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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Gerät und ein Verfahren zum Einstellen
der in einen Zylinder eines Verbrennungsmotors eingeführten Luftmenge.
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Kraftstoffzuführgeräte der elektronischen Art,
die mit einer Vielzahl von Einspritzeinrichtungen versehen sind,
um Kraftstoff in Motoren einzuspritzen, sind nach dem Stand der
Technik bekannt. Bei einem typischen Gerät sind die Einspritzeinrichtungen
in einem Ansaugkanal angeordnet, der mit jedem Motorzylinder verbunden
ist, und sind in der Umgebung einer Kraftstoffkammer angeordnet.
Die Einspritzeinrichtungen spritzen den Kraftstoff in der Umgebung
der Kraftstoffkammer ein. Die eingespritzte Kraftstoffmenge wird
gemäß dem Fahrzustand
des Motors geregelt, indem die Zeitdauer eingestellt wird, während die
Einspritzeinrichtungen geöffnet
sind. Der in der Umgebung der Kraftstoffkammer eingespritzte Kraftstoff
wird einfach in die Brennkammern gezogen. Das verbessert die Motorleistung,
insbesondere das Ansprechverhalten des Motors (das Ansprechen auf
die Kraftstoffeinspritzmenge), wenn sich der Motor in einem Übergangszustand
befindet. Außerdem
werden unerwünschte
Motoremissionen reduziert.
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Die
Starteigenschaften des Motors sind jedoch schlechter als erwünscht, da
die Zerstäubung des
Kraftstoffs beim Starten des Motors unzureichend ist. Um mit diesem
Problem umzugehen, stößt der von
den Einspritzeinrichtungen eingespritzte Kraftstoff gegen die Körper der
zugehörigen
Einlassventile, um den Kraftstoff zu zerstäuben. Die Zerstäubung des
Kraftstoffs durch Anstoßen
an den Ventilkörpern
ist jedoch schwierig, wenn die Oberflächentemperatur der Ventilkörper niedrig
ist. Darüber
hinaus ist die Geschwindigkeit der durch den Ansaugkanal strömenden Luft
beim Starten des Motors niedrig. Somit ist es schwierig, den eingespritzten
Kraftstoff unter Verwendung der Luftströmung zu führen. Das führt zu einer Kondensation des
Kraftstoffs an den Wänden
des Ansaugkanals und vermindert die Menge des den Brennkammern zugeführten Kraftstoffs.
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Die
japanische ungeprüfte
Gebrauchsmusteroffenlegungsschrift
JP 01-119874 U (erstes Beispiel des Stands
der Technik) offenbart ein Gerät, das
die vorstehenden Probleme löst.
Das Gerät
ist mit einem Steuerventil versehen, das zum vollständigen Schließen des
Ansaugkanals in dem Ansaugkanal angeordnet ist. Das Steuerventil
ist in dem Ansaugkanal stromaufwärtig
von den Einspritzeinrichtungen angeordnet. Das Steuerventil schließt den Ansaugkanal,
um zu verhindern, dass während
des Zeitraums zwischen dem Ankurbeln des Motors bis zum Starten
des Motors eine große
Kraftstoffmenge in die Brennkammern fließt. Der Druck in dem Ansaugkanal
an der stromabwärtigen
Seite des Steuerventils wird durch die Hin- und Herbewegung der Kolben so vermindert,
dass ein ausreichender Unterdruck erzeugt wird. Das erhöht die Geschwindigkeit des
Luft-Kraftstoffgemisches, das den Brennkammern zugeführt wird.
Folglich wird die an der Wand der Ansaugkammer kondensierende Kraftstoffmenge vermindert und
die Zerstäubung
des von den Einspritzeinrichtungen eingespritzten Kraftstoffs wird verbessert.
Demgemäß werden
die Starteigenschaften des Motors verbessert. Darüber hinaus
wird die Menge der unerwünschten
Emissionen (d. h. Kohlenwasserstoffe) durch das Reduzieren der zum
Starten des Motors erforderlichen Kraftstoffmenge reduziert.
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Die
japanische ungeprüfte
Patentoffenlegungsschrift
JP
63-235632 A (zweites
Beispiel des Stands der Technik) offenbart ein Gerät, das die
von den Einspritzeinrichtungen eingespritzte Kraftstoffmenge beim
Starten des Motors gemäß der Kühlmitteltemperatur
kompensiert. Insbesondere wird die von den Einspritzeinrichtungen
eingespritzte Kraftstoffmenge erhöht, wenn die Kühlmitteltemperatur niedrig
ist. Die Anwendung dieses Geräts
auf das erste Beispiel des Stands der Technik behindert die Zufuhr
der optimalen Kraftstoffmenge zu den Brennkammern während dem
Starten des Motors. Die Menge des den Brennkammern zugeführten Luft-Kraftstoffgemisches
und die an der Wand des Ansaugkanals kondensierende Kraftstoffmenge ändern sich
gemäß der Höhe des Unterdrucks.
Demgemäß muss die
von den Einspritzeinrichtungen eingespritzte Kraftstoffmenge gemäß der Höhe des Unterdrucks
geändert
werden. Somit ist das Einspritzen der optimalen Kraftstoffmenge
in die Brennkammern während
des Startens des Motors schwierig, wenn die Kraftstoffmenge auf
der Grundlage der Kühlmitteltemperatur
kompensiert wird. Folglich wird eine große Menge an Kohlenwasserstoffen
beim Starten des Motors emittiert.
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Außerdem wird
das Starten schwieriger, wenn der Motor nicht innerhalb einer kurzen
Zeit nach dem Beginn des Ankurbelns anspringt, da keine Frischluft
in den Ansaugkanal eintritt.
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Aus
dem Dokument
DE 42
36 007 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Starten
eines Ottomotors bekannt. Gemäß diesem
Dokument wird in einem ersten Schritt, wenn der Motor gestartet werden
soll, das Einlasssteuerventil vollständig geschlossen. In einem
zweiten Schritt des Startvorgangs wird, wenn eine bestimmte Drehzahl
durch den Anlasser erreicht ist, das Einlasssteuerventil (Drosselklappe)
um einen vorbestimmten Betrag geöffnet,
um zu ermöglichen,
dass Luft in den Brennraum eingesaugt werden kann. Es soll somit
die Drosselklappe bzw. das Einlasssteuerventil bei Erreichen einer
Mindestdrehzahl durch den Anlasser um einen bestimmten Betrag geöffnet werden.
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Das
Dokument
DE 39 03 580
C2 beschreibt ein System zum Steuern des Betriebs eines
Verbrennungsmotors, bei dem, um ein übermäßiges Anfetten des Luft-/Kraftstoffverhältnisses
im Brennraum und ein sog. Absaufen des Motors zu verhindern, das
Einlasssteuerventil geöffnet
wird, wenn es nicht gelungen ist, den Motor innerhalb einer bestimmten
Zeitspanne zu starten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät und ein Verfahren zum Einstellen
der in einen Zylinder eines Verbrennungsmotors eingeführten Luftmenge
zu schaffen, mittels dem das Startverhalten des Verbrennungsmotors
verbessert werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 12 gelöst. Gemäß diesen
wird das Einlasssteuerventil in eine erste Position bewegt, um den
Ansaugkanal des Verbrennungsmotors zu öffnen und so die in den Zylinder eingeführte Luftmenge
um einen vorgegebenen Betrag zu erhöhen, wenn einbestimmte Zeitdauer
seit des Ankurbeln ohne Anspringen des Verbrennungsmotors verstrichen
ist, wobei das Einlasssteuerventil nur dann geöffnet wird und Kraftstoff nur
dann eingespritzt wird, wenn in zumindest einem Zylinder ein Hub
mit Kraftstoffverbrennung durchgeführt wurde.
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Die
Erfindung wird folgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele zusammen mit
den beigefügten
Zeichnungen detailliert erläutert.
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1 zeigt
eine Diagrammansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzregelgeräts;
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2 zeigt
ein Blockdiagramm des Aufbaus der elektronischen Regeleinheit;
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3(a) zeigt eine Zeitkurve, die die Motordrehzahl
beim Starten des Motors darstellt;
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3(b) zeigt eine Zeitkurve, die das Öffnen der
Drosselklappe beim Starten des Motors darstellt;
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3(c) zeigt eine Zeitkurve, die den Unterdruck
in dem Ansaugkanal beim Starten des Motors darstellt;
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3(d) zeigt eine Zeitkurve, die den Ansaug-, Kompressions-,
Verbrennungs- und Ausstoßhub
darstellt;
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4 zeigt
eine Kurve, die die grundlegende Einspritzmenge beim Starten des
Motors darstellt;
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5 zeigt
eine Kurve, die die Beziehung zwischen der Kühlmitteltemperatur und dem Kühlmitteltemperaturkorrekturkoeffizienten
darstellt;
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6 zeigt
eine Kurve, die die Beziehung zwischen der Ansauglufttemperatur
und dem Ansauglufttemperaturkorrekturkoeffizienten darstellt;
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7(a) zeigt eine vergrößerte Ansicht der 3(c);
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7(b) zeigt eine vergrößerte Ansicht der 3(d);
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8 zeigt
ein Ablaufdiagramm der beim Starten des Motors ausgeführten Kraftstoffeinspritzregelroutine;
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9 zeigt
ein Ablaufdiagramm der beim Starten des Motors ausgeführten Drosselklappenregelroutine;
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10 zeigt
eine Diagrammansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzregelgeräts.
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Ein
erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzregelgerät wird nun
unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 beschrieben.
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Wie
in 1 gezeigt ist, hat ein Motor 10 einen
Zylinderblock 11, der mit vier Zylindern 11a (#1, #2,
#3, #4) versehen ist. In jedem Zylinder 11a wird ein hin-
und hergehender Kolben 61 aufgenommen. Jeder Kolben 61 ist
mittels einer Pleuelstange 64 mit einer Kurbelwelle 63 verbunden.
Ein Zylinderkopf 12 ist zum Abdecken jedes Zylinders 11a über dem
Zylinderblock 11 angeordnet. In jedem Zylinder 11a ist zwischen
dem Zylinderkopf 12 und dem Kolben 61 eine Brennkammer 62 definiert.
Zündkerzen 26 sind für die Brennkammern 62 vorgesehen
und entlang dem Zylinderkopf 12 angeordnet.
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Ein
Einlassanschluss 121 und ein Auslassanschluss 122 sind
für jeden
Zylinder 11a in dem Zylinderkopf 12 vorgesehen.
Jeder Einlassanschluss 121 wird durch ein Einlassventil 13 wahlweise
geöffnet
oder geschlossen, während
jeder Auslassanschluss 12 durch ein Auslassventil 14 wahlweise
geöffnet
oder geschlossen wird. Die Einlass- und Auslassventile 13, 14 sind
im Zylinderkopf 12 angeordnet. Demgemäß sind für jeden Zylinder 11a Einlass- und
Auslassventile 13, 14 vorgesehen. Ein Kühlmitteltemperatursensor 30 ist
im Zylinderblock 11 zum Erfassen der Temperatur des den
Motor 10 kühlenden
Kühlmittels,
d. h. der Kühlmitteltemperatur
THW, vorgesehen, um ein dem erfassten Wert entsprechendes Signal
abzugeben.
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Ein
Ansaugkanal 15 ist mit jedem Einlassanschluss 121 verbunden.
Ein Ausgleichsbehälter 17, ein
Drosselkörper 18 und
ein Luftreiniger 19 sind in dem Ansaugkanal 15 angeordnet.
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Der
Ausgleichsbehälter 17 dämpft ein
Pulsieren der Ansaugluft. Ein Ansaugluftdrucksensor 31 ist
in dem Ausgleichsbehälter 17 vorgesehen,
um den Ansaugluftdruck PM zu erfassen und um ein dem erfassten Wert
entsprechendes Signal abzugeben.
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Der
Drosselkörper 18 umfasst
eine elektronisch geregelte Drosselklappe 181, ein Stellglied 21 zum
Antreiben der Klappe 181 und einen Drosselsensor 32.
Das Stellglied 21 umfasst einen Schrittmotor. Das Stellglied 21 stellt
zum Regeln der in jeden Zylinder 11a eingezogenen Luftmenge
den Öffnungswinkel
der Drosselklappe 181 ein. Der Drosselsensor 32 erfasst
den Öffnungswinkel
der Drosselklappe 181 oder den Drosselwinkel TA und gibt
ein dem erfassten Signal entsprechendes Signal ab. Ein Leerlaufschalter 37 ist
in dem Drosselsensor 32 eingeschlossen. Der Leerlaufschalter 37 gibt
ein Leerlaufsignal IDL ab, wenn die Drosselklappe 181 den Ansaugkanal 15 vollständig schließt.
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Ein
Ansauglufttemperatursensor 33 erfasst die Temperatur der
in den Ansaugkanal 15 gezogenen Luft, oder die Ansauglufttemperatur,
und gibt ein dem erfassten Wert entsprechendes Signal ab. Die durch
den Luftreiniger 19 durchtretende Luft strömt durch
den Drosselkörper 18 und
den Ausgleichsbehälter 17 und
wird in die Brennkammern 62 gezogen. Eine Einspritzeinrichtung 16 ist
für jeden
Zylinder 11a in der Umgebung des Einlassanschlusses 121 vorgesehen,
um Kraftstoff durch den Anschluss 121 einzuspritzen. Die
durch jede Einspritzeinrichtung 16 eingespritzte Kraftstoffmenge
wird gemäß der Zeitdauer eingestellt,
während
der die Einspritzeinrichtung 16 geöffnet ist. Der eingespritzte
Kraftstoff vermischt sich mit der Luft in dem zugehörigen Einlassanschluss 121 und
bildet ein Luft-Kraftstoffgemisch. Wenn das zugehörige Einlassventil 13 geöffnet ist, wird
das Luft-Kraftstoffgemisch
für die
Verbrennung in die Brennkammer 62 gezogen.
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Ein
Abgaskanal 23 ist mit jedem Auslassanschluss 122 verbunden.
Ein Abgasrohr 24 ist mit einem Ende des Abgasrohrs 24 verbunden.
Das aus der Verbrennung resultierende Abgas wird mittels des Abgaskanals 23 an
die Umgebung abgegeben. Eine Lambdasonde 34 erfasst die
Sauerstoffkonzentration im Abgas und gibt ein dem erfassten Wert
entsprechendes Signal ab. Das Abgasrohr 24 ist mit einem
Drei-Wege-Katalysator 25 versehen. Der Drei-Wege-Katalysator 25 entfernt
die in dem Abgas enthaltenen Hauptgiftbestandteile, das sind Kohlenwasserstoffe
(HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NOx).
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Eine
Zündeinrichtung 28 ist
mittels eines Verteilers 27 mit den Zündkerzen 26 verbunden.
Die Zündeinrichtung 28 erzeugt
eine Hochspannung. Die Spannung wird gemäß dem Drehwinkel der Kurbelwelle 26 auf
jede Zündkerze 26 verteilt.
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Der
Verteiler 27 schließt
einen (nicht gezeigten) Rotor ein, der sich einstückig mit
einer (nicht gezeigten) Nockenwelle dreht. Ein Motordrehzahlsensor 35 ist
zum Erfassen der Umdrehungsgeschwindigkeit der Kurbelwelle 63 oder
der Motordrehzahl NE in dem Verteiler 27 vorgesehen. Der
Drehzahlsensor 35 erfasst die Umdrehungsgeschwindigkeit
der Kurbelwelle 63 auf der Grundlage der Umdrehungsgeschwindigkeit
des Rotors und gibt ein dem erfassten Wert entsprechendes Signal
ab. Ein Zylinderidentifizierungssensor 36 ist in dem Verteiler 27 vorgesehen,
um beim Drehen des Rotors eine Bezugsposition an dem Rotor zu erfassen,
die einer bestimmten Drehphase der Kurbelwelle 63 entspricht. Der
Identifizierungssensor 36 gibt beim Erfassen der Bezugsposition
des Rotors ein Zylinderidentifizierungssignal ab.
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Eine
elektronische Regeleinheit (ECU) 50 empfängt die
von dem Identifizierungssensor 36 gesendeten Zylinderidentifizierungssignale.
Die ECU 50 ermittelt auf der Grundlage des Identifizierungssignals
welcher Zylinder 11a den Ansaughub vollzieht. Der gerade
den Ansaughub vollziehende Zylinder 11a wird als der anfangs
anspringende Zylinder eingerichtet. Die ECU 50 erfasst
den Kurbelwinkel gegenüber
einem bestimmten Zylinder 11a auf der Grundlage von Signalen,
die von dem Motordrehzahlsensor 35 und dem Zylinderidentifizierungssensor 36 gesendet
werden. Mit anderen Worten ausgedrückt erfasst die ECU 50 die
Art des Hubs (Ansaugen, Komprimieren, Verbrennen, Ausstoßen), den der
bestimmte Zylinder 11a gerade vollzieht. Demgemäß ist die
ECU 50 in der Lage, den Zündzeitpunkt und den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
des Zylinders 11a auf der Grundlage des Kurbelwinkels zu
ermitteln. Die Hübe
von jedem Zylinder 11a werden in einer vorgegebenen Reihenfolge
ausgeführt.
Deshalb kann der momentan in anderen Zylindern ausgeführte Hub
durch Bestätigen
des momentanen Hubs des bestimmten Zylinders 11a ermittelt
werden.
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Ein
Zündschloss 29 ist
in der Umgebung einer (nicht gezeigten) Lenksäule vorgesehen, um den Motor 10 zu
starten. Das Zündschloss 29 wird
in eine EIN-Position, eine AUS-Position und eine Startposition gedreht.
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Ein
Anlasser 60 startet den Motor 10. Beim Starten
des Motors 10 wird der Anlasser 63 mit der Kurbelwelle 63 verbunden,
um eine drehende Kraft auf die Kurbelwelle 63 aufzubringen.
Der Anlasser 63 wird angetrieben, wenn das Zündschloss 29 in
die Startposition gedreht wird. Ein Anlasserschalter 22 ist
in dem Anlasser 63 vorgesehen, um die Betätigung des
Anlassers 63 zu erfassen und ein Anlassersignal ST abzugeben.
Wenn der Anlasser 63 betätigt wird, wird der Wert des
Anlassersignals ST auf Eins gesetzt. Wenn der Anlasser 63 deaktiviert
wird, wird der Wert des Anlassersignals ST auf Null gesetzt.
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Wie
in 3 gezeigt ist, umfasst die ECU 50 eine
zentrale Verarbeitungseinheit (CPU = Central Processing Unit) 52,
einen Nur-Lese-Speicher (ROM = Read Only Memory) 51, einen
flüchtigen
Zugriffsspeicher (RAM = Random Access Memory) 53, einen flüchtigen
Sicherungszugriffsspeicher (RAM) 54, eine Zeitzähleinrichtung 58,
einen Eingangsschnittstellenschaltkreis 56, einen Ausgangsschnittstellenschaltkreis 57 und
einen Bus 55. Der ROM 51 speichert verschiedene
Programme. Der RAM 53 speichert zeitweise verschiedene
Daten. Der Sicherungs-RAM 54 hält zeitweise Daten, die früher gespeichert
waren. Die Zähleinrichtung 58 misst
die Zeit.
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Der
Anlasserschalter 22, das Zündschloss 29, der
Kühlmitteltemperatursensor 30,
der Ansaugluftdrucksensor 31, der Drosselsensor 32,
der Drosselsensor 33, die Lambdasonde 34, der
Motordrehzahlsensor 35, der Zylinderidentifizierungssensor 36 und
der Leerlaufschalter 37 sind mit dem Eingangsschnittstellenschaltkreis 56 verbunden.
Die Einspritzeinrichtungen 16, die Zündeinrichtung 28,
das Stellglied 21 und der Anlasser 60 sind mit
dem Ausgangsschnittstellenschaltkreis 57 verbunden. Die
CPU 52 führt
ein im ROM 51 gespeichertes Regelprogramm aus, um die Einspritzeinrichtungen 16,
das Stellglied 21, die Zündeinrichtung 28 und
den Anlasser 60 auf der Grundlage von Signalen zu steuern,
die von den Sensoren 22 und 29 bis 37 gesendet
werden. Beim Ausführen
des Programms werden eine Drosselklappenregelung und eine Kraftstoffeinspritzregelung ausgeführt.
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Die
Kraftstoffeinspritzregelroutine wird nun unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.
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Beim
Schritt 101 ermittelt die CPU 50, ob der Wert
des Anlassersignals ST auf Eins gesetzt ist. Wenn er auf Eins gesetzt
ist, ermittelt die ECU 50, dass der Motor 10 sich
gerade beim Starten befindet und schreitet zum Schritt 102 fort.
Wenn der Wert des Anlassersignals ST auf Null gesetzt ist, beendet
die ECU 50 die Ausführung
der Routine.
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Beim
Schritt 102 ermittelt die ECU 50 unter Bezugnahme
auf das Leerlaufsignal IDL, ob die Drosselklappe 181 den
Ansaugkanal 15 vollständig schließt. Wenn
er vollständig
geschlossen ist, schreitet die ECU 50 zum Schritt 103 fort.
Wenn die Drosselklappe 181 in einer offenen Position angeordnet ist,
schreitet die ECU 50 zum Schritt 109 fort.
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Beim
Schritt 103 liest die ECU 50 den Zählwert CNT,
das der durch die Zähleinrichtung 58 gemessene
Wert der Zeit ist. Der Zählwert
CNT zeigt die verstrichene Zeit an, seit sich die Motordrehzahl NE
auf einen vorgegebenen Wert erhöht
hat, nachdem der momentan in den Zylindern 11a ausgeführte Hub
identifiziert wurde. Beim Schritt 104 liest die ECU 50 die
Motordrehzahl NE.
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Beim
Schritt 105 schätzt
die ECU 50 den Wert des momentanen Drucks C in dem Ansaugkanal 15 aus
dem Zählwert
CNT und der Motordrehzahl NE. Insbesondere schätzt die ECU 50 den
Wert des Unterdrucks in jedem Zylinder 11a in der Umgebung des
zugehörigen
Einlassanschlusses 121. Der Druck C wird hier anschließend als
Einlassanschlussdruck bezeichnet. Der Druck C unterscheidet sich
von dem durch den Drucksensor 31 erfassten Druck. Beim Schätzen des
Einlassanschlussdrucks C bezieht sich die ECU 50 auf vorgegebene
Funktionsdaten, deren Parameter den Zählwert CNT, die Motordrehzahl
NE und den Einlassanschlussdruck C umfassen. Die ECU 50 berechnet
des Weiteren die Druckänderung ΔC. Wie in 7(a) gezeigt ist, wird die Druckänderung ΔC erhalten,
indem der momentane Einlassanschlussdruck C1 von
dem Einlassanschlussdruck der vorhergehenden Routine Ci-1 abgezogen
wird.
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Beim
Schritt 106 berechnet die ECU 50 die Ventilöffnungszeitdauer
t des Einlassventils 13 für den Vollzug der nachfolgenden
Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage der Motordrehzahl NE. Die Öffnungszeitdauer
t des Einlassventils 13 ist die Zeitdauer, die mit der
Berechnung des Einlassanschlussdrucks C oder dem Zeitpunkt T1 beginnt
bis zum Zeitpunkt T2, wenn das Einlassventil 13 geschlossen wird.
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Beim
Schritt 107 schätzt
die ECU 50 den Ansaugdruck D, der dem betreffenden Zylinder 11a zum Zeitpunkt
T2 entspricht, das dann ist, wenn das zugehörige Einlassventil 13 geschlossen
ist. Beim Schätzen
des Einlassanschlussdrucks D bezieht sich die ECU 50 auf
vorgegebene Funktionsdaten, deren Parameter den Einlassanschlussdruck
C, die Druckänderung ΔC, die Öffnungszeitdauer
t und den Einlassanschlussdruck D umfassen.
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Beim
Schritt 108 berechnet die ECU 50 die abschließende Einspritzmenge
TAU. Die ECU 50 berechnet zuerst die Grundeinspritzmenge
TAUa zum Starten des Motors auf der Grundlage des Einlassanschlussdrucks
D und der Kühlmitteltemperatur
THW. Die ECU 50 berechnet dann die abschließende Kraftstoffeinspritzmenge
TAU bei geschlossener Drosselklappe 181 mit der untenstehenden
Gleichung. TAU = TAUa × KTHW × KTHA
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KTHW
ist ein Kühlmitteltemperaturkompensationskoeffizient
und KTHA ist ein Ansauglufttemperaturkompensationskoeffizient. Der
Kühlmitteltemperaturkompensationskoeffizient
KTHW wird gemäß der Kühlmitteltemperatur
THW ermittelt, wie in der Kurve der 5 gezeigt
ist. Auf dieselbe Weise wird der Ansauglufttemperaturkompensationskoeffizient KTHA
gemäß der Ansauglufttemperatur
THA ermittelt, wie in der Kurve der 6 gezeigt
ist.
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Nach
der Berechnung der abschließenden Einspritzmenge
TAU beendet die ECU 50 die Ausführung der Routine.
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Beim
Fortschreiten vom Schritt 102 zum Schritt 109 ermittelt
die ECU 50, ob das Starten des Motors vervollständigt ist,
indem auf eine Startmarke Bezug genommen wird. Die Startmarke wird
bei einer anderen Routine auf Eins gesetzt, wenn die Motordrehzahl
NE niedriger als die Motorleerlaufdrehzahl wird. Bei anderen Bedingungen
wird die Startmarke auf Null gesetzt. Demgemäß schreitet die ECU 50 zum
Schritt 116 fort, wenn die Startmarke auf Eins gesetzt
ist, und zum Schritt 110, wenn die Startmarke auf Null
gesetzt ist.
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Beim
Schritt 116 tritt die ECU 50 in die Kraftstoffeinspritzregelung
ein, die nach dem Starten des Motors auszuführen ist, und beendet dann
die Ausführung
der Routine.
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Wenn
der Motor 10 beim Schritt 109 mit dem durch die
Drosselklappe 181 geöffneten
Ansaugkanal 15 noch nicht angesprungen ist, schreitet die ECU 50 zum
Schritt 110 fort.
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Die
in den Schritten 110 bis 115 ausgeführten Prozesse
sind meistens mit denen identisch, die bei den vorstehend erwähnten Schritten 103 bis 108 ausgeführt werden.
Jedoch beim Schritt 112 bezieht sich die ECU 50 beim
Schätzen
des Einlassanschlussdrucks C auf Funktionsdaten, die sich von denen
beim Schritt 105 unterscheiden. Auch beim Schritt 114 bezieht
sich die ECU 50 beim Schätzen des Einlassanschlussdrucks
D auf Funktionsdaten, die sich von denen beim Schritt 107 unterscheiden.
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Bei
dem Schritt 110 bis 115 wird der Ansaugkanal 15 durch
die Drosselklappe 181 geöffnet. Somit ist die in die
Brennkammern 62 eingezogene Luftmenge größer als
die während
der Verarbeitung der Schritte 103 bis 108. Demgemäß erhöht sich
die beim Schritt 115 von der Einspritzeinrichtung 26 eingespritzte
Kraftstoffmenge gemäß dem Erhöhen der Luftmenge.
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Bei
dieser Routine schätzt
die ECU 50 den momentanen Einlassanschlussdruck C und den
Einlassanschlussdruck D, das der Druck ist, wenn das Einlassventil 13 geschlossen
wäre. Demgemäß wird die
dem Einlassanschlussdruck D entsprechende Kraftstoffmenge berechnet
und von der zugehörigen Einspritzeinrichtung 16 in
jeden Zylinder 11a eingespritzt.
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Die
beim Starten des Motors ausgeführte Drosselklappenregelroutine
wird nun unter Bezugnahme auf 9 beschrieben.
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Beim
Schritt 201 ermittelt die ECU 50, ob das Starten
des Motors 10 vervollständigt
ist, indem auf dieselbe Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen
Schritt 109 auf die Startmarke Bezug genommen wird. Wenn
der Motor 10 angesprungen ist, schreitet die ECU 50 zum
Schritt 206 fort. Wenn das Starten des Motors 10 noch
nicht vervollständigt
ist, schreitet die ECU 50 zum Schritt 202 fort.
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Da
der Motor beim Schritt 206 angesprungen ist, öffnet die
ECU 50 den Ansaugkanal 15, um durch Einstellen
der Drosselklappe 181 auf den Öffnungswinkel θ1 nach dem
Starten den Motor 10 im Leerlauf zu betreiben. Die ECU 50 beendet
dann die Routine. Der Öffnungswinkel θ1 zum Betreiben
des Motors 10 im Leerlauf entspricht dem Winkel, der das
Strömen der
nötigen
Luftmenge zum Laufenlassen des Motors 10 ermöglicht.
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Beim
Schritt 202 ermittelt die ECU 50 auf der Grundlage
des Anlassersignals ST, ob der Anlasser 63 betrieben wird.
Wenn der Anlasser 63 betrieben wird, schreitet die ECU 50 zum
Schritt 203 fort. Wenn der Anlasser 63 nicht betrieben
wird, beendet die ECU 50 die Routine.
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Beim
Schritt 203 ermittelt die ECU 50, ob Kraftstoff
in jeden und alle vier Zylinder 11a (#1 bis #4) eingespritzt
wurde und ob die zugehörigen
vier Kolben alle die Ausführung
des Verbrennungshubs beendet haben. Der Schritt 203 wird
auf der Grundlage der Signale von dem Motordrehzahlsensor 35 und dem
Zylinderidentifizierungssensor 36 ausgeführt. Wenn
die Bedingungen des Schritts 203 erfüllt sind, schreitet die ECU 50 zum
Schritt 205 fort. Wenn die Bedingungen des Schritts 203 nicht
erfüllt
sind, schreitet die ECU 50 zum Schritt 204 fort.
Wenn beispielsweise Kraftstoff anfangs in den vierten Zylinder #4
eingespritzt wird, wie in den 7(a) und 7(b) gezeigt ist, wird der Kraftstoff nachfolgend
in der Reihenfolge des ersten Zylinders #1, des zweiten Zylinders
#2 und des dritten Zylinders #3 eingespritzt. Danach beginnt der
zu dem vierten Zylinder #4 gehörende
Kolben 61 mit dem Verbrennungshub. Die Kolben 61 des
ersten, zweiten und dritten Zylinders #1, #2, #3 beginnen dann mit
dem Expansionshub, wobei einer nach dem anderen fortschreitet. Wenn
der zu dem dritten Zylinder #3 gehörende Kolben 61 den Verbrennungshub
beginnt, schreitet die ECU 50 vom Schritt 203 zum
Schritt 205 fort. Mit anderen Worten ausgedrückt schreitet
die ECU 50 vom Schritt 203 zum Schritt 205 fort,
wenn das Starten des Motors 10 noch nicht vervollständigt ist,
selbst wenn eine vorgegebene Zeitdauer seit dem Beginn der Kraftstoffeinspritzung
verstrichen ist.
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Beim
Schritt 204 schließt
die ECU 50 den Ansaugkanal 15 mit der Drosselklappe 181 und
beendet dann die Routine.
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Beim
Schritt 205 öffnet
die ECU 50 des Weiteren den Ansaugkanal 51, um
die in die Brennkammern 52 gezogene Luftmenge durch Einstellen
der Drosselklappe 181 auf einen vorgegebenen Winkel θ2 zu erhöhen. Die
ECU 50 schreitet zum Schritt 205 fort, wenn die
in die Brennkammern 62 gezogene Luftmenge unzureichend
wird, nachdem eine vorgegebene Zeitdauer nach dem Ankurbeln verstrichen ist.
Die unzureichende Luftmenge behindert das Starten des Motors 10.
Der Öffnungswinkel θ2 ist ausreichend,
um die in die Brennkammern 62 gezogene Luftmenge zu erhöhen, während sich
auch der tatsächliche
Einlassanschlussdruck erhöht.
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Der
Betrieb des Kraftstoffeinspritzregelgeräts wird nun unter Bezugnahme
auf die Zeitkurven der 3(a) bis 3(d), 7(a) und 7(b) beschrieben. Die Zeitkurven zeigen
die Motordrehzahl NE, den Drosselwinkel TA, den Einlassanschlussdruck
und den aktuellen Hub der Zylinder #1 bis #4.
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Wenn
eine Verbrennung anfangs in der Brennkammer 62 des vierten
Zylinders #4 stattfindet, wie in 3(d) gezeigt
ist, beginnt das Erhöhen
der Motordrehzahl NE, wie in 3(a) gezeigt
ist. Die Vervollständigung
des Startens des Motors 10 wird ermittelt, wenn die Motordrehzahl
NE zum Zeitpunkt T3 einen vorgegebenen Wert erreicht. Wie in 3(b) gezeigt ist, ist der Ansaugkanal 15 bis
zum Zeitpunkt T3 durch die Drosselklappe 181 geschlossen,
um den Einlassanschlussdruck zu vermindern. Nach dem Zeitpunkt T3
wird die Drosselklappe 181 eingestellt und bei dem Öffnungswinkel θ1 gehalten. Das
ermöglicht
das Strömen
der Luft durch den Ansaugkanal 15 in die Brennkammern 62 und
das Betreiben des Motors 10 im Leerlauf.
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Die
durchgezogene Linie der 3(c) zeigt die
Schwankung des Einlassanschlussdrucks bei einem kontinuierlich geschlossenen
Zustand des Ansaugkanals 15. Die gestrichelte Linie der 3(c) zeigt die Schwankung des Einlassanschlussdrucks nach
dem Ankurbeln bei einem kontinuierlich offenen Zustand des Ansaugkanals 15 (der
Zustand, wobei der Drosselwinkel TA bei dem vorgegebenen Öffnungswinkel θ2 gehalten
wird). Wenn der Ansaugkanal 15 kontinuierlich geschlossen
ist, vermindert sich der Einlassanschlussdruck plötzlich,
wenn das Ankurbeln gestartet wird. Wenn jedoch der Ansaugkanal kontinuierlich
geöffnet
ist, ist die in die Brennkammern 62 gezogene Luftmenge
relativ groß.
Somit vermindert sich der Einlassanschlussdruck allmählich, wenn
das Ankurbeln gestartet wird.
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Der
Druck in der Umgebung des Einlassanschlusses 121 (Einlassanschlussdruck),
in den Kraftstoff durch die zugehörige Einspritzeinrichtung 16 eingespritzt
wird, unterscheidet sich von dem Druck in dem Ausgleichsbehälter 17 (Ansaugluftdruck),
der durch den Drucksensor 31 erfasst wird. Der Einlassanschlussdruck
schwankt, wenn die Zeit verstreicht. Der Einlassanschlussdruck wird
aus dem Zählwert CNT
(der verstrichenen Zeit seit dem Beginn des Ankurbelns) und der
Motordrehzahl NE geschätzt.
Es gibt eine leichte Zeitverschiebung von dem Zeitpunkt des Einspritzens
des Kraftstoffs aus der Einspritzeinrichtung 16 bis zu
dem Zeitpunkt, an dem der eingespritzte Kraftstoff die zugehörige Brennkammer 62 erreicht.
Eine Verminderung des Einlassanschlussdrucks findet statt, wenn
der eingespritzte Kraftstoff die zugehörige Brennkammer 62 erreicht.
Demgemäß wird die
Schwankung des Einlassanschlussdrucks vorher geschätzt, um
die Kraftstoffmenge zuzuführen,
die dem tatsächlichen
Einlassanschlussdruck entspricht. Insbesondere wird der Einlassanschlussdruck
des Einlassventils 13 geschätzt, der dem Zylinder 11 entspricht,
in den Kraftstoff eingespritzt wird, wenn das Einlassventil 13 geschlossen ist
(nach der Zeitdauer t). Die optimal eingespritzte Kraftstoffmenge
wird gemäß dem geschätzten Einlassanschlussdruck
berechnet.
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Das
Einspritzen des Kraftstoffs gemäß dem Anschlussdruck
verbessert die Starteigenschaften des Motors 10 und reduziert
unerwünschte
Emissionen, wie beispielsweise Kohlenwasserstoffe.
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Wenn
das Starten des Motors 10 nach dem Verstreichen einer vorgegebenen
Zeitdauer nicht vervollständigt
ist, gibt es aufgrund der unzureichenden Luftmenge in den Brennkammern 62 eine
Neigung zum Auftreten von Fehlzündungen.
Das behindert ein sanftes Starten des Motors 10. Wenn bei
diesem Ausführungsbeispiel
das Starten des Motors 10 nicht vervollständigt ist,
wird der Ansaugkanal 15 durch Einstellen der Drosselklappe 181 auf
einen vorgegebenen Winkel θ2
geöffnet,
selbst wenn Kraftstoff in jeden Zylinder 11a eingespritzt
wurde und der zugehörige
Kolben 61 den Verbrennungshub ausgeführt hat. Das erhöht die in
die Brennkammern 62 gezogene Luftmenge. Beim Berechnen
der Kraftstoffeinspritzmenge erhöht
eine Erhöhung
der Luftmenge die Grundkraftstoffeinspritzmenge. Das Erhöhen der Luftmenge
und der Kraftstoffmenge verbessert die Starteigenschaften des Motors 10.
Das startet zwangsläufig
den Motor 10.
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Obwohl
hier nur ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben ist, sollten für den Fachmann viele andere
Ausführungsbeispiele
der Erfindung offensichtlich sein, ohne dass vom Kern und Umfang der
Erfindung abgewichen wird. Insbesondere sollte verständlich sein,
dass die Erfindung in den folgenden Gestaltungen ausgeführt werden
kann.
- (1) Der Ansaugluftdrucksensor 31 kann
beseitigt werden. Dabei ist ein Luftströmungsmessgerät in dem
Ansaugkanal 15 angeordnet, um die Ansaugluftmenge zu messen.
- (2) Anstatt der Bezugnahme auf den Zählwert CNT und die Motordrehzahl
NE zum Schätzen des
Einlassanschlussdrucks kann beim Schätzen des Anschlussdrucks auf
den Ansaugluftdruck PM Bezug genommen werden, der durch den Ansaugluftdrucksensor 31 erfasst
wird. Dabei ist es nötig,
den Ansaugluftdruck PM so zu korrigieren, dass er mit dem tatsächlichen
Einlassanschlussdruck übereinstimmt.
Der Einlassanschlussdruck D nach dem Verstreichen der Zeitdauer
t wird aus dem korrigierten Druckwert geschätzt.
- (3) Bei dem bevorzugten und dargestellten Ausführungsbeispiel öffnet die
Drosselklappe 181 den Ansaugkanal 15, um die in
die Brennkammern 62 gezogene Luftmenge zu erhöhen, wenn
Kraftstoff in jeden Zylinder 11a eingespritzt wurde und
alle entsprechenden Kolben 11a den Expansionshub vollzogen
haben. Die in die Brennkammern 62 gezogene Luftmenge kann
jedoch auf andere Weisen erhöht
werden. Beispielsweise kann der Ansaugkanal 15 geöffnet werden,
nachdem drei der vier Zylinder 11a den Expansionshub ausgeführt haben.
Der Ansaugkanal 15 kann auch geöffnet werden, nachdem eine
vorgegebene Zeit nach dem anfänglichen
Einspritzen von Kraftstoff von der Einspritzeinrichtung 16 verstrichen
ist.
- (4) Wie in 10 gezeigt ist, kann eine durch
einen Gaszug 184 an ein Gaspedal 183 angeschlossene
Drosselklappe 182 an Stelle der elektronisch geregelten
Drosselklappe 181 eingesetzt werden. Die Drosselklappe 182 schließt den Ansaugkanal 15 nicht
vollständig,
sondern ermöglicht
den Durchtritt einer ausreichenden Luftmenge zum Betreiben des Motors 10 im
Leerlauf. Dabei ist ein elektronisch geregeltes Ventil 20 in
dem Ansaugkanal 15 angeordnet, um die durch den Kanal 15 strömende Luftmenge
einzustellen. Der Öffnungswinkel
des Ventils 20 wird durch das Stellglied 21 eingestellt.
Während
dem Starten des Motors 10 schließt das Ventil 20 den
Ansaugkanal 15 vollständig.
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Die
Erfindung betrifft das Gerät
und das Verfahren zum Einstellen der in den Zylinder 11a des Verbrennungsmotors
eingeführten
Luftmenge. Der Ansaugkanal 15 ist zum Einführen der
Luft mit dem Zylinder 11a verbunden. Das Einlassventil 13 ist
in dem Ansaugkanal 15 vorgesehen, um den Zylinder 11a periodisch
zu öffnen
und zu schließen.
Die Einspritzeinrichtung 16 ist zum Einspritzen von Kraftstoff in
dem Ansaugkanal 15 vorgesehen. Die Drosselklappe 181 ist
zum Einstellen der in den Zylinder 11a strömenden Luftmenge
in dem Ansaugkanal 15 angeordnet. Die elektronische Regeleinheit
ECU 50 regelt die Position der Drosselklappe 181.
Die ECU 50 schließt
den Ansaugkanal 15, um beim Starten des Ankurbelns den
Druck in dem Ansaugkanal 15 zu vermindern. Die ECU 50 bewegt
die Drosselklappe 181 in die erste Öffnungsposition θ2, um die
in den Zylinder 11a eingeführte Luftmenge zu erhöhen, nachdem
die vorgegebene Zeitdauer seit dem Start des Ankurbelns des Motors
verstrichen ist. Die ECU 50 bewegt die Drosselklappe 181 in
die Öffnungsposition θ1, wenn
der Motor anspringt.