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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 Solllehrlaufdrehzahl 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 dem Patentdokument 1 (
japanische Patentanmeldung
mit der Offenlegungsnummer 2006-132 543 ) beschriebene Verbrennungsmotor
ist so gestaltet, dass er entweder eine Einlassmengengeschwindigkeitssteuerung
ausführt zum Steuern der Drehzahl des Verbrennungsmotors
auf eine Solllehrlaufdrehzahl, 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 Solllehrlaufdrehzahl,
indem die Zündzeit des Verbrennungsmotors eingestellt wird.
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Außerdem
ist der in dem Patentdokument 2 (
japanische
Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2005-214 072 )
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
2005-344 656 ) beschriebene Verbrennungsmotor derart gestaltet,
dass in einer Steuervorrichtung des Verbrennungsmotors, die dazu dient,
die Drehzahl des Verbrennungsmotors zu einer Solllehrlaufdrehzahl
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 2003-254 141 )
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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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 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 7 gezeigtes
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.
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Zusammenfassung
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Eine
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die eine
Zündzeitverzögerungssteuerung zum Aufwärmen
einer Katalysatorvorrichtung und eine Drehzahlrückführsteuerung
mittels Zündzeit zum Konvergieren einer Drehzahl des Verbrennungsmotors
zu einer Solldrehzahl ermöglicht, weist folgende Funktionen
auf: eine Funktion zum Vergleichen der Endzündzeit mit
einem unteren Verzögerungsgrenzwert, und eine Funktion
zum Ändern der Solldrehzahl auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses.
Wenn die Endzündzeit den unteren Verzögerungsgrenzwert
erreicht, wird die Solldrehzahl um eine vorbestimmte Drehzahl erhöht,
und wenn eine Differenz zwischen der Endzündzeit und dem
unteren Verzögerungsgrenzwert einen vorbestimmten Winkel
an einer Voreilseite überschreitet, wird die Solldrehzahl
um eine vorbestimmte Drehzahl verringert. In dieser Weise wird bei
einem Kaltstart die Drehzahl des Verbrennungsmotors frühzeitig
zu der Solldrehzahl konvergiert, während Drehvariationen begrenzt
werden, und ein frühzeitiges Aufwärmen einer Katalysatorvorrichtung
kann sicher verwirklicht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2006-132543 [0004]
- - JP 2005-214072 [0005]
- - JP 2005-344656 [0006]
- - JP 2003-254141 [0007]