СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЗАПУСКОМ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
INTERNAL COMBUSTION ENGINE START METHOD AND CONTROL SYSTEM

Область техники
Данное изобретение относится к управлению запуском двигателя внутреннего сгорания.
Уровень техники
Когда двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием запускается посредством проворачивания, желательно управлять частотой вращения двигателя таким образом, что она как можно раньше увеличивалась до целевой частоты вращения на холостом ходу, при подавлении чрезмерного увеличения частоты вращения двигателя после полного сгорания топлива, чтобы сокращать расход топлива и получать требуемый состав выхлопного газа.
В документе JP 2007-278073 A, опубликованном Патентным Ведомством Японии в 2007 году, раскрыто управление двигателем с этой целью. В частности, это управление включает в себя управление открытием впускного дросселя двигателя внутреннего сгорания, управление объемом впрыска топлива и управление опережением угла зажигания впрыскиваемого топлива.
Согласно этому предшествующему уровню техники, повышение углеводородов (HC) в выхлопном газе предотвращается посредством подавления чрезмерного увеличения частоты вращения двигателя, сформированной после того, как частота вращения двигателя достигает целевой частоты вращения на холостом ходу, при управлении составом смеси "воздух-топливо" как стехиометрическим составом смеси "воздух-топливо".
Сущность изобретения
Когда запускается двигатель внутреннего сгорания, чтобы подавлять выпуск углеводородов (HC) посредством стимуляции испарения топлива, желательно заблаговременно создавать отрицательное давление на впуске. С этой целью, согласно предшествующему уровню техники, дроссель закрывается, когда инициируется проворачивание двигателя внутреннего сгорания, и дроссель затем открывается, когда двигатель внутреннего сгорания выполняет полное сгорание топлива.
Тем не менее, частота вращения двигателя внутреннего сгорания подвержена пульсации во время запуска и демонстрирует большую амплитудную флуктуацию. Если дроссель начинает открываться, когда частота вращения двигателя достигает заданной скорости полного сгорания топлива, как и в случае предшествующего уровня техники, создание отрицательного давления на впуске может быть задержано вследствие снижения частоты вращения, которое может вызываться после этого. Задержанное создание отрицательного давления на впуске приводит к ухудшению состава выхлопного газа или повышению расхода топлива.
Между тем, если время инициирования открытия дросселя задерживается относительно вышеуказанного времени, трудно подавать объем воздуха, требуемый для того, чтобы поддерживать частоту вращения на холостом ходу. Это может приводить к сбою при запуске.
Следовательно, задача этого изобретения состоит в том, чтобы реализовывать дроссельное регулирование, допускающее стимуляцию создания отрицательного давления на впуске во время запуска двигателя внутреннего сгорания при одновременной подаче соответствующего объема всасываемого воздуха, чтобы поддерживать частоту вращения на холостом ходу.
Для решения вышеуказанной задачи, изобретение предоставляет способ управления запуском двигателя внутреннего сгорания, который имеет дроссель для управления объемом всасываемого воздуха и выполняет запуск через проворачивание. Способ включает определение инициирования проворачивания двигателя внутреннего сгорания, закрытие дросселя, когда инициируется проворачивание или когда включается переключатель зажигания, подсчет числа тактов или числа оборотов от инициирования проворачивания двигателя внутреннего сгорания, определение того, достигает или нет подсчитанное число заданного числа, и открытие дросселя, когда подсчитанное число достигает заданного числа.
Подробности, а также другие признаки и преимущества этого изобретения изложены в оставшейся части подробного описания и показаны на прилагаемых чертежах.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - принципиальная схема системы для управления двигателем внутреннего сгорания согласно изобретению;
Фиг. 2 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая процедуру для задания флага полного сгорания топлива и флага достижения цели, выполняемую посредством контроллера двигателя согласно предшествующему уровню техники;
Фиг. 3 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая процедуру для управления опережением угла зажигания и открытием дросселя, выполняемую посредством контроллера двигателя согласно предшествующему уровню техники;
Фиг. 4 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая процедуру для вычисления целевого соотношения компонентов смеси "воздух-топливо", выполняемую посредством контроллера двигателя согласно предшествующему уровню техники;
Фиг. 5 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая процедуру для вычисления ширины импульса впрыска топлива, выполняемую посредством контроллера двигателя согласно предшествующему уровню техники;
Фиг. 6A-6C - временные диаграммы для описания принципа изобретения по сравнению с предшествующим уровнем техники;
Фиг. 7A-7C - временные диаграммы для описания принципа задания времени инициирования открытия дросселя на основе числа тактов согласно изобретению;
Фиг. 8A-8D - временные диаграммы, иллюстрирующие взаимосвязь между различными заданиями флагов и варьированием открытия дросселя согласно изобретению;
Фиг. 9 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая процедуру для управления опережением угла зажигания, выполняемую посредством контроллера двигателя согласно изобретению;
Фиг. 10 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая процедуру для задания флагов, выполняемую посредством контроллера двигателя согласно изобретению; и
Фиг. 11 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая процедуру для управления открытием дросселя, выполняемую посредством контроллера двигателя согласно изобретению.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Как показано на фиг. 1, в двигателе 1 внутреннего сгорания транспортного средства всасываемый воздух накапливается во впускном коллекторе 2 после регулирования его объема посредством дросселя 23. Накопленный воздух затем вводится в камеру 5 сгорания каждого цилиндра через впускной коллектор 3 и впускной клапан 15. Двигатель 1 внутреннего сгорания является многоцилиндровым поршневым двигателем с искровым зажиганием.
Впускной порт 4 каждого цилиндра содержит топливный инжектор 21. Топливный инжектор 21 прерывисто впрыскивает топливо во впускной порт 4 в заданные моменты времени. Топливо, впрыскиваемое во впускной порт 4, смешивается с всасываемым воздухом, чтобы формировать смесь "воздух-топливо". Смесь "воздух-топливо" удерживается в камере 5 сгорания посредством закрытия впускного клапана 15. Смесь "воздух-топливо" в камере 5 сгорания каждого цилиндра затем сжимается посредством поршня 6, предоставляемого в каждом цилиндре, поджигается посредством свечи 14 зажигания и сгорает.
Давление газа, вызываемое посредством сгорания смеси "воздух-топливо", опускает поршень 6 и формирует возвратно-поступательное движение поршня 6. Возвратно-поступательное движение поршня 6 преобразуется во вращательное движение коленчатого вала 7. Газ после сгорания выпускается в выпускной канал 8 в качестве выхлопного газа через выпускной клапан 16.
Выпускной канал 8 содержит выпускной коллектор, соединенный с каждым цилиндром. Выпускной коллектор содержит первый катализатор 9 в качестве первичного катализатора. Выпускной канал 8 проходит под днище кузова транспортного средства. Выпускной канал 8 в участке под днищем кузова содержит второй катализатор 10.
Первый и второй катализаторы 9 и 10 представляют собой, например, трехкомпонентный катализатор. Трехкомпонентные катализаторы могут одновременно и эффективно удалять углеводороды (HC), монооксид углерода (CO) и оксиды азота (NOx), содержащиеся в выхлопном газе, когда состав смеси "воздух-топливо" остается в узком диапазоне с центром на стехиометрическом составе смеси "воздух-топливо".
Работа двигателя 1 внутреннего сгорания управляется посредством контроллера 31 двигателя. В частности, контроллер 31 двигателя управляет объемом всасываемого воздуха дросселя 23, объемом впрыска топлива топливного инжектора 21 и опережением угла зажигания свечи 14 зажигания.
Контроллер 31 двигателя содержит микрокомпьютер, имеющий центральный процессор (ЦП), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и интерфейс ввода-вывода (интерфейс ввода-вывода). Контроллер 31 двигателя может содержать множество микрокомпьютеров.
Для целей управления, описанных выше, контроллер 31 двигателя принимает входные сигналы, соответствующие значениям определения из расходомера 32 воздуха, который определяет объем всасываемого воздуха, датчика угла поворота коленчатого вала, который определяет опорную позицию вращения двигателя 1 внутреннего сгорания, а также его единичный угол вращения, кислородного датчика 35, который определяет концентрацию кислорода в выхлопном газе и предоставляется выше первого катализатора 9 выпускного канала 8, датчика 42 величины нажатия педали акселератора, который определяет величину нажатия педали 41 акселератора транспортного средства, переключателя 36 стартера, используемого водителем транспортного средства для того, чтобы командовать проворачивание двигателя 1 внутреннего сгорания, и температурного датчика 37, который определяет температуру охлаждающей жидкости двигателя. Датчик угла поворота коленчатого вала включает в себя датчик 33 позиции, который определяет единичный угол вращения двигателя 1 внутреннего сгорания, и датчик 34 фазы, который определяет опорную позицию вращения двигателя 1 внутреннего сгорания.
Контроллер 31 двигателя задает базовый объем впрыска топлива топливного инжектора 21 на основе таких входных сигналов и выполняет управление с обратной связью для состава смеси "воздух-топливо" в камере 5 сгорания на основе входного сигнала из кислородного датчика 35, предоставляемого выше первого катализатора 9.
При холодном запуске двигателя 1 внутреннего сгорания, желательно заблаговременно реализовывать управление с обратной связью составом смеси "воздух-топливо" посредством заблаговременной активации как катализаторов 9 и 10, так и кислородного датчика 35. С этой целью, кислородный датчик 35 нагревается посредством обогревателя сразу после запуска. Контроллер 31 двигателя определяет активацию кислородного датчика 35 на основе входного сигнала из кислородного датчика 35. Контроллер 31 двигателя инициирует управление с обратной связью составом смеси "воздух-топливо", как только активирован кислородный датчик 35.
Катализаторы 9 и 10 не ограничены трехкомпонентным катализатором. Например, в некоторых транспортных средствах, двигатель внутреннего сгорания приводится в действие с бедным составом смеси "воздух-топливо" посредством подачи смеси "воздух-топливо" в камеру 5 сгорания с составом смеси "воздух-топливо", более бедным, чем стехиометрический состав смеси "воздух-топливо", в диапазоне приведения в действие с низкой нагрузкой, чтобы повышать эффективность использования топлива после выполнения прогрева двигателя. В таком транспортном средстве, необходимо поглощать оксиды азота (NOx), образующиеся в большом объеме при бедном составе смеси "воздух-топливо". В этом отношении, второй катализатор 10 может содержать катализатор для улавливания NOx, имеющий функцию трехкомпонентного катализатора. Это изобретение также может быть применимым к транспортному средству, которое использует такой катализатор.
Управление объемом всасываемого воздуха с использованием дросселя 23 выполняется посредством управления электромотором 24 дросселя, который приводит в действие дроссель 23. Крутящий момент, требуемый водителем, вводится в качестве величины нажатия педали 41 акселератора. Контроллер 31 двигателя задает целевой крутящий момент на основе величины нажатия педали 41 акселератора. Контроллер 31 двигателя вычисляет целевой объем всасываемого воздуха для получения целевого крутящего момента и выводит сигнал, соответствующий целевому объему всасываемого воздуха, в электромотор 24 дросселя, чтобы управлять открытием дросселя 23.
Двигатель 1 внутреннего сгорания включает в себя механизм 26 подъема клапанов с регулируемыми фазами, имеющий шарнирное соединение, которое непрерывно изменяет величину подъема впускного клапана 15, и механизм 27 регулируемых фаз газораспределения, который непрерывно и регулируемо управляет разностью фаз вращения между коленчатым валом 7 и распределительным валом 25 впускного клапана, чтобы задавать опережение или задержку времени открытия/закрытия впускного клапана 15.
Контроллер 31 двигателя осуществляет управление для запуска двигателя 1 внутреннего сгорания, как пояснено ниже:
(1) задержка опережения угла зажигания от опережения угла зажигания при запуске до заданного опережения угла зажигания, например, опережения угла зажигания для ускорения нагрева катализатора пошагово или на достаточной скорости изменения, при которой, по меньшей мере, предотвращается чрезмерное увеличение частоты вращения двигателя, когда она достигает целевой частоты вращения на холостом ходу после проворачивания; и
(2) начало открытия дросселя 23 до заданного периода времени от времени, когда частота вращения двигателя достигает целевой частоты вращения на холостом ходу, чтобы подавать в камеру 5 сгорания объем всасываемого воздуха, необходимый для того, чтобы поддерживать частоту вращения двигателя равной целевой частоте вращения на холостом ходу, когда частота вращения двигателя достигает целевой частоты вращения на холостом ходу.
Посредством вышеуказанного управления, стимулируется нагрев первого катализатора 9. Помимо этого, можно предотвращать увеличение углеводородов в выхлопном газе посредством подавления чрезмерного увеличения частоты вращения двигателя после того, как частота вращения двигателя достигает целевой частоты вращения на холостом ходу, при стабилизации состава смеси "воздух-топливо" в качестве стехиометрического состава смеси "воздух-топливо".
Ниже описывается управляющая процедура, выполняемая посредством контроллера 31 двигателя с этой целью. Во-первых, со ссылкой на фиг. 2-5, приводится описание управления опережением угла зажигания, открытием дросселя и объемом впрыска топлива при запуске двигателя 1 внутреннего сгорания согласно предшествующему уровню техники. Далее приводится описание управления согласно этому изобретению.
Фиг. 2 иллюстрирует процедуру для задания флага полного сгорания топлива и флага достижения целевой частоты вращения на холостом ходу. Контроллер 31 двигателя выполняет эту процедуру через определенные интервалы, например каждые 100 миллисекунд в то время, когда включен переключатель зажигания, предоставляемый в транспортном средстве. Помимо этого, контроллер 31 двигателя активируется, когда переключатель зажигания переключается из выключенного во включенное состояние, и контроллер 31 двигателя остается в рабочем режиме в то время, когда включен переключатель зажигания.
На этапе S1 контроллер 31 двигателя считывает частоту Ne вращения двигателя. Частота Ne вращения двигателя вычисляется на основе входного сигнала из датчика угла поворота коленчатого вала, включающего в себя датчик 33 позиции и датчик 34 фазы.
На этапе S2 контроллер 31 двигателя определяет флаг полного сгорания топлива. Флаг полного сгорания топлива представляет собой флаг, указывающий то, достигает или нет двигатель 1 внутреннего сгорания полного сгорания топлива. Флаг полного сгорания топлива первоначально задается равным нулю, когда переключатель зажигания переключается из выключенного во включенное состояние. По этой причине, когда процедура выполняется в первый раз, флаг полного сгорания топлива сбрасывается до нуля. Когда флаг полного сгорания топлива равен нулю, контроллер 31 двигателя сравнивает частоту Ne вращения двигателя и частоту N0 вращения при полном сгорании топлива на этапе S3. Частота N0 вращения при полном сгорании топлива предоставляется, чтобы определять то, подвергается или нет двигатель 1 внутреннего сгорания полному сгоранию топлива. Например, частота вращения при полном сгорании топлива задается равной 1000 оборотов в минуту (RPM). Когда частота Ne вращения двигателя не достигает частоты N0 вращения при полном сгорании топлива, контроллер 31 двигателя сразу завершает процедуру.
Между тем, когда частота Ne вращения двигателя достигает частоты N0 вращения при полном сгорании топлива, т.е. в случае Ne≥N0, контроллер 31 двигателя задает флаг полного сгорания топлива равным единице на этапе S4.
Затем, на этапе S5, контроллер 31 двигателя активирует таймер. Таймер измеряет истекшее время от времени, когда частота Ne вращения двигателя достигает частоты N0 вращения при полном сгорании топлива, и значение TIME таймера сбрасывается до нуля, когда активируется таймер. После обработки этапа S5 контроллер 31 двигателя завершает процедуру.
Таким образом, если флаг полного сгорания топлива задается равным единице на этапе S4, результат определения этапа S2 изменяется на отрицательный при следующем выполнении процедуры, и, как результат, выполняется обработка этапов S6-S8.
На этапе S6 контроллер 31 двигателя сравнивает значение TIME таймера и заданное значение DT. Заданное значение DT означает временной интервал от времени, когда частота Ne вращения двигателя достигает частоты N0 вращения при полном сгорании топлива, до времени, когда частота Ne вращения двигателя достигает целевой частоты NSET вращения на холостом ходу. Заданное значение DT задается посредством эксперимента или моделирования заранее.
Поскольку значение TIME таймера сразу после того, как активируется таймер, меньше заданного значения DT, результат определения этапа S6 является отрицательным. В этом случае, контроллер 31 двигателя увеличивает значение TIME таймера на заданное приращение на этапе S7. Заданное приращение задается равным значению, соответствующему интервалу выполнения процедуры.
Таким образом, значение TIME таймера увеличивается каждый раз, когда выполняется процедура. Как результат, значение TIME таймера становится равным или превышающим заданное значение DT, и результат определения этапа S6 изменяется с отрицательного на положительный. В этом случае, контроллер 31 двигателя задает флаг достижения целевой частоты вращения на холостом ходу, который указывает тот факт, что частота вращения достигает целевой частоты NSET вращения на холостом ходу, равным единице на этапе S8. Следует отметить, что флаг достижения целевой частоты вращения на холостом ходу представляет собой флаг, первоначально заданный равным нулю, когда переключатель зажигания переключается из выключенного во включенное состояние. После обработки этапа S7 или этапа S8, контроллер 31 двигателя завершает процедуру.
Как описано выше, контроллер 31 двигателя определяет то, выполняет или нет двигатель 1 внутреннего сгорания полное сгорание топлива, и достигает или нет частота вращения двигателя целевой частоты вращения на холостом ходу, посредством повторного выполнения процедуры для задания флага полного сгорания топлива и флага достижения целевой частоты вращения на холостом ходу в определенных циклах сразу после того, как переключатель зажигания переключается из выключенного во включенное состояние. Затем, контроллер 31 двигателя задает соответствующие флаги. На этапе S6 определяется то, что частота вращения двигателя достигает целевой частоты NSET вращения на холостом ходу, когда истекает время, соответствующее заданному значению DT, после того, как двигатель 1 внутреннего сгорания выполняет полное сгорание топлива. Тем не менее, это определение может выполняться посредством непосредственного сравнения целевой частоты NSET вращения на холостом ходу и частоты Ne вращения двигателя, определенной посредством датчика угла поворота коленчатого вала.
Фиг. 3 иллюстрирует процедуру для управления опережением угла зажигания и открытием дросселя. Контроллер 31 двигателя выполняет эту процедуру после процедуры по фиг. 2 через определенные интервалы, например каждые 100 миллисекунд в то время, когда включен переключатель зажигания.
На этапе S21 контроллер 31 двигателя определяет то, представляет собой или нет текущее время выполнения процедуры момент сразу после того, как переключатель зажигания переключается из выключенного во включенное состояние.
Если результат определения на этапе S21 является положительным, контроллер 31 содержит в себе температуру TW охлаждающей жидкости двигателя 1 внутреннего сгорания, определенную посредством температурного датчика 37, в качестве температуры TWINT охлаждающей жидкости при запуске на этапе S22. Контроллер 31 двигателя вычисляет первое опережение ADV1 угла зажигания в зависимости от температуры TWINT охлаждающей жидкости при запуске. Первое опережение ADV1 угла зажигания является оптимальным опережением угла зажигания для запуска двигателя. Здесь, первое опережение ADV1 угла зажигания вычисляется в качестве значения со значительным опережением из опережения угла зажигания обычного приведения в действие.
На этапе S23 контроллер 31 двигателя задает заданное значение ADV опережения угла зажигания как значение, равное вычисленному первому опережению ADV1 угла зажигания.
На этапе S24 начальное значение вводится для целевого открытия tTVO дросселя. Начальное значение задается, например, равным нулю. После обработки этапа S24 контроллер 31 двигателя завершает процедуру.
Между тем, если результат определения на этапе S21 является отрицательным, контроллер 31 двигателя определяет то, равен или нет флаг полного сгорания топлива единице, на этапе S25. Если определено, что флаг полного сгорания топлива не равен единице, контроллер 31 двигателя задает заданное значение ADV опережения угла зажигания равным предыдущему значению на этапе S27. Таким образом, заданное значение ADV опережения угла зажигания поддерживается равным первому опережению ADV1 угла зажигания до тех пор, пока не определяется то, что двигатель 1 внутреннего сгорания достигает полного сгорания топлива.
После обработки этапа S27 контроллер 31 двигателя обнуляет целевое открытие tTVO дросселя, которое является начальным значением, на этапе S24 и завершает процедуру.
Таким образом, до тех пор, пока полное сгорание топлива не выполняется после того, как инициируется проворачивание двигателя 1 внутреннего сгорания, заданное значение ADV опережения угла зажигания поддерживается равным первому опережению ADV1 угла зажигания, и целевое открытие tTVO дросселя поддерживается равным нулю.
Между тем, если флаг полного сгорания топлива равен единице при определении на этапе S25, контроллер 31 двигателя определяет то, равен или нет флаг достижения целевой частоты вращения на холостом ходу единице, на этапе S26. Если определено, что флаг достижения целевой частоты вращения на холостом ходу не равен единице, контроллер 31 двигателя задает заданное значение ADV опережения угла зажигания равным предыдущему значению на этапе S28. Следовательно, даже после того, как определяется то, что двигатель 1 внутреннего сгорания достигает полного сгорания топлива, заданное значение ADV опережения угла зажигания поддерживается как значение, равное первому опережению ADV1 угла зажигания, до тех пор, пока значение TIME таймера не достигает заданного значения DT, т.е. до тех пор, пока частота Ne вращения двигателя не достигает целевой частоты NSET вращения на холостом ходу.
После обработки этапа S28 контроллер 31 двигателя вычисляет целевое открытие tTVO дросселя на основе следующего уравнения (1) на этапе S29.
tTVO=tTVO((PRE))+ΔTVO, (1)
где ΔTVO = приращение; а
tTVO((PRE)) = предыдущее значение tTVO.
tTVO((PRE)) в уравнении (1) обозначает предыдущее значение целевого открытия дросселя, начальное значение которого равно нулю.
Заданное приращение ΔTVO в уравнении (1) является приращением целевого открытия дросселя в заданное время. Заданное приращение ΔTVO определяется таким образом, что целевое открытие tTVO дросселя достигает целевого открытия TVO1 дросселя на холостом ходу, когда частота Ne вращения двигателя достигает целевой частоты NSET вращения на холостом ходу. Здесь, целевое открытие TVO1 дросселя на холостом ходу является открытием дросселя, соответствующим минимальному объему всасываемого воздуха, необходимому для того, чтобы формировать крутящий момент, допускающий предоставление возможности двигателю 1 внутреннего сгорания поддерживать целевую частоту NSET вращения на холостом ходу. Значение целевого открытия TVO1 дросселя на холостом ходу задается посредством эксперимента или моделирования заранее.
После того как целевое открытие tTVO дросселя задается на этапе S29, контроллер 31 двигателя сравнивает целевое открытие tTVO дросселя и целевое открытие TVO1 дросселя на холостом ходу на этапе S30.
Когда результат определения этапа S26 изменяется на отрицательный в первый раз, т.е. сразу после того, как частота Ne вращения двигателя достигает целевой частоты NSET вращения на холостом ходу, целевое открытие tTVO дросселя не превышает целевое открытие TVO1 дросселя на холостом ходу. В этом случае, контроллер 31 двигателя завершает процедуру без продолжения процесса.
При последующем выполнении процедуры, посредством обработки этапа S29 целевое открытие tTVO дросселя увеличивается на заданное приращение ΔTVO каждый раз, когда выполняется процедура. Как результат, когда целевое открытие tTVO дросселя превышает целевое открытие TVO1 дросселя на холостом ходу, и результат определения этапа S30 изменяется на положительный, контроллер 31 двигателя поддерживает целевое открытие tTVO дросселя равным TVO1 на этапе S31. После обработки этапа S31 контроллер 31 двигателя завершает процедуру. Следовательно, при последующем выполнении процедуры, даже когда процедура выполняется многократно, целевое открытие tTVO дросселя поддерживается как целевое открытие TVO1 дросселя на холостом ходу без увеличения.
Между тем, при определении на этапе S26, когда флаг достижения целевой частоты вращения на холостом ходу изменяется на единицу, контроллер 31 двигателя вычисляет второе опережение ADV2 угла зажигания в зависимости от температуры TW охлаждающей жидкости двигателя 1 внутреннего сгорания, определенной посредством температурного датчика 37, на этапе S32. Второе опережение ADV2 угла зажигания может задаваться, например, равным опережению угла зажигания для стимуляции нагрева первого катализатора 9 при холодном запуске двигателя 1 внутреннего сгорания. Альтернативно, чтобы подавлять перерегулирование частоты вращения двигателя вследствие резкого увеличения объема всасываемого воздуха, временно может задаваться позднее зажигание. Таким образом, второе опережение ADV2 угла зажигания вычисляется в качестве значения, задержанного от первого опережения ADV1 угла зажигания.
Затем, на этапе S33 контроллер 31 двигателя задает заданное значение ADV опережения угла зажигания как значение, равное второму опережению ADV2 угла зажигания.
Как результат обработки, описанной выше, когда частота Ne вращения двигателя достигает целевой частоты NSET вращения на холостом ходу, заданное значение ADV опережения угла зажигания переключается с первого опережения ADV1 угла зажигания на второе опережение ADV2 угла зажигания пошагово.
На этапе S34 контроллер 31 двигателя поддерживает целевое открытие tTVO дросселя равным предыдущему значению, т.е. TVO1. После обработки этапа S34 контроллер 31 двигателя завершает процедуру.
Таким образом, после того, как частота Ne вращения двигателя достигает целевой частоты NSET вращения на холостом ходу, заданное значение ADV опережения угла зажигания переключается на второе опережение ADV2 угла зажигания пошагово. Между тем, целевое открытие tTVO дросселя поддерживается как целевое открытие TVO1 дросселя на холостом ходу. Здесь, заданное значение ADV опережения угла зажигания одновременно переключается на ADV2 пошагово. Тем не менее, заданное значение ADV опережения угла зажигания может переключаться на заданной скорости изменения, допускающей предотвращение чрезмерного увеличения частоты вращения двигателя.
Фиг. 4 иллюстрирует процедуру для вычисления целевого соотношения TFBYA компонентов смеси "воздух-топливо", выполняемую посредством контроллера 31 двигателя. Соотношение компонентов смеси "воздух-топливо" соответствует инверсии состава смеси "воздух-топливо". Контроллер 31 двигателя выполняет эту процедуру через определенные интервалы, например каждые 100 миллисекунд в то время, когда включен переключатель зажигания. Помимо этого, контроллер 31 двигателя активируется, когда переключатель зажигания переключается из выключенного во включенное состояние. Контроллер 31 двигателя остается в рабочем режиме в то время, когда включен переключатель зажигания.
На этапе S41 контроллер 31 двигателя определяет то, соответствует или нет текущее время выполнения процедуры моменту времени сразу после того, как переключатель зажигания переключается из выключенного во включенное состояние.
Если результат определения является положительным, контроллер 31 двигателя вычисляет начальное значение KAS0 поправочного коэффициента приращения температуры охлаждающей жидкости при запуске на основе температуры TWINT охлаждающей жидкости при запуске, выводимой из температурного датчика 37, на этапе S42. Начальное значение KAS0 поправочного коэффициента приращения температуры охлаждающей жидкости при запуске является значением, которое увеличивается по мере того, как снижается температура TWINT охлаждающей жидкости при запуске.
Затем, на этапе S43, контроллер 31 двигателя задает поправочный коэффициент KAS приращения температуры охлаждающей жидкости при запуске равным начальному значению KAS0. После обработки этапа S43 контроллер 31 двигателя выполняет обработку этапа S50.
Между тем, если результат определения является отрицательным на этапе S41, это означает то, что переключатель зажигания уже включен при предыдущем выполнении процедуры. В этом случае, контроллер 31 двигателя определяет то, равен или нет флаг достижения целевой частоты вращения на холостом ходу единице, на этапе S44. Как описано выше, флаг достижения целевой частоты вращения на холостом ходу сбрасывается до нуля, когда включается переключатель зажигания, и флаг достижения целевой частоты вращения на холостом ходу задается равным единице на этапе S8 по фиг. 2. Если флаг достижения целевой частоты вращения на холостом ходу равен единице, это означает то, что частота Ne вращения двигателя достигает целевой частоты NSET вращения на холостом ходу.
Тем не менее, если результат определения является отрицательным на этапе S44, контроллер 31 двигателя задает поправочный коэффициент KAS приращения температуры охлаждающей жидкости при запуске равным предыдущему значению на этапе S45. В этой процедуре, поправочный коэффициент KAS приращения температуры охлаждающей жидкости при запуске поддерживается равным начальному значению KAS0 до тех пор, пока результат определения этапа S44 не становится положительным. После обработки этапа S45 контроллер 31 двигателя выполняет обработку этапа S50.
Между тем, если результат определения этапа S44 является положительным, контроллер 31 двигателя определяет то, задан или нет поправочный коэффициент KAS приращения температуры охлаждающей жидкости при запуске равным нулю, на этапе S46. Как описано выше, на этапе S43 сразу после запуска двигателя 1 внутреннего сгорания поправочный коэффициент KAS приращения температуры охлаждающей жидкости при запуске задается равным начальному значению KAS0. Поскольку поправочный коэффициент KAS приращения температуры охлаждающей жидкости при запуске задается равным начальному значению KAS0 сразу после того, как частота Ne вращения двигателя достигает целевой частоты NSET вращения на холостом ходу, поправочный коэффициент KAS приращения температуры охлаждающей жидкости при запуске не равен нулю.
В этом случае, контроллер 31 двигателя задает поправочный коэффициент KAS приращения температуры охлаждающей жидкости при запуске на основе следующего уравнения (2) на этапе S47:
KAS=KAS(PRE)-Δt*KAS(PRE), (2)
где Δt = заданное отрицательное приращение; а
KAS((PRE))=значение поправочного коэффициента KAS приращения температуры охлаждающей жидкости при запуске при предыдущем выполнении процедуры.
В данном документе, заданное отрицательное приращение Δt является значением для определения отрицательного приращения поправочного коэффициента KAS приращения температуры охлаждающей жидкости при запуске в заданное время. Это значение надлежащим образом предварительно задано таким образом, что поправочный коэффициент KAS приращения температуры охлаждающей жидкости при запуске становится нулем, когда отрицательное давление на впуске сходится к определенному значению. Начальное значение KAS((PRE)), указывающее предыдущее значение поправочного коэффициента приращения температуры охлаждающей жидкости при запуске, задается равным KAS0.
После того как флаг достижения целевой частоты вращения изменяется на единицу, контроллер 31 двигателя многократно выполняет обработку этапов S46 и S47. Как результат, поправочный коэффициент KAS приращения температуры охлаждающей жидкости при запуске постепенно снижается. В этом отношении, на этапе S48 поправочный коэффициент KAS приращения температуры охлаждающей жидкости при запуске сравнивается с нулем. Когда поправочный коэффициент KAS приращения температуры охлаждающей жидкости при запуске становится отрицательным значением, процесс переходит к этапу S49, и поправочный коэффициент KAS приращения температуры охлаждающей жидкости при запуске сбрасывается до нуля. После обработки этапа S49 контроллер 31 двигателя выполняет обработку этапа S50.
Между тем, если поправочный коэффициент KAS приращения температуры охлаждающей жидкости при запуске равен или превышает нуль при определении на этапе S48, контроллер 31 двигателя выполняет обработку этапа S50 без повторного сброса поправочного коэффициента KAS приращения температуры охлаждающей жидкости при запуске.
На этапе S50 контроллер 31 двигателя вычисляет поправочный коэффициент KTW приращения температуры охлаждающей жидкости со ссылкой на карту, сохраненную в ROM заранее, на основе температуры TW охлаждающей жидкости двигателя 1 внутреннего сгорания. Поправочный коэффициент KTW приращения температуры охлаждающей жидкости увеличивается по мере того, как снижается температура TW охлаждающей жидкости.
Затем, на этапе S51, контроллер 31 двигателя вычисляет целевое соотношение TFBYA компонентов смеси "воздух-топливо" на основе следующего уравнения (3) с использованием поправочного коэффициента KTW приращения температуры охлаждающей жидкости и поправочного коэффициента KAS приращения температуры охлаждающей жидкости при запуске
TFBYA=1+KTW+KAS (3)
Целевое соотношение TFBYA компонентов смеси "воздух-топливо" является значением с центром в 1,0. После выполнения прогрева двигателя 1 внутреннего сгорания, TFBYA=1 (где KTW=0 и KAS=0). TFBYA=1 соответствует смеси "воздух-топливо" со стехиометрическим составом смеси "воздух-топливо". При холодном запуске двигателя 1 внутреннего сгорания добавляется поправочный коэффициент KAS приращения температуры охлаждающей жидкости при запуске, так что целевое соотношение TFBYA компонентов смеси "воздух-топливо" становится значением, превышающим 1,0. Поправочный коэффициент KAS приращения температуры охлаждающей жидкости при запуске является значением, полученным с учетом расхода топлива вдоль стенки при холодном запуске. В результате, целевое соотношение TFBYA компонентов смеси "воздух-топливо" становится значением, превышающим 1,0. Такая коррекция выполняется для того, чтобы задавать смесь "воздух-топливо", поданную в камеру 5 сгорания, в качестве стехиометрического состава смеси "воздух-топливо".
Фиг. 5 иллюстрирует процедуру для вычисления ширины Ti импульса впрыска топлива, выполняемую посредством контроллера 31 двигателя. Контроллер 31 двигателя выполняет эту процедуру через определенные интервалы, например каждые 100 миллисекунд в то время, когда включен переключатель зажигания. Процедура для задания флага полного сгорания топлива и флага достижения целевой частоты вращения на холостом ходу на фиг. 2 и процедура для управления опережением угла зажигания и открытием дросселя на фиг. 3 выполняются последовательно. Между тем, процедура для вычисления целевого соотношения TFBYA компонентов смеси "воздух-топливо" на фиг. 4 и процедура для вычисления ширины Ti импульса впрыска топлива на фиг. 5 выполняются параллельно или независимо от процедур по фиг. 2 и 3. Ширина Ti импульса впрыска топлива является значением, представляющим объем впрыска топлива топливного инжектора 21.
На этапе S61 контроллер 31 двигателя вычисляет ширину Ti1 импульса впрыска топлива при запуске на основе следующего уравнения (4):
Ti1=TST*KNST*KTST (4)
где TST = базовая ширина импульса впрыска топлива при запуске;
KNST = поправочный коэффициент частоты вращения; и
KTST = поправочный коэффициент времени.
Способы получения базовой ширины TST импульса впрыска топлива при запуске, поправочного коэффициента KNST частоты вращения и поправочного коэффициента KTST времени известны в данной области техники, и их описание опускается.
На этапе S62 контроллер 31 двигателя определяет то, вводится или нет сигнал из расходомера 32 воздуха. Если сигнал из расходомера 32 воздуха не вводится, контроллер 31 двигателя задает конечную ширину Ti импульса впрыска топлива равной ширине Ti1 импульса впрыска топлива при запуске на этапе S65. После обработки этапа S65 контроллер 31 двигателя завершает процедуру.
Если существует сигнал, вводимый из расходомера 32 воздуха, контроллер 31 двигателя вычисляет нормальную ширину Ti2 импульса впрыска топлива на основе следующего уравнения (5) с использованием целевого соотношения TFBYA компонентов смеси "воздух-топливо", полученного в последней выполненной процедуре для вычисления целевого соотношения TFBYA компонентов смеси "воздух-топливо" по фиг. 4, на этапе S63.
Ti2=(Tp*TFBYA+)*(α+αm-1)+Ts (5)
где Tp = базовая ширина импульса впрыска топлива;
TFBYA = целевое соотношение компонентов смеси "воздух-топливо";
Kathos = величина коррекции для переходного режима;
α = поправочный коэффициент для обратной связи по составу смеси "воздух-топливо";
αm = обучающий поправочный коэффициент для состава смеси "воздух-топливо"; а
Ts = неэффективная ширина импульса впрыска топлива.
Величина Kathos коррекции для переходного режима является известной величиной коррекции, вычисляемой, по существу, на основе нагрузки на двигатель, частоты вращения двигателя и температуры на участке адгезии топлива с учетом расхода топлива вдоль стенки топлива, протекающего вдоль поверхности стенки впускного порта 4. Во время запуска двигателя 1 внутреннего сгорания топливо, протекающее вдоль поверхности стенки впускного порта 4, из объема впрыска топлива поступает в камеру 5 сгорания с задержкой. Следовательно, задержка компенсируется посредством увеличения объема впрыска топлива.
Принципы и способы вычисления для поправочного коэффициента α для обратной связи по составу смеси "воздух-топливо", обучающего поправочного коэффициента αm для состава смеси "воздух-топливо" и неэффективной ширины Ts импульса впрыска топлива известны в данной области техники.
Базовая ширина Tp импульса впрыска топлива вычисляется на основе следующего уравнения (6):
Tp=K*Qa/Ne, (6)
где Qa = объем всасываемого воздуха, определенный посредством расходомера 32 воздуха.
Константа K в уравнении (6) задается таким образом, что состав смеси "воздух-топливо" смеси "воздух-топливо" становится стехиометрическим составом смеси "воздух-топливо". Хотя поправочный коэффициент KAS приращения температуры охлаждающей жидкости при запуске является положительным значением, превышающим нуль, объем впрыска топлива от топливного инжектора 21, т.е. ширина Ti импульса впрыска топлива, компенсируется с увеличением.
На этапах S64-S66, контроллер 31 двигателя сравнивает ширину Ti1 импульса впрыска топлива при запуске и нормальную ширину Ti2 импульса впрыска топлива, и большое значение выбирается для конечной ширины Ti импульса впрыска топлива. Затем, контроллер 31 двигателя завершает процедуру.
Ширина Ti импульса впрыска топлива передается в выходной регистр, и топливные инжекторы 21 в каждом цилиндре впрыскивают топливо во впускной порт 4 в течение периода, соответствующего ширине Ti импульса впрыска топлива, при заданном регулировании впрыска топлива.
Управление опережением угла зажигания, открытием дросселя и объемом впрыска топлива во время запуска двигателя 1 внутреннего сгорания раскрывается в документе JP 2007-278073 A, опубликованном Патентным ведомством Японии 25 октября 2007 года, все содержимое которого включено сюда посредством ссылки.
Далее приводится описание управления дросселем, применяемого во время запуска двигателя 1 внутреннего сгорания согласно изобретению.
Как показано на фиг. 6A-6C, в то время когда остановлен двигатель 1 внутреннего сгорания, дроссель 23 имеет открытие по умолчанию, и отрицательное давление на впуске равно атмосферному давлению. Когда включается переключатель 36 стартера, т.е. когда инициируется проворачивание, дроссель 23 приводится в действие посредством электромотора 24 дросселя в полностью закрытую позицию. В данном документе, полностью закрытая позиция является общим термином. На практике задается заданный зазор между дросселем 23 и поверхностью стенки впускной трубы вокруг дросселя 23, чтобы предотвращать повреждение, вызываемое помехами между корпусом клапана и каналом. По этой причине, даже когда дроссель 23 находится в полностью закрытой позиции, воздух, проходящий через этот зазор, всасывается в камеру 5 сгорания.
На основе эффекта накачки двигателя 1 внутреннего сгорания, вызываемого посредством проворачивания, воздух всасывается в камеру 5 сгорания каждого цилиндра, так что отрицательное давление на впуске снижается относительно атмосферного давления с пульсацией. Время для открытия дросселя 23 соответствует времени, когда фактическое отрицательное давление на впуске может в достаточной степени стимулировать испарение топлива. Это время представляет собой время, когда объем всасываемого воздуха, необходимый для того, чтобы поддерживать частоту вращения двигателя равной целевой частоте вращения на холостом ходу, может подаваться в камеру сгорания, когда опережение угла зажигания задерживается пошагово от опережения угла зажигания при запуске на стороне опережения или задерживается на заданной скорости варьирования, по меньшей мере, допускающей предотвращение чрезмерного увеличения частоты вращения двигателя после того, как частота вращения двигателя достигает целевой частоты вращения на холостом ходу. Если это время является слишком поздним, трудно получать объем воздуха, необходимый для того, чтобы поддерживать целевую частоту вращения на холостом ходу. Напротив, если это время является слишком ранним, отрицательное давление на впуске становится недостаточным, и эффект стимуляции испарения ухудшается и теряется. Следовательно, желательно задавать это время надлежащим образом. В предшествующем уровне техники, это время задается как время, когда отрицательное давление на впуске достигает заданного значения, и заданное значение указывается посредством порогового значения для выдачи запроса на открытие дросселя для создания отрицательного давления на впуске на фиг. 6C. Пороговое значение для выдачи запроса на открытие дросселя для создания отрицательного давления на впуске задается надлежащим образом заранее. В предшествующем уровне техники, описанном выше, предполагается, что пороговое значение для выдачи запроса на открытие дросселя для создания отрицательного давления на впуске достигается, когда флаг полного сгорания топлива изменяется на единицу на этапе S25, и целевое открытие tTVO дросселя увеличивается на этапе S29 каждый раз, когда выполняется последующая процедура.
Следовательно, в предшествующем уровне техники, описанном выше, дроссель 23 начинает открываться, как указано посредством пунктирной линии на фиг. 6A, во время t21, когда отрицательное давление на впуске первоначально достигает порогового значения для выдачи запроса на открытие дросселя для создания отрицательного давления на впуске, как проиллюстрировано на фиг. 6B.
Тем не менее, фактическое отрицательное давление на впуске снижается в направлении атмосферного давления сразу после времени t21 вследствие пульсации. В данном документе, снижение отрицательного давления на впуске означает повышение давления в направлении атмосферного давления. Поскольку дроссель 23 открыт во время t21, дальнейшее увеличение отрицательного давления на впуске затрудняется, так что отрицательное давление на впуске флуктуирует около порогового значения для выдачи запроса на открытие дросселя для создания отрицательного давления на впуске, как указано посредством пунктирной линии по фиг. 6C. Если отрицательное давление на впуске не увеличивается выше порогового значения для выдачи запроса на открытие дросселя для создания отрицательного давления на впуске, испарение топлива не стимулируется в достаточной степени, и трудно подавлять увеличение углеводородов (HC), образующихся в большом объеме во время холодного запуска.
В устройстве управления двигателем согласно этому изобретению дроссель 23 начинает открываться, когда фактическое отрицательное давление на впуске может плавно создаваться позднее, и объем всасываемого воздуха, необходимый для того, чтобы поддерживать частоту вращения двигателя на целевой частоте вращения на холостом ходу, может подаваться, т.е. во время t22, когда фактическое отрицательное давление на впуске во второй раз достигает порогового значения для выдачи запроса на открытие дросселя для создания отрицательного давления на впуске после того, как начинается проворачивание коленчатого вала. Таким образом, например, в примере по фиг. 6B, поскольку дроссель 23 начинает открываться со времени t22, когда во второй раз достигается пороговое значение для выдачи запроса на открытие дросселя для создания отрицательного давления на впуске после инициирования проворачивания, фактическое отрицательное давление на впуске плавно увеличивается, как указано посредством сплошной линии по фиг. 6C, так что можно предотвращать такую проблему, что трудно получать объем всасываемого воздуха, необходимый для того, чтобы поддерживать целевую частоту вращения на холостом ходу позднее.
Далее приводится описание способа определения времени t22, соответствующего времени для начала открытия дросселя 23 в полностью закрытой позиции.
Устройство управления двигателем согласно изобретению подсчитывает число оборотов или число тактов двигателя от инициирования проворачивания. Помимо этого, определяется, достигается или нет время для начала открытия дросселя 23 в полностью закрытой позиции, на основе того, достигает или нет подсчитанное число заданного числа, соответствующего времени, когда плавно создается фактическое отрицательное давление на впуске, и получается объем всасываемого воздуха, необходимый для того, чтобы поддерживать целевую частоту вращения на холостом ходу, т.е. времени, когда во второй раз достигается пороговое значение для выдачи запроса на открытие дросселя для создания отрицательного давления на впуске.
Как показано на фиг. 7A-7C, здесь, время t22, соответствующее времени, когда плавно создается фактическое отрицательное давление на впуске, и получается объем всасываемого воздуха, необходимый для того, чтобы поддерживать целевую частоту вращения на холостом ходу, т.е. времени, когда фактическое отрицательное давление на впуске во второй раз достигает порогового значения для выдачи запроса на открытие дросселя для создания отрицательного давления на впуске, определяется на основе числа тактов от инициирования проворачивания. Число тактов соответствует углу поворота коленчатого вала в 180° в 4-цилиндровых и 8-цилиндровых двигателях и соответствует углу поворота коленчатого вала в 120° в 6-цилиндровых двигателях. Иными словами, в 4-цилиндровых и 8-цилиндровых двигателях половина числа тактов соответствует числу оборотов двигателя. В 6-цилиндровых двигателях, при угле поворота коленчатого вала в 120°, одна треть числа тактов соответствует числу оборотов двигателя. Поскольку число тактов и число оборотов составляют постоянную взаимосвязь, число оборотов и число тактов двигателя могут взаимозаменяемо использоваться вместо друг друга.
Эти чертежи приведены согласно варианту осуществления данного изобретения, и абсцисса обозначает число тактов, поскольку такт синхронизируется с флуктуацией отрицательного давления на впуске, что удобно для целей описания. Подсчитанные позиции тактов соответствуют пикам флуктуации отрицательного давления на впуске. Интервал такта соответствует половине оборота в 4-цилиндровых и 8-цилиндровых двигателях и соответствует одной трети оборота в 6-цилиндровых двигателях.
Контроллер 31 двигателя подсчитывает число тактов от инициирования проворачивания и открывает дроссель 23, когда число тактов достигает заданного числа шесть. В качестве заданного числа, посредством эксперимента или моделирования заранее получается число тактов, соответствующее времени, когда плавно создается фактическое отрицательное давление на впуске, и получается объем всасываемого воздуха, необходимый для того, чтобы поддерживать целевую частоту вращения на холостом ходу, т.е. времени, когда отрицательное давление на впуске во второй раз достигает порогового значения для выдачи запроса на открытие дросселя для создания отрицательного давления на впуске. Заданное число шесть является примерным заданным числом, полученным посредством допущения 4-цилиндровых или 8-цилиндровых двигателей. Тем не менее, заданное число не ограничивается шестью.
Как показано на фиг. 8A-8D, согласно этому варианту осуществления, контроллер 31 двигателя использует флаг разрешения запуска при росте отрицательного давления на впуске, флаг дросселирования и флаг дроссельного регулирования.
Флаг разрешения запуска при росте отрицательного давления на впуске по фиг. 8A представляет собой флаг, сбрасываемый до нуля, когда дроссельное регулирование согласно этому изобретению не требуется ни по какой причине. Обычно, во время t0, когда включается переключатель ключа зажигания или когда включается переключатель 36 стартера, флаг разрешения запуска при росте отрицательного давления на впуске первоначально задается равным единице. Тот факт, что флаг разрешения запуска при росте отрицательного давления на впуске задается равным единице, означает, что дроссельное регулирование согласно этому изобретению разрешается.
Флаг дросселирования по фиг. 8C представляет собой флаг для задания дросселя 23 в полностью закрытой позиции сразу после инициирования проворачивания. Флаг дросселирования первоначально задается равным единице одновременно с тем, когда флаг разрешения запуска при росте отрицательного давления на впуске первоначально задается равным единице.
Флаг дроссельного регулирования согласно фиг. 8D представляет собой флаг для открытия дросселя 23. Контроллер 31 двигателя подсчитывает число тактов после инициирования проворачивания. Контроллер 31 двигателя переключает флаг дросселирования с единицы на нуль и переключает флаг дроссельного регулирования с нуля, что является начальным значением, на единицу во время t22, когда подсчитанное число тактов достигает заданного числа шесть. Число тактов соответствует числу пиков во флуктуации вывода датчика угла поворота коленчатого вала. Контроллер 31 двигателя получает число тактов посредством подсчета числа пиков во флуктуации вывода из выходного сигнала датчика угла поворота коленчатого вала.
Помимо этого, контроллер 31 двигателя переключает флаг разрешения запуска при росте отрицательного давления на впуске и флаг дроссельного регулирования с единицы на нуль, соответственно, во время t2, когда частота вращения двигателя достигает целевой частоты вращения на холостом ходу, т.е. когда открытие дросселя достигает заданного открытия TVO1 на фиг. 8B.
Далее со ссылкой на фиг. 9-11 приводится описание процедуры дроссельного регулирования, выполняемой посредством контроллера 31 двигателя с использованием флагов, описанных выше. Контроллер 31 двигателя выполняет процедуры фиг. 2, 4 и 5 предшествующего уровня техники параллельно в то время, когда включен переключатель зажигания. Помимо этого, после выполнения процедуры по фиг. 2, процедура управления опережением угла зажигания по фиг. 9, процедура задания флагов по фиг. 10 и процедура дроссельного регулирования по фиг. 11 выполняются вместо процедуры по фиг. 3.
Процедура для вычисления заданного значения опережения угла зажигания по фиг. 9 получается посредством исключения этапов S24, S30, S31 и S34, связанных с дроссельным регулированием, из процедуры по фиг. 3 согласно предшествующему уровню техники. Контроллер 31 двигателя управляет только опережением угла зажигания свечи 14 зажигания в этой процедуре и управляет дросселем 23 в процедурах по фиг. 11 и 12. Помимо этого, в то время как опережение угла зажигания переключается пошагово в процедуре согласно фиг. 9, частота вращения двигателя может быть задержана на скорости варьирования, достаточной для того, чтобы предотвращать чрезмерное увеличение частоты вращения двигателя, вместо ступенчатого переключения.
Процедура задания флагов согласно фиг. 10 выполняется после процедуры вычисления опережения угла зажигания по фиг. 9.
Как показано на фиг. 10, на этапе S111 контроллер 31 двигателя определяет то, представляет собой или нет текущее время выполнения процедуры момент сразу после того, как переключатель зажигания переключается из выключенного во включенное состояние. Если результат определения является положительным, контроллер 31 двигателя задает флаг разрешения запуска при росте отрицательного давления на впуске, флаг дросселирования и флаг дроссельного регулирования равными единице, единице и нулю, соответственно, на этапе S112 и затем завершает процедуру. Эта обработка соответствует обработке во время t0 на фиг. 8A-8D.
Если результат определения является отрицательным на этапе S111, контроллер 31 двигателя определяет то, равно или превышает либо нет число тактов заданное число шесть от инициирования проворачивания, на этапе S113.
Если число тактов меньше заданного числа шесть, контроллер 31 двигателя завершает процедуру без выполнения дополнительных этапов. Если число тактов равно или превышает заданное число шесть, контроллер 31 двигателя задает флаг дросселирования и флаг дроссельного регулирования равными нулю и единице, соответственно, на этапе S114. Эта обработка соответствует обработке во время t22 на фиг. 8A-8D.
Затем, на этапе S115, контроллер 31 двигателя определяет то, достигает или нет целевое открытие tTVO дросселя целевого открытия TVO1 дросселя на холостом ходу.
Если результат определения является отрицательным, контроллер 31 двигателя сразу завершает процедуру.
Если результат определения является положительным, контроллер 31 двигателя переключает как флаг разрешения запуска при росте отрицательного давления на впуске, так и флаг дроссельного регулирования на нуль и поддерживает флаг дросселирования равным нулю на этапе S116. Эта обработка соответствует обработке во время t2 фиг. 8A-8D. После обработки этапа S116 контроллер 31 двигателя завершает процедуру.
Процедура дроссельного регулирования по фиг. 11 выполняется после процедуры задания флагов по фиг. 10.
Как показано на фиг. 11, на этапе S131 контроллер 31 двигателя определяет то, равен или нет флаг разрешения запуска при росте отрицательного давления на впуске единице. Если флаг разрешения запуска при росте отрицательного давления на впуске равен единице, контроллер 31 двигателя определяет то, задан или нет режим как нормальный режим запуска, на этапе S132.
Нормальный режим запуска означает, что двигатель 1 внутреннего сгорания выполняет запуск в высокотемпературном состоянии. Нормальный режим запуска выполняется, когда водитель выполняет операцию запуска сразу после того, как прекращается приведение в действие двигателя 1 внутреннего сгорания, или когда запуск двигателя 1 внутреннего сгорания выполняется в состоянии прогрева, вызываемом посредством оставшегося тепла при предыдущем приведении в действие, к примеру, при перезапуске из состояния глушения двигателя на холостом ходу. В этом случае не требуется создание отрицательного давления на впуске. Поскольку этот вариант осуществления сфокусирован на холодном запуске двигателя 1 внутреннего сгорания, требующем создания отрицательного давления на впуске, управление согласно этому изобретению не выполняется в нормальном режиме запуска, и нормальный запуск выполняется на этапе S133.
Помимо этого, контроллер 31 двигателя выполняет нормальное управление на этапе S133, когда флаг разрешения запуска при росте отрицательного давления на впуске не равен единице на этапе S131. Нормальное управление означает, что управление запуском применяется к случаю, в котором двигатель 1 внутреннего сгорания не требует прогрева. После обработки этапа S133 контроллер 31 двигателя завершает процедуру.
Когда выполняется холодный запуск двигателя 1 внутреннего сгорания, результат определения этапа S132 является отрицательным.
В этом случае, контроллер 31 двигателя определяет то, равен или нет флаг дросселирования единице, на этапе S134. Если флаг дросселирования равен единице, контроллер 31 двигателя обнуляет целевое открытие tTVO дросселя на этапе S135. Иными словами, контроллер 31 двигателя управляет дросселем 23 в полностью закрытой позиции. После обработки этапа S135 контроллер 31 двигателя завершает процедуру.
Между тем, если флаг дросселирования не равен единице, контроллер 31 двигателя определяет флаг дроссельного регулирования на этапе S136. Если флаг дроссельного регулирования не равен единице, контроллер 31 двигателя сразу завершает процедуру. Если флаг дроссельного регулирования равен единице, целевое открытие tTVO дросселя вычисляется на основе уравнения (1), описанного выше, на этапе S137. После обработки этапа S137 контроллер 31 двигателя завершает процедуру.
Посредством выполнения процедуры задания флагов согласно фиг. 10 и процедуры дроссельного регулирования согласно фиг. 11, можно определять, с высокой точностью, время t22, соответствующее времени, когда плавно создается фактическое отрицательное давление на впуске, и получается объем всасываемого воздуха, необходимый для того, чтобы поддерживать целевую частоту вращения на холостом ходу, т.е. времени, когда фактическое отрицательное давление на впуске во второй раз достигает порогового значения для выдачи запроса на открытие дросселя для создания отрицательного давления на впуске, как указано посредством сплошной линии фиг. 8A-8D, и начинать открытие дросселя 23. Как результат, фактическое отрицательное давление на впуске плавно снижается после времени t22.
Следовательно, можно получать как отрицательное давление на впуске ниже атмосферного давления для стимуляции испарения, так и объем всасываемого воздуха, подходящий для полного сгорания топлива двигателя 1 внутреннего сгорания. Помимо этого, можно повышать надежность управления отрицательным давлением на впуске во время запуска.
При запуске двигателя 1 внутреннего сгорания частота вращения двигателя значительно флуктуирует, как проиллюстрировано на фиг. 7B. Согласно этому варианту осуществления, число тактов подсчитывается от инициирования проворачивания на основе изменения вывода датчика угла поворота коленчатого вала, и время для начала открытия дросселя 23 определяется на основе подсчитанного числа. При этом управлении вывод датчика угла поворота коленчатого вала используется не для того, чтобы получать саму частоту вращения двигателя, а для того, чтобы определять пики частоты вращения двигателя во флуктуации двигателя внутреннего сгорания. Следовательно, время для начала открытия дросселя 23 может быть определено с высокой точностью по сравнению со случаем, в котором время для начала открытия дросселя 23 определяется на основе самой частоты вращения двигателя.
В варианте осуществления, описанном выше, число тактов подсчитывается на основе изменения вывода датчика угла поворота коленчатого вала. Тем не менее, можно подсчитывать число тактов или число оборотов двигателя с использованием других датчиков. Далее приводится описание случая, в котором давление всасываемого воздуха двигателя 1 внутреннего сгорания определяется с использованием датчика 38 давления.
В патенте Японии № 3586975, опубликованном 10 ноября 2004 года, раскрыто управление, при котором отрицательное давление на впуске определяется с использованием датчика давления, и дроссель открывается, когда измеренное отрицательное давление на впуске достигает заданного давления. Тем не менее, при проворачивании значительно изменяются как фактическое отрицательное давление на впуске, так и определенное отрицательное давление на впуске. Следовательно, если время для начала открытия дросселя определяется на основе значения отрицательного давления на впуске, определенного посредством датчика давления, может возникать проблема точности.
Между тем, отрицательное давление на впуске при проворачивании значительно флуктуирует. Контроллер 31 двигателя подсчитывает число тактов или число оборотов от инициирования проворачивания двигателя 1 внутреннего сгорания посредством подсчета пиков в отрицательном давлении на впуске из изменения вывода датчика 38 давления, а не на основе самого значения отрицательного давления на впуске, определенного посредством датчика 38 давления, предоставляемого во впускном коллекторе 2. Если время для начала открытия дросселя 23 определяется на основе счетчика, полученного таким образом, можно с высокой точностью определять время для начала открытия дросселя 23.
Другими словами, можно с высокой точностью определять время для начала открытия дросселя 23 также посредством подсчета числа тактов или числа оборотов двигателя на основе изменения вывода датчика 38 давления.
Содержимое Tokugan 2010-290138, с датой подачи от 27 декабря 2010 года в Японии, включено в данный документ посредством ссылки.
Хотя изобретение описано выше в отношении конкретных вариантов осуществления, изобретение не ограничено вариантами осуществления, описанными выше. Модификации и варьирования вариантов осуществления, описанных выше, должны быть очевидными для специалистов в данной области техники в пределах объема формулы изобретения.
Промышленное применение
Как описано выше, согласно этому изобретению, можно улучшать рабочие характеристики холодного запуска двигателя внутреннего сгорания. Следовательно, предпочтительное преимущество ожидается, когда изобретение применяется к двигателям транспортных средств, используемым в различных средах запуска.
Варианты осуществления данного изобретения, в которых заявляется исключительное право собственности или право использования пакета, определены в прилагаемой формуле изобретения.