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DE10218549A1 - Steuersystem und -verfahren einer Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Steuersystem und -verfahren einer Verbrennungskraftmaschine

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DE10218549A1
DE10218549A1 DE10218549A DE10218549A DE10218549A1 DE 10218549 A1 DE10218549 A1 DE 10218549A1 DE 10218549 A DE10218549 A DE 10218549A DE 10218549 A DE10218549 A DE 10218549A DE 10218549 A1 DE10218549 A1 DE 10218549A1
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DE
Germany
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flow control
control valve
intake
intake flow
valve
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE10218549A
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English (en)
Inventor
Toru Kidokoro
Keizo Hiraku
Hiroshi Kanai
Toshiki Annoura
Hideki Suzuki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Ein Steuersystem einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Einlassdurchsatzsteuerventil, das stromabwärts von einem Drosselventil angeordnet ist, steuert einen Öffnungs- und Schließvorgang des Einlassdurchsatzsteuerventils in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine. Beim Erfassen eines Fehlers des Einlassdurchsatzsteuerventils steuert das Steuersystem eine Einlassluftmenge oder Einlassluftdurchsatzrate auf einen anderen Wert.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf Steuersysteme und -verfahren einer Verbrennungskraftmaschine zum Steuern eines Öffnungs- und Schließvorgangs eines stromabwärts von einem Drosselventil in einem Einlassrohr angeordneten Einlassdurchsatzsteuerventils in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Kraftmaschine.
  • Es ist ein Einlasssteuersystem einer Verbrennungskraftmaschine bekannt, das einen Öffnungs- und Schließvorgang eines Einlassdurchsatzsteuerventils in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Kraftmaschine steuert, welches stromabwärts von einem Drosselventil innerhalb eines Einlassrohres angeordnet ist. Das Einlasssteuersystem dieser Bauart wird zum Schließen des Einlassdurchsatzsteuerventils zum Beispiel beim Start der Kraftmaschine unter geringer Last betrieben, um dadurch einen effektiven Querschnittsflächeninhalt eines Abschnitts des Einlassrohres zu reduzieren, in dem das Steuerventil angebracht ist, wodurch ein Einlassluftdurchsatz durch jenen Abschnitt des Einlassrohres begrenzt wird. Bei dieser Steuerung wird die Strömungsgeschwindigkeit der stromabwärts von dem Einlassdurchsatzsteuerventil strömenden Einlassluft erhöht, und die Größe eines Unterdrucks wird erhöht, der in dem Einlassrohr stromabwärts von dem Ventil gemessen wird. Infolgedessen wird eine Zerstäubung von Kraftstoff unterstützt, der in das Einlassrohr durch eine stromabwärts von dem Einlassdurchsatzsteuerventil angeordnete Einspritzvorrichtung eingespritzt wird, und Turbulenzen werden in einer Verbrennungskammer erzeugt, was zu einer Verbesserung von Verbrennungscharakteristika der Kraftmaschine führt.
  • Ein in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 10-141126 offenbartes Einlasssteuersystem wird zum Erfassen einer Anomalität oder eines Fehlers des in einer offenen oder geschlossenen Position angeordneten Einlassdurchsatzsteuerventils und zum Durchführen einer fehlerfreien Steuerung der Verbrennungskraftmaschine durch Steuern der Kraftstoffeinspritzmenge und der Einspritzzeitgebung bei Erfassung einer Anomalität des Einlassdurchsatzsteuerventils betrieben. Jedoch ist das Steuersystem nicht dazu eingerichtet, den Einlassdurchsatz oder die Einlassdurchsatzrate in einer derartigen Situation zu steuern.
  • Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Steuersystem einer Verbrennungskraftmaschine vorzusehen, das die Einlassluftmenge oder die Einlassdurchsatzrate bei Erfassung einer Anomalität der offenen oder der geschlossenen Position eines Einlassdurchsatzsteuerventils steuert, um so die Verbrennung eines Luft/Kraftstoff-Gemisches in einer Verbrennungskammer zu stabilisieren.
  • Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen und um andere Vorteile zu erzielen, ist gemäß einem Aspekt der Erfindung ein Steuersystem einer Verbrennungskraftmaschine vorgesehen, das ein stromabwärts von einem Drosselventil angeordnetes Einlassdurchsatzsteuerventil und eine Steuervorrichtung aufweist, die (1) einen Öffnungs- und Schließvorgang eines Einlassdurchsatzsteuerventils in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine steuert, (2) einen Fehler des Einlassdurchsatzsteuerventils erfasst, wenn sich dies in einer offenen Position befindet und die Steuerung zum Schließen des Einlassdurchsatzsteuerventils durchgeführt wird, und (3) eine Einlassluftmenge auf einen erhöhten Wert steuert, wenn der Fehler erfasst wird, um so eine Verbrennung eines Luft/Kraftstoff-Gemisches in der Kraftmaschine zu stabilisieren.
  • Bei der mit dem Einlassdurchsatzsteuerventil ausgestatteten Verbrennungskraftmaschine werden die Einlassluftmenge während eines Leerlaufs und die Kraftstoffeinspritzmenge im Zeitraum eines Kaltstarts der Kraftmaschine normalerweise auf kleinere Werte als jene für eine Kraftmaschine festgelegt, die kein Einlassdurchsatzsteuerventil aufweist, und das Luft/Kraftstoff- Verhältnis eines zu verbrennenden Luft/Kraftstoff-Gemisches wird zu der mageren Seite angesichts einer verbesserten Wirkung von Verbrennungscharakteristika durch einen Betrieb eines Einlassdurchsatzsteuerventils festgelegt. Falls sich das Einlassdurchsatzsteuerventil aufgrund eines Fehlers in der offenen Position befindet, dann ist die Einlassluftmenge während des Leerlaufs nicht ausreichend und muss daher vermehrt werden. Gemäß dem vorstehend genannten Aspekt der Erfindung wird die Einlassluftmenge bei Erfassung eines Fehlers des Einlassdurchsatzsteuerventils auf einen größeren Wert gesteuert, wodurch eine ausreichend hohe Leerlaufdrehzahl und eine stabile Verbrennung gewährleistet werden.
  • Es ist vorzuziehen, sowohl eine Kraftstoffeinspritzmenge und/oder eine Vorrückung einer Einspritzzeitgebung als auch die Einlassluftmenge zu vermehren/vergrößern, wenn sich das Einlassdurchsatzsteuerventil aufgrund eines Fehlers in einer offenen Position befindet.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Steuersystem einer Verbrennungskraftmaschine vorgesehen, das ein stromabwärts von einem Drosselventil angeordnetes Einlassdurchsatzsteuerventil und eine Steuervorrichtung aufweist, die (1) einen Öffnungs- und Schließvorgang des Einlassdurchsatzsteuerventils in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine steuert, (2) erfasst, ob das Einlassdurchsatzsteuerventil in einem bestimmten Öffnungswinkel klemmt, und (3) einen Öffnungs- und Schließvorgang des Drosselventils entsprechend einem Klemmgrad des Einlassdurchsatzsteuerventils steuert, wenn das Klemmen des Einlassdurchsatzsteuerventils erfasst wird.
  • Wenn das Einlassdurchsatzsteuerventil in einer bestimmten Position oder in einem bestimmten Öffnungswinkel klemmt, dann ist der Einlassluftdurchsatz durch das Einlassrohr durch das Einlassdurchsatzsteuerventil begrenzt, und es wird schwierig, eine ausreichend große Einlassluftmenge zu gewährleisten, die der Verbrennungskammer zugeführt wird. Gemäß dem vorstehend genannten Aspekt der Erfindung wird daher ein Öffnungs- und Schließvorgang des Drosselventils so gesteuert, dass eine ausreichend große Einlassluftmenge gewährleistet wird.
  • Hierbei ist es vorzuziehen, einen Öffnungswinkel des Drosselventils bezogen auf einen Niederdrückungsbetrag eines Beschleunigungspedals entsprechend dem Klemmgrad des Einlassdurchsatzsteuerventils zu korrigieren.
  • Die vorstehend genannte Aufgabe sowie weitere Gesichtspunkte, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei gleiche Bezugszeichen zum Bezeichnen von gleichen Bauelementen verwendet werden, wobei:
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht des Aufbaus einer Verbrennungskraftmaschine, die mit einem Einlasssteuersystem gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung versehen ist;
  • Fig. 2 zeigt eine Flusskarte zum Erläutern von grundlegenden Betriebsweisen des in der Fig. 1 gezeigten Einlasssteuersystems;
  • Fig. 3 zeigt eine Flusskarte einer Steuerroutine, die dann ausgeführt wird, wenn ein Fehler eines Einlassdurchsatzsteuerventils in dem Einlasssteuersystem gemäß der Fig. 1 erfasst wird;
  • Fig. 4 zeigt eine Flusskarte einer Steuerroutine, die dann ausgeführt wird, wenn ein Fehler (das heißt ein Klemmen) des Einlassdurchsatzsteuerventils in dem Einlasssteuersystem gemäß der Fig. 1 erfasst wird; und
  • Fig. 5A und 5B zeigen grafische Darstellungen eines jeweiligen Beispieles einer Beziehung zwischen dem Beschleunigungspedalniederdrückungsbetrag und der Sollöffnung einer elektronischen Drossel zum Gebrauch bei der Steuerung gemäß der Fig. 4.
  • Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Verbrennungskraftmaschine, die ein Steuersystem gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet. Die Verbrennungskraftmaschine ist ein Mehrzylinderbenzinmotor 1 mit Funkenzündung (nachfolgend einfach als "Verbrennungskraftmaschine" bezeichnet), der mit einem Einlassrohr 2 und einem Abgasrohr 3 verbunden ist. Innerhalb des Einlassrohres 2 sind ein Einlasslufttemperatursensor 22 zum Erfassen einer Einlasslufttemperatur, eine Luftdurchsatzmessvorrichtung 23 zum Erfassen einer Einlassluftmenge oder einer Einlassluftdurchsatzrate, ein Drosselventil 24 sowie ein Drosselöffnungssensor 25 zum Erfassen eines Öffnungswinkels des Drosselventils 24 vorgesehen. Das Drosselventil 24 ist mit einem Aktuator 71 verbunden, und der Antrieb des Aktuators 71 wird durch eine später beschriebene Kraftmaschinen-ECU 6 gemäß einem Niederdrückungsbetrag eines Beschleunigungspedals 4 gesteuert (der durch einen Beschleunigungspositionssensor 41 erfasst wird). Somit bilden das Drosselventil 24, der Aktuator 71 und die Kraftmaschinen-ECU 6 ein sogenanntes Steuersystem einer elektronischen Drossel.
  • Außerdem ist ein Einlassluftdrucksensor 26 zum Erfassen eines Drucks in dem Einlassrohr 2 in einem Zwischenbehälter 20 des Einlassrohres 2 angeordnet. Des weiteren ist eine elektromagnetisch angetriebene Einspritzvorrichtung (eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung) 27 in einem Einlassanschluss 21 angeordnet, der mit einem jeweiligen Zylinder 10 der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist, und Benzin als Kraftstoff wird aus einem Kraftstoffbehälter 5 der Einspritzvorrichtung 27 zugeführt. Die in der Fig. 1 gezeigte Verbrennungskraftmaschine 1 verwendet ein Mehrpunkteinspritzsystem, bei dem die Einspritzvorrichtung 27 für einen der Zylinder 10 der Kraftmaschine vorgesehen ist. Anders gesagt sind unabhängige Einspritzvorrichtungen 27 für die verschiedenen Zylinder der Kraftmaschine vorgesehen.
  • Ein Einlassdurchsatzsteuerventil 28 ist zwischen dem Zwischenbehälter 20 und dem Einlassanschluss 21 vorgesehen. Das in der Fig. 1 gezeigte Einlassdurchsatzsteuerventil 28 befindet sich im geschlossenen Zustand, bei dem das Einlassrohr 2 teilweise geschlossen ist, so dass der effektive Querschnittsflächeninhalt des Einlassrohres 2 reduziert ist (dass heißt ein Durchsatz der Einlassluft durch das Ventil 28 ist begrenzt). Ein Aktuator 72 zum Öffnen/Schließen des Einlassdurchsatzsteuerventils 28 ist mit dem Einlassdurchsatzsteuerventil 28 verbunden. Außerdem ist ein Öffnungssensor 29 zum Erfassen eines Öffnungswinkels des Einlassdurchsatzsteuerventils 28 in der Nähe des Einlassdurchsatzsteuerventils 28 innerhalb des Einlassrohres 2 angeordnet.
  • Ein Kolben 11 ist in den jeweiligen Zylindern 10 der Verbrennungskraftmaschine 1 untergebracht, wobei sich der Kolben 11 innerhalb des Zylinders 10 in einer vertikalen Richtung gemäß der Fig. 1 hin- und herbewegen kann. Der Kolben 11 ist mit einer Kurbelwelle (nicht in der Fig. 1 gezeigt) durch eine Verbindungsstange 12 verbunden. Eine Verbrennungskammer 14, die über dem Kolben 11 ausgebildet ist, ist teilweise durch den Zylinder 10 und einen Zylinderkopf 13 definiert. Eine Zündkerze 15 ist an einem oberen Abschnitt der Verbrennungskammer 14 vorgesehen, und die Verbrennungskammer 14 ist mit dem Einlassrohr 2 und dem Abgasrohr 3 durch ein Einlassventil 16 beziehungsweise ein Abgasventil 17 verbunden. Außerdem ist ein Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 31 in dem Abgasrohr 3 vorgesehen, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, dessen Niveau proportional zu der Sauerstoffkonzentration des durch das Abgasrohr 3 strömenden Abgases ist.
  • Die Kraftmaschinen-ECU 6 zum Steuern der Verbrennungskraftmaschine 1 hat einen Mikrocomputer als eine Hauptkomponente, und sie nimmt Abgabesignale von den vorstehend beschriebenen verschiedenen Sensoren auf (das heißt der Einlasslufttemperatursensor 22, die Luftdurchsatzmessvorrichtung 23, der Drosselöffnungssensor 25, der Einlassluftdrucksensor 26, der Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 31 und der Beschleunigungspositionssensor 41). Die Kraftmaschinen-ECU 6 nimmt außerdem Abgabesignale von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und einem Kurbelpositionssensor 61 auf, und sie steuert Vorgänge der Zündkerze 15, der Einspritzvorrichtung 27 und der Aktuatoren 71 und 72.
  • Als nächstes wird ein grundlegender Steuerbetrieb des Steuersystems für die Verbrennungskraftmaschine gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Die Fig. 2 zeigt eine Flusskarte zum Erläutern des Steuerbetriebs. Die Steuerung wird durch die Kraftmaschinen-ECU 6 in einer vorbestimmten Zeitgebung wiederholt durchgeführt, nachdem ein Stromversorgungssystem des Fahrzeugs eingeschaltet wurde.
  • Bei Schritten S1 bis S4 wird bestimmt, ob nachfolgend beschriebene Einlassdurchsatzsteuerbedingungen erfüllt sind. Falls alle Bedingungen erfüllt sind, dann bestimmt die Kraftmaschinen-ECU 6, dass die Einlassdurchsatzsteuerung durchgeführt werden soll, und sie schreitet zu einen Schritt S5 weiter. Umgekehrt bestimmt die Kraftmaschinen-ECU 6, dass die Einlassdurchsatzsteuerung nicht durchgeführt werden muss, falls irgendeine der Bedingungen nicht erfüllt ist, und sie schreitet zu einen Schritt S6 weiter.
  • Die vorstehend genannten Bedingungen für die Einlassdurchsatzsteuerung sind: (1) ein Zündschalter ist EIN (Schritt S1), (2) eine Wassertemperatur ist innerhalb eines vorbestimmten Bereiches (Schritt S2), (3) eine Kraftmaschinendrehzahl ist kleiner als ein vorbestimmter Wert (Schritt S3), (4) eine Drosselöffnung (Öffnungsbetrag) ist kleiner als ein vorbestimmter Wert oder die Kraftmaschine ist gestartet (Schritt S4).
  • Falls alle vorstehend genannten Bedingungen erfüllt sind, und zwar während eines Kaltstarts oder Leerlaufs unmittelbar nach einem Kraftmaschinenstart, schreitet die Kraftmaschinen-ECU 6 zu dem Schritt S5 weiter, um den Aktuator 72 so zu steuern, dass er das Einlassdurchsatzsteuerventil 28 in eine vollständig geschlossene Position festlegt oder anordnet.
  • Wenn das Einlassdurchsatzsteuerventil 28 geschlossen ist, dann ist ein effektiver Querschnittsflächeninhalt des Einlassrohrs 2 reduziert, wodurch die Größe des Unterdrucks erhöht ist, der in einem Abschnitt des Einlassrohres 2 stromabwärts von dem Einlassdurchsatzsteuerventil 28 gemessen wird. (Es ist zu beachten, dass das Ventil 28 den Durchsatz durch das Rohr 2 nicht vollständig unterbricht, auch wenn das Ventil 28 in der geschlossenen Position ist.) Durch den so erhöhten Unterdruck wird die Zerstäubung von Kraftstoff unterstützt, der aus der Einspritzvorrichtung 27 zerstäubt wird, und dadurch wird Kraftstoff weniger wahrscheinlich an der Innenwand des Einlassrohres 2 haften. Darüber hinaus wird die Strömung der Einlassluft durch das Einlassrohr 2 lokalisiert und bei dem Einlassdurchsatzsteuerventil 28 beschleunigt, das sich in der geschlossenen Position befindet, so dass Turbulenzen in der Verbrennungskammer 11 erzeugt werden. Die so gebildeten Turbulenzen in der Verbrennungskammer 11 führen zu einer verbesserten Verbrennungsstabilität und ermöglichen eine Verbrennung eines kraftstoffarmen Luft/Kraftstoff-Gemisches (dass heißt magere Verbrennung), was zu einer Reduzierung der Abgasemissionen führt. Somit sind die Verbrennungscharakteristika durch das Schließen des Einlassdurchsatzsteuerventils 28 verbessert.
  • Andererseits schreitet die Steuerung zu einen Schritt S6 weiter, falls irgendeine der vorstehend genannten Bedingungen nicht erfüllt ist, um den Aktuator 72 so zu steuern, dass er das Einlassdurchsatzsteuerventil 28 in eine vollständig geöffnete Position einstellt. In diesem Fall werden die Verbrennungscharakteristika unter Verwendung des Einlassdurchsatzsteuerventils 28 nicht verbessert.
  • Als nächstes werden einige Beispiele einer Steuerung beschrieben, die bei einem Fehler des Einlassdurchsatzsteuerventils 28 durchgeführt wird. Die Fig. 3 zeigt eine Flusskarte eines Beispiels einer Steuerung, die dann durchgeführt wird, wenn sich das Einlassdurchsatzsteuerventil 28 in der offenen Position befindet, obwohl es zu der geschlossenen Position gesteuert werden soll. Diese Steuerung wird nach dem Schritt S5 der Steuerroutine gemäß der Fig. 2 ausgeführt.
  • Bei einem Schritt S11 wird zunächst bestimmt, ob das Einlassdurchsatzsteuerventil 28 aufgrund eines Fehlers in der offenen Position ist, obwohl die Steuerung zum Einstellen des Einlassdurchsatzsteuerventils 28 in die geschlossene Position durchgeführt wird. Diese Bestimmung wird auf der Grundlage einer Abgabe von dem Öffnungssensor 29 erhalten. Falls bei dem Schritt S11 bestimmt wird, dass das Einlassdurchsatzsteuerventil 28 trotz der Steuerung in der offenen Position ist, dann führt die Kraftmaschinen-ECU 6 einen Schritt S12 aus, um korrigierte Abbildungen, die im Falle eines Fehlers des Einlassdurchsatzsteuerventils 28 verwendet werden, als Steuerungsabbildungen auszuwählen, die zum Bestimmen der Einlassluftmenge während des Leerlaufs, der Kraftstoffeinspritzmenge und der Zündzeitgebung verwendet werden. Umgekehrt führt die Kraftmaschinen-ECU 6 einen Schritt S13 aus, falls bei dem Schritt S11 bestimmt wird, dass das Einlassdurchsatzsteuerventil 28 nicht in der offenen Position sondern in der geschlossenen Position während der Steuerung ist, um Steuerungsabbildungen auszuwählen, die bei normalen Situationen verwendet werden, um so die Einlassluftmenge während des Leerlaufs, die Kraftstoffeinspritzmenge und die Zündzeitgebung zu bestimmen. Bei dem Schritt S14 wird die Verbrennungskraftmaschine in Übereinstimmung mit den ausgewählten Steuerungsabbildungen gesteuert.
  • Die bei einem Fehler des Einlassdurchsatzsteuerventils 28 verwendeten korrigierten Abbildungen werden vorzugsweise so aufgezeichnet, dass die Einlassluftmenge während des Leerlaufs vermehrt wird und dass die Kraftstoffeinspritzmenge erhöht wird und/oder die Einspritzzeitgebung vorgerückt wird, wenn dies mit den Steuerungsabbildungen verglichen wird, die bei normalen Situationen verwendet werden (das heißt wenn das Ventil 28 normal arbeitet). Die Einlassluftmenge während des Leerlaufes kann durch das Steuern des Aktuators 71 vermehrt werden, um einen Öffnungswinkel des Drosselventils 24 zu vergrößern. Außerdem kann die Einlassluftmenge während des Leerlaufs durch Steuern einer Öffnung des Leerlaufdrehzahlregelungsventils auf ein erhöhtes Maß verglichen mit jenem der eingerichteten normalen Situationen vermehrt werden, falls ein Umgehungskanal zusätzlich zu jenem Kanal (der durch das Einlassrohr 2 definiert ist) vorgesehen ist, in dem das Drosselventil 24 angeordnet ist.
  • Falls das Einlassdurchsatzsteuerventil 28 bei einem Kaltstart oder dergleichen in der geschlossenen Position gehalten wird, wenn die Verbrennungscharakteristika verbessert werden müssen, dann besteht eine Tendenz, dass der Kraftstoff an der Innenwand des Einlassrohrs 2 haftet, was zu einer Verknappung der Kraftstoffeinspritzmenge und einer höheren Wahrscheinlichkeit eines ungenauen Leerlaufs führt. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Einlassluftmenge vermehrt, um so die Verdampfung des Kraftstoffes zu beschleunigen und eine Haftung des Kraftstoffes an der Innenwand des Einlassrohres 2 zu verhindern, wenn ein anormaler offener Zustand des Einlassdurchsatzsteuerventils 28 erfasst wird.
  • Darüber hinaus können Turbulenzen nicht ausreichend in der Verbrennungskammer 14 erzeugt werden, wenn das Einlassdurchsatzsteuerventil 28 aufgrund eines Fehlers in der offenen Position ist, und eine beabsichtigte Wirkung von verbesserten Verbrennungscharakteristika kann nicht erzielt werden. In diesem Fall wird die Kraftstoffeinspritzmenge daher vermehrt, um so den Kraftstoffknappheit zu eliminieren, und die Einspritzzeitgebung wird vorgerückt, um so eine ausreichende Verbrennungszeit oder -periode sicherzustellen, wodurch eine zufriedenstellende Verbrennung mit einem kraftstoffarmen Luft/Kraftstoff-Gemisch (das heißt magere Verbrennung) ermöglicht wird. Gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es daher möglich, eine Verschlechterung des Fahrverhaltens wie zum Beispiel ungenauer Leerlauf oder eine Verringerung der Leerlaufdrehzahl bei einer Verbrennung eines kraftstoffarmen Luft/Kraftstoff-Gemisches im Zeitraum eines Kraftmaschinenstarts zu vermeiden oder zu unterdrücken, auch wenn sich das Einlassdurchsatzsteuerventil 28 aufgrund eines Fehlers in der offenen Position befindet.
  • Während die Steuerungsabbildungen für normale Situationen oder die korrigierten Steuerungsabbildungen für anormale Situationen in Abhängigkeit dessen ausgewählt werden, ob das Einlassdurchsatzsteuerventil 28 aufgrund eines Fehlers bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel offen ist, brauchen nur Korrekturkoeffizienten zum Gebrauch bei anormalen Situationen in Form von Abbildungen oder Funktionen in einen Speicher innerhalb der Kraftmaschinen-ECU 6 gespeichert werden, so dass die Einlassluftmenge, die Kraftstoffeinspritzmenge und die Einspritzzeitgebung unter Verwendung der Korrekturkoeffizienten korrigiert werden. In diesem Fall kann die Speicherkapazität des Speichers der Kraftmaschinen-ECU 6 in vorteilhafter Weise reduziert werden.
  • Die Fig. 4 zeigt eine Flusskarte eines Beispiels einer Steuerung, die dann durchgeführt wird, wenn das Einlassdurchsatzsteuerventil 28 klemmt, und zwar wenn das Ventil 28 aufgrund eines Fehlers in der geschlossenen Position klemmt. Diese Steuerung wird nach dem Schritt S6 der Steuerroutine gemäß der Fig. 2 durchgeführt.
  • Bei einem Schritt S21 wird zunächst von einem Abgabesignal des Öffnungssensors 29 bestimmt, ob das Einlassdurchsatzsteuerventil 28 gemäß der Steuerung des Schrittes S6 in der vollständig geöffneten Position ist. Falls das Einlassdurchsatzsteuerventil 28 nicht den bei dem Schritt S6 der Steuerroutine gemäß der Fig. 2 festgelegten Öffnungswinkel erreicht, dann wird bestimmt, dass das Einlassdurchsatzsteuerventil 28 einen fehlerhaften Klemmzustand aufweist. In dieser Situation schreitet die Kraftmaschinen-ECU 6 zu einen Schritt S22 weiter, um zu bestimmen, ob der gegenwärtige Klemmwinkel, und zwar eine Differenz zwischen dem gegenwärtigen Öffnungswinkel des Einlassdurchsatzsteuerventils 28 und dem Öffnungswinkel des Ventils 28, wenn es in der vollständig geschlossenen Postition ist, kleiner ist als ein vorbestimmter Winkel α. Umgekehrt schreitet die Kraftmaschinen-ECU zu einen Schritt S24 weiter, wenn bestimmt wird, dass das Einlassdurchsatzsteuerventil 28 keinen fehlerhaften Klemmzustand aufweist.
  • Bei dem Schritt S22 wird bestimmt, dass der Klemmwinkel gleich wie oder größer als der vorbestimmte Winkel α ist, und es wird angenommen, dass sich das Einlassdurchsatzsteuerventil 28 mit einem ausreichen großen Öffnungswinkel in der vollständig geöffneten Position befindet, obwohl das Ventil 28 tatsächlich klemmt. In diesem Fall schreitet die Steuerung zu einen Schritt S24 wie bei jenem Fall weiter, wenn bei dem Schritt S21 bestimmt wird, dass das Einlassdurchsatzsteuerventil 28 keinen fehlerhaften Klemmzustand aufweist. Bei dem Schritt S24 wird der Aktuator 71 so gesteuert, dass er die Öffnung des Drosselventils 24 auf einen Sollöffnungswinkel einstellt, der unter Verwendung einer Abbildung festgelegt wird, die die Beziehung zwischen einem Niederdrückungsbetrag des Beschleunigungspedals (oder eine Beschleunigungsposition) und der Solldrosselöffnung des elektronisch angetriebenen Drosselventils 24 darstellt.
  • Falls bei dem Schritt S22 bestimmt wird, dass der Klemmwinkel kleiner als der vorbestimmte Winkel α ist, dann schreitet die Steuerung andererseits zu einen Schritt 23 weiter, um die Abbildungswerte in der vorstehend beschriebenen Abbildung des Beschleunigungspedalniederdrückungsbetrags und der Solldrosselöffnung in Übereinstimmung mit dem Klemmwinkel zu korrigieren und um die Solldrosselöffnung auf der Grundlage des Beschleunigungspedalniederdrückungsbetrags zu erhalten, der durch den Beschleunigungspositionssensor 41 erfasst wird. Dann wird der Aktuator 71 so gesteuert, dass er die Öffnung des Drosselventils 24 auf die so bestimmte Solldrosselöffnung einstellt.
  • In den meisten Fällen wird die Beziehung zwischen dem Beschleunigungspedalniederdrückungsbetrag und der Solldrosselöffnung des elektronischen Drosselventils durch eine nicht-lineare Abbildung dargestellt, die in den Fig. 5A oder 5B gezeigt ist. In den Fällen gemäß der Fig. 5A bzw. 5B oder auch in jenem Fall, wenn eine lineare Abbildung (nicht gezeigt) verwendet wird, wird der Sollöffnungswinkel des elektronischen Drosselventils 24 auf ein höheres Maß als jenes eingerichtet, wenn das Ventil 28 normal arbeitet, wenn sich der Klemmwinkel (das heißt eine Differenz zwischen dem gegenwärtigen Öffnungswinkel und dem minimalen Öffnungswinkel) verringert und die Wirkung beim Schließen des Einlassrohrs 2 durch das Einlassdurchsatzsteuerventil 28 erhöht ist. Durch Steuern des Drosselventils 24 auf den größeren Öffnungswinkel ist es möglich, eine erforderliche Einlassluftmenge zu gewährleisten, und dem Fahrer wird ermöglicht, eine Kraftmaschinenlast durch Betätigen des Beschleunigungspedals in der gleichen Art und Weise einzustellen, als sei das Einlassdurchsatzsteuerventil 28 in dem normalen Zustand, wodurch ein verbessertes Fahrverhalten gewährleistet wird.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden ein Fehler des Einlassdurchsatzsteuerventils 28, wenn zum Beispiel der Öffnungszustand des Ventils 28 trotz der Schließsteuerung gehalten wird, oder der Klemmzustand des Ventils 28 durch den Öffnungssensor 29 erfasst. Jedoch kann der Öffnungswinkel des Einlassdurchsatzsteuerventils 28 auf der Grundlage eines Unterdrucks in dem Einlassrohr oder des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses geschätzt werden, und der Öffnungszustand des Ventils 28 oder der Klemmzustand des Ventils 28 kann auf der Grundlage des geschätzten Öffnungswinkels des Ventils 28 bestimmt werden.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Drosselventil oder dergleichen so gesteuert, dass eine Knappheit oder ein Mangel an Einlassluft gesteuert wird, auch wenn das Einlassdurchsatzsteuerventil in einer offenen Position oder mit einer bestimmten Öffnung infolge seines Fehlers gehalten wird. Da somit eine ausreichende Einlassluftmenge der Verbrennungskammer zugeführt wird, kann ein ungenauer Leerlauf vermieden werden, der andererseits aufgrund einer Reduzierung der Leerlaufdrehzahl beim Start der Kraftmaschine auftreten würde, und das Beschleunigungspedal muss nicht durch ein zusätzliches Maß nach dem Start der Kraftmaschine niedergedrückt werden, wodurch eine Verbesserung des Fahrverhaltens gewährleistet wird.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Gerät durch die Steuervorrichtung (zum Beispiel die ECU 6) gesteuert, die als ein programmierter universeller Computer implementiert ist. Für einen Fachmann ist klar, dass die Steuervorrichtung unter Verwendung einer einzigen speziellen integrierten Schaltung (zum Beispiel ASIC) mit einem Haupt- oder Zentralprozessorabschnitt für eine Gesamtsteuerung auf Systemebene und von separat dedizierten Abschnitten zum Durchführen von verschiedenen spezifischen Berechnungen, Funktionen und anderer Prozesse unter Steuerung des Zentralprozessorabschnitts implementiert werden kann. Die Steuervorrichtung kann eine Vielzahl separat dedizierte oder programmierbar integrierte oder andere elektronische Schaltungen oder Vorrichtungen (zum Beispiel hartverdrahtete elektronische oder logische Schaltungen wie zum Beispiel Schaltungen mit diskreten Elementen oder programmierbare Logikvorrichtungen wie zum Beispiel PLDs, PLAs, PALs oder dergleichen) aufweisen. 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 Verbindung mit einer oder mehreren Peripherie- (zum Beispiel integrierte Schaltungen) Daten- und Signalverarbeitungsvorrichtung implementiert sein. Im Allgemeinen kann irgendeine Vorrichtung oder Baugruppe von Vorrichtungen als die Steuervorrichtung verwendet werden, wobei eine endliche Maschine die hierbei beschriebenen Prozeduren implementieren kann. Eine verteilte Prozessorarchitektur kann für maximale Daten/Signal-Verarbeitungsvermögen und -geschwindigkeiten verwendet werden.
  • Während die Erfindung unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben ist, sollte klar sein, dass die Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele oder Aufbauten beschränkt ist. Im Gegensatz dazu soll die Erfindung verschiedene Abwandlungen und äquivalente Anordnungen abdecken. Während die verschiedenen Bauelemente der bevorzugten Ausführungsbeispiele in verschiedenen Kombinationen und Aufbauten gezeigt sind, die exemplarisch sind, sind zusätzlich andere Kombinationen und Aufbauten einschließlich mehrerer, weniger oder eines einzigen Bauelementes ebenfalls innerhalb des Umfangs der Erfindung.
  • Ein Steuersystem einer Verbrennungskraftmaschine mit einem stromabwärts eines Drosselventils angeordneten Einlassdurchsatzsteuerventils steuert einen Öffnungs- und Schließvorgangs des Einlassdurchsatzsteuerventils in Abhängigkeit eines Betriebszustands der Verbrennungskraftmaschine. Bei Erfassung eines Fehlers des Einlassdurchsatzsteuerventils steuert das Steuersystem eine Einlassluftmenge oder -durchsatzrate auf einen anderen Wert.

Claims (22)

1. Steuersystem einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Einlassdurchsatzsteuerventil (28), das stromabwärts von einem Drosselventil (24) angeordnet ist, wobei das Steuersystem einen Öffnungs- und Schließvorgang des Einlassdurchsatzsteuerventils in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine steuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem einen Fehler des korrekten Betriebs des Einlassdurchsatzsteuerventils erfasst; und eine Einlassluftmenge auf einen ersten Wert steuert, wenn der Fehler nicht erfasst wird, und die Einlassluftmenge auf einen zweiten Wert steuert, wenn der Fehler erfasst wird, wobei sich der zweite Wert von dem ersten Wert unterscheidet.
2. Steuersystem gemäß Anspruch 1, wobei das Drosselventil zum Steuern der Einlassluftmenge gesteuert wird.
3. Steuersystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Wert größer ist als der erste Wert.
4. Steuersystem einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Einlassdurchsatzsteuerventil (28), das stromabwärts von einem Drosselventil (24) angeordnet ist, wobei das Steuersystem einen Öffnungs- und Schließvorgang des Einlassdurchsatzsteuerventils in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine steuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem einen Fehler des Einlassdurchsatzsteuerventils erfasst, wenn es sich in einer offenen Position befindet und die Steuerung zum Schließen des Einlassdurchsatzsteuerventils durchgeführt wird; und eine Einlassluftmenge auf einen erhöhten Wert steuert, wenn der Fehler erfasst wird, um so eine Verbrennung eines Luft/Kraftstoff-Gemisches in der Kraftmaschine zu stabilisieren.
5. Steuersystem gemäß Anspruch 4, wobei zumindest ein Steuervorgang zum Vermehren einer Kraftstoffeinspritzmenge oder einer Vorrückung einer Einspritzzeitgebung zusätzlich zu der Vermehrung der Einlassluftmenge bewirkt wird.
6. Steuersystem gemäß Anspruch 5, wobei zumindest eine Steuerungsabbildung gespeichert ist, die bei dem Fehler des Einlassdurchsatzsteuerventils verwendet wird, um zumindest die Einlassluftmenge, die Kraftstoffeinspritzmenge oder die Einspritzzeitgebung zu bestimmen.
7. Steuersystem gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Einlassluftmenge durch Vergrößern eines Öffnungswinkels des Drosselventils vermehrt wird.
8. Steuersystem einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Einlassdurchsatzsteuerventil (28), das stromabwärts von einem Drosselventil (24) angeordnet ist, wobei das Steuersystem einen Öffnungs- und Schließvorgang des Einlassdurchsatzsteuerventils in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine steuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem bestimmt, ob das Einlassdurchsatzsteuerventil bei einem bestimmten Öffnungswinkel klemmt; und den Öffnungs- und Schließvorgang des Drosselventils entsprechend einem Klemmgrad des Einlassdurchsatzsteuerventils steuert, wenn das Klemmen des Einlassdurchsatzsteuerventils erfasst wird.
9. Steuersystem gemäß Anspruch 8, wobei ein Öffnungswinkel des Drosselventils bezogen auf einen Niederdrückungsbetrag eines Beschleunigungspedals (4) entsprechend dem Klemmgrad des Einlassdurchsatzsteuerventils korrigiert wird.
10. Steuersystem gemäß Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei der Klemmgrad des Einlassdurchsatzsteuerventils durch eine Differenz zwischen einem gegenwärtigen Öffnungswinkel und einem minimalen Öffnungswinkel des Einlassdurchsatzsteuerventils dargestellt ist.
11. Steuersystem gemäß Anspruch 10, wobei das Klemmen des Einlassdurchsatzsteuerventils erfasst wird, wenn die Differenz kleiner ist als ein vorbestimmter Wert.
12. Steuerungsverfahren einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Einlassdurchsatzsteuerventil (28), das stromabwärts von einem Drosselventil (24) angeordnet ist, wobei das Steuerungsverfahren folgende Schritte aufweist:
Steuern eines Öffnungs- und Schließvorgangs des Einlassdurchsatzsteuerventils in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine;
Erfassen eines Fehlers eines korrekten Betriebs des Einlassdurchsatzsteuerventils; und
Steuern einer Einlassluftmenge auf einen ersten Wert, wenn der Fehler nicht erfasst wird, und Steuern der Einlassluftmenge auf einen zweiten Wert, wenn der Fehler erfasst wird, wobei sich der zweite Wert von dem ersten Wert unterscheidet.
13. Steuerungsverfahren gemäß Anspruch 12, wobei das Drosselventil zum Steuern der Einlassluftmenge gesteuert wird.
14. Steuerungsverfahren gemäß Anspruch 12 oder Anspruch 13, wobei der zweite Wert größer ist als der erste Wert.
15. Steuerungsverfahren einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Einlassdurchsatzsteuerventil (28), das stromabwärts von einem Drosselventil (24) angeordnet ist, wobei das Steuerungsverfahren folgende Schritte aufweist:
Steuern eines Öffnungs- und Schließvorgangs des Einlassdurchsatzsteuerventils in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine;
Erfassen eines Fehlers des Einlassdurchsatzsteuerventils, wenn sich dies in einer offenen Position befindet und die Steuerung zum Schließen des Einlassdurchsatzsteuerventils durchgeführt wird; und
Steuern einer Einlassluftmenge auf einen erhöhten Wert, wenn der Fehler erfasst wird, um so eine Verbrennung eines Luft/Kraftstoff-Gemisches in der Kraftmaschine zu stabilisieren.
16. Steuerungsverfahren gemäß Anspruch 15, wobei zumindest ein Steuerungsvorgang zum Vermehren einer Kraftstoffeinspritzmenge oder einer Vorrückung einer Einspritzzeitgebung zusätzlich zu der Vermehrung der Einlassluftmenge durchgeführt wird.
17. Steuerungsverfahren gemäß Anspruch 16, wobei zumindest eine Steuerungsabbildung, die bei dem Fehler des Einlassdurchsatzsteuerventils zu verwenden ist, zum Bestimmen von zumindest der Einlassluftmenge, der Kraftstoffeinspritzmenge oder der Einspritzzeitgebung verwendet wird.
18. Steuerungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die Einlassluftmenge durch Vergrößern eines Öffnungswinkels des Drosselventils vermehrt wird.
19. Steuerungsverfahren einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Einlassdurchsatzsteuerventil (28), das stromabwärts von einem Drosselventil (24) angeordnet ist, wobei das Steuerungsverfahren folgende Schritte aufweist:
Steuern eines Öffnungs- und Schließvorgangs des Einlassdurchsatzsteuerventils in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine;
Erfassen, ob das Einlassdurchsatzsteuerventil bei einem bestimmten Öffnungswinkel klemmt; und
Steuern eines Öffnungs- und Schließvorgangs des Drosselventils entsprechend einem Klemmgrad des Einlassdurchsatzsteuerventils, wenn das Klemmen des Einlassdurchsatzsteuerventils erfasst wird.
20. Steuerungsverfahren gemäß Anspruch 19, wobei ein Öffnungswinkel des Drosselventil bezogen auf einen Niederdrückungsbetrag eines Beschleunigungspedals (4) entsprechend dem Klemmgrad des Einlassdurchsatzsteuerventils korrigiert wird.
21. Steuerungsverfahren gemäß Anspruch 19 oder Anspruch 20, wobei der Klemmgrad des Einlassdurchsatzsteuerventils durch eine Differenz zwischen einem gegenwärtigen Öffnungswinkel und einem minimalen Öffnungswinkel des Einlassdurchsatzsteuerventils dargestellt wird.
22. Steuerungsverfahren gemäß Anspruch 21, wobei das Klemmen des Einlassdurchsatzsteuerventils erfasst wird, wenn die Differenz kleiner ist als ein vorbestimmter Wert.
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