DE19600975C2 - Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Viertakt-Zyklus - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Viertaktzyklus mit den Merkmalen a)-e) des Oberbegriffs jeweils der Ansprüche 1, 2, 3. Eine derartige Steuereinrichtung ist aus der DE 43 04 110 A1 bekannt. Hier wird eine Kraftstoffeinspritzmenge und eine Zündverstellung je Zylinder variiert mit jeder Zündperiode beim Kaltstart der Brennkraftmaschine, d. h. wenn eine kalte Brennkraftmaschine gestartet wird. Die Steuereinrichtung steuert ferner die Zündkerzen derart, daß die Bezugs-Zündverstellung um einen von Zylinder zu Zylinder unterschiedlichen Betrag verzögert ist und verändert diese Verzögerung entsprechend dem Lastzustand der Brennkraftmaschine. Hier werden allerdings die einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine nacheinander nur unter Verwendung einer Zündspule und einer entsprechenden Kraftstoffeinspritz- und Zündzeitpunkt-Steuerung gezündet.

Aus der DE 43 23 035 A1 ist ebenfalls eine Steuervorrichtung für Brennkraftmaschinen bekannt, bei der eine genaue Zünd- und Kraftstoffeinspritz-Steuerung insbesondere für Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgänge vorgenommen wird. Auf Grundlage von Bezugspositionen wird ein Korrekturkoeffizient für die Zünd- oder Kraftstoffeinspritz-Steuerung berechnet.

Eine herkömmliche Brennkraftmaschine mit Viertakt-Zyklus steuert elektronisch die Kraftstoffeinspritzzeitgabe, die Zündsteuerungszeitgabe und dergleichen der Maschine durch Erzeugen eines Positionssignals für jeden Zylinder, welches zu der Umdrehung der Maschine synchronisiert ist und durch Steuern der Kraftstoffeinspritzzeitgabe und der Zündzeitgabe gemäß dem Positionssignal. Normalerweise wird für die Einrichtung zum Erzeugen eines Positionssignals, welches der Referenzposition jedes Zylinders entspricht, ein altbekannter Umdrehungssignalgenerator verwendet, der zur Erfassung der Umdrehung einer Nockenwelle oder einer Kurbelwelle einer Maschine ausgelegt ist.

Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, welches eine typische Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Viertakt-Zyklus zeigt. In der Zeichnung gibt ein Umdrehungssignalgenerator 9, der als ein Winkeldetektor arbeitet, ein Winkelsignal POS der Maschine und ein Referenzpositionssignal REF, welches jedem Zylinder entspricht, aus. Verschiedene Sensoren 10 neben dem Umdrehungssignalgenerator 9 detektieren den Betriebszustand der Maschine und geben Betriebszustandsinformation D aus.

Das Winkelsignal POS, das Referenzpositionssignal REF und die Betriebszustandsinformation D (Sensorsignale) werden über eine Eingangsschnittstellenschaltung 11 an einen Mikroprozessor 12 geliefert, der eine Kraftstoffeinspritzsteuerung und eine Zündsteuerung ausführt. Über eine Ausgangsschnittstellenschaltung 13 steuert der Mikroprozessor 12 einen Einspritzer 14 zum Einspritzen von Kraftstoff an und ferner steuert er alternierend Zündspulen 15 und 16 zum Erzeugen einer Hochspannung für eine Zündung an.

Der Einspritzer 14 spritzt Kraftstoff an alle Zylinder zu jeder Steuerungszeitgabe ein und die Zündspulen 15 und 16 werden für jede zu zündende Gruppe von Zylindern angesteuert, die eine unterschiedliche Steuerungszeitgabe aufweist und die nachstehend diskutiert wird, wodurch die gleichzeitige Zündsteuerung für jede Gruppe von Zylindern ausgeführt wird.

Die Eingangsschnittstellenschaltung 11, der Mikroprozessor 12 und die Ausgangsschnittstellenschaltung 13 bilden eine elektronische Steuereinheit (ECU) 100 zum Steuern der Maschine. Der Mikroprozessor 12 umfaßt eine Kraftstoffeinspritz-Steuereinheit zum Einspritzen von Kraftstoff an jeden Zylinder zur gleichen Zeit und eine Zündsteuerungssteuereinheit zum Ausführen einer Steuerung, um so eine (nicht dargestellte) Zündkerze zu veranlassen, gleichzeitig für eine zu zündende Zylindergruppe entladen zu werden.

Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht, die ein spezifisches Beispiel der Konfiguration des in Fig. 6 gezeigten Umdrehungssignalgenerators 9 zeigt. Fig. 8 ist ein Schaltbild mit einem Teilblockschaltbild, welches den Positionssignalgenerator in dem Umdrehungssignalgenerator 9 zeigt. In Fig. 7 ist eine Drehwelle 1, die sich synchron zu einer Maschine dreht, integral mit einer Nockenwelle verbunden, die sich beispielsweise synchron zu einem Zyklus des Betriebs jedes Zylinders des Motors einmal dreht. Die Nockenwelle verkleinert die Anzahl von Umdrehungen einer (nicht dargestellten) Kurbelwelle, die direkt mit der Maschine verbunden ist, um die Hälfte.

Eine an der Drehwelle 1 angebrachte Drehscheibe 2 weist eine Vielzahl von Schlitzfenstern 3 und 4 auf, die in der Umdrehungsrichtung (mit dem Pfeil angedeutet) äquidistant vorgesehen sind.

Die Positionen der Fenster 3 stehen im festen Zusammenhang zu dem Winkelsignal POS, welches wiederholt für jeden vorgegebenen Winkel der Maschine ausgegeben wird. Die Positionen der Fenster 4 stehen im festen Zusammenhang zu dem Signal REF der Referenzposition (ein vorgegebener Drehwinkel) für jeden Zylinder.

Dieses Beispiel zeigt einen Fall, bei dem die Brennkraftmaschine mit Viertakt-Zyklus vier Zylinder (#1 bis #4) aufweist. Der äußere Umfang der Drehscheibe 2 weist die Schlitzfenster 3 zum Erzeugen des Winkelsignals POS auf, welches sich zu jedem vorgegebenen Winkel der Maschine umkehrt und vier Fenster 4 zum Erzeugen des Referenzpositionssignals REF für jeden Zylinder sind in der Mitte der Drehscheibe 2 vorgesehen.

Das Ende jedes Fensters 4, welches sich in bezug auf die Drehrichtung vorne befindet, steht in festem Zusammenhang zu der Referenzposition jedes Zylinders. Die Breite jedes Fensters 4 ist in den jeweiligen Zylindern (#1 bis #4) unterschiedlich, so daß ein bestimmter Zylinder und jeder Zylinder durch Messen der Breite des Fensters 4 identifiziert werden kann.

Ein Paar Leuchtdioden 5 sind angeordnet, so daß sie jeweils auf die Fenster 3 und 4 zugekehrt sind. Ein Paar Fotodioden 6 sind angeordnet, um Licht, welches von den Leuchtdioden durch die Fenster 3 und 4 emittiert wird, zu empfangen. Diese Leuchtdioden 5 und die Fotodioden 6 bilden zwei Paare von Fotokopplern.

In Fig. 8 verstärkt ein Verstärker 7 die von den Fotodioden 6 ausgegebenen Ausgangssignale. Ein Ausgangstransistor 8 mit offenem Kollektor (mit gemeinsamen Emitter) weist eine Basis auf, die mit dem Ausgangsanschluß des Verstärkers 7 verbunden ist. Der Kollektoranschluß des Ausgangstransistors 8 ist mit der Eingangsschnittstellenschaltung 11 (siehe Fig. 6) verbunden.

Es sei darauf hingewiesen, daß eine Vielzahl von Schaltungen mit der gleichen Konfiguration wie die in Fig. 8 gezeigte für die jeweiligen Fenster 3 und 4 vorgesehen sind, obwohl das Beispiel der Einfachheit halber nur eine Abfolge zeigt.

Fig. 9 zeigt die Wellenformen, die die Zeitgaben zum Erzeugen des Winkelsignals POS und des Referenzpositionssignals REF zeigen.

In Fig. 9 ist das Positionssignal, welches auf Grundlage der Fenster 3 erhalten wird, das Winkelsignal POS. Das Positionssignal, welches auf Grundlage der Fenster 4 erhalten wird, ist das Referenzpositionssignal REF, welches das Kurbelwinkel-Referenzsignal bereitstellt und dieses ändert sich bei einem vorgegebenen Kurbelwinkel für jeden der Zylinder #1 bis #4.

Das zur Steuerung der Zeitgaben für die Kraftstoffeinspritzung und die Zündung der Maschine verwendete Referenzpositionssignal REF zeigt an, daß jeder Anstieg mit einer Kurbelwinkelreferenzposition B110 Grad (110 Grad vor Erreichung eines oberen Todpunkts TDC) für jeden Zylinder übereinstimmt. Die Signalbreite davon unterscheidet sich, um eine Identifizierung der jeweiligen Zylinder zu ermöglichen. Die Impulsbreite jedes Referenzpositionssignals REF ist beispielsweise auf ungefähr 8, 12, 16 und 20 Grad in Einheiten des Kurbelwinkels eingestellt.

Fig. 10 ist ein Erklärungsdiagramm, welches die Kraftstoffeinpritz-Steuerungsprozedur (die schraffierten Abschnitte) des Einspritzers 14 beim Starten und die Zündsteuerungsprozedur (angezeigt durch die Pfeile) der Zündspulen 15 und 16 zeigt. Die Kraftstoffeinspritzzeitgabe und die Zündsteuerzeitgabe beziehen sich auf die jeweiligen Zylinder (#1 bis #4), um ein in zeitlicher Abfolge gezeigtes Zeitgabendiagramm bereitzustellen.

In Fig. 10 besteht der Zyklus, der sich auf die Zylinder (#1 bis #4) bezieht, aus vier Takten, nämlich dem Ansaugtakt, dem Verdichtungstakt, dem Arbeitstakt und dem Auslaßtakt. In der Reihenfolge von #1, #3, #4 und #2 sind die Zyklen um einen Takt verschoben.

Die (schraffierte) Kraftstoffeinspritzzeitgabe für jeden Zylinder entspricht der Kurbelwinkelreferenzposition (B110 Grad). Die Zündsteuerzeitgabe (Pfeil) für die Zündkerze jedes Zylinders entspricht dem Moment, der unmittelbar der Verdichtung folgt.

In diesem Fall wird die Kraftstoffeinspritzung für einen einzelnen Zylinder durch ein zweigeteiltes Steuerverfahren ausgeführt. Beispielsweise wird für den Zylinder #1 die erste Kraftstoffeinspritzung (schraffiert) während des Arbeitstakts unmittelbar nach der Zündsteuerung (Pfeil) ausgeführt, dann wird die zweite Kraftstoffeinspritzung (schraffiert) während des Ansaugtakts, der dem Auslaßtakt folgt, implementiert. Somit wird die benötigte Kraftstoffmenge in zwei Schritten zugeführt.

In dem Zyklus unmittelbar nach dem Anlassen oder Starten (Zyklus ganz links in Fig. 10) wird nur eine Kraftstoffeinspritzung ausgeführt und keine Zündsteuerung wird ausgeführt (kein durch den Pfeil angedeuteter Takt ist gegeben).

Der Betrieb der Steuereinrichtung für die herkömmliche Brennkraftmaschine mit Viertakt-Zyklus, die in den Fig. 6 bis 8 gezeigt ist, wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10 beschrieben.

Wenn sich die Drehwelle 1 und die Drehscheibe 2 drehen, wenn die Maschine startet, erzeugt der Umdrehungssignalgenerator 9 zwei Typen von Positionssignalen, nämlich das Winkelsignal POS und das Referenzpositionssignal REF (siehe Fig. 9).

Genauer gesagt, die Fotodioden 5 der zwei Paare von Fotokopplern, die so angeordnet sind, daß sie einander gegenüberliegen, wobei die Fenster 3 und 4 der Drehscheibe 2 zwischen ihnen angeordnet sind, erzeugen Impulssignale, die sich an den vorderen Enden der jeweiligen Schlitze, die die Fenster 3 und 4 bilden, ansteigen und an den hinteren Enden davon abfallen. Der Verstärker 7 und der Ausgangstransistor 8 formen die Wellenform der Impulssignale zur Ausgabe des Winkelsignals POS und des Referenzpositionssignals REF.

Das Winkelsignal POS und das Referenzpositionssignal REF werden über die Eingangsschnittstellenschaltung 11 an den Mikroprozessor 12 geliefert. Der Mikroprozessor 12 gibt über die Ausgangsschnittstellenschaltung 13 ein Steuersignal aus und steuert den Einspritzer 14 synchron zu dem Anstieg des Referenzpositionssignals REF an, um so Kraftstoff an die jeweiligen Zylinder zu liefern. Der Mikroprozessor 12 mißt ferner die Signalbreite des Referenzpositionssignals REF gemäß dem Zählwert der Winkelsignale POS und sobald er das Referenzpositionssignal REF für einen bestimmten Zylinder identifiziert, steuert er die Zündspule 15 oder 16 der Zylindergruppe an.

Der voranstehend angeführt Betrieb wird nachstehend eingehend im Zusammenhang mit Fig. 10 beschrieben.

Wenn der Mikroprozessor 12 den Anstieg des Referenzpositionssignals REF (Referenzposition B110 Grad für jeden Zylinder) erfaßt, steuert er zunächst die Einspritzer 14 aller Zylinder an. Dann erfaßt der Mikroprozessor 12 die Impulssignalbreite des Referenzpositionssignals REF durch Zählen der Winkelsignale POS, um so den Zylinder zu identifizieren, welcher der gegenwärtigen Kurbelwinkelreferenzposition von B110 Grad entspricht.

Beim Abschluß der Erfassung des Zylinders ersetzt der Mikroprozessor 12 die Kurbelwinkelreferenzposition B110 Grad durch die Zeitgabenreferenzposition für die Zündsteuerung und steuert die Zündspulen 15 oder 16 an, die der Zylindergruppe entspricht, die gleichzeitig gezündet und gesteuert werden soll (#1 und #4 oder #3 und #2) (siehe die in Fig. 10 gezeigten Pfeile).

Danach wird die Ansteuerung und Steuerung des Einspritzers 14 einmal für jede Drehung der Kurbelwelle (die Hälfte der Umdrehung der Nockenwelle) ausgeführt. Die Zündsteuerung durch Ansteuern der Zündspulen 15 und 16 wird einmal für jede halbe Umdrehung der Kurbelwelle (eine viertel Umdrehung der Nockenwelle) ausgeführt. Sie wird alternierend für die zu zündenden Gruppen von Zylindern wiederholt.

Die voranstehend beschriebene herkömmliche Brennkraftmaschine mit Viertakt-Zyklus zeigt allerdings das folgende Problem insbesondere zur Zeit eines Startens der Maschine auf.

Die Zündzeitgabe (Zeitpunkt A, der in Fig. 10 gezeigt ist) im Zylinder #3 stimmt mit dem Punkt unmittelbar nach dem Auslaßtakt des Zylinders #2, d. h. unmittelbar vor dem Ansaugtakt überein, und sie entspricht der Zündsteuerzeitgabe für den Zylinder, der sich auf dem Auslaßtakt befindet, so daß keine Verbrennung oder Feuerung in diesem Zylinder stattfindet. Zum Zeitpunkt A entspricht somit die Entladezeitgabe der Zündkerze für den Zylinder, der sich auf dem Auslaßtakt befindet, so daß keine Verbrennung oder Feuerung in diesem Zylinder stattfindet (Zylinder #2), dessen Zeitgabe durch die Zündsteuerverarbeitung gesteuert wird, in der Gruppe von Zylindern (#3 und #2) dem Punkt unmittelbar vor dem Ansaugtakt (letztere Hälfte des Auslaßtakts), und überlappt somit mit der Zeitgabe, zu der das Einlaßventil geöffnet wird.

Stromaufwärts von dem Einlaßventil wird der Einspritzer 14 bei zwei unterschiedlichen Zeitgaben (während des Verdichtungstakts und des Auslaßtakts) angesteuert, bevor die gegenwärtige Zündsteuerung ausgeführt wird, wodurch ein Zustand bewirkt wird, bei dem der eingespritzte Kraftstoff zugeführt wird und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis erhalten wird, welches eine Verbrennung ermöglicht. Wenn das Einlaßventil geöffnet wird, wird deshalb der Zylinder, der sich auf dem Auslaßtakt befindet, so daß keine Verbrennung oder Feuerung in diesem Zylinder stattfindet, gefeuert, was zu einem Problem einer Rückfeuerung in eine Einlaßöffnung hinein führt.

Das voranstehend beschriebene Problem tritt tendenziell dann auf, wenn die Maschine gestartet oder angelassen wird, wohingegen es unwahrscheinlich ist, daß es während des normalen Betriebs auftritt. Der Grund hierfür besteht darin, daß während des normalen Betriebs, sobald die Verbrennung in einem Zylinder durch die Zündsteuerung erreicht ist, der benötigte Kraftstoff sich nicht an der stromaufwärts gelegenen Seite des Einlaßventils ansammeln wird, außer zwei Kraftstoffeinspritzungen folgen.

Somit ist die herkömmliche Steuereinrichtung für die Brennkraftmaschine mit Viertakt-Zyklus ausgelegt, um die Kraftstoffeinspritzsteuerung für alle Zylinder in zwei Schritten durchzuführen und die gleichzeitige Zündsteuerung der Zylindergruppe unmittelbar nach der zweiten Kraftstoffeinspritzung auszuführen, was ein Problem wie beispielsweise eine Rückfeuerung in die Einlaßöffnung hinein verursacht, da ein Zylinder, der sich auf dem Auslaßtakt befindet, so daß keine Verbrennung oder Feuerung in diesem Zylinder stattfindet, insbesondere beim Starten der Maschine gezündet wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,

• - eine Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Viertakt-Zyklus bereitzustellen, bei der ein Problem hinsichtlich Rückfeuerungen mit dem Betrieb der Maschine selbst bei dem Starten, wenn die gleichzeitige Zündsteuerung von Einspritzern und die gleichzeitige Zündsteuerung einer zu zündenden Zylindergruppe ausgeführt wird, nicht auftritt.

Diese Aufgabe wird durch eine Steuereinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Ferner wird diese Aufgabe durch eine Steuereinrichtung gemäß Anspruch 2 gelöst. Außerdem wird diese Aufgabe durch eine Steuereinrichtung gemäß Anspruch 3 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Verbesserungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend wird die Erfindung anhand ihrer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Wellenformdiagramm, welches das Winkelsignal und das Referenzpositionssignal zeigt, die von einem Umdrehungssignalgenerator einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt werden;

Fig. 2 ein Diagramm, welches die Betriebszeitgaben der Kraftstoffeinspritzsteuerung und der Zündsteuerung in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 3 ein Flußdiagramm, welches die Steuerverarbeitung zeigt, die in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert ist;

Fig. 4 ein Flußdiagramm, welches die Steuerverarbeitung zeigt, die in einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert ist;

Fig. 5 ein Flußdiagramm, welches die Steuerverarbeitung zeigt, die in einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert ist;

Fig. 6 ein Blockschaltbild, welches eine typische Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Viertakt-Zyklus zeigt;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht, die ein spezifisches Konfigurationsbeispiel des in Fig. 6 gezeigten Umdrehungssignalgenerators zeigt;

Fig. 8 ein Schaltbild, welches teilweise als Blockschaltbild gezeigt ist und die Schaltungskonfiguration des Umdrehungssignalgenerators aus Fig. 6 darstellt;

Fig. 9 ein Wellenformdiagramm, welches das Winkelsignal und das Referenzpositionssignal zeigt, die von dem Umdrehungssignalgenerator einer herkömmlichen Steuereinrichtung für die Brennkraftmaschine mit Viertakt-Zyklus erzeugt werden; und

Fig. 10 eine Darstellung, die die Betriebszeitgaben der Kraftstoffeinspritzsteuerung und der Zündsteuerung zeigt, die von der herkömmlichen Steuereinrichtung für die Brennkraftmaschine mit Viertakt-Zyklus ausgeführt werden.

ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM

Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die schematische Konfiguration der gesamten Steuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ist die Gleiche wie die in den Fig. 6 bis 8 gezeigte, mit Ausnahme der Positionen der Fenster 4 in der Drehscheibe 2 des Umdrehungssignalgenerators 9 (der Wellenform des Referenzpositionssignals REF) und der Funktion des Mikroprozessors 12 in der ECU 100.

Fig. 1 zeigt die Wellenform, die Ausgangssignale des Umdrehungssignalgenerators 9 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anzeigt. Die POS- und REF-Signale sind die Gleichen wie die voranstehend beschriebenen.

In dieser Ausführungsform ist der Kurbelwinkel für den Anstieg des Referenzpositionssignals REF auf 5 Grad vor dem oberen Todpunkt TDC (B5 Grad) eingestellt.

Die Impulsbreite des Referenzpositionssignals unterscheidet sich von einem Zylinder zu einem anderen. Irgendein bestimmter Zylinder und die jeweiligen Zylinder werden durch Zählen der Winkelsignale POS erfaßt. Dies erlaubt eine Identifizierung eines entsprechenden Zylinders an dem abfallenden Punkt des gegenwärtigen Referenzpositionssignals REF.

Fig. 2 ist eine Darstellung des Zeitgabendiagramms, welches die Kraftstoffeinspritzsteuerung und die Zündsteuerung in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die schraffierten Abschnitte und die mit Pfeilen angedeuteten Abschnitt sind die gleichen wie die voranstehend beschriebenen.

In dieser Ausführungsform ist die Anstiegszeitgabe des Referenzpositionssignals REF B5 Grad und die Ansteuersteuerzeitgabe (B5 Grad) der Einspritzer 14 wird unmittelbar nach der Zündsteuerzeitgabe (z. B. ungefähr B10 Grad) erreicht.

Die Kraftstoffeinspritzsteuerung für alle Zylinder und die Zündsteuerung für die jeweiligen Zylinder werden einmal zu jeder halben Umdrehung der Kurbelwelle (einer viertel Drehung der Nockenwelle) implementiert.

Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß weder die Kraftstoffeinspritzsteuerung noch die Zündsteuerung während des ersten Zyklusses (in Fig. 2 der Zyklus ganz links) beim Anlassen oder Starten der Maschine ausgeführt wird.

Der Betrieb der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 8 und die Fig. 1 und Fig. 2 beschrieben.

Beim Empfang des Referenzpositionssignals REF beim Starten der Maschine, wie voranstehend beschrieben, wird der Zylinder gemäß der Impulsbreite des Referenzpositionssignals REF identifiziert. Sobald die Identifikation des Zylinders abgeschlossen ist, wird die Zündspule 15 oder 16 für die zu zündende Zylindergruppe angesteuert und gemäß dem Referenzpositionssignal REF gesteuert.

Dann werden in dem Moment, in dem das Referenzpositionssignal REF empfangen wird, die Einspritzer 14 angesteuert und gesteuert, um Kraftstoff an alle Zylinder einzuspritzen.

Die Menge jeder Kraftstoffeinspritzung ist ein Viertel der Gesamtmenge des benötigten Kraftstoffs. Die Gesamtmenge des Kraftstoffs wird in vier Schritten jedes Mal beim Empfang des Referenzpositionssignals REF eingespritzt, bis die vollständige Kraftstoffmenge bei der Zündsteuerzeitgabe erreicht wird.

Danach werden jedes Mal, wenn der Anstieg des Referenzpositionssignals REF (B5 Grad) erfaßt wird, die Einspritzer 14 angesteuert und die Zündspulen 15 und 16 für die zu zündende Zylindergruppe werden nacheinander angesteuert.

In diesem Fall wird an einem Punkt in der letzteren Hälfte des Auslaßtakts, wenn sich das Einlaßventil öffnet (in der Nähe des oberen TDC, wo die erste Hälfte des Einlaßtakts überlappt wird), der zugeführte Kraftstoff auf maximal zwei Viertel selbst während des Steuerbetriebs beim Starten gesteuert. Insbesondere wird im Fall des Zylinders #2, der sich zum Zeitpunkt B1 auf dem Auslaßtakt befindet, so daß keine Verbrennung oder Feuerung in diesem Zylinder stattfindet (d. h. der Zylinder ist auf der Todzündungsseite), die Kraftstoffeinspritzsteuerung zwei Mal ausgeführt, nämlich die erste in dem Verdichtungstakt und die zweite in dem Arbeitstakt (keine tatsächliche Zündsteuerung wird implementiert, da es sich um das Starten der Maschine handelt) bevor die Todzündung gegeben ist. Deshalb werden zwei Viertel der gesamten benötigten Kraftstoffmenge zugeführt.

Jede Zündsteuerzeitgabe liegt an der Kurbelwinkelposition B10 Grad auf der vorgerückten Seite von der Steuerzeitgabe (B5 Grad) für die Einspritzer 14. Da dies vor der Einspritzung des Kraftstoffs ist, erreicht die zugeführte Kraftstoffmenge drei Viertel der gesamten Menge nicht.

Selbst wenn zur Zeit eines Startens eine Zündung des Zylinders, der sich auf dem Auslaßtakt befindet, so daß keine Verbrennung oder Feuerung in diesem Zylinder stattfindet, durch die Zündspulen 15 oder 16 für die zündende Zylindergruppe die Zeitgabe überlappt, bei der sich das Einlaßventil öffnet, ist somit das Luft-Kraftstoff-Verhältnis noch mager und das Anwachsen der Flamme wird unterdrückt, wodurch derartige Probleme wie eine Rückzündung sicher verhindert werden.

Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, welches eine typische Steuerspezifikation für die Kraftstoffeinspritzung und Zündzeitgaben zeigt, die den Steuerbetrieb aus Fig. 2 umfaßt, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Flußdiagramm zeigt ein Steuerprogramm zum Verhindern des Problems durch Optimieren (Verzögern) der Kraftstoffeinspritzzeitgabe, so daß der Zylinder, der sich auf dem Auslaßtakt befindet, so daß keine Verbrennung oder Feuerung in diesem Zylinder stattfindet, der zu zündenden Zylindergruppe zur Zeit eines Startens nicht gefeuert wird.

Der Steuerbetrieb der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf das in Fig. 3 angegebene Flußdiagramm beschrieben.

Im Schritt S11 bestimmt das System, ob die Maschine gerade angelassen oder gestartet wird und wenn sie bestimmt, daß die Maschine gerade gestartet wird (d. h. JA), dann schreitet es zum Schritt S12 fort, in dem es bestimmt, ob die Ansteuerung und Steuerung der Zündspule 15 oder 16 für den gegenwärtigen Zyklus abgeschlossen worden ist.

Wenn das System bestimmt, daß die Zündansteuerung und Steuerung beendet worden ist (d. h. JA), dann schreitet es zu einem Schritt S13 fort, in dem es bestimmt, ob eine vorgebene Zeit (z. B. eine Millisekunde bis 2 Millisekunden) seit dem Ende der Zündansteuerung und Steuerung abgelaufen ist.

Wenn das System bestimmt, daß die vorgegebene Zeit seit dem Ende der Zündansteuerung und Steuerung abgelaufen ist (d. h. JA), dann schreitet es zu einem Schritt S14 fort, in dem es eine gleichzeitige Einspritzung von Kraftstoff ausführt und schreitet dann zu einem Schritt S15 für einen Rücksprung fort.

Wenn das System andererseits entscheidet, daß die Bedingungen in irgendeinem der Schritte S11, S12 und S13 nicht erfüllt sind (d. h. NEIN), dann schreitet es zu dem Schritt S15 für einen Rücksprung fort, um so die Verarbeitung aus Fig. 3 abzuschließen.

Die voranstehend angegebene Verarbeitung gewährleistet, daß der Kraftstoff eingespritzt wird, nachdem die vorgegebene Zeit abgelaufen ist, nachdem die Todzündung gegeben war. Somit wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Zylinders, der sich auf dem Auslaßtakt befindet, so daß keine Verbrennung oder Feuerung in diesem Zylinder stattfindet, kleiner (magerer), wodurch das Zünden durch die Todzündung sicher gesteuert wird.

Mit anderen Worten, der Kraftstoff wird zur gleichen Zeit nach dem vorgegebenen Bereich, d. h. nach der vorgegebenen Zeit von der Steuerzeitgabe der Zündspulen 15 und 16 eingespritzt, so daß die Zündspulen 15 und 16 gesteuert werden, bevor die Kraftstoffeinspritzung gesteuert wird, wenn die Maschine gestartet wird, wodurch die Betriebszeitgabe der Kraftstoffsteuerung und der Zündsteuerung gesteuert wird, um so die Einflüsse der Todzündung zu unterdrücken. Dies verhindert derartige Probleme wie die Rückfeuerung selbst beim Starten.

ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM

In der voranstehend beschriebenen ersten Ausführungsform wird die gleichzeitige Zündsteuerung von Kraftstoff ausgeführt, nachdem die vorgegebene Zeit von dem Moment abläuft, zu dem die Zündspulen 15 und 16 gesteuert wird. Alternativ kann jedoch die Steuerung der Zündspulen 15 und 16, d. h. die Entladung der Zündkerzen abgeschlossen werden, bevor sich das Einlaßventil eines Zylinders in der letzteren Hälfte des Auslaßtakts öffnet.

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, welches den Steuerbetrieb einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Der Steuerbetrieb ist ausgelegt, um die Zündsteuerung auszuführen, bevor das Einlaßventil geöffnet wird. Der Schritt S11 ist zu dem voranstehend beschriebenen identisch.

In dieser Ausführungsform ist der Zündzeitgabensteuerbereich beschränkt, so daß die Ansteuerung der Zündspulen 15 und 16 beendet ist, bevor das Einlaßventil des Zylinders, der sich auf dem Auslaßtakt befindet, so daß keine Verbrennung oder Feuerung in diesem Zylinder stattfindet, geöffnet wird, wodurch verhindert wird, daß der Zylinder, der sich auf dem Auslaßtakt befindet, so daß keine Verbrennung oder Feuerung in diesem Zylinder stattfindet, der zu zündenden Zylindergruppe beim Starten gefeuert wird.

Der von der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführte Steuerbetrieb wird nachstehend unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm aus Fig. 4 beschrieben. Die schematische Konfiguration der gesamten Steuereinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform ist die Gleiche wie die in den Fig. 6 bis 8 gezeigte, mit Ausnahme der Funktion des Mikroprozessors 12 in der ECU 100.

Im Schritt S11 bestimmt das System, ob die Maschine gerade angelassen wird, und wenn es bestimmt, daß die Maschine gerade angelassen wird (d. h. JA), dann schreitet es zu einem Schritt S22 fort, in dem es die Zeitgabe erfaßt und überprüft, zu der sich das Einlaßventil des Zylinders auf der Todzündungsseite öffnet.

Dann vergleicht das System in einem Schritt S23 die gegenwärtig eingestellte Zündzeitgabe mit der Zeitgabe, bei der sich das Einlaßventil öffnet und bestimmt, ob die Zündzeitgabe vor, d. h. auf der vorgerückten Seite der Einlaßventil-Öffnungszeitgabe ist.

Wenn das System bestimmt, daß die gegenwärtig eingestellte Zündzeitgabe später (auf der Verzögerungsseite) als die Einlaßventil-Öffnungszeitgabe ist (d. h. NEIN), dann beschränkt es im Schritt S24 die Zündzeitgabe so, daß die Zündung zu der Zeit abgeschlossen ist, zu der das Einlaßventil geöffnet wird.

Danach steuert das System in einem Schritt S25 die Zündung gemäß der bereits beschränkten Zündzeitgabe und schreitet dann zu einem Schritt S26 für einen Rücksprung fort.

Wenn das System andererseits in dem Schritt S23 bestimmt, daß die gegenwärtig eingestellte Zündzeitgabe vor, d. h. auf der vorgerückten Seite, der Einlaßventil-Öffnungszeitgabe ist (d. h. JA), dann geht es zu einem Schritt S25, in dem es die Zündsteuerung ausführt.

Wenn das System im Schritt S11 bestimmt, daß die Maschine nicht angelassen wird (d. h. NEIN), dann geht es sofort zum Schritt S26 für einen Rücksprung, um die in Fig. 4 gezeigte Verarbeitung zu beenden.

Somit wird die Zündzeitgabe beschränkt, bevor das Einlaßventil geöffnet wird, was ermöglicht, die Entladung der Zündkerzen durch Ansteuern der Zündspulen 15 und 16 zu der Zeit abzuschließen, zu der das Einlaßventil geöffnet wird.

Somit findet das Problem wie die Rückfeuerung in dem Zylinder, der sich auf dem Auslaßtakt befindet, so daß keine Verbrennung oder Feuerung in diesem Zylinder stattfindet (d. h. dem Zylinder auf der Todzündungsseite), während der gleichzeitigen Zündsteuerung nicht statt.

DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM

In der voranstehend angegebenen ersten Ausführungsform wird die Zündsteuerung einmal am Zeitpunkt B1 unmittelbar nach dem Starten ausgeführt und dann wird die gleichzeitige Einspritzsteuerung von Kraftstoff ausgeführt. Allerdings kann die gleichzeitige Einspritzsteuerung von Kraftstoff ausgeführt werden, nachdem die Zündsteuerung für eine vorgegebene Anzahl von Malen ausgeführt ist.

Fig. 5 zeigt das Flußdiagramm, welches die Steuerprozedur gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuerung implementiert wird, nachdem die Zündsteuerung für eine vorgegebene Anzahl von Malen ausgeführt ist. Der Schritt S14 ist identisch zu dem voranstehend beschriebenen.

In dieser Ausführungsform wird das Problem gelöst, indem die Kraftstoffeinspritzsteuerungs-Startzeitgabe so optimiert wird, daß der Zylinder, der sich auf dem Auslaßtakt befindet, so daß keine Verbrennung oder Feuerung in diesem Zylinder stattfindet, einer zu zündenden Zylindergruppe beim Starten der Maschine nicht gefeuert wird.

Die Steuerprozedur gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm aus Fig. 5 beschrieben. In der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die schematische Konfiguration der gesamten Steuereinrichtung identisch zu der in den Fig. 6 bis 8 gezeigten, mit Ausnahme der Funktion des Mikroprozessors 12 in der ECU 100.

Im Schritt S31 bestimmt das System, ob die Maschine gerade gestartet wird und wenn es bestimmt, daß die Maschine gerade gestartet wird (d. h. JA), dann schreitet sie zum Schritt S32 fort, in dem sie bestimmt, ob die Zündsteuerung für eine vorgegebene Anzahl von Malen ausgeführt worden ist.

Wenn das System bestimmt, daß die Zündsteuerung für eine vorgegebene Anzahl von Malen durchgeführt worden ist (d. h. JA), dann implementiert es die gleichzeitige Einspritzsteuerung von Kraftstoff in dem Schritt S14, bevor es zu einem Schritt S33 für einen Rücksprung zum Beenden der Verarbeitung aus Fig. 5 geht.

Wenn das System andererseits in den Schritten S31 und S32 bestimmt, daß die Bedingungen nicht erfüllt sind (d. h. NEIN), dann geht es unmittelbar zu dem Schritt S33, um die in Fig. 5 gezeigte Verarbeitung zu beenden.

Die oben beschriebene Verarbeitung steuert die Kraftstoffeinspritzung und Zündsteuerungs-Aktivierungs­ zeitgaben, um so zu verhindern, daß die Todzündung der Maschine zu einer Störung in der Maschine führt, selbst wenn eine zu zündende Zylindergruppe unter die gleichzeitige Zündsteuerung insbesondere beim Starten gebracht ist.

Somit kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Fehler in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, verursacht durch ein restliches Kraftstoffgas oder dergleichen, welches vor dem Anlassen eingespritzt worden ist, gesteuert werden und das Luft- Kraftstoff-Verhältnis und die Einspritzzeitgabe beim Starten können optimiert werden, wodurch das Feuern des Zylinders, der sich auf dem Auslaßtakt befindet, so daß keine Verbrennung oder Feuerung in diesem Zylinder stattfindet, einer zu zündenden Zylindergruppe verhindert wird.

Selbst wenn die Entladung des Todzündungszylinders mit der Einlaßventil-Öffnungszeitgabe während der gleichzeitigen Einspritzsteuerung der Einspritzer 14 und der gleichzeitigen Zündsteuerung einer zu zündenden Zylindergruppe überlappt, erreicht der Kraftstoff, der eingespritzt worden ist, die benötigte Menge nicht, wenn sich das Einlaßventil öffnet. Somit ist die Kraftstoffmenge, die in den Zylinder eingeladen wird, nicht genug, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erzeugen, welches eine Verbrennung erlaubt, wenn das Einlaßventil geöffnet wird. Dies verhindert das Problem der Rückfeuerung in die Einlaßöffnung hinein.

Die ersten bis dritten Ausführungsformen beziehen sich auf die Vierzylindermaschine als die Brennkraftmaschine mit Viertakt-Zyklus. Allerdings erübrigt es sich zu erwähnen, daß die vorliegende Erfindung die gleichen Vorteile bereitstellen wird, wenn sie auf eine Sechszylindermaschine angewendet wird.

Claims (6)

1. Steuereinrichtung (ECU) für eine Brennkraftmaschine, umfassend:

• a) einen Winkeldetektor (1-9) zum Erfassen des Winkels (B5°, B110°) einer Umdrehung einer Brennkraftmaschine synchron zu der Umdrehung der Brennkraftmaschine;
• b) einen Einspritzer (14) zum Einspritzen von Kraftstoff, der für jeden Zylinder (#1-#4) der Brennkraftmaschine vorgesehen ist;
• c) eine Zündspule zum Erzeugen einer Hochspannung zur Zündung für die jeweiligen Zylinder (#1-#4);
• d) eine Kraftstoffeinspritz-Steuereinheit (12, 13), um die Einspritzer (14) zu veranlassen, Kraftstoff an die jeweiligen Zylinder (#1-#4) gleichzeitig einzuspritzen; und
• e) eine Zündsteuereinheit (12, 13) zum Ausführen einer Zündsteuerung durch Anwenden einer Hochspannung von den Zündspulen (15, 16), so daß sich die Zündkerzen an die Zylinder entladen können;

dadurch gekennzeichnet, daß

• c1) eine Vielzahl von Zündspulen (14, 15) zum Erzeugen einer Hochspannung zur Zündung für die jeweiligen Zylinder (#1-#4) vorgesehen sind;
• e1) die Zündsteuereinheit (12, 13) vorgesehen ist, zum Ausführen der Zündsteuerung derart, daß sich die Zündkerzen gleichzeitig an eine zu zündende Zylindergruppe entladen können; und
• d1) die Kraftstoffeinspritz-Steuereinheit (12, 13, Fig. 3) die Kraftstoffeinspritzung ausführt, nachdem eine vorgegebene Zeit abgelaufen ist (S13), seit die Zündsteuerung der Zündspulen (15, 16) von der Zündsteuereinheit (12, 13) ausgeführt wurde; und
• f) die Brennkraftmaschine einen Viertakt-Zyklus aufweist.

2. Steuereinrichtung (ECU) für eine Brennkraftmaschine, umfassend:

• a) einen Winkeldetektor (1-9) zum Erfassen des Winkels (B5°, B110°) einer Umdrehung einer Brennkraftmaschine synchron zu der Umdrehung der Brennkraftmaschine;
• b) einen Einspritzer (14) zum Einspritzen von Kraftstoff, der für jeden Zylinder (#1-#4) der Brennkraftmaschine vorgesehen ist;
• c) eine Zündspule zum Erzeugen einer Hochspannung zur Zündung für die jeweiligen Zylinder (#1-#4);
• d) eine Kraftstoffeinspritz-Steuereinheit (12, 13), um die Einspritzer (14) zu veranlassen, Kraftstoff an die jeweiligen Zylinder (#1-#4) gleichzeitig einzuspritzen; und
• e) eine Zündsteuereinheit (12, 13) zum Ausführen einer Zündsteuerung durch Anwenden einer Hochspannung von den Zündspulen (15, 16), so daß sich die Zündkerzen an die Zylinder entladen können;

dadurch gekennzeichnet, daß

• c1) eine Vielzahl von Zündspulen (14, 15) zum Erzeugen einer Hochspannung zur Zündung für die jeweiligen Zylinder (#1-#4) vorgesehen sind;
• e1) die Zündsteuereinheit (12, 13) vorgesehen ist, zum Ausführen der Zündsteuerung derart, daß sich die Zündkerzen gleichzeitig an eine zu zündende Zylindergruppe entladen können; und
• d1) die Zündsteuereinheit (12, 13, Fig. 4) die Zündsteuerung so ausführt, daß die Entladung der Zündkerzen zu der Zeit abgeschlossen sein kann, zu der Einlaßventile für die jeweiligen Zylinder (#1-#4) geöffnet werden; und
• f) die Brennkraftmaschine einen Viertakt-Zyklus aufweist.

3. Steuereinrichtung (ECU) für eine Brennkraftmaschine, umfassend:

• a) einen Winkeldetektor (1-9) zum Erfassen des Winkels (B5°, B110°) einer Umdrehung einer Brennkraftmaschine synchron zu der Umdrehung der Brennkraftmaschine;
• b) einen Einspritzer (14) zum Einspritzen von Kraftstoff, der für jeden Zylinder (#1-#4) der Brennkraftmaschine vorgesehen ist;
• c) eine Zündspule zum Erzeugen einer Hochspannung zur Zündung für die jeweiligen Zylinder (#1-#4);
• d) eine Kraftstoffeinspritz-Steuereinheit (12, 13), um die Einspritzer (14) zu veranlassen, Kraftstoff an die jeweiligen Zylinder (#1-#4) gleichzeitig einzuspritzen; und
• e) eine Zündsteuereinheit (12, 13) zum Ausführen einer Zündsteuerung durch Anwenden einer Hochspannung von den Zündspulen (15, 16), so daß sich die Zündkerzen an die Zylinder entladen können;

dadurch gekennzeichnet, daß

• c1) eine Vielzahl von Zündspulen (14, 15) zum Erzeugen einer Hochspannung zur Zündung für die jeweiligen Zylinder (#1-#4) vorgesehen sind;
• e1) die Zündsteuereinheit (12, 13) vorgesehen ist, zum Ausführen der Zündsteuerung derart, daß sich die Zündkerzen gleichzeitig an eine zu zündende Zylindergruppe entladen können; und
• d1) die Zündsteuereinheit (12, 13) die Zündspulen (15, 16) steuert vor einer Steuerung der Kraftstoffstoffeinspritzung unmittelbar nachdem die Brennkraftmaschine mit Viertakt-Zyklus gestartet ist; und
• f) die Brennkraftmaschine einen Viertakt-Zyklus aufweist.