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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für einen
Verbrennungsmotor und insbesondere auf eine Steuervorrichtung für einen
Verbrennungsmotor, die in geeigneter Weise die Drehzahl des Verbrennungsmotors
beim Kaltstart steuert.
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HINTERGRUND DES STANDES DER
TECHNIK
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Im
Allgemeinen wird bevorzugt, dass eine in einem Verbrennungsmotor-Abgassystem
vorgesehene Katalysatorvorrichtung beim Kaltstart frühzeitig aufgewärmt wird,
um dazu in der Lage zu sein, das Abgas in einer frühzeitigen
Stufe nach dem Start des Verbrennungsmotors zu reinigen. Daher ist
eine Technologie bekannt, bei der die Zündzeit gegenüber einer üblichen
Zündzeit
verzögert
wird, um die Temperatur des Abgases zu erhöhen.
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Außerdem ist
ein Verbrennungsmotor bekannt, bei dem, um die Drehzahl des Verbrennungsmotors
bei einer vorbestimmten Sollleerlaufdrehzahl beim Kaltstart beizubehalten,
die Einlassluftmenge oder die Zündzeit
per Rückführsteuerung
gesteuert wird (siehe beispielsweise die Patentdokumente 1 bis 4).
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Der
in der Patentdokument 1 (japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer
JP 2006-132 543 A )
beschriebene Verbrennungsmotor ist so gestaltet, dass er entweder
eine Einlassmengengeschwindigkeitssteuerung ausführt zum Steuern der Drehzahl
des Verbrennungsmotors auf eine Sollleerlaufdrehzahl, indem der Öffnungsgrad
einer elektronischen Drossel gemäß der beim
Starten des Verbrennungsmotors vorliegenden Drehzahl eingestellt
wird, oder eine Zündzeitdrehzahlsteuerung
ausführt
zum Steuern der Drehzahl des Verbrennungsmotors zu der Sollleerlaufdrehzahl,
indem die Zündzeit
des Verbrennungsmotors eingestellt wird.
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Außerdem ist
der in dem Patentdokument 2 (japanische Patentanmeldung mit der
Offenlegungsnummer
JP
2005-214 072 A ) beschriebene Verbrennungsmotor derart gestaltet,
dass in einer Steuervorrichtung des Verbrennungsmotors, die dazu
dient, die Drehzahl des Verbrennungsmotors beim Starten des Verbrennungsmotors
durch eine Rückführverzögerungssteuerung
der Zündzeit
so konvergieren zu lassen, dass sie schnell ansteigt, wenn die Zündzeit bei
dem Zeitpunkt, bei dem die Drehzahl des Verbrennungsmotors zu der
Solldrehzahl konvergiert (sich ihr nähert), sich an der Seite befindet,
bei der sie ausgehend von einer Sollzündzeit stärker voreilt, die Zündzeit zu
der Sollzündzeit
verzögert
wird und die Einlassluftmenge erhöht wird.
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Des
Weiteren ist der in dem Patentdokument 3 (japanische Patentanmeldung
mit der Offenlegungsnummer
JP 2005-344 656 A ) beschriebene Verbrennungsmotor
derart gestaltet, dass in einer Steuervorrichtung des Verbrennungsmotors,
die dazu dient, die Drehzahl des Verbrennungsmotors zu einer Sollleerlaufdrehzahl
durch eine Drehzahlrückführsteuerung
mittels Zündzeit
konvergieren zu lassen, um beim Starten des Verbrennungsmotors die Lufteinlassmenge
zu erhöhen,
wenn eine Rückführkorrekturgröße in der
Rückführsteuerung
stabil wird, um die Zündzeit
zu einer Sollzündzeit
zu steuern, eine Korrektur der Einlassluftmenge gemäß der Rückführkorrekturmenge
an diesem Punkt ausgeführt
wird, um die Rückführsteuerung
kontinuierlich auszuführen.
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Außerdem ist
der in dem Patentdokument 4 (japanische Patentanmeldung mit der
Offenlegungsnummer
JP
2003-254 141 A ) beschriebene Verbrennungsmotor derart gestaltet,
dass in einer Steuervorrichtung des Verbrennungsmotors, die dazu
dient, die Drehzahl des Verbrennungsmotors zu einer Solldrehzahl
durch eine Drehzahlrückführsteuerung
mittels Zündzeit
bei Verbrennungsmotorstart konvergieren zu lassen, wenn die Zündzeit einen
kritischen Verzögerungswert
erreicht, die Menge an Einlassluft so gesteuert wird, dass die Drehzahl
des Verbrennungsmotors zu der Solldrehzahl konvergiert.
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Darüber hinaus
offenbart die Druckschrift
EP 1
595 733 A2 eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor,
bei der, wenn die Ist-Leistung des Verbrennungsmotors größer als
eine zuvor festgelegte Soll-Leistung aufgrund höherer Dichte der kalten Einlassluft
ist, ein Motor so gesteuert wird, dass die Drehzahl des Verbrennungsmotors
erhöht
wird.
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Des
weiteren offenbart die Druckschrift
US 2001/0 010 149 A1 eine
Steuervorrichtung für
einen Verbrennungsmotor, bei der eine Beschleunigungssteuerung zur
Erhöhung
der Katalysatortemperatur durchgeführt wird, bei der die Einlassluftmenge
erhöht
wird und die Zündzeit
gemäß der Drehzahl
des Verbrennungsmotors verzögert
wird.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Im
Falle der Drehzahlsteuerung des Verbrennungsmotors durch die Drehzahlrückführsteuerung
mittels der vorstehend erwähnten
Zündzeit
wird eine Rückführkorrekturgröße der Zündzeit beispielsweise
durch eine Proportional-Integral-Differenzialsteuerung auf der Grundlage
einer Abweichung zwischen der Solldrehzahl des Verbrennungsmotors
und der Istdrehzahl des Verbrennungsmotors herausgefunden. Diese
Rückführkorrekturgröße wird
zu einer Basiszündzeit
auf der Grundlage eines Betriebszustandes des Verbrennungsmotors
hinzuaddiert oder von dieser subtrahiert, um die Endzündzeit festzulegen.
In dem Fall, bei dem die Zündzeitverzögerungssteuerung
für ein
frühzeitiges
Aufwärmen
einer Katalysatorvorrichtung benötigt
wird, wird eine Katalysatoraufwärmverzögerungsgröße außerdem hinzuaddiert,
um die Endzündzeit
festzulegen.
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Wenn
jedoch die Zündzeitverzögerungssteuerung
zum Zwecke eines frühzeitigen
Aufwärmens der
Katalysatorvorrichtung ausgeführt
wird, gelangt die Zündzeit
nahe zu ihrem unteren Verzögerungsgrenzwert,
der festgelegt wird, um Drehmomentvariationen aufgrund einer Verbrennungsverschlechterung
des Verbrennungsmotors zu reduzieren. Zu diesem Zeitpunkt kann die
tatsächliche
Drehzahl (Istdrehzahl) des Verbrennungsmotors eine Differenz aufweisen,
die durch strukturelle Variationen oder eine Verbrennungsmotorreibung
aufgrund der Viskosität
des angewendeten Öls
im Verbrennungsmotor bewirkt wird. Das heißt wenn die Reibung gering
ist, wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors höher als die Solldrehzahl, und
andererseits wenn die Reibung hoch ist, wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors niedriger
als die Solldrehzahl.
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Wenn
diese Drehzahl des Verbrennungsmotors höher als die Solldrehzahl ist,
ist es erforderlich, die Zündzeit
durch die Drehzahlrückführsteuerung mittels
Zündzeit
zu verzögern.
Da in diesem Fall die Zündzeit
sofort den unteren Verzögerungsgrenzwert erreicht,
ist die Zündzeit
außerhalb
eines Bereiches der Drehzahlrückführsteuerung
mittels Zündzeit.
Daher kann die Verbrennungsmotordrehzahlsteuerung nicht ausgeführt werden,
wodurch sich ein Problem mit dem Auftreten von Drehungsvariationen
ergibt. Außerdem
wird, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors geringer als die
Solldrehzahl ist, die Zündzeit
durch die Drehzahlrückführsteuerung
mittels Zündzeit
zu einem Voreilen gebracht. Daher werden derartige Drehungsvariationen
eingeschränkt, jedoch
befindet sich die Zündzeit
an einer weiter als beabsichtigt voreilenden Seite, und daher kann
die Abgastemperatur nicht ausreichend erhöht werden. Folglich führt dies
zu dem Problem einer Schwierigkeit beim Verwirklichen eines frühzeitigen
Aufwärmens
der Katalysatorvorrichtung.
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Daher
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung
für einen
Verbrennungsmotor zu schaffen, die beim Kaltstart frühzeitig die
Drehzahl des Verbrennungsmotors zu einer Solldrehzahl konvergieren
(sich nähern)
lassen kann, während
Drehungsvariationen eingeschränkt
sind, und die sicher ein frühzeitiges
Aufwärmen
einer Katalysatorvorrichtung verwirklichen kann.
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Gemäß einem
Aspekt der Steuervorrichtung für
einen Verbrennungsmotor der vorliegenden Erfindung ist eine Steuervorrichtung
für einen
Verbrennungsmotor geschaffen worden, die beim Kaltstarten eine Zündzeitverzögerungssteuerung
für ein
Aufwärmen
einer Katalysatorvorrichtung und eine Drehzahlrückführsteuerung mittels Zündzeit ermöglicht zum Konvergieren-Lassen
(Annähern)
einer Drehzahl des Verbrennungsmotors zu einer Solldrehzahl, wobei die
Steuervorrichtung folgendes aufweist: eine Vergleichseinrichtung
zum Vergleichen einer Endzündzeit
mit einem unteren Verzögerungsgrenzwert
inmitten des Ausführens
der Drehzahlrückführsteuerung mittels
Zündzeit,
und eine Solldrehzahländerungseinrichtung
zum Ändern
der Solldrehzahl in der Drehzahlrückführsteuerung mittels Zündzeit auf
der Grundlage des Ergebnisses des Vergleichs durch die Vergleichseinrichtung.
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Hierbei
ist gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Steuervorrichtung für
den Verbrennungsmotor die vorstehend beschriebene Steuervorrichtung
für den
Verbrennungsmotor dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Endzündzeit den
unteren Verzögerungsgrenzwert
als ein Ergebnis des Vergleichs durch die Vergleichseinrichtung
erreicht, die Solldrehzahl um eine vorbestimmte Drehzahl durch die
Solldrehzahländerungseinrichtung
erhöht wird.
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Außerdem ist
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Steuervorrichtung für
den Verbrennungsmotor die vorstehend beschriebene Steuervorrichtung
für den
Verbrennungsmotor dadurch gekennzeichnet, dass, wenn eine Differenz
zwischen der Endzündzeit
und dem unteren Verzögerungsgrenzwert
einen vorbestimmten Winkel an einer Voreilseite als ein Ergebnis
des Vergleichs durch die Vergleichseinrichtung überschreitet, die Solldrehzahl
um eine vorbestimmte Drehzahl durch die Solldrehzahländerungseinrichtung
verringert wird.
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Des
Weiteren ist gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der Steuervorrichtung für
den Verbrennungsmotor die vorstehend beschriebene Steuervorrichtung
für den
Verbrennungsmotor dadurch gekennzeichnet, dass eine Änderungsgröße der Solldrehzahl
durch die Solldrehzahländerungseinrichtung
festgelegt wird gemäß einer
Differenzgröße zwischen
der Endzündzeit
und dem unteren Verzögerungsgrenzwert
als ein Ergebnis des Vergleichs der Vergleichseinrichtung und einer
Größe einer
Rückführintegralgröße in der
Drehzahlrückführsteuerung mittels
Zündzeit
zum Verhindern einer übermäßigen Korrektur.
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Es
sollte hierbei beachtet werden, dass in der vorstehend beschriebenen
Steuervorrichtung für den
Verbrennungsmotor, wenn die Differenz zwischen der Endzündzeit und
dem unteren Verzögerungsgrenzwert
um eine vorbestimmte Zündzeit
geringer als eine Drehzahlrückführsteuerungstoleranzgröße ist,
die Solldrehzahl um eine Differenz zwischen der Solldrehzahl und
der Istdrehzahl durch die Solldrehzahländerungseinrichtung erhöht werden kann,
und die Rückführintegrationsgröße in der
Drehzahlrückführsteuerung
mittels Zündzeit
auf null gesetzt werden kann.
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Gemäß diesem
Aspekt der Steuervorrichtung für
den Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die Endzündzeit
mit dem unteren Verzögerungsgrenzwert
mittels der Vergleichseinrichtung inmitten des Ausführens der
Drehzahlrückführsteuerung
mittels Zündzeit
beim Kaltstart verglichen, und die Solldrehzahl in der Drehzahlrückführsteuerung
mittels Zündzeit
wird durch die Solldrehzahländerungseinrichtung
auf der Grundlage des Ergebnisses des Vergleichs durch die Vergleichseinrichtung
geändert.
Als Folge davon wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors frühzeitig
zu der Solldrehzahl konvergiert, während Drehungsvariationen begrenzt
werden, und ein frühzeitiges
Aufwärmen
der Katalysatorvorrichtung kann sicher verwirklicht werden.
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Außerdem wird
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Steuervorrichtung für
den Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden
Erfindung, wenn die Endzündzeit
den unteren Verzögerungsgrenzwert
als ein Ergebnis des Vergleichs durch die Vergleichseinrichtung
erreicht, die Solldrehzahl um die vorbestimmte Drehzahl durch die
Solldrehzahländerungseinrichtung
erhöht,
wobei die Zündzeit
im Ansprechen auf die Zunahme der Solldrehzahl zu einem Voreilen
gebracht wird, sodass sie zurück
in den Bereich der Drehzahlrückführsteuerung
mittels Zündzeit
gelangt. Daher ist es möglich,
die Verbrennungsmotordrehzahlsteuerung durch die Drehzahlrückführsteuerung
mittels Zündzeit
auszuführen,
um die Drehungsvariationen zu begrenzen. Außerdem ist es, da die Einlassluftmenge
zum Erzielen eines erforderlichen Moments sichergestellt ist, möglich, frühzeitige Aufwärmcharakteristika
der Katalysatorvorrichtung beizubehalten.
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Des
Weiteren wird gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der Steuervorrichtung für
den Verbrennungsmotor, wenn die Differenz zwischen der Endzündzeit und
dem unteren Verzögerungsgrenzwert
den vorbestimmten Winkel an der Voreilseite als ein Ergebnis des
Vergleichs durch die Vergleichseinrichtung überschreitet, die Solldrehzahl
um die vorbestimmte Drehzahl durch die Solldrehzahländerungseinrichtung
verringert. Daher wird die Zündzeit im
Ansprechen auf die Verringerung der Solldrehzahl zu einem Nacheilen
gebracht (verzögert).
Da die Temperatur des Abgases somit erhöht werden kann, ist es möglich, ein
frühzeitiges
Aufwärmen
der Katalysatorvorrichtung zu verwirklichen.
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Außerdem wird
gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der Steuervorrichtung für
den Verbrennungsmotor die Änderungsgröße der Solldrehzahl durch
die Solldrehzahländerungseinrichtung
gemäß der Differenzgröße zwischen
der Endzündzeit
und dem unteren Verzögerungsgrenzwert
als ein Ergebnis des Vergleichs durch die Vergleichseinrichtung und
der Wert der Rückführintegralgröße in der
Drehzahlrückführsteuerung
mittels Zündzeit
zum Verhindern einer übermäßigen Korrektur
festgelegt. Daher wird ein Konvergieren (Annähern) der Solldrehzahl schnell
ausgeführt,
ohne dass ein Steuerpendeln (ein sog. Hunting) auftritt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine Systemaufbaudarstellung einer Steuervorrichtung für einen
Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 zeigt
ein Flussdiagramm eines Beispiels einer Einstellroutine einer Rückführstartmarke einer
Verbrennungsmotordrehzahlsteuerung durch eine Drehzahlrückführsteuerung
mittels Zündzeit
in einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt
ein Flussdiagramm eines Beispiels einer Einstellroutine einer Zündzeit,
die bei Drehzahlrückführsteuern
mittels Zündzeit
in dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
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4 zeigt
ein Flussdiagramm eines Beispiels einer Routine, die die Solldrehzahl
in dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ändert.
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5 zeigt
ein Flussdiagramm eines anderen Beispiels der Routine, die die Solldrehzahl
in dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ändert.
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6 zeigt
eine graphische Darstellung eines Verteilungsbeispiels eines Werts
(Höhe)
einer Solldrehzahländerungsgröße, die
in dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung festgelegt wird.
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7 zeigt
ein Flussdiagramm eines Beispiels einer Routine, die eine Solldrehzahl
in einem anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ändert.
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BESTER MODUS ZUM AUSFÜHREN DER
ERFINDUNG
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Nachstehend
sind die Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
erläutert.
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Hierbei
zeigt 1 eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors,
in dem eine Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
montiert ist. In dieser Zeichnung bezeichnen die Bezugszeichen 1 bis 10 jeweils
einen Verbrennungsmotorkörper
mit beispielsweise vier Zylindern, einen Zylinderblock, einen Zylinderkopf,
einen Kolben, eine Verbrennungskammer, ein Einlassventil, eine Einlassöffnung,
ein Auslassventil (Abgasventil), eine Auslassöffnung und eine Zündkerze.
Die Einlassöffnung 7 ist
durch ein Einlassabzweigungsrohr 11 mit einem Ausgleichsbehälter 12 verbunden,
und der Ausgleichsbehälter 12 ist
durch einen Einlasskanal 13 mit einer Luftreinigungseinrichtung 14 verbunden. Eine
Kraftstoffeinspritzeinrichtung 15 ist in dem Einlassverzweigungsrohr 11 angeordnet
und ein sogenanntes elektronisch gesteuertes Drosselventil 17, das
durch einen Schrittmotor oder dergleichen angetrieben wird, ist
in dem Einlasskanal 13 angeordnet.
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Andererseits
ist die Auslassöffnung 9 durch einen
Auslasskrümmer
(Abgaskrümmer) 18 und
ein Auslassrohr (Abgasrohr) 19 mit einer Katalysatorvorrichtung 20 verbunden.
Die Katalysatorvorrichtung 20 ist beispielsweise ein Drei-Wege-Katalysator
in dem Fall eines Verbrennungsmotors, der eine Verbrennung in einem
stoichiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis wie in dem Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels
ausführt,
und ist beispielsweise ein NOx-Absorptions-Reduktionskatalysator in einem Fall
eines Verbrennungsmotors, der dazu in der Lage ist, eine Schichtaufladeverbrennung
in einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis auszuführen wie in
dem Fall eines Verbrennungsmotors mit Funkenzündung der in den Zylinder einspritzenden
Art, der eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung hat, die den Kraftstoff
direkt in einen Zylinder einspritzt. In jeder der Katalysatorvorrichtungen 20 ist
es erforderlich, die Temperatur des Trägerkatalysators auf eine höhere Temperatur
als eine Aktivierungstemperatur zu erhöhen, um das Abgas zu reinigen,
und ein frühzeitiges Aufwärmen der
Katalysatorvorrichtung ist erwünscht, um
das Abgas frühzeitig
nach dem Starten bei Verbrennungsmotorstart zu reinigen. Mit dem
Bezugszeichen 30 ist eine elektronisch gesteuerte Einheit (nachstehend
ist diese als ECU bezeichnet) bezeichnet, die als digitaler Computer
aufgebaut ist, der mit einem ROM (Festspeicher), einem RAM (Speicher mit
wahlfreiem Zugriff) und einer CPU (Mikroprozessor) versehen ist,
die miteinander durch einen interaktiven Bus verbunden sind, und
außerdem
mit einem B-RAM (Sicherungs-RAM), der regulär mit einer Energiequelle verbunden
ist, einem Eingabeanschluss, einem Ausgabeanschluss und dergleichen versehen
ist. In die ECU 30 wird eine elektrische Abgabespannung
von jeweils einem Wassertemperatursensor 40 zum Erfassen
einer Kühlwassertemperatur
THW des Verbrennungsmotorkörpers 1,
einem Luftströmungsmesser 41,
der an dem Einlasskanal 13 angeordnet ist, um eine Einlassmassenströmungsmenge
zu erfassen (nachstehend ist diese als Einlassluftmenge bezeichnet),
einem Drosselöffnungsgradsensor 42 zum
Erfassen eines Öffnungsgrads
des Drosselventils 17, einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 43, der
an dem Abgasrohr 21 angeordnet ist, einem Gaspedalöffnungsbetragsensor 44 zum
Erfassen eines Niederdrückbetrags
eines Gaspedals, einem Einlassdrucksensor 45 zum Erfassen
eines Einlassdrucks und dergleichen in den Eingangsanschluss durch
einen A/D-Wandler
entsprechend jedem Element eingegeben. Des Weiteren ist ein Kurbelwinkelsensor
(nachstehend ist dieser als Drehzahlsensor bezeichnet) 46,
der einen Ausgabeimpuls bei jedem vorbestimmten Drehwinkel einer Kurbelwelle
erzeugt, mit dem Eingangsanschluss verbunden. Die ECU 30 berechnet
die Drehzahl NE des Verbrennungsmotors auf der Grundlage des Abgabeimpulses.
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Ein
Zündschalter
ist des Weiteren mit dem Eingangsanschluss verbunden und erzeugt
ein Signal, das anzeigt, dass der Zündschalter eingeschaltet ist.
Andererseits ist ein Abgabeanschluss 37 mit jeweils der
Zündkerze 10,
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 15 und einem Aktuator
des elektronisch gesteuerten Drosselventils 17 durch eine
Antriebsschaltung verbunden, die jedem vorstehend erwähnten Element
entspricht.
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Nachstehend
ist eine Verbrennungsmotorstartsteuerung, die durch die Steuervorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung
ausgeführt
wird, unter Bezugnahme auf das beigefügte Flussdiagramm erläutert. Diese
Verbrennungsmotorstartsteuerung startet zu dem Zeitpunkt, bei dem
beim Starten des Verbrennungsmotors eine vollständige Verbrennung jedes Zylinders
erzielt wird und die Drehzahl des Verbrennungsmotors eine Solldrehzahl
im Leerlauf überschreitet.
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Zunächst zeigt 2 eine
Routine zum Festlegen (Einstellen) einer Rückführstartmarke einer Verbrennungsmotordrehzahlsteuerung
durch die Drehzahlrückführsteuerung
mittels Zündzeit,
und diese Routine wird zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt (beispielsweise
alle 10 ms) ausgeführt.
Wenn die Steuerung gestartet wird, wird bei dem Schritt S201 eine
Kühlwassertemperatur
THW von dem Wassertemperatursensor 40 eingelesen. Außerdem werden bei
dem Schritt S202 die Kühlwassertemperatur THW
und eine festgelegte Wassertemperatur THWd, die eine Temperatur
zu dem Zeitpunkt der Vollendung des Aufwärmens ist, verglichen. Wenn
die Kühlwassertemperatur
THW die festgelegte Wassertemperatur THWd überschreitet, ist die Temperatur
der Katalysatorvorrichtung 20 nicht ausserordentlich gering, und
ein frühzeitiges
Aufwärmen
der Katalysatorvorrichtung 20 ist möglich, ohne besonders stark
die Temperatur des Abgases zu erhöhen. Daher ist es erforderlich,
lediglich eine allgemeine Verbrennungsmotorstartsteuerung auszuführen, um
die Drehzahl des Verbrennungsmotors zu einer Solldrehzahl im Leerlauf
konvergieren (annähern)
zu lassen durch eine Verringerung von Einlassluft und Kraftstoff,
und der Prozess geht zu dem Schritt S207 weiter, bei dem die Rückführstartmarke
FB gleich 0 gesetzt wird, und die gegenwärtige Routine endet.
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Wenn
andererseits die Kühlwassertemperatur
THW geringer als die festgelegte Wassertemperatur THWd ist, geht
der Prozess zu dem Schritt S203 weiter, bei dem die Drehzahl NE
des Verbrennungsmotors eingelesen wird, und bei dem Schritt S204 werden
die Drehzahl NE des Verbrennungsmotors und die Solldrehzahl NER
verglichen. Hierbei ist die Solldrehzahl NER ein Sollwert einer
Drehzahl, bei der der Verbrennungsmotor unter Leerlaufbedingung stabil
drehen kann. Die Solldrehzahl NER wird auf einen Wert gemäß der Kühlwassertemperatur
THW in derartiger Weise festgelegt, dass sie umso höher ist, wenn
die Kühlwassertemperatur
THW umso niedriger ist.
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Wenn
die Drehzahl NE des Verbrennungsmotors die Solldrehzahl NER überschreitet,
geht der Prozess zu dem Schritt S205 weiter, bei dem beispielsweise
bestimmt wird, ob eine konstante Zeitspanne seit dem Starten des
Verbrennungsmotors verstrichen ist oder nicht. Wenn die konstante
Zeitspanne verstrichen ist, geht der Prozess zu dem Schritt S206
weiter, bei dem die Rückführstartmarke FB
auf gleich 1 gesetzt wird. Wenn andererseits die Drehzahl NE des
Verbrennungsmotors gleich wie oder geringer als die Solldrehzahl
NER ist, oder wenn sogar die Drehzahl NE des Verbrennungsmotor die Solldrehzahl
NER überschreitet,
und bevor die konstante Zeitspanne seit dem Starten des Verbrennungsmotors
verstrichen ist, geht der Prozess zu dem Schritt S207 weiter, bei
dem die Rückführstartmarke
FB auf gleich 0 gesetzt wird.
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Nachstehend
ist eine Routine zum Festlegen einer Zündzeit, die bei dem Drehzahlrückführsteuern mittels
Zündzeit
ausgeführt
wird, unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm in 3 erläutert.
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Wenn
die Einstellroutine dieser Zündzeit startet,
wird bei dem Schritt S301 die Kühlwassertemperatur
THW von dem Wassertemperatursensor 40 eingelesen, und eine
Basiszündzeit
AOP wird aus einer Tabelle, die in dem ROM gespeichert ist, auf
der Grundlage eines Wertes der Kühlwassertemperatur THW
bei dem Schritt S302 herausgefunden. Ein Wert der Basiszündzeit AOP
ist eine Zündzeit,
die für
einen Verbrennungsmotorzustand vor der Vollendung des Aufwärmens des
Verbrennungsmotors geeignet ist, und der Wert befindet sich an der
stärker
voreilenden Seite, wenn die Kühlwassertemperatur
THW umso geringer ist.
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Außerdem wird
bei dem nächsten
Schritt S303 bestimmt, ob die Rückführstartmarke
FB „1” oder „0” ist. Wenn
die Rückführstartmarke
FB gleich 0 ist, geht der Prozess zu dem Schritt S304 weiter, bei
dem die Basiszündzeit
AOP als eine Endzündzeit FAOP
so festgelegt wird, wie sie ist.
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Wenn
die Rückführstartmarke
FB gleich 1 ist, geht der Prozess zu dem Schritt S305 und dem Schritt
S306 weiter, um die Drehzahlrückführsteuerung
mittels Zündzeit
auszuführen,
wobei die Drehzahl NE des Verbrennungsmotors eingelesen wird und
eine Abweichung ΔNE
von der Solldrehzahl NER herausgefunden wird durch eine Gleichung: ΔNE = Solldrehzahl
NER – Drehzahl
NE des Verbrennungsmotors.
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Außerdem werden
bei dem nächsten
Schritt S307 die Abweichung ΔNE
zwischen der Solldrehzahl NER und der tatsächlichen Drehzahl NE des Verbrennungsmotors,
ein Integralwert IΔNE
der Abweichung ΔNE
und ein Differenzialwert DΔNE
der Abweichung ΔNE
berechnet. Außerdem
wird die Endzündzeit
FAOP unter Verwendung der Abweichungen ΔNE, IΔNE und DΔNE als eine Gleichung „FAOP =
AOP + β1 × ΔNE + β2 × IΔNE + β3 × DΔNE – EACAT” festgelegt.
Das heißt
die Endzündzeit FAOP
wird als eine Größe (Quantität) festgelegt,
die herausgefunden wird, indem eine Katalysatoraufwärmverzögerungsgröße (–EACAT)
zu einer Summe aus der Basiszündzeit
AOP in Abhängigkeit
von der Kühlwassertemperatur
des Verbrennungsmotors und der Rückführkorrekturgröße hinzuaddiert
wird (β1 × ΔNE + β2 × IΔNE + β3 × DΔNE). Des
Weiteren wird bei dem Schritt S308 die Endzündzeit AOP, die in der vorstehend
erläuterten
Weise festgelegt worden ist, bei einer (nicht gezeigten) Zündschaltung
festgelegt, und die gegenwärtige
Routine endet.
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Es
sollte hierbei beachtet werden, dass in der vorstehend erläuterten
Gleichung die Zündzeit durch
einen Kurbelwinkel bis zu einem oberen Totpunkt jedes Zylinders
ausgedrückt
wird, und wenn der Wert der Zündzeit
zunimmt, wird die Zündzeit
zu einem Voreilen gebracht. Außerdem
sind β1, β2 und β3 jeweils Koeffizienten (Rückführsteuerkonstanten) eines
Proportionalausdrucks, eines Integralausdrucks bzw. eines Differenzialausdrucks.
Des Weiteren ist EACAT eine Katalysatoraufwärmverzögerungsgröße. Die Katalysatoraufwärmverzögerungsgröße EACAT
wird festgelegt, um die Temperatur des Abgases beim Verbrennungsmotorstart
so zu erhöhen,
dass ein Abgasreinigungskatalysator eine Aktivierungstemperatur
innerhalb einer kurzen Zeit erreicht. Die Katalysatoraufwärmverzögerungsgröße EACAT ändert sich
derart, dass sie allmählich
nach dem Starten der Verbrennungsmotorstartsteuerung zunimmt, und
danach sich allmählich
verringert, um null in einer vorbestimmten Zeit nach dem Starten
der Verbrennungsmotorstartsteuerung zu erreichen. Beispielsweise
wird die Katalysatoraufwärmverzögerungsgröße EACAT
festgelegt, indem eine Basiskatalysatoraufwärmverzögerungsgröße, die sich zuvor als eine
Funktion einer Kühlwassertemperatur
des Verbrennungsmotors ergibt, mit einem Reflektionskoeffizienten
multipliziert wird, der sich als eine Funktion der verstrichenen
Zeit seit dem Starten der Verbrennungsmotorstartsteuerung ergibt.
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Dieser
Reflektionskoeffizient wird auf null gesetzt zum Erleichtern des
Verbrennungsmotorstarts von einem Startpunkt der Verbrennungsmotorstartsteuerung
bis zu einem Verstreichpunkt (Ablaufpunkt) einer vorbestimmten Zeit,
und er beginnt zuzunehmen, wenn einige Sekunden seit dem Start der Verbrennungsmotorstartsteuerung
verstrichen sind. Der Reflektionskoeffizient wird derart festgelegt, dass,
wenn der Reflektionskoeffizient auf „1” zunimmt, er danach allmählich abzunehmen
beginnt und sich fortlaufend bis zu null verringert. Daher ändert sich
die Katalysatoraufwärmverzögerungsgröße EACAT
auch in der gleichen Weise wie der Reflektionskoeffizient seit dem
Starten der Verbrennungsmotorstartsteuerung. Da jedoch die Drehzahlrückführsteuerung
mittels Zündzeit
die Zündzeit
des Verbrennungsmotors so ändert,
dass die Drehzahl gleich der Solldrehzahl gestaltet wird, wenn die
Katalysatoraufwärmverzögerungsgröße EACAT
inmitten des Ausführens
der Drehzahlrückführsteuerung
mittels Zündzeit
zunimmt/abnimmt, beeinträchtigt
die Zündzeiteinstellung
für die
Drehzahlrückführsteuerung
die Zunahme/Abnahme der EACAT, was ein Problem mit sich bringt,
dass ein sich innerhalb einer kurzen Zeit ergebendes Konvergieren
(Annähern)
der Drehzahl des Verbrennungsmotors zu der Solldrehzahl schwierig
wird.
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Daher
führt das
vorliegende Ausführungsbeispiel
eine Steuerung gemäß dem in 4 gezeigten Flussdiagramm aus.
Diese Steuerung wird zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt als eine Unterroutine
der vorstehend erwähnten
Zündzeiteinstellroutine
ausgeführt.
Demgemäß wird,
wenn die Steuerung startet, bei dem Schritt S401 bestimmt, ob die
Verbrennungsmotordrehzahlsteuerung durch die Verbrennungsmotordrehzahlrückführsteuerung
mittels Zündzeit
inmitten der Ausführung
ist oder nicht, anders ausgedrückt
es wird bestimmt, ob die vorstehend erwähnte Rückführstartmarke FB „1” oder „0” beträgt. Wenn
die Rückführstartmarke
FB gleich 0 ist, endet diese Routine. Wenn andererseits die Rückführstartmarke
FB gleich 1 ist, geht der Prozess zu dem Schritt S402 weiter, bei
dem die Endzündzeit FAOP
mit dem unteren Verzögerungsgrenzwert
UNAOP verglichen wird, um zu bestimmen, ob die Endzündzeit FAOP
den unteren Verzögerungsgrenzwert UNAOP
erreicht hat oder nicht. Als ein Ergebnis dieses Vergleichs endet
die Routine, wenn die Endzündzeit
FAOP nicht den unteren Verzögerungsgrenzwert UNAOP
erreicht hat. Wenn andererseits die Endzündzeit FAOP den unteren Verzögerungsgrenzwert UNAOP
erreicht hat, geht der Prozess zu dem Schritt S403 weiter, bei dem
die Solldrehzahl NER um eine vorbestimmte Drehzahl erhöht wird.
Das heißt
eine konstante Solldrehzahländerungsgröße NEINC
wird zu der Solldrehzahl NER hinzuaddiert. Außerdem wird diese neue Solldrehzahl
(NER + NEINC) verwendet, um die Abweichung ΔNE von der tatsächlichen
Drehzahl NE des Verbrennungsmotors herauszufinden. Die Endzündzeit FAOP
wird auf der Grundlage dieser Abweichung ΔNE festgelegt, wie dies vorstehend
beschrieben ist.
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Wenn
die neue Solldrehzahl (NER + NEINC) somit verwendet wird, wird die
Zündzeit
im Ansprechen auf die neue Solldrehzahl zum Voreilen gebracht. Daher
ist die Endzündzeit
FAOP von dem unteren Verzögerungsgrenzwert
UNAOP entfernt und ist zurück(-gelangt)
in einen Bereich der Drehzahlrückführsteuerung
mittels Zündzeit.
Demgemäß ist es
möglich,
die Verbrennungsmotordrehzahlsteuerung durch die Drehzahlrückführsteuerung
mittels Zündzeit
auszuführen,
um die Drehvariationen zu begrenzen. Da außerdem eine Einlassluftmenge
zum Erzielen des erforderlichen Moments durch die erhöhte neue
Solldrehzahl sichergestellt ist, ist es möglich, frühzeitige Aufwärmcharakteristika
der Katalysatorvorrichtung beizubehalten.
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Außerdem wird
in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
die Steuerung gemäß dem in 5 gezeigten
Flussdiagramm anschließend
an die Steuerung des in 4 gezeigten Flussdiagramms,
die vorstehend beschrieben ist, ausgeführt. Wenn diese Steuerung startet,
wird bei dem Schritt S501 bestimmt, ob die Verbrennungsmotordrehzahlsteuerung
durch die Verbrennungsmotordrehzahlrückführsteuerung mittels Zündzeit inmitten
der Ausführung ist
oder nicht, wobei dies in der gleichen Weise wie bei der Steuerung
des in 4 gezeigten Flussdiagramms bestimmt wird, anders
ausgedrückt
wird bestimmt, ob die vorstehend erwähnte Rückführstartmarke FB „1” oder „0” lautet.
Wenn die Rückführstartmarke
FB gleich 0 ist, endet diese Routine. Wenn andererseits die Rückführstartmarke
FB gleich 1 ist, geht der Prozess zu dem Schritt S502 weiter, bei
dem eine Differenz (FAOP – UNAOP)
zwischen der Endzündzeit
FAOP und dem unteren Verzögerungsgrenzwert
UNAOP mit einem vorbestimmten Winkelwert STVALUE verglichen wird,
um zu bestimmen, ob diese Differenz größer als der vorbestimmte Winkelwert
STVALUE ist oder nicht. Der vorbestimmte Winkelwert STVALUE wird
beispielsweise als ein Wert in einer derartigen Weise festgelegt,
dass die Zündzeit in
der Nähe
des oberen Grenzwerts für
das vorstehend erwähnte
Katalysatoraufwärmen
ist. Wenn die Differenz zwischen der Endzündzeit FAOP und dem unteren
Verzögerungsgrenzwert
UNAOP geringer als der vorbestimmte Winkelwert STVALUE ist, anders
ausgedrückt
wenn die Endzündzeit
FAOP an einer von dem oberen Grenzwert stärker verzögerten Seite ist, endet diese
Routine. Wenn andererseits die Differenz zwischen der Endzündzeit FAOP
und dem unteren Verzögerungsgrenzwert
UNAOP größer als der
vorbestimmte Winkelwert STVALUE ist, anders ausgedrückt wenn
die Differenz zwischen der Endzündzeit
FAOP und dem unteren Verzögerungsgrenzwert
UNAOP einen vorbestimmten Winkel an der Voreilseite überschreitet
und die Endzündzeit FAOP
an einer von dem vorstehend erwähnten
oberen Grenzwert stärker
voreilenden Seite ist, geht der Prozess zu dem Schritt S503 weiter,
bei dem die Solldrehzahl NER um eine vorbestimmte Drehzahl verringert
wird. Das heißt
die konstante Solldrehzahländerungsgröße NEINC
wird von der Solldrehzahl NER subtrahiert. Außerdem wird diese neue Solldrehzahl (NER – NEINC)
verwendet, um die Abweichung ΔNE von
der tatsächlichen
Drehzahl NE des Verbrennungsmotors herauszufinden. Die Endzündzeit FAOP
wird auf der Grundlage dieser Abweichung ΔNE in der vorstehend beschriebenen
Weise festgelegt.
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Wenn
diese neue Solldrehzahl (NER – NEINC)
somit verwendet wird, wird die Zündzeit
im Ansprechen auf die neue Solldrehzahl verzögert, und daher wird die Endzündzeit FAOP
zu der stärker nacheilenden
(verzögerten)
Seite gesteuert. Somit ist es möglich,
die Abgastemperatur zu erhöhen,
wodurch das frühzeitige
Aufwärmen
der Katalysatorvorrichtung verwirklicht wird. Außerdem wird auch in dem Fall
einer übermäßigen Erhöhung der
Solldrehzahl NER durch die Steuerung des in 4 gezeigten
Flussdiagramms die neue Solldrehzahl verwendet, um die erhöhte Solldrehzahl
NER zu korrigieren.
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Es
sollte hierbei beachtet werden, dass in dem vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel
die Solldrehzahländerungsgröße NEINC
als ein konstanter Wert erläutert
ist, jedoch kann der Wert der Solldrehzahländerungsgröße NEINC auf der Grundlage einer
Größe des vorstehend
erwähnten
Integralausdrucks (β2 × IΔNE) (nachstehend
als SANEFBI bezeichnet) von den vorstehend erwähnten Rückführkorrekturgrößen und
einer Größe der Differenz
(UNAOP – FAOP)
zwischen dem unteren Verzögerungsgrenzwert
UNAOP und der Endzündzeit
FAOP gemäß der Darstellung
von 6 geändert
werden. Das heißt
wenn die Differenz zwischen dem unteren Verzögerungsgrenzwert UNAOP und
der Endzündzeit
FAOP gering ist und der Integralausdruck SANEFBI in einem kleinen
Bereich ist, wird die Solldrehzahländerungsgröße NEINC zu einem minimalen
Wert gestaltet. Wenn die Differenz zwischen dem unteren Verzögerungsgrenzwert
UNAOP und der Endzündzeit
FAOP gering ist und der Integralausdruck SANEFBI in einem großen Bereich
ist, wird die Solldrehzahländerungsgröße NEINC
zu einem kleinen Wert gestaltet. Wenn die Differenz zwischen dem unteren
Verzögerungsgrenzwert
UNAOP und der Endzündzeit
FAOP groß ist
und der Integralausdruck SANEFBI in einem kleinen Bereich ist, wird
die Solldrehzahländerungsgröße NEINC
zu einem Zwischenwert gestaltet. Wenn die Differenz zwischen dem
unteren Verzögerungsgrenzwert
UNAOP und der Endzündzeit
FAOP groß ist
und der Integralausdruck SANEFBI in einem großen Bereich ist, wird die Solldrehzahländerungsgröße NEINC
zu einem großen
Wert gestaltet. In dieser Weise wird verhindert, dass die Solldrehzahl
sich schnell und übermäßig ändert, was
es ermöglicht,
die Drehvariationen zu begrenzen.
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Nachstehend
ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf ein in 7gezeigtes
Flussdiagramm erläutert.
Das vorherige Ausführungsbeispiel
ist so gestaltet, dass die Drehzahlrückführsteuerung (Regelung) mittels
Zündzeit
ausgeführt
wird, indem die konstante Solldrehzahländerungsgröße NEINC in Bezug auf die Solldrehzahl
NER erhöht
wird/verringert wird. Jedoch ist das vorliegende Ausführungsbeispiel
so gestaltet, dass die Solldrehzahländerungsgröße NEINC auf einen Abweichungsbetrag
zwischen der Solldrehzahl NER und der gegenwärtigen Drehzahl NE in einem
vorgegebenen Fall festgelegt wird, wodurch das Ansprechverhalten
der Steuerung erhöht
wird.
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Daher
wird in der Steuerung des in 7 gezeigten
Flussdiagramms, die in einer vorbestimmten Zeitspanne ausgeführt wird,
wenn diese Steuerung startet, bei dem Schritt S701 bestimmt, ob
die Verbrennungsmotordrehzahlsteuerung durch die Verbrennungsmotordrehzahlrückführsteuerung
mittels Zündzeit
inmitten der Ausführung
ist oder nicht, anders ausgedrückt
es wird bestimmt, ob die vorstehend erwähnte Rückführstartmarke FB „1” oder „0” ist. Wenn
die Rückführstartmarke
FB gleich 0 ist, endet diese Routine. Wenn andererseits die Rückführstartmarke
FB gleich 1 ist, geht der Prozess zu dem Schritt S702, bei dem bestimmt
wird, ob die Endzündzeit
FAOP eine Zeit (Zeitabstimmung) erreicht hat oder nicht, mit einer
vorbestimmten Drehzahlrückführsteuerungstoleranzgröße anhand
der Zündzeit
in Bezug auf den unteren Verzögerungsgrenzwert
UNAOP, anders ausgedrückt,
ob eine Differenz zwischen der Endzündzeit FAOP und dem unteren Verzögerungsgrenzwert
UNAOP geringer als die vorbestimmte Drehzahlrückführsteuerungstoleranzgröße anhand
Zündzeit
ist oder nicht. Wenn die Endzündzeit
FAOP nicht die Zeit erreicht, die die vorbestimmte Drehzahlrückführsteuerungstoleranzgröße hat,
endet diese Routine. Es sollte hierbei beachtet werden, dass die
Drehzahlrückführsteuerungstoleranzgröße anhand
Zündzeit
eine Winkelgröße bedeutet,
in der eine Drehzahl des Verbrennungsmotors durch Verzögern der
Zündzeit
steuerbar ist.
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Wenn
andererseits die Endzündzeit
FAOP die Zeit mit vorbestimmter Drehzahlrückführsteuerungstoleranzgröße anhand
Zündzeit
in Bezug auf den unteren Verzögerungsgrenzwert
UNAOP erreicht hat, geht der Prozess zu dem Schritt S703 weiter,
bei dem die Solldrehzahländerungsgröße NEINC als
die Differenz (NER – NE)
zwischen der Solldrehzahl NER und der gegenwärtigen Drehzahl NE festgelegt
wird. Bei dem nächsten
Schritt S704 wird diese festgelegte Solldrehzahländerungsgröße NEINC zu der Solldrehzahl
NER hinzuaddiert. Des Weiteren wird bei dem Schritt S705 der Integralausdruck SANEFBI
(= β2 × IΔNE) von den
Rückführkorrekturgrößen in der
Drehzahlrückführsteuerung
(Regelung) mittels Zündzeit
zu 0 gestaltet. Dieses Einstellen wird ausgeführt, indem der Koeffizient β2 gleich
0 gestaltet wird.
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Es
sollte hierbei beachtet werden, dass die neue Solldrehzahl (NER
+ NEINC), die somit geändert
worden ist, verwendet wird, um eine Abweichung ΔNE von der tatsächlichen
Drehzahl NE des Verbrennungsmotors herauszufinden. Die Endzündzeit FAOP
wird auf der Grundlage dieser Abweichung ΔNE, wie sie vorstehend beschrieben
ist, festgelegt, jedoch wird dieses Mal der Integralausdruck SANEFBI
von den Rückführkorrekturgrößen zu 0
gestaltet. Dies geschieht, da das Ausführen der Rückführsteuerung ohne stetige Abweichung
folgt.
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In
dieser Weise konvergiert (nähert
sich) gemäß diesem
anderen Ausführungsbeispiel
die Drehzahl des Verbrennungsmotors zu der Solldrehzahl mit einem
schnellen Ansprechverhalten.