DE102010062675B4

DE102010062675B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung in einem Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102010062675B4
Application number: DE102010062675.9A
Authority: DE
Inventors: Yoshitatsu Nakamura; Tomoyuki Murakami; Atsushi Murai
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2019-07-25
Anticipated expiration: 2030-12-10
Also published as: CN102094718A; US9797333B2; JP5325756B2; CN102094718B; DE102010062675A1; JP2011122558A; US20110144891A1; US20150285177A1

Abstract

Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung in einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung umfasst:
ein Kraftstoffeinspritzventil (131), das derart angeordnet ist, dass es Kraftstoff zu einer Einlassöffnung jedes Zylinders des Verbrennungsmotors (101) einspritzt,
eine Einrichtung (116) zum Erfassen einer Startanforderung, die eine Startanforderung für den Verbrennungsmotor (101) erfasst,
eine Einrichtung (114) zum Erfassen eines im Einlasshub gestoppten Zylinders, die einen während des Stoppens des Verbrennungsmotors (101) im Einlasshub gestoppten Zylinder erfasst, und
eine Einrichtung (114) zum Steuern der Zylindereinspritzung am Beginn des Startens, die beim Starten des Motors (101) nach dem Erfassen einer Startanforderung die Kraftstoffeinspritzung des anfänglichen Zyklus für den Zylinder, für den bestimmt wurde, dass er während des Stoppens des Verbrennungsmotors vor dem Starten im Einlasshub gestoppt wurde, auf eine Vielzahl von Einspritzungen aufteilt, die wenigstens eine Einspritzung vor dem Beginn der Motordrehung umfasst, sodass mehrere Einspritzungen durchgeführt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung in einem Verbrennungsmotor und insbesondere das Steuern der Kraftstoffeinspritzung während des Neustartens eines Verbrennungsmotors, der automatisch gestoppt wurde, oder während des Startens eines Verbrennungsmotors nach einem abgeschlossenen Aufwärmen.
Die japanische offengelegte (Kokai) Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer JP 2008 - 215192 A gibt eine Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung in einem Verbrennungsmotor an, in der während des Neustartens nach einem abgeschlossenen Aufwärmen (zum Beispiel während des Neustartens aus einem Ruhezustand) eine Kraftstoffeinspritzung vor dem Starten (Kurbeln) durchgeführt wird und anschließend die Kraftstoffeinspritzmenge nach dem Beginn der Motordrehung reduzierend korrigiert wird.
Die oben genannte Vorrichtung weist eine Konfiguration auf, in der eine zum Starten erforderliche Einspritzmenge auf einmal in einem gestoppten Zustand vor dem Starten (vor dem Beginn der Motordrehung) eingespritzt wird.
Bei einer Konfiguration, in der die gesamte Menge auf einmal eingespritzt wird, ist jedoch die Eindringungskraft (Eindringung) der Kraftstoffversprühung groß und wird die Einspritzung in einem Zustand vorgenommen, in dem kein Einlassluftfluss in das Innere eines Zylinders erfolgt. Folglich ist die Haftung an der Einlassluftdurchgangswand hoch und ist die Verdampfungsrate in dem Einlassluftdurchgang reduziert.
Deshalb ist unter Umständen der Kühlungseffekt für das Innere des Einlassluftdurchgangs aufgrund der latenten Verdampfungswärme des Kraftstoffversprühung reduziert, sodass während des Neustartens des Motors eine Einlassluft mit einer vergleichsweise hohen Temperatur in einen Zylinder eingeführt werden kann und folglich eine Selbstzündung (Frühzündung) auftreten kann.
Eine weitere Vorrichtung zum Starten eines Verbrennungsmotors ist aus der US 2008/0154 484 A1 bekannt.
Diese Vorrichtung enthält eine Stoppositionsunterscheidungseinrichtung, welche eine Position eines Kolbens zur Zeit des Stoppens des Motors unterscheidet und eine Kraftstoffmengenkontrolleinrichtung, welche basierend auf den Unterscheidungsergebnissen einen Zylinder spezifiziert in dem der Kolben gestoppt worden ist, und welche die Kraftstoffinjektionsmenge beim Starten dieses betreffenden Zylinders steigert.
Weitere Vorrichtungen zur Startkontrolle sind aus der WO 2008/107 775 A1 , der US 4 875 443 A und JP 2007-64 124 A und der JP 2008 - 215 246 A bekannt.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Frühzündung zu unterdrücken, wenn ein automatisch gestoppter Verbrennungsmotor neu gestartet wird oder nach einem abgeschlossenen Aufwärmen gestartet wird, und dadurch die Startfähigkeit zu verbessern.
Um die oben genannte Aufgabe zu erfüllen, gibt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern des Kraftstoffeinspritzung in einem Verbrennungsmotor für ein Fahrzeug an, in dem Kraftstoff von einem Kraftstoffeinspritzventil zu einer Einlassöffnung jedes Zylinders eingespritzt wird, wobei:

bestimmt wird, ob ein Zylinder während des Stoppens des Verbrennungsmotors im Einlasshub gestoppt wurde,
eine Startanforderung des Verbrennungsmotors erfasst wird, und
wenn der Motor in Reaktion auf eine Startanforderung gestartet wird, die Kraftstoffeinspritzung in dem anfänglichen Zyklus in den im Einlasshub gestoppten Zylinder in eine Vielzahl von Einspritzungen aufgeteilt wird, die wenigstens eine Einspritzung vor der Motordrehung umfasst.

Weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.

1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen Verbrennungsmotor für ein Fahrzeug zeigt, auf den die vorliegende Erfindung angewendet ist.
2A ist ein Zeitdiagramm einer ersten Ausführungsform; und 2B ist ein Zeitdiagramm einer zweiten Ausführungsform.
3A ist ein Zeitdiagramm einer dritten Ausführungsform; und 3B ist ein Zeitdiagramm einer vierten Ausführungsform.
4A ist ein Zeitdiagramm einer fünften Ausführungsform; und 4B ist ein Zeitdiagramm einer sechsten Ausführungsform.
5A ist ein Flussdiagramm der ersten Ausführungsform.
5B ist ein Flussdiagramm der zweiten und der vierten Ausführungsform.
5C ist ein Flussdiagramm der dritten und der fünften Ausführungsform.
5D ist ein Flussdiagramm der sechsten Ausführungsform.
5E ist ein Flussdiagramm einer siebten Ausführungsform.
6 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel für die zweite Ausführungsform zeigt.
7 ist ein Zeitdiagramm, das ein weiteres Beispiel für die zweite Ausführungsform zeigt.
8 ist ein Flussdiagramm, das eine Ventilschließsteuerung eines Einlassventils zeigt, wenn der Verbrennungsmotor automatisch gestoppt wird.
9 ist ein Zeitdiagramm, das eine VentilschließZeitsteuerung desselben Einlassventils zeigt.
10A ist eine vergrößerte Ansicht eines Umfangsteils eines Einspritzdüsenlochs eines Kraftstoff-Einspritzventils des Sprühkollisionstyps; 10B ist eine Querschnittansicht, die eine Düsenplatte von 10A alleine zeigt; 10C ist eine Draufsicht auf die Düsenplatte; 10D ist eine vergrößerte Ansicht, die die entsprechenden Düsenlochpaare von 10C während einer Kraftstoffeinspritzoperation zeigt; und 10E ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die die Düsenlöcher des Düsenlochpaars aus der Richtung der Pfeile VI-VI von 10D zeigt.
11 ist ein Flussdiagramm, das einen wichtigen Abschnitt der Kraftstoffdruck-Erhöhungssteuerung während des Neustartens zeigt.

Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Verbrennungsmotors für ein Fahrzeug, auf den die vorliegende Erfindung angewendet ist. An einem Einlassrohr 102 eines Verbrennungsmotors 101 ist eine elektronisch gesteuerte Drossel 104 angeordnet, die ein Drosselventil 103b mittels eines Drosselmotors 103a öffnet und schließt. Luft wird über die elektronisch gesteuerte Drossel 104 und ein Einlassventil 105 in eine Verbrennungskammer 106 gesaugt.
Abgas wird über ein Abgasventil 107 aus der Verbrennungskammer 106 ausgeführt, in einem vorderen Katalysator 108 und einem hinteren Katalysator 109 gereinigt und dann in die Atmosphäre ausgestoßen.
Das Abgasventil 107 wird durch einen Nocken 111, der an einer Abgasseiten-Nockenwelle 110 gehalten wird, geöffnet oder geschlossen, wobei die Hubgröße und der Arbeitswinkel (Kurbelwinkel von der Öffnung bis zur Schließung) konstant gehalten werden. An dem Einlassventil 105 dagegen können die Hubgröße und der Arbeitswinkel, d.h. die Ventilöffnung, durch einen variablen Ventilhubmechanismus 112 kontinuierlich verändert werden. Die Hubgröße und der Arbeitswinkel können gleichzeitig verändert werden, sodass durch die Bestimmung der einen Eigenschaft auch die andere Eigenschaft bestimmt wird.
An beiden Endabschnitten einer Einlassseiten-Nockenwelle sind ein variabler Ventilzeitmechanismus 201 und ein Einlassseiten-Nockenwellensensor 202 vorgesehen. Der variable Ventilzeitmechanismus 201 umfasst einen Mechanismus, der kontinuierlich eine variable Steuerung der Drehphasendifferenz zwischen der Kurbelwelle und der Einlassseiten-Nockenwelle ausführt, um die Ventilzeit (die Ventil-Öffnungs-/Schließzeit) des Einlassventils 105 zu beschleunigen oder zu verzögern. Ein Einlassseiten-Nockenwinkelsensor 202 erfasst die Drehposition der Einlassseiten-Nockenwelle.
Eine elektronische Motorsteuerungseinheit (EECU) 114 steuert die elektrisch gesteuerte Drossel 104 und den variablen Ventilhubmechanismus 112 in Abhängigkeit von der Betätigung eines Gaspedals, die durch einen Gaspedalbetätigungssensor (APS) 116 erfasst wird. Bei dieser Steuerung kann unter Verwendung der Öffnung des Drosselventils 103b und der Öffnungseigenschaft des Einlassventils 105 eine Zieleinlassluftmenge erhalten werden, die einer Gaspedalbetätigung ACC entspricht. Der Gaspedalbetätigungssensor (APS) 116 umfasst einen darin integrierten Ruheschalter 116a, der eine Gaspedalbetätigung gleich oder kleiner einer vorbestimmten Betätigung als einen Ruhezustand erfasst (EIN).
Die EECU 114 empfängt Signaleingaben von jedem der folgenden Sensoren sowie von dem Gaspedalbetätigungssensor (APS) 116 und von dem Einlassseiten-Nockenwinkelsensor 202. Ein Drehwinkelsensor 127 erfasst einen Drehwinkel einer Steuerwelle, die durch einen Elektromotor angetrieben wird, der als Stellglied für den variablen Ventilhubmechanismus 112 dient. Die Erfassung des Drehwinkels der Steuerwelle entspricht einer Erfassung der Hubgröße und des Arbeitswinkels des Einlassventils. Ein Luftflussmesser 115 erfasst eine Einlassluftmenge Q des Motors 101. Ein Kurbelwinkelsensor 117 extrahiert Motordrehsignale (ein jeweils nach einem Einheitswinkel ausgegebenes Signal und ein nach jeweils einer Hubphasendifferenz ausgegebenes Zylinderbestimmungssignal) von der Kurbelwelle. Ein Drosselsensor 118 erfasst eine Öffnung des Drosselventils 103b. Ein Wassertemperatursensor 119 erfasst eine Kühlwassertemperatur Tw des Motors 101. Ein Fahrtgeschwindigkeitssensor 125 erfasst die Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Und ein Bremssensor 126 erfasst einen Betriebszustand (EIN oder AUS) einer Bremse.
Weiterhin ist an einer Einlassöffnung 130 auf der vorgeordneten Seite des Einlassventils 105 jedes der Zylinder ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil 131 vorgesehen. Das Kraftstoffeinspritzventil 131 spritzt Kraftstoff mit einem vorbestimmten Druck zu dem Einlassventil 105 ein, wenn es durch ein Einspritzimpulssignal von der EECU 114 geöffnet wird.
Weiterhin führt eine elektronische Ruhestopp-Steuereinheit (ISECU) 120 eine Ruhestoppsteuerung aus, um die Kraftstoffeinspritzung in dem Verbrennungsmotor zu stoppen und damit den Betrieb des Verbrennungsmotors automatisch zu stoppen, wenn das Fahrzeug in einem Ruhezustand gestoppt wird (wenn das Gaspedal losgelassen wird) (automatische Stoppeinrichtung). Die Ruhestopp-Steuereinheit (ISECU) 120 führt nach einem automatischen Stoppen eine Steuerung zum Neustarten des Verbrennungsmotors aus, wenn eine Neustartanforderung erfasst wird (Einrichtung zum Erfassen einer Startanforderung).
Als Stromquellen sind in dem Fahrzeug eine Bleibatterie 121 und eine Lithium-Ionen-Batterie 122 vorgesehen. Bei einem Neustart nach einem automatischen Stoppen des Verbrennungsmotors wird ein Starter 123 unter Verwendung der Hochspannungs-Lithium-Ionen-Batterie 122 aktiviert. Wenn der Motor durch das manuelle Betätigen eines Startschalters gestartet wird, wird die Niederspannungs-Bleibatterie 121 zum Aktivieren des Starters 123 verwendet. Die ISECU 120 führt eine Steuerung zum Schalten eines Schaltrelais 124 durch, damit die richtige Batterie verwendet wird. Die ISECU 120 führt weiterhin eine Steuerung zum Aufrechterhalten des Ladezustands (SOC), der Spannung usw. der Lithium-Ionen-Batterie 122 aus.
Von der EECU 114 empfängt die ISECU 120 für die Ausführung dieser Steuerungen erforderliche Signale aus Sensoren wie etwa dem Ruheschalter 116a, dem Fahrtgeschwindigkeitssensor 125, dem Bremssensor 126 usw. und sendet Befehlssignale zum automatischen Stoppen und Neustarten des Motors zu der EECU 114, um die Steuerungen auszuführen. Die ISECU 120 entspricht also der Automatikstopp-Steuereinheit von Anspruch 4, während die EECU 114 der Kraftstoff-Steuereinheit desselben Anspruchs entspricht.
Die EECU 114 bestimmt und speichert einen Zylinder, der sich während des automatischen Stoppens des Verbrennungsmotors in einem Einlasshub befindet (d.h. einen Zylinder, dessen Kolben an einer Einlasshubposition gestoppt wird (nachfolgend als im Einlasshub gestoppter Zylinder bezeichnet)), und die Kurbelwinkelposition des im Einlasshub gestoppten Zylinders (Einlasshubstopp-Zylinder-Bestimmungseinrichtung). Wenn der Motor anschließend in Reaktion auf eine Startanforderung gestartet wird, wird die Kraftstoffeinspritzung in dem anfänglichen Zyklus für den im Einlasshub gestoppten Zylinder in eine Vielzahl von Einspritzungen aufgeteilt, die wenigstens eine vor dem Beginn der Motordrehung durchgeführte Einspritzung umfasst (Einrichtung zum Steuern der Zylindereinspritzung am Beginn des Startens).
In dieser Ausführungsform sind zwei ECU-Einheiten vorgesehen, nämlich die EECU 114 und die ISECU 120, die jeweils bestimmte Steuerfunktionen ausführen. Die Größe dieser einzelnen ECU-Einheiten kann kompakt vorgesehen werden, wodurch wiederum der Freiheitsgrad für das Layout erhöht wird. Es kann aber natürlich auch eine Konfiguration gewählt werden, in der beide Steuerungen in einer einzelnen ECU-Einheit ausgeführt werden.
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen einer Kraftstoffeinspritzsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung für ein Neustarten in Reaktion auf eine Startanforderung nach einem automatischen Stopp beschrieben. In den verschiedenen Ausführungsformen kann neben einer Startanforderung nach einem automatischen Stopp auch eine Neustartanforderung nach Abschluss einer Aufwärmoperation (durch die Betätigung eines Schalters wie etwa eines Zündungsschalter oder eines Startschalters) empfangen werden, um eine Kraftstoffeinspritzsteuerung für ein Neustarten gemäß den Ausführungsformen auszuführen.
Wenn ein vorbestimmter Stoppzustand (automatischer Stoppzustand) eintritt, wird die Kraftstoffeinspritzung des Verbrennungsmotors gestoppt und wird der Motorbetrieb automatisch gestoppt. Der vorbestimmte Stoppzustand umfasst zum Beispiel einen Zeitpunkt, zu dem eine Betätigung eines Bremspedals während eines Fahrzeugstoppzustands erfasst wird.
Der Fahrzeugstoppzustand kann bestimmt werden, wenn der durch den Fahrtgeschwindigkeitssensor 125 erfasste Erfassungswert VSP gleich 0 bzw. kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert für die Bestimmung eines Fahrzeugstopps ist.
Weiterhin kann eine Betätigung des Bremspedals erfasst werden, wenn der Erfassungswert des Bremssensors 126 größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
Der Bremssensor weist eine Konfiguration auf, die eine Betätigungsgröße des Bremspedals erfassen kann. Es kann jedoch auch ein Bremsschalter verwendet werden, der eine Betätigung des Bremspedals als EIN/AUS erfasst, sodass eine Betätigung des Bremspedals erfasst wird, wenn der Bremsschalter EIN geschaltet wird.
Zusätzlich zu dem oben genannten Ruhestoppzustand kann ein Ruhestoppzustand gesetzt werden, indem Bedingungen wie etwa die folgenden hinzugefügt oder kombiniert werden: das Aufwärmen ist abgeschlossen, sodass die Motorkühlwassertemperatur größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist; der Ruheschalter 116a ist EIN und der Motor befindet sich in einem Ruhebetriebszustand (die Motordrehgeschwindigkeit Ne befindet sich innerhalb eines Drehgeschwindigkeitsbereichs, der als Ruhebetriebszustand betrachtet wird); und der Ladezustand der Batterie ist größer oder gleich einem vorbestimmten Wert, der ein Neustarten ermöglicht.
Wenn nach einem automatischen Stopp des Verbrennungsmotors eine Neustartanforderung erfasst wird, die durch das Loslassen des Bremspedals oder das Betätigen des Gaspedals durch den Fahrer veranlasst wird, d.h. also wenn der Erfassungswert des Bremssensors kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert ist oder wenn der Bremsschalter AUS geschaltet wird oder wenn der Gaspedalbetätigungssensor (APS) 116 eine Gaspedalbetätigung größer oder gleich einem vorbestimmten Wert außerhalb des Ruhebetriebsbereichs erfasst, wird die Kraftstoffeinspritzmenge jedes Zylinders wie folgt gesetzt.
Zuerst wird zum Zeitpunkt des automatischen Stopps ein im Einlasshub gestoppter Zylinder bestimmt und gespeichert, wobei dann die Kraftstoffeinspritzmenge während des Neustartens (nachfolgend als Neustart-Kraftstoffeinspritzmenge bezeichnet) aufgeteilt wird, um eine Vielzahl von Einspritzungen auszuführen. Die Vielzahl von Einspritzungen der aufgeteilten Neustart-Kraftstoffeinspritzmenge kann während einer Zeitdauer von der Öffnungszeit des Einlassventils bis zur Schließzeit des Einlassventils ausgeführt werden.
Und wenn die Einlassventil-Schließzeit durch eine Operation des variablen Ventilzeitmechanismus 201 und des variablen Ventilhubmechanismus 112 zu einem Zeitpunkt nach dem unteren Kolbentotpunkt gesteuert wird und der Motor nach dem unteren Kolbentotpunkt gestoppt wird, steigt der Kolben nach dem Beginn der Motordrehung auch dann, wenn das Einlassventil während des Startens geöffnet ist. Deshalb lässt sich der eingespritzte Kraftstoff nicht einfach Ansaugen, sodass es schwierig wird, die Neustart-Einspritzmenge in den Zylinder einzuführen.
Folglich werden die Teileinspritzungen vorzugsweise vor dem unteren Kolbentotpunkt abgeschlossen, der auf der fortgeschrittenen Seite der Einlassventil-Schließzeit liegt.
Indem die Teileinspritzungen an oder vor dem unteren Kolbentotpunkt abgeschlossen werden, werden die Teileinspritzungen in einem Zustand abgeschlossen, in dem der Kolben steigt, d.h. also in einem Zustand, in dem die Geschwindigkeit des Ansaugens in den Zylinder durch den Kolben relativ hoch ist. Dadurch wird die Einführung des eingespritzten Kraftstoffs in den Zylinder vereinfacht, sodass eine bessere Verbrennung durchgeführt werden kann und dementsprechend die Startfähigkeit verbessert werden kann.
Noch besser ist es, wenn die Teileinspritzungen abgeschlossen werden, bevor ein Bereich von 30° vor dem unteren Totpunkt erreicht wird. Es tritt also eine Verzögerung nach dem Einspritzen von Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzventil bis zur Einführung des Kraftstoffs in den Zylinder auf. Unter Berücksichtigung dieser Verzögerung wird der Zeitpunkt, zu dem der aus dem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzte Kraftstoff in den Zylinder eingeführt wird, als eine Endzeit für den Abschluss der Teileinspritzungen gesetzt und werden die Teileinspritzungen vor Erreichen dieser Endzeit abgeschlossen.
In dem Bereich von 30° vor dem unteren Totpunkt kann die Neustart-Einspritzmenge durch die Durchführung der Teileinspritzungen in den Zylinder eingeführt werden.
Und wenn die Einlassventil-Schließzeit durch die Betätigung des variablen Ventilzeitmechanismus 201 und des variablen Ventilhubmechanismus 112 zu einem Zeitpunkt an oder vor dem unteren Totpunkt gesteuert wird, werden die Teileinspritzungen vorzugsweise vor der Schließzeit abgeschlossen.
Damit auch in diesem Fall der eingespritzte Kraftstoff vor der Schließzeit in den Zylinder eingeführt wird, werden die Teileinspritzungen vorzugsweise vor der Endzeit, die vor der Schließzeit gesetzt ist, abgeschlossen, wobei die Verzögerung von dem Einspritzen an dem Kraftstoffeinspritzventil bis zu der Einführung in den Zylinder berücksichtigt wird. Dadurch wird das Einführen des eingespritzten Kraftstoffs in den Zylinder vereinfacht, sodass eine bessere Verbrennung durchgeführt werden kann und dementsprechend die Startfähigkeit verbessert wird.
2A ist ein Zeitdiagramm zu einer ersten Ausführungsform (die horizontale Achse t gibt die Zeit wieder).
In dieser Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem eine aufgeteilte Einspritzung zwei Mal vor dem Beginn der Motordrehung ausgeführt wird. Was die Einspritzzeiten betrifft, wird die Einspritzzeit der anfänglichen Einspritzung auf einen Zeitpunkt unmittelbar nach dem Erfassen einer Neustartanforderung gesetzt und wird die Einspritzzeit für die zweite Einspritzung auf einen Zeitpunkt unmittelbar nach Ablauf der Verzögerungszeit Dspl nach Abschluss der anfänglichen Einspritzung gesetzt.
Die zweite Einspritzzeit ist derart gesetzt, dass die folgende Beziehung erfüllt wird, sodass die zweite Einspritzung abgeschlossen wird, bevor mit der Motordrehung begonnen wird. $Dspl<tw - tp1 - tp2 = tw - tp$
wobei tw eine Zeitdauer wiedergibt, die ab dem Zeitpunkt einer Neustartanforderung bis zu dem Zeitpunkt der Aktivierung des Starters und dem Beginn des Neustartens (Kurbelns) gesetzt ist, tp1 die anfängliche Einspritzmenge (Einspritzzeit) wiedergibt und tp2 die zweite Einspritzmenge (Einspritzzeit) wiedergibt. Folglich ist die Startzeit-Einspritzmenge tp = tp1 + tp2. Und wenn tp1 gleich tp2 ist, dann gilt: tp1 = tp2 = tp/2.
Deshalb kann in einem Zylinder, der sich unmittelbar nach einer Neustartanforderung in einem Einlasshub befindet, wie weiter unten beschrieben eine bessere Verbrennung durchgeführt werden.
Indem in dem anfänglichen Zyklus nach dem Neustarten die Startzeit-Einspritzmenge auf eine Vielzahl von Einspritzungen einschließlich einer Einspritzung von der Motordrehung aufgeteilt wird, werden mehrere Teileinspritzungen mit jeweils kurzen Einspritzzeiten durchgeführt, sodass der Widerstand der nicht fließenden Luft in dem Stoppzustand größer wird. Folglich wird die Eindringungskraft der von dem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzten Kraftstoffversprühung schwach und wird die Menge des an der Wandfläche des Einlassluftdurchgangs haftenden Kraftstoffs reduziert, während die Menge des in dem Einlassluftdurchgang versprühten Kraftstoffs größer wird.
Weil das Einlassventil des im Einlasshub gestoppten Zylinders geöffnet ist, wird die Wärme eines heißen Gases wie etwa des in dem Zylinder befindlichen Restgases zu dem Einlassluftdurchgang übertragen, sodass die Luft in dem Einlassluftdurchgang übermäßig zu einer Temperatur erwärmt wird, die höher als diejenige der Einlassluftdurchgangswand ist. Die größere Menge des in dem Einlassluftdurchgang versprühten Kraftstoffs wird also dem heißen Gas in dem Einlassluftdurchgang ausgesetzt und verdampft, wodurch der Luftkühlungseffekt aufgrund der latenten Verdampfungswärme erhöht wird. Dadurch wird gekühlte Luft in den Zylinder eingeführt, wenn mit der Motordrehung begonnen wird. Deshalb kann eine Temperaturerhöhung in dem Zylinder während des Verdichtungshubs unterdrückt werden und kann das Auftreten einer Frühzündung unterdrückt werden.
Im Vergleich dazu wird bei der in dem oben genannten Patentdokument 1 angegebenen herkömmlichen Technik die gesamte Startanforderungs-Kraftstoffeinspritzmenge auf einmal eingespritzt, bevor sich der Motor zu drehen beginnt. Deshalb ist die Eindringungskraft der Versprühung beträchtlich. Und weil kein Fluss der angesaugten Luft in das Innere des Zylinders stattfindet, ist die Menge des in dem Einlassluftdurchgang versprühten Kraftstoffs gering und ist andererseits die Menge des an der Wandfläche des Einlassluftdurchgangs haftenden Kraftstoffs größer. Dementsprechend ist der Luftkühlungseffekt gering und kann das Auftreten einer Frühzündung nicht einfach unterdrückt werden.
Die anfängliche Einspritzung vor dem Beginn der Motordrehung erfolgt vorzugsweise unmittelbar nach einer Startanforderung. Auf diese Weise kann die Zeit bis zur Zündung oder Motordrehung verlängert werden, sodass eine ausreichende Verdampfungszeit vorgesehen wird und dementsprechend die Kühlung in dem Zylinder verbessert wird.
Weiterhin wird die zweite Einspritzung wie in dem Diagramm gezeigt unmittelbar vor dem Beginn der Motordrehung abgeschlossen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Zeitablauf beschränkt. Zum Beispiel kann die zweite Einspritzung aufgrund von Experimenten, Simulationen oder ähnlichem auch zu einem anderen Zeitpunkt erfolgen, zu dem der Kühleffekt am größten ist. Dasselbe gilt für das Verhältnis zwischen der ersten Einspritzmenge und der zweiten Einspritzmenge (Aufteilungsverhältnis).
Weiterhin kann eine Konfiguration gewählt werden, in der die Einspritzung auf drei oder mehr Zeiten vor dem Beginn der Motordrehung aufgeteilt wird. In diesem Fall wird die einzelne Einspritzmenge reduziert und wird die Eindringungskraft weiter geschwächt. Dadurch wird eine Verdampfung unterstützt und kann die Haftung an der Einlassöffnungswand besser unterdrückt werden, wodurch der Luftkühlungseffekt in der Einlassöffnung verbessert werden kann.
Im Folgenden wird eine Ausführungsform beschrieben, in der beim Neustarten eine Einspritzung vor dem Beginn der Motordrehung für den anfänglichen Zyklus des im Einlasshub gestoppten Zylinders und eine weitere Einspritzung nach dem Beginn der Motordrehung durchgeführt wird.
In der in 2B gezeigten zweiten Ausführungsform wird eine durch das Halbieren der Einspritzung gesetzte Einspritzmenge (1/2 der Neustart-Einspritzmenge) jeweils vor dem Beginn der Motordrehung und nach dem Beginn der Motordrehung eingespritzt. Was die Einspritzzeiten betrifft, wird eine Einspritzstartzeit bei gestopptem Motor für die anfängliche Einspritzung auf einen Zeitpunkt unmittelbar nach dem Erfassen der Neustartanforderung gesetzt. Und wenn das Einspritzen bei gestopptem Motor abgeschlossen ist, wird eine Einspritzstartzeit für die zweite Einspritzung nach Beginn der Motordrehung auf einen Zeitpunkt nach Ablauf einer Zeitverzögerung Dspl gesetzt.
In Entsprechung zu der Gleichung (1) wird also die folgende Bedingung erfüllt: $Dspl>tw - tp 1$
Im Folgenden werden der Betrieb und die Wirkung der zweiten Ausführungsform beschrieben.
Weil das Einlassventil des im Einlasshub gestoppten Zylinders geöffnet ist, wird die Wärme eines heißen Gases wie etwa des in dem Zylinder befindlichen Restgases zu dem Inneren des Einlassluftdurchgangs übertragen, sodass die Luft in dem Einlassluftdurchgang übermäßig auf eine Temperatur erwärmt wird, die höher als diejenige des Einlassluftdurchgangswand ist.
Die Neustart-Einspritzmenge wird unmittelbar nach einer Neustartanforderung aufgeteilt und für den in einem Einlasshub befindlichen Zylinder gesetzt. Die erste Teileinspritzung wird in einem Zustand vor einer Motordrehung durchgeführt, in dem kein Luftfluss gegeben ist und der Luftwiderstand hoch ist. Folglich ist die Eindringungskraft der von dem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzten Kraftstoffversprühung schwach und wird die Menge des an der Einlassluftdurchgangswand haftenden Kraftstoffs reduziert, während die Menge des in dem Einlassluftdurchgang versprühten Kraftstoffs größer ist. Die größere Menge des durch die Einspritzung vor der Motordrehung versprühten Kraftstoffs mit einer schwachen Eindringungskraft wird der heißen Luft in dem Einlassluftdurchgang ausgesetzt und verdampft, sodass dementsprechend der Kühlungseffekt aufgrund der latenten Verdampfungswärme größer ist. Die gekühlte Einlassluft wird dann in den Zylinder eingeführt, wenn mit die Motordrehung begonnen wird. Dadurch kann eine Erhöhung der Temperatur in dem Zylinder während des Verdichtungshubs unterdrückt werden und kann dementsprechend das Auftreten einer Frühzündung unterdrückt werden.
Die nach dem Beginn der Motordrehung eingespritzte Kraftstoffversprühung bewegt sich mit dem Einlassluftfluss und wird in den Zylinder eingeführt, wo eine Luft/Kraftstoff-Mischung gebildet und verteilt wird. Dabei wird die Konzentration der Luft/Kraftstoff-Mischung gleichmäßig in dem Zylinder verteilt, sodass das Auftreten einer Frühzündung besser unterdrückt werden kann.
3A zeigt eine dritte Ausführungsform, in der drei oder mehr Teileinspritzungen vorgesehen sind.
Zuerst wird während eines automatischen Stopps auf der Basis der Kolbenposition in dem während eines Einlasshubs gestoppten Zylinders eine Zeitdauer tc ab dem Beginn des Neustartens (Kurbelns) dieses Zylinders bis zu dem Schließen des Einlassventils vorausgesagt. Diese Voraussage kann auf einem Experiment, einer Simulation oder ähnlichem beruhen und kann in einer Map oder ähnlichem als vorausgesagte Zeitdauer tc in Entsprechung zu der Kolbenposition (oder zu der Gesamtzeit ts mit tw wie weiter unten beschrieben) gesetzt werden. Und weil die Kurbelgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit Parametern wie etwa der Batteriespannung, dem Ladezustand und der Kühlwassertemperatur variiert, kann die vorausgesagte Zeitdauer tc auf der Basis von erfassten Werten dieser Parameter korrigiert werden.
In einem Verbrennungsmotor, in dem die Einlassventil-Schließzeit durch den Betrieb des variablen Ventilzeitmechanismus 201 und eines variablen Ventilhubmechanismus 112 in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand während eines Ruhestoppzustands verändert wird, wird die Einlassventil-Schließzeit während des Neustartens auf der Basis des Betriebszustands des variablen Ventilzeitmechanismus 201 und des variablen Ventilhubmechanismus 112 festgestellt, um die vorausgesagte Zeit tc zu berechnen.
Und wenn wie oben beschrieben die Einlassventil-Schließzeit durch den Betrieb des variablen Ventilzeitmechanismus 201 und des variablen Ventilhubmechanismus 112 zu einem Zeitpunkt nach dem unteren Kolbentotpunkt gesteuert wird, müssen die Teileinspritzungen vor dem unteren Totpunkt oder vorzugsweise vor dem Erreichen eines Bereichs von 30° vor dem unteren Totpunkt abgeschlossen werden. Unter Berücksichtigung der Verzögerung, die zwischen dem Einspritzen von Kraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzventil und der Einführung des Kraftstoffs in den Zylinder auftritt, sollte der Zeitpunkt, zu dem der von dem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzte Kraftstoff in den Zylinder eingeführt wird, als eine Endzeit für den Abschluss der Teileinspritzungen gesetzt werden und sollten die Teileinspritzungen vor Erreichen der Endzeit abgeschossen werden. In diesem Fall kann die vorausgesagte Zeitdauer tc als eine Zeitdauer zwischen dem Beginn des Neustartens (Kurbelns) und dem Erreichen der Endzeit vorausgesagt werden.
Weiterhin werden die Teileinspritzungen innerhalb der Zeitdauer zwischen dem Erfassen der Neustartanforderung und dem Schließen des Einlassventils oder innerhalb der Zeitdauer bis zum Erreichen der Endzeit abgeschlossen. Das heißt, dass die Teileinspritzungen während der Gesamtzeit ts abgeschlossen werden, die die vorausgesagte Zeitdauer tc bis zum Schließen des Einlassventils nach dem Beginn des Neustartens (Kurbelns) oder bis zum Erreichen der Endzeit und die gesetzte Zeit tw von der Neustartanforderung bis zum Aktivieren des Starters und dem Beginn des Neustartens (Kurbelns) umfasst.
Die Neustart-Einspritzmenge tp wird also durch die Teilungszahl n geteilt, um eine einzelne Teileinspritzmenge zu setzen. Und außerdem kann eine Verzögerungszeit Dspl, die als Intervallzeit für die Teileinspritzungen dient, derart gesetzt werden, dass die Teileinspritzungen innerhalb der Gesamtzeit ts abgeschlossen werden.
Zuerst kann die Teilungszahl n auf einen zuvor bestimmten Wert (zum Beispiel 3 bis 5) gesetzt werden, wobei dieser Wert aber auch variabel auf der Basis der oben genannten Gesamtzeit ts gesetzt werden kann. Wenn zum Beispiel die Teilungszahl n hoch (niedrig) ist, dann wird die einzelne Teileinspritzmenge niedrig (hoch) und wird die für diese einzelne Teileinspritzmenge erforderliche Verdampfungszeit vermindert (erhöht), wobei auch die Verzögerungszeit Dspl vermindert (erhöht) wird. Deshalb sollte die Verzögerungszeit vorzugsweise größer als die erforderliche Verdampfungszeit vorgesehen werden und sollte die Teilungszahl n auf eine Zahl gesetzt werden, bei der die Verdampfungseffizienz der gesamten Neustart-Einspritzmenge am größten ist.
Außerdem wird die Einspritzstartzeit der anfänglichen Einspritzung auf einen Zeitpunkt unmittelbar nach dem Erfassen einer Neustartanforderung gesetzt und wird eine Kraftstoffeinspritzung zu diesem Zeitpunkt ausgeführt. Sobald diese Einspritzung abgeschlossen ist, wird nach Ablauf der Verzögerungszeit Dspl die bestimmte Anzahl von Teileinspritzungen ausgeführt.
Im Folgenden werden der Betrieb und die Wirkung einer dritten Ausführungsform beschrieben.
Die dritte Ausführungsform bewirkt wenigstens einen der nachfolgend beschriebenen Effekte.
Wenn drei oder mehr Teileinspritzungen ausgeführt werden und die Anzahl der Einspritzungen vor der Motordrehung größer ist, wird die einzelne Einspritzmenge weiter reduziert und wird die Eindringungskraft weiter vermindert. Dadurch wird die Verdampfung gefördert. Außerdem wird eine Haftung an der Einlassöffnung stärker unterdrückt und wird die Menge des in dem Einlassluftdurchgang versprühten Kraftstoffs vermindert. Auf diese Weise kann der Luftkühlungseffekt in der Einlassöffnung aufgrund der latenten Verdampfungswärme vergrößert werden.
Wenn die Anzahl der Einspritzungen nach dem Beginn der Motordrehung erhöht wird, kann die Einspritzung während des Einlasshubs intermittierend fortgesetzt werden. Dadurch kann ein Missverhältnis in der Einspritzmenge während des Einlasshubs reduziert werden und kann die Gleichmäßigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung in dem Zylinder verbessert werden.
Indem die Einspritzmenge nahe dem Abschluss des Einlasshubs reduziert wird, wird eine Einspritzmenge in Übereinstimmung mit dem reduzierten Gasfluss erzielt. Außerdem kann die Gleichmäßigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung in dem Zylinder verbessert werden.
Auch in der dritten Ausführung kann ähnlich wie in der zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsform das Auftreten einer Frühzündung besser unterdrückt werden, indem (1) ein Kühlungseffekt für die Luft in der Einlassöffnung durch eine Einspritzung vor dem Beginn der Motordrehung mit einer schwachen Eindringungskraft vorgesehen wird und (2) eine gleichmäßige Luft/Kraftstoff-Mischung in dem Zylinder durch eine Einspritzung nach dem Beginn der Motordrehung erzielt wird.
3B zeigt eine vierte Ausführungsform. In dieser Ausführungsform wird eine Konfiguration verwendet, in der eine Einspritzung vor dem Beginn der Motordrehung und eine Einspritzung nach dem Beginn der Motordrehung, d.h. also insgesamt zwei Einspritzungen, ausgeführt werden, wobei die erste Einspritzung vor dem Beginn der Motordrehung größer als die zweite Einspritzung nach dem Beginn der Motordrehung ist.
Was die Einspritzzeiten betrifft, wird die Einspritzstartzeit für eine anfängliche Einspritzung bei gestopptem Motor auf einen Zeitpunkt unmittelbar nach dem Erfassen einer Neustartanforderung gesetzt. Nachdem diese Einspritzung abgeschlossen ist, wird eine Einspritzstartzeit für eine zweite Einspritzung nach Beginn der Motordrehung nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitverzögerung Dspl gesetzt.
In Entsprechung zu der Gleichung (1) wird die folgende Gleichung erfüllt: $Dspl>tw - tp 1$
Vorzugsweise wird die Menge der anfänglichen Kraftstoffeinspritzung in einem Bereich gesetzt, der eine Verdampfung innerhalb der Zeitverzögerung Dspl ermöglicht. Auf diese Weise kann die Kraftstoffeinspritzung nach dem Beginn der Motordrehung in einem Zustand ausgeführt werden, in dem der Kraftstoff der anfänglichen Einspritzung verdampft ist. Wenn nämlich die Kraftstoffversprühung der anfänglichen Kraftstoffeinspritzung in einem nicht-verdampften Zustand mit dem nach dem Beginn der Motordrehung eingespritzten Kraftstoffversprühung zusammentrifft, wird der Partikeldurchmesser größer und wird dementsprechend eine Verdampfung unwahrscheinlicher, sodass eine Verdampfung aufgrund der latenten Verdampfungswärme reduziert wird. Wenn dagegen die Zeitverzögerung Dspl derart gesetzt wird, dass der Kraftstoff der anfänglichen Einspritzung verdampft, kann eine derartige Reduktion der Verdampfung unterdrückt werden.
Weiterhin kann eine Erfassungseinrichtung vorgesehen werden, die die Temperatur in dem Einlassluftdurchgang (die Einlasslufttemperatur) erfasst, wobei die anfängliche Kraftstoffeinspritzmenge variabel in Übereinstimmung mit der erfassten Temperatur in dem Lufteinlassdurchgang gesetzt werden kann.
In diesem Fall kann eine größere Kraftstoffmenge innerhalb der Verzögerungszeit Dspl verdampfen, weil die Temperatur in dem Einlassluftdurchgang höher wird. Dementsprechend kann die anfängliche Kraftstoffeinspritzmenge erhöht werden.
Weil also eine größere Kraftstoffmenge als anfängliche Kraftstoffeinspritzmenge gesetzt werden kann, wenn die Einlasslufttemperatur vergleichsweise hoch ist, kann der Luftkühlungseffekt aufgrund der latenten Wärmeverdampfung vergrößert werden und kann die Einlasslufttemperatur in dem Einlassluftdurchgang reduziert werden.
Die Temperatur in dem Einlassluftdurchgang kann durch einen in dem Einlassluftdurchgang vorgesehenen Temperatursensor erfasst werden. Es kann aber auch die Temperatur im Inneren des Zylinders direkt oder indirekt erfasst werden (oder etwa auf der Basis der Kühlwassertemperatur geschätzt werden) und anschließend die Temperatur in dem Einlassluftdurchgang auf der Basis der Temperatur im Inneren des Zylinders geschätzt werden.
Im Folgenden werden der Betrieb und die Wirkungen der vierten Ausführungsform beschrieben.
In dieser Ausführungsform wird die erste Einspritzmenge vor dem Beginn der Motordrehung, wo die Verdampfungszeit bis zur Einführung in den Zylinder verlängert werden kann, größer vorgesehen als die zweite Einspritzmenge nach dem Beginn der Motordrehung, wo die Verdampfungszeit kurz ist. Dadurch kann die Verdampfungseffizienz verbessert werden.
Auch in der vierten Ausführung kann ähnlich wie in der zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsform das Auftreten einer Frühzündung besser unterdrückt werden, indem (1) ein Kühlungseffekt für die Luft in der Einlassöffnung durch eine Einspritzung vor dem Beginn der Motordrehung mit einer schwachen Eindringungskraft vorgesehen wird und (2) eine gleichmäßige Luft/Kraftstoff-Mischung in dem Zylinder durch eine Einspritzung nach dem Beginn der Motordrehung erzielt wird.
4A zeigt eine fünfte Ausführungsform. In dieser Ausführungsform wird in einer Konfiguration, in der die Einspritzung in drei Teileinspritzungen aufgeteilt wird, die Einspritzmenge einer früheren Einspritzung größer vorgesehen und die Einspritzmenge einer späteren Einspritzung kleiner vorgesehen.
Wenn ein automatischer Stopp durchgeführt wird, wird wie in der dritten Ausführungsform die Teileinspritzungs-Abschlusszeit auf der Basis der Kolbenposition in dem im Einlasshub gestoppten Zylinder gesteuert. Das heißt, dass die Zeitdauer tc von dem Beginn des Neustartens (Kurbelns) des Zylinders bis zum Schließen des Einlassventils oder die Zeitdauer tc bis zum Erreichen der Endzeit wie in der dritten Ausführungsform vorausgesagt wird. Die Teileinspritzungen werden während der Gesamtzeit ts abgeschlossen, die die vorausgesagte Zeitdauer tc bis zum Schließen des Einlassventils nach dem Erfassen einer Neustartanforderung oder bis zum Erreichen der Endzeit und die gesetzte Zeit tw von einer Neustartanforderung bis zur Aktivierung des Starters und zum Beginn des Neustartens (Kurbelns) umfasst.
Weiterhin wird in dieser Ausführungsform ein zugewiesenes Verhältnis (%) der einzelnen Teileinspritzmengen vorläufig gesetzt, wobei die Startzeit-Einspritzmenge als 100% genommen wird und wobei die Startzeit-Einspritzmenge mit dem zugewiesenen Verhältnis multipliziert wird, um die einzelnen Einspritzmengen zu setzen. Das zugewiesene Verhältnis wird größer gesetzt, wenn die Einspritzung früher erfolgt, sodass eine größere Einspritzmenge eingespritzt wird.
Die Teilungszahl n kann auf einen vorläufigen Wert (zum Beispiel 3 bis 5) gesetzt werden, wobei sie aber auch variabel auf der Basis der oben genannten Gesamtzeit ts gesetzt werden kann.
Die Verzögerungszeit Dspl, die als Teileinspritzungs-Intervallzeit dient, kann auf der Basis der Neustart-Einspritzmenge tp, der Gesamtzeit ts und der Teilungszahl n gesetzt werden, sodass die Teileinspritzungen innerhalb der Gesamtzeit ts abgeschlossen werden.
Weiterhin wird die Einspritzstartzeit der anfänglichen Einspritzung auf einen Zeitpunkt unmittelbar nach dem Erfassen der Neustartanforderung gesetzt und wird eine Kraftstoffeinspritzung zu diesem Zeitpunkt ausgeführt. Nachdem die Einspritzung abgeschlossen wurde, werden nach Ablauf der Verzögerungszeit Dspl Teileinspritzungen für die bestimmte Anzahl von Teilungen ausgeführt.
Weiterhin kann die Verzögerungszeit Dspl einfach als ein einzelner Wert gesetzt werden, sodass die Intervalle der entsprechenden Teileinspritzungen gleich sind. Alternativ hierzu kann die Verzögerungszeit Dspl jedoch für eine frühere Einspritzung länger vorgesehen werden, wodurch eine längere Verdampfungszeit gesichert werden kann und eine Kollision mit dem durch die nächste Teileinspritzung versprühten Kraftstoff unterdrückt werden kann.
Dadurch kann eine Kollision der Kraftstoffversprühungen der einzelnen Teileinspritzungen unterdrückt werden, sodass eine durch eine Vergrößerung des Partikeldurchmessers der Kraftstoffversprühung aufgrund der Kollision verursachte Reduktion in der Verdampfungseffizienz unterdrückt werden kann.
Im Folgenden werden der Betrieb und die Wirkung der fünften Ausführungsform beschrieben.
In dieser Ausführungsform wird die Einspritzmenge für eine frühere Einspritzung größer vorgesehen, wodurch die Verdampfungszeit bis zur Einführung in den Zylinder verlängert wird, und wird die Einspritzmenge für eine spätere Einspritzung, die eine kurze Verdampfungszeit aufweist, kleiner vorgesehen. Dadurch kann die Verdampfungseffizienz verbessert werden.
Auch in der fünften Ausführung kann ähnlich wie in der zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsform das Auftreten einer Frühzündung besser unterdrückt werden, indem (1) ein Kühlungseffekt für die Luft in der Einlassöffnung durch eine Einspritzung vor dem Beginn der Motordrehung mit einer schwachen Eindringungskraft vorgesehen wird und (2) eine gleichmäßige Luft/Kraftstoff-Mischung in dem Zylinder durch eine Einspritzung nach dem Beginn der Motordrehung erzielt wird.
4B zeigt eine sechste Ausführungsform. In dieser Ausführungsform wird die Motordrehgeschwindigkeit (Kurbelgeschwindigkeit) nach dem Beginn der Motordrehung erfasst. Und wenn die Drehgeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert erreicht, wird mit dem Einspritzen nach dem Beginn der Motordrehung begonnen.
In dieser Ausführungsform wird eine durch das Halbieren der Einspritzung gesetzte Einspritzmenge (1/2 der Neustart-Einspritzmenge) jeweils vor dem Beginn der Motordrehung und nach dem Beginn der Motordrehung eingespritzt. Was die Einspritzzeiten betrifft, wird die Einspritzstartzeit bei gestopptem Motor auf eine Einspritzstartzeit für die anfängliche Einspritzung unmittelbar nach dem Erfassen der Neustartanforderung gesetzt. Und wenn das Einspritzen bei gestopptem Motor abgeschlossen ist, wird eine Teileinspritzung nach dem Beginn der Motordrehung ausgeführt, wenn bestimmt wird, dass die Motordrehgeschwindigkeit Ne größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
Der vorbestimmte Wert soll Beispiel einer aufgrund des Kurbelns tatsächlich begonnenen Motordrehung entsprechen und wird auf einen Wert kleiner oder gleich der Drehgeschwindigkeit in dem Ruhezustand gesetzt. Die Motordrehgeschwindigkeit kann zum Beispiel auf der Basis des Winkels zum Zeitpunkt der Ausgabe eines Impulses aus dem Kurbelwinkelsensor 117 (zum Beispiel 10°) und der Impulsintervallzeit des ausgegebenen Impulses berechnet werden.
Es kann eine Vielzahl von Teileinspritzungen vor dem Beginn der Motordrehung durchgeführt werden. Und es kann eine Vielzahl von Teileinspritzungen nach dem Beginn der Motordrehung durchgeführt werden. Die Verzögerungszeit Dspl der Einspritzintervalle kann derart gesetzt werden, dass die Einspritzabschlusszeit der letzten Einspritzung kleiner oder gleich dem Endkurbelwinkel θerst wird, bei dem eine effektive Einspritzung nach einer Motordrehung durchgeführt werden kann.
Außerdem kann die Einspritzmenge einer früheren Teileinspritzung größer vorgesehen werden als diejenige einer späteren Teileinspritzung.
Im Folgenden werden der Betrieb und die Wirkung der sechsten Ausführungsform beschrieben.
In dieser Ausführungsform wird die tatsächliche Motordrehgeschwindigkeit erfasst, wobei mit der Einspritzung begonnen wird, wenn sich die Motordrehgeschwindigkeit und die Flussgeschwindigkeit der Einlassluft in den Zylinder erhöht haben. Dadurch werden die Verdampfung der Kraftstoffversprühung und die Gleichmäßigkeit der Kraftstoffversprühung in dem Zylinder gefördert.
Die Einspritzabschlusszeit der Einspritzung nach dem Beginn der Motordrehung (die letzte Einspritzung, wenn drei oder mehr Teileinspritzungen ausgeführt werden) muss dabei abgeschlossen werden, bevor der Einlasshub abgeschlossen wird. Auch in diesem Fall wird wie bei der Erfassung eines sich in einem Einlasshub befindlichen Zylinders während eines automatischen Stopps auch dann, wenn wie weiter unten beschrieben die Einlassventil-Schließzeit durch einen variablen Ventilbetätigungsmechanismus nach dem unteren Kolbentotpunkt gesetzt wird, die Einspritzabschlusszeit der letzten Einspritzung nach der Motordrehung vorzugsweise an oder vor dem unteren Einlasstotpunkt gesetzt. Wenn jedoch ein Zustand vorliegt, in dem die Luft/Kraftstoff-Mischung nach dem unteren Einlasstotpunkt in den Zylinder angesaugt werden kann, indem während des Kurbelns eine Verdichtung oder ähnliches durch einen Kompressor geleistet wird, kann die Abschlusszeit des Ansaugens (der Zeitpunkt, zu dem der Effekt des Ansaugens der Luft/Kraftstoff-Mischung ineffizient wird) als eine Abschlusszeit für die letzte Einspritzung nach dem Beginn der Motordrehung gesetzt werden.
Im Folgenden werden Ausführungsformen mit einer Steuerung zum Abschließen der letzten Einspritzung nach dem Beginn der Motordrehung zum Zeitpunkt des Abschlusses des Einlasshubs mit Bezug auf die Flussdiagramme von 5A bis 5D beschrieben.
5A entspricht der in 2A gezeigten ersten Ausführungsform, in der Teileinspritzungen nur vor dem Beginn der Motordrehung ausgeführt werden.
In Schritt S1 wird bestimmt, ob die weiter oben beschriebene Ruhestoppbedingung erfüllt wird. Wenn dies der Fall ist, schreitet die Steuerung zu Schritt S2 fort, in dem die Kraftstoffeinspritzung gestoppt wird, um den Verbrennungsmotor automatisch zu stoppen.
In Schritt S3 wird ein Prozess zum Stabilisieren der Motorstoppposition ausgeführt. Insbesondere wird die Motorlast (der Drehwiderstand) zum Beispiel durch ein volles Öffnen der Drosselöffnung erhöht, sodass die Position des Kolbens jedes Zylinders während des Stoppens des Motors in einem vorbestimmten Kurbelwinkelbereich gestoppt wird, wodurch eine Variation in der Stoppposition unterdrückt wird. Dadurch kann eine stabilere Startfähigkeit sichergestellt werden. Zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Prozedur kann die Motorlast auch vergrößert werden, indem die Hubgröße und der Betriebswinkel des Einlassventils, die Ventilzeit und die Leistungserzeugung der Lichtmaschine oder in einem Hybridfahrzeug der Antriebselektromotor gesteuert werden.
Nachdem die Motordrehung in Schritt S3 gestoppt wurde, wird in Schritt S4 ein im Einlasshub gestoppter Zylinder auf der Basis eines Signals aus dem Kurbelwinkelsensor 117 bestimmt und wird weiterhin die Kolbenposition (die Kurbelwinkelposition) des im Einlasshub gestoppten Zylinders erfasst und in einem Speicher gespeichert.
In Schritt S5 wird bestimmt, ob der gespeicherte Kurbelwinkel θ des im Einlasshub gestoppten Zylinders (der Winkel von dem oberen Einlasstotpunkt) kleiner oder gleich einem Endkurbelwinkel θerst' (auf der fortgeschrittenen Seite ist. Dieser Endkurbelwinkel θerst' wird als ein Endkurbelwinkel θ gesetzt, bei dem die während einer Teileinspritzung vor dem Beginn der Motordrehung nach einem automatischen Stopp des Motors durch eine Ruhestoppsteuerung eingespritzte Kraftstoffversprühung in dem Einlassluftdurchgang bis zu dem Abschluss des Einlasshubs nach dem Beginn der Motordrehung ausreichend in den Zylinder angesaugt werden kann. Also auch dann, wenn bei dem im Einlasshub gestoppten Zylinders der nach dem Beginn der Motordrehung verbleibende Einlasshub zu kurz ist, kann die vor dem Beginn der Motordrehung in den Einlassluftdurchgang eingespritzte Versprühung nicht ausreichend in den Zylinder angesaugt werden, sodass es schwierig ist, einen guten Neustart in diesem Zylinder zu beginnen. Um in diesem Fall Teileinspritzungen vor dem Beginn der Motordrehung zu verhindern, wird die oben beschriebene Bestimmung durchgeführt.
Wenn in Schritt S5 der Kurbelwinkel θ des im Einlasshub gestoppten Zylinders kleiner oder gleich dem Endkurbelwinkel θerst' bestimmt wird, wird bestimmt, dass die durch die Teileinspritzung vor dem Beginn der Motordrehung vorgesehene Versprühung in dem Einlassluftdurchgang nach dem Beginn der Motordrehung ausreichend angesaugt wurde.
Deshalb schreitet die Steuerung zu Schritt S6 fort, in dem eine Neustart-Einspritzmenge tp auf der Basis der Wassertemperatur gesetzt wird, wobei diese Neustart-Einspritzmenge tp dann durch die Teilungszahl n dividiert wird, um die Einspritzmenge tpn für jede Einspritzung zu berechnen. Gleichzeitig wird die Verzögerungszeit Dspl, die als Intervallzeit zwischen den entsprechenden Teileinspritzungen dient, berechnet.
Dann wird in Schritt S7 das Auftreten einer Neustartanforderung wie etwa ein Niederdrücken des Gaspedals bestimmt.
Wenn in Schritt S7 bestimmt wird, dass eine Neustartanforderung aufgetreten ist, schreitet die Steuerung zu Schritt S8 fort, in dem mit einer Kraftstoffeinspritzung vor dem Beginn der Motordrehung (ersten Einspritzung) begonnen wird.
Nach Abschluss der Einspritzung von Schritt S8 wird dann in Schritt S9 nach Ablauf einer Verzögerungszeit Dspl eine zweite Teileinspritzung ausgeführt. Wenn die Teileinspritzung drei oder mehrere Male wiederholt werden soll, wird eine folgende Teileinspritzung jeweils nach Ablauf der Verzögerungszeit Dspl nach dem Abschluss der vorausgehenden Teileinspritzung ausgeführt. Auf diese Weise wird die Teileinspritzung vor dem Beginn der Motordrehung abgeschlossen.
Nach dem Auftreten der Neustartanforderung wird in Schritt S10 nach Ablauf einer vorbestimmten Verzögerungszeit tw der Starter aktiviert und wird mit dem Starten (Kurbeln) des Motors begonnen.
Wenn dagegen in Schritt S5 bestimmt wird, dass der Kurbelwinkel θ des im Einlasshub gestoppten Zylinders größer als der Endkurbelwinkel θerst' (auf der verzögerten Seite) ist, wird bestimmt, dass die Teileinspritzung in diesem Zylinder nicht ausgeführt werden kann.
In diesem Fall schreitet die Steuerung zu Schritt S11 fort, in dem eine Neustart-Einspritzmenge gesetzt wird. Und nachdem in Schritt S12 bestimmt wird, dass die Neustartanforderung erfüllt wurde, wird in Schritt S13 die Neustart-Einspritzmenge des Kraftstoffs auf einmal in den während eines Abgashubs gestoppten Zylinder eingespritzt.
5B zeigt einen Ablauf der Ausführungsform, in dem eine einzelne Teileinspritzung jeweils vor dem Beginn der Motordrehung und nach dem Beginn der Motordrehung ausgeführt wird.
Die Schritte S1 bis S4 sind denjenigen von 5A ähnlich. Wenn nämlich eine vorbestimmte Ruhestoppbedingung erfüllt wird, wird die Kraftstoffeinspritzung automatisch gestoppt, um den Verbrennungsmotor zu stoppen. Und nachdem ein Prozess zum Stabilisieren der Motorstoppposition ausgeführt wurde, wird der im Einlasshub gestoppte Zylinder bestimmt, wobei die Kolbenposition (die Kurbelwinkelposition) erfasst und gespeichert wird.
In Schritt S21 wird bestimmt, ob der gespeicherte Kurbelwinkel θ des im Einlasshub gestoppten Zylinders kleiner oder gleich dem Endkurbelwinkel θerst ist, bei dem während des Neustartens eine Teileinspritzung und insbesondere eine effektive Einspritzung nach Beginn der Motordrehung ausgeführt werden kann.
Wenn in Schritt S21 bestimmt wird, dass der Kurbelwinkel θ des im Einlasshub gestoppten Zylinders kleiner oder gleich dem Endkurbelwinkel θerst ist, schreitet die Steuerung zu Schritt S22 fort.
In Schritt S22 wird die Kraftstoffeinspritzmenge für den Neustart (nachfolgend als Neustart-Einspritzmenge bezeichnet) auf der Basis der Wassertemperatur gesetzt und wird auch die Verwendung des Teileinspritzverfahrens bestimmt, wobei die Neutsart-Einspritzmenge tp durch die Teilungszahl (zwei) dividiert wird, um die Teileinspritzmenge tpn jeder Einspritzung zu berechnen.
Wie oben beschrieben werden in der zweiten Ausführungsform von 2B die Mengen der zwei Teileinspritzungen tpn gleich gesetzt (tp1 = tp2 = tp/2). Und in der vierten Ausführungsform von 3B wird die erste Einspritzmenge tp1 (vor dem Beginn der Motordrehung) auf eine größere Menge gesetzt als die zweite Teileinspritzmenge tp2 (nach dem Beginn der Motordrehung).
Wenn zum Beispiel die Einspritzstartzeit der zweiten Teileinspritzung auf einen Zeitpunkt unmittelbar nach dem Beginn des Neustartens (Kurbelns) gesetzt wird, dann wird in Übereinstimmung damit eine Verzögerungszeit Dspl, die als Einspritzintervallzeit von dem Abschluss der ersten Einspritzung zu dem Beginn der zweiten Einspritzung dient, zu Beginn wie durch die folgende Gleichung angegeben gesetzt. $Dspl = tw - tp 1$
Dann wird in Schritt S23 in den oben beschriebenen Teileinspritzungen eine Einspritzabschlusszeit θend der zweiten Einspritzung nach dem Beginn der Motordrehung, die auf der Basis der Teileinspritzmengen tp1 und tp2 der entsprechenden Einspritzungen und des anfänglichen Einspritzintervallwerts (Verzögerungszeit Dspl) erhalten wurde, mit einem Endkurbelwinkel (Endkurbelwinkel für das Ansaugen der Luft/Kraftstoff-Mischung) θitend, bei dem der Effekt des Ansaugens der Luft/Kraftstoff-Mischung auf einem hervorragenden Wert gehalten werden kann, verglichen.
Der Endkurbelwinkel θitend für das Ansaugen der Luft/Kraftstoff-Mischung kann normalerweise wie oben beschrieben der untere Einlasstotpunkt sein. Er kann jedoch auch an der Einlassventil-Schließzeit vorgesehen sein, wenn die Einlassventil-Schließzeit nach dem unteren Einlasstotpunkt erfolgt, weil eine Verdichtung unter Verwendung eines Kompressors vorgenommen wird.
Weiterhin kann der Endkurbelwinkel (die Endzeit) θitend auf der Basis des Betriebszustands des variablen Ventilzeitmechanismus 201 und des variablen Ventilhubmechanismus 112 gesetzt werden, wenn sich der Motor in einem Stoppzustand befindet, sodass er also auf der Basis der Schließzeit des Einlassventils gesetzt wird.
Weiterhin kann der derart gesetzte Endkurbelwinkel θitend des Ansaugens der Luft/Kraftstoff-Mischung auch als ein Kurbelwinkel auf der gegenüber dem unteren Einlasstotpunkt oder der Einlassventil-Schließzeit fortgeschrittenen Seite gesetzt werden, wobei die Verzögerung von dem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung zu dem Zeitpunkt der Einführung in den Zylinder berücksichtigt wird.
Wenn in Schritt S23 bestimmt wird, dass θend > θitend, wird die Verzögerungszeit Dspl der Teileinspritzung in Schritt S24 reduzierend korrigiert, sodass θend < θitend erfüllt wird. Anschließend schreitet die Steuerung zu Schritt S25 fort, in dem bestimmt wird, ob eine Neustartanforderung für den Motor nach einem automatischen Stoppen des Motors aufgetreten ist.
Indem die Kraftstoffeinspritzmenge für das Neustarten in dem automatisch gestoppten Zustand auf diese Weise gesetzt wird, kann eine Verzögerung der Berechnung unterdrückt werden, kann eine Verzögerung der Kraftstoffeinspritzung in Reaktion auf die Neustartanforderung reduziert werden und kann die Startzeit reduziert werden, wodurch die Startfähigkeit im Vergleich zu einer Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge nach dem Erfassen einer Neustartanforderung verbessert werden kann.
Wenn in Schritt S25 bestimmt wird, dass eine Neustartanforderung aufgetreten ist, schreitet die Steuerung zu Schritt S26 fort, um mit einer Kraftstoffeinspritzung vor dem Beginn der Motordrehung (ersten Einspritzung) zu beginnen.
Nachdem eine Neustartanforderung aufgetreten ist, wird in Schritt S26 der Starter nach Ablauf einer vorbestimmten Verzögerungszeit tw aktiviert und wird mit dem Starten (Kurbeln) des Motors begonnen.
Nachdem die erste Einspritzung vor dem Beginn der Motordrehung abgeschlossen wurde, wird in Schritt S27 nach Ablauf der Verzögerungszeit Dspl die zweite Kraftstoffeinspritzung nach dem Beginn der Motordrehung begonnen. Anschließend wird diese Routine beendet.
Wenn zu Beginn in Schritt S23 bestimmt wird, dass θend ≤ θiteend erfüllt wird, und die Verzögerungszeit Dspl einen zu Beginn gesetzten Wert aufweist, wird mit der Kraftstoffeinspritzung nach Beginn der Motordrehung begonnen, nachdem aufgrund der Aktivierung des Starters mit der Motordrehung (dem Kurbeln) begonnen wurde.
Wenn dagegen zu Beginn in Schritt S23 bestimmt wird, dass θend > θitend wie in 6A gezeigt erfüllt wird und die Verzögerungszeit Dspl reduzierend korrigiert wurde, wird die Startzeit für die zweite Einspritzung wie in 6B gezeigt auf einen früheren Zeitpunkt gesetzt. Wenn also die reduzierende Korrekturgröße groß ist, wird die Kraftstoffeinspritzung vor dem Beginn der Motordrehung begonnen, wobei die Einspritzung unter Umständen nach dem Ende der Motordrehung enden kann.
Indem die Einspritzintervalle auf diese Weise kleiner vorgesehen werden, werden die Teileinspritzungen so weit möglich in dem im Einlasshub gestoppten Zylinder ausgeführt und wird mit einer sofortigen Verbrennung begonnen, wodurch die Startabschlusszeit reduziert werden kann und die Startfähigkeit verbessert werden kann.
Und wenn in Schritt S21 der Kurbelwinkel θ des im Einlasshub gestoppten Zylinders wie in 7A gezeigt größer als der Endkurbelwinkel θerst bestimmt wird, wird bestimmt, dass in diesem Zylinder keine Teileinspritzung ausgeführt werden kann. Dann schreitet die Steuerung zu Schritt S11 fort, in dem eine Neustart-Einspritzmenge gesetzt wird. Und nachdem in Schritt S12 bestimmt wurde, dass die Neustartanforderung erfüllt wurde, wird in Schritt S13 die Neustart-Einspritzmenge in den während eines Abgashubs gestoppten Zylinder wie in 7B gezeigt eingespritzt.
Wenn eine Kraftstoffeinspritzung in einem Fall ausgeführt wird, in dem auch dann, wenn Kraftstoff in den während eines Einlasshubs gestoppten Zylinder eingespritzt wird, das Ansaugen des eingespritzten Kraftstoffs in dem Einlasshub kaum durchgeführt werden kann und dementsprechend keine Verbrennung durchgeführt wird, wird in dem folgenden Einlasshub eine hoch konzentrierte Luft/Kraftstoff-Mischung zusammen mit dem in dem unmittelbar vorausgehenden Abgashub erneut eingespritzten Kraftstoff angesaugt, sodass eine Fehlzündung auftreten kann oder die Drehgeschwindigkeit aufgrund einer unzureichenden Leistungsausgabe abfallen kann.
Wenn der eingespritzte Kraftstoff wie in dieser Ausführungsform kaum in dem Einlasshub angesaugt werden kann, können eine Fehlzündung und ein Abfall der Drehgeschwindigkeit durch das Stoppen (Unterbinden) einer Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder unterdrückt werden und kann die Startfähigkeit stabilisiert werden.
5C zeigt einen Ablauf der Ausführungsform, in dem eine Teileinspritzung vor dem Beginn der Motordrehung und eine Teileinspritzung nach dem Beginn der Motordrehung durchgeführt werden, wobei die Teilungszahl n gleich oder größer als drei ist.
Die Schritte S1 bis S4 und der Schritt S21 sind denjenigen von 5B ähnlich. Wenn nämlich eine vorbestimmte Ruhestoppbedingung erfüllt wird, wird die Kraftstoffeinspritzung gestoppt, um den Verbrennungsmotor automatisch zu stoppen. Nachdem dann ein Prozess zum Stabilisieren der Motorstoppposition ausgeführt wurde, wird der im Einlasshub gestoppte Zylinder bestimmt und wird die Kolbenposition (die Kurbelwinkelposition) desselben erfasst und gespeichert. Dann wird bestimmt, ob der Kurbelwinkel θ des im Einlasshub gestoppten Zylinders kleiner oder gleich dem Kurbelwinkel θerst ist, bei dem während des Neustartens eine effektive Teileinspritzung nach dem Beginn der Motordrehung ausgeführt werden kann.
Wenn in Schritt S21 bestimmt wird, dass der Kurbelwinkel θ des während eines Einlasshubs gestoppten Zylinders kleiner oder gleich dem Endkurbelwinkel θerst ist, wird die Verwendung eines Teileinspritzverfahrens bestimmt und schreitet die Steuerung zu Schritt S31 fort. In Schritt S31 wird eine Neustart-Einspritzmenge tp auf der Basis der Wassertemperatur gesetzt und werden eine Teilungszahl n, eine Teileinspritzmenge tpn für jede Einspritzung und eine Verzögerungszeit Dspl, die als Einspritzintervallzeit dient, auf der Basis des Kurbelwinkels θ des im Einlasshub gestoppten Zylinders berechnet.
Insbesondere wird auf der Basis der Kolbenposition (Kurbelwinkelposition) des im Einlasshub gestoppten Zylinders wie weiter oben beschrieben die Zeitdauer von dem Erfassen der Neustartanforderung bis zum Erreichen des Endkurbelwinkels θitend des Ansaugens der Luft/Kraftstoff-Mischung vorausgesagt und werden die oben genannten Werte derart gesetzt, dass die Teileinspritzungen innerhalb der vorausgesagten Zeitdauer abgeschlossen werden können.
In der dritten Ausführungsform von 3A sind die Teileinspritzmengen tpn aller Einspritzungen gleich gesetzt (tpn = tp/n) und ist auch die Verzögerungszeiten Dspl zwischen den Einspritzungen gleich gesetzt. Weiterhin ist in der fünften Ausführungsform von 4A die Teileinspritzmenge tpn vorzugsweise für eine frühere Einspritzung höher gesetzt und ist die Verzögerungszeit Dspl für ein früheres Einspritzintervall höher gesetzt.
Dann schreitet die Steuerung zu Schritt S32 fort, in dem bestimmt wird, ob eine Neustartanforderung für den Motor nach einem automatischen Stoppen des Motors aufgetreten ist.
Wenn in Schritt S32 bestimmt wird, dass eine Neustartanforderung aufgetreten ist, schreitet die Steuerung zu Schritt S33 fort, um eine Kraftstoffeinspritzung vor dem Beginn der Motordrehung (erste Einspritzung) zu beginnen.
Nachdem die erste Einspritzung vor dem Beginn der Motordrehung abgeschlossen ist, wird in Schritt S34 die zweite Kraftstoffeinspritzung nach dem Beginn der Motordrehung nach Ablauf der Verzögerungszeit Dspl begonnen. Anschließend wird eine Steuerung wiederholt, in der nach dem Abschluss jeder Einspritzung nach Ablauf der Zeitverzögerung Dspl mit der nächsten Teileinspritzung begonnen wird.
Nachdem die Neustartanforderung aufgetreten ist, wird in Schritt S35 nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitverzögerung tw der Starter aktiviert und wird mit dem Starten (Kurbeln) des Motors begonnen.
Nach dem Neustarten wird in Schritt S36 mit der Steuerung der Teileinspritzungen mit den oben genannten Intervallen und Verzögerungszeiten Dspl fortgefahren, bis die Einspritzung innerhalb des Endkurbelwinkels θitend für das Ansaugen der Luft/Kraftstoff-Mischung beendet wird.
Und wenn in Schritt S21 bestimmt wird, dass der Kurbelwinkel θ des im Einlasshub gestoppten Zylinders wie in 5B gezeigt größer als der Endkurbelwinkel θerst ist, wird bestimmt, dass die Teileinspritzung in diesem Zylinder nicht ausgeführt werden kann. Dann wird in Schritt S11 eine Neustart-Einspritzmenge gesetzt. Und nachdem in Schritt S12 bestimmt wurde, dass die Neustartanforderung erfüllt wurde, wird in Schritt S13 die Neustart-Einspritzmenge des Kraftstoffs in den während des Abgashubs gestoppten Zylinder eingespritzt.
Weiterhin kann 5C auf eine Konfiguration angewendet werden, in der insgesamt zwei Teileinspritzungen durchgeführt werden, nämlich eine Teileinspritzung vor dem Beginn der Motordrehung und eine Teileinspritzung nach dem Beginn der Motordrehung.
5D zeigt einen Ablauf der Ausführungsform (der fünften Ausführungsform von 4A), in dem mit der zweiten Teileinspritzung nach dem Beginn der Motordrehung begonnen wird, wenn die Drehgeschwindigkeit des Motors einen vorbestimmten Wert erreicht.
Die Schritte S1 bis S4 sind denjenigen von 5A bis 5C ähnlich. Wenn nämlich eine vorbestimmte Ruhestoppbedingung erfüllt wird, wird die Kraftstoffeinspritzung gestoppt, um den Verbrennungsmotor automatisch zu stoppen. Und nachdem ein Prozess zum Stabilisieren der Motorstoppposition ausgeführt wurde, wird der während eines Einlasshubs gestoppte Zylinder bestimmt und wird die Kolbenposition (Kurbelwinkelposition) desselben erfasst und gespeichert.
Wenn der Kurbelwinkel θ des im Einlasshub gestoppten Zylinders derart ist, dass die zweite Teileinspritzung begonnen wird, wenn die Motordrehgeschwindigkeit Ne nach dem Neustarten einen vorbestimmten Wert Ne0 erreicht hat, wird in Schritt S41 bestimmt, ob diese Teileinspritzung innerhalb des Endkurbelwinkels θitend für das Ansaugen der Luft/Kraftstoff-Mischung abgeschlossen werden kann.
Wenn bestimmt wird, dass die Einspritzung innerhalb des Endkurbelwinkels θitend für das Ansaugen der Luft/Kraftstoff-Mischung abgeschlossen werden kann, schreitet die Steuerung zu Schritt S42 fort, um die Teileinspritzungen auszuführen.
In Schritt S42 werden eine Neustart-Einspritzmenge und eine Teileinspritzmenge gesetzt.
Wenn in Schritt S43 bestimmt wird, dass eine Neustartanforderung aufgetreten ist, schreitet die Steuerung zu Schritt S44 fort und wird mit der Kraftstoffeinspritzung vor dem Beginn der Motordrehung (ersten Einspritzung) begonnen.
Nachdem die Neustartanforderung aufgetreten ist, wird in Schritt S45 nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitverzögerung t2 der Starter aktiviert und wird mit dem Starten (Kurbeln) des Motors begonnen.
In Schritt S46 wird bestimmt, ob die Motordrehgeschwindigkeit Ne nach dem Neustarten des Motors den vorbestimmten Wert Ne0 oder einen größeren Wert erreicht hat. Der vorbestimmte Wert Ne0 wird auf einen Wert gesetzt, bei dem sich die Einlassluftflussgeschwindigkeit in den Zylinder aufgrund einer Erhöhung der Motordrehgeschwindigkeit Ne erhöht hat, sodass der Diffusionseffekt der eingespritzten Versprühung in dem Zylinder groß ist.
Wenn in Schritt S46 bestimmt wird, dass die Motordrehgeschwindigkeit Ne den vorbestimmten Wert Ne0 oder einen größeren Wert erreicht hat, schreitet die Steuerung zu Schritt S47 fort, um mit der zweiten Teileinspritzung zu beginnen.
Wenn dagegen bei einer Motordrehgeschwindigkeit Ne größer oder gleich dem vorbestimmten Wert Ne0 mit der zweiten Teileinspritzung begonnen wird und in Schritt S41 bestimmt wird, dass diese Einspritzung nicht innerhalb des Endkurbelwinkels θitend für das Ansaugen der Luft/Kraftstoff-Mischung abgeschlossen werden kann, wird in Schritt S11 eine Neustart-Einspritzmenge gesetzt. Und nachdem in Schritt S12 bestimmt wird, dass die Neustartanforderung erfüllt wurde, wird in Schritt S13 die gesetzte Neustart-Einspritzmenge des Kraftstoffs in den im Abgashub gestoppten Zylinder eingespritzt.
Die Steuerung kann dann zu Schritt S21 und den folgenden Schritten von 5B fortschreiten, wenn in Schritt S41 die zweite Teileinspritzung bei einer Motordrehgeschwindigkeit Ne größer oder gleich dem vorbestimmten Wert Ne0 begonnen wird. Wenn in diesem Fall der Kurbelwinkel θ des während eines Einlasshubs gestoppten Zylinder kleiner oder gleich dem Endkurbelwinkel θerst ist, können Teileinspritzungen ausgeführt werden.
5E zeigt den Ablauf einer siebten Ausführungsform, in der der Abschluss eines Aufwärmens bestimmt wird und eine Kraftstoffeinspritzsteuerung für ein Neustarten wie in den entsprechenden Ausführungsformen von 5A bis 5D beschrieben ausgeführt wird.
In Schritt S51 wird bestimmt, ob eine Betätigung zum Einleiten eines Startens an einem Motorstartschalter (wie etwa einem Zündschalter oder einem Startdrückschalter) vorgenommen wurde.
Wenn keine derartige Betätigung vorgenommen wurde, schreitet die Steuerung zu Schritt S57 fort, in dem bestimmt wird, ob der Motor durch eine AUS-Betätigung des Motorstartschalters gestoppt wird. Wenn dies der Fall ist (JA), schreitet die Steuerung zu Schritt S58 fort, in dem ein im Einlasshub befindlicher Zylinder auf der Basis eines Signals aus dem Kurbelwinkelsensor 117 in dem gestoppten Motorzustand bestimmt wird und die Kolbenposition (Kurbelwinkelposition) des im Einlasshub gestoppten Zylinders erfasst und in dem Speicher gespeichert wird. Wenn das Bestimmungsergebnis von Schritt S57 NEIN ist, wird dieser Ablauf beendet.
Wenn dagegen in Schritt S51 bestimmt wird, dass eine Betätigung zum Einleiten eines Startens an dem Motorstartschalter vorgenommen wurde, schreitet die Steuerung zu Schritt S52 fort und werden Erfassungswerte der Motortemperatur (Motorkühlwassertemperatur, Schmieröltemperatur usw.) gelesen.
In Schritt S53 wird bestimmt, ob die Motortemperatur unter der Aufwärmabschlusstemperatur liegt.
Wenn ein Niedertemperaturstart bei einer Motortemperatur unter der Aufwärmabschlusstemperatur bestimmt wird, schreitet die Steuerung zu Schritt S54 fort, in dem der Starter aktiviert wird, um mit dem Kurbeln zu beginnen, und wird eine Zylinderbestimmung auf der Basis eines Signals aus dem Kurbelwinkelsensor 117 durchgeführt. Die Zylinderbestimmung wird derart durchgeführt, dass das in Schritt S58 gespeicherte Ergebnis gelöscht wird und eine neue Bestimmung vorgenommen wird.
Weil die Verdampfungsfähigkeit des Kraftstoffs niedriger wird und die Menge des an der Einlassluftdurchgangswand haftenden Kraftstoffs größer wird, weil die Motortemperatur niedriger ist, wird in Schritt S55 die Kraftstoffeinspritzmenge erhöhend korrigiert und wird eine Kraftstoffeinspritzung in dem Abgashub ausgeführt (normale Niedertemperatur-Einspritzmengensteuerung).
Wenn dagegen in Schritt S54 bestimmt wird, dass die Motortemperatur größer oder gleich der Aufwärmabschlusstemperatur ist, wird ein Aufwärmstart unter ähnlichen Bedingungen durchgeführt wie während des Neustartens nach einem Ruhestopp, sodass eine ähnliche Steuerung wie in einer der Ausführungsformen von 5A bis 5D (Schritte S5 und die folgenden Schritte von 5A, Schritt S21 und die folgenden Schritte von 5B und 5C, und Schritt S41 und die folgenden Schritte von 5D) ausgeführt wird.
Gemäß der siebten Ausführungsform wird auch bei der Ausführung des Aufwärmstarts nach einer Betätigung des Motorstartschalters durch den Fahrer derselbe Betrieb wie in den oben beschriebenen ersten bis sechsten Ausführungsformen mit den entsprechenden Effekten ausgeführt.
Die siebte Ausführungsform kann in Kombination mit den ersten bis sechsten Ausführungsformen für eine Startanforderung nach einem automatischen Stopp angewendet werden. Die siebte Ausführungsform kann aber natürlich auch unabhängig in einem Fahrzeug angewendet werden, in dem kein automatischer Stopp wie etwa ein Ruhestopp vorgesehen ist.
In der oben beschriebenen Ausführungsform können Teileinspritzungen einfach mit einer Vielzahl von Wiederholungen vor dem Beginn der Motordrehung durchgeführt werden, indem eine Teilungszahl n1 vor dem Beginn der Motordrehung, eine Teileinspritzmenge tpn1 und eine Verzögerungszeit Dspl1 in Bezug auf die Einspritzmenge vor dem Beginn der Motordrehung gesetzt werden. Und auch die Teileinspritzungen nach dem Beginn der Motordrehung können mit einer Vielzahl von Wiederholungen durchgeführt werden, indem eine Teilungszahl n2 nach dem Beginn der Motordrehung, eine Teileinspritzmenge tpn2 und eine Verzögerungszeit Dspl2 in Bezug auf die Einspritzmenge nach dem Beginn der Motordrehung gesetzt werden. Und wenn die Motordrehgeschwindigkeit Ne den vorbestimmten Wert Ne0 erreicht hat und mit der Einspritzung begonnen wurde, kann in Schritt S41 bestimmt werden, ob die letzte Einspritzung innerhalb des Endkurbelwinkels θitend für das Ansaugen der Luft/Kraftstoff-Mischung abgeschlossen werden kann, wobei die Einspritzung ausgeführt werden kann, wenn ein derartiger Abschluss möglich ist.
Und wenn in dieser Ausführungsform eine Teileinspritzung in dem anfänglichen Zyklus für den während eines Einlasshubs gestoppten Zylinder durchgeführt wird, wird gleichzeitig nach einer Neustartanforderung die Neustart-Einspritzmenge des Kraftstoffs in den im Abgashub gestoppten Zylinder eingespritzt. Anschließend wird die Einspritzung in den im Abgashub befindlichen Zylinder mit der vorbestimmten Einspritzstartzeit begonnen. Die Steuerung wird jedoch nach dem zweiten Zyklus oder sobald sich die Motordrehung nach einer vollständigen Explosion stabilisiert hat gewechselt, sodass die Einspritzabschlusszeit konstant ist.
Wie bereits beschrieben wurde, trägt eine Einspritzung vor dem Beginn der Motordrehung zu einer Kühlung der Luft in der Einlassöffnung bei, während eine Einspritzung nach dem Beginn der Motordrehung zu einer gleichmäßigen Verteilung der Luft/Kraftstoff-Mischung in dem Zylinder beiträgt, sodass beide Einspritzungen eine Frühzündung unterdrücken. Folglich kann bei einem Motor mit einem langen Hub oder einem Motor mit einem zusätzlichen Taumelsteuerventil und einem vergleichsweise hohen Gasfluss und einer sehr gleichmäßigen Luft/Kraftstoff-Mischung in den Zylindern die gesamte Einspritzmenge wie in der ersten Ausführungsform vor dem Beginn der Motordrehung eingespritzt werden. Und bei einem Motor, in dem die Einspritzmenge vor dem Beginn der Motordrehung relativ hoch vorgesehen ist, um die Kühlfähigkeit zu verbessern, während die Gleichmäßigkeit der Luft/Kraftstoff-Mischung gering ist, kann die Einspritzmenge nach dem Beginn der Motordrehung relativ hoch vorgesehen werden, um die Gleichmäßigkeit zu verbessern.
Und um die Startfähigkeit zu verbessern, kann in Kombination auch eine Steuerung verwendet werden, in der die Einlassventil-Schließzeit unter Verwendung des variablen Ventilzeitmechanismus 201 während des Ruhestopps zu einer am weitesten verzögerten Position gesteuert wird, um den Verdichtungsdruck zu reduzieren.
8 ist ein Flussdiagramm, das die Ventilschließzeitsteuerung für das oben genannte Einlassventil zeigt.
In Schritt S101 wird bestimmt, ob eine Ruhestoppbedingung erfüllt wird. Wenn dies der Fall ist, schreitet die Steuerung zu Schritt S102 fort, in dem die Ventilzeit des Einlassventils durch einen variablen Ventilzeitmechanismus (VTC) 201 am weitesten verzögert wird, um die Einlassventil-Schließzeit (IVC) möglichst weit zu verzögern.
Und wenn ein mechanischer Antrieb für eine möglichst weite Verzögerung durch das Stoppen der Stromversorgung zu einem Steuerstellglied des variablen Ventilzeitmechanismus 201 vorgesehen ist, kann die Stromversorgung zu dem Steuerstellglied gestoppt werden, um die Ventilzeit des Einlassventils möglichst weit zu verzögern.
Weiterhin führt der variable Ventilhubmechanismus 112 vorzugsweise eine derartige Steuerung aus, dass die Hubgröße und der Betriebswinkel des Einlassventils auf der größeren Seite liegen (wo die Hubgröße zum Beispiel maximal ist).
Indem eine möglichst weite Verzögerung der Ventilzeit durch den variablen Ventilzeitmechanismus 2001 in Kombination mit der Einlassventil-Betriebswinkelsteuerung des variablen Ventilhubmechanismus 112 vorgesehen wird, kann die Einlassventil-Schließzeit (IVC) weiter verzögert werden, wodurch der Bereich der IVC-Steuerung für eine Unterdrückung einer Frühzündung erweitert wird.
In diesem Fall wird das Steuerstellglied des variablen Ventilhubmechanismus 112 betrieben, bis wenigstens der Motor gestoppt ist, wodurch die hohe Hubgröße an dem Einlassventil erhalten wird.
Weiterhin kann eine Stromversorgung auch dann vorgesehen werden, wenn sich der Motor in dem Stoppzustand befindet, um den Antrieb des Steuerstellglieds des variablen Ventilhubmechanismus 112 fortzusetzen. Die Stromversorgung kann gestoppt werden, wenn der Motor gestoppt wird, und wiederhergestellt werden, wenn ein automatischer Start angefordert wird.
In Schritt S103 wird bestimmt, ob die Ventilzeit des Einlassventils durch den variablen Zeitmechanismus 201 zu der am weitesten verzögerten Position verschoben wurde, wobei diese Steuerung fortgesetzt wird, bis eine Verschiebung bestimmt wird.
Ob die Ventilzeit des Einlassventils zu der am weitesten verzögerten Position verschoben wurde oder nicht, kann bestimmt werden, wenn die tatsächliche Beschleunigungsverschiebungsgröße des variablen Ventilzeitmechanismus 201 einen Wert für die am weitesten verzögerte Position annimmt. Diese tatsächliche Verschiebungsgröße kann auf der Basis der Drehphasendifferenz zwischen der Einlassnockenwelle und der Kurbelwelle berechnet werden.
Nachdem der Motor in Schritt S104 gestoppt wurde, tritt aufgrund der Bestimmung von Schritt S105 eine Neustartanforderung auf und wird die oben beschriebene Neustartsteuerung ausgeführt.
Wenn dann in Schritt S106 ein Startabschluss bestimmt wird (zum Beispiel, wenn der Startschalter AUS ist und die Motordrehgeschwindigkeit einen Wert in Entsprechung zu einer vollständigen Explosion erreicht hat), wird in Schritt S107 die Steuerung zum Versetzen der Ventilzeit des Einlassventils zu der am weitesten verzögerten Position beendet und wird zu einer Steuerung gewechselt, die eine auf der Basis des Motorbetriebszustands gesetzte Zielventilzeit des Einlassventils verwendet.
9 ist ein Zeitdiagramm zu der vorstehend beschriebenen IVC-Steuerung.
Wenn die Gaspedalbetätigung reduziert wird und der Motorbetrieb zu einem verlangsamten Ruhezustand gebracht wird, in dem der Ruheschalter 116a EIN geschaltet ist, wird der Zielwert der durch den variablen Ventilzeitmechanismus (VTC) 201 durchgeführten Ventilzeitsteuerung des Einlassventils in Übereinstimmung mit dem verlangsamten Ruhezustand auf einen verzögerten Wert gesetzt und wird die Ventilzeit verzögert, um sich diesem Zielwert zu nähern.
Weiterhin werden die Zielwerte der Hubgröße und der durch den variablen Ventilhubmechanismus (VEL) 112 durchgeführten Betriebswinkelsteuerung des Einlassventils auf Werte gesetzt, bei denen der Betriebswinkel in Übereinstimmung mit dem verlangsamten Ruhezustand reduziert wird, und wird eine reduzierende Steuerung durchgeführt, sodass sich die Hubgröße und der Betriebswinkel diesen Zielwerten nähern.
Bei dieser verzögernden und reduzierenden Steuerung der Hubgröße und des Betriebswinkels des Einlassventils wird die Einlassventil-Öffnungszeit verzögert und wird die mit dem Abgasventil überlappende Ventilgröße reduziert. Folglich können die Verbrennungseigenschaften in dem verlangsamten Ruhezustand hoch gehalten werden.
Wenn die Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs durch den verlangsamten Ruhezustand auf eine Geschwindigkeit unter einer Ruhestoppbestimmungs-Fahrtgeschwindigkeit reduziert wird und der Ruhestoppzustand erfüllt wird, wird eine Steuerung zur Vermeidung einer Frühzündung wie oben beschrieben begonnen. Dabei wird der Zielwert der durch den variablen Ventilzeitmechanismus (VTC) 201 durchgeführten Ventilzeitsteuerung für das Einlassventil auf die am weitesten verzögerte Position gesetzt und wird eine derartige Steuerung durchgeführt, dass sich die Ventilzeit der am weitesten verzögerten Position nähert.
Wenn dagegen wie oben beschrieben eine Steuerung zur Vermeidung einer Frühzündung unter Verwendung des Ventilhubmechanismus 112 in Kombination verwendet wird, wird der Zielwert derart gesetzt, dass die Hubgröße und der Betriebswinkel des Einlassventils auf der größeren Seite liegen (wo die Hubgröße maximal ist), und wird eine erhöhende Steuerung derart durchgeführt, dass sich die Hubgröße und der Betriebswinkel den Zielwerten nähern.
Die durch den variablen Ventilzeitmechanismus 201 durchgeführte Ventilzeitsteuerung des Einlassventils zu einer möglichst weiten Verzögerung wird fortgesetzt, bis bestimmt wird, dass die am weitesten verzögerte Position (d.h. der Zielwert) erreicht wurde. Und wenn die durch den variablen Ventilhubmechanismus 112 durchgeführte Steuerung zur Vermeidung einer Frühzündung in Kombination verwendet wird, wird die Steuerung fortgesetzt, bis bestimmt wird, dass die Hubgröße und der Betriebswinkel des Einlassventils die Zielwerte erreicht haben. Die Stromversorgung kann jedoch auch vorgesehen werden, wenn sich der Motor in einem Stoppzustand befindet, um den Antrieb des Steuerstellglieds (in dem in dem Diagramm gezeigten Zustand) fortzusetzen. Die Stromversorgung kann gestoppt werden, wenn der Motor gestoppt wird, und wiederhergestellt werden, wenn ein automatischer Start angefordert wird.
Wenn nach dem wie oben beschriebenen Stoppen des Motors eine größere Gaspedalbetätigung durch den Fahrer erfasst wird und eine Neustartanforderung auftritt, wird der Startschalter EIN geschaltet und wird ein Neustarten (Kurbeln) begonnen. Wenn daraufhin die Motordrehgeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert oder einen höheren Wert erreicht, sodass der Starterschalter AUS geschaltet wird, und die Motordrehgeschwindigkeit einen Wert in Entsprechung zu einer vollständigen Explosion erreicht, sodass ein Startabschluss bestimmt wird, wird die durch den variablen Ventilhubmechanismus 201 durchgeführte Steuerung der Ventilzeit des Einlassventils zu einer möglichst weiten Verzögerung beendet. Und wenn die durch den variablen Ventilhubmechanismus 112 durchgeführte erhöhende Steuerung der Ventilzeit des Einlassventils in Kombination verwendet wird, wird die Steuerung beendet und geschaltet, um neue Zielwerte zu verwenden, die jeweils auf dem Motorbetriebszustand beruhen.
Wenn die durch den variablen Ventilzeitmechanismus 201 vorgenommene Steuerung der Ventilzeit des Einlassventils zu der weitesten Verzögerung durchgeführt wird oder eine Steuerung durchgeführt wird, in der die durch den variablen Ventilzeitmechanismus 201 vorgenommene Steuerung der Ventilzeit des Einlassventils zu der weitesten Verzögerung mit einer durch den variablen Ventilhubmechanismus 112 vorgenommenen erhöhenden Steuerung der Hubgröße und des Betriebswinkels kombiniert wird, befindet sich die Einlassventil-Schließzeit (IVC) bei einem Neustart nach Beendigung des Ruhezustands an einer am weitesten verzögerten Position. Dadurch wird der Verdichtungsdruck reduziert und die Startfähigkeit des Motors weiter verbessert.
Weiterhin ist ein Kraftstoffeinspritzventil vorgesehen, in dem Versprühungen aus einer Vielzahl von Einspritzdüsen miteinander kollidieren, um eine Atomisierung des Kraftstoffs zu fördern (siehe das japanische Patent Nr. JP 4 099 075 B2 ).
Im Folgenden werden die wichtigen Teile und der Betrieb des oben genannten Kraftstoffeinspritzventils mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in 10A bis 10D gezeigt, umfasst eine Düsenplatte 18, die eine Einspritzdüse 8C an einem Ventilsitzglied 8 bedeckt: einen flachen Plattenabschnitt 18A, der scheibenförmig zum Beispiel durch das Stanzen einer Metallplatte ausgebildet ist, und einen Zylinderabschnitt 18B, der im wesentlichen zu einer L-Form zu der Außenumfangsseite des flachen Plattenabschnitt 18A hin gebogen ist.
Der flache Plattenabschnitt 18A ist über einen Schweißabschnitt 19 mit einer Spitzenendfläche des Ventilsitzglieds 8 verbunden. Und der Zylinderabschnitt 18B ist über einen Schweißabschnitt 10 mit der Innenumfangsfläche eines Zylinderabschnitts 2B mit einem kleinen Durchmesser eines Ventilgehäuses 2 verbunden.
Eine Vielzahl von Düsenlöchern 21 sind in dem flachen Plattenabschnitt 18A der Düsenplatte 18 an insgesamt 12 Positionen in der Mitte des flachen Plattenabschnitt 18A wie in 10C und 10D gezeigt angebracht. Wenn ein Ventilkörper 9 geöffnet ist, wird Kraftstoff aus dem Gehäuse 1 über diese Düsenlöcher 21 eingespritzt.
Die Düsenlöcher 21 bilden sechs Düsenlochpaare 22, 23, 24, 25, 26 und 17, die jeweils ein Paar von zwei benachbarten Düsenlöchern 21A und 21B umfassen, wobei die Düsenlochpaare 22, 23 und 24 und die Düsenlochpaare 25, 26 und 27 jeweils liniensymmetrisch um die Achse X-X angeordnet sind, die sich durch die Mitte der Düsenplatte 18 erstreckt. Erste Düsenlochpaare 22 und 25 aus diesen Düsenlochpaaren 22, 23, 24, 25, 26 und 27 sind entlang der Achse X-X in Nachbarschaft zu der Achse X-X wie in 10D gezeigt angeordnet; und zweite Düsenlochpaare 23, 24, 36 und 27 sind an anderen Positionen in der Umfangsrichtung der Düsenplatte angeordnet, die sich von denjenigen der Düsenlochpaare 22 und 25 unterscheiden und weiter als die ersten Düsenlochpaare 22 und 25 von der Achse X-X zu dem Außenumfang der Düsenplatte 18 hin entfernt sind.
Die Düsenlöcher 21A und 21B, die die entsprechenden Düsenlochpaare 22 bis 27 bilden, weisen die in 10E gezeigte Konfiguration auf, in der die Lochzentren A-A und B-B jeweils nur um einen Winkel θ in Bezug auf die Achse Y-Y orthogonal zu dem flachen Plattenabschnitt 18A der Düsenplatte 18 geneigt sind und einander V-förmig um die Achse Y-Y herum schneiden.
Jedes der Düsenlochpaare 22 bis 27 ist als ein Düsenlochpaar des Sprühkollisionstyps konfiguriert, in dem aus den entsprechenden Düsenlöchern 21A und 21B in der Richtung der Pfeile F eingespritzte Kraftstoffflüsse an der vorderen Seite in der Einspritzrichtung miteinander kollidieren. Die durch die Kollision der Kraftstoffflüsse aus den ersten Düsenlochpaaren 22 und 25 verursachte Versprühung bildet Sprühmuster 28 und 31 wie in 10D gezeigt. Weiterhin bilden die durch die Kollision der Kraftstoffflüsse aus den zweiten Düsenlochpaaren 23, 24, 26 und 17 verursachten Versprühungen andere Sprühmuster 29, 30, 32 und 33, deren Sprührichtungen sich von den durch die ersten Düsenlochpaare 22 und 25 gebildeten Sprühmustern 28 und 31 unterscheiden.
Die Düsenlochpaare 22 bis 27 zerstäuben den Kraftstoff, indem sie veranlassen, dass die von den Düsenlöchern 21A und 21B eingespritzten Kraftstoffflüsse miteinander kollidieren und in der Form der in 10D gezeigten Sprühmustern 28, 29, 30, 31, 32 und 33 nach außen geführt werden. Die Sprühmuster 28, 29, 30, 31, 32 und 33 weisen jeweils unterschiedliche Sprührichtungen auf, die wie in 10D gezeigt liniensymmetrisch um die Achse X-X verteilt sind.
In dieser Ausführungsform ist wie in 10E gezeigt das dimensionale Verhältnis t/d zwischen der Plattendicke t der Düsenplatte 18 (flacher Plattenabschnitt 18A) und dem Lochdurchmesser d der Düsenlöcher 21A und 21B derart gesetzt, dass die Beziehung t/d ≥ 1,0 erfüllt wird.
Die Länge L der Düsenlöcher 21A und 21B in der Düsenplatte 18 kann also lang vorgesehen werden, sodass ein gerader Fortschritt des Einspritzflusses sichergestellt werden kann, wenn Kraftstoff in der Richtung des Pfeils F aus den Düsenlöchern 21A und 21B eingespritzt wird.
In dieser Konfiguration kann die Zerstäubung des Kraftstoffs gefördert werden, indem die Einspritzflüsse aus den Düsenlöchern 21A und 21B der entsprechenden Düsenlochpaare 22 bis 27 miteinander kollidieren, sodass die Sprühmuster 28 und 33 aus den Düsenlochpaaren 22 bis 27 verbreitert werden können.
In dem Kraftstoffeinspritzventil des Sprühkollisionstyps wird durch die Kollision der Versprühungen eine Zerstäubung des Kraftstoffs gefördert und werden die Sprühmuster stark verbreitert, sodass dementsprechend die Eindringungskraft reduziert wird. Die zerstäubte Kraftstoffversprühung und insbesondere die vor dem Beginn der Motordrehung in den im Einlasshub gestoppten Zylinder eingespritzte Kraftstoffversprühung kühlt effizient die Einlassöffnungswand und die Luft/Kraftstoff-Mischung in der Einlassöffnung, während eine Haftung der Versprühung an dem Einlassventil unterdrückt wird, sodass der Kühlungseffekt beim Ansaugen in einen Zylinder erhöht werden kann und eine Frühzündung besser unterdrückt werden kann.
Außerdem kann die Zerstäubung des Kraftstoffs weiter gefördert werden, indem der zu dem Kraftstoffeinspritzventil zugeführte Kraftstoffdruck beim Neustarten erhöht wird.
11 zeigt den Ablauf eines wichtigen Teils einer erhöhenden Steuerung des Kraftstoffdrucks während des Neustartens. Wenn in Schritt S9 des Flussdiagramms von 5A das Auftreten einer Neustartanforderung bestimmt wird, schreitet die Steuerung zu Schritt S21 fort und wird eine erhöhende Steuerung des Kraftstoffdrucks ausgeführt. Zum Beispiel kann der zu dem Kraftstoffeinspritzventil zugeführte Kraftstoffdruck erhöht werden, indem die Pumpdrehgeschwindigkeit gegenüber einem Ruhebetrieb durch das Wechseln der Batterie, die die Kraftstoffpumpe (nicht in der Zeichnung gezeigt) mit Strom versorgt, von einer normalen Bleibatterie 121 zu einer Lithium-Ionen-Batterie 122 erhöht wird.
Dann wird in Schritt S22 bestimmt, ob der durch einen Kraftstoffdrucksensor (nicht in der Zeichnung gezeigt) erfasste tatsächliche Kraftstoffdruck einen Zielkraftstoffdruck erreicht hat. Sobald der Zielkraftstoffdruck erreicht wird, schreitet die Steuerung zu Schritt S10 fort, in dem die erste Kraftstoffeinspritzung vor dem Beginn der Motordrehung in dem im Einlasshub gestoppten Zylinder ausgeführt wird. Die anderen Schritte sind denjenigen von 5A ähnlich.
Wenn der Verbrennungsmotor automatisch gestoppt wird und die Kraftstoffdruck-Erhöhungssteuerung vor dem Stoppen des Motors ausgeführt wird, um den Kraftstoffdruck in den Kraftstoffleitungen zu erhöhen, wird die Zeitdauer, innerhalb welcher der Kraftstoffdruck den Zielkraftstoffdruck erreicht, reduziert, indem die Kraftstoffdruck-Erhöhungssteuerung während des Neustartens ausgeführt wird, sodass die erste Einspritzung vor dem Beginn der Motordrehung früher ausgeführt werden kann und dementsprechend eine längere Verdampfungszeit vorgesehen wird.
Obwohl nicht in der Zeichnung gezeigt, kann der Kraftstoffverbrauch verbessert werden, indem die Kraftstoffpumpen-Stromquelle nach Abschluss des Startens (nach einer vollständigen Explosion) zu einer Bleibatterie gewechselt wird, um den Kraftstoffdruck zu dem normalen Kraftstoffdruck zu reduzieren.
Wenn diese erhöhende Steuerung des Kraftstoffdrucks während des Neustartens in Kombination mit dem Kraftstoffeinspritzventil des Sprühkollisionstyps verwendet wird, erhöht die verbesserte Zerstäubung den Kühlungseffekt in dem Zylinder und kann eine Frühzündung besser unterdrückt werden. Aber kann die erhöhende Steuerung des Kraftstoffdrucks auch auf ein System mit einem normalen Kraftstoffeinspritzventil (nicht vom Sprühkollisionstyp) angewendet werden, um eine Frühzündung zu unterdrücken.
Es wurden verschiedene Ausführungsformen beschrieben, um die vorliegende Erfindung zu verdeutlichen, wobei dem Fachmann deutlich sein sollte, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen an den hier beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der durch die beigefügten Ansprüche definierte Erfindungsumfang verlassen wird.
Die vorstehende Beschreibung verschiedener Ausführungsformen dient der Verdeutlichung der Erfindung und schränkt die Erfindung in keiner Weise ein. Der Erfindungsumfang wird durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert.

Claims

Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung in einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Kraftstoffeinspritzventil (131), das derart angeordnet ist, dass es Kraftstoff zu einer Einlassöffnung jedes Zylinders des Verbrennungsmotors (101) einspritzt, eine Einrichtung (116) zum Erfassen einer Startanforderung, die eine Startanforderung für den Verbrennungsmotor (101) erfasst, eine Einrichtung (114) zum Erfassen eines im Einlasshub gestoppten Zylinders, die einen während des Stoppens des Verbrennungsmotors (101) im Einlasshub gestoppten Zylinder erfasst, und eine Einrichtung (114) zum Steuern der Zylindereinspritzung am Beginn des Startens, die beim Starten des Motors (101) nach dem Erfassen einer Startanforderung die Kraftstoffeinspritzung des anfänglichen Zyklus für den Zylinder, für den bestimmt wurde, dass er während des Stoppens des Verbrennungsmotors vor dem Starten im Einlasshub gestoppt wurde, auf eine Vielzahl von Einspritzungen aufteilt, die wenigstens eine Einspritzung vor dem Beginn der Motordrehung umfasst, sodass mehrere Einspritzungen durchgeführt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch: eine Einrichtung (120) zum automatischen Stoppen des Motors (101), die die Kraftstoffeinspritzung stoppt, wenn das Fahrzeug stoppt, um den Betrieb des Verbrennungsmotors (101) automatisch zu stoppen, wobei die Einrichtung (114) zum Bestimmen eines im Einlasshub gestoppten Zylinders einen während des automatischen Stoppens des Verbrennungsmotors (101) im Einlasshub gestoppten Zylinder bestimmt, die Einrichtung (116) zum Erfassen einer Startanforderung eine Startanforderung für den automatisch gestoppten Verbrennungsmotor (101) erfasst, und die Einrichtung (114) zum Steuern der Zylindereinspritzung am Beginn des Startens, wenn der Motor (101) nach dem Erfassen einer Startanforderung nach einem automatischen Stoppen des Verbrennungsmotors (101) gestartet wird, die Kraftstoffeinspritzung des anfänglichen Zyklus für den automatisch im Einlasshub gestoppten Zylinder in eine Vielzahl von Einspritzungen aufteilt, die wenigstens eine Einspritzung vor dem Beginn der Motordrehung umfasst, sodass mehrere Einspritzungen durchgeführt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch: einen Motortemperaturdetektor, der die Motortemperatur erfasst, und eine Einrichtung (114) zum Bestimmen eines Aufwärmabschlusses, die einen Zustand einer abgeschlossenen Aufwärmung bestimmt, in dem die erfasste Motortemperatur größer oder gleich einer vorbestimmten Temperatur ist, wobei die Einrichtung (114) zum Steuern der Zylindereinspritzung am Beginn des Startens, wenn der Motor (101) nach dem Erfassen einer Startanforderung in dem bestimmten Zustand einer abgeschlossenen Aufwärmung gestartet wird, die Kraftstoffeinspritzung des anfänglichen Zyklus für den Zylinder, für den bestimmt wurde, dass er während des Stoppens des Verbrennungsmotors (101) vor dem Starten im Einlasshub gestoppt wurde, auf eine Vielzahl von Einspritzungen aufteilt, die wenigstens eine Einspritzung vor dem Beginn der Motordrehung umfasst, sodass mehrere Einspritzungen durchgeführt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch: eine Kraftstoffsteuereinheit, die den Antrieb des Kraftstoffeinspritzventils (131) steuert, und eine Automatikstopp-Steuereinheit, die eine automatische Stoppanforderung, die den Antrieb des Kraftstoffeinspritzventils (131) stoppt, wenn das Fahrzeug gestoppt wird, um den Betrieb des Verbrennungsmotors (101) automatisch zu stoppen, und eine Startanforderung für den automatisch gestoppten Verbrennungsmotor (101) zu der Kraftstoffsteuereinheit ausgibt, wobei die Kraftstoffsteuereinheit umfasst: eine Einrichtung zum Stoppen des Antriebs des Kraftstoffeinspritzventils (131), die die Kraftstoffeinspritzung auf der Basis eines Anforderungssignals aus der Automatikstopp-Steuereinheit stoppt, um den Betrieb des Verbrennungsmotors (101) zu stoppen, eine Einrichtung (114) zum Bestimmen eines im Einlasshub gestoppten Zylinders, die einen während des automatischen Stoppens des Verbrennungsmotors (101) im Einlasshub gestoppten Zylinder bestimmt, und eine Einrichtung (114) zum Steuern der Zylindereinspritzung am Beginn des Startens, die beim Starten des Motors (101) auf der Basis der Startanforderung die Kraftstoffeinspritzung in einem anfänglichen Zyklus für einen im Einlasshub gestoppten Zylinder in eine Vielzahl von Einspritzungen aufteilt, die wenigstens eine Einspritzung vor dem Beginn der Motordrehung umfasst, sodass mehrere Einspritzungen durchgeführt werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass: die Einrichtung (114) zum Steuern der Zylindereinspritzung am Beginn des Startens die gesamte Einspritzmenge der Kraftstoffeinspritzung des anfänglichen Zyklus in eine Vielzahl von Einspritzungen vor dem Beginn der Motordrehung aufteilt, sodass mehrere Einspritzungen durchgeführt werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass: die Einrichtung (114) zum Steuern der Zylindereinspritzung am Beginn des Startens die Kraftstoffeinspritzung des anfänglichen Zyklus in eine Vielzahl von Einspritzungen aufteilt, sodass mehrere Einspritzungen durchgeführt werden und der Kraftstoff vor dem Beginn der Motordrehung und nach dem Beginn der Motordrehung eingespritzt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass: die Einrichtung (114) zum Steuern der Zylindereinspritzung am Beginn des Startens die Kraftstoffeinspritzungen nach dem Beginn der Motordrehung vor einem Zeitpunkt abschließt, zu dem das Ansaugen der Luft/Kraftstoff-Mischung in den Zylinder während des Einlasshubs abgeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass: die Einrichtung (114) zum Steuern der Zylindereinspritzung am Beginn des Startens Einspritzintervalle für die Vielzahl von Kraftstoffeinspritzungen auf der Basis der verbleibenden Zeitdauer während des Einlasshubs in einem im Einlasshub gestoppten Zylinder setzt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass: wenn bestimmt wird, dass die verbleibende Zeitdauer des Einlasshubs eines im Einlasshub gestoppten Zylinders innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer liegt, die Einrichtung (114) zum Steuern der Zylindereinspritzung am Beginn des Startens vor dem Beginn der Motordrehung anstelle einer Kraftstoffeinspritzung für den anfänglichen Zyklus des Zylinders eine dem anfänglichen Zyklus entsprechende Kraftstoffeinspritzmenge in einen Zylinder einspritzt, der nach diesem Zylinder in einen Einlasshub eintritt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass: der Verbrennungsmotor (101) weiterhin umfasst: einen variablen Ventilbetätigungsmechanismus (112), der wenigstens die Schließzeit eines Einlassventils (131) verändern kann, wobei wenn die Schließzeit des Einlassventils (131) eines im Einlasshub gestoppten Zylinders durch den variablen Ventilbetätigungsmechanismus (112) zu einer verzögerten Seite gesetzt wird, die Einrichtung (114) zum Steuern der Zylindereinspritzung am Beginn des Startens die Einspritzabschlusszeit für eine letzte Einspritzung nach dem Beginn der Motordrehung auf einen Zeitpunkt vor dem unteren Einlasstotpunkt setzt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass: die Einrichtung (114) zum Steuern der Zylindereinspritzung am Beginn des Startens den Zeitpunkt für den Beginn der Einspritzung auf der Basis der Motordrehgeschwindigkeit steuert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass: die Einrichtung (114) zum Steuern der Zylindereinspritzung am Beginn des Startens eine derartige Steuerung ausführt, dass die Einspritzdauer einer früheren Kraftstoffeinspritzung länger ist als die Einspritzdauer einer späteren Kraftstoffeinspritzung.
Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung eines Verbrennungsmotors für ein Fahrzeug, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Einspritzen von Kraftstoff aus einem Kraftstoffeinspritzventil, das an einer Einlassöffnung jedes Zylinders des Verbrennungsmotors angeordnet ist, Bestimmen eines Zylinders, der während des Stoppens des Verbrennungsmotors im Einlasshub gestoppt wurde, Erfassen einer Startanforderung für den Motor, und Steuern des Kraftstoffeinspritzventils derart, dass, wenn der Motor nach dem Erfassen einer Startanforderung gestartet wird, die Kraftstoffeinspritzung des anfänglichen Zyklus in den Zylinder, für den bestimmt wurde, dass er während des Stoppens des Verbrennungsmotors vor dem Starten im Einlasshub gestoppt wurde, auf eine Vielzahl von Einspritzungen aufteilt, die wenigstens eine Einspritzung vor dem Beginn der Motordrehung umfasst, sodass mehrere Einspritzungen durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin folgenden Schritt umfasst: Stoppen der Kraftstoffeinspritzung, wenn das Fahrzeug stoppt, um den Betrieb des Verbrennungsmotors automatisch zu stoppen, wobei in dem Schritt zum Bestimmen eines Zylinders der Zylinder bestimmt wird, der während des automatischen Stoppens des Verbrennungsmotors im Einlasshub gestoppt wurde, in dem Schritt zum-Erfassen einer Startanforderung eine Startanforderung für den automatisch gestoppten Verbrennungsmotor erfasst wird, und in dem Schritt zum Steuern des Kraftstoffeinspritzventils, wenn der Motor nach dem Erfassen einer Startanforderung für einen automatisch gestoppten Verbrennungsmotor gestartet wird, die Kraftstoffeinspritzung des anfänglichen Zyklus in den im Einlasshub gestoppten Zylinder in eine Vielzahl von Einspritzungen aufgeteilt wird, die wenigstens eine Einspritzung vor dem Beginn der Motordrehung umfasst, sodass mehrere Einspritzungen durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin folgende Schritte umfasst: Erfassen der Motortemperatur, und Bestimmen eines Zustands einer abgeschlossenen Aufwärmung, in dem die erfasste Motortemperatur größer oder gleich einer vorbestimmten Temperatur ist, wobei in dem Schritt zum Steuern des Kraftstoffeinspritzventils, wenn der Motor nach dem Erfassen einer Startanforderung in dem Zustand einer abgeschlossenen Aufwärmung gestartet wird, die Kraftstoffeinspritzung des anfänglichen Zyklus in den Zylinder, für den bestimmt wurde, dass er während des Stoppens des Verbrennungsmotors vor dem Starten im Einlasshub gestoppt wurde, auf eine Vielzahl von Einspritzungen aufteilt, die wenigstens eine Einspritzung vor dem Beginn der Motordrehung umfasst, sodass mehrere Einspritzungen durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass: in dem Schritt zum Steuern des Kraftstoffeinspritzventils die gesamte Einspritzmenge der Kraftstoffeinspritzung des anfänglichen Zyklus auf eine Vielzahl von Einspritzungen vor dem Beginn der Motordrehung aufgeteilt wird, sodass mehrere Einspritzungen durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass: in dem Schritt zum Steuern des Kraftstoffeinspritzventils die Kraftstoffeinspritzung des anfänglichen Zyklus auf eine Vielzahl von Einspritzungen aufgeteilt wird, sodass mehrere Einspritzungen durchgeführt werden und der Kraftstoff wenigstens vor dem Beginn der Motordrehung und nach dem Beginn der Motordrehung eingespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass: in dem Schritt zum Steuern des Kraftstoffeinspritzventils die Kraftstoffeinspritzungen nach dem Beginn der Motordrehung vor einem Zeitpunkt abgeschlossen werden, zu dem das Ansaugen der Luft/Kraftstoff-Mischung in den Zylinder während eines Einlasshubs abgeschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass: in dem Schritt zum Steuern des Kraftstoffeinspritzventils, wenn bestimmt wird, dass die verbleibende Zeitdauer des Einlasshubs eines im Einlasshub gestoppten Zylinders innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer liegt, eine Einrichtung zum Steuern der Zylindereinspritzung am Beginn des Startens anstelle der Kraftstoffeinspritzung des anfänglichen Zyklus in den Zylinder eine dem anfänglichen Zyklus entsprechende Kraftstoffeinspritzmenge in einen Zylinder einspritzt, der nach diesem Zylinder in einen Einlasshub eintritt.