DE60024015T2

DE60024015T2 - Kraftstoffeinspritzungsregler in einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung

Info

Publication number: DE60024015T2
Application number: DE60024015T
Authority: DE
Inventors: Tadayuki Toyota-shi Nagai; Senji Toyota-shi Kato; Zenichiro Toyota-shi Mashiki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 2000-09-07
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2020-09-08
Also published as: JP2001082216A; US6374798B1; DE60024015D1; EP1408223B1; EP1083327B1; DE60021436T2; EP1083327A2; EP1083327A3; EP1431556A3; DE60018314D1; EP1431556B1; DE60018314T2; EP1408223A1; JP4019570B2; EP1431556A2; DE60021436D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung und insbesondere auf eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung für eine Zylindereinspritzkraftmaschine, die Kraftstoff direkt in eine Brennkammer einspritzt.
Die japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift JP-10-30468 beschreibt eine Steuervorrichtung für eine Zylindereinspritzkraftmaschine, die Kraftstoff direkt in eine Brennkammer einspritzt. Die Steuervorrichtung steuert die Kraftstoffeinspritzung gemäß dem Betriebszustand der Kraftmaschine, und sie spritzt wahlweise Kraftstoff bei dem Einlasshub (Einlasshubeinspritzmodus) und dem Verdichtungshub (Verdichtungshubeinspritzmodus) ein. Falls bei einer üblichen Zylindereinspritzkraftmaschine die Verdichtungshubeinspritzung durchgeführt wird, wenn die Temperatur der Brennkammer niedrig ist, dann ist die Zeit kurz, die zum Verdampfen des Kraftstoffes vorgesehen wird. Somit wird der Kraftstoff nicht so verdampft, wie es gewünscht wird. Dies beeinträchtigt die Verbrennung und vermehrt die Menge des nicht verbrannten Gases in den Emissionen. Um derartige Emissionen zu verhindern, wenn die Kraftmaschine gestartet wird und die Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur relativ niedrig ist, wird die Zeit zum Verdampfen des eingespritzten Kraftstoffes verlängert, indem der Kraftstoff während des Einlasshubs eingespritzt wird. Wenn die Kraftmaschine gestartet wird und die Kühlmitteltemperatur relativ hoch ist, dann wird der Kraftstoff während des Verdichtungshubs eingespritzt. Dies verbessert die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und die Abgasemissionen. Jedoch unterscheidet sich bei der Zylindereinspritzkraftmaschine aufgrund der unterschiedlichen Kraftstoffeinspritzzeitgebung die Art und Weise, in der der Kraftstoff in der Brennkammer abgelagert wird, wenn die Kraftmaschine kalt ist, und zwar zwischen dem Einlasshubeinspritzmodus und dem Verdichtungshubeinspritzmodus.
Jedoch werden bei der herkömmlichen Zylindereinspritzkraftmaschine die Einlasshubeinspritzung und die Verdichtungshubeinspritzung gesteuert, ohne dass die Ablagerung des Kraftstoffes an den Flächen der Brennkammer berücksichtigt wird, wenn die Kraftmaschine kalt ist. Dies behindert die Verbrennung, wodurch unerwünschte Abgasemissionen erzeugt werden und die Funktion vermindert ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung für eine Zylindereinspritzkraftmaschine vorzusehen, die verbesserte Abgasemissionen und ein verbessertes Fahrverhalten aufweist, wenn die Kraftmaschine kalt ist.
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung für eine Zylindereinspritzkraftmaschine vor, die einen Einspritzmodus aus verschiedenen Kraftstoffeinspritzmodi auswählt, einschließlich eines Einlasshubeinspritzmodus, bei dem Kraftstoff während eines Einlasshubs eingespritzt wird, und eines Verdichtungshubmodus, bei dem Kraftstoff während eines Verdichtungshubs eingespritzt wird. Die Steuervorrichtung hat eine Auswahleinrichtung zum Auswählen des Verdichtungshubeinspritzmodus, wenn die Kraftmaschine kalt ist, falls die Temperatur der Kraftmaschine beim Starten der Kraftmaschine innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereiches ist, und zum Auswählen des Einlasshubeinspritzmodus, wenn die Kraftmaschine kalt ist, falls die Temperatur der Kraftmaschine beim Starten der Kraftmaschine größer als der vorbestimmte Temperaturbereich ist.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung bei einer Zylindereinspritzkraftmaschine vor, das einen Einspritzmodus aus verschiedenen Kraftstoffeinspritzmodi auswählt, einschließlich eines Einlasshubeinspritzmodus, bei dem Kraftstoff während eines Einlasshubs eingespritzt wird, und eines Verdichtungshubeinspritzmodus, bei dem Kraftstoff während eines Verdichtungshubs eingespritzt wird. Das Verfahren beinhaltet ein Auswählen des Verdichtungshubeinspritzmodus, wenn die Kraftmaschine kalt ist, falls die Temperatur der Kraftmaschine beim Starten der Kraftmaschine innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereiches ist, und zum Auswählen des Einlasshubeinspritzmodus, wenn die Kraftmaschine kalt ist, falls die Temperatur der Kraftmaschine beim Starten der Kraftmaschine größer als die vorbestimmte Temperatur ist.
Andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, die anhand von Beispielen die Prinzipien der Erfindung beschreiben.
Die Erfindung sowie bevorzugte Ausführungsbeispiele und Vorteile davon werden unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der bestimmten exemplarischen Ausführungsbeispiele zusammen mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei:
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Kraftmaschine, in der eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingebaut ist;
2 zeigt ein Flussdiagramm einer Routine zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung, wenn die Kraftmaschine kalt ist;
3 zeigt ein Flussdiagramm der Routine zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung, wenn die Kraftmaschine kalt ist;
4 zeigt eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Temperatur des Kraftmaschinenkühlmittels und der ausgelassenen Menge des nicht verbrannten Gases, wenn die Kraftmaschine gestartet wird;
5 zeigt eine graphische Darstellung der Kompensationsmenge der eingespritzten Kraftstoffmenge unmittelbar nach dem Schalten zu dem Verdichtungshubeinspritzmodus; und
6 zeigt ein Kennfeld der Kompensationsmenge der eingespritzten Kraftstoffmenge unmittelbar nach dem Schalten zu dem Einlasshubeinspritzmodus.
Die 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Kraftmaschine 10, in der eine elektronische Steuereinheit (ECU 40) eingebaut ist, die als eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dient.
Die Kraftmaschine 10 hat einen Zylinderkopf 11 und einen Zylinderblock 13, der eine Vielzahl Zylinder 12 aufweist (nur einer ist in der 1 gezeigt). Jeder Zylinder 12 nimmt einen sich hin und her bewegenden Kolben 14 auf. Der Kolben 14, die Wand des Zylinders 12 und der Zylinderkopf 11 definieren eine Brennkammer 15. Einlassluft wird der Brennkammer 15 über einen Einlasskanal 16 zugeführt. Ein Einlasslufttemperatursensor (nicht gezeigt) ist in dem Einlasskanal 16 angeordnet, um die Temperatur der Einlassluft zu erfassen.
Ein Kraftstoffeinspritzventil 20, das Kraftstoff direkt in die Brennkammer 15 einspritzt, und eine Zündkerze 22, die das Luft/Kraftstoff-Gemisch in der Brennkammer 15 zündet, sind bei jedem Zylinder 12 an dem Zylinderkopf 11 vorgesehen. Das Kraftstoffeinspritzventil 20 ist mit einem Förderrohr 34 über einen Zuführungskanal 35 verbunden. Kraftstoff wird zu dem Kraftstoffeinspritzventil 20 von dem Förderrohr 34 zugeführt.
Kraftstoff wird aus einem Kraftstoffbehälter 37 zu dem Förderrohr 34 durch eine Kraftstoffpumpe 36 zugeführt. Ein Kraftstoffdrucksensor 38 ist in dem Förderrohr 34 zum Erfassen des Kraftstoffdruckes in dem Förderrohr 34 angeordnet.
Die Kraftmaschine 10 ist mit Sensoren versehen, die zum Erfassen des Betriebszustandes der Kraftmaschine 10 verwendet werden, wie zum Beispiel ein Kurbelwinkelsensor 30, ein Nockenwinkelsensor 31 und ein Kühlmitteltemperatursensor 32. Der Kurbelwinkelsensor 30 und der Nockenwinkelsensor 31 sind nahe einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle (keine von beiden ist gezeigt) angeordnet, um die Drehzahl (Kraftmaschinendrehzahl) und eine Drehphase (Kurbelwinkel CA) der Kurbelwelle zu erfassen. Der Kühlmitteltemperatursensor 32 ist in dem Zylinderblock 13 zum Erfassen der Temperatur des Kraftmaschinenkühlmittels (Kühlmitteltemperatur THW) angeordnet.
Die ECU 40 nimmt Erfassungssignale von verschiedenen Sensoren einschließlich den Sensoren 30–32, 38 auf. Gemäß den Erfassungssignalen treibt die ECU 40 jedes der Kraftstoffeinspritzventile 20 zum Durchführen einer Kraftstoffeinspritzsteuerung und einer vorbestimmten Zündsteuerung an. Die ECU dient als eine Auswahleinrichtung und als eine Kompensationseinrichtung. Des weiteren hat die ECU 40 einen Speicher 41, der Programme zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung und -zündung, Berechnungskennfelder und Daten speichert, die dann erhalten werden, wenn die Steuerungen durchgeführt werden.
Gemäß dem Betriebszustand der Kraftmaschine 10 ändert die ECU 40 den Kraftstoffeinspritzmodus zwischen einem Einlasshubeinspritzmodus, bei dem der Kraftstoff während des Einlasshubs eingespritzt wird, und einem Verdichtungshubeinspritzmodus, bei dem der Kraftstoff während des Verdichtungshubs eingespritzt wird.
Wenn die Kraftmaschine 10 gestartet (gekurbelt) wird, dann legt die ECU 40 den Kraftstoffeinspritzmodus auf den Einlasshubeinspritzmodus fest, und sie steuert die Kraftstoffeinspritzventile 20 derart, dass der Kraftstoff während des Einlasshubs eingespritzt wird. Durch Einspritzen des Kraftstoffes während des Einlasshubs, wenn die Kraftmaschine 10 gestartet wird, ist ausreichend Zeit zum Verdampfen des Kraftstoffes vorhanden, der in die Brennkammern 15 eingespritzt wird. Dies stabilisiert die Einspritzung und die Verbrennung, und es garantiert den Start der Kraftmaschine 10.
Nachdem die Kraftmaschine 10 gestartet wurde, falls die Kraftmaschinentemperatur der Kraftmaschine 10 während des Starts oder die Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur beim Starten der Kraftmaschine 10 (nachfolgend als die Startzeitkühlmitteltemperatur THWST bezeichnet) innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs ist, dann legt die ECU 40 den Einspritzmodus auf den Verdichtungshub fest. Die ECU 40 legt den Einspritzmodus auf den Einlasshubeinspritzmodus fest, wenn die Kraftmaschinentemperatur nicht innerhalb des vorbestimmten Temperaturbereiches ist.
Unter Bezugnahme auf die 4 kann die Startzeitkühlmitteltemperatur drei Bereiche aufweisen, zum Beispiel einen ersten Temperaturbereich R1, in dem die Temperatur kleiner als 15°C ist, einen zweiten Temperaturbereich R2, in dem die Temperatur zwischen 15°C und 40°C ist, und einen dritten Temperaturbereich R3, in dem die Temperatur zwischen 40°C und einer Temperatur ist, die angibt, dass die Kraftmaschine 10 gestartet wurde (zum Beispiel 80°C). Wenn die Startzeitkühlmitteltemperatur THWST in dem zweiten Temperaturbereich R2 ist, dann schaltet die ECU 40 den Einspritzmodus von dem Einspritzhubeinspritzmodus zu dem Verdichtungshubeinspritzmodus. Wenn die Startzeitkühlmitteltemperatur THWST in dem ersten oder in dem dritten Temperaturbereich R1, R3 ist, dann erhält die ECU 40 den Einspritzmodus auf den Einlasshubeinspritzmodus aufrecht.
Wenn die Verdampfung des eingespritzten Kraftstoffes zufrieden stellend ist, dann ist die Menge des eingespritzten Kraftstoffes gering, die an den Spitzen der Kolben 14 und den Wänden der Zylinder 12 einschließlich den Wänden der Brennkammern 15 abgelagert ist. In diesem Zustand verringert sich die Menge des nicht verbrannten Gases in den Emissionen. Somit wird der Einspritzmodus zu dem Verdichtungshubeinspritzmodus geschaltet, wenn die Kraftmaschinenstartzeitkühlmitteltemperatur THWST in dem relativ hohen zweiten Temperaturbereich R2 ist.
Wenn die Kraftmaschinenstartzeitkühlmitteltemperatur THWST in dem dritten Temperaturbereich R3 ist, dann ist die Menge des Kraftstoffes im Wesentlichen Null, die an den Wänden der Brennkammern 15 abgelagert ist, und zwar ungeachtet dessen, ob der Einspritzmodus in dem Einlasshubeinspritzmodus oder in dem Verdichtungshubeinspritzmodus ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch der Einspritzmodus auf den Einlasshubeinspritzmodus aufrecht erhalten, wenn die Startzeitkühlmitteltemperatur THWST in dem dritten Temperaturbereich R3 ist. Dies ist dadurch begründet, dass die Menge des nicht verdampften eingespritzten Kraftstoffes oder die Menge des nicht verbrannten Gases in den Emissionen verglichen mit dem Einlasshubeinspritzmodus vermehrt ist, auch wenn die Menge des nicht verbrannten Gases in den Emissionen während des Verdichtungshubeinspritzmodus klein ist.
Eine Kraftstoffeinspritzsteuerprozedur wird nun beschrieben, die dann durchgeführt wird, wenn die Kraftmaschine 10 kalt ist, nachdem sie gestartet wurde.
Die 2 und 3 zeigen ein Flussdiagramm der Kraftstoffeinspritzsteuerprozedur. Wenn die Kraftmaschine 10 kalt ist, dann führt die ECU 40 jene Prozedur durch, die durch das Flussdiagramm dargestellt ist, und zwar mit zyklischen Interrupts in jeweils vorbestimmten Kurbelwinkeln.
Wenn die Kraftmaschine 10 kalt ist, dann wird der Kraftstoffeinspritzmodus gemäß der Kraftmaschinenstartzeitkühlmitteltemperatur THWST (Kraftmaschinentemperatur) festgelegt. Kraftstoff wird aus den Kraftstoffeinspritzventilen 20 gemäß dem Kraftstoffeinspritzmodus eingespritzt.
Beim Starten (Kurbeln) der Kraftmaschine 10 wird der Einlasshubeinspritzmodus festgelegt, und Kraftstoff wird während des Einlasshubs aus den Kraftstoffeinspritzventilen 20 eingespritzt. Durch Einspritzen des Kraftstoffes während des Einlasshubs ist die Zeit verfügbar, die zum Verdampfen des Kraftstoffes erforderlich ist, der in den Brennkammern 15 eingespritzt wird. Dies stabilisiert die Zündung und die Verbrennung.
Wenn die Kraftmaschine 10 gestartet wird, dann bestimmt die ECU 40 bei einem Schritt 110, ob die Startzeitkühlmitteltemperatur THWST innerhalb des zweiten Temperaturbereichs R2 (15°C bis 40°C) ist oder nicht. Falls die Startzeitkühlmitteltemperatur THWST nicht in dem zweiten Temperaturbereich R2 ist, das heißt falls die Startzeitkühlmitteltemperatur THWST in dem ersten Temperaturbereich R1 (kleiner als 15°C) oder in dem dritten Temperaturbereich R3 (40°C oder größer) ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 200 weiter, und sie legt den Einspritzmodus auf den Einlasshubeinspritzmodus fest. Falls die Startzeitkühlmitteltemperatur THWST innerhalb des zweiten Temperaturbereichs R2 ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 120 weiter.
Bei dem Schritt 120 bestimmt die ECU 40, ob der Kraftstoffdruck größer oder gleich einem vorbestimmten Druck P1 ist oder nicht. Der vorbestimmte Druck P1 ist jener Druck, der zum Einspritzen des Kraftstoffes während des Verdichtungshubs erforderlich ist. Falls der Kraftstoffdruck kleiner als der vorbestimmte Druck P1 ist, dann wird die Einspritzung des Kraftstoffes während des Verdichtungshubs unterbunden. In diesem Fall schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 200 weiter. Falls der Kraftstoffdruck größer oder gleich dem vorbestimmten Druck P1 ist, dann bestimmt die ECU 40, dass der Kraftstoff während des Verdichtungshubs eingespritzt werden kann, und sie schreitet zu einem Schritt 130 weiter.
Bei dem Schritt 130 bestimmt die ECU 40, ob die Kraftmaschinendrehzahl NE kleiner als eine vorbestimmte Kraftmaschinendrehzahl NE1 ist oder nicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Kraftmaschinendrehzahl NE1 die maximale Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl. Wenn die Kraftmaschinendrehzahl NE größer oder gleich der vorbestimmten Kraftmaschinendrehzahl NE1 ist, dann wird die Einspritzung des Kraftstoffes während des Verdichtungshubs unterbunden, da die Zeit zum Verdampfen des eingespritzten Kraftstoffes kurz ist. In diesem Fall schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 200 und legt den Einspritzmodus auf den Einlasshubeinspritzmodus fest. Falls die Kraftmaschinendrehzahl NE kleiner als die vorbestimmte Kraftmaschinendrehzahl NE1 ist, dann bestimmt die ECU 40, dass der Kraftstoff während des Verdichtungshubs eingespritzt werden kann, und sie schreitet zu einem Schritt 140 weiter.
Bei dem Schritt 140 bestimmt die ECU 40, ob eine große Last auf die Kraftmaschine 10 aufgebracht wird oder nicht, zum Beispiel auf der Grundlage der Beschleunigungspedalposition. Wenn eine große Last auf die Kraftmaschine 10 aufgebracht ist, dann wird eine große Kraftstoffmenge eingespritzt. Falls der Kraftstoff während des Verdichtungshubs eingespritzt wird, dann wird die Kraftstoffkonzentration des Luft/Kraftstoff-Gemisches um die Zündkerzen 22 somit zu hoch. Dementsprechend schreitet die ECU 40 zu dem Schritt 200 weiter und legt den Einspritzmodus auf den Einlasshubeinspritzmodus fest. Falls keine große Last auf die Kraftmaschine 10 aufgebracht ist, dann bestimmt die ECU 40, dass der Kraftstoff während des Verdichtungshubs eingespritzt werden kann, und sie schreitet zu einem Schritt 150 weiter.
Bei dem Schritt 150 bestimmt die ECU 40, ob die Temperatur der Einlassluft, die durch einen Einlasslufttemperatursensor (nicht gezeigt) erfasst wird, größer oder gleich einer vorbestimmten Temperatur TH0 ist oder nicht. Falls die Einlasstemperatur kleiner als die vorbestimmte Temperatur TH0 ist, dann schreitet die ECU 40 zu dem Schritt 200 weiter und legt den Einspritzmodus auf den Einlasshubeinspritzmodus ungeachtet der Startzeitkühlmitteltemperatur fest. Dies ist dadurch begründet, dass der Kraftstoff keine Zeit zum vollständigen Verdampfen hat, was die Menge des nicht verbrannten Gases in den Emissionen vermehrt, falls der Kraftstoff während des Verdichtungshubs eingespritzt wird, wenn die Einlasslufttemperatur kleiner als die vorbestimmte Temperatur TH0 ist. Falls die Einlasslufttemperatur größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur TH0 ist, dann bestimmt die ECU 40, dass der Kraftstoff während des Verdichtungshubs eingespritzt werden kann, und sie schreitet zu einem Schritt 160 weiter.
Bei dem Schritt 160 wird bestimmt, ob die gegenwärtige Kühlmitteltemperatur kleiner als die Summe der Startzeitkühlmitteltemperatur THWST und α ist oder nicht. α ist größer als Null, und ist zum Beispiel bei diesem Ausführungsbeispiel auf 10°C festgelegt. Falls die gegenwärtige Kühlmitteltemperatur größer oder gleich der Summe der Startzeitkühlmitteltemperatur THWST und α ist, dann schreitet die ECU 40 zu dem Schritt 200 weiter, und sie legt den Einspritzmodus auf den Einlasshubeinspritzmodus fest. Wenn die Kraftmaschine 10 anfängt zu laufen und die Kühlmitteltemperatur von der Startzeitkühlmitteltemperatur THWST um α°C angestiegen ist, dann steigt die Temperatur der Wände der Brennkammern 15 an. Die Menge des Kraftstoffes, der an den Wänden der Brennkammern 15 abgelagert ist, ist somit im Wesentlichen Null sowohl bei dem Einlasshubverbrennungsmodus als auch dem Verdichtungshubverbrennungsmodus. Wenn jedoch der Kraftstoff während des Verdichtungshubs eingespritzt wird, dann ist weniger Zeit zum Verdampfen des Kraftstoffes vorhanden, was die Menge des nicht verbrannten Gases in den Emissionen vermehrt. Somit wird der Einspritzmodus auf den Einlasshubeinspritzmodus festgelegt, wenn die gegenwärtige Kühlmitteltemperatur größer oder gleich der Summe der Startzeitkühlmitteltemperatur THWST und α ist. Falls die gegenwärtige Kühlmitteltemperatur kleiner als die Summe der Startzeitkühlmitteltemperatur THWST und α ist, dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 170 weiter und legt den Einspritzmodus auf den Verdichtungshubmodus fest.
Bei einem Schritt 180 bestimmt die ECU 40, ob die verstrichene Zeit nach dem Beginn des Verdichtungshubeinspritzmodus kleiner oder gleich einer vorbestimmten Zeit Ts ist oder nicht. Falls die verstrichene Zeit länger als die vorbestimmte Zeit Ts ist (falls das Ergebnis bei dem Schritt 180 negativ ist), dann wird eine Menge des Kraftstoffes entsprechend der Kraftmaschinenlast und der Kühlmitteltemperatur während des Verdichtungshubs eingespritzt. Die ECU 40 beendet die Routine dann vorübergehend.
Falls bestimmt wird, dass die verstrichene Zeit kürzer oder gleich der vorbestimmten Zeit Ts bei dem Schritt 180 ist (falls das Ergebnis bei dem Schritt 180 positiv ist), dann schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 190 weiter und korrigiert die Kraftstoffeinspritzmenge, die der Kraftmaschinenlast und der Kühlmitteltemperatur entspricht, durch Addieren einer Kompensationsmenge zu der Kraftstoffeinspritzmenge. Die korrigierte Kraftstoffmenge wird während des Verdichtungshubs eingespritzt. Die ECU 40 beendet die Routine dann vorübergehend. Die Kompensationsmenge wird gemäß der Kühlmitteltemperatur festgelegt, wie dies in der 5 gezeigt ist. Die Kompensationsmenge vermehrt sich, wenn sich die Kühlmitteltemperatur verringert, und sie verringert sich, wenn sich die Kühlmitteltemperatur erhöht. Des weiteren verringert sich die Kompensationsmenge allmählich, wenn sich die verstrichene Zeit nach dem Beginn des Verdichtungshubeinspritzmodus verlängert.
Wenn die Kraftmaschine 10 kalt ist und der Einspritzmodus von dem Einlasshubeinspritzmodus zu dem Verdichtungshubeinspritzmodus geändert wird, dann wird Kraftstoff an den Spitzen der Kolben 14 abgelagert. Dieses verringert plötzlich die Menge des verbrennbaren Kraftstoffes und bewirkt ein daraus resultierendes abgestuftes Drehmoment, so dass ein Stoß erzeugt wird. Dementsprechend addiert die ECU 40 die Kompensationsmenge zu der Kraftstoffeinspritzmenge, um die verringerte verbrennbare Kraftstoffmenge zu kompensieren. Dies verhindert eine Verringerung der verbrennbaren Kraftstoffmenge, und es verhindert eine Abstufung des Drehmoments. Wenn des weiteren der Einspritzmodus von dem Einlasshubeinspritzmodus zu dem Verdichtungshubeinspritzmodus geschaltet wird, dann ändert sich die an den Spitzen der Kolben 14 abgelagerte Kraftstoffmenge gemäß der Kraftmaschinentemperatur (Kühlmitteltemperatur). Die ECU 40 kompensiert daher den abgelagerten Kraftstoff gemäß der Kraftmaschinentemperatur durch Addieren einer geeigneten Kompensationsmenge zu der Kraftstoffeinspritzmenge. Der an den Spitzen der Kolben 14 abgelagerte Kraftstoff verringert sich ebenso im Laufe der Zeit. Die ECU 40 kompensiert daher den abgelagerten Kraftstoff gemäß der verstrichenen Zeit durch Addieren einer geeigneten Kompensationsmenge zu der Kraftstoffeinspritzmenge. Bei einem Schritt 190 dient die ECU 40 als eine Kompensationseinrichtung.
Bei einem Schritt 200 legt die ECU 40 den Einspritzmodus auf den Einlasshubeinspritzmodus fest. Bei einem Schritt 210 bestimmt die ECU 40, ob die verstrichene Zeit nach der Beendigung des Verdichtungshubeinspritzmodus kleiner oder gleich einer vorbestimmten Zeit Te ist oder nicht. Falls die verstrichene Zeit größer als die vorbestimmte Zeit Te ist, dann wird eine Kraftstoffeinspritzmenge, die der Kraftmaschinenlast und der Kühlmitteltemperatur entspricht, während des Einlasshubs eingespritzt. Die ECU 40 beendet die Routine dann vorübergehend.
Bei dem Schritt 210 schreitet die ECU 40 zu einem Schritt 220 weiter, falls die verstrichene Zeit kleiner oder gleich der vorbestimmten Zeit Te ist, und sie korrigiert die Kraftstoffeinspritzmenge durch Subtrahieren einer Kompensationsmenge von der Kraftstoffeinspritzmenge, die der Kraftmaschinenlast und der Kühlmitteltemperatur entspricht. Die korrigierte Kraftstoffmenge wird während des Einlasshubs eingespritzt. Die ECU 40 beendet die Routine dann vorübergehend. Die Kompensationsmenge wird gemäß der Kühlmitteltemperatur festgelegt, wie dies in der 6 gezeigt ist. Der absolute Wert der Kompensationsmenge erhöht sich, wenn sich die Kühlmitteltemperatur verringert, und sie verringert sich, wenn sich die Kühlmitteltemperatur erhöht. Des weiteren verringert sich der absolute Wert der Kompensationsmenge allmählich, wenn sich die verstrichene Zeit nach der Beendigung des Verdichtungshubeinspritzmodus verlängert.
Wenn die Kraftmaschine 10 kalt ist und der Einspritzmodus von dem Verdichtungshubeinspritzmodus zu dem Einlasshubeinspritzmodus geändert wird, dann wird ein Teil des Kraftstoffes verdampft, der an den Spitzen der Kolben 14 abgelagert ist. Dies vermehrt plötzlich die Menge des verbrennbaren Kraftstoffes, und bewirkt ein darauf resultierendes abgestuftes Drehmoment, so dass ein Stoß erzeugt wird. Dementsprechend subtrahiert die ECU 40 die Kompensationsmenge von der Kraftstoffeinspritzmenge, um die vermehrte verbrennbare Kraftstoffmenge zu kompensieren. Dies kompensiert die Vermehrung der Menge des verbrennbaren Kraftstoffes und verhindert die Abstufung des Drehmoments. Wenn des weiteren der Einspritzmodus von dem Verdichtungshubeinspritzmodus zu dem Einlasshubeinspritzmodus geschaltet wird, dann ändert sich die an den Spitzen der Kolben 14 abgelagerte Kraftstoffmenge gemäß der Kraftmaschinentemperatur (Kühlmitteltemperatur). Die ECU 40 kompensiert daher den an den Kolben 14 abgelagerten Kraftstoff gemäß der Kraftmaschinentemperatur durch Subtrahieren der geeigneten Kompensationsmenge von der Kraftstoffeinspritzmenge. Die verdampfte Menge des Kraftstoffes, der an den Spitzen der Kolben 14 abgelagert ist, verringert sich auch im Laufe der Zeit, wenn der Einspritzmodus von dem Verdichtungshubeinspritzmodus zu dem Einlasshubeinspritzmodus geschaltet wird. Die EUC 40 kompensiert daher die verdampfte Kraftstoffmenge gemäß der verstrichenen Zeit durch Subtrahieren der geeigneten Kompensationsmenge von der Kraftstoffeinspritzmenge. Bei einem Schritt 220 dient die ECU 40 als eine Kompensationseinrichtung.
Das gegenwärtige Ausführungsbeispiel hat die nachfolgend beschriebenen Vorteile.

(a) Wenn die Kraftmaschinenstartzeitkühlmitteltemperatur THWST innerhalb eines vorbestimmten Bereichs (zweiter Temperaturbereich R2) ist, dann legt die ECU 40 den Einspritzmodus auf den Verdichtungshubeinspritzmodus fest. Dies verbessert die Abgasemissionen, wenn die Kraftmaschine 10 kalt ist.
(b) Wenn die Einlasslufttemperatur der Kraftmaschine 10 kleiner als eine vorbestimmte Temperatur ist, dann legt die ECU 40 den Einspritzmodus auf den Einlasshubeinspritzmodus ungeachtet der Kraftmaschinenstartzeitkühlmitteltemperatur THWST fest. Dies verbessert die Abgasemissionen, wenn die Kraftmaschine 10 kalt ist.
(c) Wenn die Kühlmitteltemperatur der Kraftmaschine 10 erhöht ist, dann ist die Menge des an den Wänden der Brennkammern 15 abgelagerten Kraftstoffes im Wesentlichen Null sowohl bei dem Einlasshubeinspritzmodus als auch bei dem Verdichtungshubeinspritzmodus. Da jedoch die Verdampfungszeit für den Verdichtungshubeinspritzmodus kürzer als für den Einlasshubeinspritzmodus ist, ist die Menge des nicht verbrannten Gases in den Emissionen während des Verdichtungshubeinspritzmodus größer. Dementsprechend setzt die ECU 40 den Einspritzmodus bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel auf den Einlasshubeinspritzmodus von dem Verdichtungshubeinspritzmodus zurück, wenn sich die Kühlmitteltemperatur erhöht, wenn die Kraftmaschine 10 weiter fährt. Dies verbessert die Abgasemissionen.
(d) Die ECU 40 korrigiert die Kraftstoffeinspritzmenge durch Subtrahieren der vorbestimmten Kompensationsmenge von der Kraftstoffeinspritzmenge während des Einlasshubeinspritzmodus. Die Kompensationsmenge hängt von der verstrichenen Zeit nach dem Ändern des Einspritzmodus zu dem Einlasshubeinspritzmodus ab. Dies verhindert eine Vermehrung der Menge des nicht verbrannten Kraftstoffes, es verhindert die Abstufung des Drehmoments und es verbessert die Funktion des Fahrzeugs, in dem die Kraftmaschine 10 eingebaut ist.
(e) Die ECU 40 ändert die Kompensationsmenge gemäß der Kühlmitteltemperatur der Kraftmaschine 10. Die ECU 40 kompensiert nämlich die Menge des verdampften Kraftstoffes, die sich gemäß der Kühlmitteltemperatur (Kraftmaschinentemperatur) ändert, und zwar durch Subtrahieren einer geeigneten Kompensationsmenge von der Kraftstoffeinspritzmenge. Dies verbessert die Fahrzeugfunktion.
(f) Die ECU 40 verringert die Kompensationsmenge allmählich gemäß der verstrichenen Zeit. Die ECU 40 kompensiert nämlich die Menge des verdampften Kraftstoffes, die sich gemäß der verstrichenen Zeit ändert, und zwar durch Subtrahieren einer geeigneten Kompensationsmenge von der Kraftstoffeinspritzmenge. Dies verbessert die Fahrzeugfunktion weiter.
(g) Die ECU 40 korrigiert die Kraftstoffeinspritzmenge durch Addieren der vorbestimmten Kompensationsmenge zu der Kraftstoffeinspritzmenge während des Verdichtungshubeinspritzmodus. Die Kompensationsmenge hängt von der verstrichenen Zeit nach dem Ändern des Einspritzmodus zu dem Verdichtungshubeinspritzmodus ab. Dies verhindert eine Verringerung der Menge des verbrannten Kraftstoffes, es verhindert die Abstufung des Drehmoments und es verbessert die Funktion des Fahrzeugs.
(h) Die ECU 40 ändert die Kompensationsmenge gemäß der Kühlmitteltemperatur der Kraftmaschine 10. Die ECU 40 kompensiert nämlich die Menge des an den Flächen der Brennkammern 15 abgelagerten Kraftstoffes, die sich gemäß der Kühlmitteltemperatur ändert, und zwar durch Addieren einer geeigneten Kompensationsmenge zu der Kraftstoffeinspritzmenge. Dies verbessert die Funktion des Fahrzeugs.
(i) Die ECU 40 verringert die Kompensationsmenge allmählich gemäß der verstrichenen Zeit. Die ECU 40 kompensiert nämlich die Menge des abgelagerten Kraftstoffes, die sich gemäß der verstrichenen Zeit ändert, und zwar durch Addieren einer geeigneten Kompensationsmenge zu der Kraftstoffeinspritzmenge. Dies verbessert weiter die Funktion des Fahrzeugs.

Es ist für einen Durchschnittsfachmann klar, dass die vorliegende Erfindung in vielfältigen anderen spezifischen Formen ausgeführt werden kann. Insbesondere sollte klar sein, dass die vorliegende Erfindung in den folgenden Formen ausgeführt werden kann.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel setzt die ECU 40 den Einspritzmodus auf den Einlasshubeinspritzmodus von dem Verdichtungshubeinspritzmodus auf der Grundlage dessen zurück, ob die Kühlmitteltemperatur von der Startzeitkühlmitteltemperatur THWST um α°C oder mehr erhöht wurde oder nicht. Alternativ kann die ECU 40 den Einspritzmodus auf den Einlasshubeinspritzmodus von dem Verdichtungshubeinspritzmodus zurücksetzen, wenn eine direkt von den Wänden der Brennkammern 15 erfasste Temperatur größer oder gleich einer vorbestimmten Temperatur wird.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Reihenfolge zum Durchführen der Schritte 110 bis 160 je nach Bedarf geändert werden.
Die gegenwärtigen Beispiele und Ausführungsbeispiele dienen der Beschreibung, und sie sind nicht einschränkend.

Claims

Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (40) für eine Zylindereinspritzkraftmaschine (10), die einen Einspritzmodus aus verschiedenen Kraftstoffeinspritzmodi einschließlich eines Einlasshubeinspritzmodus, bei dem Kraftstoff während eines Einlasshubs eingespritzt wird, und eines Verdichtungshubeinspritzmodus auswählt, bei dem Kraftstoff während eines Verdichtungshubs eingespritzt wird, und die Steuervorrichtung ist gekennzeichnet durch: eine Auswahleinrichtung zum Auswählen eines Einspritzmodus, wenn die Kraftmaschine kalt ist und gestartet wird, wobei der Verdichtungshubeinspritzmodus ausgewählt wird, falls die Temperatur der Kraftmaschine innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs ist, und wobei der Einlasshubeinspritzmodus ausgewählt wird, falls die Temperatur der Kraftmaschine größer als der vorbestimmte Temperaturbereich ist.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahleinrichtung den Einlasshubeinspritzmodus ungeachtet der Kraftmaschinentemperatur auswählt, wenn die Temperatur der Einlassluft kleiner als eine vorbestimmte Temperatur ist.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahleinrichtung den Kraftstoffeinspritzmodus zu dem Einlasshubeinspritzmodus von dem Verdichtungshubeinspritzmodus ändert, falls der Verdichtungshubeinspritzmodus ausgewählt ist, wenn die Kraftmaschinentemperatur auf ein bestimmtes Niveau angestiegen ist.
Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung bei einer Zylindereinspritzkraftmaschine (10), die einen Einspritzmodus von verschiedenen Kraftstoffeinspritzmodi einschließlich eines Einlasshubeinspritzmodus, bei dem Kraftstoff während eines Einlasshubs eingespritzt wird, und eines Verdichtungshubeinspritzmodus auswählt, bei dem Kraftstoff während eines Verdichtungshubs eingespritzt wird, und das Verfahren ist durch die folgenden Schritte gekennzeichnet: Auswählen des Verdichtungshubeinspritzmodus, falls die Temperatur der Kraftmaschine innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs ist, wenn die Kraftmaschine kalt ist und gestartet wird; und Auswählen des Einlasshubeinspritzmodus, falls die Temperatur der Kraftmaschine größer als der vorbestimmte Temperaturbereich ist.
Verfahren gemäß Anspruch 4, des weiteren gekennzeichnet durch Auswählen des Einlasshubeinspritzmodus ungeachtet der Kraftmaschinentemperatur, wenn die Temperatur der Einlassluft kleiner als eine vorbestimmte Temperatur ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, des weiteren gekennzeichnet durch Ändern des Kraftstoffeinspritzmodus zu dem Einlasshubeinspritzmodus von dem Verdichtungshubeinspritzmodus, falls der Verdichtungshubeinspritzmodus ausgewählt ist, wenn die Kraftmaschinentemperatur auf ein bestimmtes Niveau angestiegen ist.