DE10350661B4

DE10350661B4 - Steuervorrichtung für die Kraftstoffeinspritzung in einem Verbrennungsmotor vom Direkteinspritzungs-Typ und Steuerverfahren für die Kraftstoffeinspritzung

Info

Publication number: DE10350661B4
Application number: DE10350661A
Authority: DE
Inventors: Jun Toyota Maemura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2023-10-31
Also published as: JP2004150338A; FR2847002B1; FR2847002A1; JP3772824B2; US20040154583A1; DE10350661A1; US6880521B2

Abstract

Steuervorrichtung für die Kraftstoffeinspritzung in einen Verbrennungsmotor (1) vom Direkteinspritzungs-Typ, um die Menge des Kraftstoffs, die beim Starten des Verbrennungsmotors (1) direkt in einen Zylinder eingespritzt wird, zu steuern, wobei die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung
ein Steuermittel (50) enthält, um den zulässigen Kurbelwinkelbereich, in dem innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums (t1 bis t2) im Anschluß an den Verbrennungsbeginn des beim Start des Verbrennungsmotors (1) eingespritzten Kraftstoffs eine Kraftstoffeinspritzung zugelassen wird, zu erweitern, so daß der erweiterte zulässige Kurbelwinkelbereich nach dem Ablauf des vorgegebenen Zeitraums (t1 bis t2) größer wird als der zulässige Kurbelwinkelbereich innerhalb des vorgegebenen Zeitraums (t1 bis t2),
dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel (50) aufweist:
Mittel zum Erfassen des Zeitpunkts des Verbrennungsbeginns (t1) des beim Start des Verbrennungsmotors (1) eingespritzten Kraftstoffs; und
Mittel zum Erfassen einer Drehzahl der Kurbelwelle,
so daß das Steuermittel (50) in der Lage ist, eine Steuerung des Kraftstoffeinspritz-Zeitraums derart durchzuführen, daß, wenn zum...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung in einem Verbrennungsmotor vom Direkteinspritzungs-Typ und insbesondere die Verbesserung eines Kraftstoffeinspritz-Steuermechanismus, der beim Start des Verbrennungsmotors betrieben wird.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Eine herkömmliche Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritz-Steuerung des genannten Typs ist in JP-8-319865 A offenbart. Die in JP-8-319865 A offenbarte Vorrichtung ist so ausgelegt, daß der Beginn der Kraftstoffeinspritzung so gesteuert wird, daß die für das Starten des Motors notwendige Dauer der Kraftstoffeinspritzung sichergestellt ist, und zwar aufgrund der Einstellung einer Einspritzabschlußzeit, die gemäß dem Betriebszustand des Motors durchgeführt wird. Beim Kaltstart des Motors ermöglicht es die Vorrichtung, den Beginn der Kraftstoffeinspritzung so einzustellen, daß er während eines Ausstoßhubs stattfindet, damit die Kraftstoffmenge, die für den Kaltstart erforderlich ist, in den Zylinder eingespritzt werden kann.
Falls der Zeitpunkt für den Abschluß der Kraftstoffeinspritzung aufgrund der Zunahme der Motorgeschwindigkeit von dem Kurbelwinkelbereich abweicht, der eine Kraftstoffeinspritzung zuläßt, wird in der in JP-8-319865 A offenbarten Vorrichtung das Kraftstoff-Einspritzventil zwangsgeschlossen, um die Kraftstoffeinspritzung zu unter brechen und damit zu verhindern, daß das im Zylinder verbliebene Gas durch das Kraftstoff-Einspritzventil zurückströmt.
Die genannte, in der JP-8-319865 A offenbarte Vorrichtung ist in der Lage, den Beginn der Einspritzung beim Kaltstart des Verbrennungsmotors so einzustellen, daß er während des Ausstoßhubs stattfindet, damit die Kraftstoffmenge eingespritzt wird, die für das Starten erforderlich ist. In dem Fall jedoch, wo der Zeitpunkt für den Abschluß der Kraftstoffeinspritzung von dem Kurbelwinkel abweicht, der eine Einspritzung zuläßt, wird die Kraftstoffeinspritzung zwangsbeendet. Dies kann dazu führen, daß nicht die erforderliche Menge an Kraftstoff eingespritzt wird. In dieser Vorrichtung kann die Kraftstoffmenge, die für das Starten erforderlich ist, nicht immer eingespritzt werden, auch wenn der Einspritzungsbeginn beim Kaltstart des Motors so eingestellt wird, daß er während des Abgashubs stattfindet.
Im genannten Fall ist es schwierig, einen Kaltstart des Motors durchzuführen. Die Kraftstoffeinspritzung für das Starten des Motors muß wiederholt durchgeführt werden. Insbesondere sinkt beim Starten des Motors das Verhältnis des verbrannten Kraftstoffs zum eingespritzten Kraftstoff im Zylinder. So steigt die Konzentration des unverbrannten Kraftstoffs im Motorzylinder. Dies führt mit großer Wahrscheinlichkeit dazu, daß die Zündkerze mit Kraftstoff oder Ruß überzogen wird. Somit wird es noch schwieriger, den Motor zu starten.
Aus der US 5,979,400 A ist ferner ein Kraftstoffeinspritz-Steuerverfahren und ein System für einen Direkteinspritz-Ottomotor bekannt, um die Einspritzzeitdauer und die Starteinspritzzeitdauer des Einspritzventils zwangsweise zu stoppen, wenn der Druck in einem Zylinder den Druck des an das Kraftstoffenspritzventil gelieferten Kraftstoffs übersteigt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gegenstand der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung in einem Verbrennungsmotor vom Direkteinspritzungs-Typ bereitzustellen, mit denen der Motor gut gestartet werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Steuervorrichtung für die Kraftstoffeinspritzung in einem Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung, mit der die Kraftstoffmenge gesteuert wird, die beim Starten des Verbrennungsmotors direkt in den Zylinder eingespritzt wird, mit einem Steuermittel ausgestattet, das den zulässigen Kurbelwinkelbereich, bei dem eine Kraftstoffeinspritzung innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums ab dem Beginn der Verbrennung des beim Starten in den Verbrennungsmotor eingespritzten Kraftstoffs zulässig ist, erweitert. Somit wird der zulässige Kurbelwinkelbereich nach Ablauf des vorgegebenen Zeitraums größer als der zulässige Kurbelwinkelbereich innerhalb des vorgegebenen Zeitraums.
Im genannten Aspekt wird der zulässige Kurbelwinkelbereich für einen vorgegebenen Zeitraum verringert, so daß er kürzer wird als der Bereich nach Ablauf des vorgegebenen Zeitraums. Durch diese Einengung des Kurbelwinkelbereichs für einen vorgegebenen Zeitraum kann die Menge des eingespritzten Kraftstoffs verringert werden. Dadurch kann eine übermäßige Zunahme der Kraftstoffkonzentration im Zylinder vermieden werden, ebenso wie eine Kraftstoffeinspritzung bei einem Kurbelwinkel, bei dem die Zündkerze naß wird oder verrußt wird.
Innerhalb des genannten Zeitraums steigt die Temperatur im Zylinder durch die Verbrennungswärme des Kraftstoffs an. Nach Ablauf des vorgegebenen. Zeitraums kann der Kraftstoff problemlos zerstäubt werden, was verhindern kann, daß die Zündkerze naß wird oder verrußt. In der oben beschriebenen Konstruktion wird der zulässige Kurbelwinkelbereich nach Ablauf des vorgegebenen Zeitraums erweitert, um die Einspritzung einer Kraftstoffmenge, die ausreicht, um den Motor zu starten, zu unterstützen. Dies ermöglicht die Gewährleistung eines stabilen Motorverhaltens.
Gemäß dem ersten Aspekt kann das Steuermittel den Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung innerhalb des vorgegebenen Zeitraums auf den zulässigen Kurbelwinkelbereich innerhalb des vorgegebenen Zeitraums einstellen.
Im genannten Aspekt entspricht der Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung innerhalb des vorgegebenen Zeitraums dem zulässigen Kurbelwinkelbereich. Dadurch kann die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung im Vergleich zu dem Fall, wo der Zeitraum der Kraftstoffeinspritzung aufgrund einer Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge unter Berücksichtigung des zulässigen Kurbelwinkels durchgeführt wird, vereinfacht werden. Dadurch kann der zulässige Kurbelwinkelbereich effektiv genützt werden.
Gemäß dem ersten Aspekt kann das Steuermittel den Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung nach Ablauf des vorgegebenen Zeitraums auf den erweiterten Kurbelwinkelbereich einstellen.
In dem genannten Aspekt wird nach Ablauf des vorgegebenen Zeitraums der längstmögliche Zeitraum als Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung eingestellt. Daher kann der zulässige Kurbelwinkel effektiv genutzt werden. Da der Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung nach Ablauf des vorgegebenen Zeitraums dem zulässigen Kurbelwinkelbereich entspricht, kann die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung im Vergleich zu dem Fall, wo der Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung aufgrund der Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge unter Berücksichtigung des zulässigen Kurbelwinkels durchgeführt wird, vereinfacht werden.
Gemäß dem ersten Aspekt kann die Steuervorrichtung den vorgegebenen Zeitraum auf einen Zeitraum einstellen, bis zu dem die Drehzahl des Verbrennungsmotors eine vorgegebene Motordrehzahl überschreitet.
Da die Temperatur im Zylinder nach Beginn der Verbrennung steigt, steigt auch die Motorgeschwindigkeit. Daher kann die Motorgeschwindigkeit nach Beginn der Verbrennung als Parameter verwendet werden, um die Temperatur des Zylinders anzuzeigen.
Gemäß dem oben beschriebenen Aspekt kann der Zeitraum, für den anzunehmen ist, daß die Temperatur so hoch wird, daß das oben beschriebene Nasswerden oder Verrußen unwahrscheinlich ist, erhalten werden, ohne die Temperatur des Zylinders direkt zu erfassen. Dann wird der erhaltene Zeitraum als vorgegebener Zeitraum eingestellt.
Gemäß dem obigen Aspekt kann das Steuermittel den zulässigen Kurbelwinkelbereich innerhalb des vorgegebenen Zeitraums variabel gestalten, und zwar gemäß mindestens einem der Faktoren Betriebsumgebung und Betriebszustand des Verbrennungsmotors bei dessen Start.
Der genannte Aspekt ermöglicht es, den zulässigen Kurbelwinkelbereich, der im vorgegebenen Zeitraum als geeigneter Bereich eingestellt werden soll, aufgrund mindestens einem der Faktoren Betriebsumgebung und Betriebszustand des Verbrennungsmotors bei dessen Start einzustellen.
Gemäß dem genannten Aspekt kann das Steuermittel den erweiterten zulässigen Kurbelwinkelbereich variabel gestalten, und zwar aufgrund mindestens eines der Faktoren Betriebsumgebung und Betriebszustand des Verbrennungsmotors bei dessen Start.
Dadurch wird es möglich, den erweiterten zulässigen Kurbelwinkelbereich auf den richtigen Bereich einzustellen, und zwar aufgrund mindestens eines der Faktoren Betriebsumgebung und Betriebszustand des Verbrennungsmotors bei dessen Start.
Gemäß dem obigen Aspekt kann das Steuermittel den zulässigen Kurbelwinkelbereich vor dem vorgegebenen Zeitraum erweitern, so daß er größer ist als der zulässige Kurbelwinkelbereich innerhalb des vorgegebenen Zeitraums.
Im genannten Aspekt wird der zulässige Kurbelwinkelbereich vor dem vorgegebenen Zeitraum erweitert, so daß er größer ist als der zulässige Kurbelwinkelbereich, der innerhalb des vorgegebenen Zeitraums eingestellt werden muß. Daher wird es möglich, die Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs beim Start des Motors zu unterstützen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Steuervorrichtung für die Kraftstoffeinspritzung in einem Verbrennungsmotor vom Direkteinspritzungs-Typ, mit der die Kraftstoffmenge gesteuert wird, die beim Start des Verbrennungsmotors eingespritzt wird, mit einem Berechnungsmittel ausgestattet, das einen Befehlswert für die Steuerung der Kraftstoffmenge berechnet, die in einen Zylinder des Verbrennungsmotors eingespritzt wird, sowie mit einem Steuermittel für die Durchführung einer Kraftstoffeinspritzsteuerung aufgrund des errechneten Befehlswerts. Das Steuermittel erzwingt für einen vorgegebenen Zeitraum nach Beginn der Verbrennung des beim Start des Verbrennungsmotors eingespritzten Kraftstoffs ein Absenken des Befehlswerts für die Steuerung der eingespritzten Kraftstoffmenge und beendet diese erzwungene Absenkung des Befehlswerts wieder, nachdem der vorgegebene Zeitraum verstrichen ist.
Der genannte zweite Aspekt ermöglicht es, durch Steuern des Befehlswerts, der die Kraftstoffmenge angibt, eine übermäßige Zunahme der Konzentration des Kraftstoffs im Zylinder zu vermeiden, und zwar durch dessen erzwungene Absenkung innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums. Die genannte Steuerung ermöglicht es, die Kraftstoffeinspritzung bei einem Kurbelwinkel durchzuführen, der sich von dem Kurbelwinkel unterscheidet, bei dem es leicht zu einem Naßwerden oder Verrußen der Zündkerze kommen kann.
Innerhalb des vorgegebenen Zeitraums steigt die Temperatur des Zylinders mit der Verbrennungswärme des Kraftstoffs. Daher kann der Kraftstoff nach Abschluß des vorgegebenen Zeitraums problemlos zerstäubt werden, wodurch ein Naßwerden und Verrußen der Zündkerze vermieden wird. Gemäß dem genannten Aspekt wird die Steuerung des Befehlswerts, mit der die eingespritzte Kraftstoffmenge gesenkt wird, nach Abschluß des vorgegebenen Zeitraums beendet, um dafür zu sorgen, daß genügend Kraftstoff eingespritzt wird, um den Motor zu starten. Dadurch kann eine gute Motorstabilität gewährleistet werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung umfaßt ein Steuerverfahren für die Kraftstoffeinspritzung in einem Verbrennungsmotor vom Direkteinspritzungs-Typ, mit der die Menge des Kraftstoffs, der beim Start des Verbrennungsmotors direkt in einen Zylinder eingespritzt wird, einen Schritt, mit dem der zulässige Kurbelwinkelbereich, bei dem innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums im Anschluß an den Beginn der Verbrennung des beim Start des Verbrennungsmotors eingespritzten Kraftstoffs die Kraftstoffeinspritzung zugelassen wird, erweitert wird, so daß der zulässige Kurbelwinkelbereich nach Ablauf des vorgegebenen Zeitraums größer wird als der zulässige Kurbeiwinkelbereich innerhalb des vorgegebenen Zeitraums.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung umfaßt das Steuerverfahren für die Kraftstoffeinspritzung in einem Verbrennungsmotor vom Direkteinspritzungs-Typ für die Steuerung der Kraftstoffmenge, die beim Starten des Verbrennungsmotors eingespritzt wird, die folgenden Schritte: Berechnen eines Befehlswerts für die Steuerung der Kraftstoffmenge, die in einen Zylinder des Verbrennungsmotors eingespritzt wird, und Durchführen einer Kraftstoffeinspritzsteuerung aufgrund des errechneten Befehlswerts. Der Befehlswert für die Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge wird für einen vorgegebenen Zeitraum nach Beginn der Verbrennung des beim Start des Verbrennungsmotors eingespritzten Kraftstoffs zwangsgesenkt. Die erzwungene Senkung des Befehlswerts wird nach Abschluß des vorgegebenen Zeitraums beendet.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist die schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für die Kraftstoffeinspritzung in einem Verbrennungsmotor vom Direkteinspritzungs-Typ;
2 ist ein Fließschema, das die Routine für eine Kraftstoffeinspritz-Steuerung beim Starten des Motors gemäß einer Ausführungsform zeigt;
3 ist ein Fließschema, das eine Routine der Kraftstoffeinspritz-Steuerung beim Starten des Motors für die Ausführungsform zeigt;
4 ist ein Diagramm, das die Zeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzung beim Starten des Motors für die Ausführungsform zeigt; und
5A bis 5C sind Zeitdiagramme, die jeweils die Zeitsteuerung für die Kraftstoffeinspritzung beim Starten des Motors für die Ausführungsform zeigen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nun wird mit Bezug auf die Figuren eine Ausführungsform der Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor vom Direkteinspritzungs-Typ beschrieben, die auf einen fremdgezündeten Verbrennungsmotor angewendet wird.
1 ist die schematische Darstellung der Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung dieser Ausführungsform, und zeigt einen Verbrennungsmotor 1, der als Fremdzündungs-Verbrennungsmotor ausgebildet ist, bei dem der Kraftstoff direkt in die jeweiligen Brennkammern von 6 Zylindern (Nr. 1 bis Nr. 6) eingespritzt wird. Der Verbrennungsmotor 1 umfaßt einen Mechanismus für die Kraftstoffzufuhr, d. h. einen Kraftstofftank 10, eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20, um den aus dem Kraftstofftank 10 hochgepumpten Kraftstoff zu verdichten, eine Druckleitung 30, um den von der Hochdruckpumpe 20 verdichteten Kraftstoff aufzunehmen, und ein Einspritzventil 40, um den in der Druckleitung 30 aufgenommenen Kraftstoff direkt in die Brennkammer zu spritzen.
Der Kraftstofftank 10 ist über eine niederdruckseitige Kraftstoffleitung 11 mit der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 verbunden. Der Kraftstofftank 10 ist mit einer Förderpumpe 10f und einem Druckregler 10p ausgestattet. Der Kraftstoff im Kraftstofftank 10, der von der Förderpumpe 10f hochgepumpt wird, wird bei niedrigem Druck in die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 geleitet, wobei er vom Druckregler 10p bei einem vorgegebenen Druck gehalten wird. Wenn der Kraftstoffdruck in der niederdruckseitigen Kraftstoffleitung 11 einen vorgegebenen Druck übersteigt, wird der Niederdruck-Kraftstoff in der Leitung 11 vom Druckregler 10p in den Kraftstofftank 10 abgelassen, um den Druck des Kraftstoffs, der in die niederdruckseitige Kraftstoffleitung 11 abgegeben wird, bei einem vorgegebenen Druck zu halten.
Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 ist mit einem Zylinder 21 und einem Kolben 22 ausgestattet, welche eine Druckkammer 23 der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 begrenzen. Durch die Steuerung eines elektromagnetischen Überströmventils 24 der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 wird die Verbindung der Druckkammer 23 mit der niederdruckseitigen Kraftstoffleitung 11 hergestellt/unterbrochen. Das elektromagnetische Überströmventil 24 ist mit einem Elektromagneten 24s, einer Schraubenfeder 24c und einem Ventilkörper 24v ausgestattet. Die Schraubenfeder 24c dient dazu, den Ventilköper 24v des elektromagnetischen Überströmventils 24 in Richtung der Ventilöffnung zu drängen. Die Vorspannkraft der Schraubenfeder 24c öffnet den Ventilkörper 24v, wenn dem Elektromagneten 24 kein elektrischer Strom zugeführt wird, so daß die niederdruckseitige Kraftstoffleitung 11 mit der Druckkammer 23 verbunden ist. Wenn dem Elektromagneten 24s dagegen Strom zugeführt wird, wird der Ventilkörper 24v verschlossen, die Verbindung zwischen der niederdruckseitigen Kraftstoffleitung 11 und der Druckkammer 23 wird unterbrochen.
Die Druckkammer 23 der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 ist über eine hochdruckseitige Kraftstoffleitung 12 mit der Druckleitung 30 verbunden. Ein Sperrventil 13 ist in der Mitte der hochdruckseitigen Kraftstoffleitung 12 vorgesehen. Das Sperrventil 13 dient dazu, den Rückstrom des Kraftstoffs aus der Hochdruckleitung 30 in die Druckkammer 23 zu verhindern.
Wie in 1 dargestellt, ist die Druckleitung 30 über ein Überdruckventil 14 und eine Entlastungsleitung 15 mit der niederdruckseitigen Kraftstoffleitung 11 verbunden, so daß der Kraftstoffdruck in der Druckleitung 30 nicht zu sehr steigt. Das Überdruckventil 14 öffnet sich, wenn der Kraftstoffdruck in der Druckleitung 30 den festgesetzten Ventilöffnungsdruck übersteigt. Durch das Öffnen des Überdruckventils 14 strömt Kraftstoff aus der Druckleitung 30 über die Entlastungsleitung 15 und die niederdruckseitige Kraftstoffleitung 11 wieder in den Kraftstofftank zurück.
Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20, die vom Verbrennungsmotor 1 angetrieben wird, ist mechanisch mit einer Kurbelwelle 2 als dessen Abtriebswelle verbunden.
Genauer ist ein Nocken 25 auf einer abgasseitigen Nockenwelle 26 befestigt, die mechanisch mit der Kurbelwelle 2 verbunden ist. Wenn der Nocken 25 sich dreht, wird der Kolben 22 im Zylinder 21 auf und ab bewegt.
Nun wird das Steuersystem beschrieben, das verschiedene Arten von Steuerungen für den Verbrennungsmotor 1, die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 und dergleichen durchführt.
Das Steuersystem besteht aus einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 50, die Eingänge von Erfassungssignalen verschiedener Sensoren für die Erfassung der Betriebszustände des Verbrennungsmotors 1 empfängt. Die Sensoren schließen einen Wassertemperatursensor 61 ein, der die Temperatur des Kühlwassers für den Verbrennungsmotor erfaßt, einen Kurbelwinkelsensor 62, der die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 2 erfaßt, einen Nockenwinkelsensor 63, der den Drehwinkel der Nockenwelle 2 erfaßt, und dergleichen.
Aufgrund der von den genannten Sensoren erfaßten Signale führt die ECU 50 eine Drucksteuerung des Kraftstoffs durch die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 und eine Ventilöffnungssteuerung durch das Einspritzventil 40 durch.
Nun werden die Drucksteuerung für den Kraftstoff und die Einspritzsteuerung für den verdichteten Kraftstoffs, der dem Verbrennungsmotor 1 zugeführt werden soll, die von der ECU 50 durch die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 ausgeführt wird, beschrieben.
Die ECU 50 hat die Aufgabe, die Drucksteuerung für den Kraftstoff durchzuführen, welcher der Kraftstoffleitung 30 zugeführt wird, und zwar durch Steuern des elektromagnetischen Überströmventils 24 mittels der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20, die während des Betriebs des Verbrennungsmotors 1 den Kolben 22 sich innerhalb des Zylinders 21 auf und ab bewegen läßt, so daß das Fassungsvermögen der Druckkammer 23 variiert. Wenn der Kolben 22 durch die Drehbewegung des Nockens 25 in die Richtung bewegt wird, in der das Fassungsvermögen der Druckkammer 23 steigt, wird das elektromagnetische Überströmventil 24 geöffnet, so daß der Kraftstoff, der aus dem Kraftstofftank 10 hochgepumpt wurde, in die Druckkammer 23 gelangen kann. Wenn dagegen der Kolben 22 durch die Drehbewegung des Nockens 25 in die Richtung bewegt wird, in der das Fassungsvermögen der Druckammer 23 abnimmt, wird das elektromagnetische Überströmventil 24 zu einem vorgegeben Zeitpunkt geschlossen. Dadurch kann die Verbindung zwischen der Druckkammer 23 und der niederdruckseitigen Kraftstoffleitung 11 unterbrochen werden, so daß der Kraftstoff in der Druckkammer 23 verdichtet wird. Der verdichtete Kraftstoff wird über das Sperrventil 13 der Druckleitung 30 zugeführt.
Der bei einem festgesetzten Druck gehaltene Kraftstoff, der sich in der Druckleitung 30 befindet, wird durch des Einspritzventil 40 jeweils direkt in die Zylinder (Nr. 1 bis Nr. 6) des Verbrennungsmotors 1 gespritzt.
Nun wird die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsteuerung beim Starten des Verbrennungsmotors 1 beschrieben.
In dieser Ausführungsform teilt sich der Zeitraum vom Starten des Verbrennungsmotors 1 bis zum Abschluß des Startens in drei Phasen, das heißt, eine Phase bis zum Beginn der Verbrennung, eine Aufwärmehase und eine Phase, in der das Starten unterstützt wird. Jede der in den genannten drei Phasen durchgeführten Steuerungen ist jeweils unterschiedlich. Die Phase bis zum Beginn der Verbrennung dauert bis zu dem Augenblick unmittelbar vor dem Beginn der Verbrennung des Kraftstoffs, der in den Zylinder des Verbrennungsmotors 1 eingespritzt wurde. Die Aufwärmehase dauert von dem Augenblick, in dem der in den Zylinder des Verbrennungsmotors 1 eingespritzte Kraftstoff zu brennen beginnt, bis zu dem Augenblick, wo der Verbrennungsmotor 1 für mindestens eine vorgegebene Zeitdauer aufgewärmt wurde. Die Phase, in der die Verbrennung unterstützt wird, dauert vom Abschluß des vorgegebenen Zeitraums, in dem der Verbrennungsmotor aufgewärmt wurde, bis zum Abschluß des Startens.
In 2 ist eine Steuerroutine zur Bestimmung einer der genannten Phasen beschrieben, die gemäß dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors durchgeführt wird. 2 ist ein Fließschema, das das Verfahren zur Festsetzung einer der genannten Phasen darstellt, das von der ECU 50 in einem vorgegebenen Zyklus wiederholt wird.
Zunächst wird im Fließschema, das in 2 dargestellt ist, festgestellt, ob der Verbrennungsmotor 1 sich im Startstadium befindet. Das Startstadium bezeichnet den Zeitraum ab dem Anlassen des Verbrennungsmotors 1 als Antwort auf die Betätigung des Anlassers über einen Zündschalter (nicht gezeigt), in dem der Verbrennungsmotor 1 unabhängig betrieben werden kann. Dieses Stadium, in dem der Verbrennungsmotor 1 unabhängig betrieben werden kann, entspricht dem Zeitraum bis zum Erreichen einer vorgegebenen Drehzahl der Kurbelwelle 2, die vom Kurbelwinkelsensor 62 erfaßt wird.
Falls die Antwort in Schritt 100 JA lautet, d. h. falls sich der Motor im Startstadium befindet, geht das Verfahren zu Schritt 110 über. In Schritt 110 wird festgestellt, ob die Drehzahl der Kurbelwelle 2, die vom Kurbelwinkelsensor 62 erfaßt wird, seit dem Beginn des Anlassens einmal über eine Drehzahl NE1 hinausgeht.
Die Drehzahl NE1 wird verwendet, um den Beginn der Verbrennung des in den Zylinder des Verbrennungsmotors 1 eingespritzten Kraftstoff zu erfassen. Sie kann auf einen Wert gesetzt werden, der um einen gewissen Betrag höher ist als die Drehzahl der Kurbelwelle 2, die sich aus dem Anlassen der Verbrennungsmotors 1 durch den Starter ergibt.
Falls die Antwort in Schritt 5110 JA ist, d. h. falls festgestellt wird, daß die Drehzahl der Kurbelwelle 2 größer geworden ist als die Drehzahl NE1, geht das Verfahren zu Schritt 120 über. In Schritt 120 wird ein Flag f1 für den Beginn der Verbrennung auf 1 gesetzt. Der Verbrennungsbeginn-Flag f1 wird auf 1 gesetzt, sobald der Beginn der Verbrennung des beim Starten des Verbrennungsmotors 1 eingespritzten Kraftstoffs erfaßt wurde.
In Schritt 130 wird festgestellt, ob die Drehzahl der Kurbelwelle 2 einmal höher wird als die Drehzahl NE2 zu Beginn des Anlassens. Die Drehzahl NE2 wird verwendet, um festzustellen, oder der Verbrennungsmotor 1 sich ausreichend lang im Aufwärmstadium befunden hat, wo trotz der Erweiterung des Zeitraums für die Kraftstoffeinspritzung kein Naßwerden oder Verrußen der Zündkerze auftritt.
Falls in Schritt 130 JA als Antwort erhalten wird, d. h. falls festgestellt wird, daß die Drehzahl der Kurbelwelle 2 höher wird als die Drehzahl NE2, was darauf hinweist, daß sich der Motor in der Phase der Startunterstützung befindet, geht das Verfahren zu Schritt 140 über.
In Schritt 140 wird ein Flag f2 für die Unterstützung des Startens auf den Wert 1 gesetzt. Dieser Flag f2 wird auf 1 gesetzt, wenn erfaßt wird, daß die Drehzahl der Kurbelwelle 2 die Drehzahl NE2 überschreitet.
Falls die Antwort in Schritt 100 NEIN ist, d. h. falls festgestellt wird, daß der Verbrennungsmotor sich nicht im Stadium des Startens befindet, geht das Verfahren zu Schritt 150 über, wo der Flag f1 für die Erfassung des Verbrennungsbeginns und der Flag 2 für die Förderung des Startens jeweils auf 0 gesetzt werden.
Wenn die Verfahren der Schritte 140, 150 jeweils abgeschlossen sind, oder in den Verfahren der Schritte 110, 130 NEIN als Antwort erhalten wird, endet die Routine. Die Werte für den Flag f1 für die Erfassung des Verbrennungsbeginns und für den Flag f2 für die Startunterstützung, die im Lauf des genannten Verfahrens gesetzt wurden, können jeweils für die Festsetzung der genannten drei Phasen verwendet werden. Falls der Flag f2 auf 0 gesetzt ist, und der Flag f2 ebenfalls auf 0 gesetzt ist, bedeutet das, daß der Motor sich weder in der Phase des Verbrennungsbeginns noch im Stadium des Startens befindet. Wenn der Flag f1 auf 1 gesetzt ist, und der Flag f2 auf 0 gesetzt ist, bedeutet das, daß sich der Motor in der Aufwärmehase befindet. Falls der Flag f1 auf 1 gesetzt ist, und der Flag f2 ebenfalls auf 1 gesetzt ist, bedeutet das, daß der Motor sich in der Phase der Startunterstützung befindet.
Nun wird mit Bezug auf 3 die Steuerroutine für die Durchführung der Startsteuerung des Verbrennungsmotors für jede der oben beschriebenen Phasen beschrieben. 3 ist ein Fließschema für die Steuerroutine der oben genannten Verfahren. Die ECU 50 kann auch dieses Verfahren in einem vorgegebene Zyklus wiederholen.
3 zeigt, daß in Schritt 200 festgestellt wird, ob der Verbrennungsmotor 1 sich im Startstadium befindet, wie in Schritt 100 des Fließschemas von 2. Falls in Schritt 200 JA als Antwort erhalten wird, d. h. sich der Verbrennungsmotor im Startstadium befindet, geht das Verfahren zu Schritt 210 über.
In Schritt 210 wird vor der Durchführung der Kraftstoffeinspritz-Steuerung für den Verbrennungsmotor 1 der Steuermodus für die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 bestimmt. Es wird aufgrund der vom Wassertemperatursensor 61 erfaßten Ergebnisse festgestellt, ob beim Starten des Verbrennungsmotors 1 die Durchführung einer Kraftstoff-Verdichtungssteuerung durch Steuern des elektromagnetischen Überlaufventils 24 notwendig ist. Das heißt, es wird zwischen der direkten Zufuhr eines durch die Förderpumpe 10f verdichteten Kraftstoffs in die Druckleitung 30, und der Zufuhr eines durch die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 verdichteten Kraftstoffs in die Druckleitung 30 entschieden.
Diese Entscheidung wird aufgrund des Ergebnisses der Feststellung durchgeführt, ob die Temperatur des Kühlwassers gleich oder niedriger ist als eine vorgegebene Temperatur. Falls die Kühlwassertemperatur gleich oder niedriger ist als die vorgegebene Temperatur, wird keine Steuerung des elektromagnetischen Überlaufventils 24 durchgeführt. Wenn das elektromagnetische Überlaufventil 24 nicht gesteuert wird, kann der Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 10 nicht zur Druckleitung 30 geführt werden, während der Ventilkörper 24v geschlossen ist. Demgemäß wird die Zufuhrmenge des Kraftstoffs zur Druckleitung 30 pro Drehung in einem vorgegebenen Kurbelwinkel größer als die Menge in dem Fall, wo das elektromagnetische Überlaufventil 24 nicht gesteuert wird.
Dann geht das Verfahren zu Schritt 220 und den folgenden Schritten über, wo die Kraftstoffeinspritz-Steuerung beim Starten des Verbrennungsmotors durchgeführt wird. In Schritt 220 wird festgestellt, ob sowohl der Flag f1 als auch der Flag f2 auf 0 gesetzt sind. Falls in Schritt 220 als Antwort JA erhalten wird, d. h. wenn sowohl der Flag f1 als auch der Flag f2 auf 0 gesetzt sind, wird festgestellt, daß der Startvorgang sich in der Phase bis zum Anfang der Verbrennung befindet, in dem ein Beginn der Verbrennung des beim Starten des Verbrennungsmotors 1 eingespritzten Kraftstoffs nicht erfaßt wird. Das Verfahren geht dann zu Schritt 230 über.
In Schritt 230 werden die Kraftstoff-Einspritzmenge und die Zeitsteuerung für die Kraftstoffeinspritzung beim Starten festgesetzt. Die genannte Festsetzung wird auf die in 4 dargestellte Weise durchgeführt. Zuerst wird der Kurbelwinkel bezüglich des Oberen Totpunkts (TDC) des Kolbens (nicht gezeigt) in jedem Zylinder aufgrund der Erfassungssignale des Kurbelwinkelsensors 62 und des Nockenwinkelsensors 63 erhalten. Die Kraftstoffeinspritz-Menge und die Zeitsteuerung für die Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder, in den der Kraftstoff eingebracht wird, werden für einen Punkt berechnet, wo der Kolben bei 450°CA bezüglich des Totpunkts vorgeschoben ist.
Die Menge des eingespritzten Kraftstoffs wird gemäß dem Aufwärmzustand (dem Kaltstartzustand) des Verbrennungsmotors 1 berechnet. Genauer wird die Kraftstoff-Einspritzmenge gemäß dem Erfassungssignal vom Wassertemperatursensor 61 berechnet. Die Berechnung der Kraftstoff-Einspritzmenge in den Zylinder, in den der Kraftstoff eingespritzt wird, kann auch nur einmal beim Starten des Motors durchgeführt werden anstelle einer Berechnung bei jedem Vorschub bei 450°CA.
Die Zeitsteuerung für die Kraftstoffeinspritzung wird so festgesetzt, daß die errechnete Kraftstoff-Einspritzmenge innerhalb des zulässigen Kurbelwinkelbereichs eigerichtet wird, bei dem eine vorgegebene Kraftstoffeinspritzung zugelassen wird. Das vorschubseitige Ende des zulässigen Kurbelwinkelbereichs wird auf einen Punkt in einem späteren Stadium des Abgashubs als Grenzpunkt gesetzt, ab denn vor dem Ver brennen die vorgegebene oder eine größere Kraftstoffeinspritzmenge nicht mehr an das Abgassystem des Verbrennungsmotors 1 abgegeben wird. Dagegen wird das rückzugseitige Ende des zulässigen Kurbelwinkelbereichs auf eine Punkt im früheren Stadium des Verdichtungshubs als Grenzpunkt gesetzt, ab dem eine Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder des Verbrennungsmotors 1 zugelassen wird. In diesem Fall wird ein Fortschreiten von 390°CA auf 60°CA als zulässiger Kurbelwinkelbereich gesetzt. Der zulässige Kurbelwinkelbereich kann jedoch aufgrund des Erfassungssignals des Wassertemperatursensors variieren.
Die Zeitsteuerung für die Kraftstoffeinspritzung wird innerhalb des zulässigen Kurbelwinkelbereichs aufgrund der Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 2 eingestellt, die vom Kurbelwinkelsensor 62 erfaßt wird. Obwohl der Kurbelwinkelbereich der gleiche ist, kann die entsprechende Zeit mit der Drehzahl der Kurbelwelle 2 variieren. Vorzugsweise wird die Kraftstoffeinspritzung so gesteuert, daß sie nicht bei möglichst weitem Vorschub oder bei möglichst weitem Rückzug stattfindet, sondern im Mittelabschnitt des zulässigen Kurbelwinkelbereichs, um zu verhindern, daß die Zündkerze naß wird oder verrußt.
Die Kraftstoffeinspritz-Steuerung wird aufgrund der festgesetzten Menge und Zeitsteuerung für die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt. Dan wird zu einem vorgegebenen Zeitpunkt eine Zündsteuerung durch die Zündkerze des Verbrennungsmotors 1 durchgeführt.
In Schritt 240 wird festgestellt, ob der Flag f1 auf 1 gesetzt ist und der Flag f2 auf 0 gesetzt ist. Falls in Schritt 240 JA als Antwort erhalten wird, wird entschieden, daß der Motor sich in der Aufwärmehase befindet. Das Verfahren geht zu Schritt 250 über.
In Schritt 250 wird die Steuerung für die Reduzierung des Zeitraums für die Kraftstoffeinspritzung gemäß dem Zeitdiagramm durchgeführt, das in den 5A bis 5C dargestellt ist. Die durchgezogene Line des in 5A dargestellten Zeitdiagramms stellt die Veränderung der Kurbeldrehzahl gemäß dieser Ausführungsform dar. 5B stellt den Zeitpunkt dar, zu dem die Kraftstoffeinspritzung beginnt, und 5C stellt den Zeitpunkt dar, zu dem die Kraftstoffeinspritzung abgeschlossen wird.
Wie in 5B dargestellt, wird die Kraftstoffeinspritzung mit Bezug auf die Vorschubgrenze des zulässigen Kurbelwinkelbereichs, der in 4 dargestellt ist, verzögert. Wie in 5C dargestellt, wird der Zeitpunkt des Abschlusses der Kraftstoffeinspritzung mit Bezug auf die Rückzugsgrenze des in 4 gezeigten zulässigen Kurbelwinkelbereichs vorgezogen. Unter dieser Steuerung wird die Kraftstoffeinspritzmenge nicht berechnet. Der Zeitraum ab dem Beginn der Kraftstoffeinspritzung bis zum Abschluß der Kraftstoffeinspritzung, wie er in den 5B und 5C gesetzt ist, wird als Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung eingestellt.
Durch die Reduzierung des Zeitraums für die Kraftstoffeinspritzung kann die Kraftstoffeinspritz-Steuerung während eines Zeitraums durchgeführt werden, der nicht der Zeitraum ist, bei dem ein Naßwerden oder ein Verrußen der Zündkerze wahrscheinlich ist. In den 5B und 5C ist der Zeitraum ab 300°CA bis 90°CA als Beispiel für diese Kraftstoffeinspritz-Steuerung dargestellt. Der Zeitraum für die Kraftstoffeinspritz-Steuerung kann jedoch aufgrund des Erfassungssignals vom Wassertemperatursensor 61 variabel eingestellt werden. In diesem Fall wird der Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung vorzugsweise variabel eingestellt, und zwar unter Berücksichtigung mindestens einer der Bedingungen bestehend aus einer Bedingung, unter der die Wahrscheinlichkeit eines Naßwerdens oder Verrußens der Zündkerze mit dem Aufwärmzustand (dem Kaltstartzustand) des Verbrennungsmotors variiert, und einer Bedingungen, unter der die Kraftstoffmenge, die für das Starten erforderlich ist, mit dem Aufwärmzustand (dem Kaltstartzustand) des Verbrennungsmotors variiert.
Der Zeitpunkt für den Beginn der Kraftstoffeinspritzung oder der Zeitpunkt für den Abschluß der Kraftstoffeinspritzung vor dem Augenblick, in dem die Drehzahl der Kurbelwelle 2 die vorgegebene Drehzahl NE1 erreicht, wird gemäß der Drehzahl der Kurbelwelle 2 variabel eingestellt. Daher wird der zulässige Kurbelwinkelbereich in den 5B und 5C von einer durchbrochenen Linie dargestellt. Der Zeitpunk für den Be ginn der Kraftstoffeinspritzung und der Zeitpunkt für den Abschluß der Kraftstoffeinspritzung, die in den 5B und 5C jeweils von einer durchgezogenen Linie dargestellt sind, stellen einen Befehlswert dar, der nicht unbedingt mit dem Wert übereinstimmt, der den tatsächlichen Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung anzeigt. Selbst bei einem Signal, das befiehlt, den Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung auf „300°CA bis 90°CA” zu setzen, wird die Kraftstoffeinspritz-Steuerung vor dem Zeitpunkt t1 in dem Kraftstoffeinspritz-Zeitraum durchgeführt, der mit einer Anweisung übereinstimmt, die auf dem Kraftstoffeinspritz-Zeitraum beruht, der wie in 4 dargestellt berechnet wurde.
In Schritt 260 wird festgestellt, ob der Flag f2 auf 1 gesetzt ist. Falls in Schritt 260 JA als Antwort erhalten wird, d. h. der Flag f2 auf 1 gesetzt ist, wird entschieden, daß der Startablauf in der Phase der Startunterstützung angekommen ist. Das Verfahren geht dann zu Schritt 270 über.
In Schritt 270 wird der Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung auf die in den 5A bis 5C dargestellte Weise erweitert. Das heißt, der Beginn der Kraftstoffeinspritzung wird wie in 5B gezeigt zur Vorschubseite hin verschoben, und der Zeitpunkt für den Abschluß der Kraftstoffeinspritzung wird wie in 5C gezeigt zur Rückzugseite hin verschoben. Unter der genannten Steuerung wird dann die Kraftstoff-Einspritzmenge nicht berechnet. Der Zeitraum vom Beginn der Kraftstoffeinspritzung bis zum Abschluß der Kraftstoffeinspritzung wie er in den 5B und 5C gesetzt wurde, wird als Kraftstoffeinsprtz-Zeitraum festgesetzt.
Da der Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung erweitert wird, nachdem festgestellt wurde, daß der Verbrennungsmotor ausreichend aufgewärmt wurde, um ein Naßwerden oder Verrußen der Zündkerze wirksam verhindern zu können, kann die Kraftstoffeinspritzung in ausreichendem Umfang durchgeführt werden, und gleichzeitig verhindert werden, daß die Zündkerze naß wird oder verrußt.
In den 5B und 5C ist der Zeitraum von 390°C CA bis 60°CA als Beispiel für einen Kraftstoff-Einspritzzeitraum dargestellt. Der Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung kann jedoch aufgrund des Erfassungssignals vom Wassertemperatursensor 61 variabel eingestellt werden. In diesem Fall wird der Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung vorzugsweise mit Rücksicht auf mindestens eine der Bedingungen variabel eingestellt, die ausgewählt sind aus einer Bedingung, unter der die Wahrscheinlichkeit des Naßwerdens oder Verrußens der Zündkerze mit dem Aufwärmzustand (dem Kaltstartzustand) des Verbrennungsmotors variiert, und einer Bedingung, unter der die für das Starten erforderliche Kraftstoffmenge mit dem Aufwärmzustand (dem Kaltstartzustand) des Verbrennungsmotors variiert.
Falls in Schritt 200 NEIN als Antwort erhalten wird, d. h. falls festgestellt wird, daß der in den Verbrennungsmotor sich nicht im Startstadium befindet, oder jedes der Verfahren in den Schritten 230, 250 und 270 abgeschlossen ist, endet die Steuerroutine.
In dieser Ausführungsform wird eine Steuerung für die Reduzierung des Kraftstoffeinspritz-Zeitraums durchgeführt, wenn der Verbrennungsbeginn des in den Zylinder des Verbrennungsmotors 1 eingespritzten Kraftstoffs erfaßt wird (siehe 5A bis 5C, Zeitpunkt t1). Dies ermöglicht die Verhinderung einer zu starken Konzentration des Kraftstoffs im Zylinder und die Kraftstoffeinspritzung bei einem Kurbelwinkel, bei dem ein Naßwerden oder Verrußen wahrscheinlich ist. Eine Kraftstoffeinspritz-Steuerung bei Reduzierung des Zeitraums für die Kraftstoffeinspritzung ermöglicht es, den Verbrennungsmotor 1 aufzuwärmen. Wenn die Kurbeldrehzahl die Drehzahl N2 überschreitet, ist der Verbrennungsmotor 1 aufgewärmt, und der Kraftstoff wird problemlos zerstäubt. Falls entschieden wird, daß ein Naßwerden oder Verrußen der Zündkerze unwahrscheinlich ist, wird der Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung erweitert (siehe 5A bis 5C, Zeitpunkt t2). Dies ermöglicht die Einspritzung einer ausreichenden Kraftstoffmenge, um das Starten des Verbrennungsmotors 1 zu unterstützen.
Falls die Kraftstoffeinspritz-Steuerung auf die in 4 dargestellte Weise ohne Reduzierung des Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, entwickelt sich die Kurbeldrehzahl wie von der durchbrochenen Linie in 5A dargestellt, d. h., das Starten kann fehlschlagen. Insbesondere wenn das Starten des Motors bei einer zu niedrigen Temperatur versucht wird, beispielsweise bei –15°C, ist es schwierig, das Starten erfolgreich durchzuführen. In diesem Fall wird zum Zeitpunkt t1 und danach, wenn die Verbrennung des in den Zylinder des Motors 1 eingespritzten Kraftstoffs beginnt, der tatsächliche Zeitraum, der dem zulässigen Kurbelwinkelbereich (390°CA bis 60°CA) entspricht, wegen der Zunahme der Drehzahl der Kurbelwelle 2 reduziert. Wenn der tatsächliche Zeitraum reduziert wird, wird eine Kraftstoffeinspritz-Steuerung über den ganzen zulässigen Kurbelwinkelbereich durchgeführt. Dann kann die Kraftstoffeinspritzung auch bei einem Kurbelwinkel fortgesetzt werden, bei dem ein Naßwerden oder Verrußen der Zündkerze wahrscheinlich ist. Somit steigt die Konzentration des unverbrannten Kraftstoffs im Verbrennungsmotors 1. Das kann zu Fehlzündungen des Verbrennungsmotors führen, die den Startvorgang stören.
Gemäß dieser Ausführungsform können die folgenden Vorteile erzielt werden.

(1) Wenn der Beginn der Verbrennung des in den Zylinder des Verbrennungsmotors 1 eingespritzten Kraftstoffs erfaßt wird, wird eine Steuerung durchgeführt, mit der der Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung reduziert wird. Dies ermöglicht die Vermeidung eines zu starken Anstiegs der Kraftstoffkonzentration im Zylinder ebenso wie die Vermeidung einer Kraftstoffeinspritzung bei einen Kurbelwinkel, bei dem ein Naßwerden oder Verrußen der Zündkerze wahrscheinlich ist.
(2) Wenn die Kurbeldrehzahl die vorgegebene Kurbeldrehzahl NE2 übersteigt, ist der Verbrennungsmotor 1 aufgewärmt. Dadurch ist eine Zerstäubung des Kraftstoffs möglich. Wenn entschieden wird, daß ein Naßwerden oder Verrußen der Zündkerze unwahrscheinlich ist, wird der Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung erweitert. Danach kann eine Kraftstoffmenge eingespritzt werden, die ausreicht, um das Starten des Verbrennungsmotors durchzuführen.
(3) Die Zeitsteuerung für die Kraftstoffeinspritzung wird gemäß der Kurbeldrehzahl innerhalb des zulässigen Kurbelwinkelbereichs eingestellt, bis die Verbrennung des in den Zylinder des Verbrennungsmotors 1 eingespritzten Kraftstoffs beginnt.

Dadurch ist es möglich, die geeignete Kraftstoffmenge zu dem richtigen Zeitpunkt einzuspritzen, der gemäß der Kurbeldrehzahl ermittelt wurde.
Diese Ausführungsform kann auf folgende Weise modifiziert werden.
In der obigen Ausführungsform wird die Steuerung für die Einengung des Kraftstoffeinspritz-Zeitraums anhand eines festgelegten Zeitraums (Aufwärmzeitraums) ab der Erfassung des Verbrennungsbeginns des in den Zylinder des Verbrennungsmotors 1 eingespritzten Kraftstoffs bis zu dem Augenblick, wo die Kurbeldrehzahl die Drehzahl NE2 übersteigt, eingestellt. Der Startpunkt für die Einengung des Kraftstoff-Einspritzzeitraums ist nicht beschränkt, kann aber auf einen geeigneten Punkt nach der Erfassung des Verbrennungsbeginns des in den Zylinder des Verbrennungsmotors 1 eingespritzten Kraftstoffs gesetzt werden. Beispielsweise kann der Startpunkt so gesetzt werden, daß er nach der Erfassung des Verbrennungsbeginns des in den Zylinder des Verbrennungsmotors 1 eingespritzten Kraftstoffs liegt, und die Zeitsteuerung für die Kraftstoffeinspritzung wird für jeden der Zylinder so durchgeführt wie in 4 dargestellt.
In der genannten Ausführungsform wird der Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung erweitert, nachdem die Kurbeldrehzahl die vorgegebene Drehzahl NE2 übersteigt. Selbstverständlich ist die Steuerung jedoch nicht auf diese Methode beschränkt. Die Häufigkeit der Verbrennungen in den Zylindern des Verbrennungsmotors wird jeweils durch Überwachen der Kurbeldrehzahl erhalten. Die Steuerung für die Erweiterung des Zeitraums der Kraftstoffeinspritzung kann durchgeführt werden, wenn die ermittelte Häufigkeit einen vorgegebenen Wert erreicht oder unterschreitet. Genauer kann die Entscheidung, ob der Verbrennungsmotor 1 so weit aufgewärmt wurde, daß ein Naßwerden oder Verrußen der Zündkerze unwahrscheinlich ist, aufgrund eines geeigneten Parameters durchgeführt werden, auch wenn gerade eine Steuerung durchgeführt wird, um den Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung zu erweitern.
Es kann eine Steuerung für die Verengung des Kraftstoff-Einspritzzeitraums unmittelbar nach dem Beginn der Verbrennung (im Gegensatz zu dem Fall nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit) durchgeführt werden, um das Naßwerden oder Verrußen der Zündkerze zu vermeiden.
Die Art der Kraftstoffeinspritz-Steuerung, die durchgeführt wird, bis der Beginn der Verbrennung des in den Zylinder des Verbrennungsmotors eingespritzten Kraftstoffs festgestellt wird, ist nicht auf das in 4 gezeigte Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann der in 4 gezeigte zulässige Kurbelwinkelbereich als Zeitsteuerung für die Kraftstoffeinspritzung verwendet werden. In diesem Fall muß bei einem Vorschubwinkel von 450°CA die Menge des eingespritzten Kraftstoffs nicht berechnet werden.
In der obigen Ausführungsform wird die Steuerung für die Einengung des Kraftstoff-Einspritzzeitraums über einen festgelegten Zeitraum (Aufwärmzeitraum) durchgeführt. Man kann jedoch auch den zulässigen Kurbelwinkelbereich, bei dem eine Kraftstoffeinspritzung zulässig ist, anstelle des Zeitraums für die Kraftstoffeinspritzung einengen. In diesem Fall wird die Kraftstoff-Einspritzmenge auf die in 4 gezeigte Weise berechnet.
In der obigen Ausführungsform wird die Steuerung für die Erweiterung des Zeitraums für die Kraftstoffeinspritzung duchgeführt, nachdem ein vorgegebener Zeitraum (Aufwärmzeitraum) abgelaufen ist. Es kann jedoch auch der zulässige Kurbelwinkelbereich, in dem eine Kraftstoffeinspritzung zulässig ist, anstelle des Zeitraums für die Kraftstoff-Einspritzung erweitert werden. In diesem Fall wird die Kraftstoffeinspritz-Menge auf die in 4 dargestellte Weise berechnet.
In der obigen Ausführungsform wird die Steuerroutine für die Kraftstoffeinspritzung immer beim Starten durchgeführt wie in den 2 und 3 gezeigt. Diese Steuerroutine kann jedoch dann durchgeführt werden, wenn mindestens eine der Bedingungen eingerichtet ist, die. aus der Betriebsumgebung und dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors bestehen. Beispielsweise kann die Steuerroutine durchgeführt werden, wenn die Temperatur des Kühlwassers eine vorgegebene Temperatur erreicht oder unterschreitet.
Das Verfahren zur Einengung oder Erweiterung des Kraftstoffeinspritz-Zeitraums kann aufgrund der Kühlwassertemperatur wie in der obigen Ausführungsform durchgeführt werden. Dieses Verfahren kann beliebig sein, solange es nur aufgrund mindestens einer der Bedingungen Betriebszustand und Betriebsumgebung des Verbrennungsmotors durchgeführt wird.
In der obigen Ausführungsform wird die Entscheidung, ob die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 angesteuert wird, aufgrund der Kühlwassertemperatur bei der Startsteuerung getroffen. Diese Entscheidung kann jedoch auch aufgrund des Betriebszustands oder der Betriebsumgebung des Verbrennungsmotors 1 getroffen werden, die aus geeigneten Parameter abgeleitet werden. Alternativ dazu kann die Ansteuerung der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 bei der Startsteuerung unterbrochen werden, unabhängig vom Betriebszustand oder der Betriebsumgebung des Verbrennungsmotors 1.
In der obigen Ausführungsform wird der Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung oder der zulässige Kurbelwinkelbereich in einem vorgegebenen Zeitraum (Aufwärmzeitraum) eingeengt, der nach dem Verbrennungsbeginn des in den Zylinder des Verbrennungsmotors 1 eingespritzten Kraftstoffs gesetzt wird. Der Befehlswert, der verwendet wird, um die Menge des eingespritzten Kraftstoffs zu steuern, kann innerhalb des vorgegeben Zeitraums jedoch auch zwangseingeengt werden. Dadurch wird es möglich, eine übermäßig Zunahme der Kraftstoffkonzentration im Zylinder zu vermeiden. Die Senkung des Befehlswerts für die Menge des eingespritzten Kraftstoffs ermöglich es, die Kraftstoffeinspritzung bei einem Kurbelwinkel durchzuführen, der nicht mit dem übereinstimmt, bei dem ein Naßwerden oder Verrußen der Zündkerze wahrscheinlich ist.
In der obigen Ausführungsform dient die ECU 50 dazu, die Steuerung für die Erweiterung des zulässigen Kurbelwinkelbereichs nach Ablauf des zulässigen (Auf wärm-)Zeitraums durchzuführen oder um die Kraftstoff-Einspritzmenge zu berechnen. Statt der ECU 50 kann nach Belieben jedoch auch eine andere Hardware verwendet werden, die allein für die Durchführung der oben beschriebenen Steuerung eingesetzt wird.
Der Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung oder der Zeitpunkt für die Berechnung des Zeitraums für die Kraftstoffeinspritzung sind nicht auf die beschränkt, die in dem Ausführungsbeispiel angegeben wurden. Außerdem sind die Konstruktionen der Hochdruck-Kraftstoffpumpe oder des Verbrennungsmotors nicht auf die beschränkt, die in 1 dargestellt sind.

Claims

Steuervorrichtung für die Kraftstoffeinspritzung in einen Verbrennungsmotor (1) vom Direkteinspritzungs-Typ, um die Menge des Kraftstoffs, die beim Starten des Verbrennungsmotors (1) direkt in einen Zylinder eingespritzt wird, zu steuern, wobei die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung ein Steuermittel (50) enthält, um den zulässigen Kurbelwinkelbereich, in dem innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums (t1 bis t2) im Anschluß an den Verbrennungsbeginn des beim Start des Verbrennungsmotors (1) eingespritzten Kraftstoffs eine Kraftstoffeinspritzung zugelassen wird, zu erweitern, so daß der erweiterte zulässige Kurbelwinkelbereich nach dem Ablauf des vorgegebenen Zeitraums (t1 bis t2) größer wird als der zulässige Kurbelwinkelbereich innerhalb des vorgegebenen Zeitraums (t1 bis t2), dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel (50) aufweist: Mittel zum Erfassen des Zeitpunkts des Verbrennungsbeginns (t1) des beim Start des Verbrennungsmotors (1) eingespritzten Kraftstoffs; und Mittel zum Erfassen einer Drehzahl der Kurbelwelle, so daß das Steuermittel (50) in der Lage ist, eine Steuerung des Kraftstoffeinspritz-Zeitraums derart durchzuführen, daß, wenn zum ersten Zeitpunkt (t1) der Verbrennungsbeginn des eingespritzten Kraftstoffs festgestellt wird, der Kraftstoffeinspritz-Zeitraum reduziert wird, und, wenn eine Überschreitung einer vorbestimmten Drehzahl (NE2) der Kurbelwelle festgestellt wird, der Kraftstoffeinspritz-Zeitraum zu einem zweiten Zeitpunkt (t2) erweitert wird.
Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, worin das Steuermittel (50) den Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung innerhalb des vorgegebenen Zeitraums auf den zulässigen Kurbelwinkelbereich innerhalb des vorgegebenen Zeitraums einstellt.
Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin die Steuervorrichtung (50) den Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung nach Ablauf des vorgegebenen Zeitraums auf einen erweiteren zulässigen Kurbelwinkelbereich einstellt.
Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das Steuermittel (50) den vorgegeben Zeitraum auf den Zeitraum einstellt, bis die Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) eine vorgegebene Drehzahl überschreitet.
Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das Steuermittel (50) den zulässigen Kurbelwinkelbereich innerhalb des vorgegebenen Zeitraums variabel gestaltet, und zwar gemäß mindestens einem der Faktoren Betriebsumgebung und Betriebszustand des Verbrennungsmotors (1) bei dessen Start.
Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin das Steuermittel (50) den erweiterten zulässigen Kurbelwinkelbereich variabel gestaltet, und zwar gemäß mindestens einem der Faktoren Betriebsumgebung und Betriebszustand des Verbrennungsmotors (1) bei dessen Start.
Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin das Steuermittel (50) den zulässigen Kurbelwinkelbereich vor dem vorgegebenen Zeitraum erweitert, so daß er größer ist als der zulässige Kurbelwinkelbereich innerhalb des vorgegebenen Zeitraums.
Steuervorrichtung für die Kraftstoffeinspritzung in einen Verbrennungsmotor (1) vom Direkteinspritzungs-Typ für die Steuerung der Kraftstoffmenge, die beim Starten des Verbrennungsmotors eingespritzt wird, wobei die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung ein Berechnungsmittel (50) zum Berechnen eines Befehlswerts für die Steuerung der Kraftstoffmenge, die in einen Zylinder des Verbrennungs motors (1) eingespritzt wird, einschließt, sowie ein Steuermittel (50) für die Durchführung einer Kraftstoffeinspritzung aufgrund des errechneten Befehlswerts, wobei die Kraftstoffeinspritz-Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Steuervorrichtung (50) aufweist: Mittel zum Erfassen eines ersten Zeitpunkts des Verbrennungsbeginns (t1) des beim Start des Verbrennungsmotors (1) eingespritzten Kraftstoffs; und Mittel zum Erfassen einer Drehzahl der Kurbelwelle; wobei das Steuermittel (50) in der Lage ist, über einen vorgegebenen Zeitraum (t1 bis t2) nach dem Beginn der Verbrennung des beim Start des Verbrennungsmotors (1) eingespritzten Kraftstoffs zum Zeitpunkt (t1) eine Herabsetzung des Befehlswerts für die Steuerung der Kraftstoff-Einspritzmenge zu erzwingen; und nach Ablauf des vorgegebenen Zeitraums (t1 bis t2) die erzwungene Herabsetzung des Befehlswerts zu einem zweiten Zeitpunkt (t2) zu beenden, wenn eine Überschreitung der vorbestimmten Drehzahl (NE2) der Kurbelwelle festgestellt wird.
Steuerverfahren für die Kraftstoffeinspritzung in einen Verbrennungsmotor (1) vom Direkteinspritzungs-Typ für die Steuerung der Kraftstoffmenge, die beim Starten des Verbrennungsmotors (1) direkt in einen Zylinder eingespritzt wird, wobei das Steuerverfahren die folgenden Schritte umfaßt: Erweitern des zulässigen Kurbelwinkelbereichs, in dem eine Kraftstoffeinspritzung innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums (t1 bis t2) im Anschluß an den Verbrennungsbeginn des beim Starten des Verbrennungsmotors (1) eingespritzten Kraftstoffs zulässig ist, so daß der nach Ablauf des vorgegebenen Zeitraums (t1 bis t2) erweiterte zulässige Kurbelwinkelbereich größer wird als der zulässige Kurbelwinkelbereich innerhalb des vorgegebenen Zeitraums (t1 bis t2), Erfassen des Zeitpunkts des Verbrennungsbeginns (t1) des beim Start des Verbrennungsmotors (1) eingespritzten Kraftstoffs; Erfassen einer Drehzahl der Kurbelwelle; und Durchführen einer Steuerung des Kraftstoffeinspritz-Zeitraums derart, daß, wenn zum ersten Zeitpunkt (t1) der Verbrennungsbeginn des eingespritzten Kraftstoffs festgestellt wird, der Kraftstoffeinspritz-Zeitraum reduziert wird, und, wenn eine Überschreitung der vorbestimmten Drehzahl (NE2) der Kurbelwelle festgestellt wird, der Kraftstoffeinspritz-Zeitraum zu einem zweiten Zeitpunkt (t2) erweitert wird.
Kraftstoffeinspritz-Steuerverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Kraftstoffeinspritzung innerhalb des vorgegebenen Zeitraums im zulässigen Kurbelwinkelbereich innerhalb des vorgegebenen Zeitraums eingestellt wird.
Kraftstoffeinspritz-Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Kraftstoffeinspritzung nach Ablauf des vorgebenen Zeitraums im erweiterten zulässigen Kurbelwinkelbereich eingestellt wird.
Kraftstoffeinspritz-Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Zeitraum auf den Zeitraum bis zum Überschreiten einer vorgegebenen Motordrehzahl durch die Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) eingestellt wird.
Kraftstoffeinspritz-Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zulässige Kurbelwinkelbereich innerhalb des vorgegebenen Zeitraums variabel gestaltet wird, und zwar gemäß mindestens einem der Faktoren Betriebsumgebung und Betriebszustand des Verbrennungsmotors (1) bei dessen Start.
Kraftstoffeinspritz-Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erweiterte zulässige Kurbelwinkelbereich variabel ge staltet wird, und zwar gemäß mindestens einem der Faktoren Betriebsumgebung und Betriebszustand des Verbrennungsmotors (1) bei dessen Start.
Kraftstoffeinspritz-Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der zulässige Kurbelwinkelbereich vor dem vorgegebenen Zeitraum erweitert wird, so daß er größer ist als der zulässige Kurbelwinkelbereich innerhalb des vorgegebenen Zeitraums.
Steuerverfahren für die Kraftstoffeinspritzung in einen Verbrennungsmotor (1) vom Direkteinspritzungs-Typ für die Steuerung der beim Start des Verbrennungsmotors (1) eingespritzen Kraftstoffmenge, wobei das Kraftstoffeinspritz-Steuerverfahren folgende Schritte umfaßt: Berechnen des Befehlswerts für die Steuerung der Kraftstoffmenge, die in einen Zylinder des Verbrennungsmotors eingespritzt wird, und Durchführen einer Kraftstoffeinspritz-Steuerung aufgrund des errechneten Befehlswerts, wobei das Kraftstoffeinspritz-Steuerverfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß: der erste Zeitpunkt des Verbrennungsbeginns (t1) des beim Start des Verbrennungsmotors (1) eingespritzten Kraftstoffs erfasst wird; eine Drehzahl der Kurbelwelle erfasst wird; der Befehlswert für die Steuerung der Kraftstoff-Einspritzmenge über einen vorgegebenen Zeitraum (t1 bis t2) nach Beginn der Verbrennung des beim Start des Verbrennungsmotors (1) eingespritzten Kraftstoffs zum Zeitpunkt (t1) zwangsweise herabgesetzt wird; und die erzwungene Herabsetzung des Befehlswerts nach Ablauf des vorgegebenen Zeitraums (t1 bis t2) zu einem zweiten Zeitpunkt (t2) beendet wird, wenn eine Überschreitung der vorbestimmten Drehzahl (NE2) der Kurbelwelle festgestellt wird.