DE102004013617B4

DE102004013617B4 - Steuerung zum Steuern beim Anlassen eines Motors

Info

Publication number: DE102004013617B4
Application number: DE102004013617A
Authority: DE
Inventors: Takashi Hamamatsu Ise
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2009-07-16
Anticipated expiration: 2024-03-20
Also published as: US6843225B1; JP4168386B2; DE102004013617A1; JP2004285998A

Abstract

Steuereinheit zum Steuern beim Anlassen eines Kraftfahrzeugmotors, umfassend:
ein Drosselventil in einem Einlasskanal eines Motors zur Steuerung einer Ansaugluftmenge;
ein Regelventil für die Nebenstromluftmenge, zum Steuern der Luftmenge in einem Nebenstromkanal, der das Drosselventil umgeht;
eine Zündspule, um eine Zündkerze ein und desselben Zylinders des Motors während einer Taktfolge einen Mehrfachzündfunken erzeugen zu lassen;
eine Steuerung für die Nebenstromluftmenge, um das Regelventil für die Nebenstromluftmenge so anzusteuern, dass die Motordrehzahl einer Motorsolldrehzahl entspricht;
eine Zündzeitpunkt-Regelvorrichtung, um eine Prozesssteuerung für die Zündspule so auszuführen, dass der Zündzeitpunkt der Zündkerze einem Sollzündzeitpunkt entspricht; und
eine Mehrfachzündfunkensteuerung, um die Zündspule so anzusteuern, dass die Zündkerze einen Mehrfachzündfunken abgibt, wobei
die Steuerung für die Nebenstromluftmenge die Motorsolldrehzahl berechnet, indem eine erste Motorsolldrehzahl und eine zweite Motorsolldrehzahl aufaddiert werden, und
die erste Motorsolldrehzahl sich entsprechend einer Kühlmitteltemperatur beim Anlassen des Motors und entsprechend einer verstrichenen Zeit...

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft Steuerungen zum Steuern beim Anlassen eines Motors, und insbesondere eine Steuerung zum Steuern beim Anlassen eines Motors, mit der die Menge an Kohlenwasserstoffen beim Kaltstart reduziert ist, beispielsweise eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs, um eine ausreichende Ansaugluftmenge sicherzustellen, so dass das Betriebsverhalten des kalten Motors verbessert und ein Absterben bzw. Stottern des Motors verringert bzw. eliminiert ist.
Hintergrund der Erfindung
Es ist ein Verbrennungsmotor an einem Fahrzeug bekannt, der eine Steuerung zum Steuern beim Anlassen des Motors enthält, um beim Kaltstart die Menge an schädlichen Kohlenwasserstoffen im Abgas zu reduzieren. Die Steuerung zum Steuern beim Anlassen des Motors erhält Eingänge wie z. B. die Motordrehzahl und Kühlmitteltemperatur, und steuert basierend auf diesen Faktoren die Menge an Ansaugluft und den Zündzeitpunkt.
In einer herkömmlichen, in der japanischen Offenlegungsschrift ( JP 10-30480 A ) offenbarten Steuerung zum Steuern beim Anlassen des Motors ist in einem Nebenstromluftkanal, der ein Drosselventil umgeht, ein Leerlaufdrehzahl-Steuerungsventil angeordnet. In einem den Luftanteil erhöhenden Nebenstromluftkanal zur Umgehung des Drosselventils ist ein den Luftanteil erhöhendes Steuerventil zum Anlassen des Motors angeordnet. Das den Luftanteil erhöhende Steuerventil öffnet sich, um den Luftanteil beim Anlassen des Motors zu erhöhen, wenn die Motordrehzahl nach dem Anlassvorgang auf eine bestimmte Drehzahl ansteigt. In zeitlicher Übereinstimmung mit diesem Öffnungsvorgang des den Luftanteil erhöhenden Steuerventils beim Anlassen des Motors setzt eine Regelung des Leerlaufdrehzahl-Steuerventils ein. Die Motorsolldrehzahl wird effektiv auf eine hohe Drehzahl eingestellt, um die Aktivierung eines Katalysators zu erleichtern.
In einer anderen herkömmlichen, in der japanischen Offenlegungsschrift ( JP 05-321730 A ) offenbarten Steuerung zum Steuern beim Anlassen eines Verbrennungsmotors wird die Luft in einem Nebenstromkanal zum Umgehen eines Drosselventils durch ein Luftmengen-Regelventil geregelt. Basierend auf einem Schaltverhältnis im Hinblick auf einen Öffnungswinkel des Luftmengen-Regelventils findet zur Verbesserung des Anspringverhaltens des Motors eine Vorhersagesteuerung statt. Das Schaltverhältnis wird stufenweise korrigiert und gesenkt, wenn die tatsächliche Motordrehzahl über der Motordrehzahl liegt, die durch Addition der Solldrehzahl und einer vorbestimmten Drehzahl berechnet wurde. Die Prozesssteuerung findet basierend auf einem Rückkopplungs-Schaltverhältnis statt, wenn die tatsächliche Motordrehzahl einmal angestiegen ist und dann bis auf unter die Motordrehzahl abgesunken ist, die durch Addition der Solldrehzahl und der vorherbestimmten Drehzahl berechnet wurde, um zu verhindern, dass die tatsächliche Motordrehzahl unter die Solldrehzahl absinkt.
Auch in einer anderen herkömmlichen, in der japanischen Offenlegungsschrift ( JP 10-47039 A ) offenbarten Steuerung zum Steuern beim Anlassen eines Motors wird festgestellt, wenn sich die Kühlmitteltemperatur innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs befindet und die Zeitdauer nach dem Anlassen des Motors kürzer als eine vorherbestimmte Zeit ist, dass der Katalysator nicht aktiv ist und ein Zündzeitpunkt steuerbar ist. Wenn die Motordrehzahl auf einer Solldrehzahl oder darüber liegt, wird der Zündzeitpunkt verzögert, um die Abgastemperatur anzuheben. Liegt die Motordrehzahl unter der Solldrehzahl, wird der Zündzeitpunkt nach vorne in Richtung auf einen normalen Zündzeitpunkt gelegt. Durch das Ansteigen der Abgastemperatur wird der Katalysator unter Verwendung von Normalkraftstoff zu einem frühen Zeitpunkt aktiviert, und so die Kraftstoffverbrennung bei der Verwendung von höher siedendem Kraftstoff stabilisiert.
Ferner umfasst in einer in der japanischen Offenlegungsschrift ( JP 2000-9010 A ) offenbarten Zündzeitpunktsteuerung mehr als ein Paar parallel angeordneter Zündspulen eine Primär- und Sekundärspule in magnetischer Verbindung mit einem Leistungsschaltelement und einem Steuerschaltkreis. Jede Zündspule hat eine Sekundärseite, die über Hochspannungsdioden mit einer Durchbruchsspannung angeschlossen ist, die höher ist als ein erforderlicher Sekundärstrom zur Isolierung. Dadurch wird der Zündzeitpunkt einer Mehrfachzündung genau gesteuert.
In der Offenlegungsschrift ( DE 19913316 A1 = US 6266957 B1 ) wird eine Steuerung einer Katalysator Aktivierung für Verbrennungsmotoren beschrieben. Dabei hat ein Motor variable Ventileinstellungsmechanismen, die beim Starten des Motors gesteuert werden, um eine Ventilöffnungsüberlappung eines Ansaugventils und eines Auslassventils um ca. 30 Grad Kurbelwinkel einzustellen. Dabei wird eine innere Abgasrückführung aktiv durchgeführt und eine Kraftstoffverbrennungsgeschwindigkeit in einem Zylinder relativ langsam und unverbrannter Kraftstoff im Zylinder an eine Abgasleitung abgebeben wird, um durch Selbstentzündung nachverbrannt zu werden. Die Temperatur des Abgases wird dabei hoch gehalten und die Katalysatoren können im kalten Zustand schnell aktiviert werden, indem die Nachverbrennung in der Abgasleitung aktiv realisiert wird. Ferner wird hier die Zündungseinstellung verzögert, indem das Luftkraftstoffverhältnis auf ein leicht mageres Verhältnis gesteuert wird und die Einstellung des Auslassventils vorverlegt wird.
Des Weiteren wird in der Offenlegungsschrift ( DE 10057076 A1 = US 6694959 = GB 2356428 ) ein Zünd- und Einspritzsteuerungssystem für Brennkraftmaschinen beschrieben. Dabei ändert während eines mehrfachen Entladevorgangs ein Mikrocomputer eine Entladeperiode jeder Entladung in Abhängigkeit von einem Druckübergang in einer Brennkammer einer Brennkraftmaschine. Somit wird die für jede Entladung eines mehrfachen Entladevorgangs verbrauchte Energie auf minimale Erfordernisse vermindert, und der Verbrauch der in einer Zündspule angesammelten Energie gesteuert.
Bei der herkömmlichen Steuerung zum Steuern beim Anlassen eines Motors ist es ganz typisch, dass der Zündzeitpunkt verzögert wird, um den Katalysator früh zu aktivieren, so dass die Menge an Kohlenwasserstoffen im kalten Motor reduziert ist, und dass ein Nebenluftstrom eingebracht wird, um die Motordrehzahl auf der Solldrehzahl zu halten.
In jüngster Zeit ist es aber hinsichtlich der Abgasbestimmungen erforderlich, ein mageres Kraftstoffgemisch bereitzustellen. Die Verwendung von höher siedendem Kraftstoff mit geringerer Flüchtigkeit als Normalkraftstoff führt zu einer unerwünschten Kraftstoffverbrennung, zu einem langsamen Hochlaufen auf die Motorsolldrehzahl und zum Absterben oder Stottern des Motors.
Demzufolge ist also die herkömmliche Steuerung zum Steuern beim Anlassen des Motors von der Eigenschaft des Kraftstoffs abhängig und kann eine stabile Steuerung des kalten Motors nicht erreichen. Auf Kosten des Betriebsverhaltens kann ein Absterben oder Stottern des Motors auftreten. Auch die Menge an Kohlenwasserstoffen ist nicht reduziert.
Außerdem läuft bei der herkömmlichen Steuerung zum Steuern beim Anlassen des Motors der Katalysator unter der herkömmlichen Steuerung nicht auf eine ausreichende Aktivierungstemperatur hoch. Es besteht keine andere Wahl, als die Unterstützung des Katalysators selbst zu erhöhen, um das Abgasreinigungsvermögen in den Griff zu bekommen.
Zusammenfassung der Erfindung
Um den oben erwähnten Nachteil aus der Welt zu schaffen oder abzuschwächen, stellt die vorliegende Erfindung eine Steuereinheit zum Anlassen eines Motors mit einem Drosselventil bereit, sowie mit einem Regelventil für die Nebenstromluftmenge, einer Zündspule, einer Steuerung für die Nebenstromluftmenge, einer Zündzeitpunktregelung und einer Mehrfachzündfunkensteuerung. Das Drosselventil ist in einem Einlasskanal des Motors angeordnet, um die Ansaugluftmenge zu steuern. Das Regelventil für die Nebenstromluftmenge steuert die Luftmenge in einem Nebenstromkanal, der das Drosselventil umgeht. Die Zündspule lässt eine Zündkerze ein und desselben Zylinders des Motors während eines Arbeitstakts einen Mehrfachzündfunken erzeugen (wie einen von der Zündkerze abgegebenen, schnellen Funkenstoß). Die Steuerung für die Nebenstromluftmenge steuert das Regelventil für die Nebenstromluftmenge so an, dass die Motordrehzahl auf der Motorsolldrehzahl liegt. Die Zündzeitpunktregelung führt die Prozesssteuerung für die Zündspule so durch, dass der Zündzeitpunkt der Zündkerze einem Sollzündzeitpunkt entspricht. Die Mehrfachzündfunkensteuerung steuert die Zündspule so an, dass die Zündkerze einen Mehrfachzündfunken abgibt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung steuert die Steuerung für die Nebenstromluftmenge das Regelventil für die Nebenstromluftmenge so an, dass die Motordrehzahl der Motorsolldrehzahl entspricht, und die Zündzeitpunktregelung führt die Prozesssteuerung für die Zündspule so aus, dass der Zündzeitpunkt der Zündkerze dem Sollzündzeitpunkt entspricht, und die Mehrfachzündfunkensteuerung steuert die Zündspule so an, dass die Zündkerze einen Mehrfachzündfunken abgibt. Dadurch kann bei einem kalten Motor beim Anlassen eine große Menge an Ansaugluft eingebracht werden, um die Temperatur des Katalysators schnell auf eine Aktivierungstemperatur ansteigen zu lassen. während des Ablaufs der Prozesssteuerung für den Zündzeitpunkt und den Mehrfachzündfunken gleicht sich die Motordrehzahl der Solldrehzahl an, was für Stabilität bei der Kraftstoffverbrennung sorgt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Schaubild, in dem eine Ausführungsform einer Steuereinheit zum Steuern beim Anlassen eines Motors dargestellt ist.
2 ist ein Blockschaubild eines Systems der Steuereinheit zum Steuern beim Anlassen eines Motors.
3 ist ein Ablaufplan der Steuerung beim Anlassen des Motors.
4 ist ein Ablaufplan in Fortsetzung von 3.
5 ist eine Grafik für eine erste Kühlmitteltemperatur beim Anlassen des Motors zur Bestimmung einer ersten Motorsolldrehzahl.
6 ist eine Grafik für eine zweite Kühlmitteltemperatur beim Anlassen des Motors zur Bestimmung einer zweiten Motorsolldrehzahl.
7 zeigt einen Zeitverlauf der Motordrehzahl.
8 zeigt einen Zeitverlauf der Motordrehzahl und der Nebenstromluftmenge.
9 zeigt einen Zeitverlauf der Motordrehzahl und des Zündzeitpunkts.
10 ist ein schematisches Schaubild, in dem eine andere Ausführungsform einer Steuereinheit zum Steuern beim Anlassen eines Motors dargestellt ist.
Ausführliche Beschreibung
Die vorliegende Erfindung wird in näherer Einzelheit wie folgt mit Bezug auf die Figuren beschrieben. In den 1 bis 9 ist eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. 1 zeigt einen in einem Fahrzeug (nicht gezeigt) eingebauten Motor 2, einen Zylinderblock 4, einen Zylinderkopf 6, einen Zylinder 8, einen Kolben 10 und einen Verbrennungsraum 12. Der Motor 2 ist ein Viertaktmotor mit mehreren Zylindern, der im Zylinderblock 4 mehr als einen Zylinder 8 enthält, wobei die Taktfolge die Takte Ansaugen, Verdichten, Verbrennen und Ausstoßen umfasst.
Der Motor 2 umfasst eine Einlass- und Auslassöffnung 14, 16, die mit dem Verbrennungsraum 12 in jedem Zylinder 8 in Verbindung stehen. In der Einlass- und Auslassöffnung 14, 16 sind ein Einlass- bzw. Auslassventil 18, 20 angeordnet. Der Motor 2 umfasst auch einen Einlass- und einen Auslasskanal 22, 24, die mit der Einlass- bzw. Auslassöffnung 14, 16 in Verbindung stehen.
Der Motor 2 umfasst eine Zündkerze 26, die dem Verbrennungsraum 12 in jedem Zylinder 8 zugewandt ist. Die Zündkerze 26 ist an eine Zündspule 28 angeschlossen. Die Zündspule 28 versorgt die Zündkerze 26 mit Hochspannung und lässt die Zündkerze 26 ein und desselben Zylinders während jedes Arbeitstakts einen Mehrfachzündfunken erzeugen.
Der Motor 2 umfasst ein Kraftstoff-Einspritzventil 30, das im Einlasskanal 22 angeordnet ist und der Einlassöffnung 14 zugewandt ist. An einer oberen Seite des Einlasskanals 22 mit Bezug auf das Kraftstoff-Einspritzventil 30 ist ein Drosselventil 32 angeordnet, um die Ansaugluftmenge zu steuern. Ein Nebenstromkanal 34 umgeht das Drosselventil 32 und steht mit dem Einlasskanal 22 in Verbindung. Ein Regelventil 36 für die Nebenstrom-Ansaugluftmenge regelt die durch den Nebenstromkanal 34 strömende Menge an Ansaugluft.
Wie in 2 gezeigt, umfasst der Motor 2 einen Katalysator 38 im Auslasskanal 24. Der Katalysator 38 entfernt Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxid (CO) und dgl. aus dem Abgas im Auslasskanal 24.
Ein Steuerabschnitt (ECU) 42 einer Steuerung zum Steuern beim Anlassen 40 des Motors ist mit der Zündspule 28, dem Kraftstoff-Einspritzventil 30 und dem Regelventil 36 verbunden.
Der Steuerabschnitt 42 ist mit einem Sensor 44 für die Kühlmitteltemperatur verbunden, um eine Kühlmitteltemperatur im Motor 2 zu erfassen, mit einem Ansaugtemperatursensor 46 zur Erfassung einer Ansauglufttemperatur im Einlasskanal 24, einem Kurbelwellenwinkelsensor 48 zur Erfassung eines Winkels einer Kurbelwelle (nicht gezeigt), und mit einem Motordrehzahlsensor 50 zum Erfassen der Motordrehzahl.
Der Steuerabschnitt 42 ist auch mit einem Zündschalter 52 für den Motor 2 verbunden, einem Anlasserschalter 54 zur Ingangsetzung eines Anlassermotors (nicht gezeigt), mit einem Gangbereichsschalter 56 zur Erfassung eines Gangbereichs eines automatischen Getriebes (nicht gezeigt), das mit dem Motor 2 verbunden ist, und mit einem Klimaanlagenschalter 58, um eine Klimaanlage (nicht gezeigt) des Fahrzeugs in Gang zu setzen.
Der Steuerabschnitt 42 umfasst eine Steuervorrichtung 60 für die Nebenstromluftmenge, eine Zündzeitpunkt-Regelvorrichtung 62, eine Steuervorrichtung 64 für den Mehrfachzündfunken, und eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung 66. Genauer gesagt steuert die Steuervorrichtung 60 für die Nebenstromluftmenge das Regelventil 36 für die Nebenstromluftmenge so an, dass die Motordrehzahl der Solldrehzahl entspricht. Die Zündzeitpunkt-Regelvorrichtung 62 steuert die Zündspule 28 so an, dass der Zündzeitpunkt der Zündkerze 26 dem Sollzündzeitpunkt entspricht. Die Steuervorrichtung 64 für den Mehrfachzündfunken steuert die Zündspule 28 so an, dass die Zündkerze 26 einen Mehrfachzündfunken abgibt. Die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung 66 steuert das Kraftstoff-Einspritzventil 30 so an, dass die Einspritzmenge auf eine Solleinspritzmenge eingeregelt wird.
Der Steuerabschnitt 42 empfängt Signale von verschiedenen Sensoren und Schaltern 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58. Die Zündspule 28, das Kraftstoff-Einspritzventil 30 und das Regelventil 36 für die Nebenstromluftmenge werden gesteuert von der Steuervorrichtung 60 für die Nebenstromluftmenge, der Zündzeitpunkt-Regelvorrichtung 62, der Steuervorrichtung 64 für den Zündfunken, und der Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung 66.
Die Steuervorrichtung 60 für die Nebenstromluftmenge berechnet die Motorsolldrehzahl, indem eine erste Motorsolldrehzahl und eine zweite Motorsolldrehzahl aufaddiert werden. Die erste Motorsolldrehzahl verändert sich entsprechend einer Kühlmitteltemperatur beim Anlassen des Motors, und mit Verstreichen einer bestimmten Zeit, nach der die Motordrehzahl eine Referenzdrehzahl zur Bestimmung der vollständigen Zündung (d. h. Verbrennung) übersteigt. Die zweite Motorsolldrehzahl verändert sich entsprechend der Kühlmitteltemperatur beim Anlassen des Motors.
Der Steuerabschnitt 64 für den Mehrfachzündfunken steuert die Zündkerze 26 ein und desselben Zylinders so an, dass ein Mehrfachzündfunken abgegeben wird, wenn die Motordrehzahl unterhalb einer vorbestimmten Drehzahl liegt, oder wenn eine gewisse Zeit verstrichen ist, nach der die Motordrehzahl ein Mal unter eine vorbestimmte Drehzahl abgesunken ist.
Die Zündzeitpunkt-Regelvorrichtung 62 führt die Prozesssteuerung so aus, dass der Zündzeitpunkt mehr als bei einem Basiszündzeitpunkt nach vorne gelegt wird, wenn die tatsächliche Motordrehzahl unterhalb der Motorsolldrehzahl liegt. Die Steuervorrichtung 64 für den Mehrfachzündfunken steuert die Zündkerze 26 ein und desselben Zylinders so an, dass ein Mehrfachzündfunken abgegeben wird.
Diese Steuerung oder Steuereinheit 40 steuert beim Anlassen des kalten Motors 2 so an, dass eine große Menge an Nebenstromansaugluft eingebracht wird, um die Katalysatortemperatur zur frühen Aktivierung zu erhöhen. Die Steuereinheit 40 steuert auch den auf den Sollzeitpunkt eingestellten Zündzeitpunkt und steuert den Mehrfachzündfunken so, dass der Zustand der Kraftstoffverbrennung stabilisiert wird und entsprechend der Kühlmitteltemperatur beim Anlassen des Motors die Motordrehzahl sich der Solldrehzahl angleicht.
Nachfolgend wird der Betrieb dieser Ausführungsform erläutert.
Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, beginnt ein Programm für die Steuerung 40 zum Steuern beim Anlassen des Motors in Schritt 100, wenn der Zündschalter 52 durch einen Zündschlüssel zum Anlassen des Motors 2 (IG EIN) aktiviert wird. Dann werden die Kühlmitteltemperatur und die Einlasstemperatur beim Anlassen des Motors gemessen.
Wenn die Kühlmitteltemperatur und die Einlasstemperatur beim Anlassen des Motors unterhalb von bestimmten Temperaturen liegen, wird, wie bei einer herkömmlichen Steuerung, eine große Menge an Nebenstromansaugluft eingebracht, um das Reinigungsvermögen des Katalysators 38 auszunutzen. Wenn die Kühlmitteltemperatur und die Einlasstemperatur beim Anlassen des Motors auf oder über den bestimmten Temperaturen liegen, ist die Abgaszusammensetzung auf Grund einer kleinen Kraftstoffeinspritzmenge annehmbar.
Nach dem Programmstart bei Schritt 100 bestimmt die Steuerung 40 zum Steuern beim Anlassen des Motors in Schritt 102, ob (1) die Kühlmitteltemperatur Tw beim Anlassen des Motors höher liegt als eine vorbestimmte niedrige Kühlmitteltemperatur TwL, aber niedriger als eine vorbestimmte hohe Kühlmitteltemperatur TwH ist (z. B. –10 Grad C < Tw < 40 Grad C), und ob (2) die Einlasstemperatur Ta beim Anlassen des Motors höher ist als eine vorbestimmte niedrige Einlasstemperatur TaL, aber niedriger als eine vorbestimmte hohe Einlasstemperatur TaH ist (z. B. –10 Grad C < Ta < 40 Grad C), und ob (3) der Motor 2 nicht erneut gestartet wird.
Wenn die Feststellung in Schritt 102 "NEIN" ergibt, endet das Programm bei Schritt 120. Wenn die Feststellung in Schritt 102 "JA" ergibt, d. h. dass der Motor 2 einen Kaltstart ausführt, dann wird für die Motordrehzahl N bei Schritt 104 eine Motorsolldrehzahl NT berechnet, und zwar basierend auf der Kühlmitteltemperatur beim Anlassen des Motors.
Diese Motorsolldrehzahl NT besteht aus einer ersten Motorsolldrehzahl NT1 und einer zweiten Motorsolldrehzahl NT2. Wie in 5 gezeigt ist, wird die erste Motordrehzahl NT1 entsprechend einer Grafik für die erste Kühlmitteltemperatur beim Anlassen des Motors eingestellt. Wie in 6 gezeigt ist, wird die zweite Motordrehzahl NT2 entsprechend einer Grafik für die zweite Kühlmitteltemperatur beim Anlassen des Motors eingestellt.
Dann erfolgt bei Schritt 106 eine Feststellung, ob die tatsächliche Motordrehzahl Ne eine Referenzmotordrehzahl übersteigt, zur Bestimmung der vollständigen Zündung (d. h. Verbrennung) NK. Wenn die Feststellung bei Schritt 106 "NEIN" ergibt, endet das Programm bei Schritt 120. Wenn die Feststellung in Schritt 106 "JA" ergibt, wird die Motorsolldrehzahl NT, basierend auf der Kühlmitteltemperatur beim Anlasssignal des Motors und, basierend auf der verstrichenen Zeit, bei Schritt 108 berechnet.
Im Einzelnen wird, wie in 7 gezeigt, die Motorsolldrehzahl NT berechnet, indem die erste und zweite Solldrehzahl NT1 und NT2 addiert werden, nachdem eine vorbestimmte Zeit X ab dem Zeitpunkt verstrichen ist, an dem die tatsächliche Motordrehzahl Ne die Referenzdrehzahl NK zur Feststellung der vollständigen Zündung (z. B. Referenzmotordrehzahl 500 min-1) überstiegen hat. Die erste Solldrehzahl NT1 wird so eingestellt, dass sie nach Verstreichen einer Abfallzeit Y nach der vorbestimmten Zeit X auf 0 min-1 abfällt.
Dadurch berechnet sich die Solldrehzahl NT durch Addition der ersten Motorsolldrehzahl, die sich entsprechend der Kühlmitteltemperatur beim Anlassen des Motors verändert und entsprechend der verstrichenen Zeit Y, nachdem die Motordrehzahl die Referenzdrehzahl NK zur Bestimmung der vollständigen Zündung (also Verbrennung) übersteigt, und der zweiten Motorsolldrehzahl, die sich entsprechend der Kühlmitteltemperatur beim Anlassen des Motors verändert.
Bei Schritt 110 wird eine Feststellung getroffen, ob die folgenden Bedingungen alle erfüllt sind: (1) die tatsächliche Motordrehzahl Ne übersteigt die Referenzdrehzahl NK zur Bestimmung der vollständigen Zündung, (2) der Anlasserschalter 54 und der Schalter 58 für die Klimaanlage sind deaktiviert, (3) diese Steuerung zum Steuern beim Anlassen des Motors ist noch nie durchgeführt worden, nachdem der Zündschalter 52 aktiviert wurde, und (4) der Gangbereichsschalter 56 ist nicht in einer Fahrstufe.
Bei dieser Feststellung in Schritt 110 wird die Steuerung nicht erneut aktiviert, sobald die Bedingungen erfüllt sind und die Steuerung zum Steuern beim Anlassen des Motors aktiviert ist. D. h. dass die Steuerung zum Steuern beim Anlassen des Motors nur zu diesem Anlassen des Motors aktiviert wird. Es wird auch die große Menge an Nebenstromansaugluft nicht eingebracht, wenn sich der Schaltbereich des Automatikgetriebes in der Fahrstufe befindet.
Wenn die Feststellung bei Schritt 110 "NEIN" ergibt, endet das Programm bei Schritt 120. Wenn die Feststellung bei Schritt 110 "JA" ergibt, dann setzt die Steuerung für die Nebenstromluftmenge (ISC-Durchsatz) beim Anlassen des Motors ein.
Die Nebenstromluftmenge "ISCFST" beim Anlassen des Motors ist in 8 gezeigt. QAFST1 (Tw) ist eine Nebenstromluftmenge (in Litern) zur Korrektur, nachdem die tatsächliche Motordrehzahl Ne die Referenzdrehzahl NK zur Bestimmung der vollständigen Zündung überstiegen hat (entsprechend der Grafik für die Kühlmitteltemperatur beim Anlassen des Motors eingestellt). QAFST2 (Tw) ist eine Nebenstromluftmenge zur Korrektur #2, nachdem die tatsächliche Motordrehzahl Ne die Referenzdrehzahl NK zur Bestimmung der vollständigen Zündung überstiegen hat (entsprechend der Grafik für die Kühlmitteltemperatur beim Anlassen des Motors eingestellt). TQAFST1 ist eine Nebenstromluftmengen-Korrekturzeit, nachdem die tatsächliche Motordrehzahl Ne die Referenzdrehzahl NK zur Bestimmung der vollständigen Zündung überstiegen hat. TQAFST2 ist eine Nebenstromluftmengen-Korrekturzeit #2, nachdem die tatsächliche Motordrehzahl Ne die Referenzdrehzahl NK zur Bestimmung der vollständigen Zündung überstiegen hat. TQAFST3 ist eine Nebenstromluftmengen-Korrekturzeit #3, nachdem die tatsächliche Motordrehzahl Ne die Referenzdrehzahl NK zur Bestimmung der vollständigen Zündung überstiegen hat. ISCFST wird zu QAFST1 (Tw) Liter, nachdem die tatsächliche Motordrehzahl Ne die Referenzdrehzahl NK zur Bestimmung der vollständigen Zündung überstiegen hat und TQAFST1 verstrichen ist. ISCFST wird zu QAFST2 (Tw) Liter, nachdem die tatsächliche Motordrehzahl Ne die Referenzdrehzahl NK zur Bestimmung der vollständigen Zündung überstiegen hat und TQAFST2 verstrichen ist. ISCFST wird zu 0 Liter, wenn die tatsächliche Motordrehzahl Ne die Referenzdrehzahl NK zur Bestimmung der vollständigen Zündung überstiegen hat und TQAFST3 verstrichen ist. Die rückgekoppelte Korrektur der Nebenstromluftmenge ISCFST mit Bezug auf die Motordrehzahl wird zu 0 Liter. QISC (Gesamtvolumen der Nebenstromluft) lässt sich darstellen durch die Gleichung: QISC = ISCTW (Gesamtvolumenstrom) + ISCFST. ISCFST wird für jeden Zylinder auf eine große Menge, wie z. B. auf über 120 Liter, eingestellt.
Somit ist beim Anlassen des Motors die Nebenstromluftmenge so eingestellt, dass sie größer wird, nachdem die tatsächliche Motordrehzahl Ne die Referenzdrehzahl NK zur Bestimmung der vollständigen Zündung überstiegen hat, und nach Verstreichen von TQAFST1. Dadurch ist ein extrem mageres Kraftstoff/Luft-Verhältnis bereitgestellt und es kann ein starker Anstieg der Motordrehzahl gedrosselt werden. Außerdem liegt die Rückkopplungskorrektur bezüglich der Motordrehzahl bei 0 Liter, so dass eine große Menge der Nebenstromluft bis hin zum maximalen Durchsatz eingebracht werden kann.
Nach Schritt 112 der Steuerung für die Nebenstromluftmenge wird bei Schritt 114 die Prozesssteuerung für den Zündzeitpunkt durchgeführt. Die Steuerung der Nebenstromluftmenge ist in 9 gezeigt. ADVS ist der endgültige Zündzeitpunkt, ADVSTD ist ein Basiszündzeitpunkt, und ADVFB ist ein Zündzeitpunkt, der durch die Rückkopplung der Motordrehzahl korrigiert ist. _Ne ist dargestellt durch die Gleichung: _Ne = tatsächliche Motordrehzahl Ne – Motorsolldrehzahl NT. Kp ist ein proportionaler Korrekturfaktor. Ki ist eine integrale Korrekturfaktorverstärkung. I ist ein integraler Korrekturfaktor (I = _Ki; Ki wird für jede Zündung integriert, bis die Motordrehzahl über NT liegt). Ki ist die integrale Korrekturfaktorverstärkung (Kip stellt eine positive Verstärkung dar, wenn _Ne kleiner Null ist, und Kim stellt eine negative Verstärkung dar, wenn _Ne größer als Null ist). ADVS berechnet sich durch die Gleichung: ADVS = ADVSTD + ADVFB. Die Prozesssteuerung wird so ausgeführt, dass der Zündzeitpunkt dem endgültigen Zündzeitpunkt ADVS entspricht.
Als Nächstes erfolgt bei Schritt 116 eine Feststellung, ob (1) die tatsächliche Motordrehzahl Ne von der Solldrehzahl NT auf eine erste vorbestimmte Drehzahl A absinkt (dargestellt durch die Gleichung: _Ne < –A), oder (2) ob die Zeitperiode, ab der die tatsächliche Motordrehzahl Ne von der Solldrehzahl NT auf eine zweite vorbestimmte Drehzahl B absinkt, für eine vorbestimmte Zeit C anhält (dargestellt durch die Gleichung: _Ne < –B; Zeitdauer > C).
Wenn die Feststellung bei Schritt 116 "NEIN" ergibt, endet das Programm bei Schritt 120. Wenn die Feststellung bei Schritt 116 "JA" ergibt, wird bei Schritt 118 die Zündkerze 26 ein und desselben Zylinders mehr als ein Mal gezündet (D > 1), bis sich die tatsächliche Motordrehzahl Ne der Solldrehzahl NT angleicht, und dann endet das Programm bei Schritt 120.
Dieser Mehrfachzündfunken wird erzeugt, wenn die Motordrehzahl so weit abgesunken ist, dass sie mit der Prozesssteuerung des Zündzeitpunkts nicht aufgefangen werden kann, oder wenn die Motordrehzahl abgesunken ist und die vorbestimmte Zeit verstrichen ist, sich aber die Motordrehzahl nicht an die Solldrehzahl NT angeglichen hat. Übrigens hängt es von der Temperatur des Kühlmittels im Motor 2 ab, für wie viele Male (Male D; die Anzahl von Funken D) ein Mehrfachzündfunken erzeugt wird. Je niedriger die Temperatur, desto geringer ist die Anzahl für D eingestellt.
Wie somit beschrieben wurde, steuert die Steuervorrichtung 60 für die Nebenstromluftmenge das Regelventil 36 für die Nebenstromluftmenge so an, dass die Motordrehzahl der Solldrehzahl entspricht. Die Zündzeitpunkt-Regelvorrichtung 62 steuert die Zündspule 28 so an, dass der Zündzeitpunkt der Zündkerze 26 dem Sollzündzeitpunkt entspricht. Die Steuervorrichtung 64 für den Mehrfachzündfunken steuert die Zündspule 28 so an, dass die Zündkerze 26 einen Mehrfachzündfunken abgibt.
Die Steuervorrichtung 60 für die Nebenstromluftmenge berechnet die Solldrehzahl durch Addition der ersten Motorsolldrehzahl, die sich entsprechend der Kühlmitteltemperatur beim Anlassen des Motors und entsprechend der Zeit Y verändert, die vergangen ist, nachdem die Motordrehzahl die Referenzdrehzahl NK zur Bestimmung einer vollständigen Zündung überstiegen hat, und der zweiten Motorsolldrehzahl, die sich entsprechend der Kühlmitteltemperatur beim Anlassen des Motors verändert.
Der Steuerabschnitt 64 für den Mehrfachzündfunken steuert die Zündkerze 26 ein und desselben Zylinders so an, dass sie einen Mehrfachzündfunken abgibt, wenn die Motordrehzahl unter der vorbestimmten Drehzahl liegt, oder wenn eine bestimmte Zeit verstrichen ist, nachdem die Motordrehzahl ein Mal unter die vorbestimmte Drehzahl abgesunken ist.
Außerdem führt die Zündzeitpunkt-Regelvorrichtung 62 die Prozesssteuerung so aus, dass der Zündzeitpunkt mehr als bei einem Basiszündzeitpunkt vorverlegt wird, wenn die tatsächliche Motordrehzahl unter der Motorsolldrehzahl liegt. Die Steuervorrichtung 64 für den Mehrfachzündfunken steuert die Zündkerze 26 ein und desselben Zylinders so an, dass sie einen Mehrfachzündfunken abgibt.
Dadurch steuert die Steuereinheit 40 beim Kaltstart des Motors 2 so, dass eine große Menge an Nebenstromansaugluft eingebracht wird, um die Katalysatortemperatur zur frühen Aktivierung anzuheben. Die Steuerung 40 stellt den Zündzeitpunkt auch auf den Sollzeitpunkt ein und steuert den Mehrfachzündfunken, um den Zustand der Kraftstoffverbrennung zu stabilisieren, damit sich die Motordrehzahl der entsprechend der Kühlmitteltemperatur beim Anlassen des Motors eingestellten Solldrehzahl angleicht. Der Zündzeitpunkt wird nach vorne gelegt und die Zündung findet zwei Mal statt, wenn die tatsächliche Motordrehzahl unter der Solldrehzahl liegt. Der Zündzeitpunkt wird verzögert und die Zündung findet ein Mal statt, wenn die tatsächliche Motordrehzahl über der Solldrehzahl liegt. Dadurch ist das System durch die Eigenschaft des Kraftstoffs nicht beeinflusst, und eine nachteilige Kraftstoffverbrennung kann vermieden werden.
Dementsprechend erlaubt es die Steuereinheit 40 zur Steuerung beim Anlassen des Motors dem Katalysator 38, bei einem kalten Motor zu einem frühen Zeitpunkt einzusetzen, um so die Menge an freigesetzten Kohlenwasserstoffen (HC) zu reduzieren. Es lässt sich auch die genaue entsprechende Motorsolldrehzahl einstellen, um über ausreichend Ansaugluft zu verfügen, so dass das Betriebsverhalten des kalten Motors verbessert ist. Eine zuverlässige Steuerung des kalten Motors kann ohne Einflussnahme durch die Eigenschaft des Kraftstoffs erzielt werden, wodurch ein Absterben oder Stottern des Motors vermieden ist.
In dieser Ausführungsform wird beim Kaltstart des Motors 2 eine große Menge an Nebenstromluft im Nebenstromkanal 34 eingebracht. Zur Erhöhung der Temperatur des Katalysators 38 kann zur schnellen Aktivierung aber auch eine große Luftmenge im Einlasskanal 22 eingebracht werden.
In 10 ist eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Für Merkmale, die denen in der ersten Ausführungsform beschriebenen identisch oder in der Funktion ähnlich sind, werden nachfolgend die selben Bezugszeichen verwendet. In der in 10 gezeigten Steuerung zum Steuern beim Anlassen eines Motors ist ein elektronisches Drosselventil 68 im Einlasskanal 22 zur Steuerung der Luftmenge angeordnet. Ein Stellglied 70 ist mit dem Steuerabschnitt 42 verbunden und wirkt dahingehend, das elektronische Steuerventil 68 zu öffnen/schließen. Im Steuerabschnitt 42 ist eine Ansaugluftmengen-Steuervorrichtung 72 angeordnet, um das Stellglied 70 des elektronischen Drosselventils so anzusteuern, dass die Motordrehzahl der Solldrehzahl entspricht.
In dieser letzteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das elektronische Drosselventil 68 im Einlasskanal 22 zur Steuerung der Luftmenge angeordnet. Die Zündspule 28 lässt die Zündkerze 26 ein und desselben Zylinders des Motors 2 in einer Taktfolge Mehrfachzündfunken erzeugen. Die Ansaugluftmengen-Steuervorrichtung 72 ist vorgesehen, um das Stellglied 70 des elektronischen Drosselventils so anzusteuern, dass die Motordrehzahl der Solldrehzahl entspricht. Die Zündzeitpunkt-Regelvorrichtung 62 führt die Prozesssteuerung für die Zündkerze 26 so aus, dass der Zündzeitpunkt der Zündkerze 26 dem Sollzündzeitpunkt entspricht. Die Steuervorrichtung 64 für den Mehrfachzündfunken steuert die Zündspule 28 so an, dass die Zündkerze 26 einen Mehrfachzündfunken abgibt.
Durch die Steuerung 40 dieser Ausführungsform wird beim Anlassen des Motors eine große Menge an Luft im Einlasskanal 22 eingebracht, um die Temperatur des Katalysators 38 zur schnellen Aktivierung zu erhöhen. Die Steuerung 40 stellt den Zündzeitpunkt auch auf den Sollzeitpunkt ein und steuert den Mehrfachzündfunken, um den Zustand der Kraftstoffverbrennung zu stabilisieren, so dass sich die Motordrehzahl der Solldrehzahl angleicht, die entsprechend der Kühlmitteltemperatur beim Anlassen des Motors eingestellt wird. Von daher wird durch die Eigenschaft des Kraftstoffs das System nicht beeinflusst, und eine nachteilige Kraftstoffverbrennung kann vermieden werden.
Demgemäß wird durch die Steuerung 40 zur Steuerung beim Anlassen des Motors eine ähnliche Wirkung erreicht wie in der oben erwähnten Ausführungsform. Indem man lediglich das Programm verändert, kann diese Ausführungsform auf den Motor 2 mit dem elektronischen Drosselventil 68 angewendet werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das oben Gesagte beschränkt, sondern es können an ihr verschiedene Veränderungen oder Modifikationen vorgenommen werden.
Beispielsweise kann die Steuerung vereinfacht werden durch eine Voreinstellung der Menge der Nebenstromluft, des Zündzeitpunkts, und der Frequenz des Mehrfachzündfunkens entsprechend der Temperatur des Kühlmittels für den Motor 2, und indem dann zur Verwendung für die Steuerung eine Kombination der Nebenstromluftmenge, des Sollzündzeitpunkts und der Frequenz des Mehrfachzündfunkens ausgelesen wird. Außerdem kann die Kraftstoffverbrennung ohne Einflussnahme seitens der Eigenschaft des Kraftstoffs stabilisiert werden, indem man die Motorsolldrehzahl aus einer Kombination der beim Anlassen des Motors erfassten Temperatur mit der Einlasstemperatur einstellt. Darüber hinaus können, wenn die Zündkerze 26 ein und desselben Zylinders einen Mehrfachzündfunken abgibt, also "n" Mal zündet, die Stärke und Frequenz jedes Funkens vom ersten Funken bis zum "n"-ten Funken eingestellt werden, je nach der Eigenschaft des Kraftstoffs, wodurch die Kraftstoffverbrennung ohne Beeinflussung durch die Eigenschaft des Kraftstoffs stabilisiert wird.
Obwohl zu Darstellungszwecken eine bestimmte, bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Einzelnen offenbart wurde, wird man erkennen, dass Veränderungen oder Modifikationen der offenbarten Vorrichtung, einschließlich der anderen Anordnung von Teilen, innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen.

Claims

Steuereinheit zum Steuern beim Anlassen eines Kraftfahrzeugmotors, umfassend: ein Drosselventil in einem Einlasskanal eines Motors zur Steuerung einer Ansaugluftmenge; ein Regelventil für die Nebenstromluftmenge, zum Steuern der Luftmenge in einem Nebenstromkanal, der das Drosselventil umgeht; eine Zündspule, um eine Zündkerze ein und desselben Zylinders des Motors während einer Taktfolge einen Mehrfachzündfunken erzeugen zu lassen; eine Steuerung für die Nebenstromluftmenge, um das Regelventil für die Nebenstromluftmenge so anzusteuern, dass die Motordrehzahl einer Motorsolldrehzahl entspricht; eine Zündzeitpunkt-Regelvorrichtung, um eine Prozesssteuerung für die Zündspule so auszuführen, dass der Zündzeitpunkt der Zündkerze einem Sollzündzeitpunkt entspricht; und eine Mehrfachzündfunkensteuerung, um die Zündspule so anzusteuern, dass die Zündkerze einen Mehrfachzündfunken abgibt, wobei die Steuerung für die Nebenstromluftmenge die Motorsolldrehzahl berechnet, indem eine erste Motorsolldrehzahl und eine zweite Motorsolldrehzahl aufaddiert werden, und die erste Motorsolldrehzahl sich entsprechend einer Kühlmitteltemperatur beim Anlassen des Motors und entsprechend einer verstrichenen Zeit verändert, nachdem die Motordrehzahl eine Referenzdrehzahl zur Bestimmung einer vollständigen Zündung überschritten hat, und die zweite Motorsolldrehzahl sich entsprechend der Kühlmitteltemperatur beim Anlassen des Motors verändert.
Steuereinheit zum Steuern beim Anlassen eines Motors, nach Anspruch 1, wobei die Mehrfachzündfunkensteuerung die Zündkerze ein und desselben Zylinders so ansteuert, dass sich ein Mehrfachzündfunken der Zündkerze ergibt, wenn die Motordrehzahl unter einer vorbestimmten Drehzahl liegt, oder wenn eine bestimmte Zeit verstrichen ist, nachdem die Motordrehzahl ein Mal unter eine vorbestimmte Drehzahl abgefallen ist.
Steuereinheit zum Steuern beim Anlassen eines Motors, nach Anspruch 1, wobei die Zündzeitpunkt-Regelvorrichtung so regelt, dass der Zündzeitpunkt mehr als bei einem Basiszündzeitpunkt nach vorne gelegt wird, wenn die tatsächliche Motordrehzahl unter der Motorsolldrehzahl liegt, und die Mehrfachzündfunkensteuerung die Zündkerze ein und desselben Zylinders so ansteuert, dass sie einen Mehrfachzündfunken abgibt.