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1. Technisches
Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Steuervorrichtung für
eine Brennkraftmaschine, im Besonderen auf eine Steuervorrichtung
zur Verbesserung des Startvermögens
einer Brennkraftmaschine.
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2. Stand der
Technik
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In jüngerer Zeit kommt in einem
Hybridfahrzeug, einem Energiesparfahrzeug oder dergleichen eine
Technologie zum Einsatz, mit der eine Brennkraftmaschine, beispielsweise
während
eines Stopps und eines Leerlaufzustands des Fahrzeugs, automatisch
gestoppt und bei Bedarf, beispielsweise während des Anfahrens, automatisch
wieder gestartet wird. Dadurch lassen sich eine höhere Brennstoffersparnis
sowie eine Abgasreduzierung.
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Bei einem Fahrzeug, in dem die Brennkraftmaschine
auf diese Weise häufig
abwechselnd gestoppt und wieder gestartet wird, muß die Brennkraftmaschine
zuverlässig
weich gestartet werden. Ein Beispiel für eine Technologie, die einen
weichen Start der Brennkraftmaschine zuverlässig ermöglichen soll, ist in der unter
der Offenlegungsnummer 200064874 veröffentlichten japanischen Patentanmeldung
offenbart. Bei der in der Offenlegungsschrift offenbarten Technologie
wird beim Starten einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
die Ventilsteuerzeit eines Einlassventils verzögert, wodurch bei einem Hybridfahrzeug
mit einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung und einem Elektromotor
eine Reduzierung des effektiven Verdichtungsverhältnisses erreicht wird. In
der Offenlegungsschrift ist angegeben, dass eine Reduzierung des
effektiven Verdichtungsverhältnisses
einen weichen Start der Brennkraftmaschine ermöglicht und gleichzeitig eine Vibration
der Brennkraftmaschine unterdrückt
wird.
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Eine Reduzierung des effektiven Verdichtungsverhältnisses
bedeutet aber eine Reduzierung der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine,
was eine rasche Zunahme der Ausgangsleistung erschwert. Ein Fahrzeug,
bei dem die Brennkraftmaschine, wie vorstehend erwähnt, häufig gestoppt
und wieder gestartet wird, erfordert beim Starten der Brennkraftmaschine
nach einem Stopp, beispielsweise beim Anfahren oder während einer
Beschleunigung, oftmals aber eine hohe Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine.
Daher gilt es, das Startvermögen
der Brennkraftmaschine zu verbessern.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine zu
schaffen, die eine Verbesserung des Startvermögens der Brennkraftmaschine
und eine rasche Zunahme der Brennkraftmaschinenleistung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Steuervorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 bzw. ein Steuerungsverfahren mit den Merkmalen des
Anspruchs 11 gelöst.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind jeweils Gegenstand abhängiger Ansprüche.
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Zur Lösung dieser Aufgabe umfasst
die erfindungsgemäße Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung
im Besonderen einen Ankurbelteil zum Ankurbeln der Brennkraft maschine,
wenn die Brennkraftmaschine gestartet wird, einen Kurbelwinkelsensor zum
Erfassen der Kurbelwinkelstellung sowie eine Einrichtung zum Reduzieren
der Verdichtungsarbeitslast der Brennkraftmaschine während der
Phase zwischen dem Beginn des Ankurbelns und dem Erreichen einer
vorgegebenen Kurbelwinkelstellung.
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Das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine
weist im Besonderen folgende Schritte auf: Beginnen mit dem Ankurbeln,
Erfassen der Kurbelwinkelstellung und Reduzieren der Verdichtungsarbeitslast
der Brennkraftmaschine während
der Phase zwischen dem Beginn des Ankurbelns und dem Erreichen einer
vorgegebenen Kurbelwinkelstellung.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Diese und weitere Gegenstände, Merkmale und
Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleichartigen Merkmalen
dieselben Bezugszeichen zugeordnet sind, verständlicher, wobei:
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1 eine
schematische Darstellung ist, die die Konfiguration einer Brennkraftmaschine
zeigt, die mit einer Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung versehen ist;
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2 ein
Diagramm ist, das eine Änderung des
erforderlichen Ankurbelmoments bezüglich einer Anfangskurbelwinkelstellung
zeigt;
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3 ein
Diagramm ist, das Änderungen
der Brennkraftmaschinendrehzahl beim Start der Brennkraftmaschine
im Fall verschiedener Anfangskurbelwinkelstellungen zeigt;
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4A und 4B grafische Kreisdiagramme
sind, die jeweils eine Aufgliederung der zum Starten der Brennkraftmaschine
erforderlichen Energie für
den Fall zeigen, dass die Steuerung zum Reduzieren der Verdichtungsarbeitslast
nicht ausgeführt wird;
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5 ein
Balkendiagramm ist, das Änderungen
der Verdichtungsenergie, der mechanischen Reibung und der Summe
aus der Verdichtungsenergie und der mechanischen Reibung bezüglich der Kurbelwinkelstellung
zeigt;
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6 ein
Diagramm ist, das eine Änderung der
Energie bezüglich
des Kurbelwinkels bedingt durch Phasen, in denen das Einlassventil 13 geöffnet ist,
zeigt;
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7 Diagramm
ist, das den Effekt aus der Reduzierung des erforderlichen Ankurbelmoments bezüglich der
Phase, in der das Einlassventil 13 geöffnet ist, zeigt;
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8 ein
Diagramm ist, das in vergleichender Weise Änderungen der Brennkraftmaschinendrehzahl
zu Beginn des Starts für
den Fall, in dem das Einlassventil 13 geöffnet ist,
und den Fall, in dem das Einlassventil 13 nicht geöffnet ist,
zeigt;
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9 ein
Diagramm ist, das die Takte beim Starten der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1 zeigt;
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10 ein
Diagramm ist, das die Takte während
des Starts der Brennkraftmaschine für den Fall zeigt, dass die
Erfindung für
eine Brennkraftmaschine mit Saugrohreinspritzung verwendet wird;
und
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11 eine
schematische Darstellung ist, die eine Konfiguration einer mit einem
Verbindungsventil 42 ausgestatteten Brennkraftmaschine
zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Zur Erleichterung des Verständnisses
der Beschreibung sind in den Zeichnungen denselben Komponenten dieselben
Bezugszeichen zugeordnet und wird eine redundante Beschreibung vermieden.
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1 ist
eine schematische Darstellung, die eine Brennkraftmaschine zeigt,
die mit einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung
für eine
Brennkraftmaschine ausgestattet ist. Die Brennkraftmaschine 1 ist
beispielsweise eine VierzylinderOttoBrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung.
In jedem Zylinder 10 der Brennkraftmaschine 1 ist
ein Hubkolben 11 vorgesehen. Die Hubbewegung des Hubkolbens
Kolben 11 wird über
eine Pleuelstange 12 in eine Drehbewegung einer Kurbelwelle 2 umgewandelt.
In einem oberen Bereich jedes Zylinders 10 sind ein Einlassventil 13,
ein Auslassventil 14, eine Zündkerze 15 und ein
Einspritzventil 16 vorgesehen. Weiter ist im oberen Bereich
des Zylinders 10 ein Ventilsteuermechanismus 18 vorgesehen,
der die Öffnungs/Schließzeit und
den Hubbetrag des Einlassventils 13 und Auslassventils 14 steuert.
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Über
eine Drehzahlverringerungseinrichtung 3, welche einen Riemen
und dergleichen aufweist, ist ein als Ankurbelteil fungierender
Motor/Generator 4 mit der Kurbelwelle 2 verbunden.
Der Motor/Generator 4 ist über eine Motor-ECU 5 an
eine Stromquelle 6 angeschlossen. An der Kurbelwelle 2 ist
ein Kurbelwinkelsensor 21 zum Erfassen der Kurbelwinkelstellung
vorgesehen; an der Motorwelle ist ein Motorwinkelsensor 41 zum
Erfassen der Winkelstellung der Motorwelle des Motor/Generators 4 vorgesehen.
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Das Drehzahlverringerungsverhältnis der Drehzahlverringerungseinrichtung 3 ist
beispielsweise auf 2,5 eingestellt. In diesem Fall wird eine Umdrehung
des Motor/Generators 4 auf 0,4 Umdrehungen der Kurbelwelle 2 verringert.
Die Erfassungsgenauigkeit des Kurbelwinkelsensors 21 liegt
bei 10° KW. Wenn
für den
Motorwinkelsensor 41 ein HallElement verwendet wird, liegt
die Erfassungsgenauigkeit des Motorwinkelsensors 41 bei
etwa 7,5° KW,
was unter Berücksichtigung
des Drehzahlverringerungsverhältnisses
3,0° KW
der Kurbelwelle 2 entspricht.
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Die Brennkraftmaschine 1 weist
weiter einen Kühlmitteltemperatursensor 17 auf.
Der Ausgang des Kühlmitteltemperatursensors 17 und
des Kurbelwinkelsensors 21 sowie die Ausgänge anderer
Sensoren werden der Brennkraftmaschinen-ECU 7 zugeführt, die
die Brennkraftmaschine 1 steuert. Die Brennkraftmaschinen-ECU 7 steuert
weiter den Betrieb des Ventilsteuermechanismus 18, der
Zündkerze 15 und
des Einspritzventils 16.
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Der Motorwinkelsensor 41 ist
an die Motor-ECU 5 angeschlossen. Die Motor-ECU 5 überträgt und erhält Signale
an die bzw. von der Brennkraftmaschinen-ECU 7. Die Motor-ECU 5 und
die Brennkraftmaschinen-ECU 7 bilden den Steuerungsteil
der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschinen Steuervorrichtung.
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Bei einem mit der Brennkraftmaschine 1 ausgestatteten
Fahrzeug wird, wenn eine Antriebskraft nicht erforderlich ist, beispielsweise
wenn das Fahrzeug kurzzeitig stoppt, die Brennkraftmaschine 1 automatisch
gestoppt. Zum Zweck des erneuten Starts beim Anfahren wird die Brennkraftmaschine 1 anschließend durch
den Motor/Generator 4 angekurbelt. Während der Phase zwischen dem
erneuten Start der Brennkraftmaschine und dem Erreichen einer vorgegebenen
Kurbelwinkelstellung wird bei diesem Fahrzeug eine Steuerung zum
Reduzieren der Arbeitslast im Verdichtungstakt ausgeführt. Beispielsweise öffnet die
Brennkraftmaschinen-ECU 7, die als ein Verdichtungsarbeitslastreduzierteil
fungiert, ein Einlassventil 13 oder Auslassventil 14 für eine bestimmte
Phase während
des Verdichtungstakts oder über
den Verdichtungstakt hindurch, wodurch die Steuerung zum Reduzieren
der Arbeitslast ausgeführt
wird. Ob die vorgegebene Kurbelwinkelstellung erreicht ist oder
nicht, wird auf der Grundlage des Ausgangs des Kurbelwinkelsensors 21 bestimmt.
Die Erfassungsgenauigkeit lässt
sich aber unter Berücksichtigung
des Ausgangs des an der Motorwelle des Motor/Generators 4 vorgesehenen Motorwinkelsensors 41 erhöhen.
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Das Drehmoment (Ankurbelmoment),
das der Motor/Generator 4 bereitstellen muß, um die
Kurbelwelle 2 in Drehung zu setzen, variiert in Abhängigkeit
von der Winkelstellung der Kurbelwelle 2 beim Starten,
d.h. von der Stoppwinkelstellung der Kurbelwelle 2, bei
der die Kurbelwelle 2 zum Stehen gekommen ist. Das Ankurbelmoment
variiert des Weiteren in Abhängigkeit
von der Zahl der Zylinder der Brennkraftmaschine 1 und
der Öffnungs/Schließzeit des Einlassventils 13 und
Auslassventils 14. 2 ist
ein Diagramm, das die Änderung
des erforderlichen Ankurbelmoments bezüglich der Anfangskurbelwinkelstellung
im Fall einer VierzylinderBrennkraftmaschine zeigt. 3 ist ein Diagramm, das Änderungen der
Brennkraftmaschinendrehzahl während
des Startens der Brennkraftmaschine im Fall verschiedener Anfangskurbelwinkelstellungen
zeigt.
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Im Fall einer VierzylinderBrennkraftmaschine ändert sich
das erforderliche Ankurbelmoment alle 180° ausgehend von einer ATDC ("after top dead center")-Stellung. Das erforderliche
Ankurbelmoment hat einen maximalen Wert bei etwa 50° und einen
minimalen Wert bei etwa 120°.
Wird die Brennkraftmaschine mittels desselben Ankurbelteils bei
Anfangskurbelwinkeln von 120° KW
ATDC und 60° KW
ATDC gestartet, so erreicht die Brennkraftmaschinendrehzahl bei
einem Anfangswinkel von 120° die
LeerlaufBrennkraftmaschinendrehzahl rascher und ist die Schwankung
der Brennkraftmaschinendrehzahl während der Phase bis zum Erreichen
der LeerlaufBrennkraftmaschinendrehzahl geringer und das erforderliche
Ankurbelmoment kleiner, als wenn der Anfangswinkel 60° beträgt, wie
es in 3 gezeigt ist.
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4A und 4B sind Kreisdiagramme, die
jeweils die Aufgliederung der zum Starten der Brennkraftmaschine
erforderlichen Energie zeigen, wenn die Steuerung zum Reduzieren
der Verdichtungsarbeitslast nicht ausgeführt wird. 4A zeigt die erforderliche Aufgliederung
der erforderlichen Energie bis zum ersten Spitzenwert im Diagramm
von 3, wenn der Anfangswert
60° KW beträgt. 4B zeigt die Aufgliederung
der erforderlichen Energie bis zum zweiten Spitzenwert im Diagramm von 3, wenn der Anfangswert
120° KW
beträgt. Diese
Spitzenwerte entsprechen den Schwankungsspitzenwerten der Brennkraftmaschinendrehzahl
in 3. Wie aus den beiden
Diagrammen ersichtlich, wird die meiste Energie für die Verdichtungs
und Luftausdehnungsarbeit im Zylinder 10 verwendet. Die Verdichtungsarbeit
während
des Verdichtungstakts beansprucht drei Viertel der gesamten Arbeit.
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5 ist
ein Balkendiagramm, das die Änderungen
der Verdichtungsenergie (welche nicht nur die Energie für die Verdichtung
sondern auch für
die Ausdeh nung, die Luftansaugung und den Luftausstoß einschließt), der
für die
Reibung verbrauchten mechanischen Reibungsenergie und der Summe
aus der Verdichtungsenergie und mechanischen Reibungsenergie bezüglich der
Kurbelwinkelstellung zeigt, wenn der Anfangskurbelwinkel bei 60° KW liegt.
Die Änderung
der mechanischen Reibungsenergie ist gering. Dagegen ist die Verdichtungsenergie während der
ersten Umdrehung, insbesondere während
des ersten Drittels der Umdrehung, extrem hoch verglichen mit der
Verdichtungsenergie während
der nachfolgenden Umdrehungen. Dies hat folgenden Grund: In einigen
Zylindern findet während
der ersten Umdrehung zunächst
keine Luftansaugung statt, sondern es werden während der ersten Umdrehung zunächst die
Verdichtung, die Expansion (Verbrennung) oder der Luftausstoß ausgeführt. Des
Weiteren hat im Gegensatz zum normalen Betrieb die Verbrennung noch
nicht eingesetzt. Daher dienen diese Zylinder einfach als Luftpumpen,
so dass während
der ersten Umdrehung nutzlose Arbeit geleistet wird, die keinen
Beitrag zur Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine liefert.
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Daher wird bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform
das zum Starten der Brennkraftmaschine erforderliche Ankurbelmoment
durch Ausführung der
Steuerung zum Reduzieren der Arbeitslast im Verdichtungstakt während des
Zeitraums bzw. der Phase zwischen dem Zeitpunkt, an dem das Ankurbeln
beginnt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Kurbelwinkel eine vorgegebene
Kurbelwinkelstellung erreicht, vermindert. 6 ist ein Diagramm, das die Energieänderungen
bezüglich
des Kurbelwinkels bedingt durch Phasen, in denen das Einlassventil 13 geöffnet ist,
zeigt. Wenn der Zeitraum bzw. die Phase, in der das Einlassventil 13 geöffnet ist,
von der Anfangsstartzeit ausgehend länger wird, erscheint der erste
Spitzenwert der Energie später,
d.h. bei einer höheren
Kurbelwinkelstellung. Das erforderliche Kurbelmoment ist defi niert
als die Steigung der Tangente zur Energiekurve. Daher ist das erforderliche Ankurbelmoment
umso kleiner, je später
der erste Spitzenwert erscheint und je kleiner die Höhe des Spitzenwerts
ist. Anders ausgedrückt
wird mit einer Verlängerung
der Phase, in der das Einlassventil 13 geöffnet ist,
das erforderliche Ankurbelmoment kleiner. Mit einer Verlängerung
der Phase, in der das Einlassventil 13 geöffnet ist,
wird jedoch auch der Zeitraum bis zum Start der Brennkraftmaschine
länger.
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Was die Änderung des erforderlichen
Ankurbelmoments bezüglich
der Phase, in der das Einlassventil 13 geöffnet ist,
betrifft, so ist der Effekt der Reduzierung des erforderlichen Ankurbelmoments
bedingt durch die Phase, in der das Einlassventil 13 geöffnet ist,
während
des ersten Verdichtungstakts nach dem Start der Brennkraftmaschine
groß und nimmt
anschließend
ab. Daher reicht es, wenn der Zeitraum bzw. die Phase, in der das
Einlassventil 13 geöffnet
ist, längstens
auf die Phase bis zum ersten ATDC (360°) oder bis zum zweiten ATDC
(720°) eingestellt
wird. Indem die Phase, in der das Einlassventil 13 geöffnet ist,
längstens
auf einen Zeitraum eingestellt wird, der etwa zwei Umdrehungen der
Kurbelwelle 2 gleichkommt, kann eine Anfangsexplosion in einem
Zustand erfolgen, in dem die Brennkraftmaschinendrehzahl nach dem
Start der Brennkraftmaschine rasch ansteigt. Dementsprechend kann
die Ausgangsleistung rasch erhöht
werden, wodurch die Startvermögen
der Brennkraftmaschine verbessert wird.
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8 ist
ein Diagramm, das die Änderungen der
Brennkraftmaschinendrehzahl in der Ausführungsform während der
Anfangsstartzeit in dem Fall zeigt, in dem das Einlassventil 13 nicht
geöffnet
ist, in dem Fall, in dem das Einlassventil 13 bis 180° KW geöffnet ist,
und in dem Fall, in dem das Einlassventil 13 bis 540° KW geöff net ist.
Die Brennkraftmaschine wird bei 0° KW
gestartet. Wenn der Zeitraum bzw. die Phase, in der das Einlassventil 13 geöffnet ist,
länger wird,
wird das erforderliche Ankurbelmoment kleiner, die Brennkraftmaschinendrehzahl
steigt rascher an, und die Brennkraftmaschine wird weicher gestartet. Wenn
der Betrieb des Einlassventils 13 in den normalen Betrieb
geschaltet wird, schwankt die Brennkraftmaschinendrehzahl jedoch
stark. Daher ist es nicht zweckmäßig, die
Phase, in der das Einlassventil 13 geöffnet ist, unnötig lange
einzustellen.
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9 ist
ein Diagramm, das die Takte zeigt, wenn die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1 gestartet
wird. Die Brennkraftmaschine 1 ist von der Bauart, bei
der der Brennstoff direkt in den Zylinder eingespritzt wird. Das
eckige Zeichen gibt die Zylinderziffer an. In 9 ist beispielhaft der Fall dargestellt,
in dem die Stoppkurbelwinkelstellung bei 180° bis 0° ATDC liegt. Durch das Öffnen des
Einlassventils 13 mittels des Ventilsteuermechanismus 18 wird die
Verdichtungsenergie vom Beginn des Ankurbelns bis zu einer Kurbelwinkelstellung
von 0° ATDC
zu Null gemacht. Bei 0° ATDC
wird die Steuerung des Einlassventils 13 dann in die normale
Steuerung umgeschaltet. Anschließend wird mittels des Einspritzventils 16 Brennstoff
in jeden Zylinder 10 eingespritzt und mittels der Zündkerze 15 die
Zündung
in einem späten
Stadium des Verdichtungstakts ausgeführt, wodurch die Verbrennung
eingeleitet wird. Somit ist es möglich,
die Anfangsexplosion bei etwa einer halben Umdrehung der Kurbelwelle 2 nach
dem Start der Brennkraftmaschine auszuführen, wodurch die Startvermögen verbessert
wird. Da das Ankurbelmoment reduziert ist, ist der Motor/Generator
4 klein ausgeführt
und die elektrische Energie für
den Motor-ECU 5 reduziert. Dementsprechend kann die Leitung
zur Stromquelle 6 weniger stark ausgeführt werden, die Kosten der
Brennkraftmaschine 1 können gesenkt
werden, und die für
den Drehbetrieb der Brennkraftmaschine 1 erforderliche
Energie kann reduziert werden.
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Wenn anstelle der Brennkraftmaschine 1 der Bauart,
bei der Brennstoff direkt in den Zylinder eingespritzt wird, eine
Brennkraftmaschine verwendet wird, bei der Brennstoff in den Einlasskanal
bzw. das Saugrohr eingespritzt wird, wird die Phase, in der das Einlassventil 13 geöffnet ist,
vorzugsweise länger eingestellt,
als wenn die Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung verwendet
wird. 10 ist ein Diagramm,
das die Takte während
des Starts für
den Fall zeigt, in dem die Erfindung für solch eine Brennkraftmaschine
mit Saugrohreinspritzung verwendet wird. Beispielhaft ist in 10 ein Fall gezeigt, in
dem, wie in 9, die Stoppkurbelwinkelstellung
bei 180° bis 0° ATDC liegt.
Durch Öffnen
des Einlassventils 13 mittels des Ventilsteuermechanismus 18 wird
die Verdichtungsenergie vom Beginn des Ankurbelns bis zu einer Kurbelwinkelstellung
von 540° ATDC
zu Null gemacht. Die Steuerung des Einlassventils 13 wird bei
540° ATDC
in die normale Steuerung umgeschaltet. Brennstoff wird in das mit
dem geeigneten Zylinder in Verbindung stehenden Saugrohr während des Ansaugtakts
von 360° ATDC
an eingespritzt, wodurch in den Zylinder ein Luft-BrennstoffGemisch
eingeführt
wird. In einem späten
Stadium des Verdichtungstakts erfolgt dann die Zündung mittels der Zündkerze 15,
wodurch die Verbrennung eingeleitet wird. Auf diese Weise kann die
Anfangsexplosion bei etwa zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 2 nach
dem Start der Brennkraftmaschine erfolgen, wodurch die Startvermögen verbessert
wird. Im übrigen
lassen sich dieselben Effekte wie mit den Betriebstakten in 9 erzielen.
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In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
ist das Einlassventil bis zu einer spezifischen absoluten Kurbelwinkelstellung
geöffnet.
Die Kurbelwin kelstellung zum Beginn des Ankurbelns kann sich jedoch ändern. Dementsprechend
kann das Einlassventil geöffnet
sein, bis eine relative Kurbelwinkelstellung gegenüber der
Kurbelwinkelstellung zu Beginn des Ankurbelns eine spezifische relative
Kurbelwinkelstellung erreicht. Alternativ dazu kann die absolute
Kurbelwinkelstellung, bei der das geöffnete Einlassventil geschlossen
wird, in Abhängigkeit
von der Kurbelwinkelstellung zu Beginn des Ankurbelns geändert werden.
Die Kurbelwinkelstellungen in beiden Fällen sind von dem erfindungsgemäßen Konzept
der vorgegebenen Kurbelwinkelstellung erfasst.
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Die vorgegebene Kurbelwinkelstellung
ist vorzugsweise eine Kurbelwinkelstellung, bei der die ersten Verdichtungstakte
in sämtlichen
Zylindern beendet sind. Die vorgegebene Kurbelwinkelstellung muß wenigstens
die Kurbelwinkelstellung sein, in der der erste Verdichtungstakt
in dem Zylinder, in dem nach Beginn des Ankurbelns der Verdichtungstakt zuerst
ausgeführt
wird, beendet ist.
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Bislang wurde eine Konfiguration
beschrieben, bei der das Einlassventil 13 bis zu einer
vorgegebenen Kurbelwinkelstellung geöffnet ist. Jedoch kann das
Einlassventil 13 auch für
eine bestimmte Phase während
des Verdichtungstakts geöffnet
sein oder das Auslassventil 14 anstelle des Einlassventils 13 geöffnet werden.
Selbstverständlich
lassen sich die Öffnungen
sowohl des Einlassventils 13 als auch des Auslassventils 14 auch
kombinieren. Das Einlassventil 13 kann durch Schließen nach
einem AnsaugBDC (bottom dead center) (d.h. einem unteren Totpunkt
des Ansaugtakts) während
des Verdichtungstakts geöffnet
werden. Des Weiteren kann, wie es in 11 gezeigt
ist, ein Verbindungsventil 42, das zwischen Herstellung
und Unterbrechung einer Verbindung zwischen der Innenseite und Außenseite des
Zylinders 10 schaltet, neben dem Einlassventil 13 und
Auslassventil 14 vorgesehen sein und wenigstens für eine bestimmte
Phase während
des Verdichtungstakts geöffnet
werden, so dass zwischen der Innenseite und Außenseite des Zylinders 10 eine Verbindung
hergestellt wird, wodurch die Verdichtungsarbeitslast reduziert
wird.
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Des Weiteren wird, wenn die Brennkraftmaschine 1 mittels
der Motor-ECU 5 als einen Stoppstellungssteuerungsteil
gestoppt wird, der Motor/Generator 4 mit elektrischem Strom versorgt
und die Kurbelwelle 2 unter Bezugnahme auf die Ausgänge des Motorwinkelsensors 41 und
Kurbelwinkelsensors 21 bei der gewünschten Winkelstellung (vorzugsweise bei
0° ATDC)
gestoppt. Da die Brennkraftmaschinendrehzahl bei der Anfangsexplosion
auf einer konstanten und hohen Drehzahl gehalten werden kann, sind Änderungen
während
des erneuten Startens reduziert, wird die Startvermögen beim
nächsten
Starten der Brennkraftmaschine verbessert, wird die Zeit bis zur
Anfangsexplosion auf einem im Wesentlichen konstanten Pegel gehalten,
und wird die Wahrnehmung beim Starten der Brennkraftmaschine verbessert.
In diesem Fall lässt
sich derselbe Steuerungseffekt unabhängig davon erhalten, ob die
Steuerung, die die vorstehend genannte absolute Kurbelwinkelstellung
verwendet, oder die Steuerung, die die relative Kurbelwinkelstellung
verwendet, ausgeführt
wird. Die Erfindung ist insbesondere für ein Hybridfahrzeug oder ein
Energiesparfahrzeug geeignet, bei den die Brennkraftmaschine 1 wiederholt
häufig
gestoppt und gestartet wird.
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Wie vorstehend erläutert, wird
bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung
das erforderlichen Ankurbelmoment durch eine Reduzierung der Verdichtungsarbeitslast
in einem Ankurbelanfangsstadium reduziert. Dementsprechend lässt sich
eine Schwankung der Brennkraftmaschinendrehzahl und eine Vibration
der Brennkraftmaschine vermindern, wodurch die Startvermögen ver bessert
wird. Des Weiteren kann das Verdichtungsverhältnis sichergestellt und eine
hohe Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine erhalten werden, indem
die Verdichtungsarbeitslast auf das normale Niveau zurückgestellt
wird, nachdem eine vorgegebene Kurbelwinkelstellung erreicht ist.
Die vorgegebene Kurbelwinkelstellung ist nicht auf eine spezifische
absolute Winkelstellung beschränkt.
Das Konzept der vorgegebenen Kurbelwinkelstellung schließt auch
eine relative Winkelstellung, d.h. eine Stellung, in der der Änderungsbetrag
des Kurbelwinkels gegenüber
dem Beginn des Ankurbelns einen vorgegebenen Änderungsbetrag erreicht, mit
ein. Somit kann die Brennkraftmaschinenleistung der rasch angehoben
werden, wenn die die Brennkraftmaschine in einem Fall gestartet
wird, der eine hohe Brennkraftmaschinenleistung erfordert. Des Weiteren
kann der Ankurbelteil klein ausgeführt und die Energie, die erforderlich
ist, um die Brennkraftmaschine in Drehung zu setzen, vermindert
werden.
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Darüber hinaus kann das Ankurbelmoment beim
Start der Brennkraftmaschine durch eine Reduzierung der Verdichtungsarbeitslast
während
des ersten Verdichtungstakts, insbesondere während des ersten Verdichtungstakts
in dem Zylinder, in dem der Verdichtungstakt nach Beginn des Ankurbelns
zuerst erfolgt, stark reduziert werden. Daher lässt sich die Startvermögen verbessern.
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Der Verdichtungsarbeitslastreduzierteil
als eine Verdichtungsarbeitslastreduziereinrichtung sollte eine
Einrichtung zum Steuern der Öffnungszeit
des Einlassventils oder Auslassventils sein. Das Einlassventil oder
Auslassventil wird durch eine Steuerung der Öffnungs und Schließzeit des
Einlassventils oder Auslassventils wenigstens für eine bestimmte Phase während des
Verdichtungstakts geöffnet,
wodurch die Verdichtungsreibungs energie und das Anfangskurbelmoment
erheblich vermindert werden können.
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Wie vorstehend beschrieben, wird
erfindungsgemäß die Verdichtungsarbeitslast
während einer
Phase vom Beginn des Ankurbelns bis zum Erreichen einer vorgegebenen
Kurbelwinkelstellung reduziert, wodurch eine Schwankung der Brennkraftmaschinendrehzahl
unterdrückt,
die Startvermögen der
Brennkraftmaschine verbessert und die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine
rasch erhöht werden
kann.