DE102016123664B4

DE102016123664B4 - Steuervorrichtung für Maschine mit interner Verbrennung

Info

Publication number: DE102016123664B4
Application number: DE102016123664.0A
Authority: DE
Inventors: Akira Yamashita
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-12-08
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2023-09-07
Anticipated expiration: 2036-12-08
Also published as: US20170159584A1; CN106988903A; JP6296045B2; CN106988903B; JP2017106355A; DE102016123664A1; US10436129B2

Abstract

Steuervorrichtung (100) für eine Maschine (10) mit interner Verbrennung, die ein Stellglied (30) aufweist, das eine Ansaugluftmenge reguliert, und die eine Betriebsgröße des Stellglieds (30) auf der Grundlage von Betriebsbedingungen der Maschine (10) mit interner Verbrennung bestimmt, wobei die Steuervorrichtung (100) Folgendes umfasst:eine Ansaugluftmengenerhöhungseinrichtung, die die Betriebsgröße auf eine Betriebsgröße korrigiert, die die Ansaugluftmenge zu einer Zeit der Verzögerung erhöht, während der eine Maschinendrehzahl der Maschine (10) mit interner Verbrennung sinkt,gekennzeichnet durcheine Indexwertberechnungseinrichtung, die einen Indexwert einer Kolbentemperatur der Maschine (10) mit interner Verbrennung berechnet; dadurch, dassdie Ansaugluftmengenerhöhung die Betriebsgröße korrigiert, wenn der Indexwert ein Wert ist, der zu einer Temperatur der Kolbentemperatur gehört, die höher als ein Schwellenwert des Indexwerts ist, der zu einem oberen Grenzwert der Kolbentemperatur gehört, und dassdie Indexwertberechnungseinrichtung eine Einrichtung aufweist, die eine volumetrische Effizienz (ηV) der Maschine (10) mit interner Verbrennung als den Indexwert berechnet.

Description

Technisches Gebiet
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Steuervorrichtung für eine Maschine mit interner Verbrennung bzw. Brennkraftmaschine.
Hintergrund
Die JP2005-155 500 A offenbart eine Abgasemissionssteuervorrichtung für eine Maschine mit interner Verbrennung bzw. Brennkraftmaschine, die Partikelmaterial (PM), das im Abgas enthalten ist, in einem Abgasreinigungskatalysator verbrennt und entfernt. Luft, die im Abgas enthalten ist, übernimmt die Funktionen des Übertragens von Wärme in den Katalysator im Verlauf des Durchgehens durch den Abgasreinigungskatalysator und des Beschränkens der Erhöhung der Katalysatortemperatur. Folglich gibt es die Befürchtung, dass zur Zeit der Verzögerung der Maschine die Menge von Abgas sinkt, und die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators zu stark steigt. In der Vorrichtung der JP2005 - 155 500 A wird als Gegenmaßnahme zum vorstehend Erläuterten eine Steuerung der Beschränkung der Erhöhung der Ansaugluftmenge durchgeführt, wenn die Maschine in dem Zustand verzögert, in dem die angesammelte Menge von PM groß ist.
Relevanter Stand der Technik bilden außerdem auch die JP2003-83 067 A und die FR2 942 270 A1 , die jeweils einzelne in den Ansprüchen aufgeführte Merkmale zeigen. Die DE 10 2015 103 787 A1 offenbart eine Steuervorrichtung nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
Kurze Erläuterung
Nebenbei bemerkt läuft Maschinenöl innerhalb der Maschine um. Das Maschinenöl hat die Funktion des Schmierens der Komponenten innerhalb der Maschine und des Kühlens innerer Komponenten wie eines Kolbens. Im Allgemeinen wird beim Umlauf des Maschinenöls eine mechanische Ölpumpe unter Verwendung der Drehkraft einer Maschine verwendet. In einer derartigen mechanischen Ölpumpe hängt die Abgabemenge von der Maschinendrehzahl ab und daher sinkt die Abgabemenge der Ölpumpe in einem Zustand, in dem die Maschinendrehzahl gering ist. Folglich ist es zur Zeit der Verzögerung, wenn sich die Maschinendrehzahl abrupt verringert, wahrscheinlich, dass die Kühlfähigkeit durch das Maschinenöl abrupt sinkt, und es ist wahrscheinlich, dass der Anstieg der Kolbentemperatur bemerkbar wird.
Im Stand der Technik nach der vorstehend beschriebenen JP2005-155 500 A wird die Ansaugluftmenge während der Verzögerung der Maschine verringert, um einen zu starken Temperaturanstieg im Abgasreinigungskatalysator zu beschränken. Wenn sich die Ansaugluftmenge verringert, wird jedoch auch die Luftmenge verringert, die aus dem Inneren des Zylinders weggetragen wird, und daher wird die Kühlfähigkeit des Kolbens verringert. Folglich wird die Ansaugluftmenge im Stand der Technik der JP2005-155 500 A wie vorstehend beschrieben manchmal selbst dann verringert, wenn die Kolbentemperatur hoch ist, und es ist wahrscheinlich, dass die Kolbentemperatur sehr stark steigt.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des vorstehend beschriebenen Problems gemacht, und es ist ihre Aufgabe, eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die eine zu starke Erhöhung einer Kolbentemperatur zur Zeit einer Verzögerung der Brennkraftmaschine einschränken kann.
Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen, weist eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die in Anspruch 1 aufgeführten Merkmale auf. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Betriebsgröße des Stellglieds auf die Betriebsgröße korrigiert, die die Ansaugluftmenge erhöht, wenn zur Zeit der Verzögerung der Brennkraftmaschine bestimmt wird, dass die Kolbentemperatur höher ist als der obere Grenzwert. Während der Verzögerung der Brennkraftmaschine verringert sich vorübergehend die Kühlleistung durch Motoröl. In diesem Fall steigt die Kolbentemperatur vorübergehend sehr stark an, und es ist wahrscheinlich, dass sich die Maschinenleistung verschlechtert. Wenn dagegen eine stärkere Kolbenkühlung als nötig durchgeführt wird, vergrößert sich die Befürchtung einer Verringerung der Abgabeleistung durch Erhöhen des Kühlverlusts. Erfindungsgemäß wird bestimmt, ob die Ansaugluftmenge zu erhöhen ist oder nicht, nachdem unter Verwendung des Indexwerts der Kolbentemperatur bestimmt wird, ob die Kolbentemperatur sehr stark ansteigt oder nicht, und daher kann eine sehr starke Temperaturerhöhung der Kolbentemperatur eingeschränkt werden, während ein Anstieg des Kühlverlusts verhindert wird.
Nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die volumetrische Effizienz der Maschine mit interner Verbrennung als der Indexwert der Kolbentemperatur verwendet. Die volumetrische Effizienz zur Zeit der Verzögerung der Maschine mit interner Verbrennung weist eine Korrelation mit der Kolbentemperatur auf. Folglich kann nach dieser Ausführungsform die Kolbentemperatur auf der Grundlage der volumetrischen Effizienz genau bestimmt werden.
Nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Kolbentemperatur auf der Grundlage der Abweichung zwischen der am Kolben aufgenommenen Wärmemenge und abgegebenen Wärmemenge genau abgeschätzt werden.
Nach der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Steuervorrichtung dazu aufgebaut, die Betriebsgröße derart zu erhöhen, dass sie ein Ausmaß der Erhöhung einer Ansaugluftmenge stärker erhöht, wenn die Kolbentemperatur höher ist. Folglich ist eine Steuerung der Kolbenkühlung passend zum Ausmaß der zu starken Erhöhung der Kolbentemperatur möglich.
Nach der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in der Brennkraftmaschine ein aus Stahl hergestellter Kolben verwendet. Der aus Stahl hergestellte Kolben weist eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf, und hat daher die Eigenschaft, dass die Temperatur des Kolbens schnell ansteigt, aber langsam fällt. Folglich kann nach dieser Ausführungsform eine zu starke Temperaturerhöhung des aus Stahl hergestellten Kolbens eingeschränkt werden, dessen Kolbentemperatur schnell zu stark ansteigt.
Nach der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Betriebsgröße des Stellglieds auf die Betriebsgröße korrigiert, die die Ansaugluftmenge erhöht, wenn die Kolbentemperatur als höher als der obere Grenzwert in dem Zeitabschnitt bestimmt wird, in dem eine Kraftstoffabschaltung während der Verzögerung der Brennkraftmaschine durchgeführt wird. Im Betriebszustand, in dem die Kraftstoffabschaltung während der Verzögerung der Brennkraftmaschine durchgeführt wird, wird ein Effekt des Motorbremsens manchmal durch Verringern der Sollansaugluftmenge verbessert, und die Kolbentemperatur steigt schnell an. Nach dieser Ausführungsform kann die zu starke Erhöhung der Kolbentemperatur effektiv selbst im Fall von Betriebsbedingungen eingeschränkt werden, unter denen eine zu starke Erhöhung der Kolbentemperatur oft auftritt. Zudem kann die Kühlleistung des Kolbens durch Vergrößern der Ansaugluftmenge im Kraftstoffabschaltzeitabschnitt stärker verbessert werden, weil während der Kraftstoffabschaltung Frischluft durch das Innere des Zylinders bläst.
Nach der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Betriebsgröße des Stellglieds auf die Betriebsgröße korrigiert, die die Ansaugluftmenge verringert, wenn die Kolbentemperatur als kleiner als der obere Grenzwert zur Zeit der Verzögerung bestimmt wird, und die Temperatur des Katalysators der Maschine mit interner Verbrennung geringer als die vorab festgelegte Aktivierungstemperatur ist. Folglich kann nach dieser Ausführungsform eine Temperaturverringerung des Katalysators effektiv unter den Bedingungen eingeschränkt werden, unter denen keine zu starke Erhöhung der Kolbentemperatur auftritt.
Kurze Erläuterung von Figuren

1 ist ein Schaubild, das einen Aufbau eines Systems einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Schaubild zum Erläutern eines Veränderungsfaktors einer Kolbentem peratur;
3 ist ein Schaubild, das eine Änderung der Kolbentemperatur mit Bezug auf eine Maschinenlast passend zum Material eines Kolbens zeigt;
4 ist ein Zeitschaubild, das Änderungen verschiedener Zustandsgrö-ßen zur Zeit einer Verzögerung eines Fahrzeugs zeigt;
5 ist ein Zeitschaubild, das Änderungen der verschiedenen Zustandsgrößen in einem Fall der Ausführung der Kolbenkühlsteuerung zeigt;
6 ist ein Ablaufplan eines Programms, das das System der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführt, wenn es die Kolbenkühlsteuerung durchführt;
7 ist ein Schaubild, das eine Beziehung zwischen der Kolbentemperatur und einer volumetrischen Effizienz ηV zeigt; und
8 ist ein Ablaufplan eines Programms, das ein System einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführt, wenn es die Kolbenkühlsteuerung durchführt.

Genaue Erläuterung
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Man bemerke, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die erwähnten Bezugszeichen beschränkt ist, solange dies nicht speziell explizit anders beschrieben ist, oder solange die Erfindung explizit theoretisch durch die Bezugszeichen spezifiziert ist, auch wenn die Bezugszeichen der Zahlen, der Größen, der Mengen, der Bereiche und dergleichen der jeweiligen Elemente in der nachstehend gezeigten Ausführungsform erwähnt werden. Zudem sind Aufbauten, Schritte und dergleichen, die in der nachstehend beschriebenen Ausführungsform beschrieben werden, nicht immer für die vorliegende Erfindung unerlässlich, solange dies nicht speziell anders explizit gezeigt ist, oder solange die Erfindung nicht explizit dadurch theoretisch spezifiziert ist.
Erste Ausführungsform
[Aufbau des Systems]
1 ist ein Schaubild, das einen Aufbau eines Systems einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das in 1 gezeigte System umfasst eine Maschine 10 mit interner Verbrennung bzw. Brennkraftmaschine 10. Die Brennkraftmaschine 10 ist eine Dieselmaschine, ist in einem Fahrzeug montiert und wird als Antriebsquelle des Fahrzeugs verwendet. Ein Ansaugdurchlass 14 und ein Abgasdurchlass 16 sind mit einem Maschinenhauptkörper bzw. Motorblock 12 der Brennkraftmaschine 10 verbunden. Obwohl im Motorblock 12 in 1 vier Zylinder gezeichnet sind, ist dies nur ein Beispiel, und die Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine nach der vorliegenden Erfindung ist nicht beschränkt. (Nicht veranschaulichte) aus Stahl hergestellte Kolben sind innerhalb der jeweiligen Zylinder angeordnet.
Ein Luftfilter 18 ist an einem Einlass des Ansaugdurchlasses 14 vorgesehen. Ein Kompressor 22a eines Turboladers 22 zum Aufladen von Ansaugluft ist im Ansaugdurchlass 14 stromab des Luftfilters 18 angeordnet. Der Turbolader 22 umfasst eine Turbine 22b im Abgasdurchlass 16. Der Kompressor 22a ist integriert über eine Verbindungswelle mit der Turbine 22b verbunden, und wird durch Abgas angetrieben, das zur Turbine 22b fließt.
Ein Zwischenkühler 28 zum Kühlen des Kompressors 22a oder von durch den Kompressor 22a komprimierter Luft ist im Ansaugdurchlass 14 auf einer stromabwärtigen Seite des Kompressors 22a angeordnet. Eine elektronisch gesteuerte Drossel 30, die den Ansaugdurchlass 14 öffnet und schließt, ist im Ansaugdurchlass 14 stromab des Zwischenkühlers 28 angeordnet. Die Drossel 30 arbeitet als ein Stellglied, das eine Ansaugluftmenge reguliert. Der Ansaugdurchlass 14 an einer stromabwärtigen Seite der Drossel ist als ein Ansaugkrümmer 14a aufgebaut, und Ansaugluft wird über den Ansaugkrümmer 14a an die jeweiligen Zylinder verteilt.
Abgas aus den jeweiligen Zylindern wird durch einen Abgaskrümmer 16a des Abgasdurchlasses 16 gesammelt und der Turbine 22b zugeführt. Der Abgaskrümmer 16a ist mit dem Ansaugdurchlass 14 zwischen der Drossel 30 und dem Ansaugkrümmer 14a durch einen EGR-Durchlass 50 verbunden. Im EGR-Durchlass 50 ist ein EGR-Kühler 52 zum Kühlen des EGR-Gases angeordnet.
Im EGR-Durchlass 50 ist an einer stromabwärtigen Seite des EGR-Kühlers 52 ein EGR-Ventil 54 angeordnet, das den EGR-Durchlass 50 öffnet und schließt. Ein Abgasreinigungskatalysator 24 ist im Abgasdurchlass 16 stromab der Turbine vorgesehen.
Sensoren zum Erhalt von Informationen über einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10 sind an jeweiligen Orten in der Brennkraftmaschine 10 angebracht. Ein Luftflussmesser 60 zum Messen einer Flussrate von in den Ansaugdurchlass 14 eingesaugter Frischluft ist stromab des Luftfilters 18 im Ansaugdurchlass 14 angebracht. Zudem sind auch ein Kurbelwellenwinkelsensor 62, der eine Drehung einer Kurbelwelle erfasst, ein Gaspedalstellungssensor 64, der ein Signal entsprechend einer Gaspedalstellung ausgibt, und dergleichen vorgesehen.
Das in 1 gezeigte System umfasst eine Steuervorrichtung 100, die die Brennkraftmaschine 10 steuert. Die Steuervorrichtung 100 ist eine ECU. Die Steuervorrichtung 100 weist zumindest eine Eingabe/Ausgabeschnittstelle, einen Speicher und eine CPU auf. Die Eingabe/Ausgabeschnittstelle ist dazu vorgesehen, Sensorsignale von verschiedenen Sensoren aufzunehmen, die an der Brennkraftmaschine 10 oder einem Fahrzeug angebracht sind, und Betätigungssignale an Stellglieder auszugeben, die in der Brennkraftmaschine 10 vorhanden sind. Im Speicher sind verschiedene Steuerprogramme zum Steuern der Brennkraftmaschine 10 und Kennfelder gespeichert. Die CPU liest ein Steuerprogramm vom Speicher, führt das Steuerprogramm aus und erzeugt Betriebssignale auf der Grundlage der eingelesenen Sensorsignale.
[Systembetrieb von Ausführungsformen]
(Kolbentemperatur)
Die Kolben sind in den Zylindern der Brennkraftmaschine 10 angeordnet, und können dadurch nicht direkt durch Kühlwasser gekühlt werden. Folglich wird Maschinenöl verwendet, um die Kolben zu kühlen. Genauer gesagt läuft Maschinenöl innerhalb des Motorblocks 12 der Brennkraftmaschine 10 um. Das Maschinenöl wird von einer Ölpumpe hochgepumpt und wird aus einer Öldüse hin zu einem Kühlkanal auf den Rückseiten der Kolben eingespritzt. Dadurch werden die Kolben gekühlt, und jeweilige Komponenten des Motorblocks 12 werden geschmiert.
Wenn die Kolbentemperatur sehr stark ansteigt, verkohlt das Maschinenöl und klebt an den Kolben an, und als Ergebnis ist es wahrscheinlich, dass die Maschinenleistung sinkt. Wenn die Kolbentemperatur andererseits zu stark verringert wird, steigt der Kühlverlust und die Maschinenleistung sinkt. Folglich werden verschiedene Spezifikationen der Brennkraftmaschine 10 wie ein Material der Kolben und eine Leistungsfähigkeit der Ölpumpe so bestimmt, dass sich die Kolbentemperatur in einem normalen Betriebszustand in einem geeigneten Temperaturbereich befindet.
Wenn die Ölpumpe hier von einem mechanischen Typ ist, der eine Drehkraft der Brennkraftmaschine 10 nutzt, verändert sich die Kolbentemperatur signifikant abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10. 2 ist ein Schaubild zum Erläutern von Veränderungsfaktoren der Kolbentemperatur. In der Figur zeigt jeweils ein erstes Diagramm eine Änderung einer Abgabemenge der Ölpumpe (einer Ausflussmenge aus der Öldüse) abhängig von einer Maschinenlast, ein zweites Diagramm zeigt eine Änderung der Abgabemenge der Ölpumpe abhängig von einer Maschinendrehzahl, ein drittes Diagramm zeigt eine Änderung der Kolbentemperatur abhängig von der Maschinendrehzahl, und ein viertes Diagramm zeigt eine Änderung der Ansaugluftmenge für die Maschinendrehzahl.
Wie im ersten Diagramm der 2 gezeigt hängt die Abgabemenge der Ölpumpe nicht von der Maschinenlast ab. Folglich ist die Abgabemenge der Ölpumpe bei einer Änderung der Maschinenlast in einem Zustand konstant, in dem die Maschinendrehzahl konstant ist. Dagegen hängt die Abgabemenge der Ölpumpe wie im zweiten Diagramm der 2 gezeigt von der Maschinendrehzahl ab. Folglich wird die Abgabemenge der Ölpumpe größer, wenn die Maschinendrehzahl in einem Zustand steigt, in dem die Maschinenlast konstant ist.
Zudem hängt die Ansaugluftmenge wie im vierten Diagramm der 2 gezeigt von der Maschinendrehzahl ab. Genauer gesagt hängt die Ansaugluftmenge von der Maschinendrehzahl und der Maschinenlast ab, und die Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl wird zu einer Zeit der Verzögerung groß. Mit einem Sinken der Maschinendrehzahl sinkt daher gleichzeitig die Ansaugluftmenge.
Auf diese Weise sinken die Abgabemenge der Ölpumpe und die Ansaugluftmenge mit, wenn die Maschinendrehzahl sinkt. Das heißt, zur Zeit der Verzögerung der Brennkraftmaschine 10, wobei die Maschinendrehzahl sinkt, sinkt die Abgabemenge (Ölstrahlflussrate) der Ölpumpe, und daher wird auch die Kühlleistung des Kolbens verringert. Zudem sinkt auch eine Wärmeabgabemenge aus den Zylindern, wenn die Ansaugluftmenge sinkt, und dadurch wird auch die Kühlleistung des Kolbens verringert. Folglich steigt wie im dritten Schaubild der 2 gezeigt während der Verringerung der Maschinendrehzahl im Zustand konstanter Maschinenlast die Kolbentemperatur.
Zudem variiert die Änderung der Kolbentemperatur auch abhängig vom Material des Kolbens. 3 ist ein Schaubild, das die Änderung der Kolbentemperatur passend zur Maschinenlast abhängig vom Material des Kolbens zeigt. Wie in 3 gezeigt ist die Kolbentemperatur für die Maschinenlast in einem gesamten Bereich für einen aus Stahl (Eisen) hergestellten Kolben höher als für einen aus Aluminium hergestellten Kolben. Dies ist so, weil Stahl eine geringere Wärmeleitfähigkeit als Aluminium aufweist. Folglich tritt in der Brennkraftmaschine 10, die die aus Stahl (Eisen) hergestellten Kolben verwendet, eine Erhöhung der Kolbentemperatur zur Zeit der Verringerung der Maschinendrehzahl deutlicher auf. 4 ist ein Zeitschaubild, das Änderungen verschiedener Zustandsgrößen zur Zeit der Verzögerung des Fahrzeugs zeigt. Ein erstes Schaubild zeigt jeweils ein Zeitschaubild einer Fahrzeuggeschwindigkeit, ein zweites Schaubild ein Zeitschaubild der Maschinendrehzahl, ein drittes Schaubild ein Zeitschaubild einer Einspritzmenge, und ein viertes Schaubild zeigt ein Zeitschaubild der Kolbentemperatur.
In den Zeitschaubildern sinkt die Fahrzeuggeschwindigkeit in einem Zeitabschnitt von einem Zeitpunkt t1 zu einem Zeitpunkt t2, und damit verringert sich auch die Maschinendrehzahl. Zudem wird in einem Verzögerungszeitabschnitt von der Zeit t1 bis zur Zeit t2 eine Kraftstoffabschaltung (F/C, fuel cut), die die Einspritzung von Kraftstoff stoppt, durchgeführt. Nachstehend wird der Zeitabschnitt von der Zeit t1 bis zur Zeit t2 als „ein Verzögerungs-F/C-Zeitabschnitt“ bezeichnet. Das vierte Schaubild zeigt einen Unterschied zwischen den Kolbentemperaturen des aus Stahl hergestellten Kolbens und des aus Aluminium hergestellten Kolbens. Wie im vierten Schaubild gezeigt weist der aus Stahl hergestellte Kolben im gesamten Bereich einen höheren Absoluttemperaturwert als der aus Aluminium hergestellte Kolben auf. Zudem ist der Unterschied zwischen den Kolbentemperaturen des aus Stahl hergestellten Kolbens und des aus Aluminium hergestellten Kolbens zur Zeit t2, zu der der Verzögerungs-F/C-Zeitabschnitt beendet ist, höher als zur Zeit t1, zu der der Verzögerungs-F/C-Zeitabschnitt beginnt. Dies zeigt, dass der aus Stahl hergestellte Kolben eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist (schwerer zu kühlen ist) als der aus Aluminium hergestellte Kolben. Wie vorstehend gezeigt zeigt der aus Stahl hergestellte Kolben eine höhere Wahrscheinlichkeit für ein zu starkes Ansteigen der Kolbentemperatur, wenn die Kühlfähigkeit durch Maschinenöl zur Zeit der Verzögerung der Brennkraftmaschine 10 verringert ist.
(Charakteristischer Betrieb des Systems der ersten Ausführungsform)
Die durch die Steuervorrichtung 100 ausgeführte Steuerung umfasst eine Ansaugluftmengensteuerung. Die Ansaugluftmengensteuerung ist eine Steuerung zur Bestimmung einer Betriebsgröße der Drossel 30 auf der Grundlage der Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 10, und ist genauer gesagt die Steuerung des Betriebs der Drossel 30 derart, dass eine tatsächliche Ansaugluftmenge, die durch die Drossel 30 geht, zu einer Sollansaugluftmenge wird. Die Sollansaugluftmenge wird aus einem Kennfeld auf Grundlage der Betriebsbedingungen (der Kraftstoffeinspritzmenge und der Maschinendrehzahl) der Brennkraftmaschine 10 bestimmt, die aus den Sensorsignalen des Kurbelwellenwinkelsensors 62, des Gaspedalstellungssensors 64 und dergleichen berechnet werden. In der Ansaugluftmengensteuerung wird die Betriebsgröße der Drossel 30 bestimmt, um die tatsächlich durch die Drossel 30 gehende Ansaugluftmenge, die unter Verwendung des Sensorsignals des Luftflussmessers 60 oder dergleichen erfasst wird, zur Sollansaugluftmenge zu machen. Die Betriebsgröße der Drossel 30 ist ein Schließgrad der Drossel 30, genauer gesagt ein Schließgrad gegenüber einer vollständig offenen Position in einem Fall, in der die vollständig offene Position als eine Basisposition eingestellt ist.
Hier steigt die Kolbentemperatur wie vorstehend beschrieben während des Verzögerungs-F/C-Zeitabschnitts manchmal zu stark an. Insbesondere unter den Betriebsbedingungen, unter denen die Brennkraftmaschine 10 aus einem Zustand verzögert, in dem die Brennkraftmaschine 10 einen kontinuierlichen Betrieb mit hoher Last und hoher Drehzahl durchführt, steigt die Kolbentemperatur leicht zu stark an. Somit wird im System der vorliegenden Ausführungsform eine Ansaugluftmengenerhöhungssteuerung zum Erhöhen einer Kühlleistung des Kolbens durchgeführt, wenn die Kolbentemperatur zu stark steigt. 5 ist ein Zeitschaubild, das Änderungen verschiedener Zustandsgrößen in einem Fall der Ausführung einer Kolbenkühlsteuerung zeigt. In 5 zeigt jeweils ein erstes Schaubild ein Zeitschaubild der Fahrzeuggeschwindigkeit, ein zweites Schaubild zeigt ein Zeitschaubild der Maschinendrehzahl, ein drittes Schaubild zeigt ein Zeitschaubild der Einspritzmenge, ein viertes Schaubild zeigt ein Zeitschaubild des Drosselschließgrads, ein fünftes Schaubild zeigt ein Zeitschaubild der Ansaugluftmenge, ein sechstes Schaubild zeigt ein Zeitschaubild einer Katalysatortemperatur, und ein siebtes Schaubild zeigt ein Zeitschaubild der Kolbentemperatur. Zudem zeigt jeweils eine gestrichelte Linie in 5 ein Schaubild in einem Fall der Ausführung einer herkömmlichen Ansaugluftmengensteuerung, und eine durchgezogene Linie L2 zeigt ein Schaubild in einem Fall der Ausführung der Ansaugluftmengenerhöhungssteuerung.
Gestrichelte Linien L1 in 5 zeigen Schaubilder in dem Fall, in dem eine herkömmliche Ansaugluftmengensteuerung ausgeführt wird. In diesem Fall stellt die Steuervorrichtung 100 die Drossel 30 im Verzögerungs-F/C-Zeitabschnitt zwischen der Zeit t1 und der Zeit t2 auf eine Schließseite. Dadurch wird die Ansaugluftmenge verringert, und daher die Katalysatortemperatur auf einer hohen Temperatur beibehalten. Wird jedoch die Ansaugluftmenge verringert, wird die Kühlleistung des Kolbens verringert, und daher steigt die Kolbentemperatur sehr stark an, um einen oberen Grenzwert zu übersteigen.
Dagegen zeigen durchgezogene Linien L2 in 5 Schaubilder in einem Fall, in dem eine Ansaugluftmengenerhöhungssteuerung ausgeführt wird. Bei der Ansaugluftmengenerhöhungssteuerung akzeptiert die Steuervorrichtung 100 die Tatsache, dass die Kolbentemperatur den oberen Grenzwert zur Zeit der Verzögerung der Brennkraftmaschine 10 übersteigt, und korrigiert den Schließgrad der Drossel 30 auf einen Grad, um die Ansaugluftmenge zu erhöhen (also zu einer Öffnungsseite hin). Genauer gesagt korrigiert die Steuervorrichtung 100 die aus dem Kennfeld bestimmte Sollansaugluftmenge auf eine größere Menge. Als der obere Schwellenwert der Kolbentemperatur wird ein Wert verwendet, der vorab als eine obere Grenztemperatur der Kolbentemperatur bestimmt wird, die einen verlässlichen Betrieb der Brennkraftmaschine 10 sicherstellen kann. Wenn die Sollansaugluftmenge erhöht wird, wird die Drossel 30 betrieben, um sich stärker als in dem Fall zu öffnen, in dem die Sollansaugluftmenge nicht erhöht wird. Weil dadurch die Ansaugluftmenge erhöht wird, wird die Kühlleistung durch Ansaugluft erhöht, und eine Erhöhung der Kolbentemperatur wird beschränkt.
Wenn die Ansaugluftmenge erhöht wird, wird die Katalysatortemperatur des Abgasreinigungskatalysators 24 durch Erhöhen der Abgasmenge verringert. Folglich wird in der Ansaugluftmengenerhöhungssteuerung die Ansaugluftmenge vorzugsweise innerhalb eines Bereichs erhöht, in dem die Katalysatortemperatur nicht geringer als eine Aktivierungstemperatur wird. Zudem wird in der Ansaugluftmengenerhöhungssteuerung eine Steuerung vorzugsweise derart durchgeführt, dass ein Ausmaß der Erhöhung der Ansaugluftmenge größer wird, wenn die Kolbentemperatur höher ist. Dadurch kann die Kühlleistung durch Ansaugluft stärker erhöht werden, wenn die Kolbentemperatur höher ist, und daher kann eine zu starke Erhöhung der Kolbentemperatur effektiv beschränkt werden.
(spezifischer Ablauf im System der ersten Ausführungsform)
Als Nächstes wird der spezifische Ablauf der Kolbenkühlungssteuerung beschrieben, die im System der ersten Ausführungsform ausgeführt wird. 6 ist ein Ablaufplan eines Programms, das das System der vorliegenden Ausführungsform ausführt, wenn es eine Kolbenkühlsteuerung durchführt. Das in 6 gezeigte Programm wird wiederholt in vorab festgelegten Steuerabschnitten durch die Steuervorrichtung 100 ausgeführt.
In dem in 6 gezeigten Programm wird der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10 erfasst (Schritt S1). Hier werden spezifisch als die diversen für die Kolbenkühlsteuerung nötigen Daten die Maschinendrehzahl, die Kraftstoffeinspritzmenge, die Ansaugluftmenge und dergleichen aufgenommen. Als Nächstes wird die momentane Kolbentemperatur abgeschätzt (Schritt S2). Hier wird genauer gesagt die Kolbentemperatur auf der Grundlage einer am Kolben aufgenommenen Wärmemenge und abgegebenen Wärmemenge abgeschätzt. Die am Kolben aufgenommene Wärmemenge kann beispielhaft unter Verwendung der Maschinendrehzahl, der Kraftstoffeinspritzmenge und der Ansaugluftmenge abgeschätzt werden. Zudem kann die am Kolben abgegebene Wärmemenge unter Verwendung einer Ölmenge, einer Öltemperatur und dergleichen des Maschinenöls abgeschätzt werden. Weil eine Abweichung, die man durch Abziehen der abgegebenen Wärmemenge von der aufgenommenen Wärmemenge erhält, eine am Kolben aufgenommene Wärmemenge ist, kann die Kolbentemperatur aus der Wärmemenge abgeschätzt werden.
Als Nächstes wird bestimmt, ob sich die Brennkraftmaschine 10 im Verzögerungszustand befindet oder nicht (Schritt S3). Die Bestimmung, ob sich die Brennkraftmaschine 10 im Verzögerungszustand befindet oder nicht, kann durchgeführt werden, indem bestimmt wird, ob eine Änderungsrate der Maschinendrehzahl kleiner als ein vorab festgelegter Wert (ein Negativwert) ist oder nicht. Der vorab festgelegte Wert in diesem Fall ist ein Schwellenwert der Änderungsrate der Maschinendrehzahl, um zu bestimmen, ob es wahrscheinlich ist oder nicht, dass die Kolbentemperatur zu stark ansteigt, und ein Wert wird verwendet, der passend zu den Spezifikationen oder dergleichen der jeweiligen Komponenten festgelegt ist, die die Brennkraftmaschine 10 bilden. Wird das Vorliegen der Bedingung in Schritt S3 nicht als ein Ergebnis erkannt, wird bestimmt, dass es unwahrscheinlich ist, dass die Kolbentemperatur zu stark steigt, und das vorliegende Programm wird schnell beendet.
Wenn das Vorliegen der Bedingung in Schritt S3 wie vorstehend beschrieben erkannt wird, wird bestimmt, dass es wahrscheinlich ist, dass die Kolbentemperatur zu stark steigt, der Ablauf geht zu einem nächsten Schritt, und es wird bestimmt, ob die im vorstehend beschriebenen S2 berechnete Kolbentemperatur ein Wert einer höheren Temperatur als der vorstehend beschriebene obere Grenzwert der Kolbentemperatur ist (Schritt S4). Wird das Vorliegen der Bedingung in Schritt S4 nicht als Ergebnis erkannt, wird bestimmt, dass die Kolbentemperatur nicht zu stark ansteigt, und das vorliegende Programm wird schnell beendet.
Wenn das Vorliegen der Bedingung im vorstehend beschriebenen Schritt S4 erkannt wird, wird bestimmt, dass die Kolbentemperatur zu stark ansteigt, der Ablauf geht zu einem nächsten Schritt, und eine Ansaugluftmengenerhöhungsteuerung wird durchgeführt (Schritt S5). Hier wird genauer gesagt die Sollansaugluftmenge so erhöht, dass eine Größe der Erhöhung höher wird, wenn die in Schritt S2 abgeschätzte Kolbentemperatur höher ist. Dadurch wird die Drossel 30 so betrieben, dass sich weiter als in dem Fall öffnet, in dem die Ansaugluftmengenerhöhungssteuerung nicht durchgeführt wird.
Wie vorstehend erläutert wird nach dem System der ersten Ausführungsform die Ansaugluftmenge erhöht, wenn es wahrscheinlich ist, dass die Kolbentemperatur zu stark ansteigt, und daher wird ein zu starker Temperaturanstieg des Kolbens durch eine Verbesserung der Kühlleistung durch die Ansaugluft eingeschränkt. Zudem kann die Erhöhung eines Kühlverlusts als ein Ergebnis der Durchführung einer Ansaugluftmengenerhöhungssteuerung beschränkt werden, wenn es nicht nötig ist, die Kolbenkühlleistung zu erhöhen, weil unter Verwendung der Kolbentemperatur genau bestimmt wird, ob die Kolbentemperatur zu stark steigt oder nicht.
Obwohl im System der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform das Beispiel der Verwendung einer Dieselmaschine als der Maschine 10 mit interner Verbrennung beschrieben wird, kann die vorliegende Erfindung auch für andere Maschinen mit hin- und hergehenden Kolben wie einen Ottomotor verwendet werden. Dies gilt auch für ein System einer später beschriebenen zweiten Ausführungsform.
Zudem wird in vorstehend beschriebenen System der ersten Ausführungsform der Schließgrad der Drossel 30 in dem Ausmaß eingestellt, das die Ansaugluftmenge durch Korrektur der Sollansaugluftmenge auf eine größere Luftmenge erhöht. Das Verfahren zum Einstellen des Schließgrads der Drossel 30 auf das Ausmaß, das die Ansaugluftmenge erhöht, ist jedoch nicht auf das vorstehend beschriebene beschränkt, sondern der Drosselschließgrad, der die Betriebsgröße der Drossel 30 ist, kann auf einen vorab festgelegten Schließgrad (beispielsweise vollständig geöffnet) korrigiert werden, der die Ansaugluftmenge erhöht. Dies gilt auch für das System der später beschriebenen zweiten Ausführungsform.
Zudem kann die vorliegende Erfindung auch für Kolben aus anderen Materialien, wie für einen aus Aluminium hergestellten Kolben, verwendet werden, obwohl in dem System der ersten Ausführungsform wie vorstehend beschrieben die Brennkraftmaschine 10 beispielhaft beschrieben wird, in der aus Stahl hergestellte Kolben eingesetzt werden. Dies gilt auch für das System der später beschriebenen zweiten Ausführungsform.
Zudem ist das verwendbare Stellglied nicht auf die Drossel 30 als das Stellglied für die Ansaugluftmengensteuerung beschränkt, obwohl im System der ersten Ausführungsform wie vorstehend beschrieben diese als Stellglied verwendet wird. Das heißt, solange die Stellglieder die Ansaugluftmenge verändern können, können andere Stellglieder wie ein EGR-Ventil 54 anstelle der Drossel 30 oder zusätzlich zur Drossel 30 verwendet werden. Wenn das EGR-Ventil 54 als das Steuersollstellglied der Ansaugluftmengenerhöhungssteuerung verwendet wird, kann der Öffnungsgrad des EGR-Ventil 54 auch mit einem Öffnungsgrad betrieben werden, der das EGR-Ventil 54 stärker schließt, wenn die Kolbentemperatur höher ist. Dies gilt auch für das System der später beschriebenen zweiten Ausführungsform.
Zudem wird im vorstehend beschriebenen System der ersten Ausführungsform die Kolbentemperatur unter Verwendung der am Kolben aufgenommenen Wärmemenge und abgegebenen Wärmemenge abgeschätzt, und unter Verwendung der abgeschätzten Kolbentemperatur wird bestimmt, ob eine Ansaugluftmengenerhöhungssteuerung ausgeführt wird oder nicht. Die vorstehend beschriebene Bestimmung ist jedoch nicht auf dem Fall der direkten Abschätzung der Kolbentemperatur beschränkt, sondern kann dazu aufgebaut sein, einen Indexwert zu verwenden, der eine Korrelation mit der Kolbentemperatur aufweist und ein Index der Kolbentemperatur sein kann. Der derartige Indexwert umfasst einen abgeschätzten Wert der vorstehend beschriebenen Kolbentemperatur, und als ein anderer Indexwert kann beispielsweise eine volumetrische Effizienz ηV zitiert werden. 7 ist ein Schaubild, das eine Beziehung zwischen der Kolbentemperatur und der volumetrischen Effizienz ηV zeigt. Wie in der Figur gezeigt korreliert die volumetrische Effizienz ηV mit der Kolbentemperatur, und weist eine derartige Beziehung auf, das die volumetrische Effizienz ηV einen kleineren Wert aufweist, wenn die Kolbentemperatur höher ist. Folglich wird es möglich, zu bestimmen, ob die Ansaugluftmengenerhöhungssteuerung auszuführen ist oder nicht, wenn ein Wert der volumetrischen Effizienz ηV, der zu einem oberen Schwellenwert der Kolbentemperatur passt, als ein Schwellenwert des Indexwerts erfasst wird, mit dem bestimmt wird, ob die berechnete volumetrische Effizienz ηV ein Wert ist, der zu einer höheren Temperatur des Kolbens als dem Schwellenwert des Indexwerts passt. Dies gilt auch in ähnlicher Weise für das später beschriebene System der zweiten Ausführungsform.
Wird die volumetrische Effizienz ηV als der Indexwert der Kolbentemperatur verwendet, wird im in 6 gezeigten Ablaufplan die volumetrische Effizienz ηV im Schritt S2 berechnet, und es kann bestimmt werden, ob die volumetrische Effizienz ηV, die berechnet wird, kleiner als ein Wert (ein Schwellenwert des Indexwerts) der volumetrischen Effizienz ηV ist oder nicht, der zum oberen Grenzwert der Kolbentemperatur im Schritt S4 gehört. In diesem Fall entspricht die volumetrische Effizienz ηV einem „Indexwert“ einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und die „Indexwertberechnungseinrichtung“ der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird durch die Steuervorrichtung 100 realisiert, die die Verarbeitung des vorstehend beschriebenen Schritts S2 ausführt.
Zudem kann in der Bestimmung, ob die Ansaugluftmengenerhöhungssteuerung auszuführen ist oder nicht, ein Aufbau zum Bestimmen verwendet werden, ob es die Zeit der Verzögerung mit Kraftstoffabschaltung ist oder nicht, obwohl in dem System der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform bestimmt wird, ob es die Zeit der Verzögerung der Brennkraftmaschine 10 ist oder nicht. Das heißt, zur Zeit der Verzögerung mit Kraftstoffabschaltung kann der Einfluss, den die Erhöhung der Ansaugluftmenge auf die Kraftstoffeffizienzleistung und Abgasemissionsleistung hat, gering sein. Zudem wird die Wärmeabgabe aus den Kolben stärker gefördert, weil während der Kraftstoffabschaltung Frischluft durch das Innere der Zylinder bläst. Folglich wird es möglich, eine Kühlleistung des Kolbens stärker zu erhöhen, während ein Einfluss der Kraftstoffeffizienz und der Abgasabgabeleistung eingeschränkt wird, wenn die Ansaugluftmengensteuerung zur Zeit der Verzögerung mit Kraftstoffabschaltung durchgeführt wird. In diesem Fall kann im Schritt S3 des in 6 gezeigten Ablaufplans bestimmt werden, ob es der Verzögerungs-F/C-Zeitabschnitt ist oder nicht. Dies gilt auch für das später beschriebene System der zweiten Ausführungsform.
Zudem ist der Zeitpunkt für das Ende der Ansaugluftmengenerhöhungssteuerung nicht darauf beschränkt, obwohl in dem vorstehend beschriebenen System der ersten Ausführungsform die Ausführung der Ansaugluftmengenerhöhungssteuerung beendet wird, wenn es nicht die Zeit der Verzögerung der Brennkraftmaschine 10 ist, oder wenn die Kolbentemperatur während der im Ablaufplan der 6 gezeigten Ausführung der Ansaugluftmengenerhöhungssteuerung auf den oberen Grenzwert oder darunter fällt. Das heißt, solange eine zu starke Erhöhung der Kolbentemperatur beschränkt werden kann, kann ein Aufbau verwendet werden, in dem der Zeitpunkt für das Ende beispielsweise durch Vergleich der Kolbentemperatur und der Größe der Verzögerung der Brennkraftmaschine mit einem anderen Wert bestimmt wird, oder ein Aufbau kann verwendet werden, in dem die Steuerung für einen vorab festgelegten Zeitabschnitt ab einem anfänglichen Start fortgesetzt wird. Dies gilt ähnlich für das System der nachstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform.
Im vorstehend beschriebenen System der ersten Ausführungsform entspricht die abgeschätzte Kolbentemperatur dem „Indexwert“ der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die „Indexwertberechnungseinrichtung“ der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird durch die Steuervorrichtung 100 realisiert, die die vorstehend beschriebene Verarbeitung des Schritts S2 ausführt, und die „Ansaugluftmengenerhöhungseinrichtung“ der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird durch die Steuervorrichtung 100 realisiert, die die vorstehend beschriebene Verarbeitung der Schritte S3, S4 und S5 ausführt.
Zweite Ausführungsform
[Merkmal der zweiten Ausführungsform]
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Ein System der zweiten Ausführungsform kann realisiert werden, indem die Steuervorrichtung 100 dazu veranlasst wird, unter Verwendung des in 1 gezeigten Hardwareaufbaus einen Ablaufplan gemäß der später beschriebenen 8 auszuführen.
Das System der zweiten Ausführungsform weist ein Merkmal dahingehend auf, dass es zusätzlich zur Kolbenkühlsteuerung auch eine Katalysatortemperaturhaltesteuerung durchführt. Die Katalysatortemperaturhaltesteuerung ist eine Steuerung zur Beschränkung der Temperaturverringerung des Abgasreinigungskatalysators 24, wenn die Katalysatortemperatur zur Zeit des Verzögerns der Brennkraftmaschine 10 unter einer vorab festgelegten Temperatur liegt. Genauer gesagt wird die Sollansaugluftmenge in der Katalysatortemperaturhaltesteuerung verringert, um eine Abgasmenge zu verringern, und die Wärmeabgabe aus dem Abgasreinigungskatalysator 24 wird beschränkt. Während die Kolbenkühlsteuerung eine Ansaugluftmengenerhöhungssteuerung durchführt, die die Sollansaugluftmenge zur Zeit des Vorliegens der vorab festgelegten Bedingung erhöht, führt die Katalysatortemperaturhaltesteuerung eine Ansaugluftmengenverringerungssteuerung aus, die die Sollansaugluftmenge verringert. Weil die Ansaugluftmengenerhöhungssteuerung und die Ansaugluftmengenverringerungssteuerung nicht gleichzeitig durchgeführt werden können, ist eine bedingte Aufteilung zum Ausführen dieser Steuerungen nötig.
Im System der zweiten Ausführungsform wird die Ansaugluftmengenerhöhungssteuerung durchgeführt, wenn die Kolbentemperatur zur Zeit der Verzögerung der Brennkraftmaschine 10 über dem oberen Schwellenwert liegt. Dadurch kann die Kühlleistung des Kolbens schnell erhöht werden. Zudem ist es nicht nötig, die Kühlleistung des Kolbens zu erhöhen, wenn die Kolbentemperatur zur Zeit der Verzögerung der Brennkraftmaschine 10 auf dem oberen Grenzwert oder darunter liegt. Folglich wird in einem solchen Fall eine Katalysatortemperaturhaltesteuerung durchgeführt. In der Katalysatortemperaturhaltesteuerung wird eine Ansaugluftmengenverringerungssteuerung durchgeführt, die den Schließgrad der Drossel 30 in einem Ausmaß (nämlich hin zu einer Schließseite) korrigiert, das die Ansaugluftmenge verringert, wenn die Katalysatortemperatur unter der vorab bestimmten Temperatur liegt. In der Ansaugluftmengenverringerungssteuerung korrigiert die Steuervorrichtung 100 die aus dem Kennfeld bestimmte Sollansaugluftmenge auf eine geringere Luftmenge. Ein Ausmaß der Verringerung der Sollansaugluftmenge in der Ansaugluftmengenverringerungssteuerung wird in einem Bereich festgelegt, in dem die Kolbentemperatur den oberen Grenzwert nicht übersteigt. Genauer gesagt wird beispielsweise ein Ausmaß der Abweichung der Kolbentemperatur vom oberen Grenzwert berechnet, und das Ausmaß der Verringerung der Sollansaugluftmenge, damit die Kolbentemperatur den oberen Grenzwert nicht übersteigt, kann basierend auf dem berechneten Ausmaß der Abweichung kalkuliert werden. Dadurch kann die Temperaturverringerung des Abgasreinigungskatalysators 24 zur Zeit der Verzögerung der Brennkraftmaschine 10 beschränkt werden, während eine zu große Erhöhung der Kolbentemperatur beschränkt wird.
Als Nächstes wird eine spezifische Verarbeitung der im System der zweiten Ausführungsform ausgeführten Kolbenkühlsteuerung beschrieben. 8 ist der Ablaufplan eines Programms, das das System der vorliegenden Ausführungsform ausführt, wenn eine Kolbenkühlsteuerung durchgeführt wird. Das in 8 gezeigte Programm wird wiederholt in vorab festgelegten Steuerabschnitten durch die Steuervorrichtung 100 ausgeführt.
Im Schritt S10 bis Schritt S14 des in 8 gezeigten Programms wird eine Verarbeitung ähnlich der Verarbeitung in Schritt S1 bis Schritt S5 des in 6 gezeigten Programms ausgeführt. Wenn in der im vorstehend beschriebenen Schritt S12 erläuterten Bestimmung festgestellt wird, dass die Brennkraftmaschine 10 nicht verzögert, wird eine herkömmliche Ansaugluftmengensteuerung ausgeführt (Schritt S15). Hier wird genauer gesagt die Sollansaugluftmenge auf einen Wert festgelegt, der aus einem Kennfeld erhalten wird. Zudem wird bestimmt, dass die Kolbentemperatur nicht zu stark ansteigt, wenn in der Bestimmung im vorstehend beschriebenen Schritt S13 bestimmt wird, dass die Kolbentemperatur auf einem vorab festgelegten oberen Grenzwert oder darunter liegt, der Ablauf geht zu einem nächsten Schritt, und es wird bestimmt, ob eine Katalysatortemperatur unter einer vorab festgelegten Aktivierungstemperatur liegt oder nicht (Schritt S16). Hinsichtlich der vorab festgelegten Aktivierungstemperatur wird ein Wert gelesen, der vorab als eine untere Grenztemperatur festgelegt ist, bei der die Aktivierung des Abgasreinigungskatalysators 24 beibehalten wird. Wenn als Ergebnis der Verarbeitung des Schritts S16 die Katalysatortemperatur als die vorab festgelegte Aktivierungstemperatur oder mehr erkannt wird, wird bestimmt, dass eine spezielle Steuerung zur Beschränkung der Verringerung der Katalysatortemperatur unnötig ist, und der Ablauf geht zu Schritt S15, in dem eine herkömmliche Ansaugluftmengensteuerung ausgeführt wird. Wenn als ein Ergebnis der Verarbeitung in Schritt S16 erkannt wird, dass die Katalysatortemperatur geringer als die vorab festgelegte Aktivierungstemperatur ist, wird bestimmt, dass eine spezielle Steuerung zum Einschränken der Verringerung der Katalysatortemperatur nötig ist, und der Ablauf geht zu einem nächsten Schritt, in dem die Ansaugluftmengenverringerungssteuerung ausgeführt wird (Schritt S17). Hier wird speziell der Wert der Sollansaugluftmenge verringert, der aus einem Kennfeld erhalten wird. Dadurch wird die Drossel 30 betrieben, um sich stärker als in dem Fall zu schließen, in dem keine Ansaugluftmengenverringerungssteuerung durchgeführt wird.
Auf diese Weise wird im System der zweiten Ausführungsform die Ansaugluftmenge erhöht, wenn es wahrscheinlich ist, dass die Kolbentemperatur zu stark steigt, und daher wird ein zu starker Temperaturanstieg des Kolbens durch Verbesserung der Kühlleistung durch Ansaugluft eingeschränkt. Zudem kann die Temperaturverringerung des Abgasreinigungskatalysators 24 nach dem System der zweiten Ausführungsform eingeschränkt werden, wenn es unwahrscheinlich ist, dass die Kolbentemperatur zu stark steigt.
Nebenbei bemerkt wird im System der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform der Schließgrad der Drossel 30 auf die Größe eingestellt, die die Ansaugluftmenge verringert, indem die Sollansaugluftmenge auf eine kleinere Menge korrigiert wird. Das Verfahren zum Einstellen des Schließgrads der Drossel 30 in dem Ausmaß, das die Ansaugluftmenge verringert, ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern der Drosselschließgrad, der die Betriebsgröße der Drossel 30 ist, kann auf einen vorab festgelegten Schließgrad (beispielsweise vollständiges Schließen) korrigiert werden, der die Ansaugluftmenge verringert.
Im vorstehend beschriebenen System der zweiten Ausführungsform entspricht die abgeschätzte Kolbentemperatur dem „Indexwert“ der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die „Indexwertberechnungseinrichtung“ der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird durch die Steuervorrichtung 100 realisiert, die die vorstehend beschriebene Verarbeitung des Schritts S11 ausführt, und die „Ansaugluftmengenerhöhungseinrichtung“ der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird durch die Steuervorrichtung 100 realisiert, die die vorstehend beschriebene Verarbeitung der Schritte S12, S13 und S14 ausführt. Zudem wird die „Ansaugluftmengenverringerungseinrichtung“ einer siebten bzw. zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch die Steuervorrichtung 100 realisiert, die die Verarbeitung der vorstehend beschriebenen Schritte S12, S13, S16 und S17 ausführt.
Zusammenfassend leistet die Erfindung Folgendes:
Eine Steuervorrichtung bestimmt eine Betriebsgröße eines Stellglieds, dass eine Ansaugluftmenge reguliert, auf der Grundlage von Betriebsbedingungen einer Maschine mit interner Verbrennung. Die Steuervorrichtung umfasst eine Indexwertberechnungseinrichtung, die einen Indexwert einer Kolbentemperatur der Maschine mit interner Verbrennung berechnet, und eine Ansaugluftmengerhöhungseinrichtung, die die Betriebsgröße auf eine Betriebsgröße korrigiert, die die Ansaugluftmenge erhöht, wenn der berechnete Indexwert ein Wert ist, der zu einer Temperatur der Kolbentemperatur gehört, die höher als ein Schwellenwert des Indexwerts ist, der zu einem oberen Grenzwert der Kolbentemperatur zu einer Zeit der Verzögerung gehört, zu der eine Maschinendrehzahl der Maschine mit interner Verbrennung sinkt. Als der Indexwert kann beispielsweise die Kolbentemperatur verwendet werden, die aus einer Abweichung zwischen einer von einem Kolben aufgenommenen Wärmemenge und abgegebenen Wärmemenge abgeschätzt wird.

Claims

Steuervorrichtung (100) für eine Maschine (10) mit interner Verbrennung, die ein Stellglied (30) aufweist, das eine Ansaugluftmenge reguliert, und die eine Betriebsgröße des Stellglieds (30) auf der Grundlage von Betriebsbedingungen der Maschine (10) mit interner Verbrennung bestimmt, wobei die Steuervorrichtung (100) Folgendes umfasst: eine Ansaugluftmengenerhöhungseinrichtung, die die Betriebsgröße auf eine Betriebsgröße korrigiert, die die Ansaugluftmenge zu einer Zeit der Verzögerung erhöht, während der eine Maschinendrehzahl der Maschine (10) mit interner Verbrennung sinkt, gekennzeichnet durch eine Indexwertberechnungseinrichtung, die einen Indexwert einer Kolbentemperatur der Maschine (10) mit interner Verbrennung berechnet; dadurch, dass die Ansaugluftmengenerhöhung die Betriebsgröße korrigiert, wenn der Indexwert ein Wert ist, der zu einer Temperatur der Kolbentemperatur gehört, die höher als ein Schwellenwert des Indexwerts ist, der zu einem oberen Grenzwert der Kolbentemperatur gehört, und dass die Indexwertberechnungseinrichtung eine Einrichtung aufweist, die eine volumetrische Effizienz (ηV) der Maschine (10) mit interner Verbrennung als den Indexwert berechnet.
Steuervorrichtung (100) für eine Maschine (10) mit interner Verbrennung, die ein Stellglied (30) aufweist, das eine Ansaugluftmenge reguliert, und die eine Betriebsgröße des Stellglieds (30) auf der Grundlage von Betriebsbedingungen der Maschine (10) mit interner Verbrennung bestimmt, wobei die Steuervorrichtung (100) Folgendes umfasst: eine Ansaugluftmengenerhöhungseinrichtung, die die Betriebsgröße auf eine Betriebsgröße korrigiert, die die Ansaugluftmenge zu einer Zeit der Verzögerung erhöht, während der eine Maschinendrehzahl der Maschine (10) mit interner Verbrennung sinkt, gekennzeichnet durch eine Indexwertberechnungseinrichtung, die einen Indexwert einer Kolbentemperatur der Maschine (10) mit interner Verbrennung berechnet; dadurch, dass die Ansaugluftmengenerhöhung die Betriebsgröße korrigiert, wenn der Indexwert ein Wert ist, der zu einer Temperatur der Kolbentemperatur gehört, die höher als ein Schwellenwert des Indexwerts ist, der zu einem oberen Grenzwert der Kolbentemperatur gehört, wobei die Indexwertberechnungseinrichtung eine Einrichtung umfasst, die die Kolbentemperatur als den Indexwert berechnet, die aus einer Abweichung zwischen einer vom Kolben der Maschine (10) mit interner Verbrennung aufgenommenen Wärmemenge und abgegebenen Wärmemenge abgeschätzt wird.
Steuervorrichtung (100) für eine Maschine (10) mit interner Verbrennung, die ein Stellglied (30) aufweist, das eine Ansaugluftmenge reguliert, und die eine Betriebsgröße des Stellglieds (30) auf der Grundlage von Betriebsbedingungen der Maschine (10) mit interner Verbrennung bestimmt, wobei die Steuervorrichtung (100) Folgendes umfasst: eine Ansaugluftmengenerhöhungseinrichtung, die die Betriebsgröße auf eine Betriebsgröße korrigiert, die die Ansaugluftmenge zu einer Zeit der Verzögerung erhöht, während der eine Maschinendrehzahl der Maschine (10) mit interner Verbrennung sinkt, gekennzeichnet durch eine Indexwertberechnungseinrichtung, die einen Indexwert einer Kolbentemperatur der Maschine (10) mit interner Verbrennung berechnet; dadurch, dass die Ansaugluftmengenerhöhung die Betriebsgröße korrigiert, wenn der Indexwert ein Wert ist, der zu einer Temperatur der Kolbentemperatur gehört, die höher als ein Schwellenwert des Indexwerts ist, der zu einem oberen Grenzwert der Kolbentemperatur gehört, und weiter mit: einer Ansaugluftmengenverringerungseinrichtung, die die Betriebsgröße auf eine Betriebsgröße korrigiert, die die Ansaugluftmenge verringert, wenn der Indexwert ein Wert ist, der zu einer Temperatur der Kolbentemperatur gehört, die geringer als der Schwellenwert des Indexwerts ist, und eine Temperatur eines Katalysators (24) der Maschine (10) mit interner Verbrennung geringer als eine vorab festgelegte Aktivierungstemperatur zur Zeit der Verzögerung ist.
Steuervorrichtung (100) für eine Maschine (10) mit interner Verbrennung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Ansaugluftmengenerhöhungseinrichtung dazu aufgebaut ist, die Betriebsgröße so zu korrigieren, dass ein Ausmaß der Erhöhung der Ansaugluftmenge stärker steigt, wenn der Indexwert ein Wert ist, der zu einer höheren Temperatur der Kolbentemperatur als der Schwellenwert des Indexwerts gehört.
Steuervorrichtung (100) für eine Maschine (10) mit interner Verbrennung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Kolben der Maschine (10) mit interner Verbrennung ein aus Stahl hergestellter Kolben ist.
Steuervorrichtung (100) für eine Maschine (10) mit interner Verbrennung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuervorrichtung (100) dazu aufgebaut ist, eine Kraftstoffabschaltung zur Zeit der Verzögerung auszuführen.