DE102012200123B4

DE102012200123B4 - Steuervorrichtung für Verbrennungsmotor und Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102012200123B4
Application number: DE102012200123.9A
Authority: DE
Inventors: Takeru Okabe; Osamu Ishikawa; Tomohisa Shoda; Hideaki Tani; Toru Tanaka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2012-01-05
Publication date: 2021-08-12
Anticipated expiration: 2032-01-06
Also published as: US20120271537A1; DE102012200123A1; CN102748150B; JP2012225289A; JP5047376B1; CN102748150A; US9624897B2

Abstract

Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, mit:einem Leerlaufstopp-Steuerabschnitt (30) zum Stoppen einer Kraftstoffeinspritzung, ansprechend auf eine Erzeugung einer Automatikstopp-Anforderung zum Stoppen des Verbrennungsmotors (1) und zum Neustarten des Verbrennungsmotors (1), ansprechend auf eine Erzeugung einer Neustart-Anforderung; undeinem Luftansauggrößen-Steuerabschnitt (30) zum Einstellen einer Steuergröße eines Ansaug-Systems zum Steuern einer Luftansauggröße des Verbrennungsmotors (1), sodass die Luftansauggröße ungefähr zu Null wird, wenn ein Ansaugleitungsdruck des Verbrennungsmotors (1) zum Zeitpunkt der Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung höher als ein vorbestimmter Druck ist, und zum Einstellen der Steuergröße des Ansaug-Systems, sodass die Luftansauggröße größer als die Luftansauggröße zum Zeitpunkt der Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung wird, bis der Ansaugleitungsdruck gleich dem vorbestimmten Druck wird und dann die Luftansauggröße ungefähr zu Null wird, wenn der Ansaugleitungsdruck geringer als der vorbestimmte Druck ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor (Kraftmaschine) und ein Verfahren zum Steuern des Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug, in dem ein Kraftmaschinen-Automatikstopp/Start-Steuersystem (Leerlaufstopp-Steuersystem) zum Steuern eines Stopps und eines Neustarts des Verbrennungsmotors angebracht ist.
Beschreibung des Standes der Technik
In den letzten Jahren wächst die Anzahl der Fahrzeuge, in denen ein Kraftmaschinen-Automatikstopp/Start-Steuersystem, ein so genanntes Leerlaufstopp-Steuersystem, angebracht ist, aus Gründen der Verbesserung der Kraftstoffeffizienz und einer Reduzierung der Gasemission. Ein allgemeines Leerlaufstopp-Steuersystem stoppt eine Kraftstoffeinspritzung (führt eine Kraftstoffunterbrechung durch), um einen Verbrennungsmotor (Kraftmaschine) automatisch zu stoppen, wenn ein Fahrer ein Fahrzeug stoppt. Wenn der Fahrer danach einen Betrieb zum Start des Fahrzeugs durchführt, z.B. eine Bremspedal-Freigabeoperation oder eine Gaspedal-Betätigungsoperation, regt das Leerlaufstopp-Steuersystem automatisch einen Starter oder einen Motor, der auch als ein Starter dient, an, um die Kraftmaschine zum Neustart des Fahrzeugs anzulassen.
In dem oben beschriebenen Leerlaufstopp-Steuersystem wird eine Neustart-Anforderung manchmal unmittelbar nach der Erzeugung einer Automatikstopp-Anforderung erzeugt, während eine Kraftmaschinen-Drehzahl durch die Kraftstoffunterbrechung reduziert wird. Wenn in diesem Fall der Starter angeschaltet wird, um die Kraftmaschine für den Neustart der Kraftmaschine anzulassen, nachdem die Rotation der Kraftmaschine vollständig zu einem Stopp gelangt ist, wird die Zeitspanne von der Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung bis zu der Beendigung des Neustarts lang. Als ein Ergebnis wird eine Verzögerung (Trägheit) des Neustarts für den Fahrer unerwünscht bemerkbar.
Daher wurde der folgende Kraftmaschinen-Neustart vorgeschlagen. Wenn die Kraftmaschinen-Drehzahl innerhalb des Bereiches ist, in dem der Neustart der Kraftmaschine nur durch die Kraftstoffeinspritzung in dem Fall ermöglicht wird, wenn die Neustart-Anforderung erzeugt wird, während Kraftmaschinen-Drehzahlen durch die Kraftstoffunterbrechung in der Leerlaufstopp-Steuerung reduziert wird, wird die Kraftmaschine nur durch die Kraftstoffeinspritzung ohne Verwendung des Starters neu gestartet (wiederhergestellt durch sich selbst).
Wenn andererseits die Kraftmaschinen-Drehzahl zum Zeitpunkt der Erzeugung der Neustart-Anforderung unterhalb des Bereichs der Drehzahl ist, in dem die Kraftmaschine durch sich selbst wiederhergestellt werden kann, ist es erforderlich, die Kraftmaschine durch Anregung des Starters neu zu starten, sogar bevor die Rotation der Kraftmaschine gestoppt wird. Wenn zu diesem Zeitpunkt eine Luftmenge in den Zylindern gering ist, wird eine Fluktuation der Kraftmaschinen-Drehzahl unmittelbar bevor die Rotation gestoppt wird, gering, um Vibrationen der Kraftmaschine (Fahrzeugkörper) zu reduzieren. Daher kann ein Unbehaglichkeitsgefühl reduziert werden, dass der Fahrer erfährt. Wenn andererseits die Luftmenge in den Zylindern groß ist, wird die Fluktuation der Kraftmaschinen-Drehzahl groß, sodass aufgrund der Vibrationen der Fahrer ein Unbehaglichkeitsgefühl erfährt.
In dem Fall, wenn der Starter ein Push-out-artiger Starter ist, bei dem ein Ritzel herausgeschoben wird, um mit einem Zahnkranz in einen Eingriff zu gelangen, kann der Eingriff innerhalb einer kurzen Zeitperiode erreicht werden, wenn eine Differenz zwischen einer Drehzahl des Zahnkranzes und des Ritzelszum Zeitpunkt des Eingriffs zwischen dem Zahnkranz und dem Ritzel gering ist. Es ist daher unwahrscheinlich, dass ein unangenehmes Geräusch durch den Fahrer bemerkt wird, welches zum Zeitpunkt des Eingriffs bzw. der Einkupplung erzeugt wird. Wenn andererseits die Differenz der Drehzahl groß ist, ist eine lange Zeit erforderlich, um die Einkupplung zu erreichen. Folglich ist es wahrscheinlich, dass der Fahrer ein unangenehmes Geräusch wahrnimmt, dass zum Zeitpunkt der Einkupplung erzeugt wird. Wenn darüber hinaus der Variationsbereich der Kraftmaschinen-Drehzahl groß ist, ändert sich die Differenz der Drehzahl stark, sodass die Einkupplung bzw. der Eingriff schwierig erreicht wird. Als ein Ergebnis ist es wahrscheinlich, dass der Fahrer ein unangenehmes Geräusch wahrnimmt, welches zum Zeitpunkt des Eingriffs bzw. der Einkupplung erzeugt wird.
Andererseits wird während der Kraftstoffunterbrechung ein Drosselventil-Öffnungsgrad gesteuert, sodass das Drosselventil in einer vollständig geschlossenen Position ist. Es gibt eine Antwortverzögerung bzw. Ansprechverzögerung von der Erzeugung der Neustart-Anforderung bis der Drosselventil-Öffnungsgrad von dem in der vollständig geschlossenen Position zu einem Ziel-Öffnungsgrad zum Zeitpunkt des Neustarts vergrößert wird, um die Luftmenge in den Zylindern auf eine angeforderte Luftmenge für den Neustart zu erhöhen. Die Antwortverzögerung eines Ansaug-Systems ist signifikant größer als jene eines Kraftstoffeinspritzsystems. Selbst dann, wenn die Kraftstoffeinspritzung unmittelbar neu gestartet wird, ansprechend auf die Erzeugung der Neustart-Anforderung, ist daher die Vergrößerung der Luftmenge in den Zylindern verzögert, auch aufgrund der Antwortverzögerung des Ansaug-Systems, was zu einem geringen Verbrennungs-Drehmoment der Kraftmaschine zum Zeitpunkt des Neustarts führt.
In dem Bereich der Drehzahl, in dem die Kraftmaschine durch sich selbst wiederhergestellt werden kann, wird daher eine Frequenz (Wahrscheinlichkeit) des Fehlschlagens des Neustarts höher. Selbst dann, wenn der Neustart der Kraftmaschine mit dem Starter erfolgt, wird ferner die Zeitspanne vom Neustart bis zur Wiederherstellung der Kraftmaschinen-Drehzahl lang. Um die oben stehenden Nachteile zu vermeiden, ist es notwendig, eine bestimmte Luftmenge in den Zylindern sicherzustellen, d.h., einen Ansaugleitungsdruck auf einen bestimmten Wert oder Größe einzustellen, vor der Erzeugung der Neustart-Anforderung.
Um die sich entgegenstehenden Ziele zu erreichen, d.h., eine Neustartfähigkeit sicherzustellen, während die Fluktuation der Kraftmaschinen-Drehzahl reduziert wird, ist es insbesondere notwendig, die Luftmenge in den Zylindern zu steuern, sodass diese in einen bestimmten Bereich fällt, d.h., den Ansaugleitungsdruck derart zu steuern, dass dieser in zur Vorbereitung für die Neustart-Anforderung in einen bestimmten Bereich fällt, die durch eine Anforderung des Fahrers nach der Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung zu jeder Zeit erzeugt werden kann.
Daher wurde die folgende Automatikstopp/Start-Steuervorrichtung für den Verbrennungsmotor vorgeschlagen. Die Automatikstopp/Start-Steuervorrichtung stellt die Steuergröße des Ansaugsystems ein, z.B. den Drosselventil-Öffnungsgrad auf der Öffnungsseite (an der Seite, an der die Luftmenge anwächst) des Drosselventil-Öffnungsgrades zum Zeitpunkt der Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung. Der eingestellte Drosselventil-Öffnungsgrad ermöglicht eine Reduzierung der Fluktuation der Kraftmaschinen-Drehzahl unmittelbar vor dem Stopp der Kraftmaschinenrotation, um die Vibrationen der Kraftmaschine zu reduzieren, während eine notwendige Luftansaugmenge sichergestellt wird, um die Neustartfähigkeit sicherzustellen (siehe z.B. japanische veröffentlichte Patentanmeldung mit der Nummer JP 2010-242 621 A ). In der oben beschriebenen Steuervorrichtung wurde auch der Antrieb des Drosselventil-Öffnungsgrades auf der Verschlussseite zusammen mit einer Reduzierung der Kraftmaschinen-Drehzahl vorgeschlagen. Auf diese Art und Weise werden die Vibrationen der Kraftmaschinen aufgrund von Fluktuationen der Kraftmaschinen-Drehzahl weiter reduziert.
Der Stand der Technik weist jedoch die folgenden Probleme auf.
In einem Prozess zur Reduzierung der Kraftmaschinen-Drehzahl, ansprechend auf die Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung, ist ein Ansaugleitungsdruck ein Druck, der einen Ausgleich zwischen der Luftmenge erzielt, die über das Drosselventil in die Zylinder gesaugt wird, und der Luftmenge, die von den Zylindern an eine Auspuffleitung abgegeben wird. In dem oben stehenden Prozess wächst der Ansaugleitungsdruck allmählich an, wenn die Kraftmaschinen-Drehzahl abfällt. Schließlich wird der Ansaugleitungsdruck gleich einem Atmosphärendruck.
Die Luftmenge, die durch das Drosselventil geht, wird durch den Drosselventil-Öffnungsgrad bestimmt, und ist eine Differenz zwischen einem Druck auf der vorgelagerten Seite des Drosselventils und einem Druck auf der nachgelagerten Seite davon. Wenn der Drosselventil-Öffnungsgrad geringer wird, wird daher die Luftmenge reduziert, die in die Ansaugleitung eingeführt wird. Daher wird das Ausmaß des Anwachsens des Ansaugleitungsdrucks aufgrund der Reduzierung der Kraftmaschinen-Drehzahl geringer. Ferner ist der Drosselventil-Öffnungsgrad zum Zeitpunkt der Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung im allgemeinen auf den Öffnungsgrad eingestellt, der die Luftmenge sicherstellt, der ermöglicht, dass ein Leerlaufzustand der Kraftmaschine aufrechterhalten werden kann (Luftmenge für Leerlaufgeschwindigkeits-Steuerung bzw. Idle Speed Control (ISC)).
In der Automatikstopp-Start-Steuervorrichtung, die in der oben zitierten japanischen veröffentlichten Patentanmeldung mit der Nummer 2010-242621 beschrieben ist, wird sowohl in dem Fall, wenn der Drosselventil-Öffnungsgrad konstant eingestellt ist, und in dem Fall, wenn der Drosselventil-Öffnungsgrad auf der Verschlussseite mit der Reduzierung der Kraftmaschinen-Drehzahl angetrieben wird, der Drosselventil-Öffnungsgrad nicht an der Verschlussseite des Drosselventil-Öffnungsgrads zum Zeitpunkt der Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung eingestellt. Es wird daher sichergestellt, dass die Luftmenge, die durch das Drosselventil geht, gleich oder größer als die Luftmenge für die ISC ist. Als ein Ergebnis wird das Ausmaß des Anwachsens des Ansaugleitungsdrucks aufgrund der Reduzierung der Kraftmaschinen-Drehzahl relativ groß.
Obwohl erwünscht ist, dass der Ansaugleitungsdruck derart gesteuert wird, dass dieser in einen bestimmten Bereich fällt, um die sich entgegenstellenden Ziele, wie oben beschrieben, zu erreichen, wird die Zeit relativ gering, die ermöglicht, dass der bestimmte Bereich sichergestellt werden kann. Als ein Ergebnis wird die Neustart-Anforderung erzeugt, wenn der Ansaugleitungsdruck geringer als der Bereich ist, in den der Ansaugleitungsdruck unter der Steuerung fallen soll, oder der Ansaugleitungsdruck unmittelbar vor dem Stopp der Rotation der Kraftmaschine wird höher als der Bereich, in den der Ansaugleitungsdruck unter der Steuerung fallen soll. Als ein Ergebnis liegt ein Problem vor, bei dem die Fluktuation der Kraftmaschinen-Drehzahl groß wird.
In der Automatikstopp/Start-Steuervorrichtung, die in der oben zitierten japanischen veröffentlichten Patentanmeldung mit der Nummer 2010-242621 beschrieben ist, kann in dem Fall, wenn der Drosselventil-Öffnungsgrad konstant eingestellt ist, der Drosselventil-Öffnungsgrad ferner nicht deutlich größer als der Drosselventil-Öffnungsgrad zum Zeitpunkt der Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung eingestellt werden, da es erforderlich ist, dass der Drosselventil-Öffnungsgrad eingestellt wird, um die sich entgegenstehenden, oben beschriebenen Ziele zu erreichen. Daher liegt ein weiteres Problem darin, dass eine lange Zeit erforderlich ist, damit der Ansaugleitungsdruck den Bereich erreicht, in den der Ansaugleitungsdruck unter der Steuerung fallen soll. Wenn ferner der Drosselventil-Öffnungsgrad zuerst groß eingestellt ist und dann mit der Reduzierung der Kraftmaschinen-Drehzahl auf die Verschlussseite angetrieben wird, tritt eine Änderung der Kraftmaschinen-Drehzahl, die als eine Bedingung zum Antrieb des Drosselventil-Öffnungsgrades auf der Verschlussseite eingestellt ist, tatsächlich nicht auf.
Ferner beschreibt US 2007 / 0 078 040 A1 eine Verbrennungsmotor-Stopp/Neustart-Steuerung. Während der Ausführung des automatischen Verbrennungsmotor-Stopp-Steuerbetriebs veranlasst die Verbrennungsmotor-Stopp/Neustart-Steuerung ein Automatikgetriebe, eine Übertragung in einen Spezialmodus einzuleiten, bevor die Kraftstoffzufuhr unterbrochen wird, und bewirkt, dass die Vorwärtskupplung zu einem bestimmten Zeitpunkt nach dem Automatikgetriebe vollständig einrückt.
DE 600 09 981 T2 beschreibt ferner eine Abschaltsteuerung für Dieselbrennkraftmaschinen, bei der die Kraftstoffzufuhr nicht sofort in dem Moment aufhört, in dem ein Funktionsmittel von „EIN“ auf „AUS“ geschaltet wird, sondern weiterhin Brennstoff eingespritzt wird für ein vorausgewähltes Zeitintervall mit einem Betrag entsprechend dem Motorstopp-Steuermodus, welcher in Abhängigkeit von der verstrichenen Zeit ausgewählt ist.
DE 102 01 889 A1 beschreibt ferner ein Steuersystem, das eine automatische Motorstopp- und Startsteuerung durchführt, während der Unterdruck des Kraftstofftanks auf einem geeigneten Niveau gehalten wird.
DE 101 43 065 A1 beschreibt ferner eine Vorrichtung zur automatischen Stopp-/Startsteuerung eines Verbrennungsmotors, die ein frühes Abfallen einer Servo-Unterstützung für Bremsen erkennt, während der Motor automatisch gestoppt wird.
DE 10 2009 035 173 A1 beschreibt ferner ein Verfahren zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine, bei dem ein Öffnungswinkel einer in einem Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine angeordneten Drosselklappe eingestellt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung dient zur Lösung der oben beschriebenen Probleme, und zielt auf die Bereitstellung einer Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor und ein Verfahren zum Steuern des Verbrennungsmotors, die in der Lage sind, einen Ansaugleitungsdruck schnell in einem Bereich zu steuern, der eine Neustartfähigkeit sicherstellt, während eine Fluktuation der Kraftmaschinen-Drehzahl nach der Erzeugung einer Automatikstopp-Anforderung reduziert wird, und die erlaubt, dass der Ansaugleitungsdruck für eine längere Zeitperiode aufrechterhalten werden kann.
Eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Leerlaufstopp-Steuerabschnitt zum Stoppen einer Kraftstoffeinspritzung, ansprechend auf eine Erzeugung einer Automatikstopp-Anforderung zum Stoppen des Verbrennungsmotors, und zum Neustarten des Verbrennungsmotors, ansprechend auf eine Erzeugung einer Neustart-Anforderung; und einen Luftansauggrößen-Steuerabschnitt zum Einstellen einer Steuergröße eines Ansaug-Systems zum Steuern einer Luftansaugmenge des Verbrennungsmotors, sodass die Luftansaugmenge ungefähr zu Null wird, wenn ein Ansaugleitungsdruck des Verbrennungsmotors zum Zeitpunkt der Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung höher als ein vorbestimmter Druck ist, und zum Einstellen der Steuergröße des Ansaug-Systems, sodass die Luftansaugmenge größer als die Luftansaugmenge zum Zeitpunkt der Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung wird, bis der Ansaugleitungsdruck gleich dem vorbestimmten Druck wird und dann die Luftansaugmenge ungefähr zu Null wird, wenn der Ansaugleitungsdruck geringer als der vorbestimmte Druck ist.
Ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei der Verbrennungsmotor einen Leerlaufstopp-Steuerabschnitt enthält zum Stoppen einer Kraftstoffeinspritzung, ansprechend auf eine Erzeugung einer Automatikstopp-Anforderung zum Stoppen des Verbrennungsmotors, und zum Neustarten des Verbrennungsmotors, ansprechend auf eine Erzeugung einer Neustart-Anforderung, umfasst ferner einen Luftansauggrößen-Steuerschritt zum Einstellen einer Steuergröße eines Ansaug-Systems zum Steuern einer Luftansauggröße des Verbrennungsmotors, sodass die Luftansauggröße ungefähr zu Null wird, wenn ein Ansaugleitungsdruck des Verbrennungsmotors zum Zeitpunkt der Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung höher als ein vorbestimmter Druck ist, und zum Einstellen der Steuergröße des Ansaug-Systems, sodass die Luftansauggröße größer als die Luftansauggröße zum Zeitpunkt der Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung wird, bis der Ansaugleitungsdruck gleich dem vorbestimmten Druck wird, und die Luftansauggröße dann zu ungefähr Null wird, wenn der Ansaugleitungsdruck geringer als der vorbestimmte Druck ist.
Gemäß der Steuervorrichtung für den Verbrennungsmotor und dem Verfahren zum Steuern des Verbrennungsmotors der vorliegenden Erfindung stellt der Luftansauggrößen-Steuerabschnitt (in dem Luftansauggrößen-Steuerschritt) die Steuergröße des Ansaugsystems ein, zum Steuern der Luftansauggröße des Verbrennungsmotors, sodass die Luftansauggröße zu ungefähr Null wird, wenn der Ansaugleitungsdruck des Verbrennungsmotors zum Zeitpunkt der Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung höher als der vorbestimmte Druck ist, und stellt die Steuergröße des Ansaug-Systems ein, sodass die Luftansauggröße größer als die Luftansauggröße zum Zeitpunkt der Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung wird, bis der Ansaugleitungsdruck gleich dem vorbestimmten Druck wird und dann die Luftansauggröße ungefähr zu Null wird, wenn der Ansaugleitungsdruck geringer als der vorbestimmte Druck ist.
Es kann daher eine Steuervorrichtung für den Verbrennungsmotor und ein Verfahren zum Steuern des Verbrennungsmotors erhalten werden, die den Ansaugleitungsdruck in dem Bereich schnell steuern können, der die Neustartfähigkeit sicherstellen kann, während die Fluktuation der Kraftmaschinen-Drehzahl nach der Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung reduziert wird und ermöglicht wird, dass der Ansaugleitungsdruck für die lange Zeitperiode aufrechterhalten werden kann.
Figurenliste

1 ist ein Konfigurationsdiagramm zur Darstellung eines allgemeinen Systems mit einer Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Betriebs der Steuervorrichtung für den Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine erläuternde Ansicht zur Darstellung einer Antwortcharakteristik eines Ansaugleitungsdrucks zu einem Drosselventil-Öffnungsgrad in der Steuervorrichtung für den Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
4A ist eine erläuternde Ansicht zur Darstellung einer Antwortcharakteristik des Ansaugleitungsdruckes zu einer Schrittgröße des Drosselventil-Öffnungsgrades in der Steuervorrichtung für den Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
4B ist eine andere erläuternde Ansicht zur Darstellung der Antwortcharakteristik des Ansaugleitungsdrucks zu der Schrittgröße des Drosselventil-Öffnungsgrades in der Steuervorrichtung für den Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
5 ist ein Zeitdiagramm zur Darstellung eines Betriebs der Steuervorrichtung für den Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
6 ist ein anderes Zeitdiagramm zur Darstellung des Betriebs der Steuervorrichtung für den Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung; und
7 ist eine erläuternde Ansicht zur Darstellung einer Drehzahlcharakteristik eines Startermotors in der Steuervorrichtung für den Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform einer Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In jeder der Zeichnungen werden die gleichen oder äquivalente Teile durch die gleichen Bezugszeichen für die Beschreibung bezeichnet.
Ausführungsform 1
1 ist ein Konfigurationsdiagramm zur Darstellung eines allgemeinen Systems mit einer Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Obwohl eine Vielzahl von Zylindern 2 für einen Verbrennungsmotor 1 (im Folgenden einfach als „Kraftmaschine 1“ bezeichnet) bereitgestellt werden, ist nur einer der Zylinder 2 in 1 dargestellt.
In 1 sind eine Ansaugleitung 3 und eine Auspuffleitung 4 mit dem Zylinder 2 der Kraftmaschine 1 verbunden. Die Ansaugleitung 3 wird verwendet, um Luft in den Zylinder 2 anzusaugen. Die Auspuffleitung 4 wird verwendet, um Abgas abzuleiten, das durch Verbrennung eines Gemischs in einer Verbrennungskammer (nicht gezeigt) des Zylinders 2 erzeugt wird. An der vorgelegten Seite der Ansaugleitung 3 wird ein Luftfilter 5 bereitgestellt. Ein Ansaugluft-Temperatursensor 6 zum Erfassen einer Temperatur der Ansaugluft ist an dem Luftfilter 5 angebracht. An der nachgelegten Seite des Luftfilters 5 ist ein Luftflusssensor 7 zum Erfassen einer Flussrate der Ansaugluft (Ansaugluftgröße) angebracht.
An der nachgelagerten Seite des Luftflusssensors 7 wird ein Drosselventil 9 bereitgestellt. Das Drosselventil 9 passt die Flussrate der Ansaugluft an, durch Verwendung der Leistung eines Motors 8. Ein Drosselventil-Öffnungsgradsensor 10 zum Erfassen eines Öffnungsgrades des Drosselventils 9 wird in der Nähe des Drosselventils 9 an der Ansaugleitung 3 bereitgestellt. Auf der nachgelagerten Seite des Drosselventils 9 wird ein Ausgleichsbehälter 11 bereitgestellt.
Ein Ansaugdrucksensor 12 zum Erfassen eines Ansaugleitungsdrucks wird an dem Ausgleichsbehälter 11 angebracht. An der nachgelagerten Seite des Ausgleichsbehälters 11 wird ein Ansaugkrümmer 13 bereitgestellt, zum Liefern der Ansaugluft an die Verbrennungskammer von jedem der Zylinder 2, in einer verteilten Art und Weise. Ein Kraftstoffeinspritzventil 14 zum Einspritzen eines Kraftstoffs wird an dem Ansaugkrümmer 13 in der Nähe eines Ansauganschlusses von jedem der Zylinder 2 bereitgestellt.
Das Gemisch aus Kraftstoff, der von dem Kraftstoffeinspritzventil 14 eingespritzt wird, und der Ansaugluft wird in die Verbrennungskammer von jedem der Zylinder 2 über ein Ansaugventil (nicht gezeigt) angesaugt. Das in die Verbrennungskammer von jedem der Zylinder 2 angesaugte Gemisch wird durch eine Zündkerze (nicht gezeigt) gezündet, die am oberen Teil des Zylinders 2 bereitgestellt wird, um das angesaugte Gemisch zur Verbrennung zu Zünden. Ein Abgas, welches durch die Verbrennung des Gemisches erzeugt wird, wird durch einen Katalysator (nicht gezeigt) von der Auspuffleitung geleitet, um in die Atmosphäre abgegeben zu werden.
Ein Wassertemperatursensor (nicht gezeigt) zum Erfassen einer Temperatur von Kühlwasser für die Kraftmaschine 1 und ein Kurbelwellenwinkelsensor 15 zum Erfassen eines Signals, das bei jedem Mal ausgegeben wird, wenn eine Kurbelwelle der Kraftmaschine 1 um einen vorbestimmten Winkel rotiert, sind an der Kraftmaschine 1 angebracht. Eine Kraftmaschinen-Steuereinheit (im Folgenden als „ECU“ abgekürzt) 30, die im Folgenden beschrieben wird, erfasst einen Kurbelwellenwinkel und berechnet eine Kraftmaschinen-Drehzahl auf Grundlage des erfassten Signals des Kurbelwellenwinkelsensors 15.
Der Kraftmaschine 1 wird ferner ein Starter 20 bereitgestellt. Der Starter 20 treibt einen Zahnkranz 16 rotationsartig an, der der Kraftmaschine 1 bereitgestellt ist, zum Zeitpunkt eines Starts (Schlüssel-AN-Start) mit einem Schlüssel (nicht gezeigt) oder eines Neustarts. Der Starter 20 umfasst ein Ritzel 21, ein Ritzel-Herausschiebeabschnitt 22, einen Startermotor 23, und einen Startermotor-Antriebsabschnitt 24.
Das Ritzel 21 steht im Eingriff mit dem Zahnkranz 16, um den Zahnkranz 16 rotationsartig anzutreiben. Der Ritzel-Herausschiebeabschnitt 22 schiebt das Ritzel 21 hin zu dem Zahnkranz 16, sodass das Ritzel 21 in eine im Eingriff stehende Einkupplung mit dem Zahnkranz 16 gelangt. Der Startermotor-Antriebsabschnitt 24 treibt den Startermotor 23 an, um das Ritzel 21 rotationsartig anzutreiben.
Jeder von dem Ritzel-Herausschiebeabschnitt 22 und dem Startermotor-Antriebsabschnitt 24 wird durch ein Antriebssignal von der ECU 13 individuell angetrieben. Der Betrieb des Starters 20 wird im Folgenden detailliert beschrieben. Der Starter 20, die ECU 30 und die verschiedenen, oben beschriebenen Sensoren werden mit elektrischer Energie von einer Batterie 17 versorgt.
Die ECU 30 umfasst eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 31, eine ECU (Mikroprozessor) 32, einen Lese-Speicher (ROM) 33, einen Speicher mit direktem Zugriff (RAM) 34 und einer Antriebsschaltung 35. Ausgabesignale von den oben beschriebenen verschiedenen Sensoren und Erfassungssignale für die Betätigungsgröße eines Gaspedals (nicht gezeigt) und der Betätigungsgröße eines Bremspedals (nicht gezeigt) werden in die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 31 eingegeben.
Die CPU 32 führt eine Berechnung durch, ob oder ob nicht eine Steuerung zum Start, Stopp und Neustart der Kraftmaschine 1 durchgeführt werden kann, und gibt die Resultate der Berechnung an die Antriebsschaltung 35 aus. Der ROM 33 speichert ein Steuerprogramm und verschiedene Steuerkonstanten, die für verschiedene Berechnungen verwendet werden, die in der CPU 32 durchgeführt werden. Der RAM 34 speichert die Resultate der Berechnung temporär, die in der CPU 32 durchgeführt werden. Die Antriebsschaltung 35 gibt das Antriebssignal an das Kraftstoffeinspritzventil 14 und dergleichen aus, gemäß den Resultaten der Berechnung, die in der CPU 32 durchgeführt werden.
Die ECU 30 führt eine Berechnung der Kraftmaschinen-Drehzahl auf Grundlage des erfassten Signals des Kurbelwellenwinkelsensors 15 durch. Die ECU 30 bestimmt auch einen Betriebszustand der Kraftmaschine 1, unter Verwendung des Steuerprogramms und der Steuerkonstanten, die in dem ROM 33 gespeichert sind, auf Grundlage der Ausgabesignale von den verschiedenen Sensoren, einschließlich des Luftansaug-Temperatursensors 6, um ein Antriebssignal und eine Steuergröße auszugeben, gemäß der Intension eines Fahrers, an das Kraftstoffeinspritzventil 14, den Motor 8 und dergleichen. Die ECU 30 bestimmt auch, ob oder ob nicht eine Automatikstopp-Bedingung oder eine Neustart-Bedingung der Kraftmaschine 1 erfüllt ist, um eine Steuerung des Drosselventils 19 während des Automatikstopps der Kraftmaschine 1 durchzuführen und den Starter 20 zum Zeitpunkt eines Neustarts zu steuern.
Im Folgenden wird der Betrieb des Starters 20 beschrieben. Wenn zuerst ein Rotationszustand der Kraftmaschine 1 die Neustartbedingung nach dem Stopp erfüllt, zum Zeitpunkt eines Schlüssel-AN-Start oder nach dem Automatikstopp der Kraftmaschine 1, führt die CPU 32 eine Berechnung für den Start oder eine Berechnung für den Neustart der Kraftmaschine 1 aus, auf Grundlage der Ausgangssignale von den verschiedenen Sensoren, die über die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 31 in die ECU 30 eingegeben werden.
Als nächstes wird das Antriebssignal von der Antriebsschaltung 35 der ECU 30 an den Ritzel-Herausschiebeabschnitt 22 ausgegeben, auf Grundlage der Resultate der Berechnung zum Start der Anregung des Ritzel-Herausschiebeabschnitts 22. Durch den Start der Anregung des Ritzel-Herausschiebeabschnitts 22 wird das Ritzel 21 herausgeschoben, um mit dem Zahnkranz 16 in einem Eingriff zu stehen.
Danach wird das Antriebssignal von der Antriebsschaltung 35 der ECU 30 an den Startermotor-Antriebsabschnitt 24 ausgegeben, um eine Versorgungsschaltung für den Startermotor 23 zu schließen. Danach erfolgt eine Energieversorgung von der Batterie 17, um den Startermotor 23 anzutreiben, um die Kraftmaschine 1 über das Ritzel 21 und den Zahnkranz 16 rotationsartig anzutreiben. Als ein Ergebnis wird die Kraftmaschine gestartet oder neu gestartet.
Nachdem die Neustartbedingung erfüllt ist, während der Motor 1 durch die Massenträgheit nach dem Automatikstopp rotiert, wird eine Kraftmaschine-Drehzahl Ne durch ein Drehzahl-Berechnungsmittel berechnet, das durch eine Programmsoftware in der CPU konfiguriert ist, auf Grundlage des Erfassungssignals von dem Kurbelwellenwinkelsensor 15, das in die ECU 30 eingegeben wird, wie im Folgenden beschrieben wird. Danach wird das Antriebssignal gemäß der berechneten Kraftmaschinen-Drehzahl Ne an den Ritzel-Herausschiebeabschnitt 22 oder den Startermotor-Antriebsabschnitt 24 von der Antriebsschaltung 35 der ECU 30 ausgegeben, um den Starter 20 anzutreiben, um die Kraftmaschine 1 neu zu starten.
Die ECU 30 umfasst einen Leerlaufstopp-Steuerabschnitt und einen Luftansauggrößen-Steuerabschnitt.
Der Leerlaufstopp-Steuerabschnitt stoppt die Kraftstoffeinspritzung, ansprechend auf die Erzeugung einer Automatiksteuer-Anforderung zum Stopp der Kraftmaschine 1, und startet die Kraftmaschine 1 neu, ansprechend auf die Erzeugung einer Neustart-Anforderung.
Wenn der Ansaugleitungsdruck der Kraftmaschine 1 zum Zeitpunkt der Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung höher ist als ein vorbestimmter Druck, stellt der Luftansauggrößen-Steuerabschnitt eine Steuergröße eines Ansaugsystems zum Steuern der Ansaugluftgröße der Kraftmaschine 1 ein, sodass eine Ansaugluftgröße ungefähr Null wird. Wenn andererseits der Ansaugleitungsdruck geringer als der vorbestimmte Druck ist, stellt der Luftansauggrößen-Steuerabschnitt die Steuergröße des Ansaugsystems ein, sodass die Luftansauggröße größer wird als zum Zeitpunkt der Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung, bis der Ansaugleitungsdruck gleich dem vorbestimmten Druck wird, und dann wird die Luftansauggröße ungefähr zu Null.
Bei dem vorbestimmten Druck handelt es sich um ein Ansaugleitungsdruck, der erlaubt, dass eine Fluktuation der Drehzahl der Kraftmaschine 1 gleich oder geringer als eine vorbestimmte Größe zum Zeitpunkt des Neustarts der Kraftmaschine 1 wird, und der erlaubt, dass die Luftmenge in den Zylindern der Kraftmaschine 1 zum Zeitpunkt der Erzeugung der Neustart-Anforderung gleich oder größer als die Luftmenge wird, die notwendig ist, um den Kraftstoff zu verbrennen, der an die Zylinder geliefert wird.
Als nächstes wird ein Betrieb der Steuervorrichtung für den Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf ein Flussdiagramm der 2 beschrieben. Der Betrieb wird in jeder vorbestimmten Zeitperiode in der ECU 30 ausgeführt.
Gemäß 2 misst die ECU 30 zuerst den Ansaugleitungsdruck der Kraftmaschine 1 (Schritt S1). Anschließend führt die ECU 30 eine Verarbeitung zum Mitteln des Ansaugleitungsdrucks durch, der im Schritt S1 gemessen wird (Schritt S2). Als nächstes bestimmt die ECU 30, ob oder ob nicht Neustart-Bedingungen erfüllt sind (Schritt S3).
Wenn im Schritt S3 bestimmt wird, dass die Neustart-Bedingungen erfüllt sind (d.h., Ja), stellt die ECU 30 einen Drosselventil-Ziel-Öffnungsgrad für einen Öffnungsgrad zum Neustart ein, und startet die Kraftmaschine 1 neu (Schritt S4). Anschließend gibt die ECU 30 ein Ausführungsflag auf Null frei (Schritt S5). Dann wird die in 2 dargestellte Verarbeitung beendet.
Wenn andererseits im Schritt S3 bestimmt wird, dass die Neustart-Bedingungen nicht erfüllt sind (d.h., NEIN), bestimmt die ECU 30, dass jede der Neustartbedingungen nicht erfüllt sind, z.B. ist das Bremspedal betätigt und daher ist die Neustartvoraussetzung nicht erfüllt. Daher bestimmt die ECU 30 dann, ob oder ob nicht Automatikstopp-Bedingungen erfüllt sind (Schritt S6).
Wenn im Schritt S6 bestimmt wird, dass die Automatikstopp-Bedingungen nicht erfüllt sind (d.h., NEIN), bestimmt die ECU 30, dass jede der Automatikstopp-Bedingungen nicht erfüllt sind, z.B., dass das Bremspedal betätigt wird und daher die Automatikstopp-Voraussetzung nicht erfüllt ist. Die ECU 30 weist dann ein Leerlaufstopp-System- (engl. Idle Stopp System bzw. ISS)Flag auf einen vorhergehenden Wert des ISS-Flags zu (Schritt S7). Als nächstes gibt die ECU 30 das ISS-Flag auf Null frei (Schritt S8). Dann geht die Verarbeitung zum Schritt S4.
Wenn andererseits im Schritt S6 bestimmt wird, dass die Automatikstopp-Bedingungen erfüllt sind (d.h., JA), weist die ECU 30 das ISS-Flag auf den vorhergehenden Wert des ISS-Flags zu (Schritt S9). Anschließend stellt die ECU 30 das ISS-Flag auf 1 (Schritt S10). Als nächstes bestimmt die ECU 30, ob oder ob nicht der vorhergehende Wert des ISS-Flags 1 ist ((Schritt S11).
Wenn im Schritt S11 bestimmt wird, dass der vorhergehende Wert des ISS-Flags nicht 1 ist (Null ist) (d.h., NEIN), bestimmt die ECU 30, ob oder ob nicht der Ansaugleitungsdruck kleiner als ein erster Kriteriumswert P1 ist (Schritt S12).
Wenn im Schritt S12 bestimmt wird, dass der Ansaugleitungsdruck kleiner als der erste Kriteriumswert P1 ist (d.h., JA), stellt die ECU 30 das Ausführungsflag auf 1 (Schritt S13) und bestimmt dann, ob oder ob nicht das Ausführungsflag auf 1 gestellt wird (Schritt S14).
Wenn andererseits im Schritt S12 bestimmt wird, dass der Ansaugleitungsdruck gleich oder größer als der erste Kriteriumswert P1 ist (d.h., NEIN), gibt die ECU 30 das Ausführungsflag auf Null frei (Schritt S15). Dann geht die Verarbeitung zum Schritt S14. Wenn im Schritt S11 bestimmt wird, dass der vorhergehende Wert des ISS-Flags 1 ist (d.h., JA), geht die Verarbeitung direkt zum Schritt S14.
Wenn im Schritt S14 bestimmt wird, dass das Ausführungsflag auf 1 gestellt ist (d.h., JA), bestimmt dann die ECU 30, ob oder ob nicht der Ansaugleitungsdruck kleiner als ein zweiter Kriteriumswert P2 ist (Schritt S16).
Wenn im Schritt S16 bestimmt wird, dass der Ansaugleitungsdruck kleiner als der zweite Kriteriumswert P2 ist (d.h., JA), stellt die ECU 30 den Drosselventil-Ziel-Öffnungsgrad auf einen vorbestimmten Wert K1 (Schritt S17). Dann wird die in 2 dargestellte Verarbeitung beendet.
Wenn andererseits im Schritt S14 bestimmt wird, dass das Ausführungsflag auf Null freigegeben wird (d.h., NEIN) oder im Schritt S16 bestimmt wird, dass der Ansaugleitungsdruck gleich oder größer als der zweite Kriteriumswert aus P2 ist (d.h., NEIN), stellt die ECU 30 einen Wert, der durch Addieren eines vorbestimmten Werts K2 zu einem voll geschlossenen Lernwert erhalten wird, als den Drosselventil-Ziel-Öffnungsgrad ein (Schritt S18). Anschließend gibt die ECU 30 das Ausführungsflag auf Null frei (Schritt S19). Dann wird die in 2 dargestellte Verarbeitung beendet.
Die Verarbeitung zum Mitteln des Ansaugleitungsdruckes, die im Schritt S2 durchgeführt wird, wird nun mit Bezug auf 3 beschrieben. Der Ansaugleitungsdruck, der durch den Ansaugdrucksensor 12 erfasst wird, schwingt bzw. pulsiert ineinander greifend mit der Bewegung eines Kolbens der Kraftmaschine 1. Daher wird der Ansaugleitungsdruck unter Verwendung eines Filters gemittelt, um die Schwingung daraus zu entfernen. Wenn eine Filterkonstante zu groß ist, wie in 3 dargestellt, besteht die Gefahr der Erzeugung einer Erfassungsverzögerung wenn sich der Ansaugleitungsdruck vorübergehend ändert. Die Verarbeitung zum Mitteln des Ansaugleitungsdrucks kann durch einen gleitenden Mittelwert ausgeführt werden.
Als nächstes wird der Einstellwert K1 des Drosselventil-Öffnungsgrades mit Bezug auf die 4A und 4B beschrieben, der erhalten wird, wenn das ISS-Flag auf 1 gestellt wird. 4A stellt ein Beispiel von Antworten auf den Ansaugleitungsdruck auf den Einstellwert des Drosselventil-Öffnungsgrads dar, die erhalten werden, wenn der Einstellwert des Drosselventil-Öffnungsgrades groß ist, während 4B ein Beispiel von Antworten des Ansaugleitungsdrucks auf den Einstellwert des Drosselventil-Öffnungsgrads darstellt, die erhalten werden, wenn der Einstellwert des Drosselventil-Öffnungsgrades klein ist. Für den Ansaugleitungsdruck stellt die durchgezogene Linie den Ansaugleitungsdruck an der vorgelagerten Seite des Filters dar und die gestrichelte Linie stellt den Ansaugleitungsdruck an der nachgelagerten Seite des Filters dar. In dem Programm wird eine Steuerung unter Verwendung des Ansaugleitungsdrucks an der nachgelagerten Seite des Filters durchgeführt.
In 4A wird der Drosselventil-Öffnungsgrad zum Zeitpunkt T1 auf K11 erhöht. Als ein Ergebnis beginnt der Ansaugleitungsdruck anzuwachsen. Danach wird zum Zeitpunkt T2 der Ansaugleitungsdruck an der nachgelagerten Seite des Filters gleich dem oben beschriebenen zweiten Kriteriumswert P2. Daher wird das Drosselventil 9 geschlossen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Ansaugleitungsdruck an der vorgelagerten Seite des Filters auf POS1 erhöht.
In 4B wird der Drosselventil-Öffnungsgrad zum Zeitpunkt T1 auf K12 (K12<K11) erhöht. Als ein Ergebnis beginnt der Ansaugleitungsdruck anzuwachsen. Danach wird der Ansaugleitungsdruck an der nachgelagerten Seite des Filters (zum Zeitpunkt T3 gleich dem oben beschriebenen zweiten Kriteriumswert P2. Daher wird das Drosselventil 9 geschlossen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Ansaugleitungsdruck an der vorgelagerten Seite des Filters auf POS2 erhöht.
Es wird aus den 4A und 4B verstanden, dass eine Zeitperiode, die erforderlich ist, damit der Ansaugleitungsdruck den zweiten Kriteriumswert P2 erreicht, kürzer wird, wenn der Einstellwert des Drosselventil-Öffnungsgrades größer wird. Darüber hinaus wird verstanden, dass die Antwort des Ansaugleitungsdrucks an der nachgelagerten Seite des Filters bei dem Ansaugleitungsdruck in der Nähe des zweiten Kriteriumswerts P2 stabilisiert wird, zwar sowohl in dem Fall der 4A als auch in dem Fall der 4B.
Die Antwort des Ansaugleitungsdrucks an der vorgelagerten Seite des Filters führt jedoch im Fall der 4A eine Überschwingung auf POS1 und im Fall der 4B auf POS2 aus. Der Ansaugleitungsdruck, der zum Neustart der Kraftmaschine 1 optimal ist, ist P2. Daher wird im Fall der 4A der Variationsbereich in der Kraftmaschinen-Drehzahl groß, und resultiert in einer großen Änderung in der Differenz zwischen der Drehzahl des Zahnkranzes und der des Ritzels. Daher werden der Zahnkranz und das Ritzel in einen Zustand gebracht, in dem es schwierig ist, einen Eingriff dazwischen zu erreichen. Es wird somit wahrscheinlicher, dass der Fahrer ein unangenehmes Geräusch wahrnimmt, dass zum Zeitpunkt des Eingriffs bzw. der Einkupplung erzeugt wird. Daher wird der Einstellwert K1 des Drosselventil-Öffnungsgrads eingestellt, sodass eine Überschwinggröße des Ansaugleitungsdrucks gleich oder geringer als ein vorbestimmter wert wird, und sodass die Zeitperiode, die erforderlich ist, damit der Ansaugleitungsdruck den zweiten Kriteriumswert P2 erreicht, gleich oder geringer als eine vorbestimmte Zeitperiode wird, gemäß der Menge an Abgas der Kraftmaschine 1 und der Drosselventil-Flussraten-Charakteristiken.
Als nächstes wird der vorbestimmte Wert K2 beschrieben, der zu dem vollständig geschlossenen Lernwert des Drosselventil-Öffnungsgrades addiert wird. Der vollständig geschlossene Lernwert des Drosselventil-Öffnungsgrades ist ein Sensorwert, der erhalten wird, wenn das Drosselventil 9 gegen die Ansaugleitung 3 gepresst wird, während des Kraftmaschinenstopps unmittelbar nach einem Schlüssel-AUS, der als ein Lernwert gespeichert ist.
Wenn eine Änderung zwischen einer atmosphärischen Temperatur zum Zeitpunkt des Lernens des vollständig geschlossenen Lernwerts und einer atmosphärischen Temperatur zum Zeitpunkt der Ausführung der Steuerung auftritt, wenn das Drosselventil 9 vollständig geöffnet werden soll, besteht eine Möglichkeit, dass das Drosselventil 9 unverhältnismäßig gegen die Ansaugleitung 3 gepresst wird, auf Grundlage der Temperaturcharakteristik des Motors 8, der das Drosselventil 9 antreibt. Wenn das Drosselventil 9 unverhältnismäßig gegen die Ansaugleitung 3 gepresst wird, besteht eine Gefahr eines Motorbrandes im schlimmsten Fall. Durch Addieren eines Spielraums bzw. einer Spanne, die mit dem vorbestimmten Wert K2 zusammenhängt, zu dem vollständig geschlossenen Lernwert, kann der Motorbrand vermieden werden, um die Ausführung der Drosselventil-Steuerung zu ermöglichen. Für den Einstellwert des vorbestimmten Werts K2 wird im Allgemeinen ca. 5 mV verwendet.
Im Folgenden wird ein Betrieb der Steuervorrichtung für den Verbrennungsmotor gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die gezeigten Diagramme der 5 und 6 geschrieben. 5 stellt Antworten dar, die erhalten werden, wenn die Neustart-Anforderung in dem Fall erzeugt wird, wenn die Kraftmaschine-Drehzahl gering ist, wohingegen 6 Antworten darstellen, die erhalten werden, wenn die Neustart-Anforderung in dem Fall erzeugt wird, wenn die Kraftmaschinen-Drehzahl hoch ist.
Wenn in 5 zuerst die Automatikstopp-Voraussetzung der Kraftmaschine 1 zum Zeitpunkt t1 erfüllt ist, wird die Kraftstoffversorgung von dem Kraftstoffeinspritzventil 14 oder dergleichen gestoppt, um die Automatikstopp-Steuerung auszuführen. Dann wird das ISS-Flag auf 1 gestellt. Als ein Resultat der Erfüllung der Automatikstopp-Voraussetzung zum Ausführen der Automatikstopp-Steuerung wird die Kraftmaschine-Drehzahl Ne reduziert, während die Kraftmaschine 1 nach dem Zeitpunkt t1 durch die Massenträgheit rotiert.
Zu diesem Zeitpunkt (Zeitpunkt t1), werden ein Ansaugleitungsdruck Pb und der erste Kriteriumswert P1 [mmHg] miteinander verglichen. Im Fall der 5 ist der Ansaugleitungsdruck Pb geringer als der erste Kriteriumswert P1. Daher wird der Drosselventil-Öffnungsgrad auf den vorbestimmten Wert K1 eingestellt. Durch Einstellen des Drosselventil-Öffnungsgrads auf den vorbestimmten Wert K1 zum Zeitpunkt t1 wird der Ansaugleitungsdruck Pb anschließend erhöht.
Zum Zeitpunkt t2, bei dem der Ansaugleitungsdruck Pb den zweiten Kriteriumswert P2 überschreitet, wird der Drosselventil-Öffnungsgrad anschließend auf den Wert eingestellt, der erhalten wird, durch Addieren des vorbestimmten Werts K2 zu dem vollständig geschlossenen Lernwert. Als ein Ergebnis kann der Ansaugleitungsdruck Pb in der Nähe des ersten Kriteriumswert P1 aufrechterhalten werden, womit ermöglicht wird, dass die Luftmenge sichergestellt wird, die für den Neustart notwendig ist.
Zum Zeitpunkt t3 sind als nächstes alle Neustart-Bedingungen, wie z.B. die Freigabe des Bremspedals, erfüllt, und das Neustart-Anforderungsflag (Ausführungsflag) wird auf 1 gestellt. Der Drosselventil-Öffnungsgrad wird dann auf den Öffnungsgrad für den Neustart gestellt.
Zu diesem Zeitpunkt (Zeitpunkt t3) wird als ein Ergebnis der Erfüllung der Neustartbedingungen zum Ausführen des Neustarts der Ritzel-Herausschiebeabschnitt 22 angetrieben, um das Ritzel 21 mit dem Zahnkranz 16 in einen Eingriff zu bringen. Danach wird der Startermotor 23 durch den Startermotor-Antriebsabschnitt 24 angetrieben. Dann wird die Kraftmaschine 1 durch den Starter 20 über das Ritzel 21 und den Zahnkranz 16 angetrieben und beschleunigt.
Simultan mit dem Start der Beschleunigung der Kraftmaschine 1 wird die Kraftstoffversorgung von dem Kraftstoffeinspritzventil 14 neu gestartet, um die Verbrennung der Kraftmaschine 1 neu zu starten. Als ein Ergebnis überschreitet die Kraftmaschine-Drehzahl Ne dann Ne1 [rpm], um den Neustart der Kraftmaschine 1 abzuschließen. Nach dem Zeitpunkt t4 wird der Drosselventil-Öffnungsgrad gemäß einem Gaspedal-Öffnungsgrad eingestellt.
In 6 sind die Antworten, die bis zum Zeitpunkt t3 erhalten werden, gleich zu denen, die in 5 dargestellt sind. Daher wird die Beschreibung davon hier weggelassen.
Wenn in 6 jede der Neustart-Bedingungen, wie z.B. die Freigabe des Bremspedals, zum Zeitpunkt t3 erfüllt sind, wird das Neustart-Anforderungsflag auf 1 gestellt. Der Drosselventil-Öffnungsgrad wird zum Zeitpunkt des Neustarts auf den Öffnungsgrad gestellt.
Wenn die Neustart-Voraussetzung zum Zeitpunkt t3 erfüllt ist, ist eine Beschleunigung durch den Starter 20 erforderlich, um die Kraftmaschine 1 neu zu starten. Für die hohe Kraftmaschinen-Drehzahl Ne wird der Startermotor 23 jedoch zuerst durch den Startermotor-Antriebsabschnitt 24 angetrieben. Als ein Ergebnis beginnt das Ritzel 21 mit einer Rotation, wie durch die gestrichelte Linie dargestellt. Die Drehzahl des Ritzels 21 wächst dann, wie eine in 7 dargestellte Charakteristik. Andererseits wird die Kraftmaschinen-Drehzahl Ne reduziert, während die Kraftmaschine durch die Massenträgheit rotiert. Daher wird die Drehzahl des Ritzels 21 und die Kraftmaschinen-Drehzahl Ne gleich zueinander, zu einer vorbestimmten Zeit nach dem Start der Rotation des Ritzels 21.
Der Ritzel-Herausschiebeabschnitt 22 wird synchron angetrieben, mit einer Zeitsteuerung, bei der die Kraftmaschinen-Drehzahl Ne und die Drehzahl des Ritzels 21 gleich zueinander werden. Nachdem das Ritzel 21 in eine in Eingriff stehende Einkupplung mit dem Zahnkranz 16 gebracht wird, wird die Kraftmaschine 1 durch den Startermotor 23 des Starters 22 angetrieben und beschleunigt.
Simultan mit dem Start der Beschleunigung der Kraftmaschine 1 wird die Kraftstoffversorgung von dem Kraftstoffeinspritzventil 14 neu gestartet, um die Verbrennung in der Kraftmaschine 1 neu zu starten. Als ein Ergebnis überschreitet die Kraftmaschinen-Drehzahl Ne damit Ne1 [rpm], um den Neustart der Kraftmaschine 1 neu zu starten. Nach dem Zeitpunkt t4 wird der Drosselventil-Öffnungsgrad gemäß dem Gaspedal-Öffnungsgrad eingestellt.
In den 5 und 6 wird empfohlen, dass der erste Kriteriumswert P1 auf ca. 300 [mmHg] eingestellt wird und der zweite Kriteriumswert auf ca. 310 [mmHg] eingestellt wird, womit ermöglicht wird, dass die Luftmenge sichergestellt wird, die für den Neustart der Kraftmaschine 1 erforderlich ist. Obwohl der erste Kriteriumswert P1 und der zweite Kriteriumswert P2 eingestellt sind, um die Beziehung P1<P2 in 5 zu erfüllen, können P1 und P2 auf den gleichen Wert eingestellt werden.
Wie oben beschrieben stellt gemäß Ausführungsform 1 der Luftansauggrößen-Steuerabschnitt die Steuergröße des Ansaugsystems zum Steuern der Luftansauggröße des Verbrennungsmotors ein, sodass die Luftansauggröße ungefähr zu Null wird, wenn der Ansaugleitungsdruck des Verbrennungsmotors zum Zeitpunkt der Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung höher ist als der vorbestimmte Druck, und stellt die Steuergröße des Ansaugsystems ein, sodass die Luftansauggröße größer als die zum Zeitpunkt der Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung wird, bis der Ansaugleitungsdruck gleich dem vorbestimmten Druck wird, und die Luftansauggröße dann ungefähr zu Null wird, wenn der Ansaugleitungsdruck geringer als der vorbestimmte Druck ist.
Daher kann die Steuervorrichtung für den Verbrennungsmotor und ein Verfahren zum Steuern des Verbrennungsmotors erhalten werden, die den Ansaugleitungsdruck schnell steuern können, sodass dieser in den Bereich fällt, in dem die Neustartfähigkeit sichergestellt werden kann, während eine Fluktuation der Kraftmaschinen-Drehzahl nach der Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung reduziert wird, und erlaubt, dass der Ansaugleitungsdruck für eine längere Zeitperiode aufrechterhalten werden kann.
Bei dem vorbestimmten Druck handelt es sich um den Ansaugleitungsdruck, bei dem die Fluktuation der Drehzahl des Verbrennungsmotors gleich oder geringer als eine vorbestimmte Größe zum Zeitpunkt des Neustarts des Verbrennungsmotors wird, und der Luftmenge in den Zylindern des Verbrennungsmotors zum Zeitpunkt der Erzeugung des Neustarts gleich oder größer als die Luftmenge wird, die zur Verbrennung des Kraftstoffs notwendig ist, der an die Zylinder geliefert wurde.
Entsprechend können Vibrationen bzw. Schwingungen der Kraftmaschine und ein unangenehmes Geräusch reduziert werden, dass es zur Beendigung der in Eingriff stehenden Einkupplung zwischen dem Ritzel und dem Zahnkranz erzeugt wird.
Bei dem Ansaugleitungsdruck handelt es sich um einen Wert, der erhalten wird, indem eine gleitende Mittelwertverarbeitung oder eine Filterverarbeitung an dem gemessenen Ansaugleitungsdruck durchgeführt wird. Daher kann das Pulsieren der Ansaugluft reduziert werden, um den Ansaugleitungsdruck in dem Bereich zu steuern, der den Neustart bevorzugt sicherstellen kann.
Der Einstellwert, der so eingestellt ist, dass die Luftansauggröße größer wird, ist ein Wert, bei dem die Überschwinggröße des Ansaugleitungsdrucks gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert wird und die Zeitperiode, die erforderlich ist, damit der Ansaugleitungsdruck den vorbestimmten Druck erreicht, wird gleich oder kürzer als die vorbestimmte Zeitperiode. Daher kann der Bereich vergrößert werden, in dem das Ritzel und der Zahnkranz in eine im Eingriff stehende Einkupplung gebracht werden kann.
Obwohl ein Beispiel obenstehend als Ausführungsform 1 beschrieben wurde, bei dem der Ansaugleitungsdruck unter Verwendung des Drosselventil-Öffnungsgrads gesteuert wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Steuergröße des Ansaugsystems kann zumindest eines sein von einem Öffnungsgrad eines EGR-Ventils und einer Anhebungsgröße eines variablen Einlassventils. Selbst in einem solchen Fall können die gleichen Effekte wie jene der oben beschriebenen Ausführungsform 1 erhalten werden.

Claims

Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, mit: einem Leerlaufstopp-Steuerabschnitt (30) zum Stoppen einer Kraftstoffeinspritzung, ansprechend auf eine Erzeugung einer Automatikstopp-Anforderung zum Stoppen des Verbrennungsmotors (1) und zum Neustarten des Verbrennungsmotors (1), ansprechend auf eine Erzeugung einer Neustart-Anforderung; und einem Luftansauggrößen-Steuerabschnitt (30) zum Einstellen einer Steuergröße eines Ansaug-Systems zum Steuern einer Luftansauggröße des Verbrennungsmotors (1), sodass die Luftansauggröße ungefähr zu Null wird, wenn ein Ansaugleitungsdruck des Verbrennungsmotors (1) zum Zeitpunkt der Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung höher als ein vorbestimmter Druck ist, und zum Einstellen der Steuergröße des Ansaug-Systems, sodass die Luftansauggröße größer als die Luftansauggröße zum Zeitpunkt der Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung wird, bis der Ansaugleitungsdruck gleich dem vorbestimmten Druck wird und dann die Luftansauggröße ungefähr zu Null wird, wenn der Ansaugleitungsdruck geringer als der vorbestimmte Druck ist.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Druck einen Ansaugleitungsdruck umfasst, bei dem eine Fluktuation einer Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) gleich oder geringer als eine vorbestimmte Größe zum Zeitpunkt des Neustarts des Verbrennungsmotors wird, und eine Luftmenge in einem Zylinder des Verbrennungsmotors (1) zum Zeitpunkt der Erzeugung der Neustart-Anforderung gleich oder größer als eine Luftmenge wird, die zur Verbrennung eines an den Zylinder gelieferten Kraftstoffs notwendig ist.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Ansaugleitungsdruck einen Wert umfasst, der erhalten wird, indem eine leitende Mittelwertverarbeitung und/oder Filterverarbeitung an einem gemessenen Ansaugleitungsdruck durchgeführt wird.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuergröße, die eingestellt ist, sodass die Luftansauggröße größer wird, einen Wert umfasst, bei dem eine Überschwinggröße des Ansaugleitungsdrucks gleich oder geringer als ein vorbestimmter Wert wird, und eine Zeitperiode, die erforderlich ist, damit der Ansaugleitungsdruck den vorbestimmten Druck erreicht, gleich oder kürzer als eine vorbestimmte Zeitperiode ist.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuergröße des Ansaug-Systems zumindest eines umfasst von einem Öffnungsgrad eines Drosselventils (9) des Verbrennungsmotors (1), einen Öffnungsgrad eines EGR-Ventils, und einer Anhebungsgröße eines variablen Einlassventils.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Leerlaufstopp-Steuerabschnitt (30) ein Ritzel (21) eines Starters (20), der dem Verbrennungsmotor (1) bereitgestellt wird, nach außen verschiebt, um das Ritzel (21) mit einem Zahnkranz (16) des Verbrennungsmotors (1) in einen Eingriff zu bringen, um den Verbrennungsmotor (1) neu zu starten, wenn die Neustart-Anforderung erzeugt wird.
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors, wobei der Verbrennungsmotor (1) einen Leerlaufstopp-Steuerabschnitt (30) umfasst zum Stoppen einer Kraftstoffeinspritzung, ansprechend auf eine Erzeugung einer Automatikstopp-Anforderung zum Stoppen des Verbrennungsmotors (1), und zum Neustarten des Verbrennungsmotors (1), ansprechend auf die Erzeugung einer Neustart-Anforderung, wobei das Verfahren einen Luftansauggrößen-Steuerschritt umfasst zum Einstellen einer Steuergröße eines Ansaug-Systems zum Steuern einer Luftansauggröße des Verbrennungsmotors (1), sodass die Luftansauggröße ungefähr zu Null wird, wenn ein Ansaugleitungsdruck des Verbrennungsmotors (1) zum Zeitpunkt der Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung höher als ein vorbestimmter Druck ist, und zum Einstellen der Steuergröße des Ansaug-Systems, sodass die Luftansauggröße größer als die Luftansauggröße zum Zeitpunkt der Erzeugung der Automatikstopp-Anforderung wird, bis der Ansaugleitungsdruck gleich dem vorbestimmten Druck wird und dann die Luftansauggröße zu ungefähr Null wird, wenn der Ansaugleitungsdruck geringer als der vorbestimmte Druck ist.