DE60114898T2

DE60114898T2 - Unterdruckregelungsgerät und Verfahren in einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60114898T2
Application number: DE60114898T
Authority: DE
Inventors: Takashi Toyota-shi Aichi Tsunooka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-05-01
Filing date: 2001-04-30
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2021-05-01
Also published as: US20010035159A1; EP1450025A3; US6557524B2; EP1151902B1; DE60123871D1; DE60123871T2; EP1450025A2; EP1151902A2; EP1450025B1; DE60114898D1; EP1151902A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Gerät und auf ein Verfahren um Steuern eines Unterdruckes bei Brennkraftmaschinen, und insbesondere auf ein Gerät und auf ein Verfahren zum Steuern eines Unterdruckes bei einer Brennkraftmaschine, die mit einer Bremskraftverstärkungsvorrichtung versehen ist, die einen Unterdruck nutzt, der an einer stromabwärtigen Seite eines Drosselventiles erzeugt wird, welches in einem Lufteinlasskanal angeordnet ist, und zwar als eine Leistungsquelle zum Verstärken oder Vergrößern einer Pedalniederdrückungskraft, die auf ein Bremspedal aufgebracht wird.
2. Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
Ein Beispiel eines bekannten Gerätes zum Steuern eines Unterdruckes bei einer Brennkraftmaschine, die mit einer Bremskraftverstärkungsvorrichtung zum Verstärken einer Bremsniederdrückungskraft versehen ist, ist zum Beispiel in der US-6 095 116 offenbart. Dieses Gerät hat die Merkmale des Oberbegriffes von Anspruch 1, und dieses Gerät wird gemäß den Verfahrensschritten des Oberbegriffes des Verfahrensanspruches 6 gesteuert. Die Bremskraftverstärkungsvorrichtung nutzt einen Unterdruck, der an einer stromabwärtigen Seite eines Drosselventils erzeugt wird, welches in einem Lufteinlasskanal angeordnet ist, und zwar als eine Leistungsquelle zum Verstärken oder Vergrößern einer Pedalniederdrückungskraft, die durch einen Fahrer auf einen Bremspedal aufgebracht wird. Falls ein unzureichender Unterdruck auf dem Lufteinlasskanal zugeführt wird, dann kann die Bremskraftverstärkungsvorrichtung daher die Pedalniederdrückungskraft nicht in einer angemessenen Art und Weise verstärken.
Angesichts dieser Situation wird bei dem bekannten Gerät, das in der US-6 095 116 offenbart ist, eine Erfassung eines Unterdruckes übernommen, der auf die Bremskraftverstärkungsvorrichtung aufgebracht wird, und ein Schließen des Drosselventils um ein vorbestimmtes Grad oder einen vorbestimmten Betrag, falls der Unterdruck einen vorbestimmten Wert nicht erreicht hat. In diesem Fall wird ein großer Unterdruck in dem Lufteinlasskanal an der stromabwärtigen Seite des Drosselventiles entwickelt, und der so angestiegene Unterdruck wird auf die Bremskraftverstärkungsvorrichtung aufgebracht. Somit kann das bekannte Gerät einen ausreichend großen Unterdruck sicher bereitstellen, der auf die Bremskraftverstärkungsvorrichtung aufzubringen ist, so dass die Pedalniederdrückungskraft (d.h. die auf das Bremspedal aufgebrachte Kraft) in geeigneter Weise verstärkt oder vergrößert werden kann.
Bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine kann die Zündzeitgebung von der optimalen Zeitgebung verzögert werden, um das Aufwärmen eines Katalysators und der gleichen zu beschleunigen. Falls die Zündzeitgebung verzögert wird, dann wird die Temperatur des Abgases wahrscheinlich erhöht, wohingegen die Abgabe der Kraftmaschine reduziert ist. Im Allgemeinen erhöht sich die Abgabe der Kraftmaschine bei einer Vermehrung der in die Kraftmaschine eingelassenen Luftmenge und bei einer Vermehrung der eingespritzten Kraftstoffmenge. Um das Aufwärmen des Katalysators und dergleichen zu beschleunigen, während eine Reduzierung der Abgabe der Kraftstoffmaschine vermieden wird, ist es somit möglich, die Öffnung des Drosselventils zu vergrößern, das in dem Lufteinlasskanal angeordnet ist, während gleichzeitig die Zündzeitgebung verzögert wird.
Falls die Öffnung des Drosselventils bei einem Kaltstart der Kraftstoffmaschine plötzlich vergrößert wird, dann wird kein großer Unterdruck in dem Lufteinlasskanal an der stromabwärtigen Seite des Drosselventiles erzeugt, und der auf die Bremskraftverstärkungsvorrichtung aufgebrachte Unterdruck kann nicht bis zu einem gewünschten oder erforderlichen Niveau erhöht werden. Bei dem vorstehend beschriebenen bekannten Gerät wird das Drosselventil geschlossen, um so die Größe des Unterdruckes zu erhöhen, falls der auf die Bremskraftverstärkungsvorrichtung aufgebrachte Unterdruck das gewünschte Niveau nicht erreicht. Falls jedoch das Drosselventil jedes Mal dann unmittelbar geschlossen wird, wenn der auf die Bremskraftverstärkungsvorrichtung aufgebrachte Unterdruck unzureichend ist, dann ist die in die Kraftmaschine eingezogene Luftmenge reduziert, und die Abgabe der Kraftstoffmaschine kann nicht so erhöht werden, wie es gewünscht ist.
US-4 198 937 offenbart ein Gerät zum Steuern eines Unterdruckes, das auf eine Differentialdruckreaktionsvorrichtung wie zum Beispiel eine Membran oder ein Kolben angewendet wird. Die Differentialdruckreaktionsvorrichtung nutzt einen Druck, der an einer stromabwärtigen Seite eines Drosselventiles erzeugt wird, welches in einem Einlasskanal einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Des Weiteren offenbart die Druckschrift eine Einrichtung zum Durchführen einer Zündverzögerungssteuerung, um so eine Zündzeitgebung zu einer vorbestimmten Zeitgebung während eines Leerlaufes der Brennkraftmaschine zu verzögern, und eine Einrichtung zum Vergrößern eines Öffnungsbetrages des Drosselventiles, wenn die Zündzeitgebung während der Zündverzögerungssteuerung verzögert wird. Diese Druckschrift offenbart außerdem ein Verfahren zum Steuern eines Unterdruckes einer Brennkraftmaschine mit den Schritten zum Durchführen einer Zündverzögerungssteuerung, um so eine Zündzeitgebung zu einer vorbestimmten Zeitgebung während eines Leerlaufes der Brennkraftmaschine zu verzögern und zum Erhöhen eines Öffnungsbetrages eines Drosselventiles, wenn die Zündzeitgebung während der Zündverzögerungssteuerung verzögert wird.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Gerät und ein Verfahren zum Steuern eines Unterdruckes bei einer Brennkraftmaschine vorzusehen, die einen ausreichend großen Unterdruck bereitstellen kann, der auf eine Bremskraftverstärkungsvorrichtung aufzubringen ist, ohne dass der Betrieb der Kraftmaschine beeinträchtigt oder beeinflusst wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Gerät gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen in den weiteren Einzelheiten beschrieben, bei denen die selben Bezugszeichen zum Bezeichnen von ähnlichen Bauelementen verwendet werden und wobei:
1 zeigt eine Ansicht eines Systemes eines Unterdrucksteuergerätes für eine Brennkraftmaschine gemäß einem Beispiel, das durch die Erfindung nicht abgedeckt wird;
2A und 2B beschreiben den Betrieb des Unterdrucksteuergerätes für die Kraftmaschine gemäß diesem Beispiel;
3 zeigt ein Flussdiagramm einer Steuerroutine, die durch eine ECU ausgeführt wird, welche in der 1 gezeigt ist;
4A bis 4C beschreiben den Betrieb des Unterdrucksteuergerätes der Kraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
5 zeigt ein Flussdiagramm einer Steuerroutine, die durch eine ECU ausgeführt wird, und zwar des Ausführungsbeispieles; und
6 zeigt eine Ansicht eines Systemes eines Unterdrucksteuergerätes für eine Brennkraftmaschine gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die 1 zeigt ein System eines Unterdrucksteuergerätes für eine Kraftmaschine 10 gemäß einem Beispiel, das durch die Erfindung nicht abgedeckt wird. Das System gemäß diesem Beispiel hat eine elektronische Steuereinheit (nachfolgend als die „ECU" bezeichnet) 12, und es wird durch die ECU 12 gesteuert.
Wie dies in der 1 gezeigt ist, hat das System von diesem Beispiel ein Bremspedal 14. Eine Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 ist über eine Betätigungswelle 16 mit dem Bremspedal 14 verbunden. Die Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 hat eine Unterdruckkammer 22 und eine Kammer 24 mit variablem Druck, die darin ausgebildet ist, und die durch eine Membran 20 voneinander getrennt sind. Ein Zwischenbehälter 28 der Kraftmaschine 10 ist über ein Unterdruckzuführungsrohr 26 mit der Unterdruckkammer 22 verbunden.
Ein Rückschlagventil 30 ist in der Mitte (an einem mittleren Punkt) des Unterdruckzuführungsrohres 26 vorgesehen. Das Rückschlagventil 30 ist ein EIN-Wege-Ventil, das eine Strömung der Luft ausschließlich von der Unterdruckkammer 22 zu dem Zwischenbehälter 28 zuläßt. Das Rückschlagventil 30 ist dann geöffnet, wenn ein Druck in der Unterdruckkammer 22 größer als in dem Zwischenbehälter 28 ist. Ein Unterdrucksammelbehälter 32 ist an einer Seite des Rückschlagventiles 30 vorgesehen, die näher an der Unterdruckkammer 22 ist. Der Unterdrucksammelbehälter 32 hat die Funktion zum Sammeln eines Unterdruckes, der in dem Zwischenbehälter 28 entwickelt wird.
Ein Drosselventil 36 zum Ändern der wirksamen Fläche des Einlasskanals 34 ist in einem Abschnitt des Kanales 34 vorgesehen, der sich stromaufwärts von dem Zwischenbehälter 28 befindet.
Das Drosselventil 36 ist mit einem Drosselaktuator 37 gekoppelt, der mit der ECU 12 elektrisch verbunden ist. Wenn der Drosselaktuator 37 das Drosselventil 36 gemäß einem Antriebssignal antreibt, das von der ECU 12 zugeführt wird, dann wird das Drosselventil 36 auf einen Öffnungsbetrag geöffnet oder gesteuert, der von dem Antriebszustand des Aktuators 37 abhängt. Der Öffnungsbetrag des Drosselventils 36 wird nachfolgend als eine Drosselöffnung τ bezeichnet.
Wenn die Brennkraftmaschine 10 in einem Fahrzustand ist, dann wird ein Unterdruck (der auch als ein „Einlasskrümmerdruck" bezeichnet werden kann) in jenem Abschnitt des Lufteinlasskanals 34 erzeugt, der sich stromabwärts von dem Drosselventil 36 befindet, der den Zwischenbehälter 28 beeinhaltet. Der Einlasskrümmerdruck, der in dem Zwischenbehälter 28 erzeugt wird, wird in die Unterdruckkammer 22 der Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 durch das Unterdruckzuführungsrohr 26 und den Unterdrucksammelbehälter 32 eingeführt. Somit wird der in dem Zwischenbehälter 28 erzeugte Einlasskrümmerdruck der Unterdruckkammer 22 der Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 zugeführt, während die Brennkraftmaschine 10 betrieben wird.
Wenn das Bremspedal 14 nicht niedergedrückt wird, dann wird ein Unterdruck, der auf die Unterdruckkammer 22 aufgebracht wird (welcher als ein „Bremsunterdruck B_VAC" bezeichnet wird), in die Kammer 24 mit variablem Druck der Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 eingeführt. In diesem Fall ist keine Differenz zwischen dem Druck in der Kammer 24 mit variablem Druck und dem Druck in der Unterdruckkammer 22 vorhanden. Wenn das Bremspedal 14 andererseits niedergedrückt wird, dann wird die Luft, deren Menge einer auf das Bremspedal 14 aufgebrachten Kraft entspricht, in die Kammer 24 mit variablem Druck eingeführt. Die auf das Bremspedal 14 aufgebrachte Kraft wird nun als eine „Pedaldruckkraft" bezeichnet. Wenn das Bremspedal 14 niedergedrückt wird, während die Kraftmaschine 10 fährt, dann wird daher eine Druckdifferenz, die der Pedaldruckkraft entspricht, zwischen der Kammer 24 mit variablem Druck und der Unterdruckkammer 22 erzeugt. Diese Druckdifferenz wirkt als eine Unterstützungskraft mit einem vorbestimmten Verstärkungsverhältnis hinsichtlich der Pedaldruckkraft. Wenn das Bremspedal 14 niedergedrückt wird während die Brennkraftmaschine 10 fährt, erzeugt daher die Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 die Unterstützungskraft mit einem vorbestimmten Verstärkungsverhältnis hinsichtlich der Pedaldruckkraft unter Verwendung des Einlasskrümmerunterdruckes, der in dem Zwischenbehälter 28 als eine Leistungsquelle erzeugt wird.
Ein Drucksensor 38 ist in dem Unterdrucksammelbehälter 32 vorgesehen. Der Drucksensor 38 erzeugt eine Signal entsprechend einem Innendruck des Unterdrucksammelbehälters 32, nämlich des Innendruckes (Bremsunterdruck B_VAC), der auf die Unterdruckkammer 22 der Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 aufgebracht wird. Das abgegebene Signal von dem Drucksensor wird der ECU 12 zugeführt. Die ECU 12 erfasst den Bremsunterdruck B_VAC auf der Grundlage des abgegebenen Signales von dem Drucksensor 38.
Ein Hauptzylinder 42, der die darin ausgebildete Hydraulikkammer 40 aufweist, ist mit der Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 verbunden. Ein Hauptzylinderdruck, der einer Summe der Pedaldruckkraft und der Unterstützungskraft entspricht, wird in der Hydraulikkammer 40 des Hauptzylinders 42 erzeugt. Ein Radzylinder 44 ist mit dem Hauptzylinder 42 verbunden. Der Radzylinder 44 bringt eine Bremskraft entsprechend dem Hauptzylinderdruck auf die Fahrzeugräder auf.
Die Brennkraftmaschine 10 hat eine Einspritzvorrichtung 52, die nahe einem Endabschnitt des Lufteinlasskanals 34 an der Seite einer Brennkammer 50 angeordnet ist, und eine Zündkerze 54, die so angeordnet ist, dass ihr entferntes Ende in der Brennkammer 50 freiliegt. Wenn ein Antriebssignal von der ECU 12 zugeführt wird, dann spritzt die Einspritzvorrichtung 52, die mit der ECU 12 elektrisch verbunden ist, Kraftstoff in den Lufteinlasskanal 34 ein, der aus einem Kraftstoffbehälter gepumpt wurde. Die Zündkerze 54, die mit der ECU 12 elektrisch verbunden ist, erzeugt einen Funken im Inneren der Brennkammer 50, wenn ein Zündsignal mit hoher elektrischer Spannung von der ECU 12 zu der Zündkerze 54 zugeführt wird.
Ein NE-Sensor 56, der ein Signal entsprechend der Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 abgibt, (welches als die „Kraftmaschinen NE" bezeichnet wird) ist mit der ECU 12 verbunden. Die ECU 12 erfasst die Kraftmaschinendrehzahl NE auf der Grundlage des abgegebenen Signales von dem NE-Sensor 56.
Wenn die Brennkraftmaschine 10 gestartet wird, dann kann der Betrieb der Kraftmaschine 10 zu einem schnellen Leerlaufzustand fortschreiten, in dem die Kraftmaschine 10 bei einer höheren Drehzahl umdreht, als es gewöhnlich der Fall ist (zum Beispiel bei einer Drehzahl von 1500 l/min; die Kraftmaschinendrehzahl NE in diesem schnellen Leerlaufzustand wird als die „schnelle Leerlauf-NEo" bezeichnet, um das Aufwärmen der Kraftmaschine zu beschleunigen. Die Kraftmaschine 10 kann mit einer hohen Drehzahl durch vielfältige Verfahren drehen, zum Beispiel durch Vermehren der Lufteinlassmenge, die der Brennkammer 50 zugeführt wird, und der eingespritzten Kraftstoffmenge in den Lufteinlasskanal 34. dieses Verfahren ermöglicht eine Erhöhung der Abgabe von der Kraftmaschine 10 durch eine erzwungen Verbrennung in der Brennkammer 50 der Brennkraftmaschine 10, wodurch ein Betrieb der Kraftmaschine 10 bei hoher Drehzahl ermöglicht wird. Die Lufteinlassmenge kann dadurch vermehrt werden, dass der Öffnungsbetrag des Drosselventils 36 vergrößert wird.
Falls jedoch der Öffnungsbetrag des Drosselventils 36 vergrößert wird und unmittelbar nach dem die Brennkraftmaschine 10 gestartet wurde, um so das Fortschreiten der Kraftmaschine 10 zu dem schnellen Lehrlaufzustand zu ermöglichen, wird es schwierig, einen großen Einlasskrümmerdruck in dem Zwischenbehälter 28 oder in einem Abschnitt des Luftkanales 34 stromabwärts von dem Drosselventil 36 zu erzeugen. Falls das Bremspedal 14 in dieser Situation niedergedrückt wird, dann kann eine gewünschte Druckdifferenz der Kammer 24 mit variablem Druck und der Unterdruckkammer 22 der Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 nicht eingerichtet werden, wodurch es unmöglich wird, eine gewünschte Unterstützungskraft zu erzeugen, die der Pedaldruckkraft hinzuzufügen ist.
Wenn der Betriebszustand der Kraftmaschine 10 von der hohen Drehzahl zu der niedrigen Drehzahl umschaltet, dann kann die Kraftmaschine 10 auf Grund einer Trägheit auch mit einer nur kleinen Luftmenge drehen, die in die Brennkammer 50 eingezogen wird. Somit tritt im Wesentlichen kein Problem beim Betrieb der Kraftmaschine 10 auf, und zwar auch dann nicht, wenn das Drosselventil 36 in einem kleinen Öffnungszustand gehalten wird (bei dem zum Beispiel der Öffnungsbetrag des Drosselventils 36 auf ungefähr jenem Öffnungsbetrag gehalten wird, bei dem das Ventil 36 im normalen Leerlauf ist, oder bei dem das Drosselventil 36 bei einer vollständig geschlossenen Position gehalten wird, wie dies später beschrieben wird), k und zwar während der Zeitperiode, in der die Kraftmaschinendrehzahl von einem hohen Niveau auf ein niedriges Niveau reduziert wird. Falls die Kraftmaschine 10 bei einer größeren Drehzahl als die schnelle Drehzahl drehen soll (zum Beispiel bei einer Drehzahl von 2000 U/min; die Kraftmaschinendrehzahl NE bei diesem Betriebszustand mit hoher Drehzahl wird als „Hochgeschwindigkeitsdrehzahl NEmax" bezeichnet), und zwar unmittelbar nach dem Start der Kraftmaschine 10 und falls das Drosselventil 36 dann in der vollständig geschlossenen Position für die nachfolgende Zeitperiode gehalten wird, bis die Kraftmaschine 10 den schnellen Leerlaufzustand erreicht, kann dementsprechend ein großer Einlasskrümmerdruck, dessen Niveau proportional zu der Zeitperiode ist, in der das Drosselventil 36 in der vollständig geschlossenen Position gehalten wird, in dem Lufteinlasskanal 34 stromabwärts von dem Drosselventil 36 erzeugt werden. Falls ein derart großer Einlasskrümmerdruck in dem Lufteinlasskanal 34 erzeugt wird, dann wird der Unterdruck der Unterdruckkammer 22 der Bremskraftverstärkungskammer 18 durch das Unterdruckzuführungsrohr 26 und den Unterdrucksammelbehälter 32 so zugeführt, dass eine gewünschte Unterstützungskraft erzeugt werden kann, die der Pedaldruckkraft hinzuzufügen ist. Hierbei meint die „vollständig geschlossene Position" des Drosselventils 36 die am stärksten geschlossene Position, bei der Drosselventil 36 durch den Drosselaktuator 37 unter der Steuerung der ECU 12 angetrieben werden kann. Es sollte klar sein, dass eine kleine Luftmenge in die stromabwärtige Seite des Drosselventils 36 eingezogen oder eintreten kann, auch wenn das Ventil 36 in der „vollständig geschlossenen Position" angeordnet ist. Die vollständig geschlossene Position des Drosselventils 36 kann einer Ventilposition entsprechen, die während des normalen Leerlaufes der Kraftmaschine 10 eingerichtet ist. Es sollte außerdem klar sein, dass der Öffnungsbetrag des Drosselventils 36, wenn dieses in der vollständig geschlossenen Position ist, kleiner ist als jener Öffnungsbetrag des Drosselventils 36, der während des schnellen Leerlaufes der Kraftmaschine 10 eingerichtet ist.
Das System gemäß dem Beispiel, das durch die Erfindung nicht abgedeckt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmaschine 10 bei der Hochgeschwindigkeitsdrehzahl NEmax betrieben wird, die größer als die schnelle Leerlaufdrehzahl NEo ist, falls der Bremsunterdruck B_VAC ein gewünschtes Niveau nicht erreicht hat, wenn die Brennkraftmaschine 10 gestartet wird, und dass dann das Drosselventil 36 in der vollständig geschlossenen Position für die nachfolgende Zeitperiode gehalten wird, bis die Kraftmaschine 10 auf die schnelle Leerlaufdrehzahl NEo verlangsamt wurde, wodurch ein ausreichend großer Bremsunterdruck B_VAC unmittelbar nach dem Start der Kraftmaschine 10 gewährleistet wird.
Unter Bezugnahme auf die 2A und die 2B wird nun der Betrieb des Unterdrucksteuergerätes der Kraftmaschine 10 gemäß diesem Beispiel beschrieben. Hierbei zeigt die 2A Änderungen der Kraftmaschinendrehzahl NE über die Zeit, während die 2B Änderungen der Drosselöffnung τ über die Zeit zeigt.
Wie dies in den 2A und 2B gezeigt ist, wird unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine 10 die Drosselöffnung τ so vergrößert, dass die Kraftmaschinendrehzahl schnell bis zu der Hochgeschwindigkeitsdrehzahl NEmax erhöht wird, die größer ist als die schnelle Drehzahl (NEo). Hat die Kraftmaschinendrehzahl NE einmal die vorbestimmte Hochgeschwindigkeitsdrehzahl NEmax bei dem Zeitpunkt t = t₁ erreicht, dann wird die Drosselöffnung τ so geändert, dass das Drosselventil 36 vollständig geschlossen ist. Das Drosselventil 36 wird dann in der vollständig geschlossenen Position gehalten, bis die Kraftmaschinendrehzahl NE auf einen vorbestimmten Wert reduziert wird (bei einem Zeitpunkt t = t₂ in den 2A und 2B). Da ausschließlich eine äußerst kleine Luftmenge in den Lufteinlasskanal 34 stromabwärts von dem Drosselventil 36 eingezogen wird, während das Drosselventil 36 in der vollständig geschlossenen Position gehalten wird, kann ein großer Einlasskrümmerdruck in dem Zwischenbehälter 28 erzeugt werden. Wenn die Kraftmaschinendrehzahl NE das vorbestimmte Niveau bei dem Zeitpunkt t = t₂ erreicht, dann wird die Drosselöffnung τ so vergrößert, dass die Kraftmaschine 10 in den schnellen Leerlaufzustand betrieben wird (NEo).
3 zeigt ein Flussdiagramm von einem Beispiel einer Steuerroutine, die durch die ECU bei diesem Beispiel ausgeführt wird, um so die vorstehend beschriebenen Funktionen zu erfüllen. Die Routine, wie sie in der 3 gezeigt ist, wird jedes Mal dann gestartet, wenn ihr Prozess beendet wurde. Wenn die Routine gemäß der 3 gestartet wird, dann wird zuerst der Schritt 100 ausgeführt.
Bei dem Schritt 100 wird bestimmt, ob die Brennkraftmaschine 10 durch eine Betätigung eines Zündschalters gestartet wurde. Der Schritt 100 wird wiederholt ausgeführt, bis die vorstehend genannte Bedingung erfüllt ist. Wenn der Schritt 100 bestimmt, dass die Kraftmaschine 10 gestartet wurde, dann wird ein Schritt 102 ausgeführt.
Bei dem Schritt 102 wird der auf die Unterdruckkammer 22 der Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 aufgebrachte Druck, nämlich der Bremsunterdruck B_VAC auf der Grundlage eines abgegebenen Signales von dem Drucksensor 38 erfasst.
Bei einem Schritt 104 wird bestimmt, ob der bei dem vorstehend beschriebenen Schritt 102 erfasste Bremsunterdruck B_VAC gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert Bo ist. Der vorbestimmte Wert Bo ist der minimale Bremsunterdruck B_VAC, bei dem bestimmt wird, dass die Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 dazu in der Lage ist, eine Unterstützungskraft mit einem gewünschten Verstärkungsverhältnis hinsichtlich der Pedaldruckkraft zu erzeugen (das heißt die auf das Bremspedal 14 aufgebrachte Kraft). Falls B_VAC ≤ Bo gilt, dann kann bestimmt werden, dass ein ausreichend großer Unterdruck auf die Unterdruckkammer 22 der Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 wirkt und dass die Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 eine Unterstützungskraft mit einem gewünschten Verstärkungsverhältnis hinsichtlich der Pedaldruckkraft erzeugen kann. In diesem Fall besteht kein Bedarf an einer Aufbringung eines noch größeren Unterdruckes auf die Unterdruckkammer 22. Wenn bestimmt wird, dass B_VAC ≤ Bo gilt, dann schreitet der Prozess daher zu einen Schritt 120 weiter.
Falls B_VAC ≤ Bo nicht gilt, dann wird andererseits bestimmt, dass ein ausreichend großer Unterdruck nicht auf die Unterdruckkammer 22 der Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 wirkt und dass die Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 keine Unterstützungskraft mit einem gewünschten Verstärkungsverhältnis hinsichtlich der Pedaldruckkraft erzeugen kann. In diesem Fall ist es erforderlich, einen großen Unterdruck auf die Unterdruckkammer 22 aufzubringen. Falls bei dem Schritt 104 bestimmt wird, dass B_VAC ≤ Bo nicht gilt, schreitet der Steuerprozess daher zu einen Schritt 106 weiter.
Bei dem Schritt 106 wird eine Differenz |B_VAC – Bo| zwischen dem Istbremsunterdruck B_VAC und dem vorbestimmten Sollwert Bo berechnet.
Falls diese Differenz |B_VAC – Bo| klein ist, dann ist es möglich, den Bremsdruck auf den vorbestimmten Sollwert Bo auch dann sicher zu reduzieren, falls das Drosselventil 36 in der vollständig geschlossenen Position nun für eine kurze Zeitperiode gehalten wird. Falls die Differenz |B_VAC – Bo| andererseits groß ist, dann kann der Bremsunterdruck nicht auf den vorbestimmten Sollwert Bo reduziert werden, es sei denn, das Drosselventil 36 wird für eine lange Zeitperiode in der vollständig geschlossenen Position gehalten. Dies bezüglich ist es angemessen, die Zeitperiode, während der das Drosselventil 36 in der vollständig geschlossenen Position gehalten wird, auf einen Wert festzulegen, der von der Differenz zwischen dem Istbremsunterdruck B_VAC und dem vorbestimmten Sollwert Bo abhängt oder dieser entspricht.
Je größer die Hochgeschwindigkeitsdrehzahl Emax verglichen mit der schnellen Leerlaufdrehzahl NEo der Kraftmaschine 10 ist, desto länger dauert es, dass die Kraftmaschinendrehzahl NE der Kraftmaschine 10 auf die schnelle Leerlaufdrehzahl NEo verringert wird, nachdem diese die Hochgeschwindigkeitsdrehzahl NEmax erreicht hat. Diesbezüglich ist es möglich, die Zeitperiode, während der das Drosselventil 36 in der vollständig geschlossenen Position gehalten wird, auf einen Wert festzulegen, der von der Differenz zwischen dem Istbremsunterdruck B_VAC und dem vorbestimmten Sollwert Bo abhängt oder dieser entspricht, in dem die Hochgeschwindigkeitsdrehzahl NEmax auf einen angemessenen Wert festgelegt wird. Danach wird der vorstehend beschriebene Schritt 106 durch einen Schritt 108 gefolgt.
Bei dem Schritt 108 wird die Hochgeschwindigkeitsdrehzahl NEmax der Brennkraftmaschine 10 auf einen Wert festgelegt, der von der Differenz |B_VAC – Bo| abhängt, die bei dem Schritt 106 berechnet wurde. Insbesondere wird die Hochgeschwindigkeitsdrehzahl NEmax auf einen größeren Wert festgelegt, wenn die Differenz |B_VAC – Bo| größer ist, in dem auf ein bestimmtes Kennfeld Bezug genommen wird, das zum Beispiel in einen Speicher der ECU 12 gespeichert ist.
Bei einem Schritt 110 wird ein Steuervorgang durchgeführt, um das Drosselventil 36 um ein großes Maß so zu öffnen, dass die Hochgeschwindigkeitsdrehzahl NEmax, die bei dem vorstehend beschriebenen Schritt 108 festgelegt wurde, nach dem Start der Kraftmaschine 10 verwirklicht werden kann. Wurde der Schritt 110 einmal ausgeführt, dann wird eine große Luftmenge in die Brennkammer 50 der Kraftmaschine 10 eingezogen, und gleichzeitig wird eine große Kraftstoffmenge eingespritzt.
Bei einem Schritt 112 wird bestimmt, ob die Kraftmaschinendrehzahl NE die Hochgeschwindigkeitsdrehzahl NEmax erreicht hat. Der Schritt 112 wird wiederholt ausgeführt, bis NE gleich NEmax wird. Wenn bei dem Schritt 112 bestimmt wird, dass NE gleich NEmax ist, dann wird der Schritt 114 ausgeführt.
Bei dem Schritt 114 wird der vorstehend beschriebene Steuervorgang zum Öffnen des Drosselventils 36 um ein großes Maß gestoppt.
Dann wird ein Schritt 116 ausgeführt, um einen Betrieb zum Versetzen des Drosselventils 36 in die vollständig geschlossene Position durchzuführen. Wurde der Schritt 116 einmal ausgeführt, dann wird ausschließlich eine äußerst kleine Luftmenge in den Lufteinlasskanal 34 an der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 36 eingezogen oder eingeführt, und ein großer Einlasskrümmerdruck wird erzeugt.
Bei einem Schritt 118 wird bestimmt, ob die Kraftmaschinendrehzahl NE einen Schwellwert NEsh erreicht hat oder nicht. Anders gesagt wird bei dem Schritt 118 bestimmt, ob die Brennkraftmaschine 10 zu einem stationären Betriebsmodus fortgeschritten ist. Es wird nämlich bestimmt, dass die Kraftmaschine 10 zu dem stationären Betriebsmodus zu jenem Zeitpunkt fortgeschritten ist, wenn die Kraftmaschinendrehzahl NE den Schwellwert NEsh erreicht hat. Der Schwellwert NEsh ist auf einen Wert festgelegt, der größer ist als die schnelle Leerlaufdrehzahl NEo, und der kleiner ist als die Hochgeschwindigkeitsdrehzahl NEmax. Der Schritt 118 wird wiederholt ausgeführt, bis NE = NEsh gilt. Wenn bei dem Schritt 118 bestimmt wird, dass NE = NEsh gilt, dann wird ein Schritt 120 ausgeführt.
Bei dem Schritt 120 wird die Öffnung des Drosselventils 36 auf einen Wert gesteuert, durch den die Kraftmaschinendrehzahl NE der Brennkraftmaschine 10 im Wesentlichen gleich der Leerlaufdrehzahl NEo wird. Bei der Ausführung des Schrittes 120 wird die Kraftmaschine 10 in dem schnellen Leerlaufzustand betrieben. Wenn der Betrieb bei dem Schritt 120 beendet ist, wird der gegenwärtige Zyklus dieser Steuerroutine beendet.
Gemäß dem Steuerprozess in der 3 nach der vorstehenden Beschreibung wird die Arbeitsdrehzahl der Kraftmaschine 10 schnell auf jene Drehzahl (das heißt die Hochgeschwindigkeitsdrehzahl) erhöht, die größer ist als die schnelle Leerlaufdrehzahl, bevor die Kraftstoffmaschine 10 zu dem schnellen Leerlaufzustand fortschreitet, falls der Bremsunterdruck B_VAC ein Niveau nicht erreicht, dass dazu ausreicht, dass der Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 die Erzeugung einer Unterstützungskraft mit einem gewünschten Verstärkungsverhältnis hinsichtlich der Pedaldruckkraft ermöglicht ist, wenn die Kraftmaschine 10 gestartet wird. Nach dem die Kraftmaschinendrehzahl NE die Hochgeschwindigkeitsdrehzahl erreicht hat, wird das Drosselventil 36 darüber hinaus in der vollständig geschlossenen Position für eine Zeitperiode gehalten, in der sich die Kraftmaschinendrehzahl NE auf die schnelle Leerlaufdrehzahl runter verringert.
Durch das in der vollständig geschlossenen Position gehaltene Drosselventil 36 wird die Luftmenge, die in die Brennkammer 50 der Kraftmaschine 10 eingezogen oder eingeführt wird, auch dann beträchtlich reduziert, dass wenn die Kraftmaschine 10 in Betrieb ist, und daher wird ein großer Einlasskrümmerdruck in dem Lufteinlasskanal 34 an der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 36 entwickelt. Der Einlasskrümmerdruck wird auf die Unterdruckkammer 22 der Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 über das Unterdruckzuführungsrohr 26 und den Unterdrucksammelbehälter 32 aufgebracht. Daher ist es möglich, den Bremsunterdruck B_VAC unmittelbar nach dem Start der Kraftmaschine 10 zu erhöhen, auch wenn der Bremsunterdruck B_VAC unzureichend ist, und zwar über das geforderte Niveau hinaus.
Darüber hinaus tritt im Wesentlichen kein Betrieb beim Betrieb der Kraftmaschine 10 auf, auch wenn das Drosselventil 36 während jener Zeitperiode in der vollständig geschlossenen Position gehalten wird, in der die Kraftmaschinendrehzahl NE der Kraftmaschine 10, die die Hochgeschwindigkeitsdrehzahl erreicht hat, auf die schnelle Leerlaufdrehzahl runter verringert wird. Gemäß diesem Beispiel kann daher ein ausreichend großer Unterdruck in der Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 direkt nach dem Start der Kraftmaschine 10 entwickelt werden, ohne dass der Betriebskraftmaschine beeinträchtigt oder beeinflusst wird. Somit ist es bei dem Beispiel möglich, die Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 geeignet zu betreiben, bevor die Kraftmaschine 10 zu dem schnellen Leerlaufzustand nach ihrem Start fortschreitet, wodurch es möglich ist, dass die Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18, die auch das Bremspedal 14 aufgebrachte Kraft geeignet verstärkt oder vergrößert.
Gemäß dem Steuerprozess in der 3 nach der vorstehenden Beschreibung kann die Hochgeschwindigkeitsdrehzahl, die nach dem Start der Kraftmaschine 10 zu erreichen ist, auf einen Wert festgelegt werden, der von einer Abweichung (das heißt einem Mangelbetrag) des Bremsunterdruckes B_VAC von dessen Sollwert abhängt. Insbesondere ist die Hochgeschwindigkeitsdrehzahl um so größer, je größer die Abweichung (oder der Mangelbetrag) des Bremsunterdruckes B_VAC von dem Sollwert ist. Wenn sich die Hochgeschwindigkeitsdrehzahl erhöht, dann wird eine nachfolgende Zeitperiode verlängert, bevor die Kraftmaschine 10 zu dem vorbestimmten Leerlaufzustand fortschreitet, und daher wird die Zeitperiode verlängert, in der das Drosselventil 36 in der vollständig geschlossenen Position gehalten wird. Die Zeitperiode, in der das Drosselventil 36 in der vollständig geschlossenen Position gehalten wird, vergrößert sich nämlich bei einer Vergrößerung der Abweichung (das heißt eines Mangelbetrages) dessen Bremsunterdruckes B_VAC von dem Sollwert.
Gemäß diesem Beispiel kann daher der Einlasskrümmerdruck in die Unterdruckkammer 22 der Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 gemäß der Abweichung des Bremsunterdruckes B_VAC von dem Sollwert eingeführt oder auf ihr aufgebracht werden. Auch wenn der Bremsunterdruck B_VAC sehr viel kleiner als der Sollwert oder das geforderte Niveau ist, kann somit ein ausreichend großer Unterdruck in der Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 mit Sicherheit entwickelt werden, da die Zeitperiode, in der Einlasskrümmerdruck auf die Unterdruckkammer 22 der Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 aufgebracht wird, gemäß der Abweichung des Bremsunterdruckes B_VAC von dem Sollwert verlängert oder vergrößert wird.
Bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel wird die Arbeitsdrehzahl der Kraftmaschine 10 schnell auf die Hochgeschwindigkeitsdrehzahl erhöht, die größer ist als die schnelle Leerlaufdrehzahl, in dem die Drosselöffnung τ um ein großes Maß unmittelbar nach dem Start der Kraftmaschine 10 vergrößert wird. Statt dessen kann die Zündzeitgebung so vorgerückt werden, dass die Kraftmaschinendrehzahl schnell auf die Hochgeschwindigkeitsdrehzahl erhöht wird. In diesem Fall wird ebenfalls eine Verbrennung eines Luft/Kraftstoffgemisches in der Kraftmaschine 10 erzwungen, es der Kraftmaschine 10 ermöglicht wird, eine ausreichend hohe Abgabe zu erzeugen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird beschrieben.
Bei einem Kaltstart der Kraftmaschine 10 kann die Zündzeitgebung der Kraftmaschine 10 verzögert werden, um ein Aufwärmen eines Katalysators oder eines anderen Bauteiles zu beschleunigen. Diese Steuerung wird nachfolgend als „Zündverzögerungssteuerung" bezeichnet. Falls die Zündzeitgebung verzögert wird, dann erhöht sich die Temperatur des Abgases noch schneller, als sie es bei der normalen Zündzeitgebungssteuerung tun würde, so dass sich der Katalysator durch jene Wärme in einfacher Weise aufwärmt, die von dem Abgas übertragen wird, obwohl die Abgabe der Kraftmaschine 10 reduziert ist. Als eine Technik zum Ausgleichen der Reduzierung der Abgabe der Kraftmaschine 10 wurde es erachtet, den Öffnungsbetrag des Drosselventils 36 zu vergrößern, um dadurch die Einlassluftmenge zu vermehren, die der Brennkammer 50 der Kraftmaschine 10 zugeführt wird, während gleichzeitig die Kraftstoffmenge vermehrt wird, die in den Lufteinlasskanal 34 eingespritzt wird.
Falls jedoch der Drosselöffnungsbetrag in einer kurzen Zeitperiode vergrößert wird, während die Zündzeitgebung unter der Zündverzögerungssteuerung verzögert wird, wird der Einlasskrümmerdruck schnell reduziert, der in dem Lufteinlasskanal 34 an der stromabwärtigen Seite des Drosselventiles 36 oder in dem Zwischenbehälter 28 erzeugt wird. In Folge dessen kann kein ausreichend großer Bremsunterdruck B_VAC auf die Unterdruckkammer 22 der Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 aufgebracht werden. Folglich kann eine gewünschte Druckdifferenz nicht zwischen der Kammer 24 mit variablem Druck und der Unterdruckkammer 22 der Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 eingerichtet werden, wenn das Bremspedal 14 nach dem Start der Kraftmaschine niedergedrückt wird, und eine gewünschte Unterstützungskraft kann nicht erzeugt werden, die der Pedaldruckkraft hinzuzufügen ist. Wenn ein ausreichend großer Bremsunterdruck B_VAC nicht auf die Unterdruckkammer 22 aufgebracht wird, dann ist es dementsprechend nicht angemessen, den Drosselöffnungsbetrag in einer kurzen Zeit zu vergrößern, wenn die Zündzeitgebung unter der Zündverzögerungssteuerung verzögert wird.
Das System gemäß dem Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass ein ausreichend großer Bremsunterdruck BVAC auch dann sicher entwickelt wird, wenn die Zündverzögerungssteuerung durchgeführt wird.
Die 4A bis 4C zeigen Ansichten zum Beschreiben des Betriebes des Unterdrucksteuergerätes der Kraftmaschine 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die 4A zeigt zeitliche Änderungen der Zündzeitgebung, die 4B zeigt zeitliche Änderungen der Drosselöffnung τ und die 4C zeigt zeitliche Änderungen des Einlasskrümmerdruckes. In jeder der
4A bis 4C gibt eine durchgezogene Linie Änderungen des entsprechenden Parameters (das heißt der Zündzeitgebung, der Drosselöffnung und des Einlasskrümmerdruckes) über die Zeit an, wenn der Bremsunterdruck B_VAC den gewünschten Wert nicht erreicht oder wenn er zu klein ist, und eine gestrichelte Linie gibt Änderungen des jeweiligen Parameters über die Zeit an, wenn der Bremsunterdruck B_VAC den entsprechenden erforderlichen Wert erreicht.
Wie dies in der 4A gezeigt ist, wird bei einem Zeitpunkt t = t₁₀ der Kraftmaschine 10 die Verzögerung der Zündzeitgebung gestartet, um so zum Beispiel das Aufwärmen eines Katalysators zu beschleunigen. Falls der Bremsunterdruck B_VAC den geforderten Wert bei diesem Zeitpunkt erreicht hat, dann wird die Verzögerung der Zündzeitgebung fortgesetzt, bis die Zündzeitgebung die Sollzeitgebung (t = t₁₁ in der 4A) erreicht hat, wie dies durch die gestrichelte Linie angegeben ist. Dann wird die Verzögerung der Zündzeitgebung gestoppt, wenn die Zündzeitgebung die Sollzeitgebung erreicht hat.
Falls der Bremsunterdruck B_VAC andererseits den geforderten Wert bei dem Zeitpunkt t = t₁₀ nicht erreicht hat, dann wird die Verzögerung der Zündzeitgebung unterbrochen, wenn die Zündzeitgebung auf eine bestimmte Zeitgebung verzögert wird (t = t₁₂ in der 4A) bevor die Zündverzögerungssteuerung beendet wird, wie dies durch eine durchgezogene Linie in der 4A gezeigt ist. Falls die Verzögerung der Zündzeitgebung unterbrochen wird, bevor sie abgeschlossen ist, wird die Abgabe der Kraftmaschine 10 nicht länger reduziert, und daher wird die Drosselöffnung τ nicht länger vergrößert, wie dies in der 4B gezeigt ist. In diesem Fall wird der Einlasskrümmerdruck nicht so geändert, dass er an der Unterdruckseite kleiner wird (das heißt der Einlasskrümmerdruck wird nicht erhöht, und somit kann ein größerer Einlasskrümmerdruck verglichen mit jenem Fall eingerichtet werden, bei dem das Vergrößern der Drosselöffnung τ fortgesetzt wird. Dadurch ist es möglich, einen ausreichend großen Bremsunterdruck B_VAC auf die Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 aufzubringen, wenn der Bremsunterdruck B_VAC den geforderten Wert nicht erreicht hat. Die Verzögerung der Zündzeitgebung wird dann wieder aufgenommen oder erneut gestartet, wenn eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist (bei t = t₁₃ in der 4A), nachdem die Verzögerung der Zündzeitgebung unterbrochen wurde.
Die 5 zeigt ein Flussdiagramm von einem Beispiel einer Steuerroutine, die durch die ECU 12 bei dem Ausführungsbeispiel ausgeführt wird, um so die vorstehend beschriebenen Funktionen zu erreichen. Die Routine, wie sie in der 5 gezeigt ist, wird jedes Mal dann gestartet, wenn ihr Prozess beendet wurde. Wenn die Routine gemäß der 5 gestartet wird, dann wird am Anfang ein Schritt 200 ausgeführt.
Bei dem Schritt 200 wird bestimmt, ob ein Zustand oder Zustände zum Durchführen der Zündverzögerungssteuerung erfüllt ist/sind, um so zum Beispiel das Aufwärmen eines Katalysators zu beschleunigen. Zum Beispiel kann der Zustand (können die Zustände) zum Durchführen der Zündverzögerungssteuerung dann erfüllt sein, wenn die Temperatur des Katalysators gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Falls bestimmt wird, dass die Zustände zum Durchführen der Zündverzögerungssteuerung nicht erfüllt sind, dann wird der gegenwärtige Zyklus der Steuerroutine beendet, ohne dass ein weiterer Schritt ausgeführt wird. Falls bestimmt wird, dass die Zustände zum Durchführen der Zündverzögerungssteuerung erfüllt sind, dann wird ein Schritt 202 ausgeführt.
Bei dem Schritt 202 wird der auf die Unterdruckkammer 22 der Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 aufgebrachte Druck, nämlich der Bremsunterdruck (B_VAC auf der Grundlage eines abgegebenen Signales von dem Drucksensor 38 erfasst.
Bei einem Schritt 204 wird bestimmt, ob der Bremsunterdruck B_VAC kleiner oder gleich vorbestimmten Wert Bo ist, und zwar wie bei dem Schritt 104 bei der Routine, die in der 3 gezeigt ist. Falls bei dem Schritt 204 bestimmt wird, dass B_VAC ≤ Bo gilt, dann wird ein Schritt 206 ausgeführt. Falls B_VAC ≤ Bo nicht gilt, dann schreitet der Steuerprozess zu einen Schritt 208 weiter.
Bei dem Schritt 206 wird die Zündverzögerungssteuerung gemäß einer herkömmlichen oder normalen Prozedur durchgeführt. Wurde der Schritt 206 einmal ausgeführt, dann wird die Zündzeitgebung verzögert, und gleichzeitig wird die Drosselöffnung τ vergrößert, um so eine Reduzierung der Abgabe von der Kraftmaschine auszugleichen, die aus der verzögerten Zündzeitgebung resultiert. Wenn der Betrieb bei dem Schritt 206 beendet ist, wird der gegenwärtige Zyklus der Routine gemäß der 5 beendet.
Bei dem Schritt 208 wird eine Differenz |B_VAC – Bo| zwischen dem Istbremsunterdruck B_VAC und dem vorbestimmten Sollwert Bo berechnet.
Falls diese Differenz |B_VAC – Bo| klein ist, dann ist es möglich, den Bremsunterdruck sicher auf den vorbestimmten Sollwert Bo zu reduzieren, auch wenn sich die Zündzeitgebung zur Seite einer vorgerückten Zeitgebung ändert (das heißt falls die Zündverzögerungsroutine unterbrochen wird, und zwar ausschließlich für eine kurze Zeitperiode, während die Zündzeitgebung unter der Zündverzögerungssteuerung verzögert wird, und zwar auch wenn die Drosselöffnung τ nur für eine kurze Zeitperiode klein gehalten wird. Falls die Differenz |B_VAC – Bo| andererseits groß ist, dann kann der Bremsunterdruck nicht auf den vorbestimmten Sollwert Bo reduziert werden, es sei denn, die Zündzeitgebung ändert sich zur Seite einer vorgerückten Zeitgebung (das heißt falls die Zeitgebungsverzögerungsroutine unterbrochen wird) und zwar für eine relativ lange Zeitperiode, während die Zündzeitgebung unter der Zündverzögerungssteuerung verzögert wird, das heißt außer wenn die Drosselöffnung τ für eine relativ lange Zeit klein gehalten wird. Diesbezüglich ist es angemessen, die Zündzeitgebung zur Seite der vorgerückten Zeitgebung zu ändern, während die Zündzeitgebung unter der Zündverzögerungssteuerung verzögert wird, und zwar für eine Zeitperiode, die in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Istbremsunterdruck B_VAC und dem vorbestimmten Sollwert Bo bestimmt wird.
Bei einem Schritt 210 wird ein Zeitpunkt ITc, bei dem die Verzögerung des Startes der Zündzeitgebung unterbrochen wird, auf einen Wert festgelegt, der in Abhängigkeit von der Differenz |B_VAC – Bo| bestimmt wird, die bei dem Schritt 208 berechnet wurde. Insbesondere wird der Zeitpunkt ITc, bei dem die Verzögerung des Startes der Zündzeitgebung unterbrochen wird (was nachfolgend als „Unterbrechungszeitgebung ITc" bezeichnet wird), auf einen früheren Zeitpunkt festgelegt, wenn die Differenz |B_VAC – Bo| größer ist, in dem auf ein bestimmtes Kennfeld Bezug genommen wird, dass zum Beispiel in einem Speicher der ECU 12 gespeichert ist.
Bei einem Schritt 212 wird die Zündverzögerungssteuerung durchgeführt, wobei die Unterbrechungszeit ITc berücksichtigt wird, die bei dem vorstehend beschriebenen Schritt 210 festgelegt wurde.
Bei einem Schritt 214 wird bestimmt, ob die Zündzeit (It) die Unterbrechungszeitgebung ITc erreicht hat. Der Schritt 214 wird wiederholt ausgeführt, bis It gleich ITc wird. Wenn bei dem Schritt 214 bestimmt wird, dass It = ITc gilt, dann schreitet der Prozess zu einen Schritt 216 weiter.
Bei dem Schritt 216 wird die Verzögerung der Zündzeitgebung unter der Zündverzögerungssteuerung unterbrochen. Falls der Schritt 26 ausgeführt wird, dann wird nachfolgend die Zündzeitgebung konstant gehalten (als dass sie verzögert wird), und die Drosselöffnung τ wird auf einen konstanten Wert gehalten.
Bei einem Schritt 218 wird bestimmt, ob eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, nachdem die Verzögerung der Zündzeitgebung unterbrochen wurde. Falls die vorbestimmte Zeit verstrichen ist, wird ein Schritt 220 danach ausgeführt.
Bei dem Schritt 220 wird die Verzögerung der Zündzeitgebung wieder aufgenommen oder erneut gestartet. Falls der Schritt 220 ausgeführt wird, dann wird die Zündverzögerungssteuerung fortgesetzt, bis die Verzögerung der Zündzeitgebung abgeschlossen ist. Wenn der Betrieb bei dem Schritt 220 beendet ist, wird der gegenwärtige Zyklus der Steuerroutine beendet.
Gemäß dem Steuerprozess der vorstehenden Beschreibung kann die Zündzeitgebung zur Seite der vorgerückten Zeitgebung der Zündzeitgebung im Laufe der Verzögerung der Zündzeitgebung unter der Zündverzögerungssteuerung verändert werden, falls der Bremsunterdruck B_VAC ein Niveau nicht erreicht hat, das dazu ausreicht, dass es der Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 ermöglicht wird, eine Unterstützungskraft mit einem gewünschten Verstärkungsverhältnis hinsichtlich der Pedaldruckkraft zu erzeugen, wenn die Zündverzögerungssteuerung bei dem Start der Kraftmaschine 10 durchgeführt wird. Insbesondere wird die Unterbrechungszeitgebung, das heißt ein Zeitpunkt, bei dem die Verzögerung der Zündzeitgebung unterbrochen wird, auf einen bestimmten Zeitpunkt vor der Beendigung der Zündverzögerungssteuerung festgelegt.
Falls die Verzögerung der Zündzeitgebung unter der Zündverzögerungssteuerung vor der Beendigung der Steuerung unterbrochen wird, wird die Abgabe der Kraftmaschine 10 nicht weiter reduziert, und die Vergrößerung der Drosselöffnung wird gestoppt. In diesem Fall wird ein großer Einlasskrümmerdruck in dem Lufteinlasskanal 34 an der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 36 verglichen mit jenem Fall erzeugt, bei dem die Vergrößerung der Drosselöffnung τ fortgesetzt wird. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann daher der Bremsunterdruck B_VAC unmittelbar nach dem Start der Kraftmaschine 10 erhöht werden, auch wenn der Bremsunterdruck B_VAC dann unzureichend werden würde, wenn die Zündverzögerungssteuerung zum Verzögern der Zündzeitgebung durchgeführt wird. Somit ermöglicht es das Ausführungsbeispiel, dass die Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 geeignet betrieben wird, um so die Pedaldruckkraft (das heißt die auf das Bremspedal 14 aufgebrachte Kraft) auch dann zu verstärken oder zu vergrößern, wenn die Zündverzögerungssteuerung durchgeführt wird.
Gemäß dem Steuerprozess der vorstehenden Beschreibung kann die Unterbrechungszeitgebung, in der der Prozess zum Verzögern der Zündzeitgebung unter der Zündverzögerungssteuerung unterbrochen wird, (nämlich ein Zeitpunkt, bei dem die Verzögerung der Zündzeitgebung gestoppt wird) in Abhängigkeit von der Abweichung (oder dem Mangelbetrag) des Bremsunterdruckes B_VAC von dem Sollwert Bo geändert werden. Wenn insbesondere die Abweichung von dem Bremsunterdruck B_VAC von dem Sollwert größer ist, wird die Unterbrechungszeitgebung der Zündverzögerungssteuerung vorgerückt, es wird nämlich die Zündverzögerungssteuerung bei einem früheren Zeitpunkt während des Verzögerungsprozesses unterbrochen. Falls die Unterbrechungszeitgebung der Zündverzögerungssteuerung so mit auf einen Zeitpunkt an der Seite einer vorgerückten Zeitgebung der Zündzeitgebung festgelegt wird, wird eine Zeitperiode entsprechend verlängert, in der die Drosselöffnung τ klein gehalten wird. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann daher ein Einlasskrümmerdruck entsprechend dem Mangelbetrag des Bremsunterdruck B_VAC in die Unterdruckkammer 22 der Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 eingeführt werden. Somit ermöglicht es das Ausführungsbeispiel, einen ausreichend großen Unterdruck in der Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 auch dann zu gewährleisten wenn der Bremsunterdruck B_VAC sehr viel kleiner als der Sollwert ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird die Unterbrechungszeitgebung, in der die Verzögerung der Zündzeitgebung unter der Zündverzögerungssteuerung unterbrochen wird, in Abhängigkeit von der Abweichung des Istbremsunterdruckes B_VAC von dem vorbestimmten Sollwert Bo geändert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anordnung beschränkt. Zum Beispiel kann die Steigung der Änderung der Zündzeitgebung zu dem am stärksten verzögerten Zustand nach dem Start der Zündverzögerungssteuerung, nämlich die Zeitperiode zwischen dem Start und dem Ende der Zündverzögerungssteuerung in Abhängigkeit von der Abweichung des Istbremsunterdruckes B_VAC von dem vorbestimmten Sollwert Bo geändert werden. Falls in diesem Fall eine Zeitperiode zwischen dem Start und dem Ende der Zündverzögerungssteuerung vergrößert wird, wenn die vorstehend genannte Abweichung größer ist, dann kann die Zeitperiode verlängert werden, in der die Drosselöffnung τ klein gehalten wird, wodurch gewährleistet wird, dass ein ausreichend großer Unterdruck auf die Bremskraftverstärkungsvorrichtung 18 ohne Fehler aufgebracht wird.
Während die Verzögerung der Zündzeitgebung unter der Zündverzögerungssteuerung nur einmal während des Verzögerungsprozesses bei dem Ausführungsbeispiel unterbrochen wird, kann die Verzögerung in mehreren Schritten während des Prozesses mehrfach unterbrochen werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der vorstehenden Beschreibung wird die Erfindung auf die Brennkraftmaschine angewendet, bei der die Einspritzvorrichtung 52 nahe einem Endabschnitt des Lufteinlasskanals 34 an der Seite der Brennkammer 50 angeordnet ist, und der Kraftstoff wird aus der Einspritzvorrichtung 52 in einen Einlassanschluss eingespritzt, der durch ein Einlassventil geöffnet oder geschlossen wird. Jedoch ist die Erfindung gleichsam auf andere Bauarten von Brennkraftmaschinen anwendbar, wie zum Beispiel Direkteinspritz-Funkenzündungsbrennkraftmaschinen, von denen ein Beispiel in der 6 dargestellt ist. Die Brennkraftmaschine 11 gemäß der 6 unterscheidet sich von der 1 nur darin, dass eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 53 an einem Außenumfangsabschnitt der Brennkammer 50 derart angeordnet ist, dass der Kraftstoff durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 53 direkt in die Brennkammer 50 eingespritzt wird. Wenn die Direkteinspritz-Kraftmaschine 11 in einen schnellen Leerlaufzustand zum Bewirken einer Katalysatoraufwärmsteuerung ist, dann wird der Kraftstoff direkt in eine Brennkammer während eines Verdichtungshubes eingespritzt, während die Zündzeitgebung verglichen mit jener Zeitgebung der Kraftmaschine stark verzögert wird, wie sie in der 1 gezeigt ist, so dass die Kraftmaschine 11 eine geschichtete Ladungsverbrennung bewirkt. Bei dieser Direkteinspritz-Kraftmaschine 11, bei der der Kraftstoff während des Verdichtungshubes eingespritzt werden kann, kann die Zeitgebung zum Bilden eines Luft/Kraftstoff-Gemisches im Vergleich mit jener Zeitgebung der Kraftmaschine gemäß der 1 stark verzögert werden, bei der der Kraftstoff und die Luft vor der Verbrennung vorgemischt werden. Dementsprechend kann die Zündzeitgebung ebenfalls stark verzögert werden, wodurch eine stark verbesserte Wirkung beim Aufwärmen des Katalysators gewährleistet wird.
Wenn die Direkteinspritz-Kraftmaschine 11 gemäß der 6 eine geschichtete Ladungsverbrennung durch die Kraftstoffeinspritzung während des Verdichtungshubes bewirkt, kann die stark verzögerte Zündzeitgebung eine Reduzierung des Kraftmaschinenmomentes hervorrufen, was zu einem instabilen Leerlauf oder einer instabilen Verbrennung führen kann. Angesichts dessen wird der Öffnungsbetrag des Drosselventils 36 so vergrößert, dass die Lufteinlassmenge vermehrt wird, und zwar in Abhängigkeit von dem Verzögerungsbetrag der Zündzeitgebung. Tatsächlich kann das Drosselventil 36 so angetrieben werden, dass es nahe der vollständig geöffneten Position ist. In diesem Fall ist die Größe des Unterdruckes reduziert, der an der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 36 erzeugt wird, was zu einem Mangel des Unterdruckes führt, der auf die Bremskraftverstärkungsvorrichtung angewendet wird. Somit kann die Unterdrucksteuerung gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel in vorteilhafter Weise hinsichtlich der Direkt-Einspritz-Brennkraftmaschine durchgeführt werden.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Steuervorrichtung (die ECU 12) als ein programmierter universeller Computer implementiert. Für den Durchschnittsfachmann ist offensichtlich, dass die Steuervorrichtung unter Verwendung der einzigen speziellen integrierten Schaltung (zum Beispiel ASIC) implementiert werden kann, die einen Haupt- oder einen Zentralverarbeitungsbereich für eine gesamte Steuerung auf Systemniveau sowie getrennte Bereiche aufweist, die zum Durchführen von verschiedenen unterschiedlichen spezifischen Berechnungen, Funktionen und anderen Prozessen unter der Steuerung des Zentralprozessorbereiches vorgesehen sind. Die Steuerung kann eine Vielzahl getrennt dezidierte oder programmierbare integrierte oder andere elektronische Schaltungen oder Vorrichtungen aufweisen (zum Beispiel hart verdrahtete elektronische oder logische Schaltungen wie zum Beispiel Schaltung mit diskreten Elemente oder programmierbare Logikvorrichtungen wie zum Beispiel PLDs, PLAs, PALs oder dergleichen). Die Steuervorrichtung kann unter Verwendung eines geeignet programmierten universellen Computers wie zum Beispiel ein Mikroprozessor, ein Mikrocontroller oder eine andere Prozessorvorrichtung (CPU oder MPU) entweder allein oder in Zusammenhang mit einem oder mehreren Peripherievorrichtungen (zum Beispiel integrierte Schaltungen) implementiert werden, wie zum Beispiel Daten- und Signalverarbeitungsvorrichtungen. Im Allgemeinen kann irgendeine Vorrichtung oder Baugruppe von Vorrichtungen, bei denen eine finite Maschine, die die vorstehend beschriebenen Prozeduren implementieren kann, als die Steuervorrichtung verwendet werden. Eine Architektur mit verteilter Verarbeitung kann für maximale Daten/Signalverarbeitung und/Geschwindigkeit verwendet werden.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben ist, sollt klar sein, dass die Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele oder Aufbauten beschränkt ist. Im Gegensatz dazu soll die Erfindung verschiedene Abwandlungen abdecken. Während die verschiedenen Bauelemente der bevorzugten Ausführungsbeispiele in vielfältigen Kombinationen und Konfigurationen gezeigt sind, die nur beispielhaft sind, sind zusätzlich andere Kombinationen und Konfigurationen einschließlich mehrerer, weniger oder nur eines einzigen Bauelementes ebenfalls eines Umfanges der Erfindung.

Claims

Gerät zum Steuern eines Unterdruckes bei einer Brennkraftmaschine (10), mit: (a) einer Bremskraftverstärkungsvorrichtung (18), die eine Pedaldruckkraft verstärkt, welche auf ein Bremspedal (14) aufgebracht wird, wobei die Bremskraftverstärkungsvorrichtung einen Unterdruck nutzt, der an einer stromabwärtigen Seite eines Drosselventils (36) erzeugt wird, das in einem Einlasskanal (34) der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, und zwar als eine Leistungsquelle zum Verstärken der Pedaldruckkraft; (b) einer Einrichtung zum Durchführen einer Zündverzögerungssteuerung, um so eine Zündzeitgebung zu einer vorbestimmten Zeitgebung während eines schnellen Leerlaufes der Brennkraftmaschine zu verzögern; und (c) einer Einrichtung zum Vergrößern eines Öffnungsbetrages des Drosselventiles, wenn die Zündzeitgebung während der Zündverzögerungssteuerung verzögert wird, des Weiteren gekennzeichnet durch: eine Einrichtung (S216, S218) zum Steuern der Zündzeitgebung derart, dass sie zumindest während eines Teiles eines Prozesses der Zündverzögerungssteuerung, wenn ein auf die Bremskraftverstärkungsvorrichtung aufgebrachter Unterdruck kleiner als ein vorbestimmtes Niveau ist, weiter als jene Zündzeitgebung vorgerückt wird, die dann eingerichtet wird, wenn der auf die Bremskraftverstärkungsvorrichtung aufgebrachte Unterdruck das vorbestimmte Niveau erreicht.
Gerät gemäß Anspruch 1, wobei die Zündverzögerungssteuerung unterbrochen wird, bevor die Zündzeitgebung zu der vorbestimmten Zeitgebung verzögert wird, wenn der Unterdruck, der auf die Bremskraftverstärkungsvorrichtung aufgebracht wird, kleiner als das vorbestimmte Niveau ist.
Gerät gemäß Anspruch 2, wobei in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz zwischen dem auf die Bremskraftverstärkungsvorrichtung aufgebrachten Unterdruck und dem vorbestimmten Niveau bestimmt wird, wann die Zündverzögerungssteuerung zu unterbrechen ist.
Gerät gemäß Anspruch 1, des Weiteren mit: einer Einrichtung zum Ändern einer Zeitperiode, die zwischen einem Start der Zündverzögerungssteuerung und einer Zeit verstreicht, wenn die Zündzeitgebung die vorbestimmte Zeitgebung erreicht, so dass die Zeitperiode verlängert wird, wenn ein Unterdruck, der auf die Bremskraftverstärkungsvorrichtung aufgebracht wird, kleiner ist als ein vorbestimmtes Niveau.
Gerät gemäß Anspruch 4, wobei die Zeitperiode in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz zwischen dem auf die Bremskraftverstärkungsvorrichtung aufgebrachten Unterdruck und dem vorbestimmten Niveau geändert wird.
Verfahren zum Steuern eines Unterdruckes bei einer Brennkraftmaschine (10), die eine Bremskraftverstärkungsvorrichtung (18) aufweist, die eine Pedaldruckkraft verstärkt, welche auf ein Bremspedal (14) aufgebracht wird, wobei die Bremskraftverstärkungsvorrichtung einen Unterdruck nutzt, der an einer stromabwärtigen Seite eines Drosselventils (36) erzeugt wird, welches in einem Einlasskanal (34) der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, und zwar als eine Leistungsquelle zum Verstärken der Pedaldruckkraft, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Durchführen einer Zündverzögerungssteuerung, um so eine Zündzeitgebung zu einer vorbestimmten Zeitgebung während eines schnellen Leerlaufes der Brennkraftmaschine zu verzögern; Vergrößern eines Öffnungsbetrages eines Drosselventiles, wenn die Zündzeitgebung während der Zündverzögerungssteuerung verzögert wird; gekennzeichnet durch Steuern der Zündzeitgebung zumindest während eines Teiles eines Prozesses der Zündverzögerungssteuerung, dass sie, wenn ein auf die Bremskraftverstärkungsvorrichtung aufgebrachter Unterdruck kleiner ist als ein vorbestimmtes Niveau, weiter als jene Zündzeitgebung vorgerückt wird, die dann eingerichtet ist, wenn der auf die Bremskraftverstärkungsvorrichtung aufgebrachte Unterdruck das vorbestimmte Niveau erreicht.
Gerät gemäß Anspruch 6, wobei der Schritt zum Steuern der Zündzeitgebung einen Schritt zum Unterbrechen der Zündverzögerungssteuerung aufweist, bevor die Zündzeitgebung auf die vorbestimmte Zeitgebung verzögert wird, wenn der Unterdruck, der auf die Bremskraftverstärkungsvorrichtung aufgebracht wird, kleiner ist als das vorbestimmt Niveau.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei der Schritt zum Unterbrechen einen Schritt zum Bestimmen aufweist, wann die Zündverzögerungssteuerung zu unterbrechen ist, und zwar in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz zwischen dem auf die Bremskraftverstärkungsvorrichtung aufgebrachten Unterdruck und dem vorbestimmten Niveau.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Verfahren des Weiteren den folgenden Schritt aufweist: Ändern einer Zeitperiode, die zwischen einem Start der Zündverzögerungssteuerung und einer Zeit verstreicht, wenn die Zündzeitgebung die vorbestimmte Zeitgebung erreicht, so dass die Zeitperiode vergrößert wird, wenn ein Unterdruck, der auf die Bremskraftverstärkungsvorrichtung aufgebracht wird, kleiner ist als ein vorbestimmtes Niveau.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei der Schritt zum Ändern einen Schritt zum Ändern der Zeitperiode in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz zwischen dem auf die Bremskraftverstärkungsvorrichtung aufgebrachten Unterdruck und dem vorbestimmten Niveau aufweist.