DE112008001596T5

DE112008001596T5 - Steuergerät und Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE112008001596T5
Application number: DE112008001596T
Authority: DE
Inventors: Yuuichi Toyota-shi Katou; Tomohiro Toyota-shi Shinagawa; Shingo Toyota-shi Korenga
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-06-13
Filing date: 2008-06-12
Publication date: 2010-07-22
Anticipated expiration: 2028-06-13
Also published as: JP2008309019A; US8224558B2; DE112008001596B8; US20100185380A1; WO2008152486A2; DE112008001596B4; CN101743392B; CN101743392A; JP4743169B2; WO2008152486A3

Abstract

Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors,
dadurch gekennzeichnet, dass
sie Folgendes aufweist:
eine Kraftstoffliefereinrichtung zum Liefern von Kraftstoff zu dem Verbrennungsmotor;
eine Abgasrezirkulationseinrichtung zum Rezirkulieren von Abgas des Verbrennungsmotors zu einer Einlassseite des Verbrennungsmotors;
eine Strömungseinstelleinrichtung zum wahlweisen Erhöhen und Verringern einer Stärke einer Strömung des gelieferten Kraftstoffs und des rezirkulierenden Abgases in einem Zylinder des Verbrennungsmotors;
eine Anhaltesteuereinrichtung zum Steuern der Kraftstoffliefereinrichtung zum Anhalten der Lieferung des Kraftstoffs und zum Steuern der Abgasrezirkulationseinrichtung zum Anhalten der Rezirkulation des Abgases, wenn der Verbrennungsmotor in einem vorbestimmten Verzögerungsmodus arbeitet; und
eine In-Zylinder-Strömungssteuereinrichtung zum Steuern der Strömungseinstelleinrichtung zum Erhöhen der Stärke der Strömung, wenn die Steuerung zum Anhalten der Lieferung an Kraftstoff aufgehoben wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät und ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor, die wahlweise die Strömungsstärke von Kraftstoff und Luft und dergleichen in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors, der beispielsweise an einem Kraftfahrzeug montiert ist, erhöhen und verringern können.
2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
Ein bekanntes Steuergerät für einen Verbrennungsmotor steuert den Einlass und Auslass eines Verbrennungsmotors durch ein Ändern der Ventilzeit unter Verwendung eines sogenannten Variablen Ventilzeitmechanismus (VVT-Mechanismus).
Beispielsweise beschreibt die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2005-171 871 ( JP 2005-171 871 A ) eine Technologie, die verhindert, dass in einem Zylinder befindliches Restgas zunimmt, indem die Ventilzeit eines Einlassventils eines Verbrennungsmotors geändert wird, wenn das Fahrzeug verzögert wird.
Darüber hinaus wird diese Art von Technologie, bei der die Ventilzeit geändert wird, verwendet, um eine Verschlechterung des Verbrennungszustandes bei der Rückkehr von einer Kraftstoffabschaltung in einem Verbrennungsmotor mit einer Kraftstoffabschaltfunktion zu verhindern.
Beispielsweise beschreibt die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2006-144 685 ( JP 2006-144 685 A ) eine Technologie, die die Menge an Restgas verringert, indem die Menge an rezirkulierendem Abgas verringert wird, indem die Ventilzeit bei der Rückkehr von einer Kraftstoffabschaltung geändert wird.
Außerdem beschreibt die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2002-89 302 ( JP 2002-89 302 A ) eine Technologie, die das Ist-Kompressionsverhältnis erhöht, indem die Ventilzeit bei der Rückkehr von einer Kraftstoffabschaltung geändert wird.
Da jedoch das Restgas, die Luft und der Kraftstoff und dergleichen nicht ausreichend in dem Zylinder gemischt wird, beispielsweise indem lediglich die Menge an Restgas verringert wird und das Ist-Kompressionsverhältnis erhöht wird bei der Rückkehr von einer Kraftstoffabschaltung, wie dies in den vorstehend beschriebenen Technologien geschieht, kann sich eine Fehlzündung oder dergleichen ergeben. Das heißt, bei den vorstehend erläuterten Technologien ist es schwierig, in ausreichender Weise einen sich verschlechternden Verbrennungszustand in einem Verbrennungsmotor zu verbessern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung schafft somit ein Steuergerät und ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor, die dazu in der Lage sind, einen verschlechterten Verbrennungszustand in einem Verbrennungsmotor bei der Rückkehr von einer Kraftstoffabschaltung zu verbessern.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors, die Folgendes aufweist: eine Kraftstoffliefereinrichtung zum Liefern von Kraftstoff zu dem Verbrennungsmotor; eine Abgasrezirkulationseinrichtung zum Rezirkulieren von Abgas des Verbrennungsmotors zu einer Einlassseite des Verbrennungsmotors; eine Strömungseinstelleinrichtung zum wahlweisen Erhöhen und Verringern einer Stärke einer Strömung des gelieferten Kraftstoffs und des rezirkulierenden Abgases in einem Zylinder des Verbrennungsmotors; eine Anhaltesteuereinrichtung zum Steuern der Kraftstoffliefereinrichtung zum Anhalten der Lieferung des Kraftstoffs und zum Steuern der Abgasrezirkulationseinrichtung zum Anhalten der Rezirkulation des Abgases, wenn der Verbrennungsmotor in einem vorbestimmten Verzögerungsmodus arbeitet; und eine In-Zylinder-Strömungssteuereinrichtung zum Steuern der Strömungseinstelleinrichtung zum Erhöhen der Stärke der Strömung, wenn die Steuerung zum Anhalten der Lieferung an Kraftstoff aufgehoben wird.
Gemäß diesem Aufbau wird Kraftstoff zu einem Verbrennungsmotor durch die Kraftstoffliefereinrichtung geliefert, wenn der Verbrennungsmotor betrieben wird. Außerdem rezirkuliert das Abgas zu der Einlassseite des Verbrennungsmotors durch die Abgasrezirkulationseinrichtung. Als ein Ergebnis kann beispielsweise der Pumpverlust verringert werden, womit die Kraftstoffeffizienz (der Verbrauch) verbessert wird. Außerdem kann die Stärke der Strömung des gelieferten Kraftstoffs und des rezirkulierenden Abgases in dem Zylinder durch die Strömungseinstelleinrichtung wahlweise erhöht und verringert werden.
Durch diesen Aufbau steuert die Anhaltesteuereinrichtung die Kraftstoffliefereinrichtung so, dass sie das Liefern des Kraftstoffs anhält (nachstehend ist dies in geeigneter Weise als „Kraftstoffabschaltung” bezeichnet) und steuert die Abgasrezirkulationseinrichtung so, dass das Rezirkulieren des Kraftstoffs anhält, insbesondere dann, wenn der Verbrennungsmotor in dem vorbestimmten Verzögerungsmodus betrieben wird. Das Ausführen einer Kraftstoffabschaltung verhindert, dass der Kraftstoff unnötig verbraucht (vergeudet) wird, und somit wird die Kraftstoffeffizienz verbessert. Außerdem wird die Rezirkulation des Abgases angehalten, so dass verhindert wird, dass das in dem Zylinder verbleibende Abgas (nachstehend ist dies in geeigneter Weise als „Restgas” bezeichnet) während der Kraftstoffabschaltung zunimmt.
Darüber hinaus steuert, wenn die Kraftstoffabschaltung aufgehoben worden ist, die In-Zylinder-Strömungssteuereinrichtung die Strömungseinstelleinrichtung so, dass die Stärke der Strömung in dem Zylinder des Verbrennungsmotors erhöht wird. Die Erhöhung der Stärke der Strömung in dem Zylinder des Verbrennungsmotors, die in dieser Weise erfolgt, ermöglicht einen Beginn der Lieferung des Kraftstoffs, wenn die Kraftstoffabschaltung aufgehoben worden ist, derart, dass dieses sich besser mit dem Restgas vermischt, was die Verhinderung einer Fehlzündung oder dergleichen unterstützt. Außerdem kann als ein Ergebnis selbst dann, wenn die Menge an rezirkulierendem Abgas hoch ist, eine stabile Verbrennung ausgeführt werden (das heißt die Fähigkeit zum Tolerieren der Abgasrezirkulation (EGR) verbessert sich), was die Kraftstoffeffizienz noch weiter verbessert.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist es durch das Steuergerät für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, den Verbrennungszustand zu verbessern, wenn er sich aufgrund des Restgases verschlechtert hat, indem die Stärke der Strömung in dem Zylinder erhöht wird, wenn eine Kraftstoffabschaltung aufgehoben wird.
In dem ersten Aspekt kann die Strömungseinstelleinrichtung ein Einlassventil aufweisen, das an der Einlassseite des Verbrennungsmotors vorgesehen ist und so aufgebaut ist, dass es dazu in der Lage ist, zumindest eine Ventilzeit aus einer Ventilöffnungszeit und einer Ventilschließzeit zu ändern, und der gelieferte Kraftstoff und das rezirkulierende Abgas können in den Zylinder über das Einlassventil strömen. Außerdem kann die In-Zylinder-Strömungssteuereinrichtung zumindest eine Ventilzeit aus der Ventilöffnungszeit und der Ventilschließzeit ändern, um die Stärke der Strömung zu erhöhen.
Demgemäß strömen der gelieferte Kraftstoff und das rezirkulierende Abgas und auch die Luft, die von außen hereingesaugt wird, und dergleichen in den Zylinder über dieses Einlassventil.
Gemäß diesem Aufbau ändert die In-Zylinder-Strömungssteuereinrichtung zumindest eine Ventilzeit aus der Ventilöffnungszeit und der Ventilschließzeit, um die Stärke der Strömung in dem Zylinder des Verbrennungsmotors zu erhöhen. Das heißt, indem die Ventilzeit des Einlassventils geändert wird, kann das Hereinströmen des Kraftstoffs und der Luft und dergleichen in den Zylinder derart gesteuert werden, dass die Stärke der Strömung in dem Zylinder zunimmt. Demgemäß können der Kraftstoff und das Restgas besser gemischt werden, wenn die Kraftstoffabschaltung aufgehoben wird.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist es durch die Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung mit diesem Aufbau möglich, den Verbrennungszustand zu verbessern, wenn eine Kraftstoffabschaltung aufgehoben wird, indem die Ventilzeit des Einlassventils gesteuert wird.
In dem vorstehend erwähnten Aufbau kann die In-Zylinder-Strömungssteuereinrichtung die Ventilzeit verzögern, um die Stärke der Strömung zu erhöhen. Genauer gesagt kann die In-Zylinder-Strömungssteuereinrichtung die Ventilöffnungszeit in Bezug auf den oberen Totpunkt verzögern, um die Stärke der Strömung zu erhöhen.
Gemäß diesem Aufbau wird die Öffnungszeit des Einlassventils so verzögert, dass der Unterdruck in dem Zylinder bei der Ventilöffnungszeit zunimmt. Als ein Ergebnis wird eine sogar noch stärkere Strömung in dem Zylinder durch das Hereinströmen von Kraftstoff und Luft und dergleichen erzeugt, was ermöglicht, dass der Kraftstoff, die Luft und das Restgas und dergleichen in dem Zylinder sich in ausreichender Weise vermischen. Demgemäß kann der Verbrennungszustand beim Aufheben der Kraftstoffabschaltung durch eine relativ einfache Steuerung verbessert werden.
In dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann die In-Zylinder-Strömungssteuereinrichtung die Ventilschließzeit zu dem unteren Totpunkt des Kolbens des Verbrennungsmotors versetzen, um die Stärke der Strömung zu erhöhen.
Das Versetzen der Ventilschließzeit zu dem unteren Totpunkt des Zylinders, das in dieser Weise erfolgt, erhöht das Ist-Kompressionsverhältnis innerhalb des Zylinders. Als ein Ergebnis erhöht sich die Kompressionsendtemperatur ebenfalls, was das Verhindern einer Fehlzündung und dergleichen unterstützt. Demgemäß kann der Verbrennungszustand beim Aufheben einer Kraftstoffabschaltung durch eine relativ einfache Steuerung verbessert werden.
Das Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann außerdem eine erste Restabgasmengenberechnungseinrichtung aufweisen zum Berechnen einer ersten Restabgasmenge, die die Menge an rezirkulierendem Abgas ist, das in dem Zylinder verbleibt, wenn die Steuerung zum Anhalten der Lieferung des Kraftstoffs aufgehoben wird. Außerdem kann die In-Zylinder-Strömungssteuereinrichtung die Strömungseinstelleinrichtung gemäß der ersten Restabgasmenge steuern.
Die In-Zylinder-Strömungssteuereinrichtung erhöht die Strömung in dem Zylinder, wenn die berechnete erste Restabgasmenge zunimmt.
Das Ausführen einer Steuerung gemäß der ersten Restabgasmenge ermöglicht, dass der Kraftstoff und das Restgas besser vermischt werden. Als ein Ergebnis kann der Verbrennungszustand beim Aufheben einer Kraftstoffabschaltung sogar noch effektiver verbessert werden.
Das Steuergerät für den Verbrennungsmotor mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann außerdem eine zweite Restabgasmengenberechnungseinrichtung aufweisen zum Berechnen einer zweiten Restabgasmenge, die die Menge an rezirkulierendem Abgas ist, die in dem Zylinder unmittelbar vor dem Anhalten des Lieferns des Kraftstoffs verbleibt. Außerdem kann die erste Restabgasmengenberechnungseinrichtung die erste Restabgasmenge auf der Grundlage der zweiten Restabgasmenge berechnen.
Das Berechnen der zweiten Restabgasmenge ermöglicht ein Berechnen der ersten Restabgasmenge auf der Grundlage der Änderungsrate des Restgases während der Kraftstoffabschaltung und dergleichen. Das heißt, die erste Restabgasmenge kann leichter und genauer berechnet werden. Als ein Ergebnis kann der Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors noch effektiver verbessert werden.
In dem vorstehend erläuterten Aufbau kann die Abgasrezirkulationseinrichtung ein Rezirkulationsventil aufweisen, das eine einstellbare Öffnungsmenge hat, und kann wahlweise die Menge an rezirkulierendem Abgas ändern, indem der Öffnungsbetrag des Rezirkulationsventils geändert wird, und die zweite Restabgasmengenberechnungseinrichtung kann die zweite Restabgasmenge auf der Grundlage des Öffnungsbetrages des Rezirkulationsventils berechnen.
Gemäß diesem Aufbau kann die Menge an Abgas, die bis unmittelbar vor dem Beginn der Kraftstoffabschaltung rezirkuliert, aus dem Öffnungsbetrag des Rezirkulationsventils unmittelbar vor dem Begin der Kraftstoffabschaltung erlangt werden. Dann kann die zweite Restabgasmenge unter Verwendung der Menge an rezirkulierendem Abgas berechnet werden.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann die zweite Restabgasmenge leichter und genauer berechnet werden, wenn sie auf der Grundlage des Öffnungsbetrages des Rezirkulationsventils der Abgasrezirkulationseinrichtung berechnet wird.
In dem vorstehend erläuterten Aufbau kann die erste Restabgasmengenberechnungseinrichtung die erste Restabgasmenge auf der Grundlage der zweiten Restabgasmenge und der Anzahl an Zyklen des Kolbens des Verbrennungsmotors während angehaltener Lieferung des Kraftstoffs berechnen.
Gemäß diesem Aufbau kann die Belüftungsmenge in dem Zylinder (das heißt, die Menge an Luft und dergleichen, die zu dem Zylinder hin und von dem Zylinder geliefert und abgegeben wird) des Verbrennungsmotors aus der Anzahl an Zyklen des Kolbens des Verbrennungsmotors während der Kraftstoffabschaltung erlangt werden, und die Menge, die das Restgas während der Kraftstoffabschaltung verringert hat, kann aus der Lüftungsmenge erlangt werden. Die erste Restabgasmenge kann dann erlangt werden, indem die Menge, um die das Restabgas verringert worden ist, von der zweiten Restabgasmenge subtrahiert wird.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann die erste Restabgasmenge leichter und genauer berechnet werden, wenn sie auf der Grundlage der zweiten Restabgasmenge und der Anzahl an Zyklen des Kolbens des Verbrennungsmotors während der Kraftstoffabschaltung berechnet wird. Als ein Ergebnis kann der Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors noch effektiver verbessert werden.
In dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann die erste Restabgasmengenberechnungseinrichtung die erste Restabgasmenge auf der Grundlage der zweiten Restabgasmenge und der Zeitspanne berechnen, während der die Lieferung des Kraftstoffs angehalten ist.
Gemäß diesem Aufbau wird die erste Restabgasmenge auf der Grundlage der zweiten Restabgasmenge und der Dauer der Kraftstoffabschaltung berechnet. Während der Kraftstoffabschaltung wird die Rezirkulation des Abgases angehalten, so dass die Menge an Restgas über die Zeit abnimmt, wenn der Verbrennungsmotor angetrieben wird. Das heißt, die Menge, die das Restgas während der Kraftstoffabschaltung abgenommen hat, kann auf der Grundlage der Dauer der Kraftstoffabschaltung erlangt werden. Dann kann die erste Restabgasmenge erlangt werden, indem die Menge, um die das Restabgas abgenommen hat, von der zweiten Restabgasmenge subtrahiert wird.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann die erste Restabgasmenge leichter und genauer berechnet werden, wenn sie auf der Grundlage der zweiten Restabgasmenge und der Dauer der Kraftstoffabschaltung berechnet wird. Als ein Ergebnis kann der Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors noch effektiver verbessert werden.
In dem vorstehend erwähnten Aufbau kann die erste Restabgasmengenberechnungseinrichtung die erste Restabgasmenge auf der Grundlage der zweiten Restabgasmenge und der Menge an Luft berechnen, die zu dem Verbrennungsmotor geliefert wird, während die Lieferung von Kraftstoff angehalten ist.
Gemäß diesem Aufbau wird die erste Restabgasmenge auf der Grundlage der zweiten Restabgasmenge und der Menge an Luft berechnet, die zu dem Verbrennungsmotor während der Kraftstoffabschaltung geliefert wird. Beispielsweise kann die Belüftungsmenge in dem Zylinder des Verbrennungsmotors von der Menge an Luft erlangt werden, die zu dem Verbrennungsmotor während der Kraftstoffabschaltung geliefert wird, und die Menge, um die das Restabgas sich verringert hat während der Kraftstoffabschaltung, kann von der Belüftungsmenge erlangt werden. Die erste Restabgasmenge kann dann erlangt werden, indem die Menge, um die das Restgas sich verringert hat, von der zweiten Restabgasmenge subtrahiert wird.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann die erste Restabgasmenge genauer und leichter berechnet werden, wenn sie auf der Grundlage der zweiten Restabgasmenge und der Menge an Luft berechnet wird, die zu dem Verbrennungsmotor während der Kraftstoffabschaltung geliefert wird. Als ein Ergebnis kann der Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors noch effektiver verbessert werden.
In dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann die erste Restabgasmengenberechnungseinrichtung die erste Restabgasmenge auf der Grundlage der zweiten Restabgasmenge und dem Umdrehungszählwert (Anzahl an Umdrehungen) des Verbrennungsmotors bei angehaltener Lieferung von Kraftstoff berechnen.
Gemäß diesem Aufbau wird die erste Restabgasmenge auf der Grundlage der zweiten Restabgasmenge und dem Umdrehungszählwert des Verbrennungsmotors während der Kraftstoffabschaltung berechnet. Beispielsweise kann die Belüftungsmenge in dem Zylinder des Verbrennungsmotors von dem Umdrehungszählwert des Verbrennungsmotors während der Kraftstoffabschaltung erlangt werden, und die Menge, um die das Restgas sich während der Kraftstoffabschaltung verringert hat, kann aus der Belüftungsmenge erlangt werden. Die erste Restabgasmenge kann dann erlangt werden, indem die Menge, um die das Restgas sich verringert hat, von der zweiten Restabgasmenge subtrahiert wird.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann die erste Restabgasmenge leichter und genauer berechnet werden, wenn sie auf der Grundlage der zweiten Restabgasmenge und dem Umdrehungszählwert des Verbrennungsmotors während der Kraftstoffabschaltung berechnet wird. Als ein Ergebnis kann der Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors noch effektiver verbessert werden.
In dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann die In-Zylinder-Strömungsteuereinrichtung die Zeitspanne festlegen, während der die Ventilöffnungszeit und die Ventilschließzeit, wenn die Steuerung zum Anhalten der Lieferung von Kraftstoff aufgehoben ist, beibehalten werden, und sie kann die Zeitspanne auf der Grundlage der ersten Restabgasmenge berechnen.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die Folgendes aufweist: eine Kraftstoffliefereinrichtung zum Liefern von Kraftstoff zu dem Verbrennungsmotor; eine Abgasrezirkulationseinrichtung für ein Rezirkulieren von Abgas des Verbrennungsmotors zu einer Eingangsseite des Verbrennungsmotors; eine Strömungseinstelleinrichtung zum wahlweisen Erhöhen und Verringern eine Stärke einer Strömung des gelieferten Kraftstoffs und des rezirkulierenden Abgases in einem Zylinder des Verbrennungsmotors; eine Anhaltesteuereinrichtung zum unabhängigen Ausführen von i) einer Steuerung der Kraftstoffliefereinrichtung zum Anhalten der Lieferung des Kraftstoffs und ii) einer Steuerung der Abgasrezirkulationseinrichtung zum Anhalten der Rezirkulation des Abgases; und eine In-Zylinder-Strömungssteuereinrichtung zum Steuern der Strömungseinstelleinrichtung zum Erhöhen der Stärke der Strömung zumindest dann, wenn die Steuerung zum Anhalten der Lieferung des Kraftstoffs aufgehoben wird. Die Anhaltesteuereinrichtung führt eine Steuerung zum Anhalten der Lieferung des Kraftstoffs und eine Steuerung zum Anhalten der Rezirkulation des Abgases aus, wenn der Verbrennungsmotor in einem vorbestimmten Verzögerungsmodus betrieben wird.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor zum Steuern eines Verbrennungsmotors, der mit Folgendem versehen ist: mit einer Kraftstoffliefereinrichtung zum Liefern von Kraftstoff zu dem Verbrennungsmotor; einer Abgasrezirkulationseinrichtung für eine Rezirkulation von Abgas des Verbrennungsmotors zu einer Einlassseite des Verbrennungsmotors; und einer Strömungseinstelleinrichtung zum wahlweisen Erhöhen und Verringern einer Stärke einer Strömung des gelieferten Kraftstoffs und des rezirkulierenden Abgases in einem Zylinder des Verbrennungsmotors. Das Steuerverfahren für den Verbrennungsmotor weist die folgenden Schritte auf: Steuern der Kraftstoffliefereinrichtung zum Anhalten der Lieferung des Kraftstoffs und Steuern der Abgasrezirkulationseinrichtung zum Anhalten der Rezirkulation des Abgases, wenn der Verbrennungsmotor in einem vorbestimmten Verzögerungsmodus arbeitet; und Steuern der Strömungseinstelleinrichtung zum Erhöhen der Stärke der Strömung, wenn die Steuerung zum Anhalten der Lieferung des Kraftstoffs aufgehoben wird.
Gemäß dieser Struktur kann der Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors, wenn eine Kraftstoffabschaltung aufgehoben wird, verbessert werden.
Im Übrigen kann das Steuerverfahren für den Verbrennungsmotor der vorliegenden Erfindung auch verschiedene Formen anwenden, die ähnlich wie die verschiedenen Strukturen des Steuergerätes für den Verbrennungsmotor der vorliegenden Erfindung sind, das vorstehend beschrieben ist. Das heißt, das Steuerverfahren für den Verbrennungsmotor der vorliegenden Erfindung kann auch in gleichen Weisen abgewandelt werden wie das Steuergerät für den Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung, das vorstehend beschrieben ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGNEN
Die vorstehend dargelegten und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachstehend dargelegten Beschreibung der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich hervor, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen.
1 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Verbrennungsmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Flussdiagramm eines Betriebs eines Steuergerätes eines Verbrennungsmotors gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die 3A und 3B zeigen graphische Darstellungen von Berechnungsverfahren für eine zweite Restabgasmenge gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die 4A und 4B zeigen graphische Darstellungen von Berechnungsverfahren für eine erste Restabgasmenge gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der ersten Restabgasmenge und der Öffnungszeit eines Einlassventils gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der ersten Restabgasmenge und der Zeitspanne, während der die Ventilzeit (VT) beibehalten ist, gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine graphische Darstellung der Steuerung der Ventilzeit über die Zeit gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt eine graphische Darstellung der Ventilzeit vor einer Kraftstoffabschaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt eine graphische Darstellung der Ventilzeit während einer Kraftstoffabschaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt eine graphische Darstellung der Ventilzeit bei der Rückkehr von einer Kraftstoffabschaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend sind die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In dem nachstehend dargelegten Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges angewendet.
Zunächst ist der Aufbau eines Verbrennungsmotors, der ein Beispiel des Verbrennungsmotors der vorliegenden Erfindung ist, bei dem das Steuergerät eines Verbrennungsmotors gemäß diesem Ausführungsbeispiel angewendet ist, unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, in der eine schematische Ansicht des Aufbaus des Verbrennungsmotors gezeigt ist.
In dem in 1 dargestellten Verbrennungsmotor 200 zündet eine Zündkerze 202 ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in einem Zylinder 201, womit bewirkt wird, dass das Gemisch verbrennt. Die Kraft dieser Verbrennung treibt einen Kolben 203 in einer hin- und hergehenden Bewegung hin und her an, die in eine Drehbewegung einer Kurbelwelle 205 durch eine Verbindungsstange 204 umgewandelt wird. Der Verbrennungsmotor 200 ist beispielsweise in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, das lediglich den Verbrennungsmotor 200 als Antriebsquelle verwendet, oder er ist in einem Hybridfahrzeug vorgesehen, das sowohl den Verbrennungsmotor 200 als auch einen Elektromotor als Antriebsquellen oder dergleichen verwendet. Außerdem erzeugt der Verbrennungsmotor 200 Energie durch ein Verbrennen von Benzin oder Alkoholkraftstoff.
Wenn der Kraftstoff in dem Zylinder 201 verbrannt wird, strömt die Luft, die von außen hereingesaugt worden ist, durch ein Einlassrohr 206 und vermischt sich mit dem Kraftstoff, der aus einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung 207 eingespritzt wird, die ein Beispiel einer Kraftstoffliefereinrichtung der vorliegenden Erfindung ist, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch auszubilden. Der Kraftstoff wird zu der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 207 aus einem Kraftstofftank 223 über einen Filter 224 geliefert. Im Übrigen ist ein Kraftstoffsensor 225 zum Erfassen der verbleibenden Menge an Kraftstoff in dem Kraftstofftank 223 angeordnet.
Die Kommunikation zwischen dem Einlassrohr 206 und dem Zylinder 201 wird durch ein Öffnen und Schließen eines Einlassventils 208 gesteuert, das ein Beispiel der Strömungseinstelleinrichtung der vorliegenden Erfindung ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das Einlassventil 208 einen elektromagnetischen oder mechanischen variablen Ventilzeitmechanismus aufweisen. Wenn es einmal in dem Zylinder 201 verbrannt worden ist, wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch zu einem Abgas, das dann über ein Abgasrohr 210 abgegeben wird. Die Kommunikation zwischen dem Abgasrohr 210 und dem Zylinder 201 wird durch ein Auslassventil (Abgasventil) 209 gesteuert, das sich in Verbindung mit dem Öffnen und Schließen des Einlassventils 208 öffnet und schließt.
Eine Luftreinigungseinrichtung 211 ist in einem stromaufwärtigen Abschnitt des Einlassrohrs 206 so angeordnet, dass die von außen angesaugte Luft gereinigt wird. Ein Luftströmungsmesser 212 ist stromabwärtig (d. h. an der Seite, die näher zu dem Zylinder ist) der Luftreinigungseinrichtung 211 angeordnet. Der Luftströmungsmesser 212 ist ein Luftströmungsmesser der Heißdrahtart, der die Massenströmungsrate der Luft, die angesaugt wird, direkt misst. Außerdem ist ein Einlasslufttemperatursensor 213 zum Erfassen der Temperatur der Einlassluft ebenfalls in dem Einlassrohr 206 vorgesehen.
Stromabwärtig des Luftströmungsmessers 212 ist im Einlassrohr 206 ein Drosselventil 214 angeordnet, das die Einlassluftmenge einstellt, die in den Zylinder 201 strömt. Dieses Drosselventil 214 ist mit einem Drosselpositionssensor 215 elektrisch verbunden, der den Öffnungsbetrag des Drosselventils 214 erfassen kann. Darüber hinaus sind ein Gaspedalpositionssensor 216, der den durch einen Fahrer bewirkten Niederdrückbetrag eines Gaspedals 226 erfasst, und ein Drosselventilmotor 217, der das Drosselventil 214 antreibt, in der Nähe des Drosselventils 214 vorgesehen.
Ein Kurbelpositionssensor 218, der die Drehposition einer Kurbelwelle 205 erfasst, ist in der Nähe der Kurbelwelle 205 angeordnet. Der Kurbelpositionssensor 218 kann die Position des Kolbens 203 in dem Zylinder 201 und die Drehzahl des Verbrennungsmotors 200 und dergleichen auf der Grundlage des Drehzustandes der Kurbelwelle 205 erlangen. Außerdem ist ein Klopfsensor 219, der dazu in der Lage ist, die Klopffestigkeit (Klopfstärke) des Verbrennungsmotors 200 zu messen, in einem Zylinderblock angeordnet, in welchem der Zylinder 201 untergebracht ist, und ein Kühlmitteltemperatursensor 220 ist in einem Wassermantel angeordnet, der in dem Zylinderblock vorgesehen ist.
Ein Drei-Wege-Katalysator 222 ist in dem Abgasrohr 210 angeordnet. Dieser Drei-Wege-Katalysator 222 ist ein Katalysator, der zu einem Reinigen von CO (Kohlenmonoxid), HC (Kohlenwasserstoffe) und NO_x (Stickoxide) in der Lage ist, die von dem Verbrennungsmotor 200 abgegeben werden. Außerdem ist ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 221, der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Verbrennungsmotor 200 von dem Abgas erfasst, das von dem Abgasrohr 210 abgegeben wird, in dem Abgasrohr 210 stromaufwärtig (d. h. an der Seite, die näher zu dem Zylinder ist) des Drei-Wege-Katalysators 222 angeordnet.
Das Einlassrohr 206 und das Abgasrohr (Auslassrohr) 210 sind miteinander durch einen EGR-Kanal (Abgasrezirkulationskanal) 228 verbunden. Ein EGR-Steuerventil 227, das ein Beispiel des Rezirkulationsventils der vorliegenden Erfindung ist, ist in diesem EGR-Kanal 228 vorgesehen. Dieses EGR-Steuerventil 227 steuert die Menge an EGR, die von dem Abgasrohr 210 in das Einlassrohr 206 durch ein Öffnen und Schließen eingeleitet wird. Der EGR-Kanal 228 und das EGR-Steuerventil 227 bilden miteinander eine EGR-Vorrichtung (EGR-Gerät) 229, die ein Beispiel der Abgasrezirkulationseinrichtung der vorliegenden Erfindung ist.
Eine ECU (elektronische Steuereinheit) 100 ist vorgesehen, die den Gesamtbetrieb des Verbrennungsmotorssystems steuert, indem verschiedenen Berechnungen ausgeführt werden und elektrische Signale und dergleichen ausgegeben werden. Diese ECU 100 ist ein Beispiel der Anhaltesteuereinrichtung, der In-Zylinder-Strömungssteuereinrichtung, der ersten Restabgasmengenberechnungseinrichtung und der zweiten Restabgasmengenberechnungseinrichtung der vorliegenden Erfindung.
Nachstehend sind die Betriebsvorgänge und Effekte des Steuersystems für den Verbrennungsmotor gemäß diesem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die 2 bis 8 zusätzlich zu 1 beschrieben. 2 zeigt ein Flussablaufdiagramm des Betriebs des Steuergerätes für den Verbrennungsmotor.
Wenn wie in 2 gezeigt der Betrieb des Steuergerätes für den Verbrennungsmotor gemäß diesem Ausführungsbeispiel beginnt, bestimmt die ECU 100 zunächst, ob das Fahrzeug in einem vorbestimmten Verzögerungsmodus ist oder ob ein Befehl zu dem Fahrzeug erfolgt ist, dass es in den vorbestimmten Verzögerungsmodus gelangen soll, und zwar gemäß der Drehzahl des Verbrennungsmotors 200 und dergleichen (siehe Schritt S1). Der vorbestimmte Verzögerungsmodus in diesem Fall ist ein Modus, bei dem ein Befehl in bezug auf eine Verzögerung anliegt, bei der der Verbrennungsmotor dazu in der Lage ist, zu arbeiten, ohne das Kraftstoff geliefert wird. Wenn das Fahrzeug nicht in diesem vorbestimmten Verzögerungsmodus ist oder kein Befehl dahingehend anliegt, dass das Fahrzeug in den vorbestimmten Verzögerungsmodus gelangen soll (d. h. NEIN beim Schritt S1), wird der Schritt S1 wiederholt. Wenn andererseits das Fahrzeug in dem vorbestimmten Verzögerungsmodus ist oder ein Befehl anliegt, dass das Fahrzeug in den vorbestimmten Verzögerungsmodus gelangen soll (d. h. JA im Schritt S1), wird eine Kraftstoffabschaltung ausgeführt (d. h. es wird aufgehört, den Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 207 zu liefern), und die Abgasrezirkulation durch die EGR-Vorrichtung 229 wird angehalten, indem das EGR-Steuerventil 227 geschlossen wird (siehe Schritt S2). Die Kraftstoffabschaltung und das Anhalten der Abgasrezirkulation werden typischerweise gleichzeitig ausgeführt, jedoch können sie auch nacheinander bei einer bestimmten dazwischen liegenden Zeitspanne ausgeführt werden.
Danach berechnet die ECU 100 eine zweite Restabgasmenge als die Menge an Restgas unmittelbar vor dem Beginn der Kraftstoffabschaltung (siehe Schritt S3). Die Verfahren zum Berechnen der zweiten Restabgasmenge sind nachstehend detailliert unter Bezugnahme auf die 3A und 3B beschrieben, in denen graphische Darstellungen gezeigt sind, die jeweils ein Verfahren zur Berechnung der zweiten Restabgasmenge zeigen.
Es wird vermutet, dass die Menge an Restgas unmittelbar vor dem Beginn der Kraftstoffabschaltung beispielsweise zunimmt, je größer (d. h. je weiter) der Öffnungsbetrag des EGR-Steuerventils 227 unmittelbar vor Beginn der Kraftstoffabschaltung ist. Daher kann, wie dies in 3A gezeigt ist, die zweite Restabgasmenge derart berechnet werden, dass sie im Wesentlichen proportional zu dem Öffnungsbetrag des EGR-Steuerventils 227 unmittelbar vor Beginn der Kraftstoffabschaltung ist. Im Übrigen kann, indem andere Bedingungen berücksichtigt werden, die zweite Restabgasmenge auch unter Verwendung eines komplexeren mathematischen Ausdrucks oder dergleichen berechnet werden, oder sie kann aus einer Beziehung berechnet werden, die durch Simulation oder dergleichen erlangt wird.
Außerdem wird vermutet, dass die Menge an Restgas unmittelbar vor Beginn der Kraftstoffabschaltung ebenfalls größer ist, je höher sowohl die Last als auch die Drehzahl des Verbrennungsmotors 200 unmittelbar vor Beginn der Kraftstoffabschaltung sind. Demgemäß sind äquivalente Linien der zweiten Restabgasmenge so, wie sie durch die durchgehenden Linien in der graphischen Darstellung von 3B gezeigt sind. Um die zweite Restabgasmenge in dieser Weise gut zu berechnen, kann auch ein komplexerer mathematischer Ausdruck oder eine Beziehung, die durch Simulation erlangt wird, oder dergleichen verwendet werden, wie dies vorstehend beschrieben ist.
Im Übrigen sind die Verfahren zum Berechnen der zweiten Restabgasmenge, die vorstehend beschrieben sind, lediglich Beispiele. Beispielsweise kann die zweite Restabgasmenge auch berechnet werden, indem diese Verfahren kombiniert werden, oder sie kann durch ein gänzlich anderes Verfahren berechnet werden.
Nunmehr wird erneut auf 2 Bezug genommen. Wenn einmal die zweite Restabgasmenge berechnet worden ist, berechnet die ECU 100 dann die erste Restabgasmenge, die die Menge an Restgas ist, wenn die Kraftstoffabschaltung aufgehoben ist (siehe Schritt S4). Die Verfahren zum Berechnen der ersten Restabgasmenge sind nachstehend detailliert unter Bezugnahme auf die 4A und 4B beschrieben, die graphische Darstellungen zeigen, die ein Verfahren zum Berechnen der ersten Restabgasmenge darstellen.
Die Beziehung zwischen der ersten Restabgasmenge und der Anzahl an Zyklen des Kolbens 203 ist derart, wie dies in der graphischen Darstellung von 4A gezeigt ist. D. h. die erste Restabgasmenge nimmt ab, wenn die Anzahl an Zyklen des Kolbens 203 zunimmt. Dies ist so, weil in dem Zylinder 203 befindliche Luft mit jedem Zyklus des Kolbens 203 entlüftet wird (d. h. sich ändert oder geliefert wird und abgegeben wird). Außerdem nimmt die erste Restabgasmenge ebenfalls zu, je größer die zweite Restabgasmenge ist. Daher kann die erste Restabgasmenge auf der Grundlage der Anzahl an Zyklen des Kolbens 203 und der zweiten Restabgasmenge berechnet werden.
Die Beziehung zwischen der Restabgasmenge und der Zeitspanne, während der die Kraftstoffabschaltung ausgeführt wird, ist derart, wie dies in der graphischen Darstellung von 4B gezeigt ist. Das heißt, die erste Restabgasmenge nimmt ab, je länger die Dauer der Kraftstoffabschaltung ist. Dies ist so, weil während der Kraftstoffabschaltung die durch das EGR-Gerät 229 erfolgende Rezirkulation des Abgases angehalten ist, so dass die Menge an Restgas nicht zunimmt. Außerdem nimmt wie in dem vorstehend beschriebenen Beispiel die erste Restabgasmenge auch zu, je größer die zweite Restabgasmenge ist. Daher kann die erste Restabgasmenge auf der Grundlage der Zeitspanne, während der die Kraftstoffabschaltung ausgeführt wird, und der zweiten Restabgasmenge berechnet werden.
Im Übrigen kann, obwohl dies nicht vorstehend beschrieben ist, die erste Restabgasmenge auch gemäß der Gesamtmenge an Luft, die zu dem Zylinder 201 geliefert wird, oder dem Umdrehungszählwert des Verbrennungsmotors 200 oder dergleichen während der Kraftstoffabschaltung, berechnet werden. Darüber hinaus erhöht ein Berechnen der ersten Restabgasmenge unter Verwendung einer Vielzahl an Verfahren auch die Genauigkeit des berechneten Wertes.
Wie dies in 2 gezeigt ist, berechnet, wenn die erste Restabgasmenge einmal berechnet worden ist, die ECU 100 dann, wie stark die Ventilzeit des Einlassventils 208 sich ändert, auf der Grundlage dieser berechneten ersten Restabgasmenge (siehe Schritt S5). Ein Verfahren zum Berechnen der Ventilzeit bei der Rückkehr von der Kraftstoffabschaltung ist nachstehend unter Bezugnahme auf 5 detailliert beschrieben, in der eine graphische Darstellung gezeigt ist, die die Beziehung zwischen der ersten Restabgasmenge und der Öffnungszeit des Einlassventils zeigt.
Wie dies in 5 dargestellt ist, wird die Öffnungszeit des Einlassventils 208 als ein Wert berechnet, der die Öffnungszeit stärker nacheilen lässt (verlangsamt), je größer die erste Restabgasmenge ist. Als ein Ergebnis nimmt, wenn die erste Restabgasmenge hoch ist, die stärke der Strömung im Inneren des Zylinders 201 sogar noch stärker zu. Im Übrigen bezieht sich die Strömung im Inneren des Zylinders 201 auf die spiralartige Strömung, die das Vermischen von Kraftstoff und Luft (inklusive das vorstehend beschriebene rezirkulierende Abgas) unterstützt. Beispiele dieser Art an spiralartiger Strömung umfassen eine Wirbelströmung (seitliche Drehung) und eine Taumelströmung (vertikale Drehung) und dergleichen. Typischerweise ist das Auftreten eines Klopfens wahrscheinlicher, wenn die Ventilöffnungszeit verzögert wird, aber wenn eine große Menge an Restgas vorhanden ist, nimmt die Verbrennungstemperatur so ab, dass die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens eines Klopfens sogar dann gering ist, wenn eine Steuerung, wie sie vorstehend beschrieben ist, ausgeführt wird.
Außerdem wird die Schließzeit des Einlassventils 208 als ein Wert berechnet, der die Schließzeit näher zu dem unteren Totpunkt (BDC) des Kolbens 203 verschiebt, je größer die erste Restabgasmenge ist. Als ein Ergebnis nimmt, wenn die erste Restmenge hoch ist, das Ist-Kompressionsverhältnis sogar noch stärker zu. Im Übrigen kann irgendeine der beiden Ventilzeiten d. h. die Ventilöffnungszeit oder die Ventilschließzeit berechnet werden. Außerdem kann der Ventilanhebebetrag beispielsweise anstelle der Ventilöffnungszeit und der Ventilschließzeit berechnet werden.
Wie dies in 2 gezeigt ist, berechnet, wenn die Ventilzeit einmal berechnet worden ist, die ECU 100 dann die Zeitspanne, wie lang die berechnete Ventilzeit gehalten wird (siehe Schritt S6). Ein Verfahren zum Berechnen der Ventilzeithaltezeitspanne ist nachstehend unter Bezugnahme auf 6 detailliert beschrieben, in der eine graphische Darstellung gezeigt ist, die die Beziehung zwischen der ersten Restmenge und der Ventilzeithaltezeitspanne angibt.
Wie dies in 6 gezeigt ist, wird die Ventilzeithaltezeitspanne so berechnet, dass sie länger wird, je größer die Restmenge ist. D. h. wenn eine große Menge an Restgas vorhanden ist, ist es denkbar, dass sich der Verbrennungszustand weiter verschlechtert hat, so dass die Ventilzeithaltezeitspanne zunimmt, um die Zeitspanne zu verlängern, während der der Verbrennungszustand verbessert werden kann.
Wie dies in 2 gezeigt ist, bestimmt, wenn die Ventilzeithaltezeitspanne einmal berechnet worden ist, die ECU 100, ob der Verbrennungsmotor 200 eine Wiederherstelldrehzahl erreicht hat (siehe Schritt S7). Diese Wiederherstelldrehzahl ist beispielsweise die Drehzahl, bei der der Betrieb des Verbrennungsmotors 200 nicht länger gehalten werden kann, wenn nicht die Kraftstoffabschaltung aufgehoben wird, d. h. die Drehzahl, bei der die Lieferung an Kraftstoff wiederhergestellt werden muss, um den Verbrennungsmotor 200 in Betrieb zu halten. Der Wert dieser Wiederherstelldrehzahl wird entweder theoretisch oder empirisch zuvor erlangt. Wenn bestimmt worden ist, dass der Verbrennungsmotor 200 die Wiederherstelldrehzahl erreicht hat (d. h. JA im Schritt S7), dann überspringt der Prozess den Schritt S8 und geht zu dem Schritt S9 weiter. Das heißt, es wird ein Betrieb ausgeführt, bei dem der Verbrennungsmotor von dem vorbestimmten Verzögerungsmodus zurückkehrt, ohne erneut zu beschleunigen. Wenn andererseits bestimmt wird, dass der Verbrennungsmotor 200 die Wiederherstelldrehzahl nicht erreicht hat (d. h. NEIN beim Schritt S7), wird bestimmt, ob das Fahrzeug erneut beschleunigt hat (siehe Schritt S8). Wenn hierbei bestimmt wird, dass das Fahrzeug erneut beschleunigt worden ist (d. h. JA bei dem Schritt S8), dann geht der Prozess zu dem Schritt S9 weiter. Das heißt, nachdem das Fahrzeug erneut beschleunigt hat; wird ein Betrieb ausgeführt, bei dem der Verbrennungsmotor aus dem vorbestimmten Verzögerungsmodus zu dem normalen Betriebsmodus zurückkehrt. Wenn andererseits bestimmt worden ist, dass das Fahrzeug nicht erneut beschleunigt worden ist (d. h. NEIN bei dem Schritt S8), kehrt der Prozess zu dem Schritt S4 zurück. Das heißt, die Schritte S4 bis S6 werden wiederholt, bis der Verbrennungsmotor 200 entweder die Wiederherstelldrehzahl erreicht hat oder das Fahrzeug erneut beschleunigt.
Wenn entweder der Verbrennungsmotor 200 die Wiederherstelldrehzahl erreicht oder das Fahrzeug erneut beschleunigt wird, werden die Kraftstoffabschaltung und die Steuerung zum Anhalten der Abgasrezirkulation beendet (siehe Schritt S9). Als Fortführung steuert die ECU 100 jetzt das Einlassventil 208 derart, dass die Ventilzeit dahin gelangt, dass sie mit der bei dem Schritt S5 berechneten Ventilzeit übereinstimmt. Nachstehend ist die Ventilzeitsteuerung detailliert zusammen mit dem derzeitigen Fahrzustand des Fahrzeugs unter Bezugnahme auf die 7 bis 10 beschrieben. 7 zeigt eine graphische Darstellung der Ventilzahlsteuerung über die Zeit, 8 zeigt eine graphische Darstellung der Ventilzeit vor der Kraftstoffabschaltung, 9 zeigt eine graphische Darstellung der Ventilzeit während der Kraftstoffabschaltung und 10 zeigt eine graphische Darstellung der Ventilzeit, wenn aus der Kraftstoffabschaltung zurückgekehrt worden ist.
In dem in 7 gezeigten Beispiel verzögert ein stetig fahrendes Fahrzeug derart, dass eine Kraftstoffabschaltung bei einem Zeitpunkt t1 ausgeführt wird. Bis zu dem Zeitpunkt t1 arbeitet das Einlassventil 208 bei einer derartigen Ventilzeit, wie dies in 8 gezeigt ist. Das heißt, das Fahrzeug fährt in einem Zustand, bei dem die Ventilöffnungszeit beim oberen Totpunkt (TDC) des Kolbens 203 derart ist, dass ein geringfügiger Pumpverlust vorhanden ist, so dass der Verbrennungsmotor 200 relativ effizient arbeitet.
Wenn der Öffnungsbetrag des Drosselventils 214 zu dem Zeitpunkt t1 zu 0 wird, wird eine Kraftstoffabschaltung derart herbeigeführt, dass das Einspitzen des Kraftstoffs aus der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 207 angehalten wird (d. h. die Kraftstoffeinspritzmenge wird zu 0), und der Öffnungsbetrag des EGR-Steuerventils 227 wird zu 0. Als ein Ergebnis nehmen die Drehzahl des Verbrennungsmotors 200, der Unterdruck in dem Einlassrohr 206 und die Menge an Restgas in dem Zylinder 201 sämtlich über die Zeit ab. Die Ventilzeit des Einlassventils 208 zu diesem Zeitpunkt wird so gesteuert, wie dies in 9 gezeigt ist. Das heißt, der Betriebswinkel wird so gesteuert, dass er derart zunimmt, dass das Empfinden eines Motorbremsens im Fahrzeug deutlicher wird. Im Übrigen ist die Dauer dieser Art an Kraftstoffabschaltung typischerweise in der Größenordnung von einigen Sekunden.
Danach wird von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t4 der Verbrennungsmotor in einer derartigen Weise beschleunigt, dass der Öffnungsbetrag des Drosselventils allmählich zunimmt. Zunächst wird bei dem Zeitpunkt t2 die Kraftstoffabschaltung derart aufgehoben, dass mit dem Einspritzen des Kraftstoffs aus der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 207 begonnen wird. Das EGR-Steuerventil 227 wird außerdem so geöffnet, dass die Menge an Restgas zunimmt. Darüber hinaus werden die Drehzahl des Verbrennungsmotors 200, der verzögert worden ist, und der Unterdruck des Einlassventils 206 ebenfalls zunehmen.
Die Ventilzeit des Einlassventils wird hierbei so, wie dies in 10 gezeigt ist, von dem Zeitpunkt t2 zu dem Zeitpunkt t3 gesteuert (d. h. während der Zeitspanne, die bei dem Schritt S6 berechnet worden ist, der vorstehend beschrieben ist). Das heißt, die Strömung in dem Zylinder 201 wird verstärkt und das Ist-Kompressionsverhältnis wird erhöht, indem die Ventilöffnungszeit so gesteuert wird, dass sie in Bezug auf TDC nacheilt, und die Ventilschließzeit so gesteuert wird, dass sie sich dem BDC des Kolbens 203 annähert. Demgemäß kann, wenn die Restgasmenge zu dem Zeitpunkt t2 nicht 0 beträgt (siehe den schraffierten Bereich in 7), der Verbrennungszustand, der sich verschlechtert hat, verbessert werden. Im Übrigen kann selbst obwohl eine Steuerung, wie beispielsweise jene, die in 10 gezeigt ist, typischerweise die Kraftstoffeffizienz verringert, dies tatsächlich die Gesamtkraftstoffeffizienz verbessern, wenn der Umstand, dass sie den Verbrennungszustand verbessert, berücksichtigt wird.
Wenn die Zeitspanne, während der die Ventilzeit gehalten wird, einmal verstrichen ist (d. h. wenn einmal der Zeitpunkt t3 verstrichen ist), kehrt die Ventilzeit des Einlassventils 208 dann in den stetig laufenden Zustand bei dem Zeitpunkt t4 zurück, wobei danach der Vorgang endet.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ermöglicht das Steuergerät des Verbrennungsmotors gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Verbesserung des Verbrennungszustandes in dem Zylinder, wenn dieser sich aufgrund des Restgases verschlechtert hat, indem die Strömung in dem Zylinder verstärkt wird und das Ist-Kompressionsverhältnis erhöht wird, wenn eine Kraftstoffabschaltung aufgehoben wird. Darüber hinaus kann eine Steuerung, die die Menge an Restgas berücksichtigt, so ausgeführt werden, dass die vorstehend beschriebenen Effekte sogar noch stärker verbessert werden können.
In diesem Ausführungsbeispiel wird das Einlassventil 208 als eine Strömungseinstelleinrichtung verwendet, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Das heißt, die Strömungseinstelleinrichtung kann auch ein Auslassventil anstelle von oder zusätzlich zu dem Einlassventil 208 haben. Alternativ kann die Strömungseinstelleinrichtung ein Einlasssteuerventil zusätzlich zu dem Einlassventil 208 aufweisen. Außerdem kann anstelle des oder zusätzlich zu dem Einlassventil 208 oder dem Auslassventil die Strömungseinstelleinrichtung beispielsweise einen Mechanismus anwenden, der speziell dem Steuern der Wirbelströmung dient, wie beispielsweise ein Wirbelsteuerventil, oder einen Mechanismus, der speziell dem Steuern der Taumelströmung dient, wie beispielsweise ein Taumelsteuerventil. Darüber hinaus ist die Strömungseinstelleinrichtung nicht auf ein Ventil beschränkt. Das heißt, ein beliebiger Mechanismus oder eine beliebige Einrichtung zum Ändern von Parametern kann angewendet werden, solange dieser oder diese wahlweise die Stärke der Strömung innerhalb des Zylinders erhöhen und verringern kann.
Darüber hinaus ist in der Steuerung der Öffnungs- und Schließzeit des Einlassventils 208 oder des Auslassventils, die vorstehend beschrieben ist, nicht nur eine Voreilsteuerung oder Nacheilsteuerung, sondern auch eine Anhebebetragsteuerung möglich. Außerdem kann anstatt oder zusätzlich zu einem Ändern der Ventilöffnungszeit und der Ventilschließzeit die Zeitspanne, während der die geänderte Ventilöffnungszeit und die Ventilschließzeit beibehalten werden, ebenfalls gesteuert werden.
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf ihre Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben ist, sollte verständlich sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die erörterten Ausführungsbeispiele oder Konstruktionsarten beschränkt ist. Im Gegensatz dazu soll die vorliegende Erfindung verschiedene Abwandlungen und gleichwertige Aufbauarten abdecken. Außerdem sind, während verschiedene Elemente der Ausführungsbeispiele in verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen gezeigt sind, die als Beispiel aufzufassen sind, andere Kombinationen und Konfigurationen inklusive mehr Elementen, weniger Elementen oder lediglich einem einzelnen Element, auch vom Umfang der vorliegenden Erfindung erfasst.
Zusammenfassung
Eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor weist Folgendes auf: eine Kraftstoffliefereinrichtung (207) zum Liefern von Kraftstoff zu dem Verbrennungsmotor (200); eine Abgasrezirkulationseinrichtung (229) für eine Rezirkulation eines Abgases des Verbrennungsmotors zu einer Einlassseite des Verbrennungsmotors; eine Strömungseinstelleinrichtung (208) zum wahlweisen Erhöhen und Verringern einer Stärke einer Strömung des gelieferten Kraftstoffs und des rezirkulierenden Abgases in einem Zylinder des Verbrennungsmotors; eine Anhaltesteuereinrichtung (100) zum Steuern der Kraftstoffliefereinrichtung zum Anhalten der Lieferung des Kraftstoffs und zum Steuern der Abgasrezirkulationseinrichtung zum Anhalten der Rezirkulation des Abgases, wenn der Verbrennungsmotor in einem vorbestimmten Verzögerungsmodus arbeitet; und eine In-Zylinder-Strömungssteuereinrichtung (100) zum Steuern der Strömungseinstelleinrichtung zum Erhöhen der Stärke der Strömung, wenn die Steuerung zum Anhalten der Lieferung des Kraftstoffs aufgehoben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2005-171871 [0003]
- JP 2005-171871 A [0003]
- JP 2006-144685 [0005]
- JP 2006-144685 A [0005]
- JP 2002-89302 [0006]
- JP 2002-89302 A [0006]

Claims

Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes aufweist: eine Kraftstoffliefereinrichtung zum Liefern von Kraftstoff zu dem Verbrennungsmotor; eine Abgasrezirkulationseinrichtung zum Rezirkulieren von Abgas des Verbrennungsmotors zu einer Einlassseite des Verbrennungsmotors; eine Strömungseinstelleinrichtung zum wahlweisen Erhöhen und Verringern einer Stärke einer Strömung des gelieferten Kraftstoffs und des rezirkulierenden Abgases in einem Zylinder des Verbrennungsmotors; eine Anhaltesteuereinrichtung zum Steuern der Kraftstoffliefereinrichtung zum Anhalten der Lieferung des Kraftstoffs und zum Steuern der Abgasrezirkulationseinrichtung zum Anhalten der Rezirkulation des Abgases, wenn der Verbrennungsmotor in einem vorbestimmten Verzögerungsmodus arbeitet; und eine In-Zylinder-Strömungssteuereinrichtung zum Steuern der Strömungseinstelleinrichtung zum Erhöhen der Stärke der Strömung, wenn die Steuerung zum Anhalten der Lieferung an Kraftstoff aufgehoben wird.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, wobei die Strömungseinstelleinrichtung ein Einlassventil aufweist, das an der Einlassseite des Verbrennungsmotors vorgesehen ist und so aufgebaut ist, dass es dazu in der Lage ist, zumindest eine Ventilzeit aus einer Ventilöffnungszeit und einer Ventilschließzeit zu ändern; wobei der gelieferte Kraftstoff und das rezirkulierende Abgas in den Zylinder über das Einlassventil strömen; und wobei die In-Zylinder-Strömungssteuereinrichtung zumindest eine Ventilzeit aus der Ventilöffnungszeit und der Ventilschließzeit ändert, um die Stärke der Strömung zu erhöhen.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 2, wobei die In-Zylinder-Strömungssteuereinrichtung die Ventilöffnungszeit verzögert, um die Stärke der Strömung zu erhöhen.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 2, wobei die In-Zylinder-Strömungssteuereinrichtung die Ventilöffnungszeit in Bezug auf den oberen Totpunkt verzögert, um die Stärke der Strömung zu erhöhen.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die In-Zylinder-Strömungssteuereinrichtung die Ventilschließzeit zu dem unteren Totpunkt des Kolbens des Verbrennungsmotors verschiebt, um die Stärke der Strömung zu erhöhen.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, die des Weiteren eine erste Restabgasmengenberechnungseinrichtung aufweist zum Berechnen einer ersten Restabgasmenge, die die Menge des rezirkulierenden Abgases ist, die in dem Zylinder verbleibt, wenn die Steuerung zum Anhalten der Lieferung des Kraftstoffs aufgehoben ist, wobei die In-Zylinder-Strömungssteuereinrichtung die Strömungseinstelleinrichtung gemäß der ersten Restabgasmenge steuert.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 6, die des Weiteren eine zweite Restabgasmengenberechnungseinrichtung aufweist zum Berechnen einer zweiten Restabgasmenge, die die Menge an rezirkulierendem Abgas ist, die in dem Zylinder verbleibt unmittelbar bevor die Lieferung an Kraftstoff angehalten wird, wobei die erste Restabgasmengenberechnungseinrichtung die erste Restabgasmenge auf der Grundlage der zweiten Restabgasmenge berechnet.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 7, wobei die Abgasrezirkulationseinrichtung ein Rezirkulationsventil mit einem einstellbaren Öffnungsbetrag aufweist und wahlweise die Menge an rezirkulierendem Abgas ändert, indem der Öffnungsbetrag des Rezirkulationsventils geändert wird, und wobei die zweite Restabgasmengenberechnungseinrichtung die zweite Restabgasmenge auf der Grundlage des Öffnungsbetrages des Rezirkulationsventils berechnet.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die erste Restabgasmengenberechnungseinrichtung die erste Restabgasmenge auf der Grundlage der zweiten Restabgasmenge und der Anzahl an Zyklen des Kolbens des Verbrennungsmotors, während die Lieferung von Kraftstoff angehalten ist, berechnet.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die erste Restabgasmengenberechnungseinrichtung die erste Restabgasmenge auf der Grundlage der zweiten Restabgasmenge und der Zeitspanne, während der die Lieferung des Kraftstoffs angehalten ist, berechnet.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die erste Restabgasmengenberechnungseinrichtung die erste Restabgasmenge auf der Grundlage der zweiten Restabgasmenge und der Menge an Luft, die zu dem Verbrennungsmotor geliefert wird, während die Lieferung von Kraftstoff angehalten ist, berechnet.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die erste Restabgasmengenberechnungseinrichtung die erste Restabgasmenge auf der Grundlage der zweiten Restabgasmenge und dem Umdrehungszählwert des Verbrennungsmotors, während die Lieferung von Kraftstoff angehalten ist, berechnet.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 2 bis 12, wobei die In-Zylinder-Strömungssteuereinrichtung die Zeitspanne einstellt, während der die Ventilöffnungszeit und die Ventilschließzeit, wenn die Steuerung zum Anhalten der Lieferung des Kraftstoffs aufgehoben wird, beibehalten bleiben.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 13, wobei die In-Zylinder-Steuereinrichtung die Zeitspanne auf der Grundlage der ersten Restabgasmenge berechnet.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes aufweist: eine Kraftstoffliefereinrichtung zum Liefern von Kraftstoff zu dem Verbrennungsmotor; eine Abgasrezirkulationseinrichtung für ein Rezirkulieren von Abgas des Verbrennungsmotors zu einer Eingangsseite des Verbrennungsmotors; eine Strömungseinstelleinrichtung zum wahlweisen Erhöhen und Verringern eine Stärke einer Strömung des gelieferten Kraftstoffs und des rezirkulierenden Abgases in einem Zylinder des Verbrennungsmotors; eine Anhaltesteuereinrichtung zum unabhängigen Ausführen von i) einer Steuerung der Kraftstoffliefereinrichtung zum Anhalten der Lieferung des Kraftstoffs und ii) einer Steuerung der Abgasrezirkulationseinrichtung zum Anhalten der Rezirkulation des Abgases; und eine In-Zylinder-Strömungssteuereinrichtung zum Steuern der Strömungseinstelleinrichtung zum Erhöhen der Stärke der Strömung zumindest dann, wenn die Steuerung zum Anhalten der Lieferung des Kraftstoffs aufgehoben wird, wobei die Anhaltesteuereinrichtung eine Steuerung zum Anhalten der Lieferung des Kraftstoffs und eine Steuerung zum Anhalten der Rezirkulation des Abgases ausführt, wenn der Verbrennungsmotor in einem vorbestimmten Verzögerungsmodus betrieben wird.
Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor zum Steuern eines Verbrennungsmotors, der mit Folgendem versehen ist: mit einer Kraftstoffliefereinrichtung zum Liefern von Kraftstoff zu dem Verbrennungsmotor; einer Abgasrezirkulationseinrichtung für eine Rezirkulation von Abgas des Verbrennungsmotors zu einer Einlassseite des Verbrennungsmotors; und einer Strömungseinstelleinrichtung zum wahlweisen Erhöhen und Verringern einer Stärke einer Strömung des gelieferten Kraftstoffs und des rezirkulierenden Abgases in einem Zylinder des Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte aufweist: Steuern der Kraftstoffliefereinrichtung zum Anhalten der Lieferung des Kraftstoffs und Steuern der Abgasrezirkulationseinrichtung zum Anhalten der Rezirkulation des Abgases, wenn der Verbrennungsmotor in einem vorbestimmten Verzögerungsmodus arbeitet; und Steuern der Strömungseinstelleinrichtung zum Erhöhen der Stärke der Strömung, wenn die Steuerung zum Anhalten der Lieferung des Kraftstoffs aufgehoben wird.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit: einem Kraftstofflieferabschnitt, der Kraftstoff zu dem Verbrennungsmotor liefert; einem Abgasrezirkulationsabschnitt, der Abgas des Verbrennungsmotors zu einer Eingangsseite des Verbrennungsmotors rezirkulieren lässt; einem Strömungseinstellabschnitt, der wahlweise eine Stärke einer Strömung des gelieferten Kraftstoffs und des rezirkulierenden Abgases in einem Zylinder des Verbrennungsmotors erhöht und verringert; einem Anhaltesteuerabschnitt, der den Kraftstofflieferabschnitt so steuert, dass die Lieferung des Kraftstoffs angehalten wird, und der den Abgasrezirkulationsabschnitt so steuert, dass die Rezirkulation des Abgases angehalten wird, wenn der Verbrennungsmotor in einem vorbestimmten Verzögerungsmodus arbeitet; und einem In-Zylinder-Strömungssteuerabschnitt, der den Strömungseinstellabschnitt so steuert, dass die Stärke der Strömung erhöht wird, wenn die Steuerung zum Anhalten der Lieferung des Kraftstoffs aufgehoben ist.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit: einem Kraftstofflieferabschnitt, der Kraftstoff zu dem Verbrennungsmotor liefert; einem Abgasrezirkulationsabschnitt, der Abgas des Verbrennungsmotors zu einer Einlassseite des Verbrennungsmotors rezirkulieren lässt; einem Strömungseinstellabschnitt, der wahlweise eine Stärke einer Strömung des gelieferten Kraftstoffs und des rezirkulierenden Abgases in einem Zylinder des Verbrennungsmotors erhöht und verringert; einem Anhaltesteuerabschnitt, der unabhängig Folgendes ausführt: i) eine Steuerung des Kraftstofflieferabschnittes zum Anhalten der Lieferung des Kraftstoffs, und ii) eine Steuerung des Abgasrezirkulationsabschnittes zum Anhalten der Rezirkulation des Abgases; und einem In-Zylinder-Steuerabschnitt, der den Strömungseinstellabschnitt so steuert, dass die Stärke der Strömung zumindest dann erhöht wird, wenn die Steuerung zum Anhalten der Lieferung des Kraftstoffs aufgehoben wird, wobei der Anhaltesteuerabschnitt eine Steuerung zum Anhalten der Lieferung des Kraftstoffs und eine Steuerung zum Anhalten der Rezirkulation des Abgases ausführt, wenn der Verbrennungsmotor in einem vorbestimmten Verzögerungsmodus arbeitet.