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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine,
das eine Zeitgebung einer ersten Kraftstoffeinspritzung für einen
Start der Kraftmaschine korrekt steuert, um das Startvermögen der
Kraftmaschine zu verbessern.
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Üblicherweise
werden Brennkraftmaschinen mit In-Zylinder-Einspritzung weit verbreitet verwendet,
bei denen Kraftstoff nicht in einen Lufteinlassanschluss, sondern
direkt in eine Brennkammer eingespritzt wird. Bei dieser Brennkraftmaschine
mit In-Zylinder-Einspritzung wird Luft in die Brennkammer durch
den Lufteinlassanschluss eingezogen, wenn ein Lufteinlassventil
geöffnet
ist, und die Luft wird verdichtet, wenn sich ein Kolben nach oben
bewegt. Dann wird Kraftstoff direkt zu der Einlassluft oder zu der
mit hohem Druck verdichteten Luft durch ein Kraftstoffeinspritzventil
eingespritzt. Folglich werden die Luft mit hohem Druck und der zerstäubte Kraftstoff
in der Brennkammer gemischt. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird durch
eine Zündung
durch eine Zündkerze
verbrannt, und das Abgas tritt durch einen Luftauslassanschluss
aus, wenn ein Auslassventil geöffnet
ist.
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Bei
dieser Brennkraftmaschine mit In-Zylinder-Einspritzung wird ein
Kraftstoffverbrennungszustand dadurch gesteuert, dass die Kraftstoffeinspritzzeitgebung
in Abhängigkeit
von einem Betriebsstatus der Brennkraftmaschine geändert wird.
Insbesondere wenn die Brennkraftmaschine in einem Zustand mit niedriger
Last ist, dann wird Kraftstoff in die Luft mit hohem Druck bei dem
Verdichtungshub eingespritzt, um das Luft/Kraftstoff-Gemisch innerhalb
eines begrenzten Bereichs in der Brennkammer zu bilden. Das auf
einen hohen Druck beaufschlagte Luft/Kraftstoff-Gemisch wird durch
die Zündkerze
gezündet,
was zu einer geschichteten Verbrennung führt. Wenn die Brennkraftmaschine
in mittleren oder hohen Lastzuständen
ist, dann wird der Kraftstoff in die Einlassluft bei dem Einlasshub
eingespritzt, um das Luft/Kraftstoff-Gemisch zu bilden, das sich
in der gesamten Brennkammer verteilt. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch,
das sich in der Brennkammer verteilt, dass verdichtet wird, wird
durch die Zündkerze
gezündet,
was zu einer homogenen Verbrennung führt.
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Eine
derartige Brennkraftmaschine mit In-Zylinder-Einspritzung erfordert einen auf einen
hohen Druck beaufschlagten Kraftstoff, um den eingespritzten Kraftstoff
zu zerstäuben,
und zwar zusätzlich
zu der auf einen hohen Druck beaufschlagten Luft, wenn die Kraftstoffeinspritzung
bei dem Verdichtungshub durchgeführt
wird. Dies ist dadurch begründet,
dass die Zeitperiode nach der Einspritzung bis zur Verbrennung kurz
ist. Aus diesem Grund wird der Kraftstoff in einem Kraftstoffbehälter unter
Verwendung einer Hochdruckpumpe mit Druck beaufschlagt, um den auf
einen hohen Druck beaufschlagten Kraftstoff zu einer Einspritzvorrichtung
zu fördern.
Diese Bauart der Brennkraftmaschinen ist zum Beispiel in der japanischen
Patentoffenlegungsschrift JP-H11-270385 A offenbart.
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Bei
der Brennkraftmaschine, die in der JP-H11-270385 A beschrieben ist,
wird Kraftstoff, der aus einem Kraftstoffbehälter durch eine Niedrigdruckpumpe
gepumpt wird, durch eine Hochdruckpumpe auf einen hohen Druck beaufschlagt,
um ihn zu einem Kraftstoffeinspritzventil zu fördern. Die In-Zylinder-Kraftstoffeinspritzung
wird nicht möglich sein,
bis der Kraftstoffdruck ein vorbestimmtes Niveau bei einer frühen Stufe
des Starts der Kraftmaschine überschreitet,
und während
dessen wird der Kraftstoffdruck unmittelbar erhöht, so dass das Startvermögen der Kraftmaschine
bei einer schnellen Zerstäubung
des eingespritzten Kraftstoffes nach dem Beginn der Einspritzung
verbessert wird.
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Jedoch
würden
bei der Brennkraftmaschine mit In-Zylinder-Einspritzung Schwankungen der Temperatur
oder des Drucks im Inneren der Brennkammer Schwankungen der Zerstäubung des
Kraftstoffes verursachen, der aus dem Kraftstoffeinspritzventil einzuspritzen
ist, auch wenn der durch das Kraftstoffeinspritzventil eingespritzte
Kraftstoffdruck hoch ist, wodurch keine stabile Verbrennung aufrecht
erhalten wird. In diesem Fall können
Brennkraftmaschinen mit dem selben System Herstellungs- oder Montagetoleranzen
und Montageabweichungen aufweisen, die Schwankungen der Temperatur
oder des Drucks im Inneren der Brennkammer in Abhängigkeit
von der individuellen Brennkraftmaschine verursachen würden. Somit
ist es ausschließlich
durch Steuern des Kraftstoffdrucks schwierig, den Verbrennungszustand
mit einer einheitlichen Zerstäubung
des eingespritzten Kraftstoffs aufrecht zu erhalten.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend beschriebenen
Probleme zu lösen.
Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Steuergerät
für eine
Brennkraftmaschine vorzusehen, das den eingespritzten Kraftstoff
einheitlich zerstäubt,
um die Verbrennung stabil zu halten und daher das Startvermögen der
Kraftmaschine zu verbessern.
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Ein
Steuergerät
für eine
Brennkraftmaschine gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung hat einen Brennkammer; einen Lufteinlassanschluss
und einen Auslassanschluss (die mit der Brennkammer in Verbindung
sind); ein Lufteinlassventil, das den Lufteinlassanschluss öffnet und schließt; ein
Auslassventil, das den Auslassanschluss öffnet und schließt; eine
Kraftstoffeinspritzeinheit, die Kraftstoff in die Brennkammer einspritzt;
eine Kraftstoffzuführungseinheit,
die Kraftstoff zu der Kraftstoffeinspritzeinheit zuführt; eine
Kraftstoffdruckerfassungseinheit, die einen Druck eines Kraftstoffes
erfasst, der von der Kraftstoffzuführungseinheit zu der Kraftstoffeinspritzeinheit
zugeführt
wird; eine Brennkammertemperaturerfassungseinheit, die einen Temperaturparameter
der Brennkammer erfasst; und eine Kraftstoffeinspritzsteuereinheit,
die die Kraftstoffeinspritzeinheit zum Ausführen einer ersten Kraftstoffeinspritzung veranlasst,
wenn der durch die Kraftstoffdruckerfassungseinheit erfasste Druck
nicht geringer als ein vorbestimmter Kraftstoffdruckschwellwert
ist und wenn der Temperaturparameter der Brennkammer, der durch
die Kraftstoffdruckerfassungseinheit erfasst wird, nicht geringer
als ein vorbestimmter Temperaturschwellwert ist.
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Bei
dem Steuergerät
kann die Brennkammertemperaturerfassungseinheit ein Brennkammerdruckerfassungssensor
sein, der einen Druck in der Brennkammer als den Temperaturparameter
erfasst.
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Bei
dem Steuergerät
kann die Kraftstoffeinspritzsteuereinheit den Temperaturschwellwert
gemäß einer
Temperatur eines Kraftmaschinenkühlwassers
festlegen.
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Das
Steuergerät
für die
Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung hat die Kraftstoffdruckerfassungseinheit, die einen Druck
eines Kraftstoffes erfasst, der von der Kraftstoffzuführungseinheit
zu der Kraftstoffeinspritzeinheit zugeführt wird, und die Brennkammertemperaturerfassungseinheit, die
einen Temperaturparameter der Brennkammer erfasst. Die Kraftstoffeinspritzsteuereinheit
steuert die Kraftstoffeinspritzeinheit, damit sie die erste Kraftstoffeinspritzung
für jeden
Zylinder ausführt,
wenn der Kraftstoffdruck nicht geringer als der vorbestimmte Kraftstoffdruckschwellwert
ist und wenn der Temperaturparameter nicht geringer als der Temperaturschwellwert
zu der Zeit des Starts der Kraftmaschine ist. Somit wird der auf
einen hohen Druck beaufschlagte Kraftstoff in die Brennkammer eingespritzt, die
auf eine hohe Temperatur oder einen hohen Druck gehalten wird, was
eine einheitliche Zerstäubung
des Kraftstoffes ermöglicht,
der in die Brennkammer einzuspritzen ist, so wie eine stabile Verbrennung,
was zu einer Verbesserung des Startvermögens der Kraftmaschine führt.
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Weitere
Merkmale und Vorteile sowie die gewerbliche Anwendbarkeit dieser
Erfindung wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung der
gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung unter Berücksichtigung
der beigefügten
Zeichnungen ersichtlich.
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1 zeigt
eine schematische Ansicht eines Steuergerätes für einen Brennkraftmaschine
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt ein Flussdiagramm einer Kraftmaschinenstartsteuerung
bei dem Steuergerät
für die
Brennkraftmaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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3 zeigt
ein Flussdiagramm einer Steuerung zum Bestimmen eines Zustands für die Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzung
bei dem Steuergerät
für die
Brennkraftmaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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4 zeigt
eine grafische Darstellung einer Beziehung eines In-Zylinder-Druckschwellwerts
und einer Temperatur eines Kraftmaschinenkühlwassers; und
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5 zeigt
ein Zeitdiagramm einer Beziehung eines In-Zylinder-Drucks, einer Kraftstoffeinspritzzeitgebung
und einer Zündzeitgebung
bezüglich
eines Kurbelwinkels.
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Exemplarische
Ausführungsbeispiele
eines Steuergerätes
für eine
Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
im Einzelnen beschrieben. Es ist zu beachten, dass die vorliegende
Erfindung nicht auf die besonderen Ausführungsbeispiele beschränkt ist.
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Die 1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Steuergerätes für einen Brennkraftmaschine
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; die 2 zeigt
ein Flussdiagramm einer Kraftmaschinenstartsteuerung bei dem Steuergerät für die Brennkraftmaschine
gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; die 3 zeigt
ein Flussdiagramm einer Steuerung zum Bestimmen eines Zustands für eine Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzung
bei dem Steuergerät
für die Brennkraftmaschine
gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; die 4 zeigt
einen grafische Darstellung einer Beziehung eines In-Zylinder-Druckschwellwerts
bezüglich
einer Temperatur eines Kraftmaschinenkühlwassers; und die 5 zeigt
ein Zeitdiagramm einer Beziehung eines In-Zylinder-Drucks, einer
Kraftstoffeinspritzzeitgebung und einer Zündzeitgebung bezüglich eines
Kurbelwinkels.
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Wie
dies in der 1 gezeigt ist, hat die Brennkraftmaschine 10,
die durch das Steuergerät gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zu steuern ist, die eine Vier-Zylinder-Kraftmaschine
mit In-Zylinder-Einspritzung
ist, einen Zylinderblock 11, an dem ein Zylinderkopf 12 angebracht
ist, und Kolben 14, die so angebracht sind, dass sie in
verschiedenen Zylinderbohrungen 13 vertikal bewegbar sind,
die in dem Zylinderblock 11 ausgebildet sind. Ein Kurbelgehäuse 15 ist
mit dem Zylinderblock 11 verbunden; eine Kurbelwelle 16 ist drehbar
in Inneren des Kurbelgehäuses 15 gestützt; und
jeder Kolben 14 ist mit der Kurbelwelle 16 über einen
Verbindungsstange 17 verbunden.
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Eine
Brennkammer 18 besteht aus dem Zylinderblock 11, dem Zylinderkopf 12 und
dem Kolben 14. Die Brennkammer 18 einen Pultdachform,
deren Spitze der mittlere Abschnitt ihrer oberen Fläche ist (d.
h. die Bodenfläche
des Zylinderkopfes 12), und die an dem oberen Abschnitt
Schrägen
aufweist. Ein Lufteinlassanschluss 19 und ein Auslassanschluss 20 sind
an entgegen gesetzten Seiten der oberen Fläche der Brennkammer 18 ausgebildet,
d. h. an der Bodenfläche
des Zylinderkopfes 12. Ein Endabschnitt eines Lufteinlassventils 21 befindet
sich in dem Lufteinlassanschluss 19, und ein Endabschnitt eines
Auslassventils 22 befindet sich in dem Auslassanschluss 20.
Das Lufteinlassventil 21 und das Auslassventil 22 sind
so gestützt,
dass sie in der axialen Richtung zu dem Zylinderkopf 12 bewegbar
sind, und dass sie in Richtungen vorgespannt werden, in denen der
Lufteinlassanschluss 19 bzw. der Auslassanschluss 20 geschlossen
werden. Eine Lufteinlassnockenwelle 23 und eine Auslassnockenwelle 24 sind
in dem Zylinderkopf 12 drehbar gestützt. Ein Lufteinlassnocken 25 und
ein Auslassnocken 26 sind mit oberen Seiten des Lufteinlassventils 21 bzw.
des Auslassventils 22 über
einen Walzenschwenkarm (nicht gezeigt) in Kontakt.
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Wenn
die Lufteinlassnockenwelle 23 und die Auslassnockenwelle 24 synchron
mit der Brennkraftmaschine 10 gedreht werden, dann setzen
der Lufteinlassnocken 25 und der Auslassnocken 26 den Walzenschwenkarm
in Betrieb. Vertikalbewegungen des Lufteinlassventils 21 und
des Auslassventils 22 bei einer vorbestimmten Zeitgebung
ermöglichen
das Öffnen
und das Schließen
des Lufteinlassanschlusses 19 bzw. des Auslassanschlusses 20,
was eine Verbindung zwischen dem Lufteinlassanschluss 19 und
der Brennkammer 18 sowie zwischen der Brennkammer 18 und
dem Auslassanschluss 20 ermöglicht.
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Dieser
Ventilbetätigungsmechanismus
für die
Brennkraftmaschine 10 ist ein elektrisch betätigter intelligenter
variabler Ventilzeitgebungsmechanismus (VVT) 27, bei dem
das Lufteinlassventil 21 so gesteuert wird, dass es bei
der am meisten geeigneten Zeitgebung öffnet und schließt, und
zwar in Abhängigkeit
von dem Betriebsstatus (Betriebsparameter) der Brennkraftmaschine 10.
Dieser VVT-Mechanismus 27 hat
eine VVT-Steuervorrichtung (nicht gezeigt), die zum Beispiel an
dem Ende der Lufteinlassnockenwelle 23 vorgesehen ist.
Ein Elektromotor 28 ändert
eine Phase der Lufteinlassnockenwelle 23 bezüglich eines
Nockensteuerrades, was ein Vorrücken oder
Verzögern
der Zeitgebung zum Öffnen
und zum Schließen
des Lufteinlassventils 21 ermöglicht. In diesem Fall wird
die Zeitgebung zum Öffnen
und zum Schließen
des Lufteinlassventils 21 durch den VVT-Mechanismus 27 vorgerückt oder
verzögert, was
den Arbeitswinkel (Zeitperiode, in der das Lufteinlassventil 21 geöffnet ist) konstant
hält. Die
Lufteinlassnockenwelle 23 ist mit einem Nockenpositionssensor 29 zum
Erfassen seiner Drehphase vorgesehen.
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Ein
Zwischenbehälter 32 ist
mit dem Lufteinlassanschluss 19 über einen Einlasskrümmer 31 verbunden,
und er ist auch mit einem Lufteinlassrohr 33 verbunden.
Einen Luftreinigungsvorrichtung 34 ist an einer Öffnung für einen
Lufteinlass des Lufteinlassrohres 33 angebracht. Eine elektronische
Drosselvorrichtung 36 mit einem Drosselventil 35 ist
stromabwärts
von der Luftreinigungsvorrichtung 34 vorgesehen. Einen
Einspritzvorrichtung 37 (Kraftstoffeinspritzeinheit), die
Kraftstoff direkt in die Brennkammer 18 einspritzt, ist
an dem Zylinderkopf 12 angebracht. Die Einspritzvorrichtung 37 befindet
sich an der Seite des Lufteinlassanschlusses 19 mit einer vorbestimmten
Neigung nach oben und nach unten. Die Einspritzvorrichtung 37 ist
auch mit einer entsprechenden Einspritzvorrichtung 37 der
anderen Zylinder über
ein Förderrohr 38 verbunden.
Das Förderrohr 38 ist
mit einer Kraftstoffpumpe 40 (Kraftstoffzuführungseinheit)
und einem Kraftstoffbehälter 41 über ein
Kraftstoffzuführungsrohr 39 verbunden.
Des Weiteren ist eine Zündkerze 42,
die sich über
der Brennkammer 18 zum Zünden des Luft/Kraftstoff-Gemisches befindet,
an dem Zylinderkopf 12 angebracht.
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Im
Gegensatz dazu ist ein Auslassrohr 44 mit dem Auslassanschluss 20 über einen
Auslasskrümmer 43 verbunden,
und Katalysatorvorrichtungen 45 und 46 sind an
dem Auslassrohr 44 angebracht, um schädliche Substanzen wie zum Beispiel
HC, CO und NOx zu reinigen, die in dem Abgas enthalten sind.
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Das
Fahrzeug ist mit einer elektronischen Steuereinheit 50 (ECU)
ausgestattet, die die Einspritzvorrichtung 37, die Zündkerze 43 und
dergleichen steuern kann. Insbesondere sind ein Luftdurchsatzsensor 51 und
ein Einlasslufttemperatursensor 52 stromaufwärts von
dem Lufteinlassrohr 33 vorgesehen, um die gemessene Einlassluftmenge
und die gemessene Einlasslufttemperatur zu der ECU 50 abzugeben.
Ein Drosselpositionssensor 53 ist an der elektronischen
Drosselvorrichtung 36 angebracht, um den gegenwärtigen Öffnungswinkel
der Drossel zu der ECU 50 abzugeben. Ein Kurbelwinkelsensor 54 erfasst
einen Kurbelwinkel des entsprechenden Zylinders, um ihn zu der ECU 50 abzugeben.
Dann unterscheidet die ECU 50 jeweils einen Lufteinlasshub,
einen Verdichtungshub, einen Expansionshub (Verbrennungshub) und
einen Auslasshub in jedem Zylinder auf der Grundlage des erfassten
Kurbelwinkels, und sie berechnet die Kraftmaschinendrehzahl. Der
Zylinderkopf 12 ist mit einem Wassertemperatursensor 55 versehen,
um die Temperatur eines Kraftmaschinenkühlwassers zu erfassen, und
um das erfasste Ergebnis zu der ECU 50 abzugeben. Der Zylinderkopf 12 ist
außerdem
mit einem In-Zylinder-Drucksensor 56 versehen, um einen
Druck in der Brennkammer 18 zu erfassen, das heißt einen
In-Zylinder-Druck, und um das erfasste Ergebnis zu der ECU 50 abzugeben.
Des Weiteren ist ein Förderrohr 38 mit
einem Kraftstoffdrucksensor 57 (Kraftstoffdruckerfassungseinheit)
versehen, um einen Kraftstoffdruck zu erfassen, der durch die Kraftstoffpumpe 40 auf
einen hohen Druck eingestellt wird, und um das erfasste Ergebnis
zu der ECU 50 abzugeben.
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Dementsprechend
bestimmt die ECU 50 die Kraftstoffeinspritzmenge, die Einspritzzeitgebung und
die Zündzeitgebung
auf der Grundlage der erfassten Betriebsparameter der Brennkraftmaschine wie
zum Beispiel die Einlassluftmenge, die Einlasslufttemperatur, der Öffnungswinkel
der Drossel (oder der Öffnungswinkel
einer Beschleunigungsvorrichtung), der Kraftmaschinendrehzahl, der
Temperatur des Kraftmaschinenkühlwassers,
des In-Zylinder-Drucks
und des Kraftstoffdrucks.
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Die
ECU 50 kann den VVT-Mechanismus 27 auf der Grundlage
des Betriebsstatus (Betriebsparameter) der Brennkraftmaschine steuern,
und sie führt eine
Regelung auf der Grundlage des erfassten Ergebnisses durch, das
durch den Nockenpositionssensor 29 erhalten wird. Wenn
der gegenwärtige
Zustand der Brennkraftmaschine eine niedrige Temperatur, ein Startvorgang
der Kraftmaschine, ein Leerlaufzustand oder eine niedrige Last ist,
dann wird insbesondere verhindert, dass sich die Zeitperiode, in der
das Auslassventil 22 geschlossen ist, und die Zeitperiode überlappen,
in der das Lufteinlassventil 21 geöffnet ist, wodurch eine kleinere
Rückströmungsmenge
des Abgases zu dem Lufteinlassanschluss 19 oder der Brennkammer 18 ermöglicht wird,
was zu Verbesserungen der Verbrennungsstabilität und des Kraftstoffverbrauches
führt.
Wenn der gegenwärtige
Zustand der Brennkraftmaschine eine mittlere Last ist, dann werden
die Zeitperiode, in der das Auslassventils 22 geschlossen
ist, und die Zeitperiode, in der das Lufteinlassventil 21 geöffnet ist, so
gesteuert, dass sie sich stärker
miteinander überlappen,
was eine höhere
Abgasrückführungsrate (EGR-Rate)
im Inneren der Brennkammer und eine Reduzierung des Pumpenverlustes
ermöglicht,
was jeweils zu Verbesserungen des Wirkungsgrads beim Reinigen der
Abgase und des Kraftstoffverbrauches führt. Wenn des Weiteren der
gegenwärtige
Zustand der Brennkraftmaschine eine hohe Last bei einer niedrigen
oder mittleren Kraftmaschinendrehzahl ist, dann wird die Zeitgebung
zum Schließen
des Lufteinlassventils 21 vorgerückt, was eine geringere Rückströmungsmenge
der Einlassluft zu dem Lufteinlassanschluss 19 ermöglicht,
was zu einer Verbesserung des volumetrischen Wirkungsgrades führt. Wenn der gegenwärtige Zustand
der Brennkraftmaschine eine hohe Last bei einer hohen Kraftmaschinendrehzahl ist,
dann wird die Zeitgebung zum Schließen des Lufteinlassventils 21 gemäß der Kraftmaschinendrehzahl
verzögert,
was eine geeignete Zeitgebung für
die Trägheitskraft
der Einlassluft verwirklicht, was zu einer Verbesserung des volumetrischen
Wirkungsgrades führt.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
ist der In-Zylinder-Drucksensor 56 (Brennkammerdruckerfassungssensor)
zum Erfassen des In-Zylinder-Drucks (Brennkammerdruck)
vorgesehen, der als einen Brennkammertemperaturerfassungseinheit
dient, die eine Temperatur in der Brennkammer 18 oder einen Parameter
erfasst, der von der Temperatur abhängt. Die ECU 50 (Kraftstoffeinspritzsteuereinheit)
ist so konfiguriert, dass sie die erste Kraftstoffeinspritzung in
jedem Zylinder durch die Einspritzvorrichtung 37 ausführt, wenn
der durch den Kraftstoffdrucksensor 57 erfasste Kraftstoffdruck
nicht geringer als ein vorbestimmter Kraftstoffdruck (Kraftstoffdruckschwellwert)
ist und wenn der In-Zylinder-Druck,
der durch den In-Zylinder-Drucksensor 56 erfasst wird,
nicht geringer als ein vorbestimmter In-Zylinder-Druck (Temperaturschwellwert) beim Starten
der Brennkraftmaschine 10 ist.
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Hierbei
wird unter Bezugnahme auf die Flussdiagramme in den 2 und 3 eine
Kraftmaschinenstartsteuerung des Steuergerätes für die Brennkraftmaschine gemäß dem vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung im Einzelnen beschrieben.
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Bei
der Kraftmaschinenstartsteuerung der Brennkraftmaschine 10,
wie sie in der 2 gezeigt ist, wird
bei einem Schritt S11 bestimmt, ob ein Zündschlüsselschalter (IG-SW) eingeschaltet
ist. Wenn IG-SW = EIN gilt, dann schreitet der Prozess zu einem
Schritt S12, wohingegen der Prozess diese Routine verlässt, wenn
IG-SW = AUS gilt. Wenn IG-SW = EIN gilt, dann wird bestimmt, ob
der Zustand für
die Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzung bei dem Schritt S12
erfüllt
ist. Anders gesagt wird bestimmt, ob ein Zulässigkeitsmerker zum Berechnen einer
Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzmenge auf EIN gesetzt ist,
d. h. exinjstset = EIN.
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Bei
einer Steuerung zum Bestimmen eines Zustands für die Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzung,
d. h. eine Schaltsteuerung des Zulässigkeitsmerkers zum Berechnen
der Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzmenge „exinjstset", wie sie in der 3 gezeigt
ist, wird einen Bestimmung des Zulässigkeitsmerkers zum Berechnen
der Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzmenge bei einem Schritt
S1 durchgeführt,
bei dem bestimmt wird, ob esinjstset = AUS gilt. Wenn bei S1 exinjstset
= AUS gilt, dann wird bei einem Schritt S2 bestimmt, ob der durch
den Kraftstoffdrucksensor 57 erfasste Kraftstoffdruck nicht
geringer als der Kraftstoffdruckschwellwert ist. Wenn der durch
den Kraftstoffdrucksensor 57 erfasste Kraftstoffdruck nicht
geringer als der Kraftstoffdruckschwellwert bei dem Schritt S2 ist, dann
wird der Zulässigkeitsmerker
zum Berechnen der Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzmenge auf EIN
gesetzt, d. h. exinjstset = EIN bei einem Schritt S3. Wenn der durch
den Kraftstoffdrucksensor 57 erfasste Kraftstoffdruck geringer
als der Kraftstoffdruckschwellwert bei dem Schritt S2 ist, dann
wird der Zulässigkeitsmerker
zum Berechnen der Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzmenge auf AUS
gesetzt, d. h. exinjstset = AUS bei einem Schritt S4. Falls der
Zulässigkeitsmerker
zum Berechnen der Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzmenge nicht
auf AUS gesetzt ist, d. h. exinjstset = AUS bei dem Schritt S1, dann
wird bei dem Schritt S3 der Status des Zulässigkeitsmerkers zum Berechnen
der Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzmenge auf EIN aufrecht
erhalten, d. h. exinjstset = EIN.
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In
dieser Art und Weise ermöglicht
die Schaltsteuerung des Zulässigkeitsmerkers
zum Berechnen der Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzmenge „exinjstset" eine Bestimmung
von exinjstset = EIN oder exinjstset = AUS. Auf der Grundlage des bestimmten
Ergebnisses des Zulässigkeitsmerkers zum
Berechnen der Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzmenge wird dementsprechend
bestimmt, ob der Zustand für
die Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzung bei dem Schritt S12
erfüllt
ist, wie dies in der 2 gezeigt ist.
Wenn der Zulässigkeitsmerker
zum Berechnen der Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzmenge auf
EIN ist, d. h. exinjstset = EIN bei dem Schritt S12, dann schreitet
der Prozess zu einem Schritt 513, um zu bestimmen, ob auf der Grundlage der
Anzahl der Kraftstoffeinspritzung „ecinj" nach dem Start der Kraftmaschine die
Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzung beendet ist. Bei dem Schritt
S13 wird insbesondere bestimmt, ob die Anzahl der Kraftstoffeinspritzung „ecinj" nach dem Start der
Kraftmaschine nicht größer als
eine vorbestimmte Anzahl ist (zum Beispiel sechsmal). Wenn die Anzahl
der Kraftstoffeinspritzung „ecinj" nicht größer als die
vorbestimmte Anzahl ist, dann wird bestimmt, dass die Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzung nicht
beendet ist, und der Prozess schreitet zu einen Schritt 514.
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Wenn
der Zulässigkeitsmerker
für die Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzmenge
auf AUS ist, d. h. exinjstset = AUS bei dem Schritt S12, dann schreitet
der Prozess zu einen Schritt S24, bei dem die Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzmenge auf
Null festgelegt wird, d. h. eqinjst = 0. Dann wird ein Zulässigkeitsmerker
für die
Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzung „exinjstex" bei einem Schritt S25 auf AUS gesetzt.
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Bei
dem Schritt S14 wird die Menge der Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzung
berechnet, und die Zeitgebung der Kraftstoffeinspritzung wird bei einem
Schritt S15 berechnet. In diesem Fall wird die Menge der Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzung „eqinjst" auf der Grundlage
der Temperatur des Kraftmaschinenkühlwassers berechnet, die durch
den Wassertemperatursensor 55 erfasst wird, und zwar unter
Verwendung eines Kennfeldes auf der Grundlage einer vorbestimmten
Temperatur des Kraftmaschinenkühlwassers.
In der selben Art und Weise wird die Zeitgebung der Kraftstoffeinspritzung „eainjst" auf der Grundlage
der Temperatur des Kraftmaschinenkühlwasser berechnet, die durch
den Wassertemperatursensor 55 erfasst wird, und zwar unter
Verwendung eines Kennfeldes auf der Grundlage einer vorbestimmten
Temperatur des Kraftmaschinenkühlwassers.
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Bei
einem Schritt S16 wird bestimmt, ob die erste Kraftstoffeinspritzung
für jeden
Zylinder beim Starten der Kraftmaschine beendet ist, und zwar auf der
Grundlage der Anzahl der Kraftstoffeinspritzung „ecinj" nach dem Start der Kraftmaschine. Insbesondere
wird bei dem Schritt S16 bestimmt, ob die Anzahl der Kraftstoffeinspritzung „ecinj" geringer als einen
vorbestimmte Anzahl ist (im Falle einer Vier-Zylinder-Kraftmaschine
viermal). Wenn die Anzahl der Kraftstoffeinspritzung „ecinj" geringer als die
vorbestimmte Anzahl ist, dann wird bestimmt, dass die erste Kraftstoffeinspritzung
für jeden
Zylinder nicht beendet wurde, und der Prozess schreitet zu einen Schritt
S17. Bei dem Schritt S17 wird bestimmt, ob der durch den In-Zylinder-Drucksensor 56 erfasste In-Zylinder-Druck
nicht geringer als ein vorbestimmter In-Zylinder-Druckschwellwert
ist. Der In-Zylinder-Druckschwellwert wird in Abhängigkeit
von der Temperatur des Kraftmaschinenkühlwassers festgelegt. Wie dies
insbesondere in der 4 gezeigt ist, wird ein In-Zylinder-Druckschwellwert
auf der Grundlage eines Kennfeldes festgelegt, das den In-Zylinder-Druckschwellwert
zeigt, wie er gemäß einem
Anstieg der Temperatur des Kraftmaschinenkühlwassers abfällt.
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Wenn
der In-Zylinder-Druck nicht geringer als der In-Zylinder-Druckschwellwert bei dem Schritt S17
ist, dann schreitet der Prozess zu einem Schritt 518, um den Zulässigkeitsmerker
für die
Kraftmaschinenstarteinspritzung „exinjstex" auf EIN zu setzen. Dann wird bei einem
Schritt S20 ein Zählen
der Anzahl der Kraftstoffeinspritzung durchgeführt, bei der die Anzahl der
Kraftstoffeinspritzung um Eins inkrementiert wird, d. h. ecinj =
ecinj + 1. Wenn der In-Zylinder-Druck geringer als der In-Zylinder-Druckschwellwert
ist, dann schreitet der Prozess zu einen Schritt S19, um den Zulässigkeitsmerker
für die
Kraftmaschinenstarteinspritzung „exinjstex" auf AUS zu setzen. Bei einem Schritt
S21 wird eine Bestimmung des Zulässigkeitsmerkers
für die
Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzung durchgeführt. Wenn
der Zulässigkeitsmerker
für die
Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzung auf EIN gesetzt ist, d.
h. exinjstex = EIN bei den Schritt S21, dann wird eine Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzung,
d. h. die erste Kraftstoffeinspritzung eines Zylinders durch die
Einspritzvorrichtung 37 bei einem Schritt S22 ausgeführt. Wenn
der Zulässigkeitsmerker
für die
Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzung andererseits auf AUS gesetzt
ist, d. h. exinjstex = AUS, dann wird die Ausführung der Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzung,
d. h. die erste Kraftstoffeinspritzung für einen Zylinder durch die
Einspritzvorrichtung 73 bei einem Schritt S23 unterbunden.
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Wenn
einen Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzung für jeden
Zylinder, die durch die entsprechende Einspritzvorrichtung 37 durchgeführt wird, zum
ersten Mal ausgeführt
wird (die erste Kraftstoffeinspritzung), dann wird der Prozess ausgehend
von dem Schritt S11 wiederholt. Wenn die Anzahl der Kraftstoffeinspritzung „ecinj" Vier oder mehr beträgt, dann
wird der Zulässigkeitsmerker
für die Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzung „exinjstex" bei einem Schritt
S18 auf EIN gesetzt, ohne dass der Prozess durchschritten wird,
um den In-Zylinder-Druck bei dem Schritt S17 zu bestimmen, wobei die
Verarbeitung zum Zählen
der Anzahl der Kraftstoffeinspritzung bei dem Schritt S20 durchgeführt wird,
und einen andere Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzung durch
die Einspritzvorrichtung 37 wird bei einem Schritt S22
nach der Bestimmung des Zulässigkeitsmerkers
für die
Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzung bei dem Schritt S21 ausgeführt.
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Wenn
die Anzahl der Kraftstoffeinspritzung „ecinj" sechsmal überschreitet, dann wird folglich
bestimmt, dass die Anzahl der Kraftstoffeinspritzung „ecinj" nach dem Start der
Kraftmaschine größer als die
vorbestimmte Anzahl bei dem Schritt S13 ist, und dann schreitet
der Prozess zu einem Schritt 526, um die Kraftmaschinenstartkraftstoffeinspritzung
zu beenden.
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Als
nächstes
wird auf der Grundlage des Flussdiagramms, das in der 5 gezeigt
ist, eine Kraftmaschinenstartsteuerung bei dem Steuergerät für die Brennkraftmaschine
gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung im Einzelnen beschrieben. Hierbei wird
eine Kraftmaschinenstartsteuerung für zwei Brennkraftmaschinen 10a und 10b beschrieben,
die jeweils dasselbe Verbrennungssystem aufweisen.
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Wie
dies in der 5 gezeigt ist, wenn die Brennkraftmaschine 10a und 10b ein
Startbefehl aufnehmen (ein Zündschlüsselschalter
wird eingeschaltet), dann steigt jeweils ein In-Zylinder-Druck der Brennkraftmaschinen 10a und 10b als
Reaktion auf das Starten des Kurbelns an. Bei der Brennkraftmaschine 10a erreicht
der In-Zylinder-Druck den In-Zylinder-Druckschwellwert Ps bei C1 der Kurbelwinkels, und
zu dieser Zeit wird die erste Kraftstoffeinspritzung durch die Einspritzvorrichtung 37 ausgeführt. Bei
der Brennkraftmaschine 10b erreicht der In-Zylinder-Druck andererseits
den In-Zylinder-Druckschwellwert
Ps bei C2 des Kurbelwinkels
in einer gewissen Zeitperiode nach der ersten Kraftstoffeinspritzung
der Brennkraftmaschine 10a, und zu dieser Zeit wird die
erste Kraftstoffeinspritzung durch die Einspritzvorrichtung 37 ausgeführt. Dann
werden die Brennkraftmaschinen 10a und 10b jeweils
durch die Zündkerze 42 bei
C3 des Kurbelwinkels nach der Zündzeitgebung
TDC gezündet.
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Auf
diese Art und Weise können
zwei Brennkraftmaschinen 10a und 10b, die jeweils
das selbe Verbrennungssystem aufweisen, Schwankungen des In-Zylinder-Drucks
aufgrund von Herstellungs- oder Montagetoleranzen und Montageabweichungen
aufweisen. Jedoch können
die beiden Brennkraftmaschinen 10a und 10b jeweils
die erste Kraftstoffeinspritzung bei jener Zeitgebung ausführen, bei
der der In-Zylinder-Druck den Schwellwert Ps erreicht,
was zu einer einheitlichen Zerstäubung
des eingespritzten Kraftstoffes und somit zu einer stabilen Verbrennung
führt.
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Das
Steuergerät
für die
Brennkraftmaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung hat den Kraftstoffdrucksensor 57,
um den Druck des Kraftstoffes zu erfassen, der von der Kraftstoffpumpe 40 zu
der Einspritzvorrichtung 37 zugeführt wird, und den In-Zylinder-Drucksensor 56,
der als eine Brennkammertemperaturerfassungseinheit dient, die die
Temperatur in der Brennkammer 18 oder den Parameter erfasst,
der von der Temperatur abhängt,
um den In-Zylinder-Druck
(Brennkammerdruck) zu erfassen. Die ECU 50 steuert das
Ausführen
der ersten Kraftstoffeinspritzung für jeden Zylinder durch die
Einspritzvorrichtung 37, wenn der durch den Kraftstoffdrucksensor 57 erfasste
Kraftstoffdruck nicht geringer als der vorbestimmte Kraftstoffdruckschwellwert
ist und wenn der durch den In-Zylinder-Drucksensor 56 erfasste
In-Zylinder-Druck nicht geringer als der In-Zylinder-Druckschwellwert
ist.
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Die
ECU 50 ermöglicht
dementsprechend eine Kraftstoffeinspritzung ausschließlich dann, wenn
der Kraftstoffdruck nicht geringer als der Kraftstoffdruckschwellwert
ist, und wenn der In-Zylinder-Druck
nicht geringer als der In-Zylinder-Druckschwellwert bei dem Starten
der Brennkraftmaschine 10 ist, und somit führt die
Einspritzvorrichtung 37 die ersten Kraftstoffeinspritzung
aus, bei der der mit hohem Druck beaufschlagte Kraftstoff bei einer
vorbestimmten Temperatur in die Brennkammer 18 eingespritzt
wird, die auf einen vorbestimmten hohem Druck aufrecht erhalten
wird. Somit wird eine einheitliche Zerstäubung des in jeden Zylinder
eingespritzten Kraftstoffes ohne Schwankungen in Abhängigkeit von
den individuellen Brennkammern 18 vorgesehen, was eine
stabile Verbrennung und eine Verbesserung des Startvermögens der
Kraftmaschine ermöglicht.
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Des
Weiteren wird der In-Zylinder-Drucksensor 56, der als die
Brennkammertemperaturerfassungseinheit dient, welche die Temperatur
der Brennkammer 18 oder den Parameter erfasst, der sich
auf diese Temperatur bezieht, zum Erfassen des In-Zylinder-Drucks
(Brennkammerdruck) verwendet. Dies bedeutet, dass ein einfacher
Aufbau mit einem derart vorhandenen Sensor eine einheitliche Kraftstoffeinspritzung
in die Brennkammer 18 und eine Verbesserung der Kraftstoffzerstäubung ohne
zusätzliche
Kosten durch Implementieren eines separaten Sensors ermöglicht.
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Darüber hinaus
wird der In-Zylinder-Druckschwellwert zum Bestimmen des In-Zylinder-Drucks zu
der Zeit des Startens der Brennkraftmaschine 10 gemäß der Temperatur
des Kraftmaschinenkühlwassers
festgelegt. Dementsprechend wird der In-Zylinder-Druckschwellwert
so gesteuert, dass er gemäß einem
Anstieg der Temperatur des Kraftmaschinenkühlwassers abfällt, was
ein festlegen eines geeigneten In-Zylinder-Drucks für die Kraftstoffeinspritzung
in Abhängigkeit
von dem Betriebsstatus der Brennkraftmaschine 10 ermöglicht und
zu einer Gewährleistung der
Verbrennungsstabilität
führt.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wie es vorstehend beschrieben ist, ist der
In-Zylinder-Drucksensor 56 zum
Erfassen des In-Zylinder-Drucks (Brennkammerdruck) als die Brennkammertemperaturerfassungseinheit
vorgesehen, die die Temperatur in der Brennkammer 18 oder den
Parameter erfasst, der von der Temperatur abhängt. Jedoch kann ein Temperatursensor,
der die Temperatur in der Brennkammer 18 direkt erfassen kann,
alternativ für
die Brennkammer 18 verwendet und vorgesehen werden. Die
Temperatur oder der In-Zylinder-Druck in der Brennkammer 18 kann
vorhergesagt werden, ohne dass verschiedene Sensoren verwendet werden.
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Angesichts
der vorstehend beschriebenen Umstände ermöglicht das Steuergerät für die Brennkraftmaschine
gemäß der vorliegenden
Erfindung die erste Kraftstoffeinspritzung für jeden Zylinder, wenn der
Kraftstoffdruck und die Temperatur der Brennkammer jeweils nicht
geringer als verschiedene Schwellwerte zu der Zeit des Startens
der Kraftmaschine sind. Dies ist für alle Bauarten von Kraftmaschinen
vorteilhaft, solange es sich um eine Brennkraftmaschine mit In-Zylinder-Einspritzung
handelt.
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Ein
Steuergerät
für eine
Brennkraftmaschine hat einen Kraftstoffdrucksensor (57)
zum Erfassen eines Drucks eines Kraftstoffes, der von einer Kraftstoffpumpe
(40) zu einer Einspritzvorrichtung (37) zugeführt wird;
einen In-Zylinder-Drucksensor
(56), der als eine Brennkammertemperaturerfassungseinheit dient,
die die Temperatur in der Brennkammer (18) oder einen Parameter
erfasst, der von der Temperatur abhängt, um den In-Zylinder-Druck (Brennkammerdruck)
zu erfassen; und eine ECU (50), die eine Ausführung einer
ersten Kraftstoffeinspritzung in jeden Zylinder durch die Einspritvorrichtung
(37) steuert, wenn der durch den Kraftstoffdrucksensor
(57) erfasste Kraftstoffdruck nicht geringer als ein vorbestimmter
Kraftstoffdruckschwellwert ist und wenn der durch den In-Zylinder-Drucksensor
(56) erfasste In-Zylinder-Druck nicht geringer als ein
In-Zylinder-Druckschwellwert
ist.
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Zusätzliche
Vorteile und Abwandlungen werden dem Durchschnittsfachmann in einfacher
ersichtlich. Daher ist die Erfindung nicht auf die spezifischen
Einzelheiten und die darstellenden Ausführungsbeispiele beschränkt, die
hierin gezeigt und beschrieben sind. Dementsprechend sind vielfältige Abwandlungen
ebenfalls im Umfang, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.