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HINTERGRUND
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Motorsteuerung, die einen Motor schützt.
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Einschlägiger Stand der Technik
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In der Vergangenheit ist eine Motorsteuerung vorgeschlagen worden, die die einem Motor zugeführte Kraftstoffmenge zum Zeitpunkt eines Kraftstoffmangels, zu dem eine geringe verbleibende Kraftstoffmenge in einem Kraftstofftank vorhanden ist, vermindert, um eine nicht betriebsfähige Situation aufgrund eines Ausgehens des Kraftstoffs zu verhindern (siehe z.B. ungeprüfte japanischePatentanmeldungs-Veröffentlichung
JP 2000 - 337 192 A ).
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Bei der Motorsteuerung der vorstehend genannten
JP 2000 - 337 192 A wird dem Motor zum Zeitpunkt eines Kraftstoffmangels eine reduzierte Kraftstoffmenge zugeführt, so dass ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager wird. In diesem Fall besteht ein Problem dahingehend, dass das magere Luft/Kraftstoff-Verhältnis ein vorzeitiges Zünden verursacht, bei dem es vor einer normalen Zündung mittels einer Zündkerze zu einer Selbstzündung des Kraftstoffs (des Luft/KraftstoffGemisches) in einer Brennkammer kommt (wobei dies im Folgenden als vorzeitige Zündung bezeichnet wird), und dadurch die Hardware des Motors beschädigt oder zerstört wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit in der Schaffung einer Motorsteuerung, die die Hardware des Motors oder dergleichen zum Zeitpunkt eines Kraftstoffmangels in angemessener Weise schützen kann.
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Zur Lösung der vorstehend geschilderten Problematik weist eine Motorsteuerung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung Folgendes auf:
- - eine Restmengen-Detektionseinheit, die eine Restmenge in einem Kraftstofftank detektiert;
- - ein Restmengen-Bestimmungsmodul, das bestimmt, ob die von der Restmengen-Detektionseinheit detektierte Restmenge in dem Kraftstofftank geringer als ein Tank-Schwellenwert ist, der einen Kraftstoffmangel anzeigt;
- - eine Drehzahl-Detektionseinheit, die eine Drehzahl eines Motors detektiert;
- - ein Lastberechnungsmodul, das eine Last des Motors berechnet;
- - ein Bestimmungsmodul für eine vorzeitige Zündung, das bestimmt, ob ein Betriebszustand des Motors, der durch die von der Drehzahl-Detektionseinheit detektierte Drehzahl sowie die von dem Lastberechnungsmodul berechnete Last angezeigt wird, in einem Bereich liegt, in dem eine vorzeitige Zündung auftritt;
- - ein Katalysatorschutz-Bestimmungsmodul, das bestimmt, ob sich der Betriebszustand des Motors in einem Katalysatorschutzbereich befindet; und
- - ein Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul, das eine Kraftstoffzufuhr zu dem Motor stoppt, wenn die in dem Kraftstofftank verbliebene Restmenge als kleiner festgestellt wird als der Tank-Schwellenwert und der Betriebszustand des Motors als in dem Bereich befindlich festgestellt wird, in dem eine vorzeitige Zündung auftritt, und wenn die in dem Kraftstofftank verbliebene Restmenge als kleiner festgestellt wird als der Tank-Schwellenwert und der Betriebszustand des Motors als in dem Katalysatorschutzbereich befindlich festgestellt wird.
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Eine Kraftstoffdruck-Detektionseinheit, die den Druck des dem Motor zugeführten Kraftstoffs detektiert, kann weiterhin vorhanden sein. Das Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul kann die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor stoppen, wenn eine Differenz zwischen dem von der Kraftstoffdruck-Detektionseinheit detektierten Kraftstoffdruck und einem Ziel-Kraftstoffdruck für eine erste Zeitdauer oder länger gleich einem Kraftstoffdruck-Schwellenwert oder größer als dieser bleibt.
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Ferner kann eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Detektionseinheit vorhanden sein, die ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Motors detektiert. Das Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul kann die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor stoppen, wenn das von der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Detektionseinheit detektierte Luft/Kraftstoff-Verhältnis für eine zweite Zeitdauer oder länger höher bleibt als ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Schwellenwert, wobei die zweite Zeitdauer länger ist als die erste Zeitdauer.
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Zum Lösen des vorstehend geschilderten Problems weist eine Motorsteuerung gemäß einem Aspekt der Erfindung Folgendes auf:
- - eine Restmengen-Detektionseinheit, die eine Restmenge in einem Kraftstofftank detektiert;
- - ein Restmengen-Bestimmungsmodul, das bestimmt, ob die von der Restmengen-Detektionseinheit detektierte Restmenge in dem Kraftstofftank geringer als ein Tank-Schwellenwert ist, der einen Kraftstoffmangel anzeigt;
- - eine Drehzahl-Detektionseinheit, die eine Drehzahl eines Motors detektiert;
- - ein Lastberechnungsmodul, das eine Last des Motors berechnet;
- - ein Bestimmungsmodul für eine vorzeitige Zündung, das bestimmt, ob ein Betriebszustand des Motors, der durch die von der Drehzahl-Detektionseinheit detektierte Drehzahl sowie die von dem Lastberechnungsmodul berechnete Last angezeigt wird, in einem Bereich liegt, in dem eine vorzeitige Zündung auftritt; und
- - ein Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul, das eine Kraftstoffzufuhr zu dem Motor stoppt, wenn die in dem Kraftstofftank verbliebene Restmenge als kleiner festgestellt wird als der Tank-Schwellenwert und der Betriebszustand des Motors als in dem Bereich befindlich festgestellt wird, in dem eine vorzeitige Zündung auftritt.
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Figurenliste
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In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Konfiguration einer Motorsteuerung;
- 2 ein Diagramm zur Erläuterung eines Drehmoment-Regulierungsbereichs, eines Bereichs in dem eine vorzeitige Zündung auftritt und eines Katalysatorschutzbereichs;
- 3 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Motorsteuervorgangs;
- 4 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Vorgangs zum Verhindern des Auftretens einer vorzeitigen Zündung; und
- 5 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Katalysatorvorrichtungs-Schutzvorgangs.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Größen, Materialien sowie andere spezifische numerische Werte, die in den Beispielen genannt werden, dienen lediglich der Erläuterung zum Vereinfachen des Verständnisses der Erfindung und sollen die vorliegende Erfindung nicht einschränken, wenn nichts anderes erwähnt ist.
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Es sei erwähnt, dass in der vorliegenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen Konstruktionselemente mit im Wesentlichen der gleichen Funktion und Konstruktion mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Konstruktionselemente verzichtet wird. Auch sind Elemente, die keine direkte Beziehung zu der vorliegenden Erfindung haben, in den Zeichnungen nicht dargestellt.
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1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Konfiguration einer Motorsteuerung 100. Es ist darauf hinzuweisen, dass in 1 der Lauf von Signalen durch Pfeile in durchgezogener Linie dargestellt ist. Es sei erwähnt, dass im Folgenden die Konfiguration sowie der Vorgang in Bezug auf das vorliegende Ausführungsbeispiel ausführlich beschrieben werden, während nicht mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in Beziehung stehende Elemente und Vorgänge nicht beschrieben werden.
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Wie in 1 dargestellt, besitzt ein Motor 10 einen Zylinderblock 12, einen Zylinderkopf 14, der an einem oberen Bereich des Zylinderblocks 12 vorgesehen ist, sowie einen Kolben 16, der in dem Zylinderblock 12 mittels einer Kolbenstange verschiebbar abgestützt ist. Ferner bildet ein von dem Zylinderblock 12, dem Zylinderkopf 14 und einer Oberseite des Kolbens 16 umschlossener Raum eine Brennkammer 18.
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In dem Zylinderkopf 14 stehen eine Lufteintrittspassage 20 und eine Luftaustrittspassage 22 mit der Brennkammer 18 in Verbindung. Das Ende eines Lufteintrittsventils 24 ist zwischen der Lufteintrittspassage 20 und der Brennkammer 18 angeordnet, und das Ende eines Luftaustrittsventils 26 ist zwischen der Luftaustrittspassage 22 und der Brennkammer 18 angeordnet.
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Das Lufteintrittsventil 24 steht an dem anderen Ende mit einem Lufteintrittsventil-Nocken 28 in Kontakt und öffnet und schließt den Bereich zwischen der Lufteintrittspassage 20 und der Brennkammer 18, während sich der Lufteintrittsventil-Nocken 28 rotationsmäßig bewegt. Das Luftaustrittsventil 26 steht an dem anderen Ende mit einem Luftaustrittsventil-Nocken 30 in Kontakt und öffnet und schließt den Bereich zwischen der Luftaustrittspassage 22 und der Brennkammer 18, während sich der Luftaustrittsventil-Nocken 30 rotationsmäßig bewegt.
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Ferner ist in dem Zylinderkopf 14 eine Zündkerze 32 derart vorgesehen, dass ihr Ende in der Brennkammer 18 angeordnet ist, wobei die Zündkerze 32 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt gezündet wird, um den Kraftstoff zu verbrennen, der in die Brennkammer 18 einströmt. Bei dieser Verbrennung bewegt sich der Kolben 16 vor und zurück, und diese vor und zurück gehende Bewegung wird durch die Kolbenstange in eine Rotationsbewegung einer Kurbelwelle (in den Zeichnungen nicht dargestellt) umgewandelt.
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Die Lufteintrittspassage 20 ist zur stromaufwärtigen Seite von dem Motor 10 mit einem Einspritzer 34, einer Drosselklappe 36 und einem Luftreiniger bzw. Luftfilter 38 versehen.
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Der Einspritzer 34 ist in der Lufteintrittspassage 20 vorgesehen und derart angeordnet, dass seine Spitze bzw. sein Ende zu der Brennkammer 18 gerichtet ist. Der von einem Kraftstofftank zugeführte Kraftstoff wird von dem Einspritzer 34 eingespritzt.
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Die Drosselklappe 36 wird von einer Betätigungseinrichtung antriebsmäßig bewegt, um in Abhängigkeit von einem Öffnungsausmaß eines Gaspedals (in den Zeichnungen nicht dargestellt) geöffnet und geschlossen zu werden, um dadurch eine Luftmenge einzustellen, die dem Motor 10 zugeführt wird.
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Der Luftfilter 38 entfernt Verunreinigungen, die in die von der Außenluft entnommene Luft eingemischt sind. Nach dem Entfernen der Verunreinigungen durch den Luftfilter 38 passiert die Luft die Drosselklappe 36 und wird in die Brennkammer 18 geführt.
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In der Luftaustrittspassage 22 ist eine Katalysatorvorrichtung 40 vorgesehen. Zum Beispiel handelt es sich bei der Katalysatorvorrichtung 40 um einen Dreiwegekatalysator, der Platin (Pt), Palladium (Pd) und Rhodium (Rh) aufweist und Kohlenwasserstoff (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxid (NOx) in dem aus der Brennkammer 18 ausgeleiteten Abgas entfernt.
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Ferner sind in der Motorsteuerung 100 ein Kraftstoffsensor 110, ein Drehzahlsensor 112, ein Strömungsmesser 114, ein Kraftstoffdrucksensor 116, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 118, ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 120 sowie eine elektronische Steuereinheit (ECU) 130 vorgesehen.
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Der Kraftstoffsensor 110 (Restmengen-Detektionseinheit) ist in dem Kraftstofftank (in den Zeichnungen nicht dargestellt) vorgesehen, um eine verbleibende Kraftstoffmenge (einen Flüssigkeitspegel) in dem Kraftstofftank zu detektieren. Beispielsweise handelt es sich bei dem Kraftstoffsensor um einen Flüssigkeitspegelsensor, der von einem Thermistor Gebrauch macht.
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Der Drehzahlsensor 112 (Drehzahl-Detektionseinheit) ist in der Nähe der Kurbelwelle des Motors 10 vorgesehen, um eine Drehzahl (min-1) der Kurbelwelle (des Motors 10) zu detektieren.
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Der Strömungsmesser 114 ist auf der stromaufwärtigen Seite von dem Einspritzer 34 in der Lufteintrittspassage 20 vorgesehen, um eine Luftmenge (g/min) zu detektieren, die die Drosselklappe 36 passiert und der Brennkammer 18 zugeführt wird.
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Der Kraftstoffdrucksensor 116 (Kraftstoffdruck-Detektionseinheit) detektiert einen Druck des Kraftstoffs, der dem Motor 10 zugeführt wird, d.h. einen Kraftstoffdruck (MPa) in Intervallen von etwa 10 ms.
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Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 118 detektiert eine Fahrgeschwindigkeit (Fahrzeuggeschwindigkeit) eines Fahrzeugs.
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Der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 120 (Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Detektionseinheit) ist auf der stromaufwärtigen Seite (der Seite des Motors 10) von der Katalysatorvorrichtung 40 in der Luftaustrittspassage 22 vorgesehen, um ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis (Luft zu Kraftstoff (A/F)) des aus der Brennkammer 18 abgeführten Abgases zu detektieren.
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Bei der elektronischen Steuereinheit bzw. ECU 130 handelt es sich um einen Mikrocomputer mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einem ROM zum Speichern eines Programms und dergleichen, und einem RAM als Arbeitsbereich, wobei die ECU die Motorsteuerung 100 und den Motor 10 zentral steuert. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dient die ECU 130 als Restmengen-Bestimmungsmodul 132, als Lastberechnungsmodul 134, als Antriebssteuerungsmodul 136, als Bestimmungsmodul 138 zum Feststellen einer vorzeitigen Zündung, als Katalysatorschutz-Bestimmungsmodul 140 und als Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul 142. Ferner ermittelt die ECU 130 ein elektrisches Signal in Abhängigkeit von einem von dem jeweiligen Sensor detektierten Detektionsresultat.
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Ferner wird zum Zeitpunkt eines Kraftstoffmangels (wenn der Kraftstoff in dem Kraftstofftank zur Neige geht) die Menge des in die Brennkammer 18 eingeleiteten Kraftstoffs geringer, und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird mager, so dass die Wahrscheinlichkeit einer vorzeitigen Zündung besteht, bei der es zu einer Selbstzündung des Kraftstoffs kommt, bevor dieser von der Zündkerze 32 entzündet wird.
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Insbesondere besteht die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens einer vorzeitigen Zündung, wenn der Motor 10 eine hohe Drehzahl sowie eine hohe Last aufweist. Wenn eine vorzeitige Zündung auftritt, steigt der Druck in der Brennkammer 18 an, und es bestehen Bedenken dahingehend, dass Komponenten des Motors 10 einschließlich der Zündkerze 32 zu Bruch gehen.
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Außerdem wird zum Zeitpunkt eines Kraftstoffmangels die in die Brennkammer 18 eingeleitete Kraftstoffmenge geringer, und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird mager, so dass Bedenken dahingehend bestehen, dass der in die Brennkammer 18 eingeströmte Kraftstoff vor der Verbrennung in die Luftaustrittspassage 22 ausgeleitet wird, so dass der nicht verbrannte Kraftstoff in der Luftaustrittspassage 22 verbrennt und die Temperatur des Abgases ansteigt. Wenn die Temperatur des Abgases ansteigt, besteht ein Risiko dahingehend, dass die Katalysatorvorrichtung 40 schmilzt oder beschädigt wird.
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Aus diesem Grund führt die elektronische Steuereinheit 130 den nachfolgend geschilderten Motorsteuervorgang aus, um ein vorzeitiges Zünden sowie einen Anstieg der Abgastemperatur zum Zeitpunkt eines Kraftstoffmangels zu reduzieren.
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Motorsteuervorgang
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2 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung einer Beziehung zwischen einem Drehmoment-Regulierungsbereich, einem Bereich, in dem eine vorzeitige Zündung auftritt sowie einem Katalysator-Schutzbereich zum Zeitpunkt eines Kraftstoffmangels. Entlang der horizontalen Achse ist eine Drehzahl (min-1) des Motors 10 aufgetragen, und entlang der vertikalen Achse ist eine Last (g/min) des Motors 10 aufgetragen.
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In 2 handelt es sich bei dem in Kreuzschraffur dargestellten Bereich um den Drehmoment-Regulierungsbereich, bei dem als weißen Hohlraum dargestellten Bereich handelt es sich um den Bereich, in dem eine vorzeitige Zündung auftritt bzw. auftreten kann, und bei dem schraffiert dargestellten Bereich handelt es sich um den Katalysator-Schutzbereich. Außerdem handelt es sich bei einer gekrümmten Linie, die in durchgezogener Linie dargestellt ist, um eine Kraftstoffunterbrechungs-Neustartlinie.
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Wie in 2 dargestellt ist, sind der Katalysator-Schutzbereich, in dem eine Verbrennung in der Luftaustrittspassage 22 auftreten könnte, und der Bereich, in dem eine vorzeitige Zündung auftreten könnte, einander überlagert, wobei der größte Teil des Bereichs, in dem eine vorzeitige Zündung auftreten könnte, in dem Katalysator-Schutzbereich liegt.
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Insbesondere befindet sich der Bereich, in dem eine vorzeitige Zündung auftritt, in der Region, in der eine oder beide von der Motordrehzahl und der Motorlast in dem Katalysator-Schutzbereich hoch sind.
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Auch ist der Drehmoment-Regulierungsbereich, in dem der Motor 10 unter einer hohen Last leiden könnte, bei einer höheren Last und einer höheren Drehzahl als im Vergleich zu dem Bereich, in dem eine vorzeitige Zündung auftritt, sowie dem Katalysator-Schutzbereich angeordnet.
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Das Restmengen-Bestimmungsmodul 132 stellt fest, ob ein Kraftstoffmangel vorliegt oder nicht, und zwar durch Bestimmen, ob die mittels des Kraftstoffsensors 110 detektierte verbliebene Kraftstoffmenge des Kraftstofftanks geringer ist als der Tank-Schwellenwert, der einen anhaltenden Kraftstoffmangel anzeigt.
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Wenn das Restmengen-Bestimmungsmodul 132 feststellt, dass ein Kraftstoffmangel vorliegt, führt das Antriebssteuerungsmodul 136 als erstes einen Steuervorgang in einer derartigen Weise aus, dass die Last des Motors 10 nicht gleich oder höher als ein konstanter Wert wird (erste Drehmomentregulierung).
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Insbesondere steuert das Antriebssteuerungsmodul 136, wie in 2 veranschaulicht, die Kraftstoffeinspritzmenge, die Luftansaugmenge, den Zündzeitpunkt und dergleichen in der geeigneten Weise derart, dass der Betriebszustand des Motors 10, wie dieser durch die Rotationsgeschwindigkeit (Motordrehzahl) des Motors 10 sowie die von dem Lastberechnungsmodul 134 berechnete Last (Motorlast) des Motors 10 angezeigt wird, nicht zu einem Betriebszustand in dem Drehmoment-Regulierungsbereich wird.
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Anschließend stellt das Bestimmungsmodul 138 für eine vorzeitige Zündung fest, ob sich der Betriebszustand des Motors 10 in dem in 2 dargestellten Bereich befindet, in dem eine vorzeitige Zündung auftritt (wobei dieser den Bereich beinhaltet, der dem Katalysator-Schutzbereich überlagert ist). Wenn hinsichtlich des Betriebszustands des Motors 10 festgestellt wird, dass sich dieser in dem Bereich befindet, in dem eine vorzeitige Zündung auftritt, stellt das Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul 142 fest, ob der von dem Kraftstoffdrucksensor 116 detektierte Kraftstoffdruck schwankt.
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Bei der Feststellung, dass der Kraftstoffdruck schwankt, führt die elektronische Steuereinheit 130 einen nachfolgend beschriebenen Vorgang zum Verhindern des Auftretens einer vorzeitigen Zündung aus. Auch wird bei der Feststellung, dass sich der Betriebszustand des Motors 10 nicht in dem Bereich befindet, in dem eine vorzeitige Zündung auftritt, und bei der Feststellung, dass sich der Betriebszustand des Motors 10 in dem Bereich befindet, in dem eine vorzeitige Zündung auftritt, und wenn kein Schwanken des Kraftstoffdrucks festgestellt wird, führt die elektronische Steuereinheit 130 einen im Folgenden beschriebenen Katalysatorvorrichtungs-Schutzvorgang aus.
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Vorgang zum Verhindern des Auftretens einer vorzeitigen Zündung
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Als erstes stellt das Bestimmungsmodul 138 für eine vorzeitige Zündung fest, ob sich der Betriebszustand des Motors 10 in dem in 2 veranschaulichten Bereich befindet, in dem eine vorzeitige Zündung auftritt. Insbesondere nimmt das Bestimmungsmodul 138 für eine vorzeitige Zündung die Bestimmung auf der Basis des Betriebszustands des Motors 10 sowie des vorab in dem ROM gespeicherten Kennfelds vor, das den Bereich anzeigt, in dem eine vorzeitige Zündung auftritt.
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Es sei erwähnt, dass es sich bei dem Bereich, in dem eine vorzeitige Zündung auftritt, um einen Bereich handelt, in dem eine vorzeitige Zündung auftreten könnte, sowie um einen Bereich handelt, in dem die Motordrehzahl und die Motorlast niedriger sind als in dem Drehmoment-Regulierungsbereich.
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Das Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul 142 vergleicht die Differenz zwischen dem von dem Kraftstoffdrucksensor 116 detektierten Kraftstoffdruck und dem Zielkraftstoffdruck (wobei diese im Folgenden als Kraftstoffdruckdifferenz bezeichnet wird) mit einem Kraftstoffdruck-Schwellenwert, bei dem eine vorzeitige Zündung auftreten könnte (z.B. 2 MPa).
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Anschließend unterbricht (stoppt) das Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul 142 die Kraftstoffzufuhr zu der Brennkammer 18, wenn die Kraftstoffdruckdifferenz für eine erste Zeitdauer (z.B. 0,3 Sekunden) oder mehr gleich dem oder größer als der Kraftstoffdruck-Schwellenwert bleibt.
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Obwohl der Zielkraftstoffdruck beispielsweise mit etwa 10 MPa vorgegeben ist, besteht die Möglichkeit, dass sich der Zielkraftstoffdruck während einer Beschleunigung oder dergleichen ändert und die Kraftstoffdruckdifferenz unerwünschterweise gleich dem oder größer als der Kraftstoffdruck-Schwellenwert wird, selbst wenn der von dem Kraftstoffdrucksensor 116 detektierte Kraftstoffdruck nicht geringer wird.
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Daher stellt das Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul 142 fest, ob die Kraftstoffdruckdifferenz für die erste Zeitdauer oder länger gleich dem oder größer als der Kraftstoffdruck-Schwellenwert bleibt.
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Dadurch wird in den Motor 10 kein Kraftstoff in die Brennkammer 18 eingeleitet, und somit nehmen die Drehzahl und das Drehmoments (Last) ab, um das Auftreten einer vorzeitigen Zündung zu verhindern. Anschließend stellt das Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul 142 fest, ob sich der Betriebszustand des Motors 10 in dem Kraftstoffunterbrechungs-Neustartbereich (in den Zeichnungen nicht dargestellt) befindet, in dem die Drehzahl und die Last niedriger sind als in dem Bereich, in dem eine vorzeitige Zündung auftritt.
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Wenn es sich bei dem Betriebszustand des Motors 10 um den Kraftstoffunterbrechungs-Neustartbereich handelt, startet das Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul 142 erneut die Kraftstoffzufuhr zu der Brennkammer 18, und zwar unter der Annahme, dass keine Möglichkeit für das Auftreten einer vorzeitigen Zündung besteht.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass es sich bei dem Kraftstoffunterbrechungs-Neustartbereich um einen Bereich handelt, in dem die Motordrehzahl und die Motorlast niedriger sind als in dem Bereich, in dem eine vorzeitige Zündung auftritt, und dieser Bereich eine vorbestimmte Hystereseeigenschaft in Relation zu dem Bereich aufweist, in dem eine vorzeitige Zündung auftritt.
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Wie vorstehend beschrieben, wird bei dem Vorgang zum Verhindern des Auftretens einer vorzeitigen Zündung, wenn sich der Betriebszustand des Motors 10 in dem Bereich befindet, in dem eine vorzeitige Zündung auftritt, und wenn die Kraftstoffdruckdifferenz für die erste Zeitdauer oder länger gleich dem oder größer als der Kraftstoffdruck-Schwellenwert bleibt, das Auftreten einer vorzeitigen Zündung durch Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr verhindert. Auf diese Weise wird eine Beschädigung des Motors 10 durch eine vorzeitige Zündung zu einem frühestmöglichen Zeitpunkt verhindert.
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Katalysatorvorrichtungs-Schutzvorgang
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Der Katalysatorvorrichtungs-Schutzvorgang wird gleichzeitig und parallel mit dem vorstehend beschriebenen Vorgang zum Verhindern einer vorzeitigen Zündung ausgeführt. Wie in 2 veranschaulicht, besteht zu Zeiten eines Betriebszustands, in dem die Drehzahl des Motors 10 niedrig ist, keine Wahrscheinlichkeit, dass der Betriebszustand des Motors 10 in den Katalysator-Schutzbereich gelangt.
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Doch selbst wenn die Drehzahl des Motors 10 niedrig ist, jedoch die Last des Motors 10 hoch ist, wenn z.B. ein Fahrer den Motor hochdreht, während sich das Fahrzeug in einem Leerlaufzustand befindet, könnte der Betriebszustand des Motors 10 möglicherweise in den Katalysator-Schutzbereich gelangen.
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Daher stellt das Katalysatorschutz-Bestimmungsmodul 140 als erstes fest, ob es sich bei dem Zustand um den Leerlaufzustand handelt, in dem der Motor 10 angetrieben wird und die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 118 detektierte Fahrzeuggeschwindigkeit Null ist.
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Bei der Feststellung, dass es sich um den Zustand nicht um den Leerlaufzustand handelt, stellt das Katalysatorschutz-Bestimmungsmodul 140 dann fest, ob es sich bei dem Betriebszustand des Motors 10 um den in 2 veranschaulichten Katalysator-Schutzbereich handelt. Insbesondere nimmt das Katalysatorschutz-Bestimmungsmodul 140 die Bestimmung auf der Basis des Betriebszustands des Motors 10 sowie des vorab in dem ROM gespeicherten Kennfelds vor, das den Katalysator-Schutzbereich angibt.
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Es sei erwähnt, dass es sich bei dem Katalysator-Schutzbereich um einen Bereich handelt, in dem die Verbrennung in der Luftaustrittspassage 22 auftreten könnte, und um einen Bereich handelt, der mit dem Drehmoment-Regulierungsbereich in Kontakt steht und in dem die Motordrehzahl und die Motorlast niedriger sind als in dem Drehmoment-Regulierungsbereich, sowie um einen Bereich handelt, der den Bereich beinhaltet, in dem eine vorzeitige Zündung auftritt, sowie einen Bereich einer niedrigeren Drehzahl und einer niedrigeren Last als in dem Bereich beinhaltet, in dem eine vorzeitige Zündung auftritt.
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Wenn es sich bei dem Betriebszustand des Motors 10 um den Katalysator-Schutzbereich handelt und das von dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 120 detektierte Luft/Kraftstoff-Verhältnis für eine zweite Zeitdauer (z.B. 5 Sekunden) oder länger höher bleibt als ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Schwellenwert, unterbricht (stoppt) das Katalysatorschutz-Bestimmungsmodul die Kraftstoffzufuhr zu der Brennkammer 18 unter der Annahme, dass die Verbrennung in der Luftaustrittspassage 22 auftreten könnte. Es sei erwähnt, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis bei dem idealen Luft/Kraftstoff-Verhältnis 1 beträgt und in dem Maße ansteigt, in dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis magerer wird.
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Dadurch wird in dem Motor 10 der Brennkammer 18 kein Kraftstoff zugeführt, und somit nehmen die Drehzahl und das Drehmoments (Last) ab, um die Verbrennung in der Luftaustrittspassage 22 zu verhindern. Wenn dann der Betriebszustand des Motors 10 niedriger wird als die in 2 dargestellte Kraftstoffunterbrechungs-Neustartlinie, startet das Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul 142 erneut die Kraftstoffzufuhr zu der Brennkammer 18, und zwar unter der Annahme, dass keine Möglichkeit für eine Verbrennung in der Luftaustrittspassage 22 besteht.
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Es sei erwähnt, dass die Kraftstoffunterbrechungs-Neustartlinie bei einer Drehzahl und einer Last vorgegeben ist, die niedriger sind als in dem Katalysator-Schutzbereich, sowie eine vorbestimmte Hystereseeigenschaft in Relation zu dem Katalysator-Schutzbereich aufweist.
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Wenn sich das Fahrzeug im Leerlaufzustand (zum Zeitpunkt einer niedrigen Last) befindet, führt das Antriebssteuerungsmodul 136 ferner als erstes einen Steuervorgang in einer derartigen Weise aus, dass das Drehmoment des Motors 10 aufgrund eines Hochdrehens oder dergleichen nicht gleich einem oder größer als ein konstanter Wert wird (zweite Drehmomentregulierung). Es ist darauf hinzuweisen, dass bei der zweiten Drehmomentregulierung der Drehmomentregelwert niedriger vorgegeben ist als bei der ersten Drehmomentregulierung, da das Fahrzeug stoppt (Leerlaufzustand).
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Wenn anschließend das von dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 120 detektierte Luft/Kraftstoff-Verhältnis für die zweite Zeitdauer (z.B. 5 Sekunden) oder länger höher bleibt als der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Schwellenwert, trifft das Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul 142 die Feststellung, dass der nicht verbrannte Kraftstoff möglicherweise in der Luftaustrittspassage 22 verbrennen könnte und unterbricht (stoppt) die Kraftstoffzufuhr zu der Brennkammer 18. Anschließend setzt das Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul 142 die Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zu der Brennkammer 18 fort, bis der Motor 10 stoppt.
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Daher wird in dem Motor 10 der Kraftstoff nicht der Brennkammer 18 zugeführt, und somit werden die Drehzahl und das Drehmoment (Last) geringer, um den Motor 10 zu stoppen. Das bedeutet, wenn sich der Motor 10 im Leerlaufzustand befindet und das von dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 120 detektierte Luft/KraftstoffVerhältnis für die zweite Zeitdauer oder länger höher bleibt als der Luft/KraftstoffVerhältnis-Schwellenwert, wird die Kraftstoffzufuhr bis zum Stoppen des Motors 10 gestoppt.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Motorsteuervorgangs für den Motor 10. Wie in 3 dargestellt, stellt das Restmengen-Bestimmungsmodul 132 fest, ob die von dem Kraftstoffsensor 110 detektierte Restmenge des Kraftstofftanks geringer ist als der Tank-Schwellenwert (Schritt S200). Wenn infolgedessen die Restmenge geringer ist als der Tank-Schwellenwert (JA in Schritt S200), führt das Antriebssteuerungsmodul 136 die erste Drehmomentregulierung aus (Schritt S202). Wenn die Restmenge gleich dem oder größer als der Tank-Schwellenwert ist (NEIN in Schritt S200), wird der Vorgang des Schrittes S200 wiederholt.
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Danach stellt das Bestimmungsmodul 138 für eine vorzeitige Zündung fest, ob sich der Betriebszustand des Motors 10 in dem Bereich befindet, in dem eine vorzeitige Zündung auftritt (wobei dieser den Bereich beinhaltet, der dem Katalysator-Schutzbereich überlagert ist) (Schritt S204), und bei der Feststellung, dass sich der Betriebszustand des Motors 10 in dem Bereich befindet, in dem eine vorzeitige Zündung auftritt (JA in Schritt S204), stellt das Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul 142 fest, ob der von dem Kraftstoffdrucksensor 116 detektierte Kraftstoffdruck schwankt (Schritt S206). Bei der Feststellung, dass der Kraftstoffdruck schwankt (JA in Schritt S206), wird der Vorgang zum Verhindern des Auftretens einer vorzeitigen Zündung ausgeführt (Schritt S208).
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Wenn festgestellt wird, dass sich der Betriebszustand des Motors 10 nicht in dem Bereich befindet, in dem eine vorzeitige Zündung auftritt (NEIN in Schritt S204), stellt das Katalysatorschutz-Bestimmungsmodul 140 ferner fest, ob sich der Betriebszustand des Motors 10 in dem Katalysator-Schutzbereich befindet (Schritt S210).
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Wenn infolgedessen festgestellt wird, dass sich der Betriebszustand des Motors 10 in dem Katalysator-Schutzbereich befindet (JA in Schritt S210) sowie festgestellt wird, dass der Kraftstoffdruck nicht schwankt (NEIN in Schritt S206), wird der Katalysatorvorrichtungs-Schutzvorgang ausgeführt (Schritt S212). Ferner wird bei der Feststellung, dass sich der Betriebszustand des Motors 10 nicht in dem Katalysator-Schutzbereich befindet (NEIN in Schritt S210), der nächste Vorgang gestartet (Schritt S214).
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Nachdem der Vorgang zum Verhindern des Auftretens einer vorzeitigen Zündung (Schritt S208) oder der Katalysatorvorrichtungs-Schutzvorgang (Schritt S212) ausgeführt worden ist, stellt das Restmengen-Bestimmungsmodul 132 fest, ob die Restmenge des Kraftstofftanks geringer ist als der Tank-Schwellenwert (Schritt S214), und wenn die Restmenge geringer ist als der Tank-Schwellenwert (JA in Schritt S214), kehrt der Ablauf zu dem Vorgang des Schrittes S204 zurück.
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Wenn dagegen die Restmenge gleich dem oder größer als der Tank-Schwellenwert ist (NEIN in Schritt S214), geht dem Fahrzeug der Kraftstoff nicht aus, und daher beendet das Antriebssteuerungsmodul 136 die erste Drehmomentregulierung (Schritt S216) und kehrt zu dem Vorgang des Schrittes S200 zurück, um den Motorsteuervorgang wiederholt auszuführen.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung des Vorgangs zum Verhindern des Auftretens einer vorzeitigen Zündung. Wie in 4 dargestellt, wird beim Start des Vorgangs zum Verhindern des Auftretens einer vorzeitigen Zündung (Schritt S208) von dem Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul 142 festgestellt, ob die Differenz zwischen dem detektierten Kraftstoffdruck und dem Ziel-Kraftstoffdruck (die Kraftstoffdruckdifferenz) gleich dem oder größer als der Kraftstoffdruck-Schwellenwert ist (Schritt S208-2).
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Wenn die Kraftstoffdruckdifferenz gleich dem oder größer als der Kraftstoffdruck-Schwellenwert (JA in Schritt S208-2) ist, stellt das Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul 142 fest, ob die Kraftstoffdruckdifferenz für die erste Zeitdauer oder länger gleich dem oder größer als der Kraftstoffdruck-Schwellenwert bleibt (Schritt S208-4).
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Wenn die Kraftstoffdruckdifferenz für die erste Zeitdauer oder länger gleich dem oder größer als der Kraftstoffdruck-Schwellenwert bleibt (JA in Schritt S208-4), führt das Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul 142 die Kraftstoffunterbrechung aus, um das Auftreten einer vorzeitigen Zündung zu verhindern (Schritt S208-6).
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Anschließend stellt das Bestimmungsmodul 138 für eine vorzeitige Zündung fest, ob sich der Betriebszustand des Motors 10 in dem Kraftstoffunterbrechungs-Neustartbereich befindet (Schritt S208-8). Wenn sich infolgedessen der Betriebszustand des Motors 10 in dem Kraftstoffunterbrechungs-Neustartbereich befindet (JA in Schritt S208-8), hebt das Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul 142 die Kraftstoffunterbrechung auf (Schritt S208-10) und beendet den Vorgang zum Verhindern des Auftretens einer vorzeitigen Zündung. Wenn sich dagegen der Betriebszustand des Motors 10 nicht in dem Kraftstoffunterbrechungs-Neustartbereich befindet (NEIN in Schritt S208-8), kehrt das Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul 142 zu dem Vorgang des Schrittes S208-6 zurück.
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Wenn ferner die Kraftstoffdruckdifferenz geringer ist als der Kraftstoffdruck-Schwellenwert (NEIN in Schritt S208-2), oder wenn die Kraftstoffdruckdifferenz nicht für die erste Zeitdauer oder länger gleich dem oder größer als der Kraftstoffdruck-Schwellenwert bleibt (NEIN in Schritt S208-4), endet der Vorgang zum Verhindern des Auftretens einer vorzeitigen Zündung.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung des Katalysatorvorrichtungs-Schutzvorgangs. Wie in 5 dargestellt, stellt das Antriebssteuermodul 136 beim Start des Katalysatorvorrichtungs-Schutzvorgangs fest, ob sich das Fahrzeug im Leerlaufzustand befindet, und zwar auf der Basis des Zustands des Fahrzeugs (Schritt S212-2).
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Wenn das Fahrzeug als Ergebnis davon nicht im Leerlaufzustand ist (NEIN in Schritt S212-2), stellt das Katalysatorschutz-Bestimmungsmodul 140 fest, ob sich der Betriebszustand des Motors 10 in dem Katalysator-Schutzbereich befindet (Schritt S212-4). Wenn es sich infolgedessen bei dem Betriebszustand um den Katalysator-Schutzbereich handelt (JA in Schritt S212-4), stellt das Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul 142 fest, ob das von dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 120 detektierte Luft/Kraftstoff-Verhältnis für die zweite Zeitdauer oder länger höher bleibt als der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Schwellenwert.
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Wenn das von dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 120 detektierte Luft/Kraftstoff-Verhältnis für die zweite Zeitdauer oder länger höher bleibt als der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Schwellenwert (JA in Schritt S212-6), führt das Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul 142 die Kraftstoffunterbrechung aus, um ein Ansteigen der Temperatur des Abgases zu verhindern (Schritt S212-8).
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Nach dem Ausführen der Kraftstoffunterbrechung (Schritt S212-8) stellt das Katalysatorschutz-Bestimmungsmodul 140 fest, ob sich der Betriebszustand des Motors 10 auf oder unter der Kraftstoffunterbrechungs-Neustartlinie befindet (Schritt S212-10). Wenn infolgedessen der Betriebszustand des Motors 10 nicht auf oder unter der Kraftstoffunterbrechungs-Neustartlinie liegt (NEIN in Schritt S212-10), kehrt der Prozess zu dem Schritt S212-8 zurück.
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Wenn dagegen der Betriebszustand des Motors 10 auf oder unter der Kraftstoffunterbrechungs-Neustartlinie ist (JA in Schritt S212-10), hebt das Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul 142 die Kraftstoffunterbrechung auf (Schritt S212-12) und beendet den Katalysatorvorrichtungs-Schutzvorgang.
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Wenn sich der Betriebszustand nicht in dem Katalysator-Schutzbereich befindet (NEIN in Schritt S212-4) und wenn das von dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 120 detektierte Luft/Kraftstoff-Verhältnis nicht für die zweite Zeitdauer oder länger höher bleibt als der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Schwellenwert (NEIN in Schritt S212-6), endet der Katalysatorvorrichtungs-Schutzvorgang.
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Wenn sich das Fahrzeug im Leerlaufzustand befindet (JA in Schritt S212-2), führt das Antriebssteuerungsmodul 136 ferner die zweite Drehmomentregulierung aus (Schritt S212-14). Danach stellt das Antriebssteuerungsmodul 136 erneut fest, ob sich das Fahrzeug im Leerlaufzustand befindet (Schritt S212-16).
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Wenn sich infolgedessen das Fahrzeug im Leerlaufzustand befindet (JA in Schritt S212-16), stellt das Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul 142 fest, ob das von dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 120 detektierte Luft/Kraftstoff-Verhältnis für die zweite Zeitdauer oder länger höher bleibt als der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Schwellenwert (Schritt S212-18).
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Wenn infolgedessen das von dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 120 detektierte Luft/Kraftstoff-Verhältnis für die zweite Zeitdauer oder länger höher bleibt als der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Schwellenwert (JA in Schritt S212-18), führt das Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul 142 die Kraftstoffunterbrechung zum Stoppen des Motors 10 aus (Schritt S212-20) und beendet den Katalysatorvorrichtungs-Schutzvorgang.
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Wenn dagegen das Fahrzeug nicht im Leerlaufzustand ist (NEIN in Schritt S212-16), hebt das Antriebssteuerungsmodul 136 die zweite Drehmomentregulierung auf (Schritt S212-22) und beendet den Katalysatorvorrichtungs-Schutzvorgang.
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Wenn das von dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 120 detektierte Luft/Kraftstoff-Verhältnis nicht für die zweite Zeitdauer oder länger höher bleibt als der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Schwellenwert (NEIN in Schritt S212-18), kehrt der Vorgang zu dem Schritt S212-16 zurück.
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Wie vorstehend beschrieben, werden bei der Motorsteuerung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Vorgang zum Verhindern des Auftretens einer vorzeitigen Zündung sowie der Katalysatorvorrichtungs-Schutzvorgang gleichzeitig und parallel ausgeführt, um das Auftreten einer vorzeitigen Zündung sowie einen Temperaturanstieg des Abgases zu verhindern, so dass auf diese Weise das Auftreten einer vorzeitigen Zündung sowie der Anstieg der Abgastemperatur in angemessener Weise verhindert werden. Dadurch wird bei der Motorsteuerung 100 die Hardware, wie z.B. jeweilige Komponenten des Motors 10 und der Katalysatorvorrichtung 40, zum Zeitpunkt eines Kraftstoffmangels in angemessener Weise geschützt.
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Ferner wird bei dem Vorgang zum Verhindern des Auftretens einer vorzeitigen Zündung das Auftreten einer vorzeitigen Zündung im Voraus verhindert, und zwar nicht auf der Basis des von dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 120 detektierten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, sondern auf der Basis des von dem Kraftstoffdrucksensor 116 detektierten Kraftstoffdrucks, und somit werden die Hardware des Motors 10 und dergleichen in einem frühen Stadium geschützt.
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Die vorliegende Erfindung lässt sich bei einer Motorsteuerung verwenden, die einen Motor schützt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Motor
- 12
- Zylinderblock
- 14
- Zylinderkopf
- 16
- Kolben
- 18
- Brennkammer
- 20
- Lufteintrittspassage
- 22
- Luftaustrittspassage
- 24
- Lufteintrittsventil
- 26
- Luftaustrittsventil
- 28
- Lufteintrittsventil-Nocken
- 30
- Luftaustrittsventil-Nocken
- 32
- Zündkerze
- 34
- Einspritzer
- 36
- Drosselklappe
- 38
- Luftfilter
- 40
- Katalysatorvorrichtung
- 100
- Motorsteuerung
- 110
- Kraftstoffsensor (Restmengen-Detektionseinheit)
- 112
- Drehzahlsensor (Drehzahl-Detektionseinheit)
- 114
- Strömungsmesser
- 116
- Kraftstoffdrucksensor (Kraftstoffdruck-Detektionseinheit)
- 118
- Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
- 120
- Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor
- 130
- elektronische Steuereinheit (ECU)
- 132
- Restmengen-Bestimmungsmodul
- 134
- Lastberechnungsmodul
- 136
- Antriebssteuerungsmodul
- 138
- Bestimmungsmodul für eine vorzeitige Zündung
- 140
- Katalysatorschutz-Bestimmungsmodul
- 142
- Kraftstoffunterbrechungs-Ausführungssteuermodul
