DE102006000167A1

DE102006000167A1 - Startsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit zylinderinterner Einspritzung

Info

Publication number: DE102006000167A1
Application number: DE102006000167A
Authority: DE
Inventors: Osamu Kariya Fukasawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-04-08
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2026-04-08
Also published as: US7318421B2; JP4333619B2; DE102006000167B4; JP2006291785A; US20060225695A1

Abstract

Eine Startsteuerungsvorrichtung berechnet eine Brennstoffdruckdifferenz über einem Entladetakt der Hochdruckbrennstoffpumpe (14) an einem Ende eines anfänglichen Entladetakts nach dem Starten des Anlassens. Bei der Einspritzeinstellung schätzt die Startsteuerungsvorrichtung eine Brennstoffdruckerhöhung von einer Einspritzeinstellung zu einem Einspritzstart auf der Basis der Brennstoffdruckdifferenz. Die Startsteuerungsvorrichtung addiert die Brennstoffdruckerhöhung zu einem bei der Einspritzeinstellung erfassten Brennstoffdruck zum Schätzen eines Brennstoffdrucks bei dem Einspritzstart. Die Startsteuerungsvorrichtung bestimmt, ob die Einspritzung durchzuführen oder zu sperren ist, auf der Basis dessen, ob der geschätzte Brennstoffdruck bei dem Einspritzstart gleich oder größer als ein Einspritzerlaubnisbrennstoffdruck ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Startsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer zylinderinternen Einspritzung mit der Funktion einer sofortigen Erhöhung des Brennstoffdrucks bei einem Startvorgang.
Bei einer Maschine mit einer zylinderinternen Einspritzung (Zylindereinspritzmaschine), bei der Brennstoff direkt in einen Zylinder eingespritzt wird, ist eine kurze Zeitdauer von der Einspritzung zur Verbrennung im Vergleich zu einer Ansaugöffnungseinspritzmaschine erforderlich, bei der Brennstoff in eine Ansaugöffnung der Maschine eingespritzt wird. Bei der Zylindereinspritzmaschine steht keine ausreichende Zeitdauer zum Zerstäuben des eingespritzten Brennstoffs zur Verfügung. Daher muss die Zylindereinspritzmaschine zum Zerstäuben des eingespritzten Brennstoffs den Einspritzdruck erhöhen. Die Zylindereinspritzmaschine ist in der Weise aufgebaut, dass Brennstoff aus einem Brennstofftank in Verbindung mit einer Niederdruckpumpe gepumpt und unter Druck gesetzt wird. Er wird unter Hochdruck einem Brennstoffeinspritzventil mittels einer Hochdruckpumpe zugeführt, die durch eine Nockenwelle der Maschine angetrieben wird.
Während des Anhaltens der Maschine werden die Hochdruckpumpe und die Niederdruckpumpe ebenfalls angehalten, und es sinkt daher der Brennstoffdruck in der Brennstoffleitung im Verlauf der Zeit ab. Eine längere Maschinenanhaltezeit bewirkt somit, dass der Brennstoffdruck auf im Wesentlichen 0 MPa absinkt. Bei dem Starten wird eine bestimmte Zeit benötigt, um den Brennstoffhochdruckbereich des Brennstoffdrucks zu erreichen, der für ein Starten geeignet ist. Somit wird der Brennstoff bei dem Starten mit einem niedrigen Brennstoffdruck eingespritzt, wobei eine nicht ausreichende Zerstäubung des eingespritzten Brennstoffs bewirkt wird. In diesem Fall kann eine Verbrennungsqualität verschlechtert werden oder es wird die innere Anfeuchtung des Zylinders vergrößert, wodurch sich verschlechterte Starteigenschaften und ebenfalls eine verschlechterte Abgasemission während des Startens ergeben.

Als eine Gegenmaßnahme bei derartigen Problemen ist es in Verbindung mit einer Startsteuerung für eine Zylindereinspritzmaschine gemäß der Beschreibung in der Druckschrift JP-A-H11-270385 bekannt, eine Startsteuerung in der Weise vorzusehen, dass die Einspritzung während einer vorbestimmten Periode in einem Anfangszustand des Startens beendet wird und der Brennstoffdruck während der Periode der Einspritzabschaltung auf einen hohen Brennstoffdruckbereich erhöht wird, der für ein Starten geeignet ist, wobei eine Hochdruckpumpe verwendet wird. Danach startet die Steuerung die Einspritzung.

Bei dieser Startsteuerung für eine Zylindereinspritzmaschine wird somit die Brennstoffeinspritzung bei dem Starten beendet, bis der Brennstoffdruck unter Verwendung der Hochdruckpumpe auf einen für das Starten geeigneten Brennstoffhochdruckbereich erhöht ist. Dies führt zu dem Problem einer verlängerten Startzeit und zu einer erhöhten Abgasemission von in den Zylindern verbleibendem Gas einschließlich unverbrannter Kohlenwasserstoffe (HC).

Die Brennstoffdruckerhöhungszeit während des Startens kann verkürzt werden, indem die Baugröße der Hochdruckpumpe vergrößert wird oder das Volumen eines Hochdruckbrennstoffrohrs oder eines Zuführungsrohrs vermindert wird. Erhöhte Hochdruckpumpenabmessungen bringen jedoch weitere Probleme, wie eine Verschlechterung der Montierbarkeit derselben in einem Fahrzeug, sowie eine Verschlechterung der Brennstoffdrucksteuerbarkeit in einem Niedrigentladebereich und eine Vergrößerung des Pulsierens des Brennstoffdrucks.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Startsteuerungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Zylindereinspritzung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Startzeit ohne Maßnahmen zur Vergrößerung der Abmessungen der Hochdruckpumpe oder Verminderung des Volumens eines Hochdruckbrennstoffrohrs oder eines Zuführungsrohrs zu ergreifen, und wobei den Anforderungen wie verbesserte Starteigenschaften und verminderte Abgasemissionen während des Startens gerecht wird.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Startsteuerungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Zylindereinspritzung eine Einspritzeinstelleinrichtung, eine Einspritzsteuerungseinrichtung, eine Brennstoffdruckerfassungseinrichtung und eine Startsteuerungseinrichtung. Die Einspritzeinstelleinrichtung bewirkt eine Einspritzeinstellung zum Einspritzen einer Einspritzstartzeit und einer Einspritzdauer vor einem Start der Einspritzung. Die Einspritzsteuerungseinrichtung steuert ein Brennstoffeinspritzventil an zur Durchführung der Einspritzung bei der Einspritzstartzeit für die Einspritzdauer, wie sie mittels der Einspitzeinstelleinrichtung eingestellt wurde. Die Brennstoffdruckerfassungseinrichtung erfasst einen Druck des Brennstoffs, wie er dem Brennstoffeinspritzventil zugeführt wird. Wird die Einspritzeinstellung bei einem Starten der Maschine durchgeführt, dann schätzt die Startsteuerungseinrichtung einen Brennstoffdruck und eine nachfolgende Einspritzung auf der Basis des mittels der Brennstoffdruckerfassungseinrichtung erfassten Brennstoffdrucks und bestimmt, ob die Einspritzung durch die Einspritzsteuerungseinrichtung durchgeführt oder verhindert werden soll, auf der Basis des geschätzten Brennstoffdrucks.

Bei der Einspritzsteuerung der Brennkraftmaschine wird die Einspritzeinstellung zu einer vorbestimmten Zeit (vorbestimmter Kurbelwinkel) vor der tatsächlichen Einspitzstartzeit in Vorbereitung für die Ansteuerung des Brennstoffeinspritzventils durchgeführt Daher kann bestimmt werden, ob die Einspritzung durchgeführt werden soll oder nicht, auf der Basis dessen, ob ein erfasster Brennstoffdruck bei der Einspritzeinstellung auf einen hohen Brennstoffdruckbereich angestiegen ist oder nicht, der für ein Starten geeignet ist. In einigen Fällen, auch wenn ein tatsächlicher Brennstoffdruck bei der Einspritzeinstellung nicht einen für das Starten geeigneten Brennstoffdruck erreicht hat, kann jedoch der Brennstoffdruck den Brennstoffdruck erreichen, der für das Starten geeignet ist, nach einem nachfolgenden Einspritzstart infolge einer Brennstoffentladung von einer Hochdruckpumpe, die durch ein Drehen der Kurbelwelle (Anlassen) bewirkt wird. Auch wenn in diesen Fällen die Einspritzung durchgeführt wird, ist die Zerstäubung des eingespritzten Brennstoffs gewährleistet, wobei kein Problem wie vergrößerte Abgasemission auftritt.

Obwohl der tatsächliche Brennstoffdruck bei der Einspritzeinstellung noch nicht einen vorbestimmten Brennstoffdruck erreicht hat, führt in diesem Zusammenhang die Steuerungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Einspritzung durch, vorausgesetzt, dass in dem Ablauf des Anlassens der Brennkraftmaschine mit einem Starter zum Starten derselben geschätzt ist, dass der Brennstoffdruck bei dem Einspritzstart, der bei der Einspritzeinstellung geschätzt wird, auf einen Brennstoffdruck angestiegen sein wird, der für ein Starten geeignet ist. Auf diese Weise kann eine Startzeit verkürzt werden, ohne Maßnahmen des Vergrößerns der Abmessungen der Hochdruckpumpe oder des Verminderns des Volumens des Hochdruckbrennstoffrohr oder des Zuführungsrohrs ergreifen zu müssen, wobei die Anforderungen wie verbesserte Starteigenschaften und verminderte Abgasemissionen bei dem Starten erfüllt sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Ausführungsbeispiele sowie Betriebsverfahren und die Wirkungsweise der entsprechenden Teile werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, den zugehörigen Patentansprüchen und den Figuren deutlich, die sämtlich Teil dieser Patentanmeldung sind. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Brennstoffeinspritzsystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
2 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Hochdruckpumpe gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel,
3 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels der Startsteuerung gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel,
4 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung eines Kennfelds zur Berechnung einer 8rennstoffdruckerhöhung gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel,
5 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung eines Kennfelds zur Berechnung der Brennstoffdruckerhöhung gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel,
6 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung eines Bereichs einer Änderung der Entladefähigkeit der Hochdruckpumpe gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel,
7 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels der Steuerung nach einer Einspritzeinstellung gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel,
8 eine Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Druckanhebungs-Startsteuerungs-Bedingungsbestimmungsroutine gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel,
9 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Starteinspritzsteuerungsbestimmungsroutine gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel,
10 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung einer Brennstoffdruckerhöhungsberechnungsroutine gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel,
11 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Starthochdruckpumpensteuerungsroutine gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel,
12 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Brennstoffdruckerhöhungsberechnungsroutine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung,
13 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung eines Kennfelds zur Berechnung eines Korrekturfaktors gemäß dem in 12 gezeigten Ausführungsbeispiel, und
14 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung eines Kennfelds zur Berechnung des Korrekturfaktors gemäß dem in 12 gezeigten Ausführungsbeispiel.
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Brennstoffzuführungssystem einer Zylindereinspritzmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Ein Brennstofftank 11 dient zum Speichern des Brennstoffs und umfasst eine darin angeordnete Niederdruckpumpe 12 zum Pumpen des Brennstoffs. Die Niederdruckpumpe 12 wird mittels eines (nicht dargestellten) Motors angetrieben, der seine Leistung von einer (nicht dargestellten) Batterie erhält. Der von dieser Niederdruckpumpe 12 entladene Brennstoff wird mittels eines Brennstoffrohrs 13 einer Hochdruckpumpe 14 zugeführt. Ein Druckregler 15 ist mit dem Brennstoffrohr 13 verbunden. Der Druckregler 15 regelt einen Entladedruck der Niederdruckpumpe 12 (Brennstoffzufuhrdruck zu der Hochdruckpumpe 14) auf einen vorbestimmten Druck. Ein darüber hinaus gehender Druck, der einen exzessiven Druck erzeugt, wird von der Niederdruckpumpe 12 zu dem Brennstofftank 11 mittels eines Brennstoffrückführungsrohrs 16 zurückgeführt.
Gemäß der Darstellung in 2 ist die Hochdruckpumpe 14 eine Kolbenpumpe, bei der ein Kolben 19 in einer zylindrischen Pumpenkammer 18 eine hin- und hergehende Bewegung durchführt zum Ansaugen und zum Entladen des Brennstoffs. Der Kolben 19 wird mittels einer Drehbewegung einer auf einer Nockenwelle 20 der Maschine angeordneten Nocke 21 angetrieben. Ein Brennstoffdrucksteuerungsventil 22 besteht aus einem elektromagnetischen Ventil und ist auf der Ansaugseite 23 der Hochdruckpumpe 14 angeordnet. In einem Ansaugtakt der Hochdruckpumpe 14 (wenn sich der Kolben nach unten bewegt) wird das Brennstoffdrucksteuerungsventil 22 geöffnet und erlaubt das Ansaugen des Brennstoffs in die Pumpenkammer 18. In einem Entladetakt (wenn der Kolben 19 ansteigt) wird eine Ventilschließzeit des Brennstoffdrucksteuerungsventils 22 zum Steuern des Brennstoffdrucks (des Entladedrucks) gesteuert. Wird der Brennstoffdruck vergrößert, dann wird die Ventilschließzeit des Brennstoffdrucksteuerungsventils 22 verlängert. Wird hingegen der Brennstoffdruck vermindert, dann wird die Ventilschließzeit des Brennstoffdrucksteuerungsventils 22 verkürzt.
Ein Prüfventil 125 zum Verhindern einer Rückströmung des entladenen Brennstoffs ist an der Seite einer Entladeöffnung 24 der Hochdruckpumpe 14 vorgesehen. Die Brennstoffentladung der Hochdruckpumpe 14 wird durch eine Hochdruckbrennstoffleitung 26 einer Zuführungsleitung 27 zugeführt. Der Hochdruckbrennstoff wird von der Zuführungsleitung 27 zu einem Brennstoffeinspritzventil 28 verteilt, das für jeden Zylinder in einen Zylinderkopf der Maschine angeordnet ist. Ein Brennstoffdrucksensor 29 dient zur Erfassung des Brennstoffdrucks und ist in der Hochdruckbrennstoffleitung 26 vorgesehen. Ein Ausgangssignal des Brennstoffdrucksensors 29 wird einer Maschinensteuerungseinheit (engine control unit, ECU) 30 zugeführt. Die elektronische Steuerungseinheit ECU 30, die im Wesentlichen aus einem Mikrocomputer besteht, liest die Ausgangssignale der unterschiedlichen Sensoren zur Erfassung der Maschinenbetriebsbedingungen wie der Maschinendrehzahl (Maschinendrehgeschwindigkeit), einen Ansaugrohrdruck (oder eine Ansaugluftmenge), und eine Kühlwassertemperatur, und berechnet eine Einspritzdauer (Brennstoffeinspritzmenge) sowie eine Einspritzstartzeit. Die elektronische Steuerungseinheit ECU 30 stellt sodann die Einspritzstartzeit und die Einspritzdauer eine vorbestimmte Zeit (ein vorbestimmter Kurbelwinkel) vor einem Einspritzstart ein und steuert das Brennstoffeinspritzventil 28 bei der Einspritzstartzeit für die Einspritzdauer zur Durchführung der Brennstoffeinspritzung. Die elektronische Steuerungseinheit ECU 30 verarbeitet Startsteuerungsroutinen, die in einem eingebauten Speicher ROM (Speichermedium) gespeichert sind. Bei einer Einspritzeinstellung bei einem Start schätzt somit die elektronische Steuerungseinheit ECU 30 einen Brennstoffdruck bei einem nachfolgenden Einspritzstart auf der Basis eines mittels des Brennstoffdrucksensors 29 erfassten Brennstoffdrucks, und bestimmt auf der Basis des geschätzten Brennstoffdrucks, ob die Einspritzung durchgeführt oder verhindert werden soll. Nachstehend wird nun ein Druckanhebungsstartsteuerungsverfahren gemäß diesem Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines Zeitdiagramms (Signalzeitverläufe) gemäß 3 beschrieben. 3 zeigt ein Beispiel einer Startsteuerung seit dem Starten des Anlassens durch Betätigung eines Zündschalters (IG-Schalter) 31 von einer EIN-Position zu einer START-Position in der Weise, dass der Starter mit Energie versorgt bzw. erregt wird, bis ein Maschinenstart abgeschlossen ist. In 3 bezeichnen die Angaben CYL#1 bis CYL#4 die Takte des ersten bis vierten Zylinders der Maschine. Eine Angabe COM bezeichnet einen Verbrennungstakt, eine Angabe EXH einen Abgastakt, eine Angabe INT einen Ansaugtakt, und eine Angabe PRE einen Kompressionstakt in jedem Zylinder. Die Angaben INJ#1 bis INJ#4 bezeichnen Einspritzsignale. Eine Angabe PUMP bezeichnet ein Hochdruckpumpensignal, und eine Angabe Pr bezeichnet den erfassten Brennstoffdruck. Eine durchgezogene Linie „a" bezeichnet die Maschinendrehzahl RPM entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, und eine gestrichelte Linie „b" bezeichnet die Maschinendrehzahl RPM gemäß einem bekannten Verfahren.
In einer Initialisierungsperiode (Initialisierungsverarbeitungsperiode) unmittelbar nach dem Einschalten des Zündschalters (IG-Schalter) 31 wird eine Ausgabe des Brennstoffdrucksensors 29 zum Messen eines Anfangsbrennstoffdrucks (Grundbrennstoffdruck) P0 vor der Entladung der Hochdruckpumpe 14 gelesen. Nach dem Starten des Anlassens (t1) wird eine Ausgabe des Brennstoffdrucksensors 29 am Ende eines Anfangsentladetakts der Hochdruckpumpe 14 gelesen zum Messen eines Brennstoffdrucks Pr nach dem Anfangsentladetakt der Hochdruckpumpe 14. Eine Brennstoffdifferenz (Pr – P0) über dem Anfangsentladetakt der Hochdruckpumpe 14 wird durch Subtrahieren des Anfangsbrennstoffdrucks P0 von dem Brennstoffdruck Pr berechnet.
Für jede Einspritzeinstellung (in 3 als „SET" angegeben) jedes Zylinders wird eine Brennstoffdruckerhöhung ΔPr aus der Brennstoffeinstellung zu dem Einspritzstart auf der Basis der Brennstoffdruckdifferenz (Pr – P0) über den Anfangsentladetakt der Hochdruckpumpe 14 vor der Einspritzeinstellung geschätzt. Beispielsweise wird die Brennstoffdruckdifferenz (Pr – P0) über den Anfangsentladetakt der Hochdruckpumpe 14 als eine Abschätzung der Brennstoffdruckerhöhung ΔPr von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart verwendet. Für die Brennstoffdruckerhöhung ΔPr wird zu dem Brennstoffdruck Pr addiert, der bei der Einspritzeinstellung erfasst wird zum Schätzen eines Brennstoffdrucks PRest (PRest = Pr + ΔPr) bei dem Einspritzstart. Es wird bestimmt, ob die Einspritzung durchzuführen oder zu verhindern ist, auf der Basis dessen, ob der geschätzte Brennstoffdruck PRest bei dem Einspritzstart „gleich oder größer als" ein vorbestimmter Brennstoffdruck (Einspritzerlaubnisbrennstoffdruck) TPr ist, der für ein Starten geeignet ist. Die Einspritzung wird zu einer Zeit t2 erlaubt, und die erste Verbrennung tritt zu einer Zeit t3 gemäß 3 auf.
Zur Verminderung der Berechnungsbelastung der Maschinensteuerungseinheit ECU 30 kann die Brennstoffdruckerhöhung ΔPr von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart auch ein voreingestellter fester Wert sein.
Da die Brennstofftemperatur TF bei der Einspritzeinstellung ansteigt, weist die Brennstoffdruckerhöhung ΔPr einen Tendenz zur Vergrößerung infolge der thermischen Ausdehnung oder dergleichen des Brennstoffs auf. Daher kann die Brennstoffdruckerhöhung ΔPr in Verbindung mit der Brennstofftemperatur PF bei der Einspritzeinstellung auf der Basis eines Kennfelds oder eines Formelausdrucks, wie es in 4 gezeigt ist, berechnet werden. Der Speicher ROM der Maschinensteuerungseinheit ECU 30 kann zuvor das Kennfeld oder die Formel zur Berechnung der Brennstoffdruckerhöhung ΔPr unter Berücksichtigung der Brennstofftemperatur TF als Parameter bei der Einspritzeinstellung gemäß der Darstellung in 4 speichern. Die Brennstofftemperatur TF bei der Einspritzeinstellung kann mittels eines Sensors oder dergleichen erfasst oder geschätzt werden.
Da der Brennstoffdruck Pr bei der Einspritzeinstellung ansteigt, tendiert die Brennstoffdruckerhöhung ΔPr zur Verminderung. Daher kann die Brennstoffdruckerhöhung ΔPr in Verbindung mit dem bei der Einspritzeinstellung erfassten Brennstoffdruck Pr auf der Basis eines in 5 gezeigten Kennfelds oder eines Formelausdrucks berechnet werden. Das Kennfeld oder der Formelausdruck zur Berechnung der Brennstoffdruckerhöhung ΔPr unter Berücksichtigung des Brennstoffdrucks Pr bei der Einspritzeinstellung als ein Parameter gemäß der Darstellung in 5 kann im Voraus in dem Speicher ROM der Maschinensteuerungseinheit ECU 30 gespeichert werden.
Zur Verbesserung der Schätzgenauigkeit der Brennstoffdruckerhöhung ΔPr kann die Brennstoffdruckerhöhung ΔPr in Verbindung mit der Brennstofftemperatur und dem Brennstoffdruck Pr berechnet werden, die bei der Einspritzeinstellung auf der Basis eines zweidimensionalen Kennfelds oder einer Formel erfasst werden. Das zweidimensionale Kennfeld oder der Formelausdruck zur Berechnung der Brennstoffdruckerhöhung ΔPr zur Berücksichtigung der Brennstofftemperatur TF und des Brennstoffdrucks Pr bei der Einspritzeinstellung als entsprechende Parameter kann im Voraus in dem Speicher ROM der Maschinensteuerungseinheit ECU 30 gespeichert werden.
Gemäß der Darstellung durch die Bereiche „c" und „d" in 6 verändert sich die Entladefähigkeit der Hochdruckpumpe 14 infolge von Herstellungstoleranzen, Verschlechterungen im Verlauf der Zeit und dergleichen. Gemäß 6 bezeichnet eine Angabe TPon eine Erregungsdauer (Ansteuerungsdauer) der Hochdruckpumpe 14, und bezeichnet eine durchgezogene Linie „e" eine Kennlinie eines Standardprodukts. Eine Angabe „MAX" bezeichnet die maximale Entladung. Die Brennstoffdruckerhöhung ΔPr verändert sich somit in Abhängigkeit von der Änderung der Entladefähigkeit der Hochdruckpumpe 14, auch wenn eine Erregungszeit TPon der Hochdruckpumpe 14 (Ventilschließzeit des Brennstoffdrucksteuerungsventils 22) dieselbe ist. Es ist daher bevorzugt, für jedes Starten einen tatsächlichen Messwert der Brennstoffdruckerhöhung ΔPr (mittels des Brennstoffdrucksensors 29 erfasster Wert) von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart als einen Lernwert in einem wieder beschreibbaren nicht flüchtigen Speicher wie einem Sicherungsspeicher RAM (Backup-RAM) der Maschinensteuerungseinheit ECU 30 zu erneuern und zu speichern. Es wird dabei bevorzugt, bei einem tatsächlichen Start den in dem nicht flüchtigen Speicher gespeicherten Lernwert der Brennstoffdruckerhöhung ΔPr zum Schätzen des Brennstoffdrucks PRest bei dem Einspritzstart zu verwenden. Zur Verbesserung der Lerngenauigkeit der Brennstoffdruckerhöhung ΔPr wird in diesem Fall bevorzugt, einen Speicherbereich in mehrfache Lernbereiche gemäß den Bedingungen wie eine Brennstofftemperatur und ein Brennstoffdruck aufzuteilen und die Brennstoffdruckerhöhung ΔPr für jeden Lernbereich zu lernen. Die Brennstoffdruckerhöhung ΔPr kann unabhängig von der Brennstofftemperatur, dem Brennstoffdruck und dergleichen gelernt werden.
Wird von der Hochdruckpumpe 14 kein Brennstoff während einer Periode von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart entladen, dann kann eine Schätzung des Brennstoffdrucks nicht notwendigerweise berechnet werden, da der Brennstoffdruck bei der Einspritzeinstellung und der Brennstoffdruck bei dem Einspritzstart im Allgemeinen gleich sind. Wird Brennstoff von der Hochdruckpumpe 14 (bei einem Punkt Tp) während der Periode von der Einspritzeinstellung (Punkt A) zu dem Einspritzstart (Punkt B) gemäß diesem Ausführungsbeispiel und der Darstellung in 7 entladen, dann wird der Brennstoffdruck PRest bei dem Einspritzstart (Punkt B) gemäß dem vorstehend angegebenen Verfahren geschätzt. Auf der Basis des geschätzten Brennstoffdrucks PRest wird bestimmt, ob die Einspritzung durchzuführen ist. Liegt während der Periode von der Einspritzeinstellung (Punkt A) zu dem Einspitzstart (Punkt B) keine Brennstoffentladung durch die Hochdruckpumpe 14 vor, dann wird der Brennstoffdruck PRest bei dem Einspritzstart (Punkt B) nicht geschätzt, da der Brennstoffdruck während der Periode von der Einspritzeinstellung (Punkt A) zu dem Einspritzstart (Punkt B) nicht erhöht wird. Es wird in diesem Falle bestimmt, ob die Einspritzung durchzuführen oder zu verhindern ist, in Abhängigkeit davon, ob der erfasste Brennstoffdruck Pr bei der Einspritzeinstellung (Punkt A) gleich oder höher als der Einspritzerlaubnisbrennstoffdruck TPr ist. Das Brennstoffdrucksteuerungsventil 22 wird während der Erregungszeit TPon der Hochdruckpumpe 14 geschlossen.
Die Maschinensteuerungseinheit ECU 30 führt eine Steuerung des Starts in der Weise durch, dass die Einspritzung während eines Kompressionstakts durchgeführt und die Zündzeit verzögert wird. Bei der Kompressionstakteinspritzung bei dem Starten wird eingespritzter Brennstoff in der Nähe einer Zündkerze gesammelt, sodass dadurch die innere Zylinderanfeuchtung vermindert wird. Durch eine Verzögerung der Zündzeit (Zündzeitpunkte) wird die Verbrennungszeit verzögert und die Abgastemperatur erhöht, wodurch eine Auswirkung auf die Verbrennung unverbrannter Kohlenwasserstoffe bewirkt wird, die in das Abgasrohr bei dem Starten abgegeben werden. Im Ergebnis können Abgasemissionen beim Starten vermindert werden.
Die Maschinensteuerungseinheit ECU 30 verarbeitet die vorstehend beschriebene Druckerhöhungsstartsteuerung in Verbindung mit den in den 8 bis 11 gezeigten Routinen.
Die Maschinensteuerungseinheit ECU 30 aktiviert eine Durckerhöhungs-Startsteuerungsdurchführungsbedingungs-Bestimmungsroutine gemäß der Darstellung in 8 entsprechend eines vorbestimmten Zyklus (beispielsweise entsprechend eines 8 ms Zyklus) während der EIN-Periode des Zündschalters 31 zur Bestimmung einer Verarbeitungs- bzw. Durchführungsbedingung der Druckerhöhungsstartsteuerung in der nachfolgenden Weise. In Schritt S101 wird zuerst bestimmt, ob die Maschinenkühlmitteltemperatur (Maschinenkühlwassertemperatur) TW innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs liegt (TWL < TW < TWH). Die untere Grenze TWL des vorbestimmten Temperaturbereichs ist eine Wassertemperatur, unterhalb der eine ausreichende Zerstäubungszeit während eines Kompressionstakts nicht gewährleistet ist, auch wenn die Druckerhöhungsstartsteuerung durchgeführt wird infolge einer Erhöhung der Brennstoffeinspritzmenge durch eine Brennstoffmengenerhöhungskorrektur bei einer niedrigen Temperatur. Die untere Grenze TWL wird beispielsweise bei 0°C eingestellt. Die obere Grenze TWH des vorbestimmten Temperaturbereichs ist eine Wassertemperatur, oberhalb der geschätzt werden kann, dass der Brennstoffdruck in der Hochdruckbrennstoffleitung 26 bei einem hohen Brennstoffdruck infolge einer kurzen abzulaufenden Zeitdauer seit einem Anhalten der Maschine weiter aufrecht erhalten wird. Die obere Grenze TWH wird auf einer höheren Temperatur (von beispielsweise 40°C) als die Umgebungstemperatur um ein vorbestimmtes Mass eingestellt.
Liegt die Maschinenkühlmitteltemperatur TW außerhalb des vorbestimmten Temperaturbereichs, dann wird bestimmt, dass die Durchführungsbedingung zur Druckerhöhungsstartsteuerung ungeeignet ist, und es geht der Ablauf zu Schritt S105 über, in welchem die Druckerhöhungsstartsteuerung gesperrt bzw. verhindert wird.
Liegt die Maschinenkühlmitteltemperatur TW innerhalb des vorbestimmten Temperaturbereichs (TWL < TW < TWH), dann geht der Ablauf (Steuerungsablauf) zu Schritt S102 über, in welchem mittels einer in der Maschinensteuerungseinheit ECU 30 enthaltenen Selbstdiagnosefunktion bestimmt wird, ob ein Hochdrucksystem in normaler Weise arbeitet. Das Hochdrucksystem umfasst die Hochdruckpumpe 14, ein Antriebssteuerungssystem der Hochdruckpumpe 14, die Hochbrennstoffleitung 26 und dergleichen. Arbeitet das Hochdrucksystem nicht normal, dann wird die Durchführungsbedingung (Verarbeitungsbedingung) für die Druckerhöhungsstartsteuerung als ungeeignet bestimmt, und es geht der Ablauf zu Schritt S105 über, in welchem die Druckerhöhungsstartsteuerung gesperrt wird.
Arbeitet hingegen das Hochdrucksystem normal, dann geht der Ablauf zu Schritt S103 über, in welchem bestimmt wird, ob ein Starten abgeschlossen ist. Wird bestimmt, dass das Starten abgeschlossen ist, dann ist die Durchführung der Druckerhöhungsstartsteuerung unnötig. Daher wird die Durchführungsbedingung für die Druckerhöhungsstartsteuerung als nicht erfüllt bestimmt, und es geht der Ablauf zu Schritt S105 über, in welchem die Druckerhöhungsstartsteuerung gesperrt wird. In diesem Fall wird eine normale Einspritzsteuerung durchgeführt.
Wird in Schritt S103 hingegen bestimmt, dass der Maschinenstart nicht abgeschlossen ist, dann wird die Durchführungsbedingung für die Druckerhöhungsstartsteuerung als erfüllt bestimmt, und es geht der Ablauf zu Schritt S104 über, in welchem die Druckerhöhungsstartsteuerung erlaubt wird. Die Durchführungsbedingung für die Druckerhöhungsstartsteuerung ist erfüllt, falls sämtliche der vorstehenden drei Bedingungen erfüllt sind: (1) TWL TW < TWH (Schritt S101); (2) das Hochdrucksystem ist normal (Schritt S102); und (3) das Starten ist noch nicht abgeschlossen (Schritt S103).
Ist eine dieser Bedingungen nicht erfüllt, dann wird bestimmt, dass die Durchführungsbedingung für die Druckerhöhungsstartsteuerung ungeeignet bzw. nicht erfüllt ist, und es wird die Druckerhöhungsstartsteuerung gesperrt.
Die Maschinensteuerungseinheit ECU 30 aktiviert eine Maschinenstarteinspritzsteuerungsbestimmungsroutine gemäß der Darstellung in 9 bei jeder Einspritzeinstellung. Ist diese Routine aktiviert, dann wird zuerst in einem Schritt S201 entsprechend eines Verarbeitungsergebnisses der vorstehend angegebenen Druckerhöhungsstartsteuerungs-Durchführungsbedingungs-Bestimmungsroutine gemäß der Darstellung in 8 bestimmt, ob die Druckerhöhungsstartsteuerung erlaubt ist. Ist die Druckerhöhungsstartsteuerung gesperrt, dann geht der Ablauf zu einem Schritt S212 über, in welchem die Starteinspritzung erlaubt wird. In diesem Fall wird die Einspritzung durchgeführt, auch wenn der Brennstoffdruck niedrig ist.
Wird die Druckerhöhungsstartsteuerung erlaubt, dann geht der Ablauf zu Schritt S202 über, in welchem bestimmt wird, ob die Starteinspritzung (Anfangseinspritzung) beendet ist. Ist die Starteinspritzung beendet, dann geht der Ablauf zu Schritt S212 über, in welchem die Starteinspritzung erlaubt und die Einspritzung fortgesetzt wird. Die Einspritzung wird fortgesetzt zum frühen Abschließen bzw. Vollenden des Startens, auch wenn die Einspritzung bewirkt, dass der Brennstoffdruck zeitweilig unter den Einspritzerlaubnisbrennstoffdruck TPR sinkt, wenn die Starteinspritzung einmal gestartet ist. Wird hingegen die Einspritzung nach dem Starten der Einspritzung beendet, dann ist die Startfähigkeit verschlechtert.
Ist die Starteinspritzung noch nicht beendet, dann geht der Ablauf zu einem Schritt S203 über, in welchem der mittels des Brennstoffdrucksensors 29 erfasste Brennstoffdruck Pr bei der Einspritzeinstellung gelesen wird. Der Ablauf geht sodann zu Schritt S204 über, in welchem bestimmt wird, ob der bei der Einspritzeinstellung erfasste Brennstoffdruck Pr gleich oder größer als der Einspritzerlaubnisbrennstoffdruck TPR ist. Ist der erfasste Brennstoffdruck Pr bei der Einspritzeinstellung bereits gleich oder höher als der Einspritzerlaubnisbrennstoffdruck TPR, dann ist es offensichtlich, dass der Brennstoffdruck bei einem nachfolgenden Einspritzstart gleich oder höher als der Einspritzerlaubnisbrennstoffdruck TPR ist. Daher geht der Ablauf zu Schritt S212 über, in welchem die Starteinspritzung erlaubt wird. Im Ergebnis wird die Anfangseinspritzung durchgeführt.
Ist hingegen der bei der Einspritzeinstellung erfasste Brennstoffdruck Pr niedriger als der Einspritzerlaubnisbrennstoffdruck TPr, dann wird der Brennstoffdruck PRest bei dem Einspritzstart in der nachfolgenden Weise geschätzt. Zuerst wird in Schritt S205 ein gegenwärtiger Kurbelwinkel A (Einspritzeinstellzeit) und ein Kurbelwinkel Brennkraftmaschine (Einspritzstartzeit) bei einem Einspritzstart in einem Speicher wie einem RAM in der Maschinensteuerungseinheit ECU 30 gespeichert. Danach geht der Ablauf zu Schritt S206 über, in welchem ein Kurbelwinkel TP (Erregungsendezeit) bei einem Ende der Erregung der Hochdruckpumpe 14 gelesen wird. Gemäß der Darstellung in 7 wird danach in Schritt S207 bestimmt, ob der Kurbelwinkel EP in einem Bereich des gegenwärtigen Kurbelwinkels A und des Kurbelwinkels B bei dem Einspritzstart vorliegt (d.h. die Bedingung A ≤ TP ≤ B erfüllt ist). Es wird sodann bestimmt, ob während der Periode von der Einspritzeinstellung (Punkt A) zu dem Einspritzstart (Punkt B) eine Brennstoffentladung (Punkt TP) durch die Hochdruckpumpe 14 vorliegt.
Wird bestimmt, dass keine Brennstoffentladung von der Hochdruckpumpe 14 während der Periode von der Einspritzeinstellung (Punkt A) zu dem Einspritzstart (Punkt B) entladen wird, dann wird der Brennstoffdruck PRest bei dem Einspritzstart nicht geschätzt, da der Brennstoffdruck Pr während der Periode von der Einspritzeinstellung (Punkt A) zu dem Einspritzstart (Punkt B) nicht ansteigt. Da bestimmt wird, dass der erfasste Brennstoffdruck Pr bei der Einspritzeinstellung niedriger als der Einspritzerlaubnisbrennstoffdruck TPR gemäß Schritt S204 ist, wird in diesem Fall der Brennstoffdruck PRest bei dem Einspritzstart ebenfalls als niedriger als der Einspritzerlaubnisbrennstoffdruck TPR bestimmt. Der Ablauf geht zu einem Schritt S211 über, in welchem die Starteinspritzung gesperrt wird.
Wird gemäß Schritt S207 bestimmt, dass eine Brennstoffentladung (Punkt TP) von der Hochdruckpumpe 14 während der Periode von der Einspritzeinstellung (Punkt A) zu dem Einspritzstart (Punkt B) vorliegt, dann geht der Ablauf zu Schritt S208. Schritt S208 fügt eine Schätzung der Brennstoffdruckerhöhung ΔPr von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart zu dem erfassten Brennstoffdruck Pr zu der gegenwärtigen Zeit (bei der Einspritzeinstellung) hinzu. Auf diese Weise wird ein geschätzter Brennstoffdruck PRest bei dem Einspritzstart erhalten (PRest = Pr + ΔPr).
Die Brennstoffdruckerhöhung ΔPr wird durch eine Brennstoffdruckerhöhungsberechnungsroutine gemäß der Darstellung in 10 (die nachstehend noch beschrieben wird) berechnet.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung kann die Brennstoffdruckerhöhung ΔPr ein voreingestellter fester Wert sein oder kann mittels eines Kennfelds oder eines Formelausdrucks auf der Basis der Brennstofftemperatur und/oder des Brennstoffdrucks Pr bei der Einspritzeinstellung berechnet werden. Alternativ kann ein gelernter Wert der Brennstoffdruckerhöhung ΔPr, der bei jedem Starten gelernt wird, verwendet werden.
Danach geht der Ablauf zu Schritt S209 über, in welchem bestimmt wird, ob der geschätzte Brennstoffdruck PRest bei dem Einspritzstart gleich oder größer als der Einspritzerlaubnisbrennstoffdruck TPR ist. Ist der geschätzte Brennstoffdruck PRest bei dem Einspritzstart gleich oder größer als der Einspritzerlaubnisbrennstoffdruck TPR, dann geht der Ablauf zu Schritt S210 über, in welchem die Starteinspritzung erlaubt wird. Im Ergebnis wird die Anfangseinspritzung durchgeführt. Falls der geschätzte Brennstoffdruck PRest bei dem Einspritzstart als niedriger als der Einspritzerlaubnisbrennstoffdruck TPR bestimmt wird, dann geht der Ablauf zu einem Schritt S211 über, bei dem die Starteinspritzung gesperrt wird.
Mittels der vorstehend angegebenen Verarbeitung bzw. des vorstehend angegebenen Ablaufs wird die Einspritzung beendet und es wird der Brennstoffdruckerhöhung durch die Brennstoffentladung, die mittels der Hochdruckbrennstoffpumpe 14 erfolgt, Priorität während der Periode seit dem Starten des Anlassens bis zu der Zeit, zu der der geschätzte Brennstoffdruck PRest bei dem Einspritzstart (oder der erfasste Brennstoffdruck Pr bei der Einspritzeinstellung) gleich oder größer als der Einspritzerlaubnisbrennstoffdruck TPR wird, gegeben. Der Brennstoffdruck erhöht sich auf den Einspritzerlaubnisbrennstoffdruck TPR oder höher in einem frühen Zustand.
Die Maschinensteuerungseinheit ECU 30 verarbeitet eine Brennstoffdruckerhöhungsberechnungsroutine gemäß der Darstellung in 10 bei jeder Einspritzeinstellung vor der Durchführung der vorstehend angegebenen Starteinspritzsteuerungsbestimmungsroutine gemäß der Darstellung in 9. Ist diese Routine aktiviert, dann wird zuerst in einem Schritt S301 bestimmt, ob die Initialisierung unmittelbar nach dem Einschalten des Zündschalters (IG-Schalter) 31 in Bearbeitung ist. Wird die Initialisierung derzeit bearbeitet, dann geht der Ablauf zu Schritt S308 über, bei dem ein mittels des Brennstoffdrucksensors 29 erfasster Brennstoffdruck vor dem Anfangsentladetakt der Hochdruckpumpe 14 als ein Grundbrennstoffdruck P0 in einem Speicher wie einem RAM in der Maschinensteuerungseinheit ECU 30 gespeichert wird. Diese Routine ist sodann beendet.
Ist die Initialisierung bereits beendet, dann geht der Ablauf zu Schritt S302 über, in welchem bestimmt wird, ob die Berechnung der Brennstoffdruckerhöhung ΔPr abgeschlossen ist. Ist die Berechnung der Brennstoffdruckerhöhung ΔPr abgeschlossen, dann geht der Ablauf zu Schritt S309 über. In Schritt S309 erfolgt in einem wieder beschreibbaren nicht flüchtigen Speicher, wie einem Sicherungsspeicher RAM (Backup-RAM) in der Maschinensteuerungseinheit ECU 30 eine Erneuerung und Speicherung der Brennstoffdruckerhöhung ΔPr, die zuvor als ein gelernter Wert berechnet wurde. Diese Routine ist sodann beendet.
Wird in Schritt S302 bestimmt, dass die Berechnung der Brennstoffdruckerhöhung ΔPr nicht abgeschlossen ist, dann geht der Ablauf zu einem Schritt S303 über. In Schritt S303 wird bestimmt, ob die Erregung der Hochdruckpumpe 14 die anfängliche Erregung ist (d.h. ob die Entladung die erste Entladung ist). Ist die Erregung der Hochdruckpumpe 14 die zweite oder eine nachfolgende Erregung (zweite oder nachfolgende Entladung), dann geht der Ablauf zu Schritt S309 über, in welchem die zuvor geschätzte Brennstoffdruckerhöhung ΔPr gelernt wird. Diese Routine ist sodann beendet.
Wird in Schritt S303 bestimmt, dass die Erregung der Hochdruckpumpe 14 die erste Erregung (die erste Entladung) ist, dann geht der Ablauf zu Schritt S304 über, in welchem bestimmt wird, ob eine Erregungsmarke auf AUS rückgesetzt ist (ob die erste Entladung beendet ist). Wird bezüglich der Erregungsmarke bestimmt, dass sie sich im Zustand EIN befindet (Brennstoffentladung ist derzeit im Gang bzw. wird durchgeführt), dann geht der Ablauf zu Schritt S209 über, bei dem die zuvor geschätzte Brennstoffdruckerhöhung ΔPr gelernt wird, und es wird diese Routine beendet.
Wird danach die Erregungsmarke auf AUS rückgesetzt (wenn die erste Entladung beendet ist), dann führt dies zu einer „JA"-Bestimmung in Schritt S304, und es geht der Ablauf zu Schritt S305 über. Schritt S305 liest den mittels des Brennstoffdrucksensors 29 zur gegenwärtigen Zeit (wenn die erste Entladung beendet ist) erfassten Brennstoffdruck Pr. Der Ablauf geht sodann über zu Schritt S306, in welchem eine Brennstoffdruckdifferenz (Pr – P0) zwischen dem erfassten Brennstoffdruck Pr zu der gegenwärtigen Zeit (wenn die erste Entladung beendet ist) und dem Grundbrennstoffdruck T0 berechnet wird zum Erhalten der Brennstoffdruckerhöhung ΔPr von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart (ΔPr = Pr – P0).
Während des ersten Entladetakts ist der Brennstoffdruck in der Hochdruckbrennstoffleitung 26 einschließlich der Zuführungsleitung 27 niedrig, und eine Änderung in der Brennstofftemperatur in der Hochdruckbrennstoffleitung 26 (Ersetzung mit Niedertemperaturbrennstoff aus dem Brennstofftank 11) ist gering. Somit ist eine Änderung der Brennstoffdruckerhöhung ΔPr infolge der ersten Entladung klein. Die Brennstoffdruckerhöhung ΔPr wird aus der Brennstoffdruckdifferenz (Pr – P0) über dem ersten Entladetakt in diesem Ausführungsbeispiel berechnet. Die vorliegende Erfindung schließt jedoch nicht die Berechnung einer Brennstoffdruckdifferenz ΔPr über einem zweiten oder nachfolgenden Entladetakt der Hochdruckpumpe 14 aus.
Danach geht der Ablauf zu Schritt S307 über, in welchem eine Information bezüglich des Abschlusses der Berechnung der Brennstoffdruckerhöhung ΔPr gespeichert wird. Diese Routine ist sodann beendet.
Die Maschinensteuerungseinheit ECU 30 verarbeitet die Starthochdruckpumpensteuerungsroutine gemäß der Darstellung in 11 entsprechend eines vorbestimmten Zyklus (beispielsweise 8 ms-Zyklus) während der Einschaltperiode des Zündschalters 31. Ist diese Routine aktiviert, dann wird zuerst in Schritt S401 auf der Basis des Verarbeitungsergebnisses der Druckerhöhungsstartsteuerungs-Verarbeitungsbedingungbedingungs-Bestimmungsroutine gemäß der Darstellung in 8 bestimmt, ob die Druckerhöhungsstartsteuerung erlaubt ist. Falls die Druckerhöhungsstartsteuerung gesperrt ist, geht der Ablauf zu Schritt S410 über, gemäß dem eine (nicht gezeigte) normale Hochdruckpumpensteuerungsroutine verarbeitet wird zur Durchführung der normalen Steuerung der Hochdruckpumpe 14.
Wird in Schritt S401 bestimmt, dass die Druckerhöhungsstartsteuerung erlaubt ist, dann geht der Ablauf zu Schritt S402 über, in welchem bestimmt wird, ob die Hochdruckpumpe 14 mit Leistung versorgt bzw. erregt wird (in dem Ablauf der Entladung). Wird die Hochdruckpumpe 14 nicht erregt (befindet sie sich nicht in dem Betriebszustand einer Entladung), dann geht der Ablauf zu Schritt S403 über. In Schritt S403 wird bestimmt, ob die Erregungsstartzeit T0 (Zeit- oder Kurbelwinkel der Einspritzeinstellung des Erregungsstarts) abgelaufen ist.
Ist die Erregungsstartzeit T0 noch nicht abgelaufen, dann geht der Ablauf zu Schritt S409 über, bei dem die Erregungsmarke bei dem ausgeschalteten Zustand (AUS) gehalten wird zur Aufrechterhaltung der Hochdruckpumpe 14 in einem nicht erregten Zustand (Zustand, in dem Brennstoff nicht entladen wird).
Zu der Zeit, wenn die Erregungsstartzeit T0 abläuft, geht sodann der Ablauf zu Schritt S404 über. In Schritt S404 erfolgt eine Einstellung einer vorbestimmten Erregungszeit TPon zur Bestimmung einer Entladezeit (Ventilöffnungszeit des Brennstoffdrucksteuerungsventils 22) der Druckerhöhungsstartsteuerung. Der Ablauf geht sodann zu Schritt S404 über, in welchem die Erregungsmarke auf EIN gesetzt wird. Danach geht der Ablauf zu Schritt S406 über, in welchem die Erregungszeit TPon zu der Erregungsstartzeit T0 addiert wird zum Erhalten einer Erregungsendzeit TPend (Zeit oder Kurbelwinkel von der Einspritzeinstellung zu einem Ende der Erregung) (TPend = T0 + TPon).
Der Ablauf geht sodann zu Schritt S407 über, in welchem bestimmt wird, ob die Erregung der Hochdruckpumpe 14 die Anfangserregung ist (ob die Entladung die erste ist). Ist die Erregung der Hochdruckpumpe 14 die Anfangserregung (erste Entladung), dann geht der Ablauf zu Schritt 408 über. In Schritt S408 erfolgt eine Einstellung einer Anfangserregungsmarke auf EIN zum Erlauben der Anfangserregung. Wird in Schritt S407 bestimmt, dass die Erregung die zweite oder eine nachfolgende Erregung ist (Zweite oder nachfolgende Entladung), dann wird diese Routine beendet.
Wird in Schritt S402 bestimmt, dass die Hochdruckpumpe 14 erregt wird (der Prozess der Entladung), dann geht der Ablauf zu Schritt S411. Im Schritt S411 wird bestimmt, ob die Erregungsendezeit TPend abgelaufen ist. Wird bestimmt, dass die Erregungsendezeit TPend noch nicht abgelaufen ist, dann wird die Erregung der Hochdruckpumpe 14 fortgesetzt. Ist die Erregungsendezeit TPend abgelaufen, dann geht der Ablauf zu Schritt S412 über, in welchem die Erregungsmarke auf AUS gesetzt wird zur Beendigung der Erregung der Hochdruckpumpe und Öffnen des Brennstoffdrucksteuerungsventils 22 zur Beendigung der Entladung durch die Hochdruckpumpe 14.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wird zu der Zeit der Einspritzeinstellung die Brennstoffdruckerhöhung ΔPr von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart auf der Basis der Brennstoffdruckdifferenz (Pr – P0) über den Entladetakt der Hochdruckpumpe 14 und erfasst durch den Brennstoffdrucksensor 29 vor der Einspritzeinstellung geschätzt. Ferner wird die Brennstoffdruckerhöhung ΔPr zu dem erfassten Brennstoffdruck Pr bei der Einspritzeinstellung addiert zum Schätzen eines Brennstoffdrucks PRest bei dem Einspritzstart. Es wird in Abhängigkeit davon, ob der geschätzte Brennstoffdruck PRest bei dem Einspritzstart gleich oder höher als der Einspritzerlaubnisbrennstoffdruck TPr ist, der für ein Starten geeignet ist, bestimmt, ob die Einspritzung erlaubt oder gesperrt wird. Auf diese Weise kann eine Steuerung verarbeitet werden zur Durchführung der Einspritzung, falls geschätzt wird, dass der Brennstoffdruck PRest bei dem Einspritzstart, der geschätzt wird bei der Einspritzeinstellung, sich bis zu dem Einspritzerlaubnisbrennstoffdruck TPR erhöht hat, auch wenn ein tatsächlicher Brennstoffdruck Pr bei der Einspritzeinstellung noch nicht den Einspritzerlaubnisbrennstoffdruck TPR in dem Prozess des Anlassens der Maschine mittels des Starters erreicht hat. Daher kann die Startzeit ohne das Ergreifen von Maßnahmen zur Vergrößerung der Abmessungen der Hochdruckpumpe 14 oder Vermindern des Volumens der Hochdruckbrennstoffleitung 26 oder der Zuführungsleitung 27 verkürzt werden. Im Ergebnis können die Anforderungen wie eine Verbesserung der Maschinenstarteigenschaften und die Verminderung der Abgasemission bei dem Starten erreicht werden.
Liegt ferner eine Brennstoffentladung durch die Hochdruckpumpe 14 während der Periode von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart vor, dann wird gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Brennstoffdruck PRest bei dem Einspritzstart geschätzt, und es wird auf der Basis des vorausgesagten Brennstoffdrucks PRest bestimmt, ob die Einspritzung durchgeführt werden soll. Liegt keine Brennstoffentladung durch die Hochdruckpumpe 14 während der Periode von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart vor, dann wird auf der Basis des mittels des Brennstoffdrucksensors 29 bei der Einspritzeinstellung erfassten Brennstoffdrucks Pr bestimmt, ob die Einspritzung durchgeführt werden soll. Es daher möglich zu bestimmen, ob die Einspritzung durchgeführt werden soll, in einer angemessenen Weise in Abhängigkeit von dem Vorliegen oder der Abwesenheit einer Brennstoffentladung durch die Hochdruckpumpe 14 während der Periode von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart. Falls keine Brennstoffentladung durch die Hochdruckpumpe 14 während der Periode von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart vorliegt, kann die Abschätzung des Brennstoffdrucks PRest nicht berechnet werden. Auf diese Weise wird die Berechnungsbelastung der Maschinensteuerungseinheit ECU 30 vermindert.
Da gemäß der vorstehenden Beschreibung der Brennstoffdruck Pr bei der Einspritzeinstellung ansteigt, tendiert die tatsächliche Brennstoffdruckerhöhung ΔPr zu einer Verminderung. Da die Brennstofftemperatur ansteigt, tendiert die tatsächliche Brennstoffdruckerhöhung ΔPr zu einer Erhöhung infolge der thermischen Ausdehnung oder dergleichen des Brennstoffs.
In Hinblick auf diesen Gesichtspunkt wird gemäß einem in den 12 bis 14 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Korrektur einer Brennstoffdruckdifferenz (PR – P0) über dem Entladetakt der Hochdruckpumpe 14 durch einen Korrekturfaktor K entsprechend dem erfassten Brennstoffdruck Pr und/oder der Brennstofftemperatur TF bei der Einspritzeinstellung bewirkt zum Abschätzen der Brennstoffdruckerhöhung ΔPr von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart.
Eine Brennstoffdruckerhöhungsberechnungsroutine gemäß der Darstellung in 12 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel stellt eine Abwandlung der vorstehend angegebenen Brennstoffdruckerhöhungsberechnungsroutine von 10 dar. Der Ablauf gemäß Schritt S306 wird durch zwei Schritte gemäß den Schritten S306a und S306b ersetzt, wobei jedoch die anderen Abläufe dieselben sind wie diejenigen der Brennstoffdruckerhöhungsberechnungsroutine von 10.
In der Brennstoffdruckerhöhungsberechnungsroutine gemäß der Darstellung in 12 geht der Ablauf zu einem Schritt S205 nach dem Abschluss der anfänglichen Erregung (erste Entladung) der Hochdruckpumpe 14 über. In Schritt S305 erfolgt ein Lesen (bzw. das Einlesen) eines Brennstoffdrucks Pr, der mittels des Brennstoffdrucksensors 29 zur gegenwärtigen Zeit (wenn die erste Entladung abgeschlossen ist) erfasst wird. Der Ablauf geht sodann zu dem Schritt S306a über, in welchem ein Korrekturfaktor K berechnet wird. Schritt S306a kann den Korrekturfaktor K in Abhängigkeit von der Brennstofftemperatur TF bei der Einspritzeinstellung unter Verwendung eines Kennfelds oder eines Formelausdrucks berechnen, wobei als ein Parameter die Brennstofftemperatur TF bei der Einspritzeinstellung gemäß der Darstellung in 13 verwendet werden kann. Alternativ kann ein Kennfeld oder ein Formelausdruck verwendet werden zur Berechnung des Korrekturfaktors K wobei als ein Parameter der Brennstoffdruck PR bei der Einspritzeinstellung gemäß der Darstellung in 14 verwendet werden kann zur Berechnung des Korrekturfaktors K in Abhängigkeit von dem erfassten Brennstoffdruck Pr bei der Einspritzeinstellung. Alternativ kann ein zweidimensionales Kennfeld des Korrekturfaktors K, das als Parameter die Brennstofftemperatur TF und den Brennstoffdruck Pr bei der Einspritzeinstellung verwendet, herangezogen werden zur Berechnung der Brennstoffdruckerhöhung ΔPr in Abhängigkeit von der Brennstofftemperatur TF und dem erfassten Brennstoffdruck Pr bei der Einspritzeinstellung. In diesem Fall wird das in 13 gezeigte Kennfeld in der Weise eingestellt, dass der Korrekturfaktor K vergrößert wird, wenn die Brennstofftemperatur TF bei der Einspritzeinstellung ansteigt. Das in 14 gezeigte Kennfeld ist derart eingestellt, dass der Korrekturfaktor K vermindert wird, wenn der Brennstoffdruck Pr bei der Einspritzeinstellung ansteigt.
Nach der Berechnung des Korrekturfaktors K geht der Ablauf zu Schritt S306b über, in welchem die Brennstoffdruckdifferenz (Pr – P0) zwischen dem erfassten Brennstoffdruck Pr bei der gegenwärtigen Zeit (wenn die erste Entladung beendet ist) und dem Grundbrennstoffdruck P0 durch den Korrekturfaktor K korrigiert wird zum Erhalten der Brennstoffdruckerhöhung ΔPr von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart (ΔPr = (Pr – P0) × K).
Der Ablauf geht sodann zu Schritt S307 über, in welchem eine Information bezüglich des Abschlusses der Berechnung der Brennstoffdruckerhöhung ΔPr gespeichert wird. Die Routine ist sodann beendet. Die anderen Abläufe sind die gleichen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels. Die tatsächliche Brennstoffdruckerhöhung ΔPr variiert in Abhängigkeit von dem Brennstoffdruck Pr und der Brennstofftemperatur TF. Daher wird gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die Brennstoffdruckdifferenz (Pr – P0) über dem Entladetakt der Hochdruckpumpe 14 mittels des Korrekturfaktors K in Abhängigkeit von dem erfassten Brennstoffdruck Pr und/oder der Brennstofftemperatur TF bei der Einspritzeinstellung korrigiert. Auf diese Weise wird die Brennstoffdruckerhöhung ΔPr von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart geschätzt. Die Abschätzgenauigkeit des Brennstoffdrucks bei dem Einspritzstart wird daher im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel weiter verbessert.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann auch in anderer Weise ohne Abweichung von dem Bereich der Erfindung und gemäß der Definition durch die zugehörigen Patentansprüche verwirklicht werden.
Somit berechnet eine Startsteuerungsvorrichtung eine Brennstoffdruckdifferenz über einem Entladetakt der Hochdruckbrennstoffpumpe 14 an einem Ende eines anfänglichen Entladetakts nach dem Starten des Anlassens. Bei der Einspritzeinstellung schätzt die Startsteuerungsvorrichtung eine Brennstoffdruckerhöhung von einer Einspitzeinstellung zu einem Einspritzstart auf der Basis der Brennstoffdruckdifferenz. Die Startsteuerungsvorrichtung addiert die Brennstoffdruckerhöhung zu einem bei der Einspritzeinstellung erfassten Brennstoffdruck zum Schätzen eines Brennstoffdrucks bei dem Einspritzstart. Die Startsteuerungsvorrichtung bestimmt, ob die Einspritzung durchzuführen oder zu sperren ist, auf der Basis dessen, ob der geschätzte Brennstoffdruck bei dem Einspritzstart gleich oder größer als ein Einspritzerlaubnisbrennstoffdruck ist.

Claims

Startsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Zylindereinspritzung mit einer Hochdruckpumpe (14) zum Unterdrucksetzen von Brennstoff auf einen hohen Druck und zum Zuführen des Brennstoffs zu einem Brennstoffeinspritzventil (28) zum direkten Einspritzen des Brennstoffs in einem Zylinder, gekennzeichnet durch eine Einspritzeinstelleinrichtung zur Durchführung einer Einspritzeinstellung zum Einstellen einer Einspritzstartzeit und einer Einspritzdauer vor einem Start einer Einspritzung, eine Einspritzsteuerungseinrichtung zur Ansteuerung des Brennstoffeinspritzventils (28) zur Durchführung der Einspritzung bei der Einspritzstartzeit für die Einspritzdauer entsprechend der Einstellung durch die Einspritzeinstellungseinrichtung, eine Brennstoffdruckerfassungseinrichtung (29, S203, S305) zur Erfassung eines Drucks des dem Brennstoffeinspritzventil (28) zuzuführenden Brennstoffs, und eine Startsteuerungseinrichtung (S201 bis S212, S301 bis S309, S306a, S306b), die in dem Fall, dass die Einspritzeinstellung bei einem Starten der Maschine durchgeführt wird, einen Brennstoffdruck bei einem nachfolgenden Einspritzstart auf der Basis des mittels der Brennstoffdruckerfassungseinrichtung (29, S203, S305) erfassten Brennstoffdrucks schätzt und auf der Basis des geschätzten Brennstoffdrucks bestimmt, ob die Einspritzung durch die Einspritzsteuerungseinrichtung durchgeführt oder gesperrt werden soll.
Startsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Startsteuerungseinrichtung (S201 bis S212, S301 bis S309, S306a, S306b) den Brennstoffdruck bei dem Einspritzstart schätzt und auf der Basis des geschätzten Brennstoffdrucks bestimmt, ob die Einspritzung durchzuführen ist, falls eine Brennstoffentladung durch die Hochdruckpumpe (14) während der Periode von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart vorliegt, und die Startsteuerungseinrichtung (S201 bis SA212, S301 bis S309, S306a, S306b) auf der Basis des durch die Brennstoffdruckerfassungseinrichtung (29, 203, S305) bei der Einspritzeinstellung erfassten Brennstoffdrucks bestimmt, ob die Einspritzung durchgeführt wird, falls keine Brennstoffentladung durch die Hochdruckpumpe während der Periode von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart vorliegt.
Startsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Startsteuerungseinrichtung (S201 bis S212, S301 bis S309, S306a, S306b) die Brennstoffdruckerhöhung von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart auf der Basis einer Brennstoffdruckdifferenz über dem Entladetakt der Hochdruckpumpe (14), der mittels der Brennstoffdruckerfassungseinrichtung (29, S203, S305) vor der Einspritzeinstellung erfasst wurde, schätzt, und wobei die Startsteuerungseinrichtung (S201 bis S212, S301 bis S309, S306a, S306b) den Brennstoffdruck bei dem Einspritzstart durch Addieren der Brennstoffdruckerhöhung zu dem erfassten Brennstoffdruck bei der Einspritzeinstellung schätzt.
Startsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Startsteuerungseinrichtung (S201 bis S212, S301 bis S309, S306a, S306b) die Brennstoffdruckerhöhung durch Korrigieren der Brennstoffdruckdifferenz über den Entladetakt der Hochdruckpumpe (14) mit zumindest einem der Werte des erfassten Brennstoffdrucks und der Brennstofftemperatur bei der Einspritzeinstellung korrigiert.
Startsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Startsteuerungseinrichtung (S201 bis S212, S301 bis S309, S306a, S306b) die Brennstoffdruckerhöhung von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart auf der Basis einer Brennstoffdruckdifferenz über dem anfänglichen Entladetakt der Hockdruckpumpe (14) nach dem Starten des Anlassens der Maschine schätzt.
Startsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Startsteuerungseinrichtung (S201 bis S212, S301 bis S309, S306a, S306b) die Brennstoffdruckerhöhung von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart auf der Basis von zumindest einem des erfassten Brennstoffdrucks und der Brennstofftemperatur des erfassten Brennstoffdrucks und der Brennstofftemperatur bei der Einspritzeinstellung schätzt, und die Startsteuerungseinrichtung (S201 bis S212, S301 bis S309, S306a, S306b) den Brennstoffdruck bei dem Einspritzstart durch Addieren der Brennstoffdruckerhöhung zu dem bei der Einspritzeinstellung erfassten Brennstoffdruck schätzt.
Startsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Startsteuerungseinrichtung (S201 bis S212, S301 bis S309, S306a, S306b) die Einspritzung während eines Kompressionstakts der Maschine durchführt und die Zündzeit bei dem Starten der Maschine verzögert.
Startsteuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine mit Zylindereinspritzung mit einer Hochdruckpumpe (14) zum Unterdrucksetzen von Brennstoff auf einen hohen Druck und Zuführen des Brennstoffs zu einem Brennstoffeinspritzventil (28) zum direkten Einspritzen des Brennstoffs in einem Zylinder, gekennzeichnet durch die Schritte: Durchführen einer Einspritzeinstellung zum Einstellen einer Einspritzstartzeit und einer Einspritzdauer vor einem Start einer Einspritzung, Ansteuern des Brennstoffeinspritzventils (28) zur Durchführung der Einspritzung bei der eingestellten Einspritzstartzeit für die eingestellte Einspritzdauer, Erfassen (S203, S305) eines Drucks des dem Brennstoffeinspritzventil (28) zuzuführenden Brennstoffs, Schätzen (S201 bis S212, S301 bis S309, S306a, S306b) eines Brennstoffdrucks bei einem nachfolgenden Einspritzstart auf der Basis des erfassten Brennstoffdrucks, wenn die Einspritzeinstellung bei dem Starten der Maschine durchgeführt wird, und Bestimmen (S201 bis S212, S301 bis S309, S306a, S306b), ob die Einspritzung durchgeführt oder gesperrt werden soll, auf der Basis des geschätzten Brennstoffdrucks, wenn die Brennstoffeinstellung bei dem Starten der Maschine durchgeführt wird.
Startsteuerungsverfahren nach Anspruch 8, ferner mit den Schritten: Schätzen (S201–S212, S301–S309, S306a, S306b) des Brennstoffdrucks bei dem Einspritzstart, falls eine Brennstoffentladung durch die Hochdruckpumpe (14) während einer Periode von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart vorliegt, Bestimmen (S201–S212, S301–S309, S306a, S306b), ob die Einspritzung durchgeführt werden soll, auf der Basis des geschätzten Brennstoffdrucks, falls eine Brennstoffentladung durch die Hochdruckpumpe (14) während der Periode von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart vorliegt, und Bestimmen (S201–S212, S301–S309, S306a, S306b), ob die Einspritzung durchgeführt wird, auf der Basis des bei der Einspritzeinstellung erfassten Brennstoffdrucks, falls keine Brennstoffentladung durch die Hochdruckpumpe (14) während der Periode von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart vorliegt.
Startsteuerungsverfahren nach Anspruch 8 oder 9, ferner mit den Schritten: Schätzen (S201–S212, S301–S309, S306a, S306b) einer Brennstoffdruckerhöhung von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart auf der Basis einer Brennstoffdruckdifferenz über einem Entladetakt der Hochdruckpumpe (14), die vor der Einspritzeinstellung erfasst wurde, und Schätzen (S201–S212, S301–S309, S306a, S306b) des Brennstoffdrucks bei dem Einspritzstart durch Addieren der Brennstoffdruckerhöhung zu dem bei der Einspritzeinstellung erfassten Brennstoffdruck.
Startsteuerungsverfahren nach Anspruch 10, ferner mit dem Schritt: Schätzen (S201–S212, S301–S309, S306a, S306b) der Brennstoffdruckerhöhung durch Korrigieren der Brennstoffdruckdifferenz über den Entladetakt der Hochdruckpumpe (14) mit zumindest einem des erfassten Brennstoffdrucks und der Temperatur bei der Einspritzeinstellung.
Startsteuerungsverfahren nach Anspruch 10, ferner mit dem Schritt: Schätzen (S201–S212, S301–S309, S306a, S306b) der Brennstoffdruckerhöhung von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart auf der Basis einer Brennstoffdruckdifferenz über dem anfänglichen Entladetakt der Hochdruckpumpe (14) nach einem Starten des Anlassens der Maschine.
Startsteuerungsverfahren nach Anspruch 8 oder 9, ferner mit den Schritten: Abschätzen (S201–S212, S301–S309, S306a, S306b) einer Brennstoffdruckerhöhung von der Einspritzeinstellung zu dem Einspritzstart auf der Basis von zumindest einem des erfassten Brennstoffdrucks und der Brennstofftemperatur bei der Einspritzeinstellung, und Schätzen (S201–S212, S301–S309, S306a, S306b) des Brennstoffdrucks bei dem Einspritzstart durch Addieren der Brennstoffdruckerhöhung zu dem bei der Einspritzeinstellung erfassten Brennstoffdruck.
Startsteuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, ferner mit den Schritten: Durchführen der Einspritzung während eines Kompressionstakts der Maschine bei dem Starten der Maschine und Verzögern der Zündzeit bei dem Starten der Maschine.