird in jedem konstanten Zeitintervall durchgeführt.
Als Erstes wird in Schritt S41 beurteilt, ob der Verbrennungsmotor 100 gestoppt ist. Wenn beurteilt wird, dass der Verbrennungsmotor 100 gestoppt ist, fährt der Steuerungsablauf zu Schritt S42 fort. In Schritt S42 wird der Erhöhungsmerker auf EIN eingestellt und der Steuerungsablauf beendet.
Wenn andererseits in Schritt S41 beurteilt wird, dass der Verbrennungsmotor 100 nicht gestoppt ist, fährt der Ablauf zu Schritt S43 fort. In Schritt S43 wird beurteilt, ob der Erhöhungsmerker auf EIN eingestellt ist. Wenn in Schritt 43 beurteilt wird, dass der Erhöhungsmerker auf EIN eingestellt ist, fährt der Steuerungsablauf zu Schritt S44 fort.
In Schritt S44 wird beurteilt, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF, das von dem stromabwärtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (nicht gezeigt) erfasst wird, der auf der stromabwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysators 20 angeordnet ist, niedriger als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFst ist (das heißt, ob es ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist). Wenn die Sauerstoffspeichermenge des Abgasreinigungskatalysators 20 im Wesentlichen null wird, strömen das unverbrannte HC, CO, etc. in dem Abgas, das in den Abgasreinigungskatalysator 20 einströmt, aus ohne im Abgasreinigungskatalysator 20 entfernt zu werden, und deshalb wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, das aus dem Abgasreinigungskatalysator 20 ausströmt, ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Deshalb wird gelernt, dass wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF, das von dem stromabwärtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor erfasst wird, das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, die Sauerstoffmenge des Abgasreinigungskatalysators 20 im Wesentlichen null wird.
Wenn in Schritt S44 beurteilt wird, dass das von dem stromabwärtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF gleich wie oder höher als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFst ist, wird der Steuerungsablauf beendet, während der Erhöhungsmerker auf EIN eingestellt bleibt. Wenn andererseits in Schritt S44 beurteilt wird, dass das von dem stromabwärtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF geringer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis AFst ist, fährt der Steuerungsablauf zu Schritt S45 fort. In Schritt S45 wird der Erhöhungsmerker auf AUS eingestellt und der Steuerungsablauf beendet.
Wenn der Erhöhungsmerker auf AUS eingestellt ist, wird in dem nachfolgenden Steuerungsablauf in Schritt S43 beurteilt, dass der Erhöhungsmerker nicht auf EIN eingestellt ist, und dann wird der Steuerungsablauf beendet. Deshalb wird der Erhöhungsmerker als AUS gehalten, bis der Verbrennungsmotor das nächste Mal gestoppt wird.
Zu beachten ist, dass in der vorstehenden Ausführungsform, wenn das von dem stromabwärtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor erfasste Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis geworden ist, der Erhöhungsmerker auf AUS eingestellt wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs von dem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu ändern. Jedoch kann der Zeitpunkt des Einstellens des Erhöhungsmerkers auf AUS auch ein anderer Zeitpunkt sein. Beispielsweise ist es auch möglich, die Sauerstoffspeichermenge des Abgasreinigungskatalysators 20 auf Grundlage des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu schätzen, das durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 42 erfasst wird, der auf der stromaufwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysators 20 angeordnet ist, und den Erhöhungsmerker auf AUS einzustellen, wenn die geschätzte Sauerstoffspeichermenge eine vorbestimmte Menge (Menge größer als 0) erreicht.
<Zweite Ausführungsform >
Als Nächstes wird mit Bezug auf 9 ein Verbrennungsmotor gemäß einer zweiten Ausführungsform erläutert. Die Konfiguration und Steuerung des Verbrennungsmotors gemäß der zweiten Ausführungsform sind im Wesentlichen ähnlich zu der Konfiguration und Steuerung des Verbrennungsmotors gemäß der ersten Ausführungsform. Deshalb wird nachfolgend die Erläuterung auf Teile fokussiert, die sich von dem Verbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform unterscheiden.
In der vorstehend genannten ersten Ausführungsform führt die Starteinspritzungssteuerung die erste Steuerung durch, um nur im ersten Zyklus nach dem Starten des Verbrennungsmotors 100 ein Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum 9 durch Kraftstoffeinspritzung von der Zylindereinspritzdüse 12 zu bilden, und führt die zweite Steuerung durch, um im und während des zweiten Zyklus ein Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum 9 durch Kraftstoffeinspritzung von der Zylindereinspritzdüse 12 zu bilden. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist die Starteinspritzungssteuerung in der vorliegenden Ausführungsform dazu angepasst, die Kraftstoffeinspritzung von der Einlasseinspritzdüse 11 gleichzeitig mit dem Starten des Verbrennungsmotors 100 zu starten. Jedoch wird der Kraftstoff, selbst wenn die Kraftstoffeinspritzung von der Einlasseinspritzdüse 11 gleichzeitig mit dem Starten des Verbrennungsmotors 100 gestartet wird, in manchen der Zylinder nicht rechtzeitig zugeführt. Deshalb wird eine Kraftstoffeinspritzung von der Zylindereinspritzdüse 12 nur für einen Zylinder durchgeführt, dem durch Kraftstoffeinspritzung von der Einlasseinspritzdüse 11 unmittelbar nach dem Starten des Verbrennungsmotors 100 nicht rechtzeitig Kraftstoff zugeführt würde.
In anderen Worten wird in der vorliegenden Ausführungsform die erste Steuerung durchgeführt, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum 9 durch Kraftstoffeinspritzung von der Zylindereinspritzdüse 12 zu bilden, bevor unmittelbar nach dem Motorstart das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum 9 durch Kraftstoffeinspritzung von der Einlasseinspritzdüse 11 gebildet wird. Weiter wird die zweite Steuerung durchgeführt, nachdem das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum 9 unmittelbar nach dem Motorstart durch Kraftstoffeinspritzung von der Einlasseinspritzdüse 11 gebildet wird.
9 ist ein Zeitdiagramm, ähnlich zu 5, eines Kraftstoffeinspritzungszeitpunkts etc. in einem Anfangsstadium des Startens eines Verbrennungsmotors. In dem in 9 gezeigten Beispiel wird der Verbrennungsmotor 100 zum Zeitpunkt t1 gestartet.
Wenn zum Zeitpunkt t1 der Verbrennungsmotor 100 gestartet wird, wird am Zylinder Nr. 4 #4, der im Ausstoßhub war, während der Verbrennungsmotor 100 gestoppt war, Kraftstoff von der Einlasseinspritzdüse 11 eingespritzt. Wenn also danach der Zylinder Nr. 4 #4 in den Verdichtungshub eintritt, wurde von der Einlasseinspritzdüse 11 eingespritzter Kraftstoff in den Brennraum 9 des Zylinders Nr. 4 #4 zugeführt.
Als Nächstes erreicht der Ausstoßhub nach dem Zylinder Nr. 4 #4 den Zylinder Nr. 2 #2. Deshalb wird Kraftstoff, wenn der Ausstoßhub den Zylinder Nr. 2 #2 erreicht, von der Einlasseinspritzdüse 11 eingespritzt. Wenn also danach der Zylinder Nr.2 #2 in den Verdichtungshub eintritt, wurde von der Einlasseinspritzdüse 11 eingespritzter Kraftstoff in den Brennraum 9 des Zylinders Nr. 2 #2 zugeführt. Weiter wird Kraftstoff in ähnlicher Weise von der Einlasseinspritzdüse 11 in einen Zylinder eingespritzt, den der Ausstoßhub danach erreicht.
Selbst wenn die Einlasseinspritzdüse 11, unmittelbar nachdem der Verbrennungsmotor 100 zum Zeitpunkt t1 gestartet wird, Kraftstoff am Zylinder Nr. 4 #4 einspritzt, wird der Zylinder Nr.4 #4 nicht sofort in den Verdichtungshub eintreten. Deshalb wird nach dem Starten des Verbrennungsmotors 100 Zeit benötigt, bis das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das den von der Einlasseinspritzdüse 11 eingespritzten Kraftstoff enthält, explodiert.
Deshalb wird Kraftstoff in der vorliegenden Ausführungsform am Zylinder Nr. 1 #1, der im Verdichtungshub war, während der Verbrennungsmotor 100 gestoppt war, während des Verdichtungshubs von der Zylindereinspritzdüse 12 eingespritzt. Deshalb wird dem Zylinder Nr. 1 #1 unmittelbar nach dem Motorstart von der Zylindereinspritzdüse 12 eingespritzter Kraftstoff zugeführt. Weiter wird auch am Zylinder Nr. 3 #3, den der Verdichtungshub nach dem Zylinder Nr. 1 #1 erreicht, während des Verdichtungshubs Kraftstoff von der Zylindereinspritzdüse 12 eingespritzt. Deshalb wird dem Zylinder Nr. 3 #3 unmittelbar nach dem Motorstart von der Zylindereinspritzdüse 12 eingespritzter Kraftstoff zugeführt. Das heißt, der Zylinder Nr. 1 #1 und der Zylinder Nr. 3 #3 werden der ersten Steuerung unterzogen, bei der das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum 9 durch Kraftstoffeinspritzung von der Zylindereinspritzdüse 12 gebildet wird.
Am Zylinder Nr. 4 #4, den der Verdichtungshub danach erreicht, wird Kraftstoff bereits von der Einlasseinspritzdüse 11 im Ausstoßhub zugeführt, und deshalb wird Kraftstoff nicht von der Zylindereinspritzdüse 12 eingespritzt. Deshalb wird im Zylinder Nr. 4 #4 oder nachfolgenden Zylindern die zweite Steuerung durchgeführt, bei der das Luft-Kraftstoff-Gemisch des Brennraums 9 durch den Kraftstoff gebildet wird, das von der Einlasseinspritzdüse 11 eingespritzt wird. Infolgedessen ist es beim Starten des Verbrennungsmotors möglich, die Einspritzung von Kraftstoff von der Zylindereinspritzdüse 12 im maximalen Ausmaß zu reduzieren, und dementsprechend ist es möglich, eine Verschlechterung der Abgasemission im maximalen Ausmaß zu verhindern.
Zu beachten ist, dass in der ersten Ausführungsform in den Brennraum 9 nur im ersten Zyklus nach dem Starten des Verbrennungsmotors 100 Kraftstoff durch Kraftstoffeinspritzung von der Zylindereinspritzdüse 12 zugeführt wird. Weiter wird in der zweiten Ausführungsform Kraftstoff in den Brennraum 9 durch Kraftstoffeinspritzung von der Zylindereinspritzdüse 12 nur einem Zylinder zugeführt, dem nach dem Starten des Verbrennungsmotors 100 Kraftstoff nicht von der Einlasseinspritzdüse 12 zugeführt werden kann.
Jedoch ist es auch möglich, zu einem anderen Zeitpunkt von der ersten Steuerung auf die zweite Steuerung umzuschalten, wenn bis zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem Starten des Verbrennungsmotors 100 ein Luft-Kraftstoff-Gemisch verbrannt wird, das nur durch Kraftstoff gebildet ist, der von der Zylindereinspritzdüse 12 eingespritzt ist, und von dem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem Starten des Verbrennungsmotors 100 an ein Luft-Kraftstoff-Gemisch verbrannt wird, das nur durch Kraftstoff gebildet ist, der von der Einlasseinspritzdüse 11 eingespritzt ist (oder, wenn die später erläuterte vierte Ausführungsform in Betracht gezogen wird, Kraftstoff, der eine große Menge an Kraftstoff enthält, der von der Einlasseinspritzdüse 11 eingespritzt ist). Deshalb ist es beispielsweise auch möglich, die erste Steuerung bis zum zweiten Zyklus nach dem Starten des Verbrennungsmotors 100 durchzuführen, und die zweite Steuerung vom dritten Zyklus an durchzuführen.
10 ist Teil eines Flussdiagramms, ähnlich zu 7, das den Steuerungsablauf einer Steuerung einer Kraftstoffeinspritzung von den beiden Einspritzdüsen 11, 12 zeigt. Der dargestellte Steuerungsablauf wird zu jedem festen Zeitintervall durchgeführt. In 10 sind den Schritten, die ähnlich wie die Schritte in 7 sind, dieselben Bezugszeichen zugewiesen. Eine Erläuterung dieser Schritte wird weggelassen.
Wenn in Schritt S27 die Gesamtkraftstoffeinspritzungsmenge Qb berechnet wird, fährt der Steuerungsablauf zu Schritt S51 fort. In Schritt 51 wird beurteilt, ob der Zylinder, für den die Kraftstoffeinspritzungsmenge berechnet werden soll, ein Zylinder ist, dem Kraftstoff von der Einlasseinspritzdüse 11 nicht zugeführt werden kann. Wenn in Schritt S51 beurteilt wird, dass der Zylinder, für den die Kraftstoffeinspritzungsmenge berechnet werden soll, ein Zylinder ist, dem Kraftstoff von der Einlasseinspritzdüse 11 nicht zugeführt werden kann, fährt der Steuerungsablauf zu Schritt S29 fort, in dem der erste Steuerungsablauf durchgeführt wird.
Wenn andererseits in Schritt S51 beurteilt wird, dass der Zylinder, für den die Kraftstoffeinspritzungsmenge berechnet werden soll, ein Zylinder ist, dem Kraftstoff von der Einlasseinspritzdüse 11 zugeführt werden kann, fährt der Steuerungsablauf zu Schritt S30 fort. Deshalb wird die zweite Steuerung oder eine übliche Einspritzungssteuerung durchgeführt.
<Dritte Ausführungsform>
Als Nächstes wird mit Bezug auf 11 ein Verbrennungsmotor gemäß einer dritten Ausführungsform erläutert. Die Konfiguration und Steuerung des Verbrennungsmotors gemäß der dritten Ausführungsform sind im Wesentlichen ähnlich zu der Konfiguration und der Steuerung der Verbrennungsmotoren gemäß der ersten und zweiten Ausführungsformen. Deshalb wird nachfolgend die Erläuterung auf Teile fokussiert, die sich von den Verbrennungsmotoren gemäß der ersten und zweiten Ausführungsformen unterscheiden.
In der ersten Ausführungsform wird in der Starteinspritzungssteuerung im ersten Zyklus nach dem Starten des Verbrennungsmotors die erste Steuerung durchgeführt, während im und nach dem zweiten Zyklus die zweite Steuerung durchgeführt wird (nachfolgend wird eine solche Steuerung auch als „erste Starteinspritzungssteuerung“ bezeichnet). Andererseits wird in der zweiten Ausführungsform in der Starteinspritzungssteuerung die erste Steuerung durchgeführt, bevor ein Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum 9 durch den Kraftstoff gebildet wird, der von der Einlasseinspritzdüse 11 unmittelbar nach dem Motorstart eingespritzt wird, während die zweite Steuerung durchgeführt wird, nachdem ein Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum 9 durch den Kraftstoff gebildet ist, der von der Einlasseinspritzdüse 11 unmittelbar nach dem Motorstart eingespritzt wird (nachfolgend wird diese Steuerung auch als „zweite Starteinspritzungssteuerung“ bezeichnet).
In der vorliegenden Ausführungsform wird als Starteinspritzungssteuerung entweder die erste Starteinspritzungssteuerung oder die zweite Starteinspritzungssteuerung in Übereinstimmung mit dem Zustand des Verbrennungsmotors 100 zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 100 durchgeführt. Insbesondere wird beispielsweise, wenn die Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 100 gleich wie oder höher als eine vorbestimmte Umschalttemperatur Tsw ist, die geringer als die Referenztemperatur Tref ist, als Starteinspritzungssteuerung die erste Starteinspritzungssteuerung durchgeführt. Wenn andererseits die Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 100 geringer als die Umschalttemperatur Tsw ist, wird als Starteinspritzungssteuerung die zweite Starteinspritzungssteuerung durchgeführt.
In dieser Hinsicht verdampft der eingespritzte Kraftstoff relativ leicht, selbst wenn Kraftstoff von der Zylindereinspritzdüse 12 eingespritzt wird, wenn die Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 100 geringer als die Referenztemperatur Tref ist, aber eine relativ hohe Temperatur ist. Deshalb wird sich die Abgasemission nicht zu sehr verschlechtern, selbst wenn die erste Steuerung für eine relativ lange Zeit fortgesetzt wird. Andererseits ist es möglich, die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs zum Zeitpunkt des Startens zu stabilisieren, indem das Umschalten der Einspritzdüse, die die Kraftstoffeinspritzung durchführt, nach dem Starten des Verbrennungsmotors 100 verzögert wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird zu diesem Zeitpunkt die erste Starteinspritzungssteuerung durchgeführt. Dementsprechend ist es möglich, die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 100 zu stabilisieren, ohne eine Verschlechterung der Abgasemission herbeizuführen.
Wenn andererseits die Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 100 beträchtlich gering ist, ist der eingespritzte Kraftstoff schwierig zu verdampfen, wenn der Kraftstoff von der Zylindereinspritzdüse 12 eingespritzt wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird zu diesem Zeitpunkt die zweite Starteinspritzungssteuerung durchgeführt und dementsprechend ist es möglich, eine Erzeugung von Feinstaub zu verhindern.
Zu beachten ist, dass in der vorstehenden Ausführungsform die Starteinspritzungssteuerung in Übereinstimmung mit der Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 100 umgeschaltet wird. Jedoch kann die Starteinspritzungssteuerung auch auf Grundlage des Werts der Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors, der Zeit, die seit dem letztmaligen Stoppen des Verbrennungsmotors 100 verstrichen ist, und anderer Parameter in Bezug zu der Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 umgeschaltet werden.
11 ist Teil eines Flussdiagramms, ähnlich zu 7, das einen Steuerungsablauf einer Steuerung der Kraftstoffeinspritzung von den beiden Einspritzdüsen 11, 12 zeigt. Der dargestellte Steuerungsablauf wird zu jedem bestimmten Zeitintervall durchgeführt. In 11 sind den Schritten, die ähnlich wie die Schritte in 7 sind, dieselben Bezugszeichen zugewiesen und die Erläuterung dieser Schritte wird weggelassen.
Wenn in Schritt S27 die Gesamtkraftstoffeinspritzungsmenge Qb berechnet wird, fährt der Steuerungsablauf zu Schritt S52 fort. In Schritt S52 wird beurteilt, ob der geschätzte Wert Tw der Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 100 gleich wie oder höher als eine vorbestimmte Umschalttemperatur Tsw ist. Die Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 kann beispielsweise auf Grundlage der Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors 100, oder der Zeit, die seit dem letztmaligen Stoppen des Verbrennungsmotors 100 verstrichen ist, geschätzt werden.
Wenn in Schritt S52 beurteilt wird, dass der geschätzte Wert Tw der Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 100 gleich wie oder höher als eine vorbestimmte Umschalttemperatur Tsw ist, fährt der Steuerungsablauf zu Schritt S53 fort. In Schritt S53 wird auf dieselbe Weise wie in Schritt S28 der 7 beurteilt, ob der Zylinder, für den die Kraftstoffeinspritzungsmenge berechnet werden soll, in den Verdichtungshub des ersten Zyklus nach dem Starten des Verbrennungsmotors 100 eingetreten ist. Wenn beurteilt wird, dass der Zylinder in den Verdichtungshub des ersten Zyklus eingetreten ist, fährt der Steuerungsablauf zu Schritt S29 fort. Wenn andererseits beurteilt wird, dass der Zylinder nicht in den Verdichtungshub des ersten Zyklus eingetreten ist, fährt der Steuerungsablauf zu Schritt S30 fort.
Wenn in Schritt S52 beurteilt wird, dass der geschätzte Wert Tw der Wandoberflächentemperatur des Brennraums 9 zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 100 geringer als die Umschalttemperatur Tsw ist, fährt der Steuerungsablauf zur Schritt S54 fort. In Schritt S54 wird auf dieselbe Weise wie in Schritt S51 der 10 beurteilt, ob der Zylinder, für den die Kraftstoffeinspritzungsmenge berechnet werden soll, ein Zylinder ist, dem Kraftstoff von der Einlasseinspritzdüse 11 nicht zugeführt werden kann. Wenn in Schritt S54 beurteilt wird, dass der Zylinder, für den die Kraftstoffeinspritzungsmenge berechnet werden soll, ein Zylinder ist, dem Kraftstoff von der Einlasseinspritzdüse 11 nicht zugeführt werden kann, fährt der Steuerungsablauf zu Schritt S29 fort, in dem die erste Steuerung durchgeführt wird. Wenn andererseits in Schritt S54 beurteilt wird, dass der Zylinder, für den die Kraftstoffeinspritzungsmenge berechnet werden soll, ein Zylinder ist, dem Kraftstoff von der Einlasseinspritzdüse 11 zugeführt werden kann, fährt der Steuerungsablauf zu Schritt S30 fort.
<Vierte Ausführungsform >
Als Nächstes wird mit Bezug auf die 12 und 13 ein Verbrennungsmotor gemäß einer vierten Ausführungsform erläutert. Die Konfiguration und Steuerung des Verbrennungsmotors gemäß der vierten Ausführungsform sind im Wesentlichen ähnlich zu der Konfiguration und der Steuerung der Verbrennungsmotoren gemäß der ersten bis dritten Ausführungsformen. Deshalb wird nachfolgend die Erläuterung auf Teile fokussiert, die sich von den Verbrennungsmotoren gemäß der ersten bis dritten Ausführungsformen unterscheiden.
In den vorstehenden ersten bis dritten Ausführungsformen wird in der zweiten Steuerung eine Kraftstoffeinspritzung von nur der Einlasseinspritzdüse 11 verwendet, um Kraftstoff in den Brennraum 9 zuzuführen, wodurch ein Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum 9 gebildet wird. Jedoch wird in der vorliegenden Ausführungsform während der zweiten Steuerung Kraftstoff von der Zylindereinspritzdüse 12 in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 100 eingespritzt.
Insbesondere wird beispielsweise in der zweiten Steuerung, wenn die Motorlast gering ist, Kraftstoff nur von der Einlasseinspritzdüse 11 eingespritzt. Zusätzlich wird, wenn die Motorlast hoch ist, Kraftstoff von der Zylindereinspritzdüse 12 zusätzlich zu der Einlasseinspritzdüse 11 eingespritzt. Insbesondere wird je höher die Motorlast wird, um so mehr Kraftstoff eingespritzt, sodass das Öffnungseinspritzungsverhältnis abnimmt. Jedoch werden in den Betriebszuständen des Verbrennungsmotors 100 die Kraftstoffeinspritzungen von den beiden Einspritzdüsen 11, 12 so gesteuert, dass das Öffnungseinspritzungsverhältnis bei der zweiten Steuerung gleich wie oder höher als die Öffnungseinspritzungsrate bei der üblichen Einspritzungssteuerung ist. Zusätzlich wird, selbst wenn Kraftstoffeinspritzung von der Zylindereinspritzdüse 12 während der zweiten Steuerung durchgeführt wird, die Einspritzung von Kraftstoff von den beiden Einspritzdüse 11, 12 so gesteuert, dass das Öffnungseinspritzungsverhältnis größer als 50% ist. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform wird in der zweiten Steuerung das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum 9 durch Kraftstoff gebildet, der eine größere Menge an von der Einlasseinspritzdüse 11 eingespritzten Kraftstoff als die Menge an von der Zylindereinspritzdüse 12 eingespritzten Kraftstoff enthält.
12 ist ein Zeitdiagramm, ähnlich zu 4, der Gesamtkraftstoffeinspritzungsmenge etc. zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 100. In dem in 12 gezeigten Beispiel wird nach dem Zeitpunkt t2 die zweite Steuerung durchgeführt. In der vorliegenden Ausführungsform wird Kraftstoff von sowohl der Einlasseinspritzdüse 11, als auch von der Zylindereinspritzdüse 12 während der zweiten Steuerung nach dem Zeitpunkt t2 eingespritzt. Zu diesem Zeitpunkt ist das Kraftstoffzufuhrverhältnis von der Einlasseinspritzdüse 11 größer als 50%.
13 ist Teil eines Flussdiagramms, ähnlich zu 7, das einen Steuerungsablauf einer Steuerung einer Kraftstoffeinspritzung von den beiden Einspritzdüsen 11, 12 zeigt. Der dargestellte Steuerungsablauf wird zu jedem bestimmten Zeitintervall durchgeführt. In 11 sind den Schritten, die ähnlich wie die Schritte in 7 sind, dieselben Bezugszeichen zugewiesen und die Erläuterung dieser Schritte wird weggelassen.
Wenn in Schritt S33 oder S34 die Einspritzungskorrekturmenge ΔQ berechnet wird, fährt der Steuerungsablauf zu Schritt S55 fort. In Schritt S55 wird das Öffnungseinspritzungsverhältnis Rp auf Grundlage der Motorlast und der Motordrehzahl berechnet, indem beispielsweise ein vorab erstelltes Kennfeld verwendet wird.
Als Nächstes wird in Schritt S56 die Öffnungseinspritzungsmenge Qp durch die nachfolgende Formel (3) berechnet und die Zylindereinspritzungsmenge Qd durch die Formel (4) berechnet: $Qp = Rp \times Qb + Δ Q$
$Qd = (1 - Rp) \times Qb$
Wie den vorstehenden Formeln (3) und (4) entnommen werden kann, wird in der vorliegenden Ausführungsform die Erhöhung der zu der Einspritzungskorrekturmenge ΔQ äquivalenten Kraftstoffeinspritzungsmenge nur für die Öffnungseinspritzungsmenge Qp durchgeführt.
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 2005307916 A [0002, 0003]

Claims

Verbrennungsmotor mit einer Zylindereinspritzdüse, die Kraftstoff direkt in einen Brennraum einspritzt, einer Einlasseinspritzdüse, die Kraftstoff in einen Einlasskanal einspritzt, und einer Steuereinrichtung, die eine Einspritzung von Kraftstoff von diesen beiden Einspritzdüsen steuert, wobei die Steuereinrichtung dazu angepasst ist, bis zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem Starten des Verbrennungsmotors eine erste Steuerung durchzuführen, bei der ein Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum durch nur von der Zylindereinspritzdüse eingespritzten Kraftstoff gebildet wird, und zum oder nach dem vorbestimmten Zeitpunkt eine zweite Steuerung durchzuführen, bei der ein Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum durch Kraftstoff gebildet wird, der eine größere Menge an von der Einlasseinspritzdüse eingespritztem Kraftstoff als von der Zylindereinspritzdüse eingespritztem Kraftstoff enthält, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs während der zweiten Steuerung kleiner als das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs während der ersten Steuerung und kleiner als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum während der zweiten Steuerung durch nur von der Einlasseinspritzdüse eingespritzten Kraftstoff gebildet wird.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs während der ersten Steuerung im Wesentlichen das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der vorbestimmte Zeitpunkt der Zeitpunkt ist, an dem nach Starten des Verbrennungsmotors ein Zyklus abgeschlossen ist, und die Steuereinrichtung dazu angepasst ist, während des ersten Zyklus nach Starten des Verbrennungsmotors durch die erste Steuerung ein Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum zu bilden, und dazu angepasst ist, im und nach dem zweiten Zyklus nach Starten des Verbrennungsmotors durch die zweite Steuerung ein Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum zu bilden.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der vorbestimmte Zeitpunkt ein Zeitpunkt ist, bevor ein Luft-Kraftstoff-Gemisch durch unmittelbar nach Motorstart von der Einlasseinspritzdüse eingespritzten Kraftstoff gebildet wird, und die Steuereinrichtung dazu angepasst ist, die erste Steuerung durchzuführen, bevor ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in den Brennräumen durch unmittelbar nach Motorstart von der Einlasseinspritzdüse eingespritzten Kraftstoff gebildet wird, und die zweite Steuerung durchzuführen, nachdem ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in den Brennräumen durch unmittelbar nach Motorstart von der Einlasseinspritzdüse eingespritzten Kraftstoff gebildet ist.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinrichtung dazu angepasst ist, eine erste Starteinspritzungssteuerung durchführen zu können, die die erste Steuerung während eines Zyklus nach Starten des Verbrennungsmotors durchführt und die zweite Steuerung im zweiten Zyklus beim und nach Starten des Verbrennungsmotors durchführt, und eine zweite Starteinspritzungssteuerung durchführen zu können, die die erste Steuerung durchführt, bevor ein Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum durch unmittelbar nach dem Motorstart von der Einlasseinspritzdüse eingespritzten Kraftstoff gebildet wird, und die zweite Steuerung durchführt, nachdem ein Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum durch unmittelbar nach Motorstart von der Einlasseinspritzdüse eingespritzten Kraftstoff gebildet ist, und die Steuereinrichtung dazu angepasst ist, zum Zeitpunkt eines Startens des Verbrennungsmotors von der ersten Starteinspritzungssteuerung oder der zweiten Starteinspritzungssteuerung gemäß dem Zustand des Verbrennungsmotors zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors durchzuführen.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuereinrichtung dazu angepasst ist, die zweite Steuerung so durchzuführen, dass ein Endzeitpunkt der zweiten Steuerung umso später ist, je geringer die Wandoberflächentemperatur des Brennraums des Verbrennungsmotors zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors ist.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Steuereinrichtung dazu angepasst ist, einen Endzeitpunkt der zweiten Steuerung in Übereinstimmung mit einer Gesamtkraftstoffeinspritzungsmenge von den beiden Einspritzdüsen nach dem Starten des Verbrennungsmotors zu bestimmen.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steuereinrichtung dazu angepasst ist, dass, wenn zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors geschätzt wird, dass die Temperatur der Wandoberfläche des Brennraums des Verbrennungsmotors gleich oder höher als eine vorbestimmte Temperatur ist, die zweite Steuerung nach dem Starten des Verbrennungsmotors nicht durchgeführt wird.