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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor zum Verbessern von hauptsächlich einer Niedertemperaturstartbarkeit, einem Kraftstoffverbrauch und einer Abgasreinheit eines Verbrennungsmotors, bei dem ein Kraftstoff in einen Ansaugluftstrompfad eingespritzt wird.
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Stand der Technik
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Bei einem Verbrennungsmotor, der ein Verfahren zum Kraftstoffeinspritzen in einen Ansaugluftstrompfad verwendet, ist eine Minderung der Niedertemperaturstartbarkeit, des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasreinheit, die durch ein Anhaften des eingespritzten Kraftstoffs an der Wandfläche des Ansaugluftstrompfades bedingt wird, ein besonderes Problem.
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Als Präventionsmaßnahmen gegen ein Kraftstoffanhaften an der Wandfläche eines Ansaugluftstrompfades ist eine zu einem Ansaugventil gerichtete Kraftstoffeinspritzung nützlich. Jedoch in dem Fall, wo diese Art der Kraftstoffeinspritzung in Synchronisation mit einem Ansauglufteinstrom in einen Zylinder ausgeführt wird, strömen unverdampfte Kraftstoffpartikel direkt in den Zylinder; deshalb kann kein für eine Verbrennung geeignetes Kraftstoff-Luft-Gemisch zu der Zeit, wo eine Verbrennung beginnt, erhalten werden, wodurch eventuell eine Minderung der Startbarkeit, des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasreinheit verursacht wird.
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In dem Fall, wo diese Art der Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird, bevor das Ansaugventil geöffnet wird, haftet fast der gesamte eingespritzte Kraftstoff einmal an der Fläche des Ansaugventils. Wenn der Verbrennungsmotor noch kalt ist, öffnet sich das Ansaugventil, wobei der meiste Kraftstoff an der Fläche des Ansaugventils anhaftet; deshalb strömt der Kraftstoff als eine Flüssigkeitsmasse in den Zylinder, oder er kehrt aufgrund des Effekts des Zylinderinnengases in den Ansaugluftstrompfad zurück, das zurück zum Inneren des Ansaugluftpfads geblasen wird und dann als ein relativ großer Kraftstofftropfen zusammen mit der Ansaugluft in den Zylinder strömt. Als ein Ergebnis kann keine für eine Verbrennung geeignete Kraftstoff-Luft-Mischung zur Zeit des Verbrennungsstarts erhalten werden, wodurch eventuell eine Minderung der Startbarkeit, des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasreinheit verursacht wird.
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Demnach wurde bislang zum Beispiel in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr.
JP 2003-239 796 A eine Technologie offenbart, bei der das Ansaugventil während eines Auslasshubs geöffnet wird und eine Kraftstoffeinspritzung in Synchronisation mit der Zeitvorgabe implementiert ist, wenn das Ventil geöffnet ist, wodurch das Zylinderinnengas, das aufgrund des Öffnens des Ansaugventils in den Ansaugluftstrompfad zurückgeblasen wird, derart mit dem eingespritzten Kraftstoff kollidieren gelassen wird, dass, während eine Kraftstoffanhaftung an der Wandfläche des Ansaugluftstrompfades oder der Fläche des Ansaugventils verhindert wird, die Verdampfung des Kraftstoffs und die Mischung des Kraftstoffs und der Luft erleichtert werden.
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In der in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr.
JP 2003-239 796 A offenbarten Technologie wird ein größerer Rückstrom benötigt, damit die gesamte Menge des eingespritzten Kraftstoffs mit dem umgekehrt strömenden Zylinderinnengas kollidiert. Jedoch beginnt sich in dem Fall einer normalen Ventilüberlappeinstellung das Ansaugventil unmittelbar zu öffnen, bevor der Kolben den oberen Totpunkt des Auslasshubs erreicht; deshalb kann lediglich eine kleine Menge des Rückstroms erhalten werden. Deshalb ist bei der in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. JP 2003-239 796 A offenbarten Technologie das Ansaugventil zu einer Zeit zeitweise geöffnet, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens hoch ist und der Auslass des Zylinderinnengases aktiv ist, so dass ein Rückstrom des Gases im Zylinder zum Ansaugluftstrompfad erhalten wird, der verglichen mit der normalen Bedingung extrem stark ist.
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Jedoch in dem Fall, wo ein Kraftstoff in Richtung des wie zuvor beschrieben derart erzeugten, extrem starken Rückstroms eingespritzt wird, wird ein Teil des eingespritzten Kraftstoffs durch den Rückstrom stark zurückgedrückt und haftet zum Beispiel an der stromaufwärtigen Wandfläche des Ansaugluftpfades an. Weil der Einstrom des Kraftstoffs, der zum Beispiel an der stromaufwärtigen Wandfläche des Ansaugluftstrompfades angehaftet ist, verzögert ist, deckt sich die Kraftstoffmenge, die in einem Zyklus eingespritzt ist, nicht mit der Kraftstoffmenge, die im Wesentlichen in den Zylinder strömt; deshalb besteht immer noch das Problem der Minderung der Startbarkeit, des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasreinheit.
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Dennoch unterscheidet sich die Rate des Inertgases, das im zurückgeblasenen Zylinderinnengas umfasst ist, in Abhängigkeit vom Ergebnis des vorangegangenen Verbrennungszyklus; wenn demnach eine größere Menge des Rückstroms erzeugt wird, im Besonderen zur Startzeit, wenn der Verbrennungszustand instabil ist, wird die Fluktuation des wesentlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses einer innerhalb des Zylinders erzeugten Kraftstoff-Luft-Mischung groß, wodurch eine Minderung der Startbarkeit und der Abgasreinheit auffallender wird.
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INHALT DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde durchgeführt, um die vorangegangenen Probleme zu lösen; das Ziel hiervon ist es, ein Kraftstoffeinspritzsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, bei dem – selbst bei einem relativ schwachen Rückstrom des Zylinderinnengases, der bei einer normalen Ventilüberlappung erzeugt wird, zum Ansaugluftstrompfad – eine Kraftstoffanhaftung an der Wandfläche des Ansaugluftstrompfades verhindert wird und eine Verdampfung des Kraftstoffs und die Mischung des Kraftstoffs und der Luft derart erleichtert wird, dass im Besonderen eine Niedertemperaturstartbarkeit, ein Kraftstoffverbrauch und eine Abgasreinheit erhöht wird.
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Gemäß dem Kraftstoffeinspritzsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor der vorliegenden Erfindung werden die Schritte nach Anspruch 1 durchgeführt.
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Ein Kraftstoffeinspritzsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor der vorliegenden Erfindung macht es möglich, dass eine Kraftstoffverdampfung und eine Mischung des Kraftstoffs und der Luft gemäß des Betriebszustands des Verbrennungsmotors mit einem simplen Mittel vereinfacht werden, das durch keine zusätzliche Steuerung zum Öffnen/schließen des Ansaugventils begleitet wird; weil deshalb eine exzellente Startbarkeit stets erhalten werden kann, wird ein Effekt nachgewiesen, dass ein Kraftstoffverbrauch und eine Abgasreinheit verbessert werden kann.
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Bevorzugte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die vorangegangenen und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung deutlicher, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Aufbaudarstellung eines Verbrennungsmotors, der mit Kraftstoffeinspritzventilen zum Einspritzen von Kraftstoff in die entsprechenden Ansaugluftstrompfade der Zylinder versehen ist, der auf einem Kraftstoffeinspritzsteuerverfahren gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung basiert;
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2 ist ein Diagramm zum Erklären eines Ventilhebemusters und einer Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
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3 ist eine Darstellung zum Erklären des Verhaltens des Kraftstoffs während der Rückstromperiode;
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4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Abgas-HC-Konzentration und dem Verhältnis des während der Rückstromperiode eingespritzten Kraftstoffs zu der Menge der gespritzten Rückstrom-Kraftstoff-Tropfen zeigt;
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5 ist ein Flussdiagramm, das die Einstellung der Kraftstoffeinspritzsteuerung basierend auf der Kühlmitteltemperatur und der Abgastemperatur und den Ablauf der Verbrennungssteuerung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung repräsentiert;
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6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Einstellung in dem Fall repräsentiert, wo das Verhältnis des während der Rückstromperiode einzuspritzenden Kraftstoffs basierend auf der Kühlmitteltemperatur oder der Abgastemperatur festgelegt wird, und zwar gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
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7 ist ein Flussdiagramm, welches das Festlegen der Kraftstoffeinspritzsteuerung basierend auf der Kühlmitteltemperatur und der Laufzeit des Motorbetriebs oder der Zyklenanzahl des Motorbetriebs und den Ablauf der Verbrennungssteuerung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung repräsentiert; und
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8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Festlegens in dem Fall repräsentiert, wo das Verhältnis des während der Rückstromperiode einzuspritzenden Kraftstoffs basierend auf der Laufzeit des Motorbetriebs oder der Zyklenanzahl des Motorbetriebs festgelegt wird, und zwar gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsform 1
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1 ist eine Darstellung des Aufbaus eines Verbrennungsmotors, der mit Kraftstoffeinspritzventilen zum Einspritzen von Kraftstoff in die entsprechenden Ansaugluftstrompfade der Zylinder versehen ist, der auf einem Kraftstoffeinspritzsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung basiert. Wie in 1 illustriert, weist der Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung einen Verbrennungsmotorhauptkörper 1, einen Kolben 2, eine Kurbelwelle 3, eine Verbindungsstange 4, einen Verbrennungsraum 5, eine Ansaugnocke 6, eine Auslassnocke 7, ein Auslassventil 8, ein Ansaugventil 9, ein Kraftstoffeinspritzventil 10, einen Ansaugluftstrompfad 11, eine Nockenwellendrehwinkelsignalplatte 12, einen Nockenwellendrehwinkelerfasser 13, eine Motorsteuerung 14, ein Drosselventil 15, eine Zündkerze 16 und einen Auslassverteiler 17 auf.
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Als erstes wird unter Bezugnahme auf 1 der Basisbetrieb eines Verbrennungsmotors erklärt, der ein Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff in den Ansaugluftstrompfad jedes Zylinders verwendet. Der Kolben 2, der in jedem der innerhalb des Verbrennungsmotorhauptkörpers 1 ausgebildeten Zylinder vorgesehen ist, bewegt sich durch die Effekte der Kurbelwelle 3 und der Verbindungsstange 4 hin und her, um den Hubraum des Verbrennungsraums 5 zu vergrößern und zu verringern. Ein Viertakt-Verbrennungsmotor ist derart aufgebaut, dass aus zwei Hin-und-Her-Bewegungen des Kolbens 2 durch die Effekte der Ansaugnocke 6 und der Auslassnocke 7, die sich in einer Periode der Kurbelwelle 3 doppelt drehen, sich bei dem ersten Hub, wo sich der Hubraum des Verbrennungsraums 5 verringert, das Auslassventil 8 hauptsächlich öffnet, und beim zweiten Hub, wo sich der Hubraum des Verbrennungsraums 5 vergrößert, das Ansaugventil 9 sich hauptsächlich öffnet.
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Bei Benzinverbrennungsmotoren wird in den meisten Fällen, bevor sich das Ansaugventil 9 zu öffnen beginnt, ein Kraftstoff (nicht gezeigt) vom in jedem Zylinder vorgesehenen Kraftstoffeinspritzventil 10 in den Ansaugluftstrompfad 11 eingespritzt. Die Motorsteuerung 14 berechnet die Zeitabstimmung der Kraftstoffeinspritzung basierend auf einer Information über den Nockendrehwinkel oder den Kurbelwellendrehwinkel, der zum Beispiel durch Kombinieren der Nockenwellendrehwinkelsignalplatte 12, die sich in Synchronisation mit der Ansaugnocke 6 dreht, mit dem Nockenwellendrehwinkelerfasser 13 unter Verwendung eines Lückensensors oder ähnlichem erfasst wird, und überträgt ein Einspritzsteuersignal zum Kraftstoffeinspritzventil 10.
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Wenn das Ansaugventil 9 geschlossen ist, verbleibt ein eingespritzter Kraftstoff innerhalb des Ansaugluftstrompfads 11, und ein Teil hiervon haftet an der Wandfläche des Ansaugluftstrompfads 11 und an der Fläche am Ansaugluftstrompfad 11 des Ansaugventils 9 an. Dann, nachdem sich das Ansaugventil 9 zu öffnet beginnt, wenn eine Luft, deren Stromrate durch das Drosselventil 15 eingestellt wird, durch den Ansaugluftstrompfad 11 gelangt, damit sie durch den Verbrennungsraum 5 absorbiert wird, wird der im Ansaugluftstrompfad 11 verbliebene Kraftstoff ebenso durch den Verbrennungsraum 5 absorbiert.
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Während sie miteinander gemischt werden, damit sie eine homogene, brennbare Kraftstoff-Luft-Mischung ausbilden (nicht gezeigt), werden die/der durch den Verbrennungsraum 5 absorbierte Luft und Kraftstoff durch den Kolben 2 komprimiert. In der zweiten Hälfte des Kompressionshubs erzeugt die Zündkerze 16 basierend auf einem Steuersignal von der Motorsteuerung 14 einen Zündfunken, so dass die komprimierte, brennbare Kraftstoff-Luft-Mischung (nicht gezeigt) gezündet wird.
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Wenn die brennbare Kraftstoff-Luft-Mischung zu verbrennen beginnt, nimmt der Druck im Verbrennungsraum 5 zu, und demnach wird der Kolben 2 durch die Druckenergie zurückgedrückt, wodurch eine Wellendrehkraft mittels der Verbindungsstange 4 und der Kurbelwelle 3 zum Äußeren des Motors ausgegeben wird.
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Während das Auslassventil 8 geöffnet ist, wird die verbrannte, brennbare Kraftstoff-Luft-Mischung (nicht gezeigt) durch den Auslassverteiler 17 zum Äußeren des Verbrennungsmotors ausgestoßen.
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Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 2 und 3 der Betrieb der Kraftstoffabsorption durch den Verbrennungsraum 5 erklärt. 2 repräsentiert Beispiele der entsprechenden Ventilhubmuster des Auslassventils 8 und des Ansaugventils 9. Bei den meisten Verbrennungsmotoren wird, um die Absorption der Luft oder ähnlichem in den Verbrennungsraum 5 zu glätten, ein Öffnen des Ansaugventils 9 etwas früher als der obere Totpunkt begonnen. Auf der anderen Seite, um das Verbrennungsgas sanft auszulassen, wird das Auslassventil 8 bezüglich des oberen Totpunktes etwas verzögert geöffnet. Bei einem solchen Ventilbetrieb existiert eine so genannte Ventilüberlappzeitabstimmung in der Umgebung des oberen Totpunkts, wenn sowohl das Auslassventil 8 als auch das Ansaugventil 9 geöffnet sind.
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Besonders in der ersten Hälfte der Ventilüberlappperiode wurde das Gas im Verbrennungsraum 5 nicht ausgelassen, und demnach wird der Druck im Verbrennungsraum 5 größer als der Druck im Ansaugluftstrompfad 11; deshalb tritt zur Anfangszeit, wenn sich das Ansaugventil 9 zu öffnen beginnt, ein Rückstrom auf, der ein gasartiger Strom ist, der vom Verbrennungsraum 5 zum Ansaugluftstrompfad kommt.
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3 illustriert das Verhalten des Kraftstoffs während der Rückstromperiode. Jedes Komponentenelement ist das Gleiche wie das in 1; deshalb wird eine Erklärung hiervon weggelassen. Wenn sich das Ansaugventil 9 zu öffnen beginnt, tropft ein Teil des flüssigen Kraftstoffs, der an der Fläche des Ansaugventils 9 am Ansaugluftstrompfad 11 und an der Wandfläche des Ansaugluftstrompfads 11 angehaftet ist, in das Innere des Verbrennungsraum 5. Der tropfende Kraftstoff haftet an der Fläche des Kolbens 2, der Innenwandfläche des Verbrennungsraums 5 und ähnlichem an, wodurch eine Ausbildung einer homogenen Kraftstoff-Luft-Mischung verhindert wird; deshalb gibt es ein Problem der Minderung der Startbarkeit, des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasreinheit.
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Ein anderer Teil des flüssigen Kraftstoffs, der an der Fläche des Ansaugventils 9 am Ansaugluftstrompfad 11 und an der Wandfläche des Ansaugluftstrompfads 11 angehaftet ist, wird in einen Rückstrom gezogen, damit er als Kraftstoffpartikel eines relativ großen Tropfens umgekehrt in den Ansaugluftstrompfad 11 spritzt, und wird dann in einen. Luftstrom zum Verbrennungsraum 5 gezogen, der unmittelbar hiernach erzeugt wird, um durch den Verbrennungsraum 5 absorbiert zu werden. Weil die Kraftstoffpartikel, die umgekehrt spritzen, direkt als relativ große Tropfen durch den Verbrennungsraum 5 absorbiert werden, verhindert die Verzögerung der Verdampfung hiervon im Verbrennungsmotor 5 eine Ausbildung einer homogenen Kraftstoff-Luft-Mischung; deshalb gab es ein Problem der Minderung der Startbarkeit, des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasreinheit.
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Es ist ersichtlich, dass die Minderung der Startbarkeit, des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasreinheit, die durch das vorangegangene Verhalten bedingt wird, in dem Fall deutlicher wird, wo, wenn sich das Ansaugventil 9 zu öffnen beginnt, viel flüssiger Kraftstoff existiert, der an der Fläche des Ansaugventils 9 am Ansaugluftstrompfad 11 und an der Wandfläche des Ansaugluftstrompfads 11 anhaftet. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsteuerverfahren zum Reduzieren der Menge der Kraftstoffanhaftung zu der Zeit, wenn sich das Ansaugventil 9 zu öffnen beginnt. Als nächstes wird der Basisbetrieb hiervon erklärt.
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Zu der Zeit, wenn sich das Ansaugventil 9 zu öffnen beginnt, unterscheidet sich die Menge des Kraftstoffs, die an der Fläche des Ansaugventils 9 am Ansaugluftstrompfad 11 und an der Wandfläche des Ansaugluftstrompfads 11 angehaftet ist, in Abhängigkeit von der Menge des Kraftstoffs, der zu der Zeit eingespritzt wird, wenn das Ansaugventil 9 geöffnet ist. Weil die notwendige Menge des in einem Zyklus einzuspritzenden Kraftstoffs durch die Verbrennungslast zu der Zeit bestimmt wird, ist es nicht möglich, die Menge der Kraftstoffeinspritzung zum Zwecke der Verringerung der Anhaftmenge per se zu reduzieren; jedoch kann durch Unterteilen der Kraftstoffeinspritzung in eine Vielzahl von Einspritzvorgängen die Menge des Kraftstoffs reduziert werden, der zu der Zeit einzuspritzen ist, wenn sich das Ansaugventil 9 zu öffnen beginnt. Demnach wird in Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, wie zum Beispiel in 2 gezeigt, die erste Kraftstoffeinspritzung ausgeführt, während das Ansaugventil 9 geschlossen ist, und die zweite Kraftstoffeinspritzung wird in Synchronisation mit einer Zeitabstimmung ausgeführt, wenn das Ansaugventil 9 geöffnet ist und ein Rückstrom erzeugt wird.
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Es ist lediglich notwendig, die erste Kraftstoffeinspritzung auszuführen, während das Ansaugventil 9 geschlossen ist, und die Anzahl der Einspritzvorgänge ist nicht begrenzt; jedoch ist es notwendig, die Zeitabstimmung der zweiten Kraftstoffeinspritzung mit der Zeitabstimmung, wenn der Rückstrom erzeugt wird, zu synchronisieren. Dies liegt daran, dass durch Ausführen einer Einspritzung zu der Zeit, wenn ein Rückstrom erzeugt wird, der Kraftstoff mit dem Gas kollidiert, das zurück geblasen wurde, und demnach wird eine Verdampfung vereinfacht. Dies liegt auch daran, dass durch eine Kollision mit Kraftstofftropfen, die aufgrund des Rückstroms umgekehrt gespritzt sind, ein Effekt erhalten wurde, dass eine Verdampfung von nicht nur dem Kraftstoff per se, sondern auch der gespritzten Rückstrom-Tropfen erleichtert wird. Wenn unmittelbar hiernach der verdampfungserleichterte Kraftstoff durch den Verbrennungsraum 5 absorbiert wird, wird die Homogenität der im Verbrennungsraum 5 ausgebildeten Kraftstoff-Luft-Mischung angehoben, wodurch ein Effekt erhalten wird, dass die Startbarkeit, der Kraftstoffverbrauch und die Abgasreinheit weiter verbessert wird.
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Wenn die Zeitabstimmung der zweiten Kraftstoffeinspritzung auf eine Zeit festgelegt wird, wenn sich das Ansaugventil 9 öffnet, nachdem der Rückstrom endet, wird der meist vom Kraftstoffeinspritzventil 10 eingespritzte Kraftstoff durch den Verbrennungsraum 5 absorbiert, ohne verdampft zu werden; deshalb wird eine Ausbildung einer homogenen Kraftstoff-Luft-Mischung aufgrund der Verzögerung der Verdampfung im Verbrennungsraum 5 behindert, wodurch die Startbarkeit, der Kraftstoffverbrauch und die Abgasreinheit gemindert werden; deshalb wird kein gewünschter Effekt erhalten.
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Zusätzlich können in dem Fall wo, selbst wenn ein Kraftstoff während der Umkehrperiode eingespritzt wird, der Ausgleich zwischen dem eingespritzten Kraftstoff und dem aufgrund des Rückstroms umgekehrt eingespritzten Kraftstoffs nicht gut ist, beide Kraftstoffe nicht ausreichend verdampft werden; deshalb wird kein Effekt erhalten, dass eine gewünschte Startbarkeit, ein Kraftstoffverbrauch und eine Abgasreinheit erhalten werden.
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4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Konzentration des im Abgas enthaltenden Kohlenwasserstoffs und des Verhältnisses des während der Rückstromperiode eingespritzten Kraftstoffs zur Menge der gespritzten Rückstrom-Kraftstofftropfen repräsentiert; in dem Fall, wo das Verhältnis klein ist, wie durch A indiziert, wird die Tatsache dargestellt, dass, weil Kraftstofftropfen direkt in den Verbrennungsraum 5 tropfen und gespritzte Rückstrom-Kraftstofftropfen in den Verbrennungsraum 5 strömen, ohne dass sie verdampft werden, die Konzentration des Kohlenwasserstoffs ansteigt; in dem Fall, wo das Verhältnis groß ist, wie durch C indiziert, wird die Tatsache dargestellt, dass, weil ein Teil des während der Rückstromperiode eingespritzten Kraftstoffs in den Verbrennungsraum 5 strömt, ohne dass er verdampft wird, die Konzentration des Kohlenwasserstoffs ansteigt. Um entsprechend zu verhindern, dass die Konzentration des Kohlenwasserstoffs ansteigt, d. h., einen guten Verbrennungszustand zu erhalten, wo die Startbarkeit, der Kraftstoffverbrauch und die Abgasreinheit erhöht sind, ist es nötig, eine Kraftstoffeinspritzsteuerung auszuführen, um das Verhältnis innerhalb des Bereichs B stets fallend zu halten.
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In dieser Hinsicht unterscheidet sich jedoch die Menge der Kraftstofftropfen, die aufgrund des Rückstroms umgekehrt spritzen, in Abhängigkeit von den Temperaturen der Fläche des Ansaugventils 9 am Ansaugluftstrompfad 11 und der Wandfläche des Ansaugluftstrompfades 11, an denen eingespritzter Kraftstoff anhaftet. Mit anderen Worten, selbst wenn die gleiche Kraftstoffmenge über die Zeit eingespritzt wird, wenn das Ansaugventil 9 geöffnet ist ist eine Verdämpfung träge, wenn der Motor bei einer niedrigen Temperatur gestartet wird; deshalb spritzt der meiste Kraftstoff umgekehrt, und sobald sich der Motor erwärmt, wird die Verdampfung aktiv, wodurch die Menge des gespritzten Rückstromkraftstoffs reduziert wird.
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Wie zuvor beschrieben, um den Ausgleich zwischen dem während der Rückstromperiode eingespritzten Kraftstoff und dem Kraftstoff, der aufgrund des Rückstroms umgekehrt spritzt, einzuhalten, wird eine Kraftstoffeinspritzungssteuerung zum Verändern des Verhältnisses der Menge des Kraftstoffes, der eingespritzt wird, während das Ansaugventil 9 geöffnet ist, zu der Menge des während der Rückstromperiode eingespritzten Kraftstoffs benötigt, indem die Temperaturen an der Fläche des Ansaugventils 9 am Ansaugluftstrompfad 11 und an der Wandfläche des Ansaugluftstrompfades 11, an den der Kraftstoff, der eingespritzt wird, während das Ansaugventil 9 geschlossen ist, einmal anhaftet, abgeschätzt werden.
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Als nächstes wird unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in 5 ein spezifisches Verfahren für die Kraftstoffeinspritzsteuerung zum Verändern des Verhältnisses der Menge des Kraftstoffes, der eingespritzt wird, während das Ansaugventil 9 geschlossen ist, zur Menge des während der Rückstromperiode eingespritzten Kraftstoffs basierend auf der Kühlmitteltemperatur und der Abgastemperatur erklärt.
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Wenn zum Beispiel der Zündschlüssel gedreht wird und die Verbrennungssteuerung für den Verbrennungsmotor gestartet wird, ist es nötig, das Verhältnis des Kraftstoffs zu berechnen, der während der Rückstromperiode einzuspritzen ist, bevor ein Kraftstoff nach dem Start des Motors das erste Mal eingespritzt wird. Selbst in dem Fall, wo der Verbrennungsmotor im Stoppmodus ist, ist die Kühlmitteltemperatur ungefähr proportional zu den Temperaturen der Fläche des Ansaugventils 9 am Ansaugluftstrompfad 11 und der Wandfläche des Ansaugluftstrompfads 11; deshalb wird eine Berechnung des Verhältnisses des einzuspritzenden Kraftstoffs basierend auf der Kühlmitteltemperatur bereits ab einer Zeit unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors möglich.
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Die Berechnung des Verhältnisses des einzuspritzenden Kraftstoffs basierend auf der Kühlmitteltemperatur kann während des Verbrennungsbetriebs nach dem Start des Verbrennungsmotors ausgeführt werden; jedoch ist im Allgemeinen die Wärmekapazität des Kühlmittelwassers groß; demnach verändern sich, nachdem der Verbrennungsmotor zu arbeiten begonnen hat, die Temperaturen der Fläche des Ansaugventils 9 am Ansaugluftstrompfad 11 und der Wandfläche des Ansaugluftstrompfads 11 schneller als die Kühlmitteltemperatur. Demnach ist es schwierig, das Verhältnis des einzuspritzenden Kraftstoffs korrekt zu berechnen, während sich die Temperatur der Fläche des Ansaugventils 9 am Ansaugluftstrompfad 11 und die Wandfläche am Ansaugluftstrompfad 11 verändert.
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Dagegen ist die Abgastemperatur nicht proportional zu den Temperaturen der Fläche des Ansaugventils 9 am Ansaugluftpfad 11 und der Wandfläche des Ansaugluftpfads 11, während sich der Verbrennungsmotor im Stoppmodus befindet; deshalb kann die Berechnung des Verhältnisses des einzuspritzenden Kraftstoffs zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach dem Start des Motors nicht ausgeführt werden. Jedoch ist nach dem Start der Verbrennung die Abgastemperatur ungefähr proportional zur Temperatur des Ansaugventils 9 und ähnlichem; deshalb wird es möglich, das Verhältnis des einzuspritzenden Kraftstoffs relativ korrekt zu berechnen, während sich die Temperatur der Fläche des Ansaugventils 9 am Ansaugluftstrompfad 11 und der Wandfläche des Ansaugluftstrompfads 11 verändert.
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Somit wird im Schritt S100 eine Umschaltverarbeitung ausgeführt, in der über mehrere Zyklen unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors eine Kühlmitteltemperatur-basierte Berechnung des Verhältnisses des während der Rückstromperiode einzuspritzenden Kraftstoffs im Schritt S101 ausgeführt wird, und hiernach eine Abgastemperatur-basierte Berechnung des Verhältnisses des während der Rückstromperiode einzuspritzenden Kraftstoffs im Schritt S102 ausgeführt wird.
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Zum Beispiel in den Schritten S101 und S102 sind einige wie in 6 dargestellte, höhergradige Funktion, eine lineare Funktion, eine Datenbasis oder ähnliches, die mit der Temperatur verknüpft sind, mit der das Verhältnis des Kraftstoffs größer wird, wenn die Kühlmitteltemperatur oder die Abgastemperatur niedriger wird, vorab in einem Steuerprogramm gespeichert, und dann wird eine gemessene Temperatur in die Funktion eingesetzt oder hierzu bezogen, so dass das Verhältnis für jeden Zyklus erhalten wird. Die Funktion oder Datenbasis kann fertig erhalten werden, indem durch ein Experiment das Verhältnis bezogen wird, bei dem der Kraftstoffverbrauch und die Abgasreinheit unter einer Vielzahl von Temperaturen am besten ist.
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Als nächstes wird im Schritt S103 basierend auf dem Verhältnis von der Menge des während der Rückstromperiode eingespritzten Kraftstoffs, das im Schritt S103 oder S102 berechnet wurde, die Länge für jedes Kraftstoffeinspritzsteuersignal für eine Ein-Zyklus-Einspritzung festgelegt. Im Besonderen wird die gesamte Ein-Zyklus-Länge des Kraftstoffeinspritzsteuersignals, die zum Erhalten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Kraftstoff-Luft-Mischung notwendig ist, als ein Steuerziel im Verhältnis zu jeder Einspritzung geteilt.
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Das Kraftstoffeinspritzventil wird basierend auf dem Kraftstoffeinspritzsteuersignal geöffnet oder geschlossen; es arbeitet leicht verzögert bezüglich des Steuersignals. Besonders in dem Fall eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß eines Elektromagnetspulen-Antreibverfahrens wird der Ventilöffnungsbetrieb um ungefähr 0,5 Millisekunden verzögert; somit, selbst wenn das Kraftstoffeinspritzsteuersignal kürzer als die vorangegangene Verzögerungszeit vorgegeben ist, kann ein Kraftstoff nicht eingespritzt werden. Demnach wird im Schritt S104 bestimmt, ob ein Zustand besteht, dass eine der Längen der geteilten Steuersignale kürzer ist als die Minimallänge; in dem Fall, wo dieser Zustand existiert, wird das Verhältnis der Kraftstoffeinspritzung, für das die Länge des Steuersignals kürzer ist als die Minimallänge, auf Null festgelegt und die Aufteilungen der übrigen Einspritzungen im Schritt S105 wird nochmals berechnet.
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Nachdem nun die Länge des Einspritzsteuersignals für jede Einspritzung festgelegt wurde, wird das Einspritzsteuersignal für jede Einspritzung zu ihrer eigenen Zeit im Schritt S106 ausgegeben.
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Nachdem jede Kraftstoffeinspritzung beendet wurde, wird das Zündsteuersignal zu einer bestimmten Zeit ausgegeben, um die Verbrennung im Schritt S107 zu beginnen; in dem Fall, wo die Verbrennungssteuerung ebenso im nachfolgenden Zyklus ausgeführt wird, wird der Schritt S100 basierend auf der Bestimmung im Schritt S108 neu angefangen, zum Beispiel durch Bestimmen mit Bezug auf einen Markerwert im Speicher, der anzeigt, dass der Verbrennungsbetrieb kontinuierlich ausgeführt wird.
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Wie zuvor beschrieben, wird beim Kraftstoffeinspritzsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung eine Kraftstoffeinspritzsteuerung ausgeführt, bei der basierend auf der Kühlmitteltemperatur das Verhältnis der Kraftstoffmenge, die eingespritzt wird, während das Ansaugventil 9 geschlossen ist, zu der Menge des während der Rückstromperiode eingespritzten Kraftstoffs berechnet wird; deshalb wird eine Verdampfung des Kraftstoffs und eine Mischung des Kraftstoffs und der Luft bereits von einer Zeit unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors erleichtert. Als ein Ergebnis kann immer ein Effekt erhalten werden, dass eine Startbarkeit, ein Kraftstoffverbrauch und eine Abgasreinheit verbessert wird.
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Darüber hinaus wird eine Kraftstoffeinspritzsteuerung ausgeführt, bei der basierend auf der Abgastemperatur das Verhältnis der Menge des Kraftstoffs, der eingespritzt wird, während das Ansaugventil 9 geschlossen ist, zur Menge des während der Rückstromperiode eingespritzten Kraftstoffs berechnet; deshalb wird eine geeignete Verdampfung und Mischung des Kraftstoffs und der Luft selbst in dem Vorgang erleichtert, dass, nachdem die Verbrennung des Verbrennungsmotors beginnt, sich die Temperaturen der Fläche des Ansaugventils 9 am Ansaugluftstrompfad 11 und der Wandfläche des Ansaugluftstrompfads 11 verändern. Als ein Ergebnis kann ein guter Effekt erhalten werden, dass die Startbarkeit, der Kraftstoffverbrauch und die Abgasreinheit verbessert werden.
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Ausführungsform 2
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In der zuvor beschriebenen Ausführungsform 1 wurde ein Steuern des Betriebes erklärt, bei dem basierend auf der Kühlmitteltemperatur und der Abgastemperatur das Verhältnis der Menge des Kraftstoffs, die eingespritzt wird, während das Ansaugventil 9 geschlossen ist, zu der Menge des während der Rückstromperiode eingespritzten Kraftstoffs berechnet wird; jedoch stellt Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung ein spezifisches Verfahren für eine Kraftstoffeinspritzsteuerung bereit, bei der sich das Verhältnis der Menge des Kraftstoffs, die eingespritzt wird, während das Ansaugventil 9 geschlossen ist, zu der Menge des während der Rückstromperiode eingespritzten Kraftstoffs basierend auf der Laufzeit des Motorbetriebs und der Zyklenanzahl der Motorbetriebe anstelle der Abgastemperatur verändert. Das Verfahren wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 7 und 8 erklärt.
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7 ist ein Flussdiagramm von Ausführungsform 2, welches das Festlegen der Kraftstoffeinspritzsteuerung basierend auf der Kühlmitteltemperatur und der Laufzeit des Motorbetriebs oder der Zyklenanzahl des Motorbetriebs und dem Ablauf der Verbrennungssteuerung darstellt. In 7 wird zum Beispiel, wenn der Zündschlüssel gedreht wird und die Verbrennungssteuerung für den Verbrennungsmotor begonnen wird, im Schritt S200 das Verhältnis des während der Rückstromperiode einzuspritzenden Kraftstoffs berechnet, bevor ein Kraftstoff zum ersten Mal nach dem Start des Motors eingespritzt wird. Das Berechnungsverfahren ist das gleiche wie dasjenige in Ausführungsform 1; zum Beispiel ist eine in 6 dargestellte höhergradige Funktion, eine lineare Funktion, eine Datenbasis oder ähnliches, die mit der Temperatur verknüpft ist, mit der das Verhältnis des Kraftstoffs größer wird, sobald die Kühlmitteltemperatur oder die Abgastemperatur geringer wird, vorab in einem Steuerprogramm gespeichert, und dann wird eine gemessene Temperatur in die Funktion eingesetzt oder hiermit verbunden, so dass das Verhältnis erhalten wird.
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Das Einspritzverhältnis für den folgenden Zyklus und danach wird im Schritt S202 basierend auf der Laufzeit des Motorbetriebs oder der Zyklenanzahl des Motorbetriebs erhalten. In diesem Fall wird ebenso vorab eine wie in 8 dargestellte Basisfunktion erhalten. Wenn der Motor gestartet ist, steigen die Temperaturen an der Fläche des Ansaugventils 9 am Ansaugluftstrompfad 11 und der Wandfläche des Ansaugluftstrompfads 11 schrittweise; deshalb hat die Basisfunktion eine Eigenschaft, dass, wie in 8 dargestellt, je kürzer die Laufzeit des Motorbetriebs ist oder je kleiner die Zyklenanzahl des Motorbetriebs ist, desto größer wird das Verhältnis des während der Rückstromperiode eingespritzten Kraftstoffs.
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Bei der tatsächlichen Kraftstoffeinspritzsteuerung ist es nötig, das Verhältnis des während der Rückstromperiode eingespritzten Kraftstoffs zu erhalten, indem schrittweise das Einspritzverhältnis, das im Schritt S200 berechnet wurde, zu Beginn des Verbrennungsbetriebs in Übereinstimmung mit der Laufzeit des Motorbetriebs oder der Zyklenanzahl des Motorbetriebs schrittweise reduziert wird. Indem sie entsprechend in Schritt S201 entlang der Abszisse verschoben wird, wird die in 8 dargestellte Basisfunktion derart korrigiert, dass sich der Wert hiervon am 0-Abschnitt in der Abszisse mit dem Verhältnis deckt, das im Schritt S200 berechnet wurde.
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Im Schritt S202 wird die Laufzeit des Motorbetriebs oder die Zyklenanzahl des Motorbetriebs in die Funktion eingesetzt, die im Schritt S201 entlang der Abszisse verschoben wurde, so damit das Verhältnis des während der Rückstromperiode für jeden Zyklus eingespritzten Kraftstoffs berechnet wird.
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Der Ablauf der Steuerung im Schritt S203 bis zum Schritt S207 ist der gleiche wie der Ablauf der Steuerung im Schritt S103 bis zum Schritt S107 in 5, die in Ausführungsform 1 erklärt wurde; deshalb wird eine Erklärung hiervon weggelassen.
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In dem Fall, wo die Verbrennungssteuerung im folgenden Zyklus fortgesetzt wird, wird der Schritt S202 basierend auf der Bestimmung im Schritt S202 fortgeführt.
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Wie zuvor beschrieben wird beim Kraftstoffeinspritzsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung eine Kraftstoffeinspritzsteuerung ausgeführt, bei der unter Verwendung eines Mittels, das nicht die Abgastemperatur erfasst, das Verhältnis der Menge des Kraftstoffs, der eingespritzt wird, während das Ansaugventil 9 geschlossen ist, zu der Menge des während der Rückstromperiode eingespritzten Kraftstoffs berechnet wird; deshalb wird ohne Hinzufügen einer Messung des Zustands des Verbrennungsmotors die Mischung des Kraftstoffs und der Luft mit einem günstigen und einfachen Systemaufbau bereits ab einer Zeit unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors erleichtert. Als ein Ergebnis kann immer ein Effekt erhalten werden, dass die Startbarkeit, der Kraftstoffverbrauch und die Abgasreinheit verbessert werden.
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Darüber hinaus wird die Funktion zum Erhalten des Verhältnisses des einzuspritzenden Kraftstoffs gemäß dem Verhältnis des Kraftstoffs korrigiert, das zu Beginn des Verbrennungsbetriebs erhalten wurde; somit kann ein geeigneteres Verhältnis des einzuspritzenden Kraftstoffs festgelegt werden.
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Zusätzlich ist es hinsichtlich der Zeit der Einspritzung während der Rückstromperiode lediglich notwendig, dass sich der größere Teil der Periode, während der Kraftstoff im Wesentlichen eingespritzt wird, mit der Rückstromperiode deckt; obwohl ein Teil der Periode, während der Kraftstoff im Wesentlichen eingespritzt wird, nicht innerhalb die Rückstromperiode fällt, kann somit ein geeigneter Effekt gezeigt werden.
