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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Startsteuervorrichtung
für eine
Brennkraftmaschine, die mit einer variablen Ventilsteuervorrichtung
versehen ist. Die variable Ventilsteuervorrichtung ändert Öffnungs-/Schließcharakteristika
eines Einlassventiles.
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Die
variable Ventilsteuervorrichtung stellt eine Ventilzeitgebung oder
einen Ventilhub eines Einlassventils ein, um die Abgabe der Kraftmaschine
zu verbessern, um so die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern
und die Emissionen zu reduzieren.
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JP-2002-213261A
zeigt eine Startsteuervorrichtung, die die variable Ventilsteuervorrichtung
verwendet, bei der die Einlassventilzeitgebung oder der Einlassventilhub
so eingestellt werden, dass eine Einlassluftdurchsatzrate beim Start
der Kraftmaschine zu einer minimalen Menge wird, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch
in einem Zylinder so zu zünden,
dass Schwingungen beim Kurbeln reduziert werden.
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JP-2002-188472A
zeigt eine Startsteuervorrichtung, bei der ein Einlassventilhub
klein ist, bis die Kraftmaschinendrehzahl eine vorbestimmte Spitzendrehzahl
erreicht. Nachdem die Kraftmaschinendrehzahl die Spitzendrehzahl
erreicht hat, wird der Einlassventilhub verkleinert, um die Einlassluftdurchsatzrate
so zu vermehren, dass ein Überschwingen der
Kraftmaschinendrehzahl reduziert wird.
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Unlängst wurde
es erforderlich, die Kraftmaschinendrehzahl beim Starten genau zu
steuern, bei dem sich die Kraftmaschinendrehzahl bei jeder Verbrennung ändert, um
das Startvermögen
der Kraftmaschine zu verbessern, um zum Beispiel die Kraftmaschinenschwingungen
zu reduzieren.
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Daneben
ist es erforderlich, die Einlassluftdurchsatzrate bei der Einlasszeitgebung
zu steuern, um die Änderung
der Kraftmaschinendrehzahl durch die Einlassluftdurchsatzrate zu
steuern. Jedoch führt die
herkömmliche
Startsteuervorrichtung für
eine Kraftmaschine die Einlassventilsteuerung ungeachtet der Einlassventilzeitgebung
durch. Somit ist es schwierig, die Kraftmaschinendrehzahl der Kraftmaschine
durch Steuern der Einlassluftdurchsatzrate genau zu steuern.
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JP-10-82332A
(US-5 909 720) zeigt, dass bei einem Hybridfahrzeug die Einlassventilzeitgebung
verzögert
wird, um ein wirksames Verdichtungsverhältnis zu reduzieren, und dann
führt ein Startermotor
das Kurbeln der Kraftmaschine durch, um die Schwingungen beim Kurbeln
zu reduzieren. Nachdem die Kraftmaschinendrehzahl einen vorbestimmten
Wert erreicht hat, wird die Einlassventilzeitgebung vorgerückt, um
das wirksame Verdichtungsverhältnis
zu erhöhen,
und dann werden eine Kraftstoffeinspritzung und eine Zündung des
Luft/Kraftstoff-Gases
gestartet, um eine anfängliche
Verbrennung zu bewirken.
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Jedoch
ist ein derartiges System kaum auf ein Fahrzeug anwendbar, das lediglich
durch die Brennkraftmaschine angetrieben wird.
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehend beschriebenen
Umstände
gestaltet, und es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Startsteuervorrichtung vorzusehen, die die Kraftmaschinendrehzahl
beim Starten genau steuern kann, um das Startvermögen zu verbessern.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung hat die Startsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine einschließlich einer
variablen Einlassventilsteuervorrichtung, die die Einlassventilcharakteristik
einstellt, eine Startsteuereinrichtung zum Einstellen einer Einlassluftdurchsatzrate
eines Zylinders mit anfänglicher Verbrennung,
wobei die variable Einlassventilsteuervorrichtung unter Berücksichtigung
einer Einlassluftzeitgebung des Zylinders mit anfänglicher
Verbrennung gesteuert wird.
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Die
Startsteuervorrichtung hat eine Startsteuereinrichtung zum Starten
eines Kurbelns der Kraftmaschine mittels einer Startvorrichtung
in einer Situation, bei der ein Ist-Verdichtungsverhältnis durch eine variable Einlassventilsteuervorrichtung verringert
wird, wobei die Startsteuereinrichtung die Verbrennung der Kraftmaschine
zu jener Zeit startet, wenn eine Kraftmaschinendrehzahl erhöht ist,
um Fahrzeugschwingungen aufgrund einer anfänglichen Verbrennung unter
ein vorbestimmtes Niveau zu beschränken, und wobei die Startsteuereinrichtung
das Ist-Verdichtungsverhältnis
durch die variable Einlassventilsteuervorrichtung zu jener Zeit
erhöht,
wenn die Verbrennung gestartet wird oder davor.
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Die
vorstehend genannte Aufgabe sowie weitere Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten
Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich,
in denen ähnliche
Bauteile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind, und wobei:
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1 zeigt
eine schematische Ansicht eines Kraftmaschinensteuersystems gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
ein Flussdiagramm eines variablen Einlassventilsteuerprozesses beim
Starten der Kraftmaschine gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
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3 zeigt
ein Flussdiagramm eines variablen Einlassventilsteuerprozesses für einen
Fehler beim Starten der Kraftmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
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4 zeigt
ein Zeitdiagramm eines Prozesses einer variablen Einlassventilsteuerung
beim Starten der Kraftmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
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5 zeigt
ein Flussdiagramm einer variablen Einlassventilsteuerung zu einer
Zeit, bei der eine Kraftmaschine gestoppt ist, und zwar gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel;
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6 zeigt
ein Flussdiagramm einer variablen Einlassventilsteuerung, während die
Kraftmaschine ausgeschaltet ist, und zwar gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
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7 zeigt
ein Flussdiagramm eines Startsteuerprozesses gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
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8 zeigt
ein Flussdiagramm eines Startsteuerprozesses gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
und
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9 zeigt
ein Zeitdiagramm eines Startprozesses gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen beschrieben.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Unter
Bezugnahme auf die 1 bis 4 wird ein
erstes Ausführungsbeispiel
beschrieben. Die 1 zeigt eine schematische Ansicht
eines Kraftmaschinensteuersystemes. Eine Luftreinigungsvorrichtung 13 ist
stromaufwärts
von einem Einlassrohr 12 einer Brennkraftmaschine 11 angeordnet.
Eine Luftdurchsatzmessvorrichtung 14, die eine Einlassluftdurchsatzrate
erfasst, ist stromabwärts
von der Luftreinigungsvorrichtung 13 vorgesehen. Ein Drosselventil 16,
das durch einen Gleichstrommotor 15 angetrieben ist, und
ein Drosselpositionssensor 17, der eine Drosselposition
erfasst, sind stromabwärts von
der Luftdurchsatzmessvorrichtung 14 vorgesehen.
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Ein
Zwischenbehälter 18 einschließlich eines Einlassluftdrucksensors 19 ist
stromabwärts
von dem Drosselventil 16 vorgesehen. Der Einlassluftdrucksensor 19 erfasst
einen Einlassluftdruck. Ein Einlasskrümmer 20 ist mit dem
Zwischenbehälter 18 verbunden.
Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21 ist an dem Einlasskrümmer 20 in
der Nähe
eines Einlassluftanschlusses angebracht. Eine Zündkerze 22 ist an
einem Zylinderkopf der Kraftmaschine 11 entsprechend jedem
Zylinder angebracht, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem entsprechenden Zylinder
zu zünden.
Die Zündkerze
erzeugt einen Funken zum Zünden
eines Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem Zylinder.
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Eine
Ventilzeitgebungssteuervorrichtung 30 ist mit dem Einlassluftventil 29 der
Kraftmaschine 11 verbunden. Die Ventilzeitgebungssteuervorrichtung 30 ändert die
Nockenwellenphase, um die Ventilzeitgebung des Einlassluftventiles 29 einzustellen.
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Ein
Abgasrohr 23 der Kraftmaschine 11 ist mit einem
Drei-Wege-Katalysator 25 versehen,
der CO, HC und NOx in dem Abgas reinigt. Ein Abgassensor 24 (ein
Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor,
ein Sauerstoffsensor), der stromaufwärts von dem Drei-Wege-Katalysator 25 angeordnet
ist, erfasst ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases oder fettes/mageres
Abgas.
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Ein
Kühlmitteltemperatursensor 26,
der eine Kühlmitteltemperatur
erfasst, und ein Kurbelwinkelsensor 27, der jeweils bei
vorbestimmten Kurbelwinkeln einer Kurbelwinkel der Kraftmaschine 11 ein Pulssignal
abgibt, sind an einem Zylinderblock der Kraftmaschine 11 angeordnet.
Der Kurbelwinkel und die Kraftmaschinendrehzahl werden auf der Grundlage
des abgegebenen Signales von dem Kurbelwinkelsensor 27 erfasst.
Ein Öltemperatursensor 31 erfasst
eine Temperatur eines Kraftmaschinenöles, und ein Einlasslufttemperatursensor 32 erfasst
eine Temperatur der Einlassluft.
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Die
Kraftmaschine 11 ist mit einer Startvorrichtung 33 zum
Kurbeln der Kraftmaschine 11 während des Startes der Kraftmaschine
versehen. Die Startvorrichtung 33 hat Untersetzungsgetriebe
(Ritzel und Hohlrad), die ein vorbestimmtes Übersetzungsverhältnis aufweisen.
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Die
Abgaben von den vorstehend genannten Sensoren werden in eine elektronische
Steuereinheit 28 eingegeben, die nachfolgend als eine ECU
bezeichnet wird. Die ECU 28 hat einen Mikrocomputer, der
ein Kraftmaschinensteuerprogramm ausführt, das in einem ROM (Festwertspeicher)
gespeichert ist, um eine Kraftstoffeinspritzmenge einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21 auf
der Grundlage eines Kraftmaschinenfahrzustandes und eine Zündzeitgebung
der Zündkerze 22 zu
steuern.
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Die
ECU 28 führt
ein automatisches Kraftmaschinen-Stopp-/Start-Programm aus, wodurch die Kraftmaschine
automatisch gestoppt wird, wenn eine vorbestimmte Bedingung eingerichtet
ist, und wodurch die Kraftmaschine automatisch gestartet wird, wenn
eine vorbestimmte Bedingung eingerichtet ist.
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Die
ECU 28 führt
ein variables Einlassventilsteuerprogramm aus, das in der 2 gezeigt
ist, so dass eine Soll-Einlassventilzeitgebung
gemäß einem geschätzten Kraftmaschinendrehzahlmuster
während
des Startens der Kraftmaschine eingerichtet wird. Die variable Ventilzeitgebungssteuervorrichtung 30 stellt
die Ist-Ventilzeitgebung
auf die Soll-Einlassventilzeitgebung ein.
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Bei
einer Einlasszeitgebung des Zylinders mit anfänglicher Verbrennung wird die
Ist-Ventilzeitgebung auf die Soll- Einlassventilzeitgebung entsprechend
einer Soll-Einlassluftdurchsatzrate
des Zylinders mit anfänglicher
Verbrennung eingestellt. Dadurch wird die Einlassluftdurchsatzrate
des Zylinders mit anfänglicher
Verbrennung genau eingestellt, so dass das Kraftmaschinendrehzahlinkrement
aufgrund der Verbrennung bei dem Zylinder mit anfänglicher
Verbrennung gut gesteuert wird. Bei den Einlasszeitgebungen der
anderen Zylinder wird die Ist-Ventilzeitgebung
auf die Soll-Einlassventilzeitgebung eingestellt, so dass das Kraftmaschinendrehzahlinkrement
nach der anfänglichen
Verbrennung gut gesteuert wird.
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Die
ECU 28 führt
ein variables Einlassventilsteuerprogramm für einen Fehler beim Starten
der Kraftmaschine aus, das in der 3 gezeigt
ist. Wenn ein Fehler beim Starten der Kraftmaschine während des
Starts der Kraftmaschine auftritt, dann wird die Soll-Einlassventilzeitgebung
eingerichtet, um den Fehler beim Starten der Kraftmaschine zu beseitigen.
Die variable Einlassventilzeitgebung 30 stellt die Ist-Ventilzeitgebung
auf die Soll-Einlassventilzeitgebung ein. Das variable Einlassventilsteuerprogramm,
das in der 2 gezeigt ist, und das variable
Einlassventilsteuerprogramm für
einen Fehler beim Starten der Kraftmaschine, das in der 3 gezeigt
ist, entsprechen einer Kraftmaschinenstartsteuereinrichtung.
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Die
Prozesse werden nachfolgend beschrieben, die in den Programmen ausgeführt werden,
welche in den 2 und 3 gezeigt
sind.
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(Die variable Einlassventilsteuerung
während
des Starts der Kraftmaschine)
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Das
in der 2 gezeigte Steuerprogramm wird jeweils in vorbestimmten
Zeitperioden ausgeführt,
während
die ECU 28 mit Strom versorgt wird. Bei einem Schritt 101 bestimmt
der Computer, ob das Kraftmaschinenstarten beendet ist, und zwar gemäß dessen,
ob die Kraftmaschinendrehzahl eine vorbestimmte Drehzahl überschreitet.
Wenn die Antwort bei dem Schritt 101 Nein lautet, dann
schreitet die Prozedur zu einem Schritt 102, bei dem bestimmt wird,
ob die Startvorrichtung (nicht gezeigt) eingeschaltet wird.
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Wenn
die Antwort bei dem Schritt 103 Nein lautet, dann schreitet
die Prozedur zu einem Schritt 103, bei dem ein gegenwärtiger Kraftmaschinenzustand
wie zum Beispiel eine Kraftmaschinenöltemperatur, eine Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur
und eine Einlasslufttemperatur gelesen werden. Dann schreitet die
Prozedur zu einem Schritt 104, bei dem die Soll-Einlassventilzeitgebung
auf der Grundlage eines Kennfeldes gemäß dem gegenwärtigen Kraftmaschinenzustand
berechnet wird. Die Soll-Einlassventilzeitgebung wird an der am
stärksten
verzögerten
Position oder an einer Position eingerichtet, die etwas von der
am stärksten
verzögerten
Position vorgerückt
ist.
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Bei
einem Schritt 105 wird die gegenwärtige Ist-Einlassventilzeitgebung gelesen. Bei
einem Schritt 106 wird bestimmt, ob die Ist-Einlassventilzeitgebung
mit der Soll-Einlassventilzeitgebung
konsistent ist, und zwar gemäß dessen,
ob eine Phasendifferenz dazwischen vorhanden ist. Wenn beide Zeitgebungen
miteinander nicht konsistent sind, dann schreitet die Prozedur zu
einem Schritt 107, bei dem die variable Ventilzeitgebungssteuervorrichtung 30 betätigt wird,
damit die Ist-Einlassventilzeitgebung mit der Soll-Einlassventilzeitgebung
konsistent wird. Dadurch wird die Ist-Einlassventilzeitgebung mit
der Soll-Einlassventilzeitgebung vor dem Starten des Kurbelns der
Kraftmaschine konsistent.
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Wenn
die Antwort bei dem Schritt 102 Ja lautet, dann schreitet
die Prozedur zu einem Schritt 108, bei dem ein Zeitgeber
gestartet wird, um die verstrichene Zeitperiode zu messen, nachdem
die Startvorrichtung eingeschaltet wurde. Dann schreitet die Prozedur
zu einem Schritt 109, bei dem die Soll-Einlassventilzeitgebung auf der Grundlage
des Kennfeldes gemäß der verstrichenen
Zeitperiode berechnet wird.
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Im
allgemeinen ändern
sich die Einlasszeitgebungen des Zylinders mit der anfänglichen
Verbrennung und der anderen Zylinder auf der Grundlage des Verhaltens
der Kraftmaschinendrehzahl während
des Startens der Kraftmaschine. Das Kennfeld der Soll-Einlassventilzeitgebung
wird auf der Grundlage der Einlasszeitgebung von jedem Zylinder
eingerichtet, das an ein geschätztes
Verhaltensmuster der Kraftmaschinendrehzahl während des Startens der Kraftmaschine
angepasst ist. Das geschätzte Verhaltensmuster
der Kraftmaschinendrehzahl wird auf der Grundlage von experimentellen
Daten und Auslegungsdaten und Konstruktionsdaten hergeleitet. Durch
Berechnen der Soll-Einlassventilzeitgebung
auf der Grundlage der verstrichenen Zeit nach dem Einschalten der
Startvorrichtung wird die Soll-Einlassventilzeitgebung
entsprechend der Einlassluftdurchsatzrate bei der Einlasszeitgebung
berechnet.
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Wie
dies in einem Zeitdiagramm der 4 gezeigt
ist, ist die Soll-Einlassventilzeitgebung bei der Einlasszeitgebung
des Zylinders mit der anfänglichen
Verbrennung ein wenig weiter als die Soll-Ventilzeitgebung vor dem
Kurbeln der Kraftmaschine vorgerückt,
so dass die Soll-Einlassventilzeitgebung der Soll-Einlassluftdurchsatzrate
entspricht, bei der das Inkrement der Kraftmaschinendrehzahl aufgrund
der anfänglichen
Verbrennung innerhalb jenes Bereiches begrenzt ist, in dem das Startvermögen nicht
verschlechtert wird. Die Soll-Einlassventilzeitgebung bei der Einlasszeitgebung
des anderen Zylinders wird vorgerückt und dann verzögert, so
dass die Soll-Einlassventilzeitgebung der Soll-Einlassluftdurchsatzrate
entspricht, in der das Inkrement der Kraftmaschinendrehzahl nach
der anfänglichen
Verbrennung ebenfalls innerhalb jenes Bereiches begrenzt ist, in dem
das Startvermögen
nicht verschlechtert ist.
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Da
das Verhalten der Kraftmaschinendrehzahl gemäß dem Temperaturzustand (Kraftmaschinenöltemperatur,
Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur,
Einlasslufttemperatur) der Kraftmaschine 11 geändert wird,
kann die Soll-Einlassventilzeitgebung auf
der Grundlage des Temperaturzustandes der Kraftmaschine 11 korrigiert
werden.
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Dann
schreitet die Prozedur zu einem Schritt 110, bei dem die
gegenwärtige
Ist-Einlassventilzeitgebung gelesen wird. Bei einem Schritt 111 wird
bestimmt, ob eine Phasendifferenz zwischen der Ist-Einlassventilzeitgebung
und der Soll-Einlassventilzeitgebung vorhanden ist. Wenn die Antwort
bei dem Schritt 111 Ja lautet, dann schreitet die Prozedur zu
einem Schritt 112, bei dem die variable Einlassventilzeitgebungssteuervorrichtung 30 die Ist-Einlassventilzeitgebung
konsistent zu der Soll-Einlassventilzeitgebung
macht.
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(Die variable Einlassventilsteuerung
während
eines Fehlers beim Starten der Kraftmaschine)
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Das
variable Einlassventilsteuerprogramm für einen Fehler beim Starten
der Kraftmaschine, das in der 3 gezeigt
ist, wird jeweils in vorbestimmten Zeitperioden ausgeführt, während die
ECU 28 mit Strom versorgt wird. Bei einem Schritt 201 wird
bestimmt, ob die Startvorrichtung eingeschaltet ist. Wenn die Antwort
bei dem Schritt 201 Ja lautet, dann bestimmt der Computer,
dass die Kraftmaschine gekurbelt wird, um zur Prozedur bei dem Schritt 202 fortzuschreiten.
Bei dem Schritt 202 wird der Zeitgeber gestartet, um die
verstrichene Zeitperiode nach dem Einschalten der Startvorrichtung
zu messen. Dann schreitet die Prozedur zu einem Schritt 203,
bei dem die gegenwärtige
Kraftmaschinendrehzahl NE gelesen wird.
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Bei
dem Schritt 204 wird bestimmt, ob die Kraftmaschinendrehzahl
auf einen vorbestimmten Wert erhöht
wird, und zwar zu jener Zeit, wenn die vorbestimmte Zeitperiode
nach dem Einschalten des Starters verstrichen ist. Wenn die Antwort
bei dem Schritt 204 Ja lautet, dann bestimmt der Computer, dass
das Starten der Kraftmaschine beendet ist, damit die Prozedur beendet
wird.
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Wenn
die Antwort bei dem Schritt 204 Nein lautet, dann bestimmt
der Computer, dass beim Starten der Kraftmaschine ein Fehler vorhanden
ist. Die Prozedur schreitet zu einem Schritt 205, bei dem
die Soll-Einlassventilzeitgebung für einen Fehler beim Starten
der Kraftmaschine gelesen wird. Diese Einlassventilzeitgebung für den Fehler
beim Starten der Kraftmaschine ist ein wenig weiter als die normale Soll-Einlassventilzeitgebung
vorgerückt,
um das Startvermögen
zu verbessern.
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Dann
schreitet die Prozedur zu einem Schritt 206, bei dem die
variable Ventilzeitgebungssteuervorrichtung 30 die Ist-Einlassventilzeitgebung
mit der Soll-Einlassventilzeitgebung für den Fehler konsistent macht.
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Gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel wird
das Startvermögen
auf hohem Niveau gehalten, das gleich einem Vergleichsbeispiel ist,
das durch eine gepunktete Linie in der 4 gezeigt
ist, und das Inkrement der Kraftmaschinendrehzahl aufgrund der anfänglichen
Verbrennung wird begrenzt, um so die Emissionen und die Schwingungen
der Fahrzeuges während
des Startens der Kraftmaschine zu reduzieren.
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Alternativ
kann das Verhalten der Kraftmaschinendrehzahl während des Startens des Kurbelns der
Kraftmaschine auf der Grundlage des Verhaltens der Kraftmaschinendrehzahl
beim Kurbeln und des Temperaturzustandes der Kraftmaschine 11 geschätzt werden.
Die Soll-Einlassventilzeitgebung kann auf der Grundlage des geschätzten Musters des
Verhaltens der Kraftmaschinendrehzahl bestimmt werden. Dadurch wird
die Einlassluftdurchsatzrate ungeachtet einer Streuung bei der Herstellung,
Alterung und des Startzustandes genau gesteuert.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Unter
Bezugnahme auf die 5 und 6 wird ein
zweites Ausführungsbeispiel
nachfolgend beschrieben.
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Aufgrund
einer Spezifikation eines Antriebsmotors bei der variablen Ventilzeitgebungssteuervorrichtung
oder einer Steuerposition der variablen Einlassventilzeitgebungssteuervorrichtung 30 zu
jener Zeit, wenn die Kraftmaschine gestoppt wird, besteht die Möglichkeit,
dass die Ist-Ventilzeitgebung nicht zu der Soll-Einlassventilzeitgebung entsprechend
der Soll-Einlassluftdurchsatzrate
des Zylinders mit der anfänglichen
Verbrennung während
des Startens der Kraftmaschine werden kann.
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Bei
dem zweiten Ausführungsbeispiel
steuert die ECU 28 die variable Einlassventilzeitgebungssteuervorrichtung 30 derart,
dass die Ist-Einlassventilzeitgebung mit der Soll-Einlassventilzeitgebung konsistent
wird, indem ein Programm ausgeführt wird,
welches in der 5 gezeigt ist, und zwar dann, wenn
die Kraftmaschine gestoppt wird, wobei die Soll-Einlassventilzeitgebung für den nächsten Start der
Kraftmaschine eingerichtet wird. Darüber hinaus wird durch Ausführen eines
Programmes, das in der 6 gezeigt ist, während die
Kraftmaschine 11 ausgeschaltet ist, die Soll-Einlassventilzeitgebung
für den
nächsten
Start der Kraftmaschine eingerichtet. Falls die Programme ausgeführt werden,
die in den 5 und 6 gezeigt
sind, dann wird die ECU 28 mit Strom versorgt, auch nachdem
der Zündschalter ausgeschaltet
wurde.
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(Variable Einlassventilsteuerung
während
des Stopps der Kraftmaschine)
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Das
variable Einlassventilsteuerprogramm, das in der 5 gezeigt
ist, wird jeweils in vorbestimmten Zeitperioden ausgeführt, während die
ECU 28 eingeschaltet ist. Bei einem Schritt 301 wird
bestimmt, ob ein Befehl zum Stoppen der Kraftmaschine generiert
ist. Wenn der Befehl zum Stoppen der Kraftmaschine generiert ist,
dann schreitet die Prozedur zu einem Schritt 302, bei dem
jede Stoppsteuerung (Kraftstoffeinspritzstoppsteuerung, Zündstoppsteuerung)
ausgeführt
wird.
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Dann
schreitet die Prozedur zu einem Schritt 303, bei dem zumindest
eine Kraftmaschinenöltemperatur,
eine Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur, eine
Einlasslufttemperatur, eine Einlasskrümmertemperatur oder eine elektrische
Batteriespannung gelesen wird. Diese Informationen beeinflussen
den nächsten
Start der Kraftmaschine.
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Bei
einem Schritt 304 wird die Soll-Einlassventilzeitgebung
für den
nächsten
Start der Kraftmaschine auf der Grundlage des Kennfeldes berechnet. Diese
Soll-Einlassventilzeitgebung wird derart eingerichtet, dass sie
der Soll-Einlassluftdurchsatzrate des Zylinders mit der anfänglichen
Verbrennung bei dem nächsten
Start der Kraftmaschine oder der Nähe der Soll-Einlassluftdurchsatzrate entspricht.
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Dann
schreitet die Prozedur zu einem Schritt 305, bei dem die
gegenwärtige
Ist-Ventilzeitgebung gelesen wird. Bei einem Schritt 306 wird
bestimmt, ob eine Phasendifferenz zwischen der Ist-Ventilzeitgebung
und der Soll-Einlassventilzeitgebung für den nächsten Start der Kraftmaschine
vorhanden ist. Wenn die Antwort bei dem Schritt 306 Ja
lautet, dann schreitet die Prozedur zu einem Schritt 307,
bei dem die ECU 28 die variable Einlassventilzeitgebungssteuervorrichtung
derart steuert, dass die Ist-Einlassventilzeitgebung mit der Soll-Einlassventilzeitgebung für den nächsten Start
der Kraftmaschine konsistent ist. Dadurch wird die Ist-Ventilzeitgebung
bei dem nächsten
Start der Kraftmaschine auf die Soll- Einlassventilzeitgebung gesetzt, und
zwar zu jener Zeit, wenn die Kraftmaschine gestoppt ist.
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(Variable Einlassventilsteuerung,
während
die Kraftmaschine ausgeschaltet ist)
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Das
variable Einlassventilsteuerprogramm, das in der 6 gezeigt
ist, wird jeweils in vorbestimmten Zeitperioden ausgeführt, während die
ECU 28 eingeschaltet ist. Bei einem Schritt 401 wird
bestimmt, ob die Kraftmaschine 11 ausgeschaltet ist, und
zwar auf der Grundlage dessen, ob die Kraftmaschinendrehzahl Null
beträgt.
Wenn die Kraftmaschine ausgeschaltet ist, dann schreitet die Prozedur
zu einem Schritt 402, bei dem zumindest eine Kraftmaschinenöltemperatur,
eine Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur,
eine Einlasslufttemperatur, eine Einlasskrümmertemperatur oder eine elektrische
Batteriespannung gelesen wird.
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Bei
einem Schritt 403 wird die Soll-Einlassventilzeitgebung
für den
nächsten
Start der Kraftmaschine auf der Grundlage des Kennfeldes berechnet. Diese
Soll-Einlassventilzeitgebung wird derart eingerichtet, dass sie
der Soll-Einlassluftdurchsatzrate des Zylinders mit der anfänglichen
Verbrennung bei dem nächsten
Start der Kraftmaschine oder der Nähe der Soll-Einlassluftdurchsatzrate entspricht.
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Dann
schreitet die Prozedur zu einem Schritt 404, bei dem die
gegenwärtige
Ist-Ventilzeitgebung gelesen wird. Bei einem Schritt 405 wird
bestimmt, ob eine Phasendifferenz zwischen der Ist-Ventilzeitgebung
und der Soll-Einlassventilzeitgebung für den nächsten Start der Kraftmaschine
vorhanden ist. Wenn die Antwort bei dem Schritt 405 Ja
lautet, dann schreitet die Prozedur zu einem Schritt 406,
bei dem die ECU 28 die variable Einlassventilzeitgebungssteuervorrichtung 30 derart
steuert, dass die Ist-Einlassventilzeitgebung mit der Soll-Einlassventilzeitgebung
für den
nächsten
Start der Kraftmaschine konsistent ist. Dadurch wird die Ist-Ventilzeitgebung
auf die Soll-Einlassventilzeitgebung für den nächsten Start der Kraftmaschine
gesetzt, während
die Kraftmaschine ausgeschaltet ist.
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Gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel werden
die variablen Einlassventilsteuerungen ausgeführt, die in den 5 und 6 gezeigt
sind. Jedoch kann nur eine von diesen ausgeführt werden.
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Die
variable Einlassventilsteuervorrichtung 30 kann zumindest
eine Ventilzeitgebung, einen Ventilhub oder eine Ventilöffnungsperiode
einstellen.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Wie
dies in der 9 gezeigt ist, startet die Startvorrichtung 33 das
Kurbeln der Kraftmaschine 11 in einer Situation, bei der
die variable Einlassventilzeitgebungssteuervorrichtung 30 die
Ist-Einlassventilzeitgebung so verzögert, dass das Ist-Verdichtungsverhältnis auf
ein Niveau verringert wird, bei dem die Fahrzeugschwingungen beim
Kurbeln reduziert werden. Zu jener Zeit, wenn die Kraftmaschinendrehzahl
durch das Kurbeln so erhöht
wird, dass die Fahrzeugschwingungen auf ein vorbestimmtes Niveau
reduziert werden, wird die Zündung
gestartet. Die Ist-Einlassventilzeitgebung
wird während
des Kurbelns allmählich
vorgerückt,
so dass das Ist-Verdichtungsverhältnis
gemäß einer
Kurbeldauer (oder der Kraftmaschinendrehzahl) allmählich erhöht wird. Dadurch
wird das Ist-Verdichtungsverhältnis
auf ein Verhältnis
erhöht,
bei dem die Kraftmaschine 11 durch den Verbrennungsdruck
zur selben Zeit wie die Zeitgebung des Verbrennungsstartes angetrieben werden
kann.
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Die
Prozesse des Startsteuerprogrammes werden nachfolgend beschrieben,
das in den 7 und 8 gezeigt
ist.
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Bei
einem Schritt 1101 werden zumindest eine Kühlmitteltemperatur,
eine Kraftmaschinenöltemperatur,
eine Einlasslufttemperatur oder ein Atmosphärendruck gelesen. Bei einem
Schritt 1102 wird eine Soll-Einlassventilzeitgebung beim
Starten des Kurbelns zumindest auf der Grundlage der Kühlmitteltemperatur,
der Kraftmaschinenöltemperatur, der
Einlasslufttemperatur oder des Atmosphärendruckes berechnet.
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Ein
Kennfeld der Soll-Einlassventilzeitgebung beim Starten des Kurbelns
wird auf der Grundlage von Umgebungsinformationen, einer Beziehung zwischen
dem Ist-Verdichtungsverhältnis
und den Schwingungen sowie einer Beziehung zwischen dem Ist-Verdichtungsverhältnis und
der Einlassventilzeitgebung eingerichtet. Die Soll-Einlassventilzeitgebung
entspricht dem Ist-Verdichtungsverhältnis, bei dem die Fahrzeugschwingungen
beim Kurbeln auf ein zulässiges
Niveau reduziert sind. Die Soll-Einlassventilzeitgebung
beim Starten des Kurbelns ist hinsichtlich der gewöhnlichen
Soll-Einlassventilzeitgebung verzögert (zum Beispiel ABDC 120°CA).
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Bei
einem Schritt 1103 wird die gegenwärtige Ist-Einlassventilzeitgebung gelesen. Bei
einem Schritt 1104 wird bestimmt, ob die Ist-Einlassventilzeitgebung
mit der Soll-Einlassventilzeitgebung
beim Starten des Kurbelns konsistent ist. Wenn die Antwort bei dem
Schritt 1104 Nein lautet, dann schreitet die Prozedur zu
einem Schritt 1105, bei dem die variable Ventilzeitgebungssteuervorrichtung 30 so
gesteuert wird, dass die Ist-Einlassventilzeitgebung mit der Soll-Einlassventilzeitgebung
beim Start des Kurbelns konsistent ist. Direkt vor dem Starten des
Kurbelns wird daher die Ist-Einlassventilzeitgebung
auf die Soll-Einlassventilzeitgebung verzögert, so dass das Ist-Verdichtungsverhältnis verringert
wird, um so die Fahrzeugschwingungen beim Kurbeln zu reduzieren.
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Dann
schreitet die Prozedur zu einem Schritt 1106, bei dem bestimmt
wird, ob das Kurbeln gestartet ist. Wenn die Antwort bei dem Schritt 1106 Nein lautet,
dann schreitet die Prozedur zu dem Schritt 1101 zurück.
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Wenn
die Antwort bei dem Schritt 1106 Ja lautet, dann schreitet
die Prozedur zu einem Schritt 1107 in der 8.
Bei dem Schritt 1107 wird eine zum Erreichen der Einlasszeitgebung
erforderliche Zeitperiode auf der Grundlage des Kennfeldes gemäß den Umgebungsinformationen
berechnet.
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Dann
schreitet die Prozedur zu einem Schritt 1108, bei dem die
Soll-Einlassventilzeitgebung auf der Grundlage des Kennfeldes gemäß den Umgebungsinformationen
wie zum Beispiel die Kühlmitteltemperatur,
die Kraftmaschinenöltemperatur,
die Einlasslufttemperatur und der Atmosphärendruck berechnet wird.
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Das
Kennfeld der Soll-Einlassventilzeitgebung wird auf der Grundlage
des Umgebungszustandes auf der Grundlage der experimentellen Daten und
der Konstruktionsdaten, einer Beziehung zwischen dem Ist-Verdichtungsverhältnis und
den Fahrzeugschwingungen, sowie einer Beziehung zwischen dem Ist-Verdichtungsverhältnis und
der Einlassventilzeitgebung eingerichtet. Die Soll-Einlassventilzeitgebung
entspricht dem Ist-Verdichtungsverhältnis, bei dem die Kraftmaschine
durch den Verbrennungsdruck angetrieben wird, was die Fahrzeugschwingungen
bei der anfänglichen
Verbrennung auf ein zulässiges
Niveau reduziert.
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Dann
schreitet die Prozedur zu einem Schritt 1109, bei dem eine
Soll-Vorrückungsgeschwindigkeit während des
Kurbelns auf der Grundlage der gegenwärtigen Ist-Einlassventilzeitgebung,
der Soll-Einlassventilzeitgebung und der für das Erreichen der Einlasszeitgebung
erforderlichen Zeitperiode berechnet wird. Die Soll-Vorrückungsgeschwindigkeit
wird so eingerichtet, dass die Ist-Einlassventilzeitgebung auf die
Soll-Einlassventilzeitgebung zu jener Zeit vorgerückt wird,
wenn die erforderliche Zeitperiode verstrichen ist.
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Bei
einem Schritt 1110 rückt
die variable Ventilzeitgebungssteuervorrichtung 30 die
Einlassventilzeitgebung mit der Soll-Vorrückungsgeschwindigkeit vor.
Zu jener Zeit, wenn die zum Erreichen der Einlasszeitgebung erforderliche
Zeitperiode verstrichen ist, wird die Ist-Einlassventilzeitgebung auf die Soll-Einlassventilzeitgebung
vorgerückt.
Wie dies in der 9 gezeigt ist, wird die Ist-Einlassventilzeitgebung
allmählich
vorgerückt,
so dass sie eine obere Grenze der Einlassventilzeitgebung nicht überschreitet,
bei der die Fahrzeugschwingungen unter dem zulässigen Niveau sind, so dass
das Ist-Verdichtungsverhältnis
allmählich
erhöht
wird, so dass es die obere Grenze des Ist-Verdichtungsverhältnisses nicht überschreitet.
Die Ist-Einlassventilzeitgebung
kann gemäß der Kraftmaschinendrehzahl
allmählich
vorgerückt
werden, um das Ist-Verdichtungsverhältnis allmählich zu erhöhen.
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Dann
schreitet die Prozedur zu einem Schritt 1111, bei dem bestimmt
wird, ob die Kraftmaschine gekurbelt wird. Wenn die Antwort bei
dem Schritt 1111 Ja lautet, dann schreitet die Prozedur
zu einem Schritt 1112, bei dem bestimmt wird, ob eine Kurbeldauer
Tcr kleiner als eine vorbestimmte Zeitperiode Tpcr ist. Diese Zeitperiode
Tpcr entspricht einem Sicherheitswert zum Verhindern, dass die Kurbelperiode
zu lange andauert. Falls das Kurbeln normal ist, dann kann die Kraftmaschinendrehzahl
eine vorbestimmte Drehzahl in der Zeitperiode Tpcr überschreiten.
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Wenn
die Antwort bei dem Schritt 1112 Ja lautet, dann schreitet
die Prozedur zu einem Schritt 1113, bei dem bestimmt wird,
ob die Kraftmaschinendrehzahl NE die vorbestimmte Drehzahl NEO überschreitet,
die um eine Resonanzdrehzahl zwischen der Kraftmaschine 11 und
dem Fahrzeug eingerichtet ist (zum Beispiel 400 U/min). Wenn die
Antwort bei dem Schritt 1113 Nein lautet, dann schreitet
die Prozedur zu dem Schritt 1109 zurück.
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Wenn
die Kraftmaschinendrehzahl NE die Drehzahl NEO überschreitet, dann wird bestimmt, dass
die Kraftmaschine 11 einen Verbrennungsstartzyklus erreicht.
Zu dieser Zeit wird die Ist-Einlassventilzeitgebung zu der Soll-Einlassventilzeitgebung
für den
Verbrennungsstartzyklus vorgerückt,
und das Ist-Verdichtungsverhältnis erreicht
ein Niveau, bei dem die Kraftmaschine durch den Verbrennungsdruck
angetrieben wird, so dass das Zünden
des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem Zylinder durch die Zündkerze
gestartet wird.
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Dann
schreitet die Prozedur zu einem Schritt 1114, bei dem eine
gewöhnliche
Einlassventilzeitgebungssteuerung durchgeführt wird, so dass die Soll-Einlassventilzeitgebung
auf der Grundlage des Kraftmaschinenantriebszustandes eingerichtet
wird, und die variable Einlassventilzeitgebungssteuervorrichtung 30 macht
die Ist-Einlassventilzeitgebung mit der Soll-Einlassventilzeitgebung
konsistent.
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Wenn
die Antwort bei dem Schritt 1111 oder bei dem Schritt 1112 Nein
lautet, dann schreitet die Prozedur zu dem Schritt 1114,
bei dem die gewöhnliche
Einlassventilzeitgebungssteuerung durchgeführt wird.
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Bei
der gewöhnlichen
Startsteuerung, die durch zwei Punkt-Strich-Linien in der 9 gezeigt ist,
wird die Verbrennung (die Zündung)
während
des Kurbelns der Kraftmaschine gestartet, so dass das Ist-Verdichtungsverhältnis auf
einem Niveau gehalten wird, bei dem der Verbrennungsdruck erzeugt wird,
der zum Antreiben der Kraftmaschine 11 ausreicht. Wenn
die Startvorrichtung die Maschine 11 kurbelt, dann wird
somit die Schwankung des Zylinderdruckes erhöht, so dass die Fahrzeugschwingungen
erzeugt werden. Während
die Startvorrichtung die Kraftmaschine kurbelt und die Kraftmaschinendrehzahl
durch den Verbrennungsdruck erhöht
wird, werden darüber
hinaus Schwingungen aufgrund einer Änderung der Drehzahl bei jeder
Verbrennung in dem entsprechenden Zylinder erzeugt, und starke Schwingungen
werden in dem Resonanzbereich zwischen der Kraftmaschine und dem
Fahrzeug erzeugt.
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Bei
dem gegenwärtigen
Ausführungsbeispiel,
das durch durchgezogene Linien in der 9 gezeigt
ist, startet die Startvorrichtung 33 das Kurbeln der Kraftmaschine 11 andererseits
in jener Situation, bei der die Ist-Einlassventilzeitgebung so verzögert ist,
dass das Ist-Verdichtungsverhältnis auf
ein Niveau verringert wird, bei dem die Fahrzeugschwingungen reduziert
sind. Wenn die Kraftmaschinendrehzahl die vorbestimmte Drehzahl
erreicht, bei der die Fahrzeugschwingungen zur Zeit der anfänglichen Verbrennung
reduziert werden, wird die Verbrennung (die Zündung) der Kraftmaschine 11 gestartet.
Darüber
hinaus wird die Ist-Ventilzeitgebung
allmählich vorgerückt, so
dass das Ist-Verdichtungsverhältnis allmählich gemäß der Kurbeldauer
während
des Kurbelns der Kraftmaschine erhöht wird, so dass das Ist-Verdichtungsverhältnis zum
Antreiben der Kraftmaschine 11 durch den Verbrennungsdruck
gemäß der Verbrennungsstartzeitgebung
erhöht
wird.
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Dadurch
wird das Kurbeln durch die Startvorrichtung 33 in jener
Situation durchgeführt,
bei der das Ist-Verdichtungsverhältnis
durch die Steuerung der Einlassventilzeitgebung erhöht ist,
so dass die Schwankung des Zylinderdruckes verringert wird und das
Kurbelmoment verringert wird, um die Kraftmaschinendrehzahl durch
die Startvorrichtung 33 schnell zu erhöhen. Somit werden die Fahrzeugschwingungen
aufgrund einer Resonanzschwingung reduziert, und die Startperiode
der Kraftmaschine 11 wird verlängert. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich,
die Kraftmaschine bis zu der Leerlaufdrehzahl durch die Startvorrichtung 33 zu
kurbeln. Somit kann die Startvorrichtung 33 verwendet werden,
und es ist kein spezieller Motor zum Starten erforderlich.
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Bei
dem gegenwärtigen
Ausführungsbeispiel wird
die Ist-Einlassventilzeitgebung
derart verzögert, dass
das Ist-Verdichtungsverhältnis auf
ein Niveau verringert wird, bei dem die Fahrzeugschwingungen reduziert
werden, die beim Kurbeln erzeugt werden. Alternativ kann die Ist-Einlassventilzeitgebung
verzögert
werden, während
die Kraftmaschine in einer Zeitperiode des Herunterfahrens ist,
oder während die
Kraftmaschine ausgeschaltet ist.
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Da
gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel
das Ist-Verdichtungsverhältnis gemäß dem Umgebungszustand
geändert
wird, wird das Ist-Verdichtungsverhältnis ungeachtet einer Änderung
des Umgebungszustandes genau eingestellt.
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Da
das Ist-Verdichtungsverhältnis
zur Zeit des Kurbelns durch die Startvorrichtung 33 reduziert wird,
ist das anfängliche
Moment zum Kurbeln reduziert. Somit kann die Startvorrichtung 33 eine
Startvorrichtung mit niedrigem Moment sein.
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Die
Startvorrichtung 33 mit hoher Drehzahl und niedrigem Moment
kann die Kraftmaschinendrehzahl auf eine vorbestimmte Drehzahl erhöhen. Die
Startvorrichtung 33 mit hoher Drehzahl und niedrigem Moment
wird durch eine kleine Änderung
der herkömmlichen
Startvorrichtung konstruiert, so dass deren Herstellungskosten reduziert
sind.
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Gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel
kann das Ist-Verdichtungsverhältnis erhöht werden,
wenn sich die Kraftmaschinendrehzahl während des Kurbelns erhöht, und
eine obere Grenze des Ist-Verdichtungsverhältnisses wird erhöht. Somit wird
das Ist-Verdichtungsverhältnis
auf dem Soll-Wert ungeachtet einer Reaktionsverzögerung der variablen Einlassventilzeitgebungssteuervorrichtung
gesetzt. Wenn sich die Kraftmaschinendrehzahl erhöht, verringert
sich im allgemeinen das Kurbelmoment. Auch wenn das Ist-Verdichtungsverhältnis erhöht wird,
wenn die Kraftmaschinendrehzahl während des Kurbelns erhöht wird,
wird die Kraftmaschinendrehzahl kaum beeinflusst, so dass sie schnell durch
den Bereich mit der Drehzahl der Resonanzschwingung hindurch tritt.
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Das
Ist-Verdichtungsverhältnis
kann dadurch allmählich
erhöht
werden, dass die Ist-Einlassventilzeitgebung auf der Grundlage eines
Kennfeldes gemäß der Kraftmaschinendrehzahl
beim Kurbeln und einer Kurbeldauer allmählich vorgerückt wird.
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Die
Beziehung zwischen der Kurbeldauer und dem Inkrement der Kraftmaschinendrehzahl
wird im Voraus gebildet, und die Zeit des Verbrennungsstartzyklus
kann auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl bestimmt werden,
die auf der Grundlage der Kurbeldauer geschätzt wird.
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Gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel
wird die Verbrennung gestartet, wenn die Kraftmaschinendrehzahl
die Drehzahl der Resonanzschwingung überschreitet (zum Beispiel
400 U/min). Alternativ kann die Verbrennung dann gestartet werden,
wenn die Kraftmaschinendrehzahl eine vorbestimmte Drehzahl überschreitet
(zum Beispiel 300 U/min), bei der die Fahrzeugschwingungen unter
ein vorbestimmtes Niveau begrenzt werden.
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Die
vorliegende Erfindung kann nicht nur auf ein Fahrzeug angewendet
werden, das durch eine Kraftmaschine angetrieben wird, sondern auch
auf ein Hybridfahrzeug, das durch eine Kraftmaschine und durch einen
Motor angetrieben wird.
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Bei
einer Einlasszeitgebung eines Zylinders mit anfänglicher Verbrennung wird eine
Ist-Einlassventilzeitgebung auf eine Soll-Einlassventilzeitgebung entsprechend
einer Soll-Einlassluftdurchsatzrate
des Zylinders mit anfänglicher
Verbrennung eingestellt. Bei einer Einlasszeitgebung der anderen
Zylinder, die einen Beitrag auf das Inkrement der Kraftmaschinendrehzahl
nach der anfänglichen
Verbrennung haben, wird die Ist-Einlassventilzeitgebung auf die Soll- Ventilzeitgebung
entsprechend einer Soll-Einlassluftdurchsatzrate
der anderen Zylinder eingestellt. Dadurch wird die Einlassluftdurchsatzrate
des entsprechenden Zylinders genau gesteuert, so dass das Inkrement
der Kraftmaschinendrehzahl innerhalb eines Bereiches begrenzt wird,
in dem ein Startvermögen
nicht verschlechtert wird und in dem Fahrzeugschwingungen und ein Überschwingen
der Kraftmaschinendrehzahl angemessen begrenzt werden.