-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine, ein Steuerverfahren hierfür und einen Controller hierfür.
-
Stand der Technik
-
Verbrennungskraftmaschinen, die mit einer Benzin/Alkohol-Kraftstoffmischung fahren können, sind bekannt. Beispielsweise offenbart Patentliteratur 1 (japanische Offenlegungsschrift
JP 2009-281216 A ) eine Verbrennungskraftmaschine, die eine Steuerung ausführt, um die Kraftstoffeinspritzmenge zu erhöhen, um das Maschinenmoment während eines Hochlastbetriebs zu erhöhen, und die bei der Kraftstoffeinspritzmengenerhöhungssteuerung eine Korrektur ausführt, um die Zunahme der Kraftstoffeinspritzmenge zu verringern, je mehr die Alkoholkonzentration im Kraftstoff zunimmt. Eine derartige Korrektur kann das Auftreten von Maschinendrehmomentschwankungen aufgrund der Schwankung der Alkoholkonzentration des Kraftstoffs während des Hochlastbetriebs unterbinden.
-
Weiterer Stand der Technik umfasst die japanischen Offenlegungsschriften
JP 10-122013 A und
JP 5-106498 A .
-
Bei einer Verbrennungskraftmaschine, die mit einer Benzin/Alkohol-Kraftstoffmischung fährt, kann unverbrannter Alkohol oder während der Verbrennung erzeugtes Wasser mit Kalzium im Öl an der Wand der Zylinderbohrung bzw. Zylinderbohrung der Brennkammer reagieren, um Kalziumcarbonat, Kalziumsulfat oder andere Ablagerungen auszubilden. Derartige Ablagerungen erhöhen den Gleitwiderstand zwischen der Wand der Zylinderbohrung und dem Kolbenring. Als Ergebnis nimmt die Laufruhe der Bewegung des Kolbens ab.
-
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen. Eine Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Verbrennungskraftmaschine, die mit einer Benzin/Alkohol-Kraftstoffmischung fährt, eines Steuerverfahrens hierfür sowie eines Controllers hierfür, welche eine Abnahme der Laufruhe der Bewegung des Kolbens aufgrund einer Ablagerung, beispielsweise Kalziumcarbonat oder Kalziumsulfat, verhindern können.
-
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, umfasst eine Verbrennungskraftmaschine die mit einer Benzin/Alkohol-Kraftstoffmischung fahren kann, gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein Saugrohreinspritzventil, einen Kurbelwinkelsensor, einen Ansaugluftdrucksensor, einen Alkoholkonzentrationssensor und/oder einen Kraftstoff-Luft-Gemisch-Sensor sowie einen Controller. Der Controller ist derart programmiert, um (i) eine Last während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine unter Verwendung eines Signals zum Kurbelwinkelsensor und eines Signals vom Ansaugluftdrucksensor zu erfassen, (ii) eine Alkoholkonzentration der Kraftstoffmischung unter Verwendung eines Signals von dem Alkoholkonzentrationssensor und/oder dem Kraftstoff-Luft-Gemisch-Sensor zu erfassen, und (iii) eine Kraftstoffeinspritzmenge während einer Synchroneinspritzzeitspanne ansprechend auf die Last zu erhöhen, wenn die erfasste Last höher als ein vorgegebener Lastwert ist und die erfasste Alkoholkonzentration größer als ein vorgegebener Konzentrationswert ist. Die Synchroneinspritzzeitspanne ist eine Zeitspanne, innerhalb der eine Zeitspanne, während der ein Einlassventil geöffnet ist, und eine Zeitspanne, während der die Kraftstoffmischung aus dem Saugrohreinspritzventil eingespritzt wird, einander überlappen.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung erhöht, bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, der Controller die Kraftstoffeinspritzmenge durch Erhöhen der Synchroneinspritzzeitspanne ansprechend auf die Last.
-
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung erhöht, bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, der Controller die Kraftstoffeinspritzmenge durch Erhöhen eines Einspritzdrucks der Kraftstoffmischung während der Synchroneinspritzzeitspanne ansprechend auf die Last.
-
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung erhöht, bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, der Controller die Kraftstoffeinspritzmenge durch Erhöhen der Synchroneinspritzzeitspanne und durch Erhöhen eines Einspritzdrucks der Kraftstoffmischung während der Synchroneinspritzzeitspanne ansprechend auf die Last.
-
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, wird ein Steuerverfahren für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen. Die Verbrennungskraftmaschine hat ein Saugrohreinspritzventil und kann mit einer Benzin/Alkohol-Kraftstoffmischung fahren. Das Verfahren umfasst die Schritte: Erfassen einer Last während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine; Erfassen einer Alkoholkonzentration der Kraftstoffmischung; und Erhöhen einer Kraftstoffeinspritzmenge während einer Synchroneinspritzzeitspanne ansprechend auf die Last, wenn die erfasste Last höher als ein vorgegebener Lastwert ist und die erfasste Alkoholkonzentration höher als ein vorgegebener Konzentrationswert ist, wobei die Synchroneinspritzzeitspanne eine Zeitspanne ist, in welcher eine Zeitspanne, während der das Einlassventil geöffnet ist, und eine Zeitspanne, während der die Kraftstoffmischung vom Saugrohreinspritzventil eingespritzt wird, einander überlappen.
-
Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen, ist ein Controller für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Controller für eine Verbrennungskraftmaschine, die ein Saugrohreinspritzventil hat und geeignet ist, um mit einer Benzin/Alkohol-Kraftstoffmischung zu fahren. Der Controller umfasst ein Lasterfassungsmittel, ein Alkoholkonzentrationserfassungsmittel sowie ein Synchronkraftstoffeinspritzerhöhungsmittel. Das Lasterfassungsmittel erfasst eine Last während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine. Das Alkoholkonzentrationserfassungsmittel erfasst eine Alkoholkonzentration der Kraftstoffmischung. Das Synchronkraftstoffeinspritzerhöhungsmittel erhöht eine Kraftstoffeinspritzmenge während einer Synchroneinspritzzeitspanne ansprechend auf die Last, wenn die durch das Lasterfassungsmittel erfasste Last höher als ein vorgegebener Lastwert ist, und die durch das Alkoholkonzentrationserfassungsmittel erfasste Alkoholkonzentration größer als ein vorgegebener Konzentrationswert ist, wobei die Synchroneinspritzzeitspanne eine Zeitspanne ist, innerhalb welcher eine Zeitspanne, während der welcher ein Einlassventil geöffnet ist, und eine Zeitspanne, während der die Kraftstoffmischung vom Saugrohreinspritzventil eingespritzt wird, einander überlappen.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Menge an Kraftstoff an der Wand der Zylinderbohrung erhöht werden, und die Wand der Zylinderbohrung kann durch die erhöhte Kraftstoffmenge gekühlt werden, wenn der Kraftstoff verdampft. Zusätzlich wird Öl an der Wand der Zylinderbohrung mit der erhöhten Kraftstoffmenge an der Wand der Zylinderbohrung verdünnt. Als Ergebnis ist es weniger wahrscheinlich, dass das Kalzium im Öl mit Wasser reagiert, so dass es weniger wahrscheinlich ist, eine Ablagerung auszubilden. Somit kann, selbst wenn die Alkoholkonzentration hoch ist, das bedeutet, selbst wenn die Wasserkonzentration hoch ist, die Reaktion von Kalzium im Öl mit dem Wasser im Kraftstoff zur Ausbildung einer Ablagerung an der Wand der Zylinderbohrung verhindert werden.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
-
1 zeigt eine Darstellung eines Aufbaus eines Controllers für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, sowie einen Aufbau der Verbrennungskraftmaschine, bei welcher der Controller Anwendung findet;
-
2 zeigt eine Darstellung zum Erläutern einer Synchronkraftstoffeinspritzerhöhungssteuerung bei der Verbrennungskraftmaschine gemäß der Ausführungsform; und
-
3 zeigt ein Flussschaubild, das eine durch eine ECU ausgeführte Routine der Ausführungsform zeigt.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
[Systemaufbau gemäß der Ausführungsform]
-
1 zeigt eine Darstellung des Aufbaus eines Controllers für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sowie einen Aufbau der Verbrennungskraftmaschine, bei welcher der Controller Anwendung findet. Wie in 1 dargestellt ist, umfasst ein System gemäß dieser Ausführungsform eine Verbrennungskraftmaschine 2 die als Antriebskraftquelle für ein Fahrzeug verwendet wird. Die Verbrennungsmaschine 2 hat einen Zylinder 4. Obgleich 1 nur einen Zylinder zeigt, umfasst eine Maschine für ein Fahrzeug üblicherweise eine Mehrzahl von Zylindern.
-
Die Verbrennungskraftmaschine 2 ist eine FFV-Maschine, die mit einer Benzin/Alkohol-Kraftstoffmischung (nachfolgend als Kraftstoffmischung bezeichnet) fahren kann. Beispiele für den Alkohol umfassen Methanol und Ethanol.
-
Jeder Zylinder 4 ist mit einem Einlassventil 18 ausgebildet, das eine Einlassöffnung in eine Brennkammer öffnet und schließt, sowie einem Auslassventil 20, das eine Auslassöffnung aus der Brennkammer öffnet und schließt. Die Einlassöffnung eines jeden Zylinders 4 steht mit einem Ansaugkanal 22 in Verbindung. Der Ansaugkanal 22 hat einen Ausgleichsbehälter 24. Der Ausgleichsbehälter 24 ist mit einem Ansaugluftdrucksensor 23 ausgebildet. Eine Drosselklappe 26 ist stromauf des Ausgleichsbehälters 24 angeordnet. Die Auslassöffnung eines jeden Zylinders steht mit einem Abgaskanal 30 in Verbindung. Ein Kraftstoff-Luft-Gemisch-Sensor 32 ist am Auslasskanal 30 an einem Punkt stromab eines Punktes angebracht, an welchem der Abgaskanal 30 mit den Abgaskanälen der anderen Zylinder zusammenläuft.
-
In jedem Zylinder 4 ist ein Kolben 6 angeordnet. Der Kolben 6 ist über einen Kurbelmechanismus mit einer Kurbelwelle verbunden. Ein Kurbelwinkelsensor 8 ist in der Nähe der Kurbelwelle angeordnet. Der Kurbelwinkelsensor 8 ist ein Sensor, der ansprechend auf einen Rotationswinkel der Kurbelwelle eine Ausgabe ausgibt. Die Verbrennungskraftmaschine 2 hat einen Injektor (Einspritzventil) 12, der (das) Kraftstoff in den Ansaugkanal 22 einspritzt, sowie eine Zündkerze 14, welche das Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Brennkammer entzündet. Der Injektor 12 ist an der Einlassöffnung angeordnet und derart ausgerichtet, um Kraftstoff in Richtung zur Rückseite des Einlassventils einzuspritzen. Ein Alkoholkonzentrationssensor 31 ist an einem Kraftstoffsystem der Verbrennungskraftmaschine 2 angeordnet. Beispielsweise ist der Alkoholkonzentrationssensor 31 am Kraftstofftank oder einer Kraftstoffleitung, die vom Kraftstofftank zum Zylinder verläuft, angebracht.
-
Das System gemäß dieser Ausführungsform hat einen Co-Prozessor 40. Eine elektronisches Motorsteuergerät (ECU), das für die Steuerung der Verbrennungskraftmaschine 2 verantwortlich ist, kann als Co-Prozessor 40 dienen. An einer Eingangsseite empfängt der Co-Prozessor 40 Ausgaben verschiedener Sensoren einschließlich einer Ausgabe CA des Kurbelwinkelsensors 8, einer Ausgabe KL des Ansaugluftdrucksensors 23 sowie einer Ausgabe AF des Kraftstoff-Luft-Gemisch-Sensors 32. Der Co-Prozessor 40 berechnet die Maschinenlast basierend auf der Ausgabe CA des Kurbelwinkelsensors 8 und der Ausgabe KL des Ansaugluftdrucksensors 23. An seiner Ausgangsseite ist der Co-Prozessor 40 mit dem Injektor 12, der Zündkerze 14, einem Drosselklappenmotor und verschiedenen anderen Aktuatoren verbunden. Der Co-Prozessor 40 führt ein vorgegebenes Programm basierend auf eingegebenen Informationen der verschiedenen Sensoren aus, um die verschiedenen Aktuatoren zu betätigen.
-
Das durch den Co-Prozessor 40 ausgeführte vorgegebene Programm umfasst eine Synchronkraftstoffeinspritzerhöhungssteuerung. Bei der Synchronkraftstoffeinspritzerhöhungssteuerung kann die Temperatur der Wand der Zylinderbohrung des Zylinders 4 gesenkt werden, wodurch das Ausbilden einer Ablagerung an der Wand der Zylinderbohrung des Zylinders verhindert werden kann. Nachfolgend wird die Synchronkraftstoffeinspritzerhöhungssteuerung Bezug nehmend auf 2 beschrieben.
-
[Synchronkraftstoffeinspritzerhöhungssteuerung]
-
2 zeigt eine Darstellung zum Erläutern der Synchronkraftstoffeinspritzerhöhungssteuerung der Verbrennungskraftmaschine 2 gemäß der Ausführungsform. 2 zeigt, wie die Kraftstoffeinspritzzeitspanne sich ansprechend auf die Maschinenlast ändert. Wie in 2 gezeigt ist, nimmt, wenn die Maschinenlast zunimmt, die benötigte Menge der Kraftstoffeinspritzung zu, und daher nimmt auch die Kraftstoffeinspritzzeitspanne zu. Eine Kraftstoffeinspritzsteuerung, die ausgeführt wird, wenn die Maschinenlast gleich oder niedriger als ein vorgegebener Lastwert ist, wird hierin als normale Kraftstoffeinspritzsteuerung bezeichnet. Bei der normalen Kraftstoffeinspritzsteuerung nehmen sowohl die Asynchroneinspritzzeitspanne wie auch die Synchroneinspritzzeitspanne mit Zunahme der Maschinenlast zu. Der „vorgegebene Lastwert” bezeichnet einen Wert der Last bei einer Temperatur über der das Ausbilden einer Ablagerung im Zylinder 4 wahrscheinlich ist, und wird basierend auf experimentellen Ergebnissen optimal eingestellt.
-
Wenn die Maschinenlast höher als der vorgegebene Lastwert ist, wird die Synchronkraftstoffeinspritzerhöhungssteuerung ausgeführt. Bei der Synchronkraftstoffeinspritzerhöhungssteuerung ist die Asynchronkraftstoffeinspritzzeitspanne festgelegt und nur die Synchroneinspritzzeitspanne wird ansprechend auf die Maschinenlast erhöht.
-
Bei der Synchronkraftstoffeinspritzerhöhungssteuerung wird nur die Kraftstoffeinspritzmenge während der Synchroneinspritzung nach dem oberen Auslasstotpunkt erhöht. Als Ergebnis nimmt die Kraftstoffmenge an der Wand der Zylinderbohrung zu. Die Wand der Zylinderbohrung kann durch die erhöhte Menge an Kraftstoff gekühlt werden, wenn der Kraftstoff verdampft. Zusätzlich wird das Öl an der Wand der Zylinderbohrung durch die erhöhte Kraftstoffmenge an der Wand der Zylinderbohrung verdünnt. Bei der Synchronkraftstoffeinspritzerhöhungssteuerung nehmen somit die Temperatur der Wand der Zylinderbohrung und die Ölkonzentration ab, so dass das Kalzium im Öl weniger wahrscheinlich mit dem Wasser reagiert, weshalb das Ausbilden einer Ablagerung weniger wahrscheinlich ist. Selbst wenn somit die Alkoholkonzentration hoch ist, das bedeutet, selbst wenn die Wasserkonzentration hoch ist, kann das Reagieren des Kalziums im Öl mit Wasser im Kraftstoff zum Ausbilden einer Ablagerung an der Wand der Zylinderbohrung verhindert werden.
-
[Kraftstoffeinspritzzeitspanne-Steuerroutine]
-
3 ist ein Flussschaubild, das eine durch eine ECU ausgeführte Routine der Ausführungsform zeigt. Die ECU hat einen Speicher, der die Routine speichert. Die ECU hat einen Prozessor, der die Routine, die im Speicher hinterlegt ist, ausführt.
-
Zunächst erfasst die ECU die Alkoholkonzentration (S100). Die ECU erfasst die Alkoholkonzentration basierend auf der Ausgabe des Alkoholkonzentrationssensors 31.
-
Dann erfasst die ECU die Maschinenlast (S102). Die ECU erfasst die Maschinenlast basierend auf der Ausgabe CA des Kurbelwinkelsensors 8 und der Ausgabe KL des Ansaugluftdrucksensors 23.
-
Dann bestimmt die ECU, ob die in S100 erfasste Alkoholkonzentration größer als ein vorgegebener Konzentrationswert ist oder nicht (S104). Wenn die ECU bestimmt, dass die in S100 erfasste Alkoholkonzentration gleich oder niedriger als der vorgegebene Konzentrationswert ist, führt die ECU die normale Kraftstoffeinspritzsteuerung aus (Silo). Danach endet die Routine. Der „vorgegebene Konzentrationswert” bezeichnet einen Wert der Alkoholkonzentration, über welchem eine Vermischung des Öls an der Wand der Zylinderbohrung und des Wassers in der Kraftstoffmischung wahrscheinlich ist und Ablagerungen gebildet werden können, und wird basierend auf experimentellen Ergebnissen optimal eingestellt.
-
Wenn die ECU bestimmt, dass die in S100 erfasste Alkoholkonzentration größer als der vorgegebene Konzentrationswert ist, bestimmt die ECU, ob die in S102 erfasste Maschinenlast höher als ein vorgegebener Lastwert ist oder nicht (S106). Wenn die ECU bestimmt, dass die in S102 erfasste Maschinenlast gleich oder niedriger als der vorgegebene Lastwert ist, führt die ECU die normale Kraftstoffeinspritzsteuerung aus (S110). Danach endet die Routine.
-
Wenn die ECU bestimmt, dass die in S102 erfasste Maschinenlast höher als der vorgegebene Lastwert ist, führt die ECU die Synchronkraftstoffeinspritzerhöhungssteuerung aus (S108). Die Synchronkraftstoffeinspritzerhöhungssteuerung ist eine Steuerung zum Erhöhen von lediglich der Synchronkraftstoffeinspritzzeitspanne ansprechend auf die Last, wie vorstehend Bezug nehmend auf 2 beschrieben wurde. Danach endet die Routine.
-
Obgleich bei der vorstehenden Beschreibung der Alkoholkonzentrationssensor 31 dazu verwendet wird, um die Alkoholkonzentration zu erfassen, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt und die Alkoholkonzentration kann vermittels einer Schätzeinrichtung berechnet werden. Beispielsweise kann die Alkoholkonzentration anhand einer Korrekturgröße bei einer Regelung unter Verwendung des Kraftstoff-Luft-Gemisch-Sensors 32 geschätzt werden.
-
Obgleich gemäß der vorstehenden Beschreibung die Kraftstoffeinspritzzeitspanne erhöht wird, um die Synchronkraftstoffeinspritzmenge zu erhöhen, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann die Kraftstoffeinspritzzeitspanne festgelegt sein und der Kraftstoffeinspritzdruck des Injektors 12 kann erhöht werden, um die Synchronkraftstoffeinspritzmenge zu erhöhen. Alternativ können der Prozess zum Erhöhen der Kraftstoffeinspritzzeitspanne und der Prozess zum Erhöhen des Kraftstoffeinspritzdrucks in Kombination miteinander verwendet werden.
-
Das „Alkoholkonzentrationserfassungsmittel” gemäß einem der Aspekte der vorliegenden Erfindung wird durch das Ausführen des Schritts S100 vermittels der ECU wie vorstehend beschrieben ausgebildet, das „Lasterfassungsmittel” gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird durch das Ausführen des Schritts S102 vermittels der ECU wie vorstehend beschrieben ausgebildet, und das „Synchronkraftstoffeinspritzerhöhungsmittel” gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird durch das Ausführen des Schritts S108 vermittels der ECU wie vorstehend beschrieben ausgebildet.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2009-281216 A [0002]
- JP 10-122013 A [0003]
- JP 5-106498 A [0003]
