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Die
Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung und ein Verfahren
einer Brennkraftmaschine mit einem variablen Ventilmechanismus,
der zumindest einen Hubbetrag eines Einlassventils als Öffnungs-/Schließcharakteristik
des Einlassventils ändern
kann.
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Bei
einer Brennkraftmaschine verändert
sich eine Einlassluftmenge, die erforderlich ist, wenn die Brennkraftmaschine
gestartet wird (eine erforderliche Luftmenge), in Abhängigkeit
von dem Verbrennungsmotorbetriebszustand wie zum Beispiel einer
Temperatur des Verbrennungsmotors. Herkömmlicherweise wird eine derartige
erforderliche Luftmenge durch Steuern eines Öffnungsbetrags des Drosselventils eingestellt.
Doch wurden in den vergangenen Jahren verschiedenartige Verfahren
zum Einstellen der erforderlichen Luftmenge vorgeschlagen, wie zum
Beispiel ein Verfahren, bei dem die erforderliche Luftmenge durch Ändern eines
Hubbetrags eines Einlassventils oder einer Ventilöffnungsdauer
(eines Arbeitswinkels) des Einlassventils eingestellt wird.
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Die
japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-276446 A offenbart
eine Vorrichtung zum Einstellen einer Einlassluftmenge, wenn der
Verbrennungsmotor gestartet wird. Diese Vorrichtung weist einen
Hubbetrag/Arbeitswinkeländerungsmechanismus
auf, der einen Hubbetrag und einen Arbeitswinkel eines Einlassventils
gleichzeitig und kontinuierlich vergrößern/verringern kann. Die Vorrichtung
führt eine
Steuerung durch, so dass der Hubbetrag und der Arbeitswinkel des
Einlassventils klein gemacht werden, wenn der Verbrennungsmotor
gestartet wird, während
der Verbrennungsmotor kalt ist.
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Mit
dieser Vorrichtung wird, da der Hubbetrag und der Arbeitswinkel
des Einlassventils so gesteuert werden, dass klein sind, wenn die
Brennkraftmaschine gestartet wird, während der Verbrennungsmotor
kalt ist, Luft in eine Brennkammer mit einer hohen Geschwindigkeit
aufgenommen. Demgemäß wird die
Zerstäubung
des eingespritzten Kraftstoffs vorangetrieben und wird ein gutes
Luftkraftstoffgemisch ausgebildet.
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Mit
einer derartigen Vorrichtung wird ein gutes Luftkraftstoffgemisch
dadurch ausgebildet, dass sowohl der Hubbetrag als auch der Arbeitswinkel
des Einlassventils auf kleine Werte eingerichtet wird, wenn der
Verbrennungsmotor gestartet wird, insbesondere wenn der Verbrennungsmotor
gestartet wird, während
der Verbrennungsmotor kalt ist. Demgemäß kann das Luftkraftstoffgemisch
sofort und zuverlässig
gezündet
werden.
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Mit
dieser Vorrichtung kann jedoch hinsichtlich einer weitergehenden
Verbesserung der Startfähigkeit
das folgende Problem auftreten. Mit der Vorrichtung ist es möglich, eine
Dauer zu verringern, bis das Luftkraftstoffgemisch anfänglich gezündet wird, nämlich eine
Dauer, bis die Brennkraftmaschine zu einem anfänglichen Verbrennungszustand
umgestellt wird. Jedoch kann in dem Zustand, in dem der Hubbetrag
und der Arbeitswinkel auf einen geringen Wert gesteuert werden,
eine ausreichende Einlassluftmenge nicht in einer Dauer erhalten
werden, bis die Brennkraftmaschine zu einem perfekten Verbrennungszustand
umgestellt wird, nämlich
in einer Dauer, bis die Brennkraftmaschine zu einem Zustand umgestellt
wird, in dem die Brennkraftmaschine durch sich selbst in Betrieb
gehalten werden kann. Demgemäß kann die
Dauer, seit die Brennkraftmaschine zu dem anfänglichen Verbrennungszustand
umgestellt wird, bis die Brennkraftmaschine zu dem vollständigen Verbrennungszustand umgestellt
wird, auf Grund einer unzureichenden Abgabe des Verbrennungsmotors
lang werden.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Steuerungsvorrichtung und ein
Verfahren für
eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die die Startfähigkeit
verbessern können,
wenn die Brennkraftmaschine gestartet wird, genauer gesagt, wenn
die Brennkraftmaschine gestartet wird, während die Brennkraftmaschine
kalt ist.
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Gemäß einem
ersten Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Steuerungsvorrichtung
für eine Brennkraftmaschine
vorgesehen mit einem variablen Ventilmechanismus, der zumindest
einen Hubbetrag eines Einlassventils als eine Öffnungs-/Schließcharakteristik
des Einlassventils ändern
kann; und einer Steuereinrichtung zum Einrichten des Hubbetrags auf
einen vorbestimmten ersten Einstellwert unter Verwendung des variablen
Ventilmechanismus, wenn das Starten der Brennkraftmaschine eingeleitet wird,
und dann zum Ändern
des Hubbetrags auf einen zweiten Einstellwert, der größer als
der erste Einstellwert, bevor die Brennkraftmaschine zu einem Zustand
vollständiger
Verbrennung umgestellt wird.
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Gemäß dem ersten
Gesichtspunkt wird, da der Hubbetrag des Einlassventils auf den
ersten Einstellwert eingerichtet wird, der ein relativ kleiner Wert ist,
wenn das Starten der Brennkraftmaschine eingeleitet wird, Luft in
eine Brennkraftmaschine bei einer hohen Geschwindigkeit aufgenommen
und tritt daher eine Turbulenz eines Luftkraftstoffgemischs in der Brennkraftmaschine
auf. Demgemäß wird die
Zerstäubung
des Kraftstoffs vorangetrieben und kann die Brennkraftmaschine schneller
zu einem Ausgangsverbrennungszustand umgestellt werden. Darauf wird
der Hubbetrag des Einlassventils auf den zweiten Einstellwert eingerichtet,
der größer als
der erste Einstellwert ist, und wird daher eine größere Luftmenge
zu der Brennkammer zugeführt.
Demgemäß wird eine
Abgabe von dem Verbrennungsmotor erhöht und wird die Brennkraftmaschine
zu einem Zustand vollständiger
Verbrennung in einer kürzeren Zeit
umgestellt. Ebenso kann der Zustand vollständiger Verbrennung stabil aufrechterhalten
werden. Gemäß dem ersten
Gesichtspunkt ist es daher möglich, die
Brennkraftmaschine zu dem Zustand vollständiger Verbrennung in einer
kurzen Zeit umzustellen, nachdem das Starten der Brennkraftmaschine
eingeleitet ist, und den Zustand vollständiger Verbrennung stabil aufrechtzuerhalten.
Als Folge ist es möglich, die
Startfähigkeit
der Brennkraftmaschine zu verbessern.
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In
dem ersten Gesichtspunkt kann ferner eine Bestimmungseinrichtung
zum Bestimmen eines Verbrennungszustands der Brennkraftmaschine
vorgesehen werden. Bevor der Hubbetrag des Einlassventils geändert wird,
kann die Steuereinrichtung den Hubbetrag auf dem ersten Einstellwert
aufrechterhalten, bis die Bestimmungseinrichtung bestimmt, dass die
Brennkraftmaschine zu einem Ausgangsverbrennungszustand umgestellt
wurde, nachdem das Starten der Brennkraftmaschine eingeleitet ist.
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Mit
diesem Aufbau wird der Hubbetrag des Einlassventils auf dem ersten
Einstellwert aufrechterhalten, der kleiner als der zweite Einstellwert
ist, wenn bestimmt wird, dass die Brennkraftmaschine nicht zu dem
Ausgangsverbrennungszustand umgestellt wurde. Es ist daher möglich, eine
Wahrscheinlichkeit zu minimieren, dass das Umstellen der Brennkraftmaschine
zu dem Ausgangsverbrennungszustand verzögert wird, durch Ändern des Hubbetrags
des Einlassventils auf den zweiten Einstellwert, bevor die Brennkraftmaschine
zu dem Ausgangsverbrennungszustand umgestellt wird.
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Ebenso
kann die Bestimmungseinrichtung die Verbrennungsmotordrehzahl als
einen Faktor überwachen,
der sich auf den Verbrennungszustand der Brennkraftmaschine bezieht.
Bevor der Hubbetrag des Einlassventils geändert wird, kann die Steuereinrichtung
den Hubbetrag auf dem ersten Einstellwert aufrechterhalten, bis
die Bestimmungseinrichtung bestimmt, dass die Verbrennungsmotordrehzahl der
Brennkraftmaschine eine Verbrennungsmotordrehzahl entsprechend einem
Ausgangsverbrennungszustand erreicht hat, nachdem das Starten der Brennkraftmaschine
eingeleitet ist.
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Wie
vorstehend erwähnt
ist, kann die Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen des Verbrennungszustands
der Brennkraftmaschine die Verbrennungsmotordrehzahl überwachen,
die in hohem Maße
mit der Brennkraftmaschine verknüpft
ist. Es wird nämlich
angenommen, dass, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl ansteigt, der
Verbrennungszustand der Brennkraftmaschine stabiler wird, und der Verbrennungszustand
näher an
dem Zustand vollständiger
Verbrennung liegt. Wenn demgemäß der vorstehend
erwähnte
Aufbau eingesetzt wird, kann der Hubbetrag auf dem ersten Einstellwert
aufrechterhalten werden, wenn bestimmt wird, dass die Verbrennungsmotordrehzahl
die Verbrennungsmotordrehzahl entsprechend dem Ausgangszündzustand nicht
erreicht hat.
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In
dem ersten kann ferner eine Verbrennungsmotortemperaturerfassungseinrichtung
zum Erfassen einer Temperatur der Brennkraftmaschine vorgesehen
sein, wenn das Starten der Brennkraftmaschine eingeleitet ist. Wenn
die Temperatur der Brennkraftmaschine gleich wie oder niedriger
als eine erste vorbestimmte Temperatur ist, kann die Steuereinrichtung
den Hubbetrag auf den zweiten Einstellwert ändern, der größer als
der erste Einstellwert, bevor die Brennkraftmaschine zu dem Zustand vollständiger Verbrennung
umgestellt wird.
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Wenn
die Temperatur der Brennkraftmaschine beträchtlich niedrig ist, ist der
vorstehend erwähnte
Hubbetragsänderungsprozess
für das
Einlassventil extrem wirksam. Wenn jedoch die Brennkraftmaschine
gestartet wird, während
die Temperatur desselben sich auf einem normalen Wert befindet,
oder wenn die Brennkraftmaschine gestartet wird, während ihre
Temperatur hoch ist, wenn beispielsweise die Brennkraftmaschine
neu gestartet wird, nachdem sie gestartet war und ein Mal betrieben
wurde, ist ein derartiger Hubbetragsänderungsprozess nicht sehr wirksam.
Anstelle der Durchführung
des vorstehend erwähnten
Hubbetragsänderungsprozesses
kann das Vergrößern des
Hubbetrags des Einlassventils im Voraus auf der Grundlage der Einlassluftmenge, die
zum Starten der Brennkraftmaschine erforderlich ist, zum Verbessern
der Startfähigkeit
wirksam sein.
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Die
Steuereinrichtung ändert
den Hubbetrag aus dem zweiten Einstellwert, der größer als
der erste Einstellwert ist, bevor die Brennkraftmaschine zu dem
Zustand vollständiger
Verbrennung umgestellt wird, wenn die Temperatur der Brennkraftmaschine gleich
wie oder niedriger als die erste vorbestimmte Temperatur ist. Somit
kann ein derartiger Änderungsprozess
durchgeführt
werden, wenn die Notwendigkeit zum Durchführen dieses Änderungsprozesses groß ist.
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Wenn
ebenso die Temperatur der Brennkraftmaschine gleich wie oder niedriger
als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist, die höher als
die erste vorbestimmte Temperatur ist, kann die Steuereinrichtung
den Hubbetrag auf einen dritten Einstellwert einrichten, der größer als
der erste Einstellwert ist, während
einer Dauer, seit das Starten der Brennkraftmaschine eingeleitet
ist, bis die Brennkraftmaschine zu dem Zustand vollständiger Verbrennung
gestartet wird.
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Wenn
die Temperatur der Brennkraftmaschine ein normaler Wert ist, wird
der Kraftstoff im Vergleich mit Fall, in dem die Temperatur der
Brennkraftmaschine beträchtlich
niedriger ist, geeignet zerstäubt.
Wenn demgemäß der Hubbetrag
des Einlassventils übermäßig klein
ist, wird die Einlassluftmenge verringert, was die Wahrscheinlichkeit
vergrößert, dass
Kraftstoff und Luft nicht ausreichend miteinander gemischt werden.
Wenn daher die Temperatur der Brennkraftmaschine gleich wie oder
niedriger als die vorbestimmte Temperatur, die höher als die erste vorbestimmte
Temperatur ist, wenn nämlich
die Temperatur der Brennkraftmaschine ein normaler Wert ist, kann
der Hubbetrag des Einlassventil auf den dritten Einstellwert eingerichtet
werden, der größer als der
erste Einstellwert ist, währen
der Dauer, wenn das Starten der Brennkraftmaschine eingeleitet ist, bis
die Brennkraftmaschine zu den Zustand vollständiger Verbrennung umgestellt
wird. Somit wird ein Luftkraftstoffgemisch, bei dem Kraftstoff und
Luft ausreichend miteinander gemischt werden, ausgebildet. Es ist
daher möglich,
die Brennkraftmaschine zu dem Ausgangsverbrennungszustand in einem
kurzen Zeitraum umzustellen, nachdem das Starten der Brennkraftmaschine
eingeleitet ist, und die Brennkraftmaschine zu dem Zustand vollständiger Verbrennung
nach dem Umstellen der Brennkraftmaschine zu dem Ausgangsverbrennungszustand
umzustellen. Als Folge ist es möglich,
die Startfähigkeit der
Brennkraftmaschine zu verbessern.
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Wenn
die Temperatur der Brennkraftmaschine höher als die zweite vorbestimmte
Temperatur wird, kann die Steuereinrichtung den Hubbetrag auf einen
vierten Einstellwert einrichten, der kleiner als der zweite Einstellwert
ist, während
der Dauer, seit das Starten der Brennkraftmaschine eingeleitet ist, bis
die Brennkraftmaschine zu dem Zustand vollständiger Verbrennung umgestellt
wird.
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Wenn
die Temperatur der Brennkraftmaschine beträchtlich hoch wird, ist die
Menge des Kraftstoffs, die erforderlich ist, wenn die Brennkraftmaschine
gestartet wird, gering. Demgemäß kann der Hubbetrag
des Einlassventils klein sein. Wenn daher die Temperatur der Brennkraftmaschine
höher als
die zweite vorbestimmte Temperatur ist, wenn nämlich die Temperatur der Brennkraftmaschine
hoch ist, kann der Hubbetrag des Einlassventils auf den vierten
Einstellwert eingerichtet werden, der kleiner als der zweite Einstellwert
ist, während
der Dauer, seit das Starten der Brennkraftmaschine eingeleitet ist, ist
die Brennkraftmaschine zu dem Zustand vollständiger Verbrennung umgestellt.
Somit kann die Menge der Luft, die in die Brennkraftmaschine aufgenommen
wird, wenn die Brennkraftmaschine gestartet wird, durch Einrichten
des Hubbetrags des Einlassventils auf einen relativ kleinen Betrag
verringert werden. Somit ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit
zu verringern, dass eine große
Luftmenge in die Brennkammer von einem Ausgleichsbehälter aufgenommen
wird, wenn die Brennkraftmaschine neu gestartet wird, während ihre
Temperatur hoch ist. Somit ist möglich,
das Auftreten eines unnötigen
Hochlaufens des Verbrennungsmotors zu unterdrücken.
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In
dem ersten Gesichtspunkt kann der variable Ventilmechanismus eine
Ventilöffnungszeitabstimmung
und Ventilschließzeitabstimmung
des Einlassventils zusätzlich
zu dem Hubbetrag des Einlassventils ändern. Ebenso kann die Steuereinrichtung eine
Ventilöffnungsdauer
des Einlassventils einrichten, so dass die Ventilöffnungsdauer
synchron mit einer Vergrößerung/Verringerung
des Hubbetrags vergrößert/verringert
wird.
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Mit
diesem Aufbau werden der Hubbetrag und die Ventilöffnungsdauer
(Arbeitswinkel) synchron miteinander vergrößert/verringert. Wenn nämlich der
Hubbetrag verringert wird, wird der Arbeitswinkel ebenso verringert.
Wenn demgemäß das Einlassventil
geöffnet
wird, während
das Starten Brennkraftmaschine eingeleitet wird, werden sowohl der Hubbetrag
als auch der Arbeitswinkel klein. Daher strömt im Vergleich mit dem Fall,
in dem nur der Hubbetrag klein gemacht wird, Luft in die Brennkammer bei
einer hohen Geschwindigkeit und tritt eine große Turbulenz des Luftkraftstoffgemischs
in der Brennkammer auf. Da die Zerstäubung des Kraftstoffs weitergehend
vorangetrieben wird, ist es möglich,
eine geeignetere Verbrennung zu verwirklichen, und die Brennkraftmaschine
in einer kürzeren
Zeit umzustellen, nachdem das Starten der Brennkraftmaschine eingeleitet
ist. Als Folge ist es möglich,
die Startfähigkeit
der Brennkraftmaschine zu verbessern.
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In
dem vorstehend erwähnten
Aufbau kann die Steuereinrichtung die Ventilschließzeitabstimmung
des Einlassventils auf eine Zeitabstimmung einrichten, bei der ein
Kolben einen unteren Totpunkt während
einer Dauer erreicht, seit die Brennkraftmaschine zu dem Ausgangsverbrennungszustand
umgestellt ist, bis die Brennkraftmaschine zu dem Zustand vollständiger Verbrennung
umgestellt wird.
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Mit
diesem Aufbau wird die Ventilschließzeitabstimmung des Einlassventils
auf die Zeitabstimmung eingerichtet, bei der der Kolben den unteren Totpunkt
während
der Dauer erreicht, seit die Brennkraftmaschine zu dem Ausgangsverbrennungszustand
umgestellt ist, bis die Brennkraftmaschine zu dem Zustand vollständiger Verbrennung
umgestellt wird. Demgemäß kann eine
große
Menge Luft der Brennkraftmaschine zugeführt werden. Somit kann eine
große
Menge Luft mit einer hohen Temperatur einem Katalysator zugeführt werden,
der ein Abgas verarbeitet, nämlich
unmittelbar nachdem das Starten der Brennkraftmaschine eingeleitet
ist, und kann das Aufwärmen
des Katalysators vorangetrieben werden. Es ist daher möglich, den
Katalysator in einer relativ kurzen Zeit aufzuwärmen, unmittelbar nachdem das
Starten der Brennkraftmaschine eingeleitet ist, und eine Anforderung
hinsichtlich einer Emission zu erfüllen.
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Die
vorstehend benannte und andere Aufgaben, Merkmale sowie Vorteile
der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen erkennbar, in denen ähnliche Bezugszeichen
verwendet werden, um ähnliche
Elemente darzustellen, und wobei:
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1 eine
Ansicht ist, die schematisch einen Aufbau einer Steuerungsvorrichtung
einer Brennkraftmaschine gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
Erfindung zeigt;
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2 ein
Ablaufdiagramm zum Beschreiben einer Steuerroutine einer elektronischen
Steuereinheit ist, die verwendet wird, wenn die Brennkraftmaschine
gestartet wird;
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3A, 3B und 3C Zeitabstimmungsdiagramme sind, die Zustände der
Brennkraftmaschine zeigen, wenn die Brennkraftmaschine gestartet
wird, wobei 3A einen Zustand zeigt,
wenn die Brennkraftmaschine gestartet wird, während eine Temperatur der Brennkraftmaschine
beträchtlich
niedrig ist, wobei 3B einen Zustand
zeigt, wenn die Brennkraftmaschine gestartet wird, während die
Temperatur der Brennkraftmaschine auf einem normalen Wert ist, und
wobei 3C eine Zustand zeigt, bei dem Brennkraftmaschine
gestartet wird, während
die Brennkraftmaschine warm ist; und
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4 ein
Ablaufdiagramm zum Beschreiben einer weiteren Steuerroutine der
elektronischen Steuereinheit ist, die verwendet wird, wenn die Brennkraftmaschine
gestartet wird.
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Im
Folgenden wird eine Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung unter Bezugnahme auf die 1, 2, 3A, 3B und 3C beschrieben.
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1 ist
eine Ansicht, die schematisch einen Rufbau der Brennkraftmaschine 1 zeigt.
Die Brennkraftmaschine 1 ist an einem Fahrzeug beispielsweise
als Leitungsquelle für
das Fahrzeug montiert. Die Brennkraftmaschine 1 weist mehrere
Zylinder 2 (nur einer der mehreren Zylinder 2 ist
in 1 gezeigt) auf und ein Kolben 3 ist in
jedem der Zylinder 2 aufgenommen, so dass der Kolben 3 in
dem Zylinder 2 hin- und
herlaufen kann. Der Kolben 3 ist mit einer Kurbelwelle 5,
die als eine Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 1 dient, über einen
Verbindungsstab 4 verbunden. Die Hin- und Herbewegung des
Kolbens 3 wird in einer Drehbewegung durch den Verbindungsstab 4 umgewandelt
und dann auf die Kurbelwelle 5 übertragen.
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Eine
Brennkammer 6 jedes Zylinders 2 ist mit einem
Einlassdurchgang 7, durch den Luft zu der Brennkammer 6 zugeführt wird,
und einem Auslassdurchgang 8 verbunden, durch den Abgas
aus der Brennkammer 6 ausgestoßen wird. Der Zylinder 2 ist mit
einem Einlassventil 9, das an der Seite des Einlassdurchgangs 7 gelegen
ist, und einem Auslassventil 10 versehen, das an der Seite
des Ainlassdurchgangs 8 gelegen ist. Die Brennkraftmaschine 1 weist
eine einlassseitige Nockenwelle 11, die das Einlassventil 9 öffnet/schließt, und
eine auslassseitige Nockenwelle 12 auf, die das Auslassventil 10 öffnet/schließt.
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Die
einlassseitige Nockenwelle 11 und die auslassseitige Nockenwelle 12 sind
mit der Kurbelwelle 5 über
eine Riemenscheibe und einen Riemen (nicht gezeigt) oder über eine
Riemenscheibe und Kette (nicht gezeigt) verbunden. Die einlassseitige Nockenwelle 11 und
auslassseitige Nockenwelle 12 werden synchron mit der Kurbelwelle 5 gedreht,
wodurch die einlassseitige Nockenwelle 11 das Einlassventil 9 bei
einer vorbestimmten Zeitabstimmung öffnet/schließt und die
auslassseitige Nockenwelle 12 das Auslassventil 10 bei
einer vorbestimmten Zeitabstimmung öffnet/schließt. Bei
der Brennkraftmaschine 1 dreht sich, während sich die Kurbelwelle 5 zwei Mal
dreht, jede der einlassseitigen Nockenwelle 11 und der
auslassseitigen Nockenwelle 12 ein Mal. Ebenso öffnen/schließen sich
das Einlassventil 9 und das Auslassventil 10 bei
einer vorbestimmten Zeitabstimmung gemäß der Hin- und Herbewegung
des Kolbens 3.
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Ein
Kurbelwinkelsensor 13, der ein Erfassungssignal abgibt,
das einen Drehwinkel der Kurbelwelle 5 anzeigt, ist in
der Nähe
der Kurbelwelle 5 vorgesehen. Das Erfassungssignal, das
von dem Kurbelwinkelsensor 13 abgegeben wird, wird verwendet, wenn
ein Phasenwinkel (Kurbelwinkel) der Kurbelwelle 5 und eine
Verbrennungsmotordrehzahl berechnet werden. Ebenso ist ein Nockenwinkelsensor 14,
der ein Erfassungssignal abgibt, das einen Drehwinkel der einlassseitigen
Nockenwelle 11 anzeigt, in der Nähe der einlassseitigen Nockenwelle 11 vorgesehen.
Die Erfassungssignale, die von dem Kurbelwinkelsensor 13 und
von dem Nockenwinkelsensor 14 abgegeben werden, werden
verwendet, wenn ein Nockenwinkel der einlassseitigen Nockenwelle 11 (ein
Relativphasenwinkel mit Bezug auf die Kurbelwelle 5) berechnet
wird.
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Der
Einlassdurchgang 7 jedes Zylinders 2 ist mit einem
Einlassdurchgangskraftstoffeinspritzventil 15 versehen,
das Kraftstoff in den Einlassdurchgang 7 einspritzt. Jeder
Zylinder 2 ist mit einem Zylinderkraftstoffeinspritzventil 16 versehen,
das Kraftstoff direkt in die Brennkammer 6 einspritzt.
Die Brennkraftmaschine 1 weist nämlich zwei Kraftstoffeinspritzventile
auf, die das Einlassdurchgangskraftstoffeinspritzventil 15 und
das Zylinderkraftstoffeinspritzventil 16 sind. Bei der
Brennkraftmaschine 1 wird Kraftstoff unter einem hohen
Druck von einem oder von beiden von den Einlassdurchgangskraftstoffeinspritzventilen 15 und
von dem Zylinderkraftstoffeinspritzventil 16 auf der Grundlage
eines Zustands der Brennkraftmaschine 1, beispielsweise
einer Verbrennungsmotordrehzahl und einer Verbrennungsmotorlast
eingespritzt. Der eingespritzte Kraftstoff wird mit der Luft gemischt,
die durch den Einlassdurchgang 7 zugeführt wird, wodurch ein Luftkraftstoffgemisch
für eine Verbrennung
ausgebildet wird. Es ist anzumerken, dass die Verbrennungsmotorlast
beispielsweise auf der Grundlage eines Parameters definiert wird,
der sich auf eine Luftmenge bezieht, die in die Brennkraftmaschine 1 aufgenommen
wird. Beispiele des Parameters umfassen einen Drosselventilöffnungsbetrag,
Beschleunigerpedalbetätigungsbetrag
und einen Einlassluftdruck.
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Eine
Zündkerze 17,
die das Luftkraftstoffgemisch in der Brennkammer 6 zündet, ist
an jedem Zylinder 2 angebracht. Wenn das Luftkraftstoffgemisch in
der Brennkammer 6 verbrannt wird und sich auf Grund einer
Zündung
ausdehnt, die durch die Zündkerze 17 durchgeführt wird,
läuft der
Kolben 3 auf Grund des Verbrennungsgases hin und her und
wird die Kurbelwelle 5 gedreht, wodurch ein Ausgangsdrehmoment
der Brennkraftmaschine 1 erhalten werden kann. Ebenso ist
ein Drosselventil 18, das eine Luftmenge steuert, die in
die Brennkammer 6 aufgenommen wird, in dem Einlassdurchgang 7 vorgesehen.
Das Drosselventil 18 ist mit einem Stellglied 19 verbunden,
das als eine Antriebsquelle zum Öffnen/Schließen des
Drosselventils 18 dient. Das Stellglied 19 wird
auf der Grundlage eines Betätigungsbetrags
eines (nicht gezeigten) Beschleunigerpedals betrieben, wodurch ein
Drosselventilöffnungsbetrag gesteuert
wird.
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Ein
Drosselventilöffnungsbetragssensor 20, der
den Öffnungsbetrag
des Drosselventils 18 erfasst, ist in der Nähe des Drosselventils 18 vorgesehen.
Ein thermisches Luftdurchflussmessgerät 21, das eine Luftmenge
erfasst, die in die Brennkammer 6 aufgenommen wird, ist
an dem Einlassdurchgang 7 an einer Position stromaufwärts von
dem Drosselventil 18 angebracht. Ebenso ist jeder Zylinder 2 mit einem
Kühlmitteltemperatursensor 32 versehen,
der als ein Verbrennungsmotortemperaturdetektor zum Erfassen einer
Temperatur eines Kühlmittels
für die Brennkraftmaschine 1 dient.
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Ein
Luftkraftstoffverhältnissensor 22,
der ein Erfassungssignal abgibt, das eine Sauerstoff konzentration
(eine Luftkonzentration), in dem Abgas anzeigt, ist an dem Abgasdurchgang 8 angebracht. Ebenso
ist ein katalytischer Abgassteuerungswandler 26 in dem
Abgasdurchgang 8 an einer Position vorgesehen, die stromabwärts von
dem Luftkraftstoffverhältnissensor 22 liegt.
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Die
einlassseitige Nockenwelle 11 ist mit einem variablen Ventilmechanismus 24 versehen.
Der variable Ventilmechanismus 24 weist einen Ventilarbeitswinkelsteuermechanismus,
der kontinuierlich einen Hubbetrag und einen Arbeitswinkel des Einlassventils 9 ändert, und
einen Ventilzeitabstimmungssteuermechanismus auf, der kontinuierlich
eine Ventilzeitabstimmung des Einlassventils 9 ändert (im
Folgenden als „VVT-Mechanismus" bezeichnet). Der Ventilarbeitswinkelsteuermechanismus ändert den Hubbetrag
und den Arbeitswinkel, der eine Ventilöffnungsdauer angibt, synchron
miteinander durch Durchführen
einer elektrischen Steuerung. Der Ventilarbeitswinkelsteuermechanismus
kann kontinuierlich sowohl den Hubbetrag als auch den Arbeitswinkel
des Einlassventils 9 vergrößern oder verkleinern. Der
VVT-Mechanismus ändert eine
relative Phase der einlassseitigen Nockenwelle 11 in Bezug
auf die Kurbelwelle 5 durch Durchführen einer hydraulischen Steuerung.
Der VVT-Mechanismus
kann kontinuierlich die Ventilzeitabstimmung des Einlassventils 9 vorstellen
oder nachstellen.
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Die
Brennkraftmaschine 1 wird durch eine elektronische Steuereinheit 25 gesteuert,
die verschiedene Vorrichtungen aufweist, wie zum Beispiel eine CPU,
einen ROM, einen RAM, einen ASIC und einen I/F. Verschiedenartige
Programme einschließlich
eines Verbrennungsmotorstartprogramms sind in dem ROM der elektronischen
Steuereinheit 25 als Programme zum Steuern der Brennkraftmaschine 1 gespeichert.
Die elektronische Steuereinheit 25 entspricht einer Bestimmungseinrichtung
und einer Steuereinrichtung.
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2 ist
ein Ablaufdiagramm zum Beschreiben einer Steuerroutine der elektronischen
Steuereinheit 25, die verwendet wird, wenn die Brennkraftmaschine 1 gestartet
wird. 3 gibt Zeitabstimmungsdiagramme an, die Zustände der
Brennkraftmaschine 1 zeigen, wenn die Brennkraftmaschine 1 gestartet
wird.
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Wenn
ein Fahrer des Fahrzeugs mit der Brennkraftmaschine 1 eine
Anweisung zum Einleiten des Startens der Brennkraftmaschine 1 durch
Betätigen
eines Zündschlüssels gibt,
wird die Steuerroutine gestartet. In die Schritt S1 wird bestimmt,
ob eine Temperatur eines Kühlmittels
der Brennkraftmaschine 1, die auf der Grundlage einer Erfassungssignalabgabe
von dem Kühlmitteltemperatursensor 23 erfasst
wird, gleich wie oder niedriger als eine erste Bezugstemperatur
T1 ist. Als erste Bezugstemperatur T1 wird eine Temperatur in einem
beträchtlich
niedrigeren Temperaturbereich, beispielsweise –20°C verwendet. Wenn bestimmt wird,
dass die Kühlmitteltemperatur
gleich wie oder niedriger als die erste Bezugstemperatur T1 ist,
wird der Schritt S2 durchgeführt.
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In
dem Schritt S2 wird der variable Ventilmechanismus 24 betrieben,
und wird der Arbeitswinkel des Einlassventils 9 auf einen
ersten Einstellwert A1 eingerichtet. Als erster Einstellwert A1
wird ein relativ kleiner Wert verwendet. Wenn Beispiel der Arbeitswinkel,
der verwendet wird, wenn die Brennkraftmaschine 1 normal
arbeitet, auf 250 Grad eingerichtet wird, werden 120 Grad als erster
Einstellwert A1 verwendet.
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In
dem Schritt S3 wird bestimmt, ob eine Verbrennungsmotordrehzahl,
die auf der Grundlage der Erfassungssignalabgabe von dem Kurbelwinkelsensor 13 erfasst
wird, gleich wie oder höher
als eine Bezugsdrehzahl n1 ist. Als Bezugsdrehzahl n1 wird eine Drehzahl
verwendet, bei der die Brennkraftmaschine 1 zu dem Zustand
vollständiger
Verbrennung umgestellt wurde. Der Zustand, bei dem die Brennkraftmaschine 1 zu
dem Zustand der vollständigen
Verbrennung umgestellt wurde, ist der Zustand, bei dem die Brennkraftmaschine 1 sich
durch sich selbst dreht, ohne einen Startermotor zu verwenden. Demgemäß wird als
Bezugsdrehzahl n1 beispielsweise eine eingerichtete Leerlaufdrehzahl,
genauer gesagt ein Wert von ungefähr 1000 U/min bis ungefähr 1200 U/min
verwendet.
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Wenn
die Verbrennungsmotordrehzahl niedriger als die Bezugsdrehzahl n1
ist, kann bestimmt werden, dass die Brennkraftmaschine 1 zu
dem Ausgangsverbrennungszustand umgestellt wurde, obwohl die Brennkraftmaschine 1 noch
nicht zu dem Zustand vollständiger
Verbrennung umgestellt wurde. Demgemäß wird der Schritt S4 durchgeführt. Eine
derartige Bestimmung kann vorgenommen werden, wenn eine Prozessgeschwindigkeit
der elektronischen Steuereinheit 25 relativ langsam ist.
Genauer gesagt kann eine derartige Bestimmung vorgenommen werden,
wenn die Brennkraftmaschine 1 zu dem Ausgangsverbrennungszustand
umgestellt wurde, obwohl die Brennkraftmaschine 1 nicht
zu dem Zustand vollständiger
Verbrennung umgestellt werden kann, während einer Dauer, seit die
elektronische Steuereinheit 25 einen Schritt durchführt, bis
die elektronische Steuereinheit 25 den nächsten Schritt durchführt, nämlich während einer
Dauer, seit die elektronische Steuereinheit 25 den Arbeitswinkel
den Einlassventils 9 auf den ersten Einstellwert einrichtet, bis
die elektronische Steuereinheit 25 die Verbrennungsmotordrehzahl
erfasst.
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In
dem Schritt S4 wird der variable Ventilmechanismus 24 betrieben
und wird der Arbeitswinkel des Einlassventils 9 um „α" Grad erhöht, und
wird Arbeitswinkel des Einlassventils 9 auf einen Wert
eingerichtet, der durch Addieren von „α" Grad zu dem vorherigen Arbeitswinkel
(vorheriger Arbeitswinkel + α)
erhalten wird, nämlich
einen zweiten Einstellwert A2. Der Ausgangswert des vorherigen Werts
ist A1. Es ist nicht nötig
zu sagen, dass der Ausgangswert des zweiten Einstellwerts A2 (=
A1 + α)
größer als
der erste Einstellwert A1 ist. Jedoch wird der Ausgangswert des
zweiten Einstellwerts A2 auf einen Wert eingestellt, der kleiner
als der Arbeitswinkel ist, der verwendet wird, wenn die Brennkraftmaschine 1 normal arbeitet.
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Wenn
in dem Schritt S3 daher bestimmt wird, dass die erfasste Verbrennungsmotordrehzahl
gleich wie oder höher
als die Bezugsdrehzahl n1 ist, kann bestimmt werden, dass die Brennkraftmaschine 1 zu dem
Zustand vollständiger
Verbrennung umgestellt wurde. Demgemäß endet die Verbrennungsmotorstartroutine.
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Wenn
die Brennkraftmaschine 1 gestartet wird, während die
Temperatur der Brennkraftmaschine 1 beträchtlich
niedrig ist, wenn beispielsweise die Kühlmitteltemperatur gleich wie
oder niedriger als –20°C ist, wird
dann, wenn eine Anweisung zum Einleiten des Starts der Brennkraftmaschine 1 zu
dem Zeitpunkt t1 abgegeben wird, der Arbeitswinkel des Einlassventils 9 auf
den ersten Einstellwert A1 eingerichtet, wie in 3A gezeigt
ist. Die Verbrennungsmotordrehzahl wird auf einen konstanten Wert
durch den Startermotor gehalten, unmittelbar nachdem das Starten
der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet wird. Dann wird die
Verbrennungsmotordrehzahl allmählich
erhöht,
da die Verbrennung und die Expansion intermittierend in einigen
der Zylinder 2 auftreten. Der Zustand, in dem die Verbrennung
und die Expansion intermittierend in einigen der Zylinder 2 auftreten,
ist der Ausgangsverbrennungszustand.
-
Wenn
bestimmt wird, dass die Brennkraftmaschine 1 zu dem Ausgangsverbrennungszustand
zu dem Zeitpunkt t2 umgestellt wurde, wird der Arbeitswinkel des
Einlassventils 9 auf den zweiten Einstellwert A2 eingerichtet
(= vorhergehender Wert + α). Somit
erhöht
sich die Verbrennungsmotordrehzahl und treten schließlich die
Verbrennung und die Expansion kontinuierlich in allen Zylindern 2 auf
und wird die Brennkraftmaschine 1 zu dem Zustand vollständiger Verbrennung
umgestellt, in dem die Brennkraftmaschine 1 durch sich
selbst ohne die Verwendung des Startermotors arbeiten kann. Wenn
der Arbeitswinkel des Einlassventils 9 auf dem ersten Einstellwert
A1 gehalten wird, wird die Dauer, bis die Verbrennungsmotordrehzahl
die Bezugsdrehzahl n1 erreicht, im Vergleich mit dem Fall lang,
in dem der Arbeitswinkel des Einlassventils 9 auf den zweiten Einstellwert
A2 eingerichtet wird, wie durch eine gestrichelte Linie in 3A angedeutet ist. Wenn die Verbrennungsmotordrehzahl
nicht die Bezugsdrehzahl n1 erreicht, auch wenn der Arbeitswinkel
auf den zweiten Einstellwert A2 eingerichtet wird, wird der Arbeitswinkel
weiter um „α" Grad vergrößert, um
die Verbrennungsmotorstartdauer zu verringern. Wenn die Verbrennungsmotordrehzahl
gleich wie oder höher
als die Bezugsdrehzahl n1, wenn nämlich die Brennkraftmaschine 1 zu
dem Zustand vollständiger Verbrennung
umgestellt wurde, endet die Verbrennungsmotorstartroutine.
-
Wenn
in dem Schritt S1 bestimmt, dass die Kühlmitteltemperatur höher als
die erste Bezugstemperatur T1 ist, wird der Schritt S5 durchgeführt. In dem
Schritt S5 wird bestimmt, ob die Temperatur des Kühlmittels
für die
Brennkraftmaschine 1, die auf der Grundlage der Erfassungssignalabgabe
von dem Kühlmitteltemperatursensor 23 erfasst
wird, gleich wie oder niedriger als eine zweite Bezugstemperatur T2
ist. Als zweite Bezugstemperatur T2 wird eine Temperatur in einem
normalen Temperaturbereich, beispielsweise 50°C verwendet. Wenn in dem Schritt S5
bestimmt wird, dass die Kühlmitteltemperatur gleich
wie oder niedriger als die zweite Bezugstemperatur T2 ist, wird
der Schritt S6 durchgeführt.
-
In
dem Schritt S7 wird der variable Ventilmechanismus 24 betrieben
und wird der Arbeitswinkel des Einlassventils 9 auf einen
dritten Einstellwert A3 eingerichtet. Als dritter Einstellwert A3
wird ein Wert, der größer als
der erste Einstellwert A1 ist und kleiner als der Ausgangswert des
zweiten Einstellwerts A2 ist (= A1 + α) wird verwendet.
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In
dem Schritt S7 wird der variable Ventilmechanismus 24 betrieben
und wird die Ventilsschließzeitabstimmung
des Einlassventils 9 auf eine Zeitabstimmung eingerichtet,
bei der der Kolben 3 den unteren Totpunkt (UT) erreicht.
Wenn die Ventilschließzeitabstimmung
nicht auf die Zeitabstimmung eingerichtet werden kann, bei der der
Kolben 3 den unteren Totpunkt (UT) erreicht, durch Steuern
des Arbeitswinkels unter Verwendung von lediglich dem Arbeitswinkelsteuermechanismus,
wird der Ventilzeitabstimmungsteuermechanismus betrieben, um die Ventilschließzeitabstimmung
auf die Zeitabstimmung einzurichten, bei der der Kolben 3 den
unteren Totpunkt (UT) erreicht. Nachdem der Schritt S7 beendet ist,
endet die Verbrennungsmotorstartroutine.
-
Wenn
die Brennkraftmaschine 1 gestartet wird, während die
Temperatur der Brennkraftmaschine ein normaler Wert, wenn beispielsweise
die Kühlmitteltemperatur
gleich wie oder niedriger als 50°C ist,
wird dann, wenn eine Anweisung zum Einleiten des Starts der Brennkraftmaschine 1 zu
dem Totpunkt t1 abgegeben wird, der Arbeitswinkel des Einlassventils 9 auf
den dritten Einstellwert A3 eingerichtet, wie in 3B gezeigt
ist. Der dritte Einstellwert A3 ist größer als der erste Einstellwert
A1, der verwendet wird, wenn die Brennkraftmaschine 1 gestartet
wird, während
die Temperatur der Brennkraftmaschine 1 beträchtlich
niedrig ist und kleiner als der Ausgangswert des zweiten Einstellwerts
A2 (= A1 + α).
-
Wenn
die Brennkraftmaschine 1 gestartet wird, während die
Temperatur der Brennkraftmaschine 1 ein normaler Wert ist,
wird der Kraftstoff im Vergleich mit Fall geeignet zerstäubt, in
dem die Brennkraftmaschine 1 gestartet wird, während die
Temperatur der Brennkraftmaschine 1 beträchtlich
niedrig ist.
-
Demgemäß wird,
wenn der Arbeitswinkel des Einlassventils 9 übermäßig klein
ist, die Menge der Einlassluft verringert, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass
Kraftstoff und Luft nicht ausreichend miteinander gemischt werden.
Daher wird der Arbeitswinkel des Einlassventils 9 auf den
dritten Einstellwert A3 eingerichtet, der größer als der erste Einstellwert
A1 ist. Als Folge wird das Luftkraftstoffgemisch ausgebildet, bei
dem der Kraftstoff und Luft ausreichend miteinander gemischt werden,
und kann die Brennkraftmaschine 1 zu dem Ausgangsverbrennungszustand
in einer kurzen Zeit umgestellt werden, nachdem das Starten der
Brennkraftmaschine 1 eingeleitet ist. Somit wird die Verbrennungsmotordrehzahl
auf einem konstanten Wert durch den Startermotor gehalten und für die Dauer
nachdem das Starten der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet
ist. Danach wird, da die Verbrennung und die Expansion intermittierend
in einigen der Zylinder 2 auftreten, die Verbrennungsmotordrehzahl
allmählich
erhöht
und wird die Brennkraftmaschine 1 zu dem Ausgangsverbrennungszustand
umgestellt.
-
Wenn
die Tatsache, dass die Brennkraftmaschine 1 zu dem Ausgangsverbrennungszustand umgestellt
wurde, zu dem Zeitpunkt t2 erfasst wird, wird die Ventilschließzeitabstimmung
des Einlassventils 9 auf die Zeitabstimmung eingerichtet,
bei der der Kolben 3 den unteren Totpunkt (UT) erreicht.
Somit kann, da eine große
Menge Luft zu der Brennkammer 6 zugeführt werden kann, eine große Menge Abgas
mit einer hohen Temperatur zu dem katalytischen Abgassteuerungswandler 26 zugeführt werden.
Demgemäß kann ein
Katalysator in einer relativ kurzen Zeit aufgewärmt werden, unmittelbar nachdem
das starten der Brennkraftmaschine 1 eingleitet ist, und
kann ein Abgasprozess durchgeführt
werden, der geeignet für
eine Anforderung hinsichtlich einer Abgasemission ist.
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Wenn
in dem Schritt S5 bestimmt, dass die Kühlmitteltemperatur höher als
die zweite Bezugstemperatur T2 ist, wird der Schritt S9 durchgeführt. In dem
Schritt S9 wird der variable Ventilmechanismus 24 betrieben
und wird der Arbeitswinkel des Einlassventils 9 auf einen
vierten Einstellwert A4 eingerichtet. Als vierter Einstellwert A4
wird ein Wert verwendet, der kleiner als der Ausgangswert des zweiten Einstellwerts
ist (= A1 + α).
Beispielsweise wird als vierter Einstellwert ein relativ kleiner
Wert verwendet. Nachdem der Schritt S9 beendet ist, endet die Verbrennungsmotorstartroutine.
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Wenn
die Brennkraftmaschine 1 gestartet wird, während die
Brennkraftmaschine 1 warm ist, wenn beispielsweise die
Kühlmitteltemperatur
höher als
50°C beträgt, wird
dann, wenn eine Anweisung zum Einleiten des Starts der Brennkraftmaschine 1 zu
dem Zeitpunkt t1 abgegeben wird, der Arbeitswinkel des Einlassventils 9 auf
den vierten Einstellwert A4 eingerichtet, wie in 3C gezeigt.
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Wenn
die Brennkraftmaschine 1 warm ist, ist die Menge des Kraftstoffs,
die erforderlich ist, wenn die Brennkraftmaschine 1 gestartet
wird, gering. Demgemäß kann der
Arbeitswinkel des Einlassventils 9 klein sein. Daher kann,
da der Arbeitswinkel des Einlassventils 9 auf den vierten
Einstellwert A4 eingerichtet wird, der kleiner als der Ausgangswert
des zweiten Einstellwerts A2 (= A1 + α), nämlich einen relativ kleinen
Wert, die Menge der Luft, die in Brennkammer 6 aufgenommen
wird, wenn das Starten der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet
wird, klein gemacht werden. Somit wird die Verbrennungsmotordrehzahl auf
einem konstanten Wert durch den Startermotor gehalten, unmittelbar
nachdem das Starten der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet
wird. Darauf treten die Verbrennung und die Expansion intermittierend
in einigen der Zylinder 2 auf und steigt die Verbrennungsmotordrehzahl
allmählich
an und wird die Brennkraftmaschine 1 zu dem Ausgangsverbrennungszustand
umgestellt. Ebenso ist der Arbeitswinkel des Einlassventils 9 zu
dem vierten Einstellwert A4 eingerichtet, der ein relativ kleiner
Wert ist, was die Wahrscheinlichkeit verringert, das eine große Menge
Luft in die Brennkammer 6 von dem Ausgleichsbehälter aufgenommen
wird, unmittelbar nachdem das Starten der Brennkraftmaschine eingeleitet
wird. Es ist daher möglich,
das Auftreten eines unnötigen
Hochlaufens der Brennkraftmaschine 1 zu unterdrücken, das
durch eine gestrichelte Linie in 2 gezeigt
ist.
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Gemäß dem vorstehend
erwähnten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung können
die folgenden Wirkungen erhalten werden. (1) Wenn die Brennkraftmaschine 1 gestartet
wird, während
die Temperatur der Brennkraftmaschine 1 beträchtlich
niedrig ist, wird der Arbeitswinkel des Einlassventils 9 beispielsweise
auf den ersten Einstellwert A1 eingerichtet, der ein relativ kleiner
Wert ist, während
in der Dauer, seit das Starten der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet
ist, bis die Brennkraftmaschine 1 zu dem Ausgangsverbrennungszustand
umgestellt wird. Demgemäß wird Luft
in die Brennkammer 6 bei einer hohen Geschwindigkeit aufgenommen
und tritt daher eine Turbulenz des Luftkraftstoffgemischs in der Brennkammer 6 auf.
Demgemäß wird die
Zerstäubung
des Kraftstoffs vorangetrieben und kann der Ausgangsverbrennungszustand
schneller verwirklicht werden. Darauf wird der Hubbetrag des Einlassventils 9 auf
dem zweiten Einstellwert A2 eingerichtet, der größer als der erste Einstellwert
A1 ist und daher wird eine größere Menge
Luft zu der Brennkammer 6 zugeführt. Es ist daher möglich, eine
Verbrennungsmotorabgabe zu erhöhen,
um dadurch die Brennkraftmaschine 1 zu dem Zustand vollständiger Verbrennung
in einer kürzeren
Zeit umzustellen und den Zustand der vollständigen Verbrennung stabil aufrecht
zu erhalten. Gemäß Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist es daher möglich,
die Brennkraftmaschine 1 zu dem Zustand vollständiger Verbrennung in
einer kurzen Zeit umzustellen, nachdem das Starten der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet
ist, und den Zustand der vollständigen
Verbrennung stabil aufrechtzuerhalten. Als Folge kann die Startfähigkeit
der Brennkraftmaschine 1 verbessert werden.
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(2)
Wenn die Brennkraftmaschine 1 gestartet wird, während die
Temperatur der Brennkraftmaschine 1 ein normaler Wert ist,
wird der Arbeitswinkel des Einlassventils 9 auf den dritten
Einstellwert A3 eingerichtet, der größer als der erste Einstellwert
A1 ist, in der Dauer, seit das Starten der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet
ist, bis die Brennkraftmaschine zu dem Ausgangsverbrennungszustand
umgestellt wird. Demgemäß kann eine
ausreichende Luftmenge zu der Brennkammer 6 zugeführt werden
und kann daher ein Luftkraftstoffgemisch, bei dem Kraftstoff und Luft
ausreichend miteinander gemischt werden, ausgebildet werden. Somit
ist es möglich,
die Brennkraftmaschine 1 zu dem Ausgangsverbrennungszustand in
einer kurzen Zeit umzustellen, nachdem das Starten der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet
ist. Während
der Dauer, seit die Brennkraftmaschine 1 zu dem Ausgangsverbrennungszustand
umgestellt wird, bis die Brennkraftmaschine 1 zu dem Zustand vollständiger Verbrennung
umgestellt wird, wird die Ventilschließzeitabstimmung des Einlassventils 9 auf die
Zeitabstimmung eingerichtet, bei der der Kolben 3 den unteren
Totpunkt (UT) erreicht. Demgemäß kann eine
große
Luftmenge der Brennkammer 6 zugeführt werden und kann daher eine
Luftmenge, die zum Umstellen der Brennkraftmaschine 1 zu
dem Zustand vollständiger
Verbrennung erforderlich ist, der Brennkammer 6 zugeführt werden.
Es ist daher möglich,
die Brennkraftmaschine 1 zu dem Zustand vollständiger Verbrennung
in einer kurzen Zeit umzustellen, nachdem die Brennkraftmaschine 1 zu
dem Ausgangsverbrennungszustand umgestellt wird. Da die Brennkraftmaschine 1 zu
dem Zustand vollständiger Verbrennung
in einem kurzen Zeitraum umgestellt werden kann, nachdem das Starten
der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet ist, kann die Startfähigkeit
der Brennkraftmaschine 1 verbessert werden, nachdem die
Temperatur der Brennkraftmaschine 1 ein normaler Wert ist.
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(3)
Wenn die Brennkraftmaschine 1 gestartet wird, während die
Temperatur der Brennkraftmaschine 1 ein normaler Wert ist,
wird die Ventilschließzeitabstimmung
des Einlassventils 9 auf die Zeitabstimmung eingerichtet,
bei der der Kolben 3 den unteren Totpunkt (UT) erreicht,
während
der Dauer, seit die Brennkraftmaschine 1 zum dem Ausgangsverbrennungszustand
umgestellt ist, bis die Brennkraftmaschine 1 zu dem Zustand
vollständiger
Verbrennung umgestellt wird. Demgemäß kann eine große Luftmenge
der Brennkammer 6 zugeführt
werden und kann daher eine große
Luftmenge mit einer hohen Temperatur zu dem katalytischen Abgassteuerungswandler 26,
der das Abgas verarbeitet, zugeführt werden,
unmittelbar nachdem das Starten der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet
ist. Als Folge ist es möglich,
den Katalysator in einer relativ kuren Zeit aufzuwärmen, unmittelbar
nachdem das Starten einer Brennkraftmaschine 1 eingeleitet
ist, und eine Anforderung hinsichtlich einer Abgasemission zu erfüllen.
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(4)
Wenn die Brennkraftmaschine 1 gestartet wird, während die
Temperatur der Brennkraftmaschine 1 hoch ist (während die
Brennkraftmaschine 1 warm ist), wird der Arbeitswinkel
des Einlassventils 9 auf den vierten Einstellwert A4 eingerichtet,
der kleiner als der Ausgangswert des zweiten Einstellwerts A2 ist
(= A1 + α).
Demgemäß kann die
Luftmenge, die in die Brennkammer 6 aufgenommen wird, wenn die
Brennkraftmaschine 1 gestartet wird, klein gemacht werden.
Es ist daher möglich,
die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass eine große Luftmenge
in die Brennkammer 6 von dem Ausgleichsbehälter aufgenommen
wird, wenn das Starten der Brennkraftmaschine in die Brennkammer 6 eingeleitet
wird, und das Auftreten eines unnötigen Hochlaufens der Brennkraftmaschine 1 zu
unterdrücken.
Wenn die Brennkraftmaschine 1 warm ist, ist die Menge des Kraftstoffs,
die erforderlich ist, wenn die Brennkraftmaschine 1 gestartet
wird, gering. Demgemäß verschlechtert
sich auch dann, wenn der Arbeitswinkel des Einlassventils 9 klein
ist, die Startfähigkeit
der Brennkraftmaschine 1 nicht.
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(5)
Wenn eine Prozessgeschwindigkeit der elektronischen Steuereinheit 25 relativ
langsam ist, kann die Brennkraftmaschine 1 zu dem Ausgangsverbrennungszustand
in der Dauer umgestellt werden, seit der Arbeitswinkel des Einlassventils 9 auf den
ersten Einstellwert A1 eingerichtet ist, bis der nächste Schritt
durchgeführt
wird, bis nämlich
die Verbrennungsmotordrehzahl anfänglich erfasst wird. Demgemäß kann die
elektronische Steuereinheit 25 bestimmen, dass die Brennkraftmaschine 1 sich
in dem Ausgangsverbrennungszustand befindet, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl
nicht die Bezugsdrehzahl n1 entsprechend dem Zustand vollständiger Verbrennung
erreicht hat, nachdem der Arbeitswinkel des Einlassventils 9 eingerichtet
ist. Daher wird der Hubbetrag des Einlassventils 9 auf
den ersten Einstellwert A1 während
der Dauer eingerichtet, seit das Starten der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet
ist, bis die Verbrennungsmotordrehzahl anfänglich erfasst ist. Nachdem
die Verbrennungsmotordrehzahl anfänglich erfasst ist; wird der
Hubbetrag des Einlassventils 9 auf den zweiten Einstellwert
A2 eingerichtet, der größer als
der erste Einstellwert A1 ist, bis die Verbrennungsmotordrehzahl
gleich wie oder höher als
die Bezugsdrehzahl n1 wird. Demgemäß kann das Starten der Brennkraftmaschine 1 durch
Durchführen
eines relativ einfachen Prozesses gesteuert werden.
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(6)
Der variable Ventilmechanismus 24 vergrößert/verringert den Arbeitswinkel
und den Hubbetrag des Einlassventils 9 synchron miteinander. Wenn
nämlich
der Arbeitswinkel sich verringert, verringert sich der Hubbetrag
ebenso. Sowohl der Arbeitswinkel als auch der Hubbetrag sind klein,
wenn das Einlassventil 9 geöffnet wird, während das
Starten der Brennkraftmaschine eingeleitet wird. Demgemäß wird im
Vergleich mit dem Fall, in dem nur der Arbeitswinkel und der Hubbetrag
klein gemacht werden, die Luft in die Brennkammer 6 bei
einer hohen Geschwindigkeit eingeführt, und tritt eine große Turbulenz
des Luftkraftstoffgemischs in der Brennkammer 6 auf. Da
die Zerstäubung
des Kraftstoffs weitergehend vorangetrieben wird, kann eine geeignetere Verbrennung
durchgeführt
werden und kann die Brennkraftmaschine 1 zu dem Ausgangsverbrennungszustand
in einem kürzeren
Zeitraum umgestellt werden, nachdem das Starten der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet
ist. Als die Folge kann die Startfähigkeit der Brennkraftmaschine 1 verbessert
werden.
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Es
ist anzumerken, dass das Ausführungsbeispiel
wie folgt abgewandelt werden kann.
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Der
Prozess, in dem der Arbeitswinkel der Einlassventils 9 in
zwei Schritten geändert
wird, kann durchgeführt
werden, wenn die Brennkraftmaschine 1 gestartet wird, während die
Temperatur der Brennkraftmaschine 1 ein normaler Wert ist
oder wenn die Brennkraftmaschine 1 warm ist. Die Menge
des Kraftstoffs, die erforderlich ist, um die Brennkraftmaschine 1 zu
dem Ausgangsverbrennungszustand umzustellen, ist kleiner als die
Menge des Kraftstoffs, die erforderlich ist, um die Brennkraftmaschine 1 zu
dem Zustand vollständiger
Verbrennung umzustellen, nämlich
ungeachtet der Temperatur der Brennkraftmaschine 1.
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Es
kann bestimmt werden, dass sich die Brennkraftmaschine 1 in
dem Ausgangsverbrennungszustand befindet, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl
die Bezugsdrehzahl n1 entsprechend dem Zustand vollständiger Verbrennung
nicht erreicht hat, auch wenn eine vorbestimmte Dauer abgelaufen
ist, seit das Starten der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet ist.
Eine derartige Bestimmung wird gemacht, wenn die Prozessgeschwindigkeit
der elektronischen Steuereinheit 25 relativ schnell ist,
und daher kann die Brennkraftmaschine 1 nicht zu dem Ausgangsverbrennungszustand
in der Dauer umgestellt werden, seit der Arbeitswinkel des Einlassventils 9 auf
den ersten Einstellwert A1 eingerichtet ist, bis der nächste Schritt
durchgeführt
wird, bis nämlich
die Verbrennungsmotordrehzahl anfänglich erfasst wird. In diesem
Fall wird daher der Arbeitswinkel des Einlassventils 9 auf
den ersten Einstellwert A1 in der Dauer eingerichtet, seit das Starten
der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet ist, bis eine vorläufige Dauer abgelaufen
ist. Nachdem die vorbestimmte Dauer abgelaufen ist, wird der Arbeitswinkel
des Einlassventils 9 auf den zweiten Einstellwert A2 eingerichtet, der
größer als
der erste Einstellwert A1 ist, bis die Verbrennungsmotordrehzahl
die Bezugsdrehzahl n1 erreicht. In diesem Fall kann ebenso das Starten
der Brennkraftmaschine 1 durch Durchführen eines relativ einfachen
Prozesses gesteuert werden.
-
Es
kann bestimmt werden, dass die Brennkraftmaschine 1 sich
in dem Ausgangsverbrennungszustand befindet, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl
die Bezugsdrehzahl entsprechend dem Ausgangsverbrennungszustand
erreicht hat, nachdem das Starten der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet
ist. Eine derartige Bestimmung kann gemacht werden, da eine Korrelation
zwischen der Verbrennungsmotordrehzahl und dem Verbrennungszustand
der Brennkraftmaschine 1 vorhanden ist. Demgemäß wird der
Arbeitswinkel des Einlassventils 9 auf dem ersten Einstellwert
A1 während
der Dauer eingerichtet, seit das Starten der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet
ist, bis die Verbrennungsmotordrehzahl die Bezugsdrehzahl entsprechend
dem Ausgangsverbrennungszustand erreicht. Nachdem die Verbrennungsmotordrehzahl
die Bezugsdrehzahl entsprechend dem Ausgangsverbrennungszustand
erreicht hat, wird der Arbeitswinkel auf den zweiten Einstellwert A2
eingerichtet, bis die Verbrennungsmotordrehzahl die Bezugsdrehzahl
n1 erreicht. Somit kann das Starten der Brennkraftmaschine 1 genau
gesteuert werden. Es ist überflüssig anzumerken,
dass der zweite Einstellwert A2 in Stufen vergrößert werden kann.
-
4 zeigt
ein Ablaufdiagramm, das die Steuerroutine zum Aufrechterhalten des
Schaltbetrags aus dem ersten Einstellwert A1 zeigt, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl
niedriger als Bezugsdrehzahl n2 entsprechend dem Ausgangsverbrennungszustand
ist, nachdem das Starten der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet
ist. Wenn die Temperatur des Kühlmittels
für die
Brennkraftmaschine 1 einen Wert in einem beträchtlich
niedrigen Temperaturbereich ist, nachdem das Starten der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet
ist, wird der variable Ventilmechanismus 24 betrieben und
wird der Arbeitswinkel des Einlassventils 9 auf den ersten
Einstellwert A1 eingerichtet. In dem Schritt S11 wird bestimmt,
ob die Verbrennungsmotordrehzahl, die auf der Grundlage der Erfassungssignalabgabe
von dem Kurbelwinkelsensor 13 erfasst wird, gleich wie
oder höher
als die Bezugsdrehzahl n2 ist. Als Bezugsdrehzahl n2 wird die Drehzahl
verwendet, die erhalten wird, wenn die Brennkraftmaschine 1 zu
dem Ausgangsverbrennungszustand umgestellt wird. Wenn die Verbrennungsmotordrehzahl
niedriger ist als die Bezugsdrehzahl n2 ist, wird bestimmt, dass
die Brennkraftmaschine 1 nicht zu dem Ausgangsverbrennungszustand
umgestellt wurde, und wird der Arbeitswinkel des Einlassventils 9 auf
den ersten Einstellwert A1 gehalten. Wenn andererseits in dem Schritt
S11 bestimmt wird, dass die Verbrennungsmotordrehzahl gleich wie
oder höher als
die Bezugsdrehzahl n2 ist, wird bestimmt, dass die Brennkraftmaschine 1 zu
dem Ausgangsverbrennungszustand umgestellt wurde. Dann wird in dem Schritt
S3 bestimmt, ob die Brennkraftmaschine 1 zu dem Zustand
vollständiger
Verbrennung umgestellt wurde. Da die anderen Schritte die gleichen
wie diejenigen in dem Ablaufdiagramm in 2 sind,
wird ihre Beschreibung hier nicht angegeben.
-
Es
kann auch nur einer von dem Arbeitswinkel und von Hubbetrag des
Einlassventils 9 geändert werden.
Wenn einer von dem Arbeitswinkel und dem Hubbetrag verringert wird,
wird die Menge der Luft, die durch das Einlassventil 9 aufgenommen
wird, verringert. Wenn nur der Hubbetrag verringert wird, wird eine
Einlassluftmenge des Einlassventils 9 klein im Vergleich
mit dem Fall, in dem nur der Arbeitswinkel verringert wird. Es ist
daher möglich,
nur die Geschwindigkeit der Luft, die in die Brennkammer 6 strömt, zu vergrößern und
eine große
Turbulenz in der Luft zu verursachen, die durch das Einlassventil 9 aufgenommen
wird.
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Der
Prozess, in dem die Ventilschließzeitabstimmung des Einlassventils 9 auf
die Zeitabstimmung eingerichtet wird, bei der der Kolben 3 in
dem unteren Totpunkt (UT) während
der Dauer erreicht, seit die Brennkraftmaschine 1 zu der
Ausgangsverbrennung umgestellt wird, bis die Brennkraftmaschine 1 zu
der vollständigen
Verbrennung umgestellt wird, kann durchgeführt werden, wenn die Brennkraftmaschine 1 gestartet
wird, während
die Temperatur der Brennkraftmaschine 1 beträchtlich
niedrig ist, oder während
die Brennkraftmaschine 1 warm ist. Somit ist es auch dann,
wenn die Brennkraftmaschine 1 gestartet wird, während die
Temperatur der Brennkraftmaschine 1 beträchtlich
niedrig ist oder während
die Brennkraftmaschine 1 warm ist, möglich, den Katalysator in einer
relativ kurzen Zeit aufzuwärmen,
nachdem das Starten der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet
ist, und die Anforderungen hinsichtlich der Emission zu erfüllen. Es
ist anzumerken, dass dann, wenn die Ventilschließzeitabstimmung geändert wird,
während
die Temperatur der Brennkraftmaschine 1 beträchtlich
niedrig ist, der VVT-Mechanismus,
der die Ventilschließzeitabstimmung durch
die elektrische Steuerung ändert,
verwendet werden muss. Der VVT-Mechanismus, der die Ventilschließzeitabstimmung
durch die hydraulische Steuerung ändert, hat ein Problem dahingehend,
dass dann, wenn die Temperatur der Brennkraftmaschine 1 beträchtlich
niedrig ist, der Betrieb langsam ist, da das Öl sich verhärtet und der gewünschte Betrieb nicht
in einer kurzen Zeit durchgeführt
werden kann.
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Die
Temperatur der Brennkraftmaschine 1 kann auf der Grundlage
der Temperatur eines Schmieröls,
das zu Rotationsabschnitten der Kurbelwelle 5 und dergleichen
zugeführt
wird, erhalten werden.
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In
den vorstehend erwähnten
Ausführungsbeispielen
ist die Erfindung auf den Verbrennungsmotor mit sowohl dem Einlassdurchgangskraftstoffeinspritzventil
als auch den Zylinderkraftstoffeinspritzventil angewendet. Jedoch
kann die Erfindung auch einen Zylindereinspritzverbrennungsmotor
oder einen Anschlusseinspritzverbrennungsmotor angewendet werden.
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Somit
wird der Arbeitswinkel (Hubbetrag) eines Einlassventils auf einen
vorbestimmten ersten Einstellwert A1 (S2) während einer Dauer, eingerichtet,
seit das Starten des Verbrennungsmotors eingeleitet ist, bis der
Verbrennungsmotor zu einem Ausgangsverbrennungszustand umgestellt
wird (S1), und der Arbeitswinkel wird auf einen zweiten eingerichteten
A2 (= vorhergehender Wert (Ausgangswert ist A1) + α), der größer als
der erste Einstellwert A1 ist (S4), während einer Dauer geändert, seit
der Verbrennungsmotor zu dem Ausgangsverbrennungszustand umgestellt
ist, bis der Verbrennungsmotor zu einem Zustand vollständiger Verbrennung
umgestellt wird. Wenn eine Verbrennungsmotordrehzahl gleich wie
oder höher
als eine Bezugsdrehzahl n1 wird, wird bestimmt (S3), dass der Verbrennungsmotor
zu dem Zustand vollständiger
Verbrennung umgestellt wurde, worauf eine Verbrennungsmotorstartroutine
endet.