DE102011003616A1

DE102011003616A1 - Abwärmesteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102011003616A1
Application number: DE102011003616A
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Aichi-pref Takeishi; Takashi Aixhi-pref Senda; Mitsuo Aichi-pref Hara; Takanobu Aichi-pref Kawano
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2010-02-15
Filing date: 2011-02-03
Publication date: 2011-08-18
Anticipated expiration: 2031-02-04
Also published as: US20110197853A1; JP2011163323A; US9863393B2; JP5384396B2; DE102011003616B4

Abstract

Eine ECU (40) steuert eine Abwärmemenge einer Kraftmaschine (10) entsprechend einer erforderlichen Wärmemenge in Reaktion auf ein Wärmeverwertungserfordernis. Die ECU (40) steuert eine Ventilöffnungszeitdauer eines Einlassventils auf der Grundlage einer Kraftmaschinenansteuerbedingung und eines Zündzeitpunkts bzw. einer Zündzeitsteuerung auf der Grundlage einer effizientesten Zeitsteuerung bzw. eines effizientesten Zeitpunkts, bei dem die Kraftstoffwirtschaftlichkeit am höchsten ist. Die ECU (40) bestimmt, ob es gestattet ist, den Zündzeitpunkt in Bezug auf den effizientesten Zeitpunkt vorzuverlegen. Wenn es nicht gestattet ist, wird ein Ist-Komprimierungsverhältnis der Kraftmaschine verkleinert, indem ein Ventilschließzeitpunkt des Einlassventils vorverlegt oder verzögert wird, und der Zündzeitpunkt wird in Bezug auf den effizientesten Zeitpunkt vorverlegt, um die Abwärmemenge zu vergrößern.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abwärmesteuerungsvorrichtung, die eine Abwärmemenge einer Kraftmaschine entsprechend einem Wärmeverwertungserfordernis steuert.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In einer Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug umfasst die Verbrennungsenergie kinetische Energie und Wärmeenergie. Diese Wärmeenergie wird zum Aufwärmen eines Innenraums des Fahrzeugs und eines Katalysators verwendet. Kraftmaschinenabwärme wird durch ein Kraftmaschinenkühlmittel rückgewonnen.
Die JP-U-02-96476A und das japanische Patent Nr. 2909219 beschreiben beispielsweise, dass eine Zündzeitsteuerung bzw. ein Zündzeitpunkt und Ventilzeitsteuerungen bzw. Ventilzeitpunkte von Einlass-/Auslassventilen gesteuert werden, um die Kraftmaschinenabwärmemenge zu vergrößern, wodurch ein Aufwärmen der Kraftmaschine und des Katalysators beschleunigt wird.
Wenn die Zündzeitsteuerung und/oder die Ventilzeitsteuerung variiert wird/werden, um die Kraftmaschinenabwärmemenge zu vergrößern, ohne eine Kraftmaschinenansteuerbedingung zu berücksichtigen, ist es wahrscheinlich, dass ein Gesamtwirkungsgrad bzw. ein thermischer Wirkungsgrad bezogen auf eine Bremsleistung (Brake Thermal Efficiency) aufgrund einer Vergrößerung der Kraftmaschinenabwärme außerordentlich verschlechtert wird. Das heißt, ein Kraftmaschinenbetriebsbereich, in dem die Kraftmaschinenabwärme in effektiver Weise verwertet wird, ist auf einen spezifizierten Kraftmaschinenbetriebsbereich begrenzt. Wenn eine derzeitige Kraftmaschinenansteuerbedingung außerhalb des spezifizierten Kraftmaschinenbetriebsbereichs liegt, kann der Gesamtwirkungsgrad bzw. thermische Wirkungsgrad bezogen auf eine Bremsleistung (Brake Thermal Efficiency) in großem Umfang verschlechtert werden. In den vorstehend genannten Patentdruckschriften ist keine Beschreibung bezüglich einer Begrenzung einer Verschlechterung in einem Gesamtwirkungsgrad bzw. einem thermischen Wirkungsgrad bezogen auf eine Bremsleistung (Brake Thermal Efficiency) (eine Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit) aufgrund einer Vergrößerung in der Abwärme angegeben.
KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der vorstehend genannten Umstände gemacht worden, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abwärmesteuerungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Kraftmaschinenabwärmemenge in Reaktion auf ein Wärmeverwertungserfordernis zu steuern, während eine Verschlechterung eines Gesamtwirkungsgrads bzw. eines thermischen Wirkungsgrads bezogen auf eine Bremsleistung (Brake Thermal Efficiency) begrenzt wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Abwärmesteuerungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung steuert eine Abwärmesteuerungsvorrichtung eine Abwärmemenge einer Kraftmaschine auf der Grundlage einer erforderlichen Wärmemenge in Reaktion auf ein Wärmeverwertungserfordernis. Die Abwärmesteuerungsvorrichtung umfasst:
eine Einlassventilsteuerungseinrichtung zur Steuerung einer Öffnungszeitdauer eines Einlassventils der Kraftmaschine auf der Grundlage einer Kraftmaschinenansteuerbedingung,
eine Zündsteuerungseinrichtung zur Steuerung einer Zündzeitsteuerung bzw. eines Zündzeitpunkts der Kraftmaschine auf der Grundlage einer effizientesten Zeitsteuerung bzw. eines effizientesten Zeitpunkts, bei der ein höchster Gesamtwirkungsgrad in einer derzeitigen Kraftmaschinenansteuerbedingung erhalten wird,
eine Spannenbestimmungseinrichtung zur Bestimmung, ob es eine Zündvorverlegungsspanne bzw. Zündvorverlegungsgrenze in Bezug auf die effizienteste Zeitsteuerung bzw. den effizientesten Zeitpunkt gibt, und
eine Abwärmesteuerungseinrichtung zur Ausführung sowohl einer Ist-Komprimierungsverhältnis-Verkleinerungssteuerung, in der ein Ist-Komprimierungsverhältnis der Kraftmaschine verkleinert wird, indem eine Ventilschließzeitsteuerung bzw. ein Ventilschließzeitpunkt des Einlassventils durch die Einlassventilsteuerungseinrichtung vorverlegt oder verzögert wird, als auch einer Zündzeitsteuerungsvorverlegungssteuerung, in der die Zündzeitsteuerung bzw. der Zündzeitpunkt in Bezug auf die effizienteste Zeitsteuerung bzw. den effizientesten Zeitpunkt durch die Zündsteuerungseinrichtung vorverlegt wird, um die Abwärmemenge zu vergrößern, wenn die Spannenbestimmungseinrichtung bestimmt, dass es keine Zündvorverlegungsspanne in Bezug auf die effizienteste Zeitsteuerung bzw. den effizientesten Zeitpunkt gibt.
Im Allgemeinen wird, wenn eine erforderliche Abwärmemenge in Reaktion auf ein Wärmeverwertungserfordernis vergrößert wird, ein Zündzeitpunkt weiter als der effizienteste Zeitpunkt in Hinsicht auf eine Begrenzung einer Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit vorverlegt. Unterdessen ist es in Abhängigkeit einer Kraftmaschinenansteuerbedingung wahrscheinlich, dass der Zündzeitpunkt nicht weiter als zu dem effizientesten Zeitpunkt aufgrund eines Auftretens eines Klopfens vorverlegt werden kann. In einem derartigen Fall kann die Kraftmaschinenabwärmemenge nicht vergrößert werden, indem der Zündzeitpunkt vorverlegt wird, ohne eine Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verschlechtern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn es keine Zündvorverlegungsspanne in Bezug auf die effizienteste Zeitsteuerung bzw. den effizientesten Zeitpunkt gibt, ein Ventilschließzeitpunkt bzw. eine Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils in Bezug auf den unteren Totpunkt des Einlasses vorverlegt oder verzögert. Das Ist-Komprimierungsverhältnis der Kraftmaschine wird verkleinert, so dass die Zündvorverlegungsspanne mit einem begrenzten Klopfen sichergestellt werden kann. Somit kann der Zündzeitpunkt in Bezug auf die effizienteste Zeitsteuerung bzw. den effizientesten Zeitpunkt weiter vorverlegt werden. Ebenso kann eine Verschlechterung des Gesamtwirkungsgrads bzw. des thermischen Wirkungsgrads bezogen auf eine Bremsleistung (Brake Thermal Efficiency) aufgrund der Abwärmesteuerung so weit wie möglich begrenzt werden.
In einem Fall, dass der Einlassventilschließzeitpunkt bzw. die Einlassventilschließzeitsteuerung in Bezug auf den unteren Totpunkt des Einlasses vorverlegt wird, wird das Ist-Komprimierungsverhältnis verkleinert, um die Antiklopfeigenschaft zu verbessern. Ferner wird die Einlassluft ausgedehnt, nachdem das Einlassventil geschlossen ist und die Zylindertemperatur während des Komprimierungshubes verkleinert wird. Hierdurch kann ein Auftreten von Klopfen begrenzt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Ist-Komprimierungsverhältnis-Verkleinerungssteuerung eine Steuerung, in der die Ventilschließzeitsteuerung bzw. der Ventilschließzeitpunkt des Einlassventils verzögert wird, um das Ist-Komprimierungsverhältnis zu verkleinern. Die Abwärmesteuerungseinrichtung umfasst ferner eine Ventilüberlappungssteuerungseinrichtung zur Steuerung einer Ventilüberlappungszeitdauer, während der sich eine Ventilöffnungszeitdauer des Einlassventils und eine Ventilöffnungszeitdauer des Auslassventils einander überlappen. In einem Fall, dass die Ventilüberlappungszeitdauer vergrößert wird, indem eine Ventilöffnungszeitdauer des Einlassventils variiert wird, bestimmt die Spannenbestimmungseinrichtung, ob es eine Zündvorverlegungsspanne in Bezug auf die effizienteste Zeitsteuerung bzw. den effizientesten Zeitpunkt zu einer Zeit gibt, nachdem die Ventilüberlappungszeitdauer variiert ist.
Um die Kraftmaschinenabwärmemenge zu vergrößern, ist es denkbar, dass eine Überlappungszeitdauer zwischen einer Ventilöffnungszeitdauer des Einlassventils und einer Ventilöffnungszeitdauer des Auslassventils vergrößert wird, so dass eine interne EGR-Menge, ein Ist-Komprimierungsverhältnis und das Ausdehnungsverhältnis vergrößert werden. In Anbetracht der Kraftstoffwirtschaftlichkeit ist es zu bevorzugen, die Ventilöffnungszeitdauer des Einlassventils zu variieren, um die Ventilüberlappungszeitdauer zu vergrößern. Demgegenüber kommt, wenn die Ventilschließzeitsteuerung bzw. der Ventilschließzeitpunkt des Einlassventils vorverlegt wird, um die Ventilüberlappungszeitdauer zu vergrößern, die Ventilschließzeitsteuerung bzw. der Ventilschließzeitpunkt des Einlassventils nahe an den oberen Totpunkt des Einlasses, und das Ist-Komprimierungsverhältnis der Kraftmaschine wird vergrößert. Somit ist es in Abhängigkeit von der Kraftmaschinenansteuerbedingung wahrscheinlich, dass das hohe Ist-Komprimierungsverhältnis eine Verschlechterung in einer Antiklopfeigenschaft verursachen kann, wobei eine ausreichende Zündzeitpunktvorverlegungsgröße nicht sichergestellt werden kann, um die erforderliche Wärmemenge zu erhalten. Folglich ist es wie in der vorstehend beschriebenen anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung effektiv, dass die Spannenbestimmungseinrichtung bestimmt, ob es eine Zündvorverlegungsspanne gibt, in Anbetracht einer Veränderung einer Antiklopfeigenschaft zu einer Zeit, nachdem die Ventilüberlappungszeitdauer variiert ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung führt, wenn die Spannenbestimmungseinrichtung bestimmt, dass es keine Zündvorverlegungsspanne gibt, die Abwärmesteuerungseinrichtung eine erste Abwärmevergrößerungssteuerung und eine zweite Abwärmevergrößerungssteuerung aus. In der ersten Abwärmevergrößerungssteuerung wird die Ventilschließzeitsteuerung bzw. der Ventilschließzeitpunkt des Einlassventils verzögert, die Zündzeitsteuerung bzw. der Zündzeitpunkt wird vorverlegt und die Ventilüberlappungszeitdauer wird vergrößert, indem eine Ventilöffnungszeitdauer des Auslassventils variiert wird, um die Abwärmemenge zu vergrößern. In der zweiten Abwärmvergrößerungssteuerung wird die Ventilüberlappungszeitdauer vergrößert und die Zündzeitsteuerung bzw. der Zündzeitpunkt wird vorverlegt, um die Abwärmemenge zu vergrößern. In Abhängigkeit davon, ob es eine Zündvorverlegungsspanne gibt, wird bestimmt, welche Ventilzeitsteuerung bzw. welcher Ventilzeitpunkt zwischen dem Einlassventil und dem Auslassventil eingestellt wird. Somit wird, wenn es die Spanne bzw. Grenze gibt, eine Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit begrenzt.
Demgegenüber wird, wenn die Zündzeitsteuerung bzw. der Zündzeitpunkt nicht weiter vorverlegt werden kann, eine Schließzeitsteuerung bzw. ein Schließzeitpunkt des Einlassventils verzögert, um das Ist-Komprimierungsverhältnis zu verkleinern, wodurch die Zündvorverlegungsspanne sichergestellt ist. Des Weiteren wird die Ventilüberlappungszeitdauer eingestellt, indem die Ventilöffnungszeitdauer des Auslassventils variiert wird. Somit kann die Abwärmemenge vergrößert werden, während die erforderliche Wärmemenge erhalten wird und die Verschlechterung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit so weit wie möglich begrenzt wird.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung definiert, wenn die Spannenbestimmungseinrichtung bestimmt, dass es keine Zündvorverlegungsspanne gibt, die Abwärmesteuerungseinrichtung eine Variationsgröße in der Ventilschließzeitsteuerung bzw. dem Ventilschließzeitpunkt des Einlassventils auf der Grundlage der erforderlichen Wärmemenge und steuert die Öffnungszeitdauer des Einlassventils auf der Grundlage der Variationsgröße in der Ventilschließzeitsteuerung bzw. dem Ventilschließzeitpunkt des Einlassventils. Die Zündvorverlegungsspanne kann entsprechend der Variationsgröße in der Ventilschließzeitsteuerung bzw. dem Ventilschließzeitpunkt des Einlassventils sichergestellt werden. Dementsprechend kann die Wärmemenge, die der erforderlichen Wärmemenge entspricht, erzeugt werden, indem der Zündzeitpunkt vorverlegt wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung angegeben wird, besser ersichtlich, wobei gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind. Es zeigen:
1 ein schematisches Blockschaltbild, das ein Kraftmaschinenabwärmesteuerungssystem zeigt,
2A und 2B Diagramme, die Zündzeitsteuerungseigenschaften zeigen,
3 ein Diagramm zur Beschreibung einer Abwärmesteuerung, und
4 ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitung in der Abwärmesteuerung zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben, in dem die vorliegende Erfindung bei einer Mehrzylinder-Benzinkraftmaschine eines Funkenzündungstyps angewendet wird. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Abwärmesteuerungssystems (Abwärmewiederverwendungssystems) gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
Eine Kraftmaschine 10 ist mit einem Einlassrohr bzw. Ansaugrohr 11 und einem Auslassrohr bzw. Abgasrohr 12 versehen. Ein Drosselventil 13 ist in dem Einlassrohr 11 bereitgestellt. Das Drosselventil 13 wird durch eine elektrische Drosselbetätigungseinrichtung 14, wie beispielsweise einen elektrischen Motor, angetrieben. Die Drosselbetätigungseinrichtung 14 ist mit einem (nicht gezeigten) Drosselpositionssensor versehen, der eine Position des Drosselventils 13 (einen Drosselöffnungsgrad) erfasst.
Die Kraftmaschine 10 ist mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung 15, einer Zündeinrichtung 17, einer Zündkerze 16, einer Einlassventilzeitsteuerungseinrichtung bzw. Einlassventilzeitpunktsteuereinrichtung 18 und einer Auslassventilzeitsteuerungseinrichtung bzw. Auslassventilzeitpunktsteuereinrichtung 19 versehen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Kraftmaschine 10 eine Einlassöffnungseinspritzkraftmaschine bzw. Ansaugkanaleinspritzkraftmaschine, in der die Einspritzeinrichtung 15 in einer Nähe einer Einlassöffnung bzw. eines Ansaugkanals angeordnet ist. Die Kraftmaschine 10 kann eine Direkteinspritzungskraftmaschine sein, in der die Einspritzeinrichtung 15 bei einem Zylinderkopf jedes Zylinders angebracht ist.
Die Einlassventilzeitsteuerungseinrichtung 18 vorverlegt oder verzögert eine Ventilzeitsteuerung bzw. einen Ventilzeitpunkt eines Einlassventils, und die Auslassventilzeitsteuerungseinrichtung 19 vorverlegt oder verzögert einen Ventilzeitpunkt bzw. eine Ventilzeitsteuerung eines Auslassventils. Indem der Ventilzeitpunkt jedes Ventils gesteuert wird, kann eine Ventilüberlappungszeitdauer, in der beide Ventile geöffnet sind, eingestellt werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Ventilöffnungszeitdauer jedes Ventils konstant. Eine Ventilöffnungszeitsteuerung bzw. ein Ventilöffnungszeitpunkt und eine Ventilschließzeitsteuerung bzw. ein Ventilschließzeitpunkt jedes Ventils sind variabel.
Ein Sauerstoffkonzentrationssensor 21, der eine Sauerstoffkonzentration in einem Abgas erfasst, ist bei dem Abgasrohr 12 bereitgestellt. Ein Drei-Wege-Katalysator 22, der das Abgas reinigt, ist stromabwärts zu dem Sauerstoffkonzentrationssensor 21 bereitgestellt. Eine Wärmewiedergewinnungsvorrichtung 23 ist in dem Abgasrohr 12 stromabwärts zu dem Katalysator 22 bereitgestellt. Die Wärmewiedergewinnungsvorrichtung 23 gewinnt Wärmeenergie aus dem Abgas durch ein Kraftmaschinenkühlmittel wieder. Die wiedergewonnene Wärmeenergie wird zum Aufwärmen des Innenraums des Fahrzeugs verwendet.
Die Kraftmaschine 10 ist mit einem Abgasrückführungssystem (EGR-System bzw. exhaust gas recirculation system) für ein Rückführen eines Teils des Abgases in das Einlasssystem versehen. Ein EGR-Rohr 25 verbindet das Einlassrohr 11 und das Abgasrohr 12. Ein EGR-Ventil 26 ist in dem EGR-Rohr 25 bereitgestellt, um die Menge von Abgas einzustellen, die durch das EGR-Rohr 25 rezirkuliert bzw. zurückgeführt wird.
Ein Kraftmaschinenkühlsystem ist nachstehend beschrieben.
Ein Kraftmaschinenkühlmittel fließt durch einen Kühlwassermantel 31 der Kraftmaschine 10. Eine Kühlmitteltemperatur des Kühlwassermantels 31 wird durch einen Kühlmitteltemperatursensor 32 erfasst. Ein Kraftmaschinenkühlmittelrohr 33 ist mit dem Kühlwassermantel 31 verbunden, und eine Wasserpumpe lässt das Kühlmittel in dem Kraftmaschinenkühlmittelrohr 33 zirkulieren. Die Wasserpumpe 34 ist eine elektrische Pumpe oder eine mechanische Pumpe. Die Wasserpumpe kann eine Kraftmaschinenkühlmittelmenge einstellen, die in dem Kraftmaschinenkühlmittelrohr 33 zirkuliert.
Das Kraftmaschinenkühlmittelrohr 33 erstreckt sich von einem Auslass des Kühlwassermantels 31 zu einem Einlass des Kühlwassermantels 31 durch die Wärmewiedergewinnungsvorrichtung 23. Ein Heizkörper bzw. Wärmetauscher 35 ist in dem Kraftmaschinenkühlmittelrohr 33 stromabwärts zu der Wärmewiedergewinnungsvorrichtung 23 angeordnet. Luft, die durch den Heizkörper 35 strömt, nimmt Wärme von dem aufzuwärmenden Heizkörper 35 auf. Die aufgewärmte Luft wird in einen Fahrgastraum (Innenraum des Fahrzeugs) eingeleitet.
Ein zweites Kühlmittelrohr 33A wird von dem Kraftmaschinenkühlmittelrohr 33 abgezweigt. Ein Radiator bzw. Kühler 36 ist in dem zweiten Kühlmittelrohr 33A angeordnet. Ein Thermostat 37 ist bei einem Abzweigungspunkt des zweiten Kühlmittelrohrs 33A bereitgestellt. Wenn die Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, schließt der Thermostat 37 das zweite Kühlmittelrohr 33A, so dass der Kühler 36 die Wärme des Kraftmaschinenkühlmittels nicht abstrahlt. Wenn die Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur nicht niedriger als der vorbestimmte Wert ist, öffnet der Thermostat 37 das zweite Kühlmittelrohr 33A, so dass der Kühler 36 die Wärme des Kraftmaschinenkühlmittels abstrahlt. Hierdurch wird die Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur auf einer geeigneten Temperatur (beispielsweise etwa 80°C) gehalten.
Dieses Steuerungssystem ist mit einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU) 40 ausgestattet, das eine verschiedenartige Steuerung der Kraftmaschine 10 ausführt. Die ECU 40 umfasst einen Mikrocomputer, der eine CPU, ein ROM und ein RAM umfasst. Die ECU 40 führt Steuerungsprogramme aus, die in dem ROM gespeichert sind, um verschiedene Steuerungen entsprechend der Kraftmaschinenansteuerbedingung auszuführen. Die Kraftmaschinenansteuerbedingung wird durch einen Kraftmaschinengeschwindigkeitssensor 41 und einen Kraftmaschinenlastsensor 42 erfasst. Die Ausgangssignale dieser Sensoren 41, 42, des Sauerstoffsensors 21 und des Kühlmitteltemperatursensors 32 werden zu der ECU 40 übertragen.
Die ECU 40 führt eine Kraftstoffeinspritzsteuerung, eine Zündzeitpunktsteuerung bzw. eine Zündzeitsteuerung, eine Ventilzeitpunktsteuerung bzw. eine Ventilzeitsteuerung und eine Einlassluftsteuerung aus. Jede Steuerung wird auf der Grundlage angepasster Daten ausgeführt, so dass eine maximale Effektivität (höchster Gesamtwirkungsgrad bzw. thermischer Wirkungsgrad bezogen auf eine Bremsleistung (Brake Thermal Efficiency)) der Kraftmaschine 10 erhalten wird.
Spezifisch wird der Zündzeitpunkt auf der Grundlage der Kraftmaschinengeschwindigkeit, der Kraftmaschinenlast und dergleichen auf einen Zeitpunkt eingestellt, der am nächsten zu einem Zeitpunkt mit minimaler Voreilung für ein bestes Drehmoment (Minimum advance for Best Torque bzw. MBT) ist. Es ist anzumerken, dass dieser Zündzeitpunkt nicht außerhalb eines Klopfbegrenzungsbereichs ist.
Das heißt, der effizienteste Zeitpunkt (der optimalste Zündzeitpunkt), bei dem der Gesamtwirkungsgrad bzw. der thermische Wirkungsgrad bezogen auf eine Bremsleistung (Brake Thermal Efficiency) am höchsten ist, wird als ein derzeitiger Zündzeitpunkt definiert. Der optimalste Zündzeitpunkt ist der MBT-Zeitpunkt oder die Klopfgrenze (Zündzeitpunkt für gerade beginnendes Klopfen), welcher/welche weiter verzögert ist.
In der Ventilzeitpunktsteuerung wird die Ventilüberlappungszeitdauer auf der Grundlage der Kraftmaschinengeschwindigkeit, der Kraftmaschinenlast und dergleichen variabel eingestellt, so dass eine interne EGR-Menge, ein Ist-Komprimierungsverhältnis und ein Ausdehnungsverhältnis gesteuert werden können. Spezifisch wird, wenn die Kraftmaschinenlast relativ niedrig ist, die Ventilüberlappungszeitdauer vergrößert, um die interne EGR auszuführen, so dass eine Verbrennungstemperatur verringert wird und eine NOx-Emission verringert wird.
In diesem Steuerungssystem wird die Wärmeenergie wiedergewonnen und wiederverwertet, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern. Das heißt, die ECU 40 führt eine Abwärmesteuerung der Kraftmaschine 10 auf der Grundlage eines Wärmeverwertungserfordernisses und einer derzeitigen Kraftmaschinenansteuerbedingung aus.
Spezifisch weist die ECU 40 eine Abwärmesteuerungseinrichtung auf, die die Abwärmemenge der Kraftmaschine 10 einstellt. Insbesondere wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, indem der Zündzeitpunkt und der Ventilzeitpunkt bzw. die Ventilzeitsteuerung in geeigneter Weise eingestellt werden, die Abwärmemenge entsprechend dem Wärmeverwertungserfordernis erzeugt, ohne die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verschlechtern. Die Abwärmemenge wird vergrößert, indem der Zündzeitpunkt in Bezug auf den MBT-Zeitpunkt vorverlegt wird und/oder die Ventilüberlappungszeitdauer vergrößert wird.
Gemäß den Studien der vorliegenden Erfinder wird eine Verschlechterung in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit mehr begrenzt, indem der Zündzeitpunkt vorverlegt wird, anstatt denselben zu verzögern. Somit wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Zündzeitpunkt in Bezug auf den MBT-Zeitpunkt vorverlegt, um die Abwärmemenge zu vergrößern.
Die 2A und 2B sind Diagramme, die eine Zündzeitsteuerungseigenschaft bzw. Zündzeitpunkteigenschaft in einem Fall zeigen, dass die Ventilüberlappungszeitdauer konstant ist und eine Vorverlegungsgrenze des Zündzeitpunkts in Bezug auf den MBT-Zeitpunkt vorverlegt ist. 2A zeigt eine Beziehung zwischen dem Zündzeitpunkt und der Kraftmaschinenabwärmemenge, und 2B zeigt eine Beziehung zwischen dem Zündzeitpunkt und dem Kraftstoffverbrauch.
Wie es in den 2A und 2B gezeigt ist, sind, wenn der Zündzeitpunkt auf den MBT-Zeitpunkt eingestellt ist, der Kraftstoffverbrauch und die Kraftmaschinenabwärmemenge minimal. Ferner sind, wenn der Zündzeitpunkt in Bezug auf den MBT-Zeitpunkt vorverlegt oder verzögert ist, die Kraftmaschinenabwärmemenge und der Kraftstoffverbrauch entsprechend vergrößert. In einem Fall einer Erzeugung der Kraftmaschinenabwärmemenge einer spezifizierten Menge ”Q1” wird der Kraftstoffverbrauch niedriger, indem der Zündzeitpunkt vorverlegt wird, als wenn man denselben verzögert.
In einem Fall einer Vergrößerung der Kraftmaschinenabwärmemenge kann es jedoch in Abhängigkeit der derzeitigen Kraftmaschinenansteuerbedingung passieren, dass der Zündzeitpunkt in Bezug auf den MBT-Zeitpunkt nicht weiter vorverlegt werden kann. In einem derartigen Fall kann die Kraftmaschinenabwärmemenge nicht vergrößert werden, indem der Zündzeitpunkt vorverlegt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt der Computer, ob es eine Spanne bzw. Grenze zur weiteren Vorverlegung des Zündzeitpunkts in Bezug auf den MBT-Zeitpunkt gibt, wenn die Kraftmaschinenabwärmemenge vergrößert wird. Wenn der Computer bestimmt, dass es eine Spanne bzw. Grenze bezüglich einer weiteren Vorverlegung des Zündzeitpunkts gibt, wird eine Einlasszeitpunktvorverlegungssteuerung ausgeführt, so dass der Zündzeitpunkt in Bezug auf den MBT-Zeitpunkt vorverlegt wird, um die Kraftmaschinenabwärmemenge zu vergrößern. Demgegenüber wird, wenn der Computer bestimmt, dass der Zündzeitpunkt nicht weiter vorverlegt werden kann, eine Schließzeitsteuerung bzw. ein Schließzeitpunkt des Einlassventils verzögert, um eine Ist-Komprimierungsverhältnis-Verkleinerungssteuerung und eine Zündzeitpunktvorverlegungssteuerung auszuführen. Das heißt, wenn es keine Zündvorverlegungsgrenze bzw. Zündvorverlegungsspanne (ignition advance margin) in Bezug auf den MBT-Zeitpunkt gibt, wird der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils in Bezug auf den unteren Totpunkt des Einlasses verzögert, wodurch das Ist-Komprimierungsverhältnis verkleinert wird und eine Zündvorverlegungsspanne sichergestellt ist.
In Bezug auf die Ventilüberlappungssteuerung zur Vergrößerung der Kraftmaschinenabwärmemenge ist es wünschenswert, die Ventilöffnungszeitdauer des Einlassventils in Anbetracht einer Begrenzung der Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu variieren. In einem Fall, dass die Ventilüberlappungszeitdauer vergrößert wird, indem die Ventilöffnungszeitdauer des Einlassventils vorverlegt wird, kommt der Einlassventilsschließzeitpunkt jedoch nahe an den unteren Totpunkt des Einlasses, und das Ist-Komprimierungsverhältnis der Kraftmaschine 10 wird vergrößert, was eine Antiklopfeigenschaft verschlechtern kann. Somit ist es in Abhängigkeit der Kraftmaschinenansteuerbedingung wahrscheinlich, dass es keine ausreichende Zündvorverlegungsspanne gibt.
In Anbetracht der vorstehend genannten Dinge bestimmt gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Computer unter Berücksichtigung der Variation der Antiklopfeigenschaft, ob es eine Zündvorverlegungsgrenze bzw. Zündvorverlegungsspanne (ignition advance margin) gibt. Genauer gesagt wird nicht nur in einem Fall, dass es keine Zündvorverlegungsspanne gibt, bevor die Ventilüberlappungszeitdauer variiert wird, sondern auch in einem Fall, dass es keine Zündvorverlegungsspanne aufgrund einer Verschlechterung in der Antiklopfeigenschaft gibt, eine Zündvorverlegungsspanne sichergestellt, indem eine Einlasszeitpunktverzögerungssteuerung bzw. Einlasszeitsteuerungsverzögerungssteuerung ausgeführt wird.
Des Weiteren wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Einlasszeitpunktvorverlegungssteuerung bzw. Einlasszeitsteuerungsvorverlegungssteuerung als eine Ventilüberlappungszeitdauersteuerung ausgeführt, um die Ventilöffnungszeitdauer des Einlassventils vorzuverlegen, wenn der Computer bestimmt, dass es eine Zündvorverlegungsspanne gibt. Unterdessen wird, wenn der Computer bestimmt, dass es keine weitere Zündvorverlegungsspanne gibt, eine Auslasszeitpunktverzögerungssteuerung bzw. Auslasszeitsteuerungsverzögerungssteuerung ausgeführt, um die Öffnungszeitdauer des Auslassventils zu verzögern. Hierdurch kann, während eine Zündvorverlegungsspanne sichergestellt ist, die Abwärmemenge vergrößert werden, indem die Ventilüberlappungszeitdauer vergrößert wird.
Unter Bezugnahme auf 3 wird eine Abwärmesteuerung ausführlich beschrieben. Eine abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie in 3 stellt eine Maximales-Drehmoment-Linie dar. In einem unteren Lastbereich S1, in dem das Kraftmaschinendrehmoment relativ niedrig ist, ist der MBT-Zeitpunkt auf einer Verzögerungsseite in Bezug auf die Klopfgrenze (Zündzeitpunkt bei beginnendem Klopfen bzw. trace knock ignition timing) vorhanden. Somit kann in dem Bereich S1 die Kraftmaschinenabwärmemenge vergrößert werden, indem der Zündzeitpunkt in Bezug auf den MBT-Zeitpunkt vorverlegt wird. Ferner ist es in dem Bereich S1 weniger wahrscheinlich, dass ein Klopfen auftritt. Auch wenn die Ventilüberlappungszeitdauer durch ein Einstellen des Ventilzeitpunkts des Einlassventils vergrößert wird, ist es weniger wahrscheinlich, dass das Vorverlegen des Zündzeitpunkts in Bezug auf den MBT-Zeitpunkt durch die Klopfgrenze begrenzt wird. Folglich wird in dem Bereich S1 zur Vergrößerung der Kraftmaschinenabwärmemenge eine zweite Abwärmevergrößerungssteuerung ausgeführt, in der zumindest eine Verarbeitung der nachstehend beschriebenen ausgeführt wird. Das heißt, der Zündzeitpunkt wird in Bezug auf den MBT-Zeitpunkt vorverlegt, der Einlassventilöffnungszeitpunkt wird vorverlegt, oder der Auslassventilöffnungszeitpunkt wird vorverlegt. Es ist anzumerken, dass diese zweite Abwärmevergrößerungssteuerung ausgeführt wird, wenn der Computer bestimmt, dass es eine Zündvorverlegungsspanne gibt.
In einem Hochlastbereich S2, in dem das Kraftmaschinendrehmoment relativ hoch ist, ist der MBT-Zeitpunkt auf einer Voreilseite bzw. Vorverlegungsseite in Bezug auf die Klopfgrenze vorhanden, oder die Klopfgrenze ist auf einer Verzögerungsseite in Bezug auf den MBT-Zeitpunkt vorhanden, in einem Fall, dass die Ventilüberlappungszeitdauer vergrößert wird, indem der Einlassventilzeitpunkt bzw. die Einlassventilzeitsteuerung eingestellt wird. In einem derartigen Fall ist es denkbar, dass der Zündzeitpunkt nicht über den MBT-Zeitpunkt hinaus vorverlegt werden kann. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird in dem Bereich S1, bevor oder nachdem die Ventilüberlappungszeitdauer variiert wird, eine erste Abwärmevergrößerungssteuerung ausgeführt, in der zumindest eine Verarbeitung der nachstehend genannten ausgeführt wird. Das heißt, der Zündzeitpunkt wird in Bezug auf den MBT-Zeitpunkt vorverlegt und der Einlassventilschließzeitpunkt wird verzögert, oder der Auslassventilschließzeitpunkt wird verzögert.
Es ist anzumerken, dass diese erste Abwärmevergrößerungssteuerung ausgeführt wird, wenn der Computer bestimmt, dass es keine Zündvorverlegungsspanne gibt. Wenn die Kraftmaschinenansteuerbedingung von dem hohen Lastbereich S2, in dem es keine Spanne bzw. Grenze gibt, zu dem niedrigen Lastbereich S1 variiert wird, in dem es die Spanne bzw. Grenze gibt, wird der Auslassventilöffnungszeitpunkt zuerst vorverlegt. Dann wird der Einlassventilöffnungszeitpunkt vorverlegt. Hierdurch wird begrenzt, dass das zurückgeführte Abgas (EGR-Gas) in den Zylinder durch das Einlassventil strömt und die Fahrbarkeit verschlechtert wird.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird in dem Bereich S1 der Ventilöffnungszeitpunkt des Auslassventils in einer geeigneten Art und Weise vorverlegt, um die Verbrennungsbedingung stabil zu machen, während die Zündzeitpunktvorverlegungssteuerung und die Einlasszeitpunktvorverlegungssteuerung ausgeführt werden.
4 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitung der Abwärmesteuerung zeigt. Diese Verarbeitung wird in einem spezifizierten Intervall durch die ECU 40 ausgeführt.
In einem Schritt S101 bestimmt der Computer, ob ein Wärmeverwertungserfordernis generiert ist. Das Wärmeverwertungserfordernis umfasst ein Erwärmungserfordernis und ein Katalysatoraufwärmerfordernis. Wenn eine Temperatur in einem Fahrzeuginnenraum vergrößert wird, wird das Erwärmungserfordernis durch Fahrgäste generiert. Ebenso wird, wenn eine Temperatur des Katalysators 22 in dem Abgasrohr 12 relativ niedrig ist, das Katalysatoraufwärmerfordernis generiert. Wenn die Antwort in dem Schritt S101 JA ist, schreitet die Prozedur zu Schritt S102 voran.
In Schritt S102 berechnet der Computer eine erforderliche Abwärmemenge ”Qreq”, die entsprechend dem Wärmeverwertungserfordernis erzeugt werden soll. Die ”Qreq” wird auf der Grundlage einer Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur ”Tw”, einer Kraftmaschinenkühlmittelmenge, einer Gebläselüftergeschwindigkeit, einer eingeleiteten Außenluftmenge, einer Außenlufttemperatur, einer eingestellten Temperatur, einer Ausblaslufttemperatur und dergleichen berechnet.
In einem Schritt S103 bestimmt der Computer, ob die ”Qreq” unter einer derzeitigen Kraftmaschinenansteuerbedingung erzeugt werden kann. Das heißt, der Computer bestimmt, ob die Kraftmaschinenabwärmemenge durch die Abwärmesteuerungseinrichtung vergrößert werden sollte. Wenn die Antwort in Schritt S103 JA ist, bestimmt der Computer, dass eine Vergrößerung der Abwärmemenge nicht erforderlich ist, um die Prozedur zu beenden. Wenn die Antwort in Schritt S103 NEIN ist, schreitet die Prozedur zu Schritt S104 voran.
In Schritt S104 werden die Ventilüberlappungszeitdauer ”VOL” und eine Zündzeitpunktvorverlegungsgröße ”ITAQ” auf der Grundlage der Kraftmaschinenansteuerbedingung und der erforderlichen Wärmemenge ”Qreq” berechnet. Spezifisch wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Abbildung bzw. ein Kennfeld, das eine Beziehung zwischen dem Zündzeitpunkt, der ”VOL” und der Kraftmaschinenabwärmemenge definiert, unter Bezug auf jede Kraftmaschinenansteuerbedingung zuvor gespeichert. Auf der Grundlage dieser Abbildung werden die ”VOL” und die ”ITAQ” jeweils berechnet.
Auf der Grundlage der ”Qreq” und der Kraftmaschinenansteuerbedingung bestimmt der Computer, welche Steuerung zwischen der Zündzeitpunktvorverlegungssteuerung und der Ventilüberlappungszeitdauersteuerung ausgeführt werden sollte. Hierdurch wird eine Verschlechterung in dem Gesamtwirkungsgrad bzw. dem thermischen Wirkungsgrad bezogen auf eine Bremsleistung (Brake Thermal Efficiency) begrenzt.
In Schritt S105 bestimmt der Computer, ob es eine Zündvorverlegungsspanne bzw. Zündvorverlegungsgrenze (ignition advance margin) in Bezug auf den MBT-Zeitpunkt gibt, um die berechnete ”ITAQ” zu erhalten. In einem Fall, dass die Ventilzeitpunktsteuerung auf der Grundlage der berechneten ”VOL” ausgeführt wird, bestimmt der Computer, ob es eine Zündvorverlegungsspanne in Bezug auf den MBT-Zeitpunkt gibt, während die Ventilzeitpunktsteuerung in Bezug auf das Einlassventil ausgeführt wird. Spezifisch wird die Zündzeitpunkteigenschaft in Bezug auf jede ”VOL” definiert. Die Zündeigenschaft definiert die am weitesten vorverlegte Position (die Vorverlegungsgrenze) in Bezug auf jede ”VOL”. Auf der Grundlage dieser Zündzeitpunkteigenschaft wird die Vorverlegungsgrenze zum Variieren des Ventilzeitpunkts bzw. der Ventilzeitsteuerung definiert. Diese Vorverlegungsgrenze wird in Anbetracht einer Verschlechterung in einer Antiklopfeigenschaft aufgrund einer Variation in der ”VOL” korrigiert. Dann bestimmt der Computer auf der Grundlage der korrigierten Vorverlegungsgrenze, ob es eine Zündvorverlegungsspanne in Bezug auf den MBT-Zeitpunkt gibt.
Wenn die Antwort in Schritt S105 JA ist, schreitet die Prozedur zu Schritt S106 voran, in dem Vorverlegungsgrößen einer Ventilöffnungszeitdauer des Einlassventils und des Auslassventils jeweils auf der Grundlage der Kraftmaschinenansteuerbedingung und der erforderlichen Wärmemenge berechnet werden. Wenn die Antwort in Schritt S105 NEIN ist, schreitet die Prozedur zu Schritt S107 voran, in dem Verzögerungsgrößen einer Ventilöffnungszeitdauer des Einlassventils und des Auslassventils jeweils auf der Grundlage der Kraftmaschinenansteuerbedingung und der erforderlichen Wärmemenge berechnet werden. Es ist anzumerken, dass der Ventilzeitpunkt bzw. die Ventilzeitsteuerung und der Zündzeitpunkt bzw. die Zündzeitsteuerung auf der Grundlage der berechneten Vorverlegungs-/Verzögerungsgröße entsprechend einer anderen (nicht gezeigten) Routine variiert werden.
Dann schreitet die Verarbeitung zu Schritt S108 voran, in dem eine Vergrößerungskorrekturgröße der Drosselposition berechnet wird. Diese Verarbeitung wird zur Vergrößerung der Kraftmaschinenausgabe ausgeführt, die aufgrund der Abwärmesteuerung verkleinert worden ist. Eine Vergrößerungskorrektur der Einlassluftströmungsgeschwindigkeit wird entsprechend einer anderen (nicht gezeigten) Routine ausgeführt. Dann wird die Verarbeitung beendet.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können die nachstehend angegebenen Vorteile erreicht werden.
Wenn es keine Zündvorverlegungsspanne in Bezug auf den MBT-Zeitpunkt für eine Vergrößerung der Abwärmemenge gibt, wird der Schließzeitpunkt des Einlassventils in Bezug auf den unteren Totpunkt des Einlasses verzögert. Das Ist-Komprimierungsverhältnis der Kraftmaschine 10 wird verkleinert und die Antiklopfeigenschaft kann verbessert werden. Hierdurch kann, während eine Zündvorverlegungsspanne sichergestellt ist, die Abwärmemenge vergrößert werden, indem der Zündzeitpunkt in Reaktion auf ein Wärmeverwertungserfordernis vorverlegt wird. Ebenso kann eine Verschlechterung in einem Gesamtwirkungsgrad bzw. einem thermischen Wirkungsgrad bezogen auf eine Bremsleistung (Brake Thermal Efficiency) aufgrund der Abwärmesteuerung so weit wie möglich begrenzt werden.
Grundsätzlich wird, wenn die erforderliche Wärmemenge vergrößert wird, die ”VOL” variiert, indem eine Ventilzeitsteuerung bzw. ein Ventilzeitpunkt des Einlassventils eingestellt wird. Unterdessen wird, wenn die ”VOL” variiert wird, indem die Ventilzeitsteuerung des Einlassventils eingestellt wird, die Zündvorverlegungsspanne aufgrund einer Verschlechterung in einer Antiklopfeigenschaft unzureichend. In Anbetracht dessen wird bestimmt, ob es eine Zündvorverlegungsspanne gibt. Wenn es keine Spanne bzw. Grenze gibt, wird das Ist-Komprimierungsverhältnis verkleinert, um die Spanne bzw. Grenze sicherzustellen. Somit kann die Abwärme in optimaler Weise vergrößert werden, während eine Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit begrenzt wird.
Entsprechend der Tatsache, ob eine Zündvorverlegungsspanne vorhanden ist, wird bestimmt, welcher Ventilzeitpunkt bzw. welche Ventilzeitsteuerung zwischen dem Einlassventil und dem Auslassventil eingestellt wird, um die ”VOL” zu variieren. Wenn es die Spanne bzw. Grenze gibt, wird eine Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit begrenzt. Wenn es keine Spanne bzw. Grenze gibt, wird der Ventilschließzeitpunkt des Einlassventils verzögert, um das Ist-Komprimierungsverhältnis zu verkleinern, wodurch die Zündvorverlegungsspanne sichergestellt ist. Die Ventilöffnungszeitdauer des Auslassventils wird variiert, um die ”VOL” einzustellen. Hierdurch kann die Abwärmesteuerung in Reaktion auf das Wärmeverwertungserfordernis ausgeführt werden, ohne die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verschlechtern.
[Anderes Ausführungsbeispiel]
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern kann beispielsweise in der nachstehend beschriebenen Art und Weise ausgeführt werden.
In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel kann eine Verzögerungsgröße des Einlassventilschließzeitpunkts entsprechend einer erforderlichen Wärmemenge eingestellt werden, um die Kraftmaschinenabwärmemenge zu vergrößern. Das Ist-Komprimierungsverhältnis kann verkleinert werden, wenn der Einlassventilschließzeitpunkt in Bezug auf den unteren Totpunkt des Einlasses weiter verzögert ist, so dass die ”ITAQ” größer gemacht werden kann. Wenn die ”ITAQ” größer wird, wird die Kraftmaschinenabwärmemenge größer. Somit kann entsprechend der erforderlichen Wärmemenge eine ausreichende Kraftmaschinenabwärme erzeugt werden.
In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel sind die Einlassventilzeitsteuerungseinrichtung 18 und die Auslassventilzeitsteuerungseinrichtung 19 bereitgestellt. Alternativ hierzu kann lediglich die Einlassventilzeitsteuerungseinrichtung bereitgestellt sein. In diesem Fall wird, wenn die zweite Abwärmvergrößerungssteuerung aufgrund der Vorverlegungsgrenze begrenzt ist, d. h., wenn es keine Zündvorverlegungsspanne in Bezug auf den MBT-Zeitpunkt gibt, das Ist-Komprimierungsverhältnis verkleinert, um die Zündvorverlegungsspanne sicherzustellen, und die Zündzeitpunktvorverlegungssteuerung wird ausgeführt, um die Abwärmemenge zu vergrößern. Die Verzögerungsgröße des Einlassventilschließzeitpunkts und die ”ITAQ” werden entsprechend der erforderlichen Wärmemenge gebildet, so dass die Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit so weit wie möglich begrenzt werden kann.
In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird der Einlassventilschließzeitpunkt in Bezug auf den unteren Totpunkt des Einlasses verzögert, um die Zündvorverlegungsspanne sicherzustellen. Alternativ hierzu kann der Einlassventilschließzeitpunkt in Bezug auf den unteren Totpunkt des Einlasses vorverlegt werden, um die Zündvorverlegungsspanne sicherzustellen. Auch in diesem Fall kann das Ist-Komprimierungsverhältnis verkleinert werden, so dass die Antiklopfeigenschaft verbessert werden kann. Somit kann der Zündzeitpunkt in Bezug auf den MBT-Zeitpunkt weiter vorverlegt werden. In einem Fall, dass der Einlassventilschließzeitpunkt in Bezug auf den unteren Totpunkt des Einlasses vorverlegt ist, wird das Ist-Komprimierungsverhältnis verkleinert, um die Antiklopfeigenschaft zu verbessern. Ferner wird die Einlassluft ausgedehnt, nachdem das Einlassventil geschlossen ist und die Zylindertemperatur während des Komprimierungshubs verkleinert wird, was die Antiklopfeigenschaft verbessert. Das heißt, gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann die Zündvorverlegungsspanne sichergestellt werden, indem das Ist-Komprimierungsverhältnis und die Zylindertemperatur verkleinert werden.
Wie es vorstehend beschrieben ist, steuert eine ECU (40) eine Abwärmemenge einer Kraftmaschine (10) entsprechend einer erforderlichen Wärmemenge in Reaktion auf ein Wärmeverwertungserfordernis. Die ECU (40) steuert eine Ventilöffnungszeitdauer eines Einlassventils auf der Grundlage einer Kraftmaschinenansteuerbedingung und eines Zündzeitpunkts bzw. einer Zündzeitsteuerung auf der Grundlage einer effizientesten Zeitsteuerung bzw. eines effizientesten Zeitpunkts, bei dem die Kraftstoffwirtschaftlichkeit am höchsten ist. Die ECU (40) bestimmt, ob es gestattet ist, den Zündzeitpunkt in Bezug auf den effizientesten Zeitpunkt vorzuverlegen. Wenn es nicht gestattet ist, wird ein Ist-Komprimierungsverhältnis der Kraftmaschine verkleinert, indem ein Ventilschließzeitpunkt des Einlassventils vorverlegt oder verzögert wird, und der Zündzeitpunkt wird in Bezug auf den effizientesten Zeitpunkt vorverlegt, um die Abwärmemenge zu vergrößern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 02-96476 A [0003]
JP 2909219 [0003]

Claims

Eine Abwärmesteuerungsvorrichtung, die eine Abwärmemenge einer Kraftmaschine (10) auf der Grundlage einer erforderlichen Wärmemenge in Reaktion auf ein Wärmeverwertungserfordernis steuert, mit: einer Einlassventilsteuerungseinrichtung (40) zur Steuerung einer Öffnungszeitdauer eines Einlassventils der Kraftmaschine auf der Grundlage einer Kraftmaschinenansteuerbedingung, einer Zündsteuerungseinrichtung (40) zur Steuerung eines Zündzeitpunkts der Kraftmaschine auf der Grundlage eines effizientesten Zeitpunkts, zu dem ein höchster Gesamtwirkungsgrad in einer derzeitigen Kraftmaschinenansteuerbedingung erhalten wird, einer Spannenbestimmungseinrichtung (40) zur Bestimmung auf der Grundlage der derzeitigen Kraftmaschinenansteuerbedingung, ob es eine Zündvorverlegungsspanne in Bezug auf den effizientesten Zeitpunkt gibt, und einer Abwärmesteuerungseinrichtung (40) zur Ausführung einer Ist-Komprimierungsverhältnis-Verkleinerungssteuerung, in der ein Ist-Komprimierungsverhältnis der Kraftmaschine verkleinert wird, indem ein Ventilschließzeitpunkt des Einlassventils durch die Einlassventilsteuerungseinrichtung vorverlegt oder verzögert wird, und einer Zündzeitpunktvorverlegungssteuerung, in der der Zündzeitpunkt in Bezug auf den effizientesten Zeitpunkt durch die Zündsteuerungseinrichtung vorverlegt wird, um die Abwärmemenge zu vergrößern, wenn die Spannenbestimmungseinrichtung bestimmt, dass es keine Zündvorverlegungsspanne in Bezug auf den effizientesten Zeitpunkt gibt.
Abwärmesteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ist-Komprimierungsvehältnis-Verkleinerungssteuerung eine Verzögerungssteuerung ist, in der der Ventilschließzeitpunkt des Einlassventils verzögert wird, um das Ist-Komprimierungsverhältnis zu verkleinern, wobei sie ferner umfasst: eine Ventilüberlappungssteuerungseinrichtung (40) zur Steuerung einer Ventilüberlappungszeitdauer (VOL), während der sich eine Ventilöffnungszeitdauer des Einlassventils und eine Ventilöffnungszeitdauer des Auslassventils einander überlappen, wobei auf der Grundlage der Kraftmaschinenansteuerbedingung die Spannenbestimmungseinrichtung bestimmt, ob es eine Zündvorverlegungsspanne in Bezug auf den effizientesten Zeitpunkt zu einer Zeit gibt, nachdem die Ventilüberlappungszeitdauer variiert ist, in einem Fall, dass die Ventilüberlappungszeitdauer vergrößert wird, indem eine Ventilöffnungszeitdauer des Einlassventils variiert wird.
Abwärmesteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Abwärmesteuerungseinrichtung (40) eine erste Abwärmevergrößerungssteuerung ausführt, in der der Ventilschließzeitpunkt des Einlassventils verzögert wird, der Zündzeitpunkt vorverlegt wird und die Ventilüberlappungszeitdauer vergrößert wird, indem eine Ventilöffnungszeitdauer des Auslassventils variiert wird, um die Abwärmemenge zu vergrößern, wenn die Spannenbestimmungseinrichtung bestimmt, dass es keine Zündvorverlegungsspanne gibt, und die Abwärmesteuerungseinrichtung (40) eine zweite Abwärmevergrößerungssteuerung ausführt, in der die Ventilüberlappungszeitdauer vergrößert wird, indem eine Ventilöffnungszeitdauer des Einlassventils variiert wird, und der Zündzeitpunkt vorverlegt wird, um die Abwärmemenge zu vergrößern, wenn die Spannenbestimmungseinrichtung bestimmt, dass es die Zündvorverlegungsspanne gibt.
Abwärmesteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Abwärmesteuerungseinrichtung (40) eine Variationsgröße in dem Ventilschließzeitpunkt des Einlassventils auf der Grundlage der erforderlichen Wärmemenge definiert und die Öffnungszeitdauer des Einlassventils auf der Grundlage der Variationsgröße in dem Ventilschließzeitpunkt des Einlassventils steuert, wenn die Spannenbestimmungseinrichtung bestimmt, dass es keine Vorverlegungsspanne gibt.
Abwärmesteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenn die Spannenbestimmungseinrichtung (40) bestimmt, dass die derzeitige Kraftmaschinenansteuerbedingung von einer Bedingung (S2), in der es keine Zündvorverlegungsspanne gibt, zu einer anderen Bedingung (S1) variiert wird, in der die Zündvorverlegungsspanne vorhanden ist, der Ventilöffnungszeitpunkt des Auslassventils vorverlegt wird, bevor der Ventilöffnungszeitpunkt des Einlassventils vorverlegt wird.