DE102011056159B4

DE102011056159B4 - Brennstoffeinspritzsteuerung für eine Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102011056159B4
Application number: DE102011056159.5A
Authority: DE
Inventors: Yuudai Nakai
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2020-02-06
Anticipated expiration: 2031-12-09
Also published as: JP5370348B2; JP2012127278A; DE102011056159A1

Abstract

Vorrichtung zur Brennstoffeinspritzsteuerung einer Verbrennungskraftmaschine mit mehreren Zylindern, wobei die Vorrichtung in einem Brennstoffeinspritzsystem zum Einsatz kommt, das vorgesehen ist mit:einem Sammler (12) zum Sammeln eines Hochdruckbrennstoffs darin;einer Brennstoffpumpe (11), die eingerichtet ist, den Brennstoff in den Sammler (12) mit Druck einzuspeisen;einem Brennstoffinjektor (20), der an jedem Zylinder zum Einspritzen des in dem Sammler (12) gesammelten Hochdruckbrennstoffs in den Zylindern in einer spezifischen Reihenfolge der Zylinder vorgesehen ist; undeinem Brennstoffdrucksensor (20a) zum Erfassen eines Brennstoffdrucks in einer Brennstoffzuführpassage (14) zwischen dem Sammler (12) und einer Einspritzöffnung (21c) des Brennstoffinjektors (20);wobei die Brennstoffeinspritzsteuerung aufweist:einen ersten Druckerfassungsabschnitt (S31, S35, S51, S53), der eingerichtet ist, einen Brennstoffdruck sequentiell zu erfassen, welcher sich aufgrund einer Brennstoffeinspritzung durch den Brennstoffinjektor (21) verändert, basierend auf einem Ausgabesignal von dem Brennstoffdrucksensor (20a), der an einem Einspritzzylinder vorgesehen ist, in dem aktuell eine Haupteinspritzung ausgeführt wird;einen zweiten Druckerfassungsabschnitt (S31 bis S34, S51, S52), der eingerichtet ist, einen Brennstoffdruck sequentiell zu erfassen, welcher sich aufgrund einer Brennstoffdruckeinspeisung verändert, wenn eine Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder durchgeführt wird, basierend auf einem Ausgabesignal von dem Brennstoffdrucksensor (20a), der an einem Zylinder vorgesehen ist, in dem eine Restbrennstoffdruckveränderung aufgrund einer vorherigen Brennstoffeinspritzung die kleinste unter den Zylindern ist, und in dem keine Brennstoffeinspritzung ausgeführt wird während einer Zeitdauer von einem Brennstoffeinspritzbeginn bis zu einem Brennstoffeinspritzende; undeinen Einspritzcharakteristik-Berechnungsabschnitt (S36), der eingerichtet ist, eine Einspritzcharakteristik des Brennstoffinjektors basierend auf einer Druckdifferenz zwischen dem durch den ersten Druckerfassungsabschnitt erfassten Brennstoffdruck und dem durch den zweiten Druckerfassungsabschnitt erfassten Brennstoffdruck zu berechnen, wobeibevor eine Nacheinspritzung in dem Einspritzzylinder abgeschlossen ist, eine Voreinspritzung in einem darauffolgenden Zylinder ausgeführt wird, in dem eine Haupteinspritzung im Anschluss an den Einspritzzylinder ausgeführt wird, wobeibevor die Voreinspritzung in dem darauffolgenden Zylinder ausgeführt wird, ein zweiter Druckerfassungsabschnitt (S31 bis S34, S51, S52) einen Brennstoffdruck, der sich aufgrund einer Brennstoffdruckeinspeisung verändert, wenn eine Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder durchgeführt wird, basierend auf einem Ausgangssignal aus dem Brennstoffdrucksensor (20a) sequentiell erfasst, der an einem Zylinder vorgesehen ist, in dem eine Haupteinspritzung nach dem Einspritzzylinder entsprechend der spezifischen Reihenfolge der Zylinder sekundär ausgeführt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzsteuerung für eine Verbrennungskraftmaschine, die an ein Akkumulator- Brennstoffeinspritzsystem zum Ausführen von Brennstoffeinspritzung mittels Hochdruckbrennstoff, der in dem Sammler, wie z.B. einer Common-Rail, gesammelt wird, angewendet ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die nachveröffentlichte DE 10 2011 051 062 A1 offenbart ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem, aufweisend eine gemeinsame Kraftstoffleitung, eine Kraftstoffpumpe, Injektoren, welche in jedem Maschinenzylinder vorgesehen sind, und Kraftstoffdrucksensoren zum jeweiligen Erfassen eines Kraftstoffdrucks in einer Kraftstoffpassage zwischen der gemeinsamen Kraftstoffleitung und dem Injektor. Eine ECU erfasst einen Kraftstoffdruck (einen ersten Druck), welcher sich aufgrund der Kraftstoffeinspritzung ändert, basierend auf einer Ausgabe von dem Drucksensor (20a), welcher auf einen Einspritzzylinder bezogen ist. Die ECU erfasst weiterhin einen Kraftstoffdruck (einen zweiten Druck), welcher sich aufgrund der Kraftstoffversorgung von der Kraftstoffpumpe ändert, basierend auf eine Ausgabe von dem Drucksensor, welcher auf einen Nichteinspritzzylinder bezogen ist. Ein verbleibender Grad einer Kraftstoffdruckänderung in einem solchen Zylinder, welche durch seine vorangehende Kraftstoffeinspritzung verursacht wird, ist unter den Nichteinspritzzylindern am geringsten. Eine Kraftstoffeinspritzcharakteristik (beispielsweise Kraftstoffeinspritzstart- und/oder endpunkte) des Injektors wird basierend auf einer Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Druck berechnet.
Das japanische Patent JP 4 424 395 B2 (vgl. auch US 8 014 932 B2 ) stellt eine Brennstoffeinspritzsteuerung dar, in der eine Veränderung eines Brennstoffdrucks aufgrund einer Brennstoffeinspritzung durch eine Veränderung einer Druckeinspeisung des aus einer Brennstoffpumpe zugeführten Brennstoffs korrigiert wird, wodurch ein Brennstoffeinspritzdruck (Einspritzeigenschaft eines Brennstoffinjektors) ohne einen Einfluss der Druckeinspeisung berechnet werden kann. Diese Steuerung erfasst einen zu einem Nicht-Einspritzzylinder, in dem aktuell keine Brennstoffeinspritzung ausgeführt wird, zugeführten Brennstoffdruck. Basierend auf dem erfassten Brennstoffdruck berechnet die Steuerung eine Veränderung eines Brennstoffdrucks aufgrund der Druckeinspeisung des Brennstoffs aus der Brennstoffpumpe.
Das bedeutet, dass der Hochdruckbrennstoff aus der Brennstoffpumpe zu dem Brennstoffinjektor jedes Zylinders über den Sammler zugeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird in dem Nicht-Einspritzzylinder eine Druckveränderung (Erhöhung) lediglich durch eine durch die Pumpendruckeinspeisung verursachte Druckveränderungskomponente verursacht. Dadurch kann entsprechend des Brennstoffdrucks in dem Nicht-Einspritzzylinder die aus einer Druckeinspeisung der Brennstoffpumpe resultierende Druckveränderung mit hoher Genauigkeit berechnet werden.
Die Druckveränderung aufgrund der Brennstoffdruckeinspeisung durch die Brennstoffpumpe wird basierend auf einen Durchschnittsdruck eines zu einer Mehrzahl von Nicht-Einspritzzylindern zugeführten Brennstoffs berechnet. Somit kann eine Dispersion bzw. Verteilung eines Brennstoffdrucks in den Nicht-Einspritzzylindern vermieden werden, wodurch eine berechnete Genauigkeit der Druckveränderung aufgrund der Brennstoffdruckeinspeisung erhöht werden kann.
Allerdings ist es nicht immer so, dass die Erfassungsgenauigkeit der Druckveränderung bezüglich jedes Nicht-Einspritzzylinders untereinander gleicht.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde im Lichte der vorstehenden Probleme getätigt, und es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennstoffeinspritzsteuerung zu schaffen, die eine Brennstoffeinspritzeigenschaft eines Brennstoffinjektors genauer erfassen kann.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dessen sind Gegenstand der weiteren abhängigen Ansprüche 2 bis 4.
Gemäß einem Teilaspekt vorliegenden Erfindung wird eine Brennstoffeinspritzsteuerung bzw. -controller an einem Brennstoffeinspritzsystem angewandt, das mit einem einen Hochdruckbrennstoff darin sammelnden Sammler, einer Brennstoffpumpe, die den Brennstoff in den Sammler mit Druck einspeist, einem Brennstoffinjektor, der an jeden Zylinder zum Einspritzen des in dem Sammler gesammelten Hochdruckbrennstoffs in den Zylinder in einer spezifischen Reihenfolge der Zylinder vorgesehen ist, und einem Brennstoffdrucksensor zum Erfassen eines Brennstoffdrucks in einer Brennstoffzuführpassage zwischen dem Sammler und einer Einspritzöffnung des Brennstoffinjektors vorgesehen ist.
Die Brennstoffeinspritzsteuerung bzw. -controller enthält:

einen ersten Druckerfassungsabschnitt, der einen Brennstoffdruck, welcher sich aufgrund einer Brennstoffeinspritzung durch den Brennstoffinjektor verändert, basierend auf einem Ausgangssignal von dem Brennstoffdrucksensor sequentiell erfasst, der an einem Zylinder vorgesehen ist, in dem aktuell eine Haupteinspritzung ausgeführt wird,
einen zweiten Druckerfassungsabschnitt, der einen Brennstoffdruck, welcher sich aufgrund einer Brennstoffdruckeinspeisung verändert, wenn eine Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder ausgeführt wird, basierend auf einem Ausgangssignal von dem Brennstoffdrucksensor sequentiell erfasst, der an einem Zylinder vorgesehen ist, in dem eine Restbrennstoffdruckveränderung aufgrund einer vorherigen Brennstoffeinspritzung die kleinste unter dem Zylinder ist, in dem während einer Zeitdauer von einem Brennstoffeinspritzbeginn bis zu einem Brennstoffeinspritzende keine Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder ausgeführt wird, und
einen Einspritzcharakteristik-Berechnungsabschnitt, der eine Einspritzeigenschaft des Brennstoffinjektors basierend auf einer Druckdifferenz zwischen dem durch den ersten Druckerfassungsabschnitt erfassten Brennstoffdruck und dem durch den zweiten Druckerfassungsabschnitt erfassten Brennstoffdruck berechnet.

Gemäß der vorstehenden Konfiguration speist die Brennstoffpumpe den Brennstoff in den Sammler mit Druck ein. Ein Brennstoffinjektor ist an jedem Zylinder einer Mehrzylindermaschine vorgesehen. Der in dem Sammler gesammelte Hochdruckbrennstoff wird in den Zylinder in einer spezifischen Reihenfolge der Zylinder eingespritzt. Der Brennstoffdrucksensor erfasst in einer Brennstoffzuführpassage zwischen dem Sammler und einer Einspritzöffnung des Brennstoffinjektors einen Brennstoffdruck.
Der erste Druckerfassungsabschnitt erfasst sequentiell den Brennstoffdruck, der sich aufgrund einer Brennstoffeinspritzung durch den Brennstoffinjektor verändert, basierend auf einem Ausgangssignal von dem Brennstoffdrucksensor, der an einem Zylinder vorgesehen ist, in dem aktuell eine Haupteinspritzung ausgeführt wird. Dadurch kann, wenn der Brennstoffinjektor den Brennstoff einspritzt, ein Brennstoffdruckveränderungskurvenverlauf durch sequentielles Erfassen einer Veränderung des Brennstoffdrucks erhalten werden. Die Einspritzeigenschaften des Brennstoffinjektors, wie z.B. eines tatsächlichen Einspritzstartzeitpunkts, eines tatsächlichen Einspritzendzeitpunkts und einer Einspritzrate, kann von dem Brennstoffdruckveränderungskurvenverlauf erhalten werden. Es sei angemerkt, dass die Haupteinspritzung eine Brennstoffeinspritzung ist, in der die Brennstoffeinspritzmenge die größte in einem Brennstoffeinspritzhub ist. In einem Fall, in dem eine einzelne Brennstoffeinspritzung in einem Einspritzhub ausgeführt wird, entspricht diese Brennstoffeinspritzung der Hauptbrennstoffeinspritzung. In einem Fall, in dem mehrere Brennstoffeinspritzungen in einem Einspritzhub ausgeführt werden, entspricht eine Brennstoffeinspritzung, deren Brennstoffmenge die größte ist, der Hauptbrennstoffeinspritzung.
Allerdings enthält, falls die Brennstoffdruckeinspeisung durch die Brennstoffpumpe und die Brennstoffeinspritzung durch den Brennstoffinjektor miteinander überlappt werden, die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Brennstoffeinspritzung eine Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung. Mittlerweile erfasst gemäß der vorliegenden Erfindung, während die Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder ausgeführt wird, der zweite Druckerfassungsabschnitt nacheinander die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung basierend auf einem Erfassungssignal aus einem Brennstoffdrucksensor, der an einem Nicht-Einspritzzylinder vorgesehen ist, in dem, bis die Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder vollständig abgeschlossen ist, keine Brennstoffeinspritzung ausgeführt wird.
Während eine Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder ausgeführt wird, wird in dem Zylinder, bei dem nacheinander eine Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung erfasst wird, keine Brennstoffeinspritzung ausgeführt. Das heißt, dass, wenn mehrere Brennstoffeinspritzungen in einem Brennstoffeinspritzhub ausgeführt werden, es wahrscheinlich ist, dass ein Teil einer Brennstoffeinspritzzeitdauer zwischen dem Einspritzzylinder und dem anderen Zylinder, in dem die Haupteinspritzung vor oder nach dem Einspritzzylinder ausgeführt wird, miteinander überlappt. Der erfasste Brennstoffdruck in dem anderen Zylinder wird nicht zur Berechnung der Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung verwendet. Somit kann, während die Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder ausgeführt wird, die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung ohne Erhalt eines Einflusses aus der Brennstoffeinspritzung erfasst werden.
Ebenfalls verbleibt in dem Nicht-Einspritzzylinder, bei dem aktuell keine Brennstoffeinspritzung ausgeführt wird, eine Brennstoffdruckveränderung aufgrund einer vorherigen Brennstoffeinspritzung. Und der Rest- bzw. Verbleibgrad der Brennstoffdruckveränderung hängt von jedem Zylinder ab.
Gemäß einem weiteren Teilaspekt der vorliegenden Erfindung erfasst der zweite Druckerfassungsabschnitt sequentiell einen Brennstoffdruck, der sich aufgrund einer Brennstoffdruckeinspeisung verändert, wenn eine Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder ausgeführt wird, basierend auf einem Ausgangssignal von dem Brennstoffdrucksensor, der an einem Zylinder vorgesehen ist, in dem eine Restbrennstoffdruckveränderung aufgrund einer vorherigen Brennstoffeinspritzung die kleinste unter dem Zylinder ist, in dem keine Brennstoffeinspritzung ausgeführt wird während einer Zeitdauer von einem Brennstoffeinspritzbeginn bis zu einem Brennstoffeinspritzende in dem Einspritzzylinder. Somit kann die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung mit hoher Genauigkeit erfasst werden. Und anschließend berechnet der Einspritzcharakteristik-Berechnungsabschnitt eine Einspritzeigenschaft des Brennstoffinjektors basierend auf einer Druckdifferenz zwischen dem durch den ersten Druckerfassungsabschnitt erfassten Brennstoffdruck und dem durch den zweiten Druckerfassungsabschnitt erfassten Brennstoffdruck. Dadurch können die Einflüsse der Pumpendruckeinspeisung genau beseitigt werden, so dass die Einspritzeigenschaft des Brennstoffinjektors mit hoher Genauigkeit berechnet werden kann.
Figurenliste
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Figuren ersichtlich, in denen gleiche Bauteile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet werden, und in denen zeigt:

1 eine Konstruktionsansicht, die schematisch ein Brennstoffeinspritzsystem vom Typ einer Common-Rail gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
2 eine Querschnittsansicht, die schematisch einen inneren Aufbau eines Brennstoffinjektors darstellt;
3 ein Flussdiagramm, das einen Grundablauf eines Brennstoffeinspritzsteuerverfahrens darstellt;
4 ein Flussdiagramm, das einen Ablauf eines Lernverfahrens darstellt;
5A, 5B, 5C und 5D Zeitdiagramme, die Veränderungen in Einspritzparametern darstellen;
6A und 6B Zeitdiagramme, die eine Beziehung zwischen einer Brennstoffeinspritzzeit und einer Brennstoffdruckeinspeisungszeit darstellen;
7A, 7B, 7C, 7D und 7E Zeitdiagramme, die Veränderungen in den Einspritzparametern darstellen;
8A und 8B Flussdiagramme, die einen Ablauf eines Brennstoffdruck-Korrekturverfahrens darstellen;
9 ein schematisches Diagramm, das darstellt, dass eine Leitungslänge zwischen den Zylindern unterschiedlich ist; und
10 ein Flussdiagramm, das einen Ablauf eines Brennstoffdruck-Korrekturverfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.

KURZE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
[Erste Ausführungsform]
Nachstehend wird eine erste Ausführungsform, welche die vorliegende Erfindung verkörpert, mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine Steuerung an einem Common-Rail-Brennstoffeinspritzsystem mit einer Dieselmaschine für ein Automobil befestigt. In dem Common-Rail-Brennstoffeinspritzsystem wird Leichtöl direkt mit einem Einspritzdruck von ca. „1800 atm“ in eine Verbrennungskammer einer Dieselmaschine eingespritzt.
Der Entwurf des Common-Rail-Brennstoffeinspritzsystems gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 1 beschrieben. Die Dieselmaschine ist eine Vierzylinder-Maschine. Ein Brennstoffinjektor 20 ist jeweils an einem ersten bis zu einem vierten Zylinder (#1, #2, #3 und #4) vorgesehen.
Das Brennstoffeinspritzsystem ist, wie in 1 dargestellt, mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 30 vorgesehen, die Sensorausgaben (Erfassungssignale) aus verschiedenen Sensoren empfängt und eine Brennstoffzuführvorrichtung steuert. Um die Ausgabe (Maschinendrehzahl und Maschinendrehmoment) einer Dieselmaschine auszugeben, steuert die ECU 30 verschiedene Vorrichtungen, die ein Brennstoffzuführsystem derart ausbilden, dass der durch einen Brennstoffdrucksensor 20a erfasste Brennstoffdruck mit einem Soll-Brennstoffdruck übereinstimmt.
Das Brennstoffzuführsystem enthält einen Brennstofftank 10, eine Brennstoffpumpe 11 und eine Common-Rail (Sammler) 12, die in dieser Reihenfolge entlang einer Brennstoffströmung angeordnet sind. Der Brennstofftank 10 und die Brennstoffpumpe 11 sind miteinander durch eine Leitung 10a über einen Brennstofffilter 10b verbunden.
Der Brennstofftank 10 ist ein Tank (Behälter) zum Speichern des Brennstoffs (Leichtöl) einer Maschine. Die Brennstoffpumpe 11 enthält eine Niederdruckpumpe 11a und eine Hochdruckpumpe 11b. Der aus dem Brennstofftank 10 durch die Niederdruckpumpe 11a angesaugte Brennstoff wird mit Druck beaufschlagt und durch die Hochdruckpumpe 11b abgegeben. Eine Menge eines zu der Hochdruckpumpe 11b mit Druck zugeführten Brennstoffs, d.h. die Menge eines durch die Brennstoffpumpe 11 abgegebenen Brennstoffs, wird durch ein in der Nähe einer Ansaugöffnung der Brennstoffpumpe 11 angeordnetes Ansaugsteuerventil (SCV) 11c gesteuert. Mit anderen Worten, der Ansteuerstrom des SCV 11c wird eingestellt, um die Abgabemenge der Brennstoffpumpe 11 auf einen gewünschten Wert zu steuern. Das SCV 11c ist ein normal geöffnetes Ventil, d.h. geöffnet, wenn entregt.
Die Niederdruckpumpe 11a ist z.B. als Trochoidal-Speisepumpe ausgebildet. Die Hochdruckpumpe 11b ist z.B. als Kolbenpumpe ausgebildet und ist derart ausgebildet, dass jeweils eine spezifische Anzahl von Kolben (z.B. zwei oder drei Kolben) in Axialrichtung durch eine exzentrische Nocke (nicht dargestellt) hin- und herbewegt werden, um den Brennstoff in eine Druckkammer bei spezifischen Zeitpunkten sequentiell mit Druck einzuspeisen. Beide Pumpen werden durch eine Antriebswelle 11d angetrieben. Die Antriebswelle 11d wird in Verbindung mit einer Kurbelwelle 41 der Maschine gedreht und wird z.B. bei einem Verhältnis von 1/1 oder 1/2 bezüglich einer Drehung der Kurbelwelle 41 gedreht. Das heißt, dass die Niederdruckpumpe 11a und die Hochdruckpumpe 11b durch die Abgabe der Maschine angetrieben werden.
Der Brennstoff in dem Brennstofftank 10 wird durch die Brennstoffpumpe 11 über einen Brennstofffilter 10b angesaugt und mit Druck beaufschlagt und zu einer Common-Rail 12 durch eine Hochdruckleitung (Hochdruck-Brennstoffpassage) 11e gespeist. Der aus der Brennstoffpumpe 11 mit Druck eingespeiste Brennstoff wird in der Common-Rail 12 gesammelt und der gesammelte Hochdruckbrennstoff wird an dem Injektor 20 jedes Zylinders durch eine für einen jeden Zylinder angeordnete andere Brennstoffleitung (Hochdruck-Brennstoffleitung) 14 zugeführt. Eine Blende (ein Drosselteil der Leitung 14, der einem Brennstoffpulsier-Reduzierabschnitt entspricht) zum Reduzieren der Pulsation des Brennstoffs, der in der Common-Rail 12 durch die Leitung 14 ausgebreitet wird, ist an dem Verbindungsabschnitt 12a der Common-Rail 12 und der Leitung 14 angeordnet, wodurch die Pulsation des Drucks in der Common-Rail 12 reduziert wird und somit der Brennstoff zu jedem Injektor 20 mit einem stabilen Druck zugeführt werden kann. Die Pulsation des Brennstoffs tritt hauptsächlich bei der Brennstoffeinspritzöffnung des Injektors 20 zur Zeit der Einspritzung des Brennstoffs auf. Was den Brennstoffpulsationsreduzierabschnitt betrifft, kann neben der Blende ein Strömungsdämpfer und eine Kombination der Blende und des Strömungsdämpfers angewandt werden.
In diesem System wird der von der Brennstoffpumpe 11 zugeführte Hochdruckbrennstoff direkt in eine Verbrennungskammer der Maschine durch den Brennstoffinjektor 20 eingespritzt. Die Maschine ist eine Viertakt-Maschine. Das heißt, dass ein Verbrennungszyklus, der vier Takte eines Einlasses, einer Kompression, einer Leistung und einer Ausgabe enthält, der Reihe nach bei einem Zyklus von „720°KW“ ausgeführt wird.
Ein Brennstoffdrucksensor 20a ist an einem Brennstoffeinlass jedes Brennstoffinjektors 20 angeordnet, wodurch ein Betrieb des Brennstoffinjektors 20 und die Brennstoffdruckveränderung aufgrund einer tatsächlichen Brennstoffeinspritzung mit hoher Genauigkeit erfasst werden kann.
Mit Bezug auf 2 wird eine Konfiguration des Brennstoffinjektors 20 ausführlich beschrieben. 2 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine innere Konfiguration des Brennstoffinjektors 20 schematisch darstellt.
Der Brennstoffinjektor 20 weist, wie in 2 dargestellt, einen Düsenabschnitt 21 zum Einspritzen des Brennstoffs, einen Ventilabschnitt 22 und einen Ansteuerabschnitt 23 zum Ansteuern des Ventilabschnitts 22 auf.
Brennstoffeinspritzöffnungen 21c des Injektors 20 werden in dem Düsenabschnitt 21 ausgebildet. Insbesondere weist der Düsenabschnitt 21 einen zylindrischen Düsenkörper 21a auf, dessen äußerer Durchmesser in Richtung dessen spitzes Ende verringert wird. Ein spitzer Endabschnitt 21b ist bei dessen spitzen Ende ausgebildet. Der spitze Endabschnitt 21b weist eine erforderliche Anzahl (z.B. sechs bis acht) von Einspritzöffnungen 21c auf. Der Düsenabschnitt 21 nimmt eine zylindrische Düsennadel 21d darin auf. Die Düsennadel 21d öffnet/schließt die Einspritzöffnung 21c. Die Düsennadel 21d wird durch eine Feder 22a in Richtung des spitzen Endes vorgespannt. Um eine abnormale Bewegung zu verhindern, ist ein Stopper 22b an der Ventilrückendseite (Hubseite) der Nadel 21d angeordnet.
Der Hochdruckbrennstoff wird zu dem spitzen Endabschnitt 21b des Düsenabschnitts 21 aus der Common-Rail 12 durch die Leitung 12 und einer Brennstoffpassage 22c eingespeist. Der Brennstoff wird durch die Einspritzöffnungen 21c eingespritzt. Der Brennstoffdruck des Hochdruckbrennstoffs wird bei dem Brennstoffeinlass des Injektors 20 gemessen. Die durch die Brennstoffeinspritzung verursachte Druckveränderung wird der Reihe nach durch den Drucksensor 20a gemessen. Eine Brennstoffeinspritzmenge und eine Brennstoffeinspritzrate werden entsprechend eines Hubbetrags der Nadel 21d gesteuert. Beispielsweise wird, wenn die Nadel 21d gesetzt wird (Hubbetrag ist Null), die Brennstoffeinspritzung beendet.
Als Nächstes wird der innere Aufbau des Ventilkörperabschnitts 22 beschrieben.
Der Ventilkörperabschnitt 22 weist einen Befehlskolben 22e auf, der in einem aus einer zylindrischen Außenform des Ventilkörperabschnitts 22 ausgebildeten Gehäuse 22d angeordnet ist. Der Befehlskolben 22e wird in Verbindung mit der Düsennadel 21d bewegt. Der Befehlskolben 22e ist in der Form eines Zylinders mit einem größeren Durchmesser als die Düsennadel 21d ausgebildet und ist mit der Nadel 21d über einen Druckstift 22f (Verbindungswelle) verbunden. Der Befehlskolben 22e gleitet zudem innerhalb des Injektors 20 in Axialrichtung auf die gleiche Weise wie die Düsennadel 21d. Eine durch die Wandoberfläche des Gehäuses und der oberen Oberfläche des Befehlskolbens 22e unterteilte Befehlskammer Cd ist an dem hinteren Ende des Befehlskolbens 22e ausgebildet. Ferner ist eine Einlassblende 22g als eine Brennstoffeinlassöffnung in der Befehlskammer Cg ausgebildet. Das heißt, dass der Hochdruckbrennstoff aus der Common-Rail 12 in die Befehlskammer Cd über die Einlassblende 22g strömt. Eine mit einem Raum unter dem Befehlskolben 23e verbundene Austrittspassage 22h und ein Austrittsraum ist ausgebildet. Die Austrittspassage 22h ist zum Zurückführen des zusätzlichen Brennstoffs unter dem Befehlskolben 22e (ausgetretener Brennstoff von der Düsennadel 21d) zu dem Brennstofftank 10 ausgebildet.
Der Ansteuerabschnitt 23 besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 23a und einem Zweiwegemagnet- bzw. Solenoidventil (TBV) in dem Gehäuse 23a. Das Zweiwegemagnetventil besteht aus einem äußeren Ventil 23b, einer Feder 23c (Spiralfeder) und einem Magneten 23d. Das äußere Ventil 23 öffnet oder schließt eine Auslassblende 23e als eine Brennstoffauslassöffnung. Das heißt, dass, wenn der Magnet 23d nicht erregt ist, das äußere Ventil 23b die Auslassblende 23e durch die Ausdehnungskraft der Feder 23e schließt (Ausdehnungskraft entlang der Axialrichtung). Wenn der Magnet 23d erregt wird, wird das äußere Ventil 23b durch die magnetische Kraft des Magneten 23d entgegen der Ausdehnungskraft der Feder 23c angezogen, wodurch die Auslassblende 23e geöffnet wird. Bei dem hinteren Ende des Ansteuerabschnitts 23 wird eine Rückkehröffnung 23f (Brennstoffrückkehröffnung) ausgebildet, um den Brennstoff in das Gehäuse 23a zu dem Brennstofftank 10 zurückzuführen. Das heißt, dass die Rückkehröffnung 23f mit dem Brennstofftank 10 über die Leitung 18 kommuniziert. Eine Ansteuerschaltung und ein Ansteuerprogramm für den Ansteuerabschnitt 23 werden in der ECU 30 gespeichert.
Das heißt, dass die ECU 30 das Zweiwegemagnetventil erregt oder entregt, so dass die Düsennadel 21d angehoben oder abgesenkt wird. Während eines Anhebens der Düsennadel 21d wird der Hochdruckbrennstoff, der aus der Common-Rail 12 über die Brennstoffpassage 22c zugeführt wird, über die Einspritzöffnungen 21c eingespritzt.
Insbesondere wird, wenn das Zweiwegemagnetventil 23d nicht erregt wird (AUS), das äußere Ventil 23b nach unten bewegt, um die Auslassblende 23e zu schließen. Der Hochdruckbrennstoff wird zu dem Spitzenendabschnitt 21b und der Befehlskammer Cd von der Common-Rail 12 über die Brennstoffpassage 22c und der Einlass-öffnung 22g zugeführt. Der Befehlskolben 22e mit einem größeren Durchmesser als der des unteren Abschnitts der Düsennadel 21d empfängt eine Kraft in Richtung des spitzen Endes des Ventils entsprechend einer Differenz in einem Druckempfangsbereich. Der Befehlskolben 22e wird zu dem spitzen Ende des Ventils nach unten gepresst und die Düsennadel 21d wird zu dem spitzen Ende des Ventils durch die Feder 22a vorgespannt, so dass die Brennstoffzuführpassage geschlossen ist. Somit wird, wenn das Zweiwegemagnetventil 23d AUS ist, keine Brennstoffeinspritzung ausgeführt. Der zusätzliche Brennstoff unter dem Befehlskolben 22e wird zu dem Brennstofftank 10 über die Austrittspassage 22h und die Rückkehröffnung 23f zurückgeführt.
Wenn der Strom angelegt ist (AN), wird das äußere Ventil 23b zu der Spitzenendseite des Ventils durch die magnetische Kraft des Magneten 23d angezogen, um die Auslassblende 23e zu öffnen. Wenn die Auslassblende 23e geöffnet wird, strömt der Brennstoff in die Befehlskammer Cd zu dem Brennstofftank 10 und zu der unteren Seite des Befehlskolbens 22e über die Auslassblende 23e, zu der Rückkehröffnung 23f und zu der Austrittspassage 23h aus. Wenn der Brennstoff ausströmt, werden der Druck in der Befehlskammer Cd und die den Befehlskolben 22e nach unten pressende Kraft kleiner. Der Befehlskolben 22e wird in Richtung des hinteren Endes des Ventils entlang der Düsennadel 21d gepresst. Wenn die Düsennadel 21d angehoben wird, öffnet die Düsennadel 21d die Brennstoffzuführpassage zu den Einspritzöffnungen 21c, wodurch der Hochdruckbrennstoff zu den Einspritzöffnungen 21c zugeführt wird und in die Verbrennungskammer der Maschine eingespritzt wird.
Der Passagenbereich der Brennstoffzuführpassage zu den Einspritzöffnungen 21 c kann entsprechend des Hubbetrags der Düsennadel 21d verändert werden, und eine Einspritzrate kann zudem entsprechend dieses Passagenbereichs verändert werden. In diesem Fall kann durch variables Steuern von Parametern (Erregungszeitzeitdauer und Brennstoffdruck) betreffend das Anheben der Düsennadel 21d, die Einspritzrate und die Einspritzmenge gesteuert werden.
Nachstehend wird die Konfiguration des Systems ferner mit Bezug auf 1 beschrieben.
Ein Fahrzeug (nicht gezeigt) ist mit verschiedenen Sensoren für eine Fahrzeugsteuerung ausgerüstet. Eine Kurbelwelle 41 ist z.B. mit einem Kurbelwinkelsensor 42 zum Ausgeben eines Kurbelwinkelsignals bei Intervallen eines spezifischen Kurbelwinkels (z.B. bei Intervallen von 30°CA) vorgesehen, um die Drehwinkelposition und die Drehzahl der Kurbelwelle 41 zu erfassen. Ein Gaspedal (nicht gezeigt) ist mit einem Gaspedalsensor 44 ausgerüstet, der ein elektrisches Signal entsprechend eines gestuften Betrags des Gaspedals ausgibt.
Die ECU 30 besteht aus einem bekannten Mikrocomputer (nicht gezeigt), der verschiedene Steuerungen basierend auf den Erfassungssignalen aus den Sensoren ausführt. Der in der ECU 30 montierte Mikrocomputer ist im Grunde aus verschiedenen Betriebsvorrichtungen, Speichervorrichtungen und Kommunikationsvorrichtungen konstruiert, enthaltend: eine zentrale Recheneinheit (CPU) zum Ausführen von verschiedenen Operationen, einen Arbeitsspeicher (RAM) als Hauptspeicher für vorübergehende Speicherdaten, einen Festwertspeicher (ROM) als Programmspeicher, einen elektrisch löschbaren programmierbaren ROM (EEPROM) 32, einen Backup-RAM und Eingabe-/Ausgabe-Ports zum Eingeben/Ausgeben eines Signals zu/aus der Umgebung. Der ROM weist verschiedene Programme und Steuerkennfelder betreffend der Maschinensteuerung, die ein Programm betreffend des Lernens des zuvor darin gespeicherten Brennstoffdrucks enthalten, auf, und der Speicher zum Speichern von Daten (z.B. EEPROM 23) weist verschiedene Steuerdaten auf, die darin gespeicherten Auslegungsdaten der Maschine enthalten.
In dem System gemäß dieser Ausführungsform werden ein Einspritzkorrekturkoeffizient und dergleichen sequentiell gelernt (aktualisiert). Ein durch individuelle Differenzen oder Alterungsverschlechterung in Teilen (insbesondere in dem Brennstoffinjektor 20), die für das System verwendet werden, verursachte Steuerfehler werden sequentiell korrigiert (Rückkopplungskorrektur). Nachstehend wird der Grundablauf der Brennstoffeinspritzsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 3 beschrieben. Die Werte der verschiedenen Parameter, die in diesem in 3 gezeigten Verfahren verwendet werden, werden je nach Bedarf in den Speichervorrichtungen, wie z.B. dem RAM, dem EEPROM 32 oder dem Backup-RAM gespeichert und je nach Bedarf zu jeder Zeit aktualisiert. Grundsätzlich wird, wenn das in dem ROM gespeicherte Programm durch die ECU 30 ausgeführt wird, eine in den entsprechenden Figuren dargestellte Serie von Abarbeitung für entsprechende Zylinder der Maschine bei Intervallen eines spezifischen Kurbelwinkels oder bei Intervallen einer spezifischen Zeit sequentiell ausgeführt.
In Schritt S11 liest der Computer verschiedene Parameter, die einem Betriebszustand der Maschine, wie z.B. die Maschinendrehzahl (Durchschnittsmaschinendrehzahl) und der Maschinenlast, darstellen. In Schritt S12 richtet der Computer ein Einspritzmuster auf der Basis des vorstehenden Betriebszustands und des Erfassungssignals von dem Gaspedalsensor 44 ein.
Dieses Einspritzmuster wird basierend auf einem in dem ROM gespeicherten spezifischen Kennfeld erhalten. Insbesondere werden die optimalen Muster (geeigneten Werte) zuvor für jeden Betriebszustand der Maschine durch einen Versuch erhalten. Diese optimalen Muster werden in das Kennfeld geschrieben. Somit zeigt das Kennfeld eine Beziehung zwischen den Betriebszuständen der Maschine und der optimalen Muster.
Darüber hinaus wird durch Parameter, wie z.B. der Anzahl der Einspritzschritte (Anzahl der Einspritzung), eines Einspritzzeitpunkts, einer Einspritzzeitzeitdauer und eines Einspritzintervalls (Einspritzintervall in dem Fall von mehreren Einspritzungen) bestimmt. In Schritt S12 wird das optimale Muster (geeigneter Wert) entsprechend des Kennfelds eingerichtet, um einen erforderlichen Betriebszustand der Maschine zu erfüllen. Beispielsweise wird in dem Fall einer einzelnen Einspritzung die Einspritzmenge (Einspritzzeitzeitdauer) entsprechend eines erforderlichen Drehmoments und dergleichen verändert. In dem Fall von mehreren Einspritzungen wird die Gesamtsumme der Einspritzmengen der entsprechenden Einspritzungen entsprechend des erforderlichen Drehmoments und dergleichen verändert. Basierend auf dem Einspritzmuster wird ein Befehlswert (Befehlssignal) zu dem Brennstoffinjektor 20 bestimmt. Somit wird eine Voreinspritzung, eine Pilot-Einspritzung, eine Nacheinspritzung oder eine Post-Einspritzung zusammen mit einer Haupteinspritzung entsprechend des Fahrzeugzustands geeignet ausgeführt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn eine Ausführbedingung eingerichtet wird, eine Post-Einspritzung nach einer Haupteinspritzung ausgeführt, so dass der an dem Dieselpartikelfilter (DPF) angesammelte Feinstaub verbrannt wird (DPF-Regenerationsverfahren).
Wenn die angesammelte Menge des Dieselfeinstaubs einen spezifischen Wert überschreitet, wird der Ausführbedingung eingerichtet. Während dieses DPF-Regenerationsverfahrens wird in einem spezifischen Zylinder, in dem eine Haupteinspritzung tatsächlich ausgeführt wird, eine Post-Einspritzung nach der Haupteinspritzung ausgeführt und eine Voreinspritzung wird vor der Haupteinspritzung ausgeführt. Aus diesem Grund wird bevor eine Post-Einspritzung in dem spezifischen Zylinder abgeschlossen ist, eine Voreinspritzung in einem weiteren Zylinder, in dem eine Haupteinspritzung nachfolgend ausgeführt wird, ausgeführt. Dadurch überlappt eine Post-Einspritzzeitdauer in dem spezifischen Zylinder mit einer Voreinspritzzeitdauer in einem nachfolgenden anderen Zylinder. Eine Voreinspritzzeitdauer in dem spezifischen Zylinder überlappt mit einer Post-Einspritzzeitdauer in einem vorangehenden Zylinder, in dem eine Haupteinspritzung ausgeführt wurde. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Brennstoffeinspritzung in dem Zylinder #1, #3, #4 und #2 in dieser Reihenfolge ausgeführt.
In Schritt S13 liest der Computer den Einspritzkorrekturkoeffizienten, der bereits in einem Lernverfahren aktualisiert wurde, aus dem EEPROM 32 aus. In Schritt S14 wird ein Einspritzbefehlssignal zu dem Brennstoffinjektor 20 basierend auf dem Einspritzkorrekturkoeffizient korrigiert. Anschließend bestimmt in Schritt S15 basierend auf dem korrigierten Einspritzbefehlssignal der Computer die Anzahl von Brennstoffeinspritzung, den Einspritzzeitpunkt, die Einspritzzeitzeitdauer und das Einspritzintervall nach denen des Brennstoffinjektors 20 betrieben wird.
Mit Bezugnahme auf 4 und 5 werden ein Lernverfahren (Aktualisierungsverfahren) des Einspritzkorrekturkoeffizienten und weitere Einspritzcharakteristikdaten ausführlich beschrieben. Die Werte von verschiedenen Parametern, die in dem in 4 dargestellten Verfahren verwendet werden, sind zudem in dem RAM, dem EEPROM 32 oder dem Backup-RAM gespeichert und werden je nach Bedarf aktualisiert. Das in 4 dargestellte Verfahren wird bei spezifischen Intervallen eines Kurbelwinkels oder bei spezifischen Zeitintervallen (z.B. 20 µsek) ausgeführt.
Die durch die tatsächliche Brennstoffeinspritzung durch den Brennstoffinjektor 20 verursachte Brennstoffdruckveränderung wird mit Bezug auf 5 beschrieben. 5A bis 5D sind Zeitdiagramme, die eine Brennstoffdruckveränderung um einen Brennstoffeinspritzzeitpunkt herum bezüglich einer einzelnen Brennstoffeinspritzung darstellen. 5A zeigt ein Einspritzbefehlssignal (Impulssignal) für den Injektor 20. 5B zeigt eine Veränderung eines Einspritzungsverhältnisses (eingespritzte Brennstoffmenge pro Zeiteinheit). 5C und 5D zeigen eine Veränderung eines Brennstoffdrucks (Einlassdruck), der durch den Drucksensor 20A erfasst wird.
Wenn das Brennstoffeinspritzbefehlssignal bei einer Zeit t1 ansteigt, beginnt der Brennstoffinjektor 20 ein Einspritzen des Brennstoffs durch die Einspritzöffnungen 21c. Die Einspritzrate wird entsprechend der Brennstoffeinspritzung verändert und ein Druckabfall wird in den Einspritzöffnungen 21c entsprechend der Brennstoffeinspritzung entwickelt. Allerdings ist der Drucksensor 20a zum Erfassen des Druckabfalls weit weg von den Einspritzöffnungen 21c angeordnet. Somit wird der Einlassdruck mit einiger Verzögerung relativ zu der Veränderung einer Einspritzrate (Druckabfall in den Einspritzöffnungen 21c) verändert. 5D zeigt einen Einlassbrennstoffdruck mit einiger Verzögerung. Das heißt, dass ein Einlassdruck eine Druckausbreitungsverzögerung aufgrund der Position entwickelt, bei der der Drucksensor 20a angeordnet ist, und ein in 5D gezeigter „TD“ entspricht einer durch die Druckausbreitung verursachte Zeitverzögerung. Allerdings ist die Druckausbreitungsverzögerung nicht direkt mit dem wesentlichen Abschnitt dieser Ausführungsform verbunden. Somit wird zur Erleichterung in der nachstehenden Beschreibung angenommen, dass die Druckausbreitungsverzögerung, wie in 5C dargestellt, nicht entwickelt wird. Mit anderen Worten, es wird angenommen, dass die Einspritzrate und der Einlassdruck zur gleichen Zeit verändert werden. Falls angenommen wird, dass der Drucksensor 20a in der Nähe der Einspritzöffnungen 21c des Brennstoffinjektors 20 angeordnet ist, entwickelt sich keine Druckausbreitungsverzögerung (oder wird extrem klein). Die Veränderung des Erfassungswerts (Einlassdruck) wird der in 5C dargestellte Graph.
In 5A bis 5C zeigt, wenn das Einspritzbefehlssignal gestaltet wird, um bei einem Zeitpunkt t1 anzusteigen, die Druckveränderung (Brennstoffdruckkurvenverlauf) unmittelbar nach dem Start des Ansteuerns des Injektors 20 die nachfolgende Tendenz: das heißt, es gibt eine kurze Zeitdauer, in welcher der Druck nicht verändert wird; nach der Zeitdauer beginnt der Druck allmählich abzufallen und anschließend beginnt der Druck bei einem gewissen Zeitpunkt stark abzufallen.
Eine Anfangszeitdauer, in der sich der Druck nicht verändert, und die nachfolgende Zeitdauer, in der der Druck allmählich abfällt (Zeitdauer von t1 bis t2), entsprechen einer ineffektiven Einspritzzeitdauer des Injektors 20. Insbesondere ist die ineffektive Einspritzzeitdauer die Gesamtsumme von verschiedenen Verzögerungen, die enthält: eine Verzögerung von der Zeit, wenn die Erregung begonnen wird (der Anstieg des Einspritzbefehlssignals), bis zu der Zeit, wenn ein normales magnetisches Feld durch den Magneten 23d erzeugt wird; eine Verzögerung einer Handlung, die durch die Trägheiten des äußeren Ventils 23b und der Düsennadel 21d, der Trägheit des Brennstoffs und der Reibung zwischen der Düsennadel 21d und der inneren Wandoberfläche der Nadel verursacht wird. Mit anderen Worten, entspricht die ineffektive Einspritzzeitdauer von der Zeitdauer der Zeit, wenn der Brennstoffinjektor 20 erregt wird, bis zu der Zeit, wenn der Brennstoff eigentlich eingespritzt wird, d.h. die Düsennadel 21d beginnt angehoben zu werden. Ferner fällt in dieser ineffektiven Einspritzzeitdauer nach der Anfangszeitdauer der Druck allmählich ab. Dies zeigt, dass eine Druckleckage durch die Einspritzhandlung des Brennstoffinjektors 20 entsteht. Insbesondere wird dies durch die Tatsache verursacht, dass der Brennstoffinjektor 20 ein Einspritzventil ist, das eine Druckleckage während einer Zeitdauer von der Zeit, wenn der Brennstoffinjektor 20 eine Einspritzvorgang beginnt, bis zu der Zeit, wenn die tatsächliche Brennstoffeinspritzung begonnen wird, verursacht. Insbesondere wird, wie vorstehend beschrieben, wenn der Brennstoffinjektor 20 erregt wird, die Auslassblende 23e geöffnet, um die Düsennadel 21d anzusteuern, wodurch der Brennstoff in der Befehlskammer Cd zu dem Brennstofftank 10 zurückgeführt wird. Aus diesem Grund tritt, während der Brennstoffinjektor 20 den Brennstoff einspritzt, der Brennstoffdruck in die Common-Rail 12 über die Einlassblende 22g und die Auslassblende 23e aus. Die Druckabnahme bei diesem Moment entspricht einem allmählichen Druckabfall (Druckleckage) in der ineffektiven Einspritzzeitdauer. Der Druckabfallpunkt, bei dem der Druck beginnt scharf abzufallen, entspricht dem Zeitpunkt, wenn die Einspritzung durch den Brennstoffinjektor 20 tatsächlich begonnen wird. Das heißt, dass dieser Punkt einem Brennstoffeinspritzstartpunkt entspricht. In 5A bis 5D entspricht der Zeitpunkt t2 dem Einspritzstartpunkt.
Nach dem Einspritzstartpunkt nimmt die Einspritzrate mit dem Hubvorgang der Nadel 21 zu und, wenn die Einspritzrate eine Maximaleinspritzrate (Zeitpunkt t3) erreicht, wird die Maximaleinspritzrate danach gehalten. Zu dieser Zeit sinkt der Brennstoffdruck (Brennstoffdruckkurvenverlauf) bis die Einspritzrate die Maximaleinspritzrate erreicht und anschließend wird sie nahezu konstant nachdem die Einspritzrate die Maximaleinspritzrate erreicht.
Wenn das Einspritzbefehlssignal zum Zeitpunkt t4 fällt, wird das äußere Ventil 23b zu einer Schließposition bewegt und die Auslassblende 23e wird geschlossen, wodurch der Einlassdruck leicht erhöht wird (Zeitpunkt t5). Nach dem beginnt, wenn die Auslassblende 23e geschlossen wird und der Brennstoffdruck in der Befehlskammer Cd ausreichend erhöht wird, die Düsennadel 21d abgesenkt zu werden, um die Einspritzöffnung 21c (Zeitpunkt t6) zu schließen, wodurch die Einspritzrate verringert wird, und der Einlassdruck stark erhöht wird. Anschließend kehrt zu diesem Zeitpunkt t7 die Düsennadel 21d zu einer vollständig geschlossenen Position zurück und die Einspritzrate wird Null. Danach schwankt der Einlassdruck um den Druckwert von vor die Einspritzung ausgeführt wird. Das heißt, dass eine Veränderung eines Brennstoffdrucks aufgrund der Brennstoffeinspritzung verbleibt.
Der Punkt (Null-Kreuzpunkt), bei dem der aktuelle Druckwert den Druckwert von vor der Brennstoffeinspritzung kreuzt, entspricht einen Zeitpunkt, bei dem der Injektor 20 ein Einspritzen des Brennstoffs stoppt, d.h. ein Einspritzendzeitpunkt. In 5A bis 5D entspricht ein Zeitpunkt t7 dem Einspritzendzeitpunkt. Zudem wird bei dem Einspritzendzeitpunkt eine Zeitverzögerung von einem Moment, bei dem das Einspritzbefehlssignal abgeschaltet wird, zu einem Moment, bei dem die Brennstoffeinspritzung tatsächlich beendet wird, erzeugt.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Lernen (Aktualisieren) eines Einspritzkorrekturkoeffizienten beschrieben. Das Verfahren, aufweisend

(1) Das Verfahren eines sequentiellen Erhaltens der Sensorausgabe des Drucksensors 20a bei Intervallen von „20 µsek“, um die Druckveränderung, d.h. den durch den Brennstoffeinspritzvorgang verursachten Brennstoffdruckkurvenverlauf, zu erfassen; und
(2) das Verfahren eines Speicherns der Einspritzcharakteristikdaten in einer Speichervorrichtung (EEPROM 32) in Verbindung mit dem Einspritzzustand der Einspritzzustand der Einspritzmuster basierend auf dem Brennstoffdruckkurvenverlauf.

Mit Bezugnahme auf 4 wird das Lernverhalten ausführlich beschrieben. 4 zeigt ein Flussdiagramm, das das Lernverfahren darstellt. Es wird gewünscht, dass das Lernverfahren unter Verwendung einer Hochgeschwindigkeitsbetriebsvorrichtung, wie z.B. einen digitalen Signalprozessor (DSP) ausgeführt. Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht dieses in 4 dargestellte Verfahren einen Einspritzcharakteristik-Berechnungsabschnitt und einen Lemabschnitt.
In Schritt S21 liest der Computer das Ausgabesignal des Drucksensors 20a aus, um den aktuellen Brennstoffdruck zu erfassen. In S22 bestimmt der Computer, ob eine Lernausführbedingung erfüllt ist. Insbesondere enthält die Lernausführbedingung die nachfolgenden Bedingungen:

(1) Ein durch den Drucksensor 20a gemessener Brennstoffdruck liegt innerhalb eines spezifischen Bereichs;
(2) Eine Brennstofftemperatur liegt innerhalb eines spezifischen Bereichs;
(3) Ein Brennstoffeinspritzbefehl eines spezifische Einspritzmusters wird für einen spezifischen Zylinder ausgestellt und anschließend wird die Brennstoffeinspritzung in dem spezifischen Einspritzmuster ausgeführt, und die Einspritzmenge (Befehlswert) ist innerhalb eines spezifischen Bereichs (ein spezifischer Wert oder weniger); und
(4) Verschiedene Sensoren betreffend das Lernverfahren funktionieren normal.

Der gemessene Brennstoffdruck entspricht einem Grunddruckwert. Die Brennstofftemperatur wird durch einen in der Brennstoffpumpe 11 aufgenommenen Brennstofftemperatursensor erfasst.
Wenn alle entsprechenden Bedingungen erfüllt sind, wird bestimmt, dass die Lernausführbedingung erfüllt ist, und der Vorgang schreitet zu Schritt S23 fort. Mittlerweile wird, wenn eine der vorstehenden Bedingungen nicht erfüllt wird, bestimmt, dass die Lernausführbedingung nicht erfüllt ist, um das Programm zu beenden.
In Schritt S23 wird bestimmt, ob ein Einspritzstartpunkt bereits bei der Zeit des Startens bzw. Beginns erfasst wurde, um den Injektor 20 anzusteuern. Wenn der Einspritzstartpunkt noch nicht erfasst wurde, schreitet der Vorgang zu Schritt S24 fort. In Schritt S24 wird basierend auf dem durch den Drucksensor 20a gemessenen Brennstoffdruck (Einlassdruck) bestimmt, ob der gegenwärtige Punkt der Einspritzstartpunkt ist oder nicht.
Insbesondere wird bestimmt, ob die Zeit, die nachdem das Ansteuern des Injektors 20 gestartet wird, verstreicht, innerhalb einer spezifischen Zeit liegt (welche entsprechend der Einspritzmenge veränderbar ist), und ob der Brennstoffdruck (Einlassdruck) bei dieser Zeit kleiner als ein spezifischer Schwellenwert TH1 ist (Brennstoffdruck < Schwellenwert TH1). Der Schwellenwert TH1 ist ein Druckbestimmungswert zum Erfassen des Einspritzstartzeitpunkts und ist bei einem dem Einspritzstartpunkt (ein Wert nahe eines Drucks, bei dem der Druck beginnt stark abzufallen) darstellenden Druckwert basierend auf einem zuvor durch Experimente erhaltenen geeigneten Wert eingestellt. Allerdings wird der in dem Einspritzstartpunkt gezeigte Druckwert entsprechend der Art und der individuellen Differenz des Brennstoffinjektors verändert. Aus diesem Grund wird, um den Einspritzstartpunkt mit hoher Genauigkeit zu erfassen, bevorzugt, dass der Wert des Schwellenwerts TH1 bei einem optimalen Wert individuell für jeden Brennstoffinjektor eingestellt wird. Es wird außerdem empfohlen, dass der Einspritzstartzeitpunkt nicht direkt durch den Schwellenwert TH1 erfasst wird, jedoch dass der Einspritzstartzeitpunkt indirekt auf die nachfolgende Weise erfasst wird: z.B. ein spezifischer Zeitpunkt nahe des Einspritzstartpunkts wird durch den Schwellenwert TH1 erfasst und der Einspritzstartpunkt wird indirekt basierend auf dem erfassten spezifischen Zeitpunkt erfasst.
Wenn in Schritt S24 bestimmt wird, dass der vorliegende Punkt der Einspritzstartpunkt ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S241 fort, in dem der gegenwärtige Zeitpunkt (d.h. Einspritzstartzeit) als Einspritzstartpunkt Daten in den Speicher (RAM) gespeichert wird.
Wenn der Einspritzstartpunkt auf die vorstehend beschriebene Weise erfasst wird, wird in Schritt S23 bestimmt, dass der Einspritzstartpunkt bereits erfasst ist, und in dem nachfolgenden Schritt S25 wird basierend auf dem durch den Drucksensor 20a gemessenen Brennstoffdruck (Einlassdruck) bestimmt, ob der gegenwärtige Zeitpunkt ein Einspritzendpunkt ist. Wenn in Schritt S25 bestimmt wird, dass der gegenwärtige Zeitpunkt nicht der Einspritzendzeitpunkt ist, wird in Schritt S26 basierend auf dem durch den Drucksensor 20a gemessenen Brennstoffdruck (Einlassdruck) bestimmt, ob der gegenwärtige Zeitpunkt ein Zeitpunkt ist, bei dem eine Maximaleinspritzrate erreicht wird.
Genauere Beschreibung des Schritts S25, wobei darin bestimmt wird, ob die Zeit, die nach dem Einspritzstartzeitpunkt verstrichen ist, innerhalb einer spezifischen Zeit liegt, und ob der Brennstoffdruck (Einlassdruck) bei dieser Zeit größer ist als ein spezifischer Schwellenwert TH3 (Brennstoffdruck > Schwellenwert TH3). In Schritt S26 wird bestimmt, ob die Zeit, die nach dem Einspritzstartpunkt verstrichen ist, in einer spezifischen Zeit liegt (die entsprechend der Einspritzmenge veränderbar ist) und ob der Brennstoffdruck (Einlassdruck) zu der Zeit kleiner ist als ein spezifischer Schwellenwert TH2 (Brennstoffdruck < Schwellenwert TH2).
Die Schwellenwerte TH2 und TH3 sind Druckbestimmungswerte zum Erfassen des Maximaleinspritzratenpunkts und des Einspritzendpunkts (TH2 < TH3). Diese Schwellenwerte werden basierend auf geeigneten Werten, die zuvor durch Experimente erhalten werden, definiert. Es wird zudem bevorzugt, dass diese Schwellenwerte TH2 und TH3 bei optimalen Werten individuell für entsprechende Brennstoffinjektoren definiert werden, und dass die entsprechenden vorstehend erwähnten Zeitpunkte indirekt erfasst werden.
Bei dem tatsächlichen Vorgang wird der Maximaleinspritzratenpunkt erfasst (JA in Schritt S26) und anschließend wird der Einspritzendzeitpunkt erfasst (JA in Schritt S25).
Anschließend schreitet, wenn in Schritt S26 bestimmt wird, dass der gegenwärtige Punkt der Punkt ist, bei dem die Maximaleinspritzrate erreicht wird, der Vorgang zu Schritt S261 fort, indem der gegenwärtige Zeitpunkt als Maximaleinspritzratendaten in dem Speicher (RAM) gespeichert ist. Wenn in Schritt S25 bestimmt wird, dass der gegenwärtige Punkt der Einspritzendpunkt ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S251 fort, in dem der gegenwärtige Zeitpunkt als Einspritzendpunktdaten in den Speicher (RAM) gespeichert wird.
Mit Bezug auf 5A bis 5C wird der Einspritzstartzeitpunkt bei dem Zeitpunkt t2 erfasst, und anschließend wird das Erreichen der Maximaleinspritzrate bei dem Zeitpunkt t3 erfasst, und anschließend wird der Einspritzendpunkt bei Zeitpunkt t7 erfasst.
Nachdem der Einspritzendzeitpunkt erfasst wird und als Daten gespeichert wird, werden Einspritzparameter mit Ausnahme des Einspritzstartpunkts und des Einspritzendpunkts basierend auf dem aktuellen Brennstoffdruck (Einlassdruck) in Schritt S252 erfasst.
Insbesondere wird z.B. eine Einspritzzeitzeitdauer (Einspritzzeitpunkt) basierend auf dem Einspritzstartpunkt und dem Einspritzendpunkt berechnet. Alternativ wird der maximale Wert der Einspritzrate basierend auf dem Brennstoffdruck von nachdem der Brennstoffdruck kleiner als der Schwellenwert TH2 wird berechnet. Zu dieser Zeit wird bestimmt, dass die Einspritzrate groß wird, wenn die Menge einer Veränderung des Brennstoffdrucks in negative Richtung groß wird. Zudem wird die Einspritzmenge geschätzt und basierend auf der Einspritzzeitdauer und des durch den Drucksensor 20a erfassten Druckwerts korrigiert. Insbesondere wird die Einspritzrate basierend auf dem durch den Drucksensor 20a erfassten Druckwert geschätzt, und die geschätzte Einspritzrate wird durch die Einspritzzeitzeitdauer vervielfacht, um die Brennstoffeinspritzmenge zu berechnen (schätzen). Zudem ist es auch möglich, eine steigende Veränderungsgeschwindigkeit der Einspritzrate basierend auf einer ansteigenden Veränderungsgeschwindigkeit des Drucksensors während einer Zeitdauer von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t3 zu berechnen. Ferner ist es auch möglich, eine steigende Veränderungsgeschwindigkeit der Einspritzrate basierend auf einer ansteigenden Veränderungsgeschwindigkeit des Brennstoffdrucks während einer Zeitdauer von dem Zeitpunkt t6 bis zu dem Zeitpunkt t7 zu berechnen.
Anschließend schreitet der Vorgang zu Schritt S27 fort, in dem der Computer bestimmt, ob eine aktualisierte Bedingung der Lerndaten erfüllt ist. Die aktualisierte Bedingung kann beliebig eingestellt werden. Beispielsweise wird, wenn Einspritzcharakteristikdaten bezüglich eines Brennstoffeinspritzmusters erhalten wurde, die aktualisierte Bedingung erfüllt. Wenn die aktualisierte Bedingung erfüllt wird, schreitet der Vorgang zu Schritt S28 fort. Wenn die aktualisierte Bedingung nicht erfüllt wird, endet dieses Programm.
In Schritt S28 wird der Einspritzkorrekturkoeffizient basierend auf dem Einspritzstartpunkt, dem Einspritzendpunkt, dem Maximaleinspritzratenpunkt und den anderen Einspritzparametern (in den Schritten S241, S251, S252 und S261 gespeichert), die vorstehend beschrieben wurden, berechnet. Dieser Einspritzkorrekturkoeffizient wird zum Korrigieren des Einspritzbefehlssignals zu dem Injektor 20, wie vorstehend beschrieben, verwendet. Die Anzahl von Brennstoffeinspritzung, der Einspritzzeitpunkt, die Einspritzzeitzeitdauer und das Einspritzintervall werden durch diese Korrektur passend verändert.
Danach wird in Schritt S29 die Einspritzcharakteristikdaten in dem EEPROM 32 gespeichert. Die Einspritzcharakteristikdaten enthalten den Einspritzstartpunkt, den Einspritzendpunkt, den maximalen Einspritzratenpunkt, die anderen Einspritzparameter (in den Schritten S241, S251, S252 und S261 gespeichert) und den in Schritt S28 berechneten Einspritzkorrekturkoeffizient. In diesem Fall werden die Einspritzcharakteristikdaten in Verbindung mit dem entsprechenden Zylinder und der Einspritzbedingung (Einspritzmuster und Ausgangseinspritzdruck) gespeichert.
Bei den vorstehend erwähnten Schritten S24 bis S26 wird der Brennstoffdruck (Einlassdruck) mit den Schwellenwerten TH1 bis TH3 berechnet, um den Einspritzstartpunkt, den Maximaleinspritzratenpunkt und den Einspritzendpunkt zu vergleichen. Diese Vorgänge können verändert werden. Beispielsweise wird der Differenzwert des Brennstoffdrucks (Einlassdruck) berechnet, und anschließend werden der Einspritzstartpunkt, der Maximaleinspritzratenpunkt und der Einspritzendpunkt basierend auf einer Veränderung des Differenzwerts erfasst. Zum Zeitpunkt t2 wird der Differenzwert des Drucks stark in negative Richtung erhöht, wodurch der Einspritzstartpunkt erfasst wird. Zum Zeitpunkt t3 wird der Differenzwert des Drucks nahezu Null, wodurch der Maximaleinspritzratenpunkt erfasst wird. Zum Zeitpunkt t7 wird der Differenzwert des Drucks von einem positiven Wert zu einem negativen Wert umgekehrt, wodurch der Einspritzendpunkt erfasst wird.
Es soll beachtet werden, dass der durch den Drucksensor 20a erfasste Brennstoffdruck eine Zeitverzögerung relativ zu einer tatsächlichen Veränderung der Einspritzrate, wie in 5D gezeigt, aufweist. Somit ist es wünschenswert, den Einspritzstartpunkt, den Maximaleinspritzratenpunkt und den Einspritzendpunkt hinsichtlich der vorstehenden Zeitverzögerung zu definieren.
Bei dem Brennstoffeinspritzsystem der vorliegenden Erfindung wird der Brennstoff periodisch von der Hochdruckpumpe 11b zu der Common-Rail 12 zugeführt, und der Brennstoffdruck in der Common-Rail 12 wird gesteuert, um ein erforderlicher Druckwert zu werden. Die Hochdruckpumpe 11b führt wiederholend eine Nicht-Brennstoffeinspeisung (Ansaugen) und eine Brennstoffeinspeisung (Abgabe) aus. Wenn der Brennstoff durch den Injektor 20 eingespritzt wird, wird der Brennstoffdruck (Einlassdruck) aufgrund der Brennstoffeinspritzung verändert (gesenkt). Allerdings erfasst, wenn die Brennstoffeinspeisung mit Druck durch die Brennstoffpumpe 11 und die Brennstoffeinspritzung durch den Brennstoffinjektor 20 zur gleichen Zeit ausgeführt werden, der Drucksensor 20a einen Brennstoffdruck, der eine Brennstoffdruckveränderung aufgrund einer Brennstoffeinspritzung und einer Druckeinspeisungskomponente der Brennstoffpumpe enthält. Dadurch ist es wahrscheinlich, dass die Berechnungsgenauigkeit der Einspritzcharakteristikdaten verschlechtert werden können. Die 6 zeigt ein Zeitdiagramm, um die Beziehung zwischen der an die Injektoren 20 der entsprechenden Zylinder ausgegebenen Einspritzbefehle und der Zeit einer Druckeinspeisung des Kraftstoffs durch die Brennstoffpumpe 11 zu zeigen. 6A zeigt ein Zeitdiagramm, das einen Fall darstellt, in dem eine einzelne Einspritzung ausgeführt wird. Die 6B zeigt ein Zeitdiagramm, das einen Fall darstellt, in dem eine Mehrfacheinspritzung ausgeführt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Brennstoffeinspritzung in die Zylinder #1, #3, #4 und #2 in dieser Reihenfolge ausgeführt wird. In 6A werden im Allgemeinen die Einspritzbefehlssignale an die Injektoren 20 der entsprechenden Zylinder bei regelmäßigen Kurbelwinkelintervallen (ca. 180°KW bei der Vierzylinder-Maschine) ausgegeben. Zudem speist die Brennstoffpumpe 11 den Brennstoff mit Druck bei den gleichen Kurbelwellenintervallen (ca. 180°KW) ein. Die Einspeisezeitdauer der Brennstoffpumpe überlappt mit der Brennstoffeinspritzzeitdauer des Brennstoffinjektors 20. Der Brennstoffdruck erhöht sich zusammen mit der Druckeinspeisung des Brennstoffs. Es soll beachtet werden, dass ein durch die Brennstoffeinspritzung verursachter Druckabfall in dem in 6A dargestellten Diagramm vernachlässigt wird.
Wie in 6A dargestellt, wird in einem Fall, in dem eine einzelne Einspritzung durch den Brennstoffinjektor 20 ausgeführt wird, bis die Brennstoffeinspritzung vollständig in dem Zylinder #1 ausgeführt ist keine Brennstoffeinspritzung in den Zylindern #3, #4 und #2 eingespritzt. In den Zylindern #3, #4 und #2 werden die vorherigen Brennstoffeinspritzungen zwischen dem Zeitpunkt 11, bei dem eine vorherige Brennstoffeinspritzung in dem Zylinder #1 ausgeführt wird, und dem Zeitpunkt t2, bei dem eine aktuelle Brennstoffeinspritzung in dem Zylinder #1 ausgeführt wird, ausgeführt. Aus diesem Grund verbleibt in den Zylindern #3, #4 und #2 die Veränderung des Brennstoffdrucks aufgrund der vorherigen Brennstoffeinspritzung bei der Zeit, wenn die aktuelle Brennstoffeinspritzung in dem Zylinder #1 ausgeführt wird. Zur Zeit, wenn die aktuelle Brennstoffeinspritzung in dem Zylinder #1 (Zeitpunkt t2) ausgeführt wird, sind entsprechende spezifische Zeitdauern Te1, Te2, Te3 verstrichen, da die vorherige Brennstoffeinspritzung in den Zylindern #3, #4 und #2 abgeschlossen ist. Eine derartige Veränderung eines Brennstoffdrucks wird mit Zeitablauf vermindert. Dadurch ist, wenn die aktuelle Brennstoffeinspritzung in dem Zylinder #1 ausgeführt wird, die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der vorherigen Brennstoffeinspritzung in dem Zylinder #3 am kleinsten. Nachdem die Brennstoffeinspritzung in dem Zylinder #1 ausgeführt wird, wird die Brennstoffeinspritzung nacheinander in dem Zylinder #3 ausgeführt.
Wenn die Brennstoffeinspritzung durch den Brennstoffinjektor 20 und die Brennstoffdruckeinspeisung durch die Brennstoffpumpe 11 zur gleichen Zeit wie vorstehend beschrieben, ausgeführt werden, wird der durch den Drucksensor 20 erfasste Brennstoffdruck aufgrund der durch eine Pumpendruckeinspeisung verursachten Druckveränderungskomponente erfasst. Dies wird detaillierter mit Bezug auf 7A bis 7E beschrieben. Die in 7A bis 7E gezeigte Brennstoffeinspritzung entspricht der in 5A bis 5C gezeigten Brennstoffeinspritzung.
Die 7A zeigt das zu dem Injektor 20 übermittelte Einspritzbefehlssignal; 7B zeigt eine Veränderung der Einspritzrate; 7C zeigt eine Veränderung des durch den Drucksensor 20a erfassten Einlassbrennstoffdrucks bezüglich eines Zylinders, in dem eine Brennstoffeinspritzung aktuell ausgeführt wird; 7D zeigt eine Veränderung des durch den Drucksensor 20a erfassten Einlassbrennstoffdruck bezüglich eines Nicht-Einspritzzylinders, in dem aktuell eine Brennstoffeinspritzung ausgeführt wird; und 7E zeigt den Druckwert entsprechend der Druckeinspeisungskomponente durch die Brennstoffpumpe.
In 7C zeigt der durch eine gestrichelte Linie dargestellte Brennstoffdruckkurvenverlauf die Veränderung des Brennstoffdrucks, wenn die Druckveränderungskomponente aufgrund der Brennstoffdruckeinspeisung keinen Effekt aufweist. Das heißt, dass die durch die Pumpendruckeinspeisung verursachte Druckveränderungskomponente Null ist. Dieser Brennstoffdruckkurvenverlauf entspricht dem in 5C gezeigten Druckkurvenverlauf.
In 7A bis 7E beginnt zum Zeitpunkt t11 die Brennstoffpumpe 11 die Druckeinspeisung des Brennstoffs, und die durch die Pumpendruckeinspeisung verursachte Druckveränderungskomponente beginnt zusammen mit dieser sich zu erhöhen. Der durch den Drucksensor 20a gemessene Druckwert beginnt sich entsprechend der durch die Pumpendruckeinspeisung verursachte Druckveränderungskomponente zu verändern. Zu dieser Zeit enthält bezüglich des Einspritzzylinders, in dem der Brennstoff durch den Injektor 20 eingespritzt wird, wie durch eine durchgezogene Linie in 7C dargestellt, der Einlassdruck die durch die Pumpendruckeinspeisung verursachte Druckveränderungskomponente und den durch die Brennstoffeinspritzung durch den Brennstoffinjektor 20 entstehenden Brennstoffdruckkurvenverlauf. Mittlerweile ist bezüglich des Nicht-Einspritzzylinders, in dem aktuell keine Brennstoffeinspritzung ausgeführt wird, wie durch eine durchgezogene Linie in 7D dargestellt, der Einlassbrennstoffdruck im Wesentlichen der gleiche wie die durch die Pumpendruckeinspeisung verursachte Druckveränderungskomponente. In dem Nicht-Einspritzzylinder wird eine Druckveränderung (Erhöhung) lediglich durch die Pumpendruckeinspeisung erzeugt.
Wenn der Einlassdruck des Einspritzzylinders durch den Einfluss der Brennstoffdruckeinspeisung durch die Brennstoffpumpe 11 beeinflusst wird, ist es wahrscheinlich, dass die Berechnungsgenauigkeit der Einspritzcharakteristikdaten (Daten des Einspritzstartpunkts, des Einspritzendpunkts und dergleichen) verschlechtert werden kann.
Somit wird in dieser Ausführungsform, wenn der Injektor 20 den Brennstoff in einen Zylinder einspritzt, der durch den Drucksensor 20a gemessene Druck in dem Einspritzzylinder durch eine durch die Druckeinspeisung des Brennstoffs durch die Brennstoffpumpe 11 verursachten Druckveränderungskomponente berechnet. Die Einspritzcharakteristikdaten werden basierend auf den korrigierten Druckwerten berechnet. Während die Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder ausgeführt wird, wird die Druckveränderungskomponente durch die Pumpendruckeinspeisung basierend auf dem durch den Drucksensor 20a in dem Nicht-Einspritzzylinder, in dem keine Brennstoffeinspritzung ausgeführt wird, gemessenem Brennstoffdruck berechnet. In einem Fall, in dem eine einzelne Einspritzung durch den Brennstoffinjektor 20 ausgeführt wird, ist der Nicht-Einspritzzylinder in 7D der Zylinder #3, in dem die Brennstoffeinspritzung nach dem Zylinder #1 ausgeführt wird. Das heißt, dass der Zylinder #3, in dem die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der vorherigen Brennstoffeinspritzung kleiner bleibt, als Nicht-Einspritzzylinder aus den anderen Zylindern ausgewählt wird. Dadurch kann in dem Nicht-Einspritzzylinder die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der vorherigen Brennstoffeinspritzung vernachlässigt werden.
Mittlerweile wird in einem Fall, in dem eine Mehrfacheinspritzung, wie in 6B dargestellt, ausgeführt wird, bevor eine Post-Einspritzung in dem Einspritzzylinder abgeschlossen ist, eine Voreinspritzung in dem anderen Zylinder begonnen, in dem eine Haupteinspritzung nacheinander nach dem vorstehenden Einspritzzylinder ausgeführt wird. Dadurch überlappt sich die Post-Einspritzzeitdauer in dem Einspritzzylinder mit der Voreinspritzzeitdauer in den nachfolgenden anderen Zylinder. Die Voreinspritzzeitdauer in dem Einspritzzylinder überlappt sich mit der Post-Einspritzzeitdauer in einem vorhergehenden Zylinder, in dem eine Haupteinspritzung ausgeführt wurde.
Zudem verbleibt in diesem Fall in den Zylindern #3, #4 und #2 die Veränderung des Brennstoffdrucks aufgrund der vorherigen Brennstoffeinspritzung bei der Zeit, wenn die aktuelle Brennstoffeinspritzung in dem Zylinder #1 ausgeführt wird. Zur Zeit, wenn die aktuelle Brennstoffeinspritzung in dem Zylinder #1 (Zeitpunkt t5) ausgeführt wird, sind entsprechende spezifische Zeitdauern Te4, Te5 verstrichen, da die vorherige Brennstoffeinspritzung in den Zylindern #3 und #4 abgeschlossen ist. In dem Zylinder #2 wurde die Brennstoffeinspritzung noch nicht abgeschlossen. Die vorstehende Veränderung eines Brennstoffdrucks wird mit Zeitablauf vermindert. Dadurch ist, wenn die aktuelle Brennstoffeinspritzung in dem Zylinder #1 ausgeführt wird, die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der vorherigen Brennstoffeinspritzung in dem Zylinder #3 unter den Zylindern #3, #4 und #2 am kleinsten.
Allerdings überlappt sich die Post-Einspritzzeitdauer in dem Einspritzzylinder #1 mit der Voreinspritzzeitdauer in dem nachfolgenden anderen Zylinder #3. Obgleich die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der vorherigen Brennstoffeinspritzung in dem Zylinder #3 am kleinsten ist, beeinflusst die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Brennstoffeinspritzung im Zylinder #3 die Erfassung der Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung in dem Zylinder #1, wenn die Brennstoffeinspritzung in dem Zylinder #1 (Zeitpunkte t3 bis t4) ausgeführt wird. Dadurch ist unter den Zylindern, in dem keine Brennstoffeinspritzung von dem Moment, bei dem die Brennstoffeinspritzung in dem Zylinder #1 begonnen wird, bis zu dem Moment, bei dem die Brennstoffeinspritzung in dem Zylinder #1 vollständig ausgeführt wird, die Restbrennstoffdruckveränderung aufgrund der vorherigen Brennstoffeinspritzung in dem Zylinder #4 am kleinsten. In einem Fall, in dem das DPF-Regenerationsverfahren ausgeführt wird, ist der Nicht-Einspritzzylinder in 7D der Zylinder #4, in dem die Brennstoffeinspritzung nach den Zylindern #1 und #3 ausgeführt wird.
Das heißt, dass der Zylinder #4, in dem die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der vorherigen Brennstoffeinspritzung klein bleibt, als Nicht-Einspritzzylinder ausgewählt wird.
Die 8A ist ein Flussdiagramm, das ein Vorgang einer Korrektur des Brennstoffdrucks darstellt. Dieser Vorgang wird bei Interfallen eines spezifischen Kurbelwinkels oder einer spezifischen Zeit (z.B. bei Intervallen von 20µsek) sequentiell ausgeführt.
Dieser Vorgang kann als Teil des Druckerfassungsvorgangs in Schritt S21 in dem in 4 gezeigten Vorgang ausgeführt werden.
In Schritt S31 wird das Ausgabesignal des Drucksensors 20a ausgelesen, um den aktuellen Brennstoffdruck zu erfassen. Hinsichtlich jedes Zylinders #1 bis #4 erfasst der Drucksensor 20a den Brennstoffdruck in jedem Zylinder.
In Schritt S32 berechnet der Computer einen Brennstoffdruck in dem Nicht-Einspritzzylinder zu der Zeit, wenn die Brennstoffpumpe 11 keinen Brennstoff dazu einspeist. Dieser berechnete Brennstoffdruck wird nachfolgend als ein Nicht-Einspeisedruck P1 bezeichnet. Dieser Vorgang ist ein Vorgang zum Erfassen des Brennstoffdrucks, unmittelbar bevor die Brennstoffpumpe 11 den Brennstoff mit Druck einspeist, und das Detail des Vorgangs ist in 8B dargestellt.
In Schritt S41 von 8B wird bestimmt, ob die Brennstoffpumpe 11 den Brennstoff nun mit Druck einspeist. Wenn die Brennstoffpumpe 11 den Brennstoff nicht mit Druck einspeist, schreitet der Vorgang zu Schritt S42 fort, in dem der Computer bestimmt, ob das DPF-Regenerationsverfahren aktuell ausgeführt wird. Wenn die Antwort in Schritt S42 JA ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S43 fort, in dem der Computer den Nicht-Einspeisedruck P1 basierend auf dem Erfassungssignal von dem an dem Zylinder #4 vorgesehenen Drucksensor 20a berechnet. Wenn die Antwort in Schritt S42 NEIN ist, schreitet der Vorgang zu Schritt S44 fort, in dem der Computer den Nicht-Einspeisedruck P1 basierend auf dem Erfassungssignal von dem an dem Zylinder #3 vorgesehenen Drucksensor 20a berechnet.
Das heißt, dass der Nicht-Einspeisedruck P1 basierend auf dem Brennstoffdruck in dem Zylinder berechnet wird, in dem die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Brennstoffeinspritzung weniger die Erfassung des Nicht-Einspeisedrucks P1 beeinflusst.
Zurückkommend auf 8 berechnet der Computer in Schritt S33 den Brennstoffdruck in dem Nicht-Einspritzzylinder basierend auf dem Erfassungssignal von dem an dem Nicht-Einspritzzylinder vorgesehenen Drucksensor 20a. Dieser berechnete Brennstoffdruck wird nachfolgend als Nicht-Einspritzzylinderdruck P2 bezeichnet. Es ist anzumerken, dass der Nicht-Einspritzzylinderdruck P2 der Brennstoffdruck in dem Nicht-Einspritzzylinder bei dem Moment ist, bei dem die Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder ausgeführt wird. Anschließend schreitet der Vorgang zu Schritt S34 fort, in dem der Computer die Pumpendruckeinspeisekomponente ΔP berechnet, die der Differenz zwischen dem Nicht-Einspeisedruck P1 und dem Nicht-Einspritzzylinderdruck P2 entspricht (ΔP=P2-P1).
Anschließend schreitet der Vorgang zu Schritt S35 fort, in dem der Computer den Brennstoffdruck in dem Einspritzzylinder basierend auf dem Erfassungssignal von dem an dem Einspritzzylinder vorgesehenen Drucksensor 20a berechnet. Dieser berechnete Druck wird nachfolgend als Einspritzzylinderdruck P3 bezeichnet. In Schritt S36 wird der Einspritzzylinderdruck P3 durch die Pumpendruckeinspeisekomponente ΔP korrigiert, um einen korrigierten Druck P4 (P4=P3-ΔP) zu berechnen. Der korrigierte Druck P4 wird für den Lernvorgang bzw. -verarbeitung (5A bis 5D) verwendet.
In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die Vorgänge in Schritt S31 und S35 einem „ersten Druckerfassungsabschnitt“, die Vorgänge in den Schritten S32 bis S34 entsprechen einem „zweiten Druckerfassungsabschnitt“ und der Vorgang in Schritt S36 entspricht einem „Einspritzcharakteristik-Berechnungsabschnitt“.
Mit Bezugnahme auf 7 wird ein Brennstoffdruckkorrekturvorgang nachfolgend beschrieben. Die nachfolgende Beschreibung betrifft einen Fall, bei dem kein DPF-Regenerationsverfahren ausgeführt wird. Der Nicht-Einspeisedruck P1 wird bei einem Zeitpunkt t10 berechnet, und die Drücke P2 bis P4 werden nacheinander nach einem Zeitpunkt t11 berechnet, bei dem die Brennstoffpumpe 11 beginnt Brennstoff mit Druck einzuspeisen. Beispielsweise wird beim Zeitpunkt t12 der Nicht-Einspritzzylinderdruck P2 berechnet, und die Pumpendruckeinspeisekomponente ΔP wird basierend auf den Drücken P1 und P2 berechnet. Ferner wird der Einspritzzylinderdruck P3 durch die Pumpendruckeinspeisekomponente ΔP korrigiert, wodurch der korrigierte Druck P4 berechnet wird. Der Kurvenverlauf des korrigierten Drucks P4 wird durch eine gestrichelte Linie in 7C dargestellt. Basierend auf dem Druckkurvenverlauf können die Einspritzcharakteristikdaten mit hoher Genauigkeit berechnet werden.
Wenn ein Brennstoffweg von der Brennstoffpumpe 11 zu dem Injektor 20 eines jeden Zylinders betrachtet wird, ist die Brennstoffweglänge (Leitungslänge) für jeden der Zylinder unterschiedlich. Wie in 9 dargestellt, sind die Brennstoffweglängen L1, L2, L3 und L4 von der Brennstoffpumpe 11 zu den entsprechenden Zylindern (#1 bis #4) voneinander unterschiedlich. Nachdem die Brennstoffpumpe 11 beginnt den Brennstoff einzuspeisen, ist die zur Erhöhung eines Brennstoffdrucks in jedem Brennstoffinjektor 20 erforderliche Zeit voneinander unterschiedlich. Beispielsweise wird bezüglich der Zylinder #1 und #2, da L1>L2, die Druckzunahme des ersten Zylinders #1 später erfasst als die Druckzunahme des zweiten Zylinders #2.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn der Nicht-Einspritzzylinderdruck P2 in Schritt S33 berechnet wird, die Zeitdifferenz der Druckerhöhung zwischen dem Einspritzzylinder und dem Nicht-Einspritzzylinder unter Berücksichtigung der Differenzen der Brennstoffweglängen (L1 bis L4) von der Brennstoffpumpe zu jedem Brennstoffinjektor und der Differenzen der Brennstoffweglänge von der Brennstoffpumpe zu jedem Brennstoffdrucksensor 20a beseitigt. Insbesondere werden die Brennstoffdruckdaten, welche nacheinander erhalten werden, auf einer Zeitachse hin- und herbewegt. Beispielsweise werden, wenn angenommen wird, dass der Zylinder #1 der Einspritzzylinder ist, und der Zylinder #3 der Nicht-Einspritzzylinder ist, die Brennstoffdruckdaten des Nicht-Einspritzzylinders #3 durch die Differenz (L1-L3) der Brennstoffweglänge zwischen diesen Zylindern verzögert. Dagegen werden, wenn angenommen wird, dass der Zylinder #1 der Nicht-Einspritzzylinder ist und der Zylinder #3 der Einspritzzylinder ist, die Brennstoffdruckdaten des Einspritzzylinders #1 durch die Differenz (L1-L3) der Brennstoffweglänge zwischen diesen Zylindern voranschreiten bzw. vorrücken. Damit kann der Brennstoffdruck (erfasste Druck) des Einspritzzylinders mit dem Brennstoffdruck (erfasster Druck) des Nicht-Einspritzzylinders auf der Zeitachse synchronisiert werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können die nachfolgenden Vorteile erreicht werden.
Die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung in dem Zylinder wird nacheinander basierend auf dem Brennstoffdruck in dem Nicht-Einspritzzylinder erfasst. Während eine Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder ausgeführt wird, wird keine Brennstoffeinspritzung in dem Zylinder ausgeführt, bei dem eine Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung nacheinander erfasst wird. Wenn das DPF-Regenerationsverfahren ausgeführt wird, überlappt sich ein Teil einer Brennstoffeinspritzzeitdauer miteinander zwischen dem Einspritzzylinder und dem anderen Zylinder. Der erfasste Brennstoffdruck in dem anderen Zylinder wird nicht zum Berechnen der Brennstoffdruckveränderung aufgrund Pumpendruckeinspeisung verwendet. Somit kann, während die Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder ausgeführt wird, die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung ohne jeglichen Einfluss von der Brennstoffeinspritzung erfasst werden.
Basierend auf dem Erfassungssignal von dem Drucksensor, der an einem Zylinder vorgesehen ist, in dem die Restbrennstoffveränderung aufgrund der vorherigen Brennstoffeinspritzung am kleinsten ist, wird die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung nacheinander erfasst, während die Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder ausgeführt wird. Somit kann die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung mit hoher Genauigkeit erfasst werden. Ferner wird basierend auf der Differenz zwischen dem Einspritzzylinderdruck P3 und der Pumpendruckeinspeisekomponente ΔP die Einspritzeigenschaft des Brennstoffinjektors 20 berechnet. Dadurch kann der Einfluss der Pumpendruckeinspeisung genau beseitigt werden, so dass die Einspritzeigenschaft des Brennstoffinjektors 20 mit hoher Genauigkeit berechnet werden kann.
Während des DPF-Regenerationsverfahrens wird bevor die Post-Einspritzung in dem Einspritzzylinder abgeschlossen ist, die Voreinspritzung in einem anderen Zylinder ausgeführt, in dem eine Haupteinspritzung nachfolgend ausgeführt werden wird. Die Post-Einspritzzeitdauer in dem Einspritzzylinder überlappt sich mit der Voreinspritzzeitdauer in dem nachfolgenden anderen Zylinder. Die Voreinspritzzeitdauer in dem Einspritzzylinder überlappt sich mit der Post-Einspritzzeitdauer eines vorhergehenden Zylinders, in dem eine Haupteinspritzung ausgeführt wurde.
Mittlerweile wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung nacheinander basierend auf dem Brennstoffdruck in dem Nicht-Einspritzzylinder erfasst, während die Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder ausgeführt wird,. Dadurch wird, während des DPF-Regenerationsverfahrens die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung in dem Zylinder nicht erfasst, in dem eine Hauptbrennstoffeinspritzung im Anschluss an den Einspritzzylinder ausgeführt werden wird, oder eine Hauptbrennstoffeinspritzung wurde vor dem Einspritzzylinder ausgeführt. Selbst während des DPF-Regenerationsverfahrens beeinflusst die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Brennstoffeinspritzung die Erfassung der Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung.
Während des DPF-Regenerationsverfahrens wird, während die Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder ausgeführt wird, die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung nacheinander basierend auf dem Brennstoffdruck in dem Nicht-Einspritzzylinder erfasst, in dem die Hauptbrennstoffeinspritzung im Anschluss an den Zylinder nach dem Einspritzzylinder ausgeführt werden wird. In dem Zylinder, in dem die Hauptbrennstoffeinspritzung als zweites nach dem Einspritzzylinder ausgeführt werden wird, ist die Restbrennstoffdruckveränderung aufgrund der vorherigen Brennstoffeinspritzung mit Ausnahme des Zylinders, in dem die Haupteinspritzung im Anschluss an den Einspritzzylinder ausgeführt werden wird, am kleinsten.
Mit anderen Worten wird während des DPF-Regenerationsverfahrens basierend auf dem Brennstoffdruck in dem Zylinder, in dem die verstrichene Zeit nach der vorherigen Brennstoffeinspritzung die zweitlängste ist, die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung nacheinander erfasst, während die Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder ausgeführt wird. In dem Zylinder, in dem die verstrichene Zeit nach der vorherigen Brennstoffeinspritzung am zweitlängsten ist, ist die Restbrennstoffdruckveränderung aufgrund der vorherigen Brennstoffeinspritzung mit Ausnahme des Zylinders, in dem die verstrichene Zeit nach der vorherigen Brennstoffeinspritzung am längsten ist, am kleinsten.
Somit kann gemäß der vorstehenden Konfiguration, während die Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder ausgeführt wird, die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung ohne jegliche Einflüsse von der Brennstoffeinspritzung erfasst werden. Die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung kann mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
In einem Fall, in dem das DPF-Regenerationsverfahren nicht ausgeführt wird, während die Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder ausgeführt wird, wird die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung nacheinander basierend auf dem Brennstoffdruck in dem Nicht-Einspritzzylinder erfasst, in dem die Hauptbrennstoffeinspritzung im Anschluss an den Einspritzzylinder ausgeführt werden wird. Mit anderen Worten, in einem Fall, in dem das DPF-Regenerationsverfahren nicht ausgeführt wird, wird basierend auf dem Brennstoffdruck in dem Zylinder, in dem die verstrichene Zeit nach der vorherigen Brennstoffeinspritzung am längsten ist, die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung nacheinander erfasst, während die Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder ausgeführt wird. Somit kann gemäß der vorstehenden Konfiguration, während die Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder ausgeführt wird, die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung ohne jegliche Einflüsse von der Brennstoffeinspritzung erfasst werden. Die Brennstoffdruckveränderung kann aufgrund der Pumpendruckeinspeisung mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
[Zweite Ausführungsform]
Eine zweite Ausführungsform wird nachstehend beschrieben. Die Beschreibung des Abschnitts, der sich mit der ersten Ausführungsform überlappt, wird vereinfacht und die unterschiedlichen Punkte zwischen den beiden Ausführungsformen werden hauptsächlich beschrieben. Die Systemkonfiguration und die Konfiguration des Injektors 20 sind die gleichen als diejenigen, die jeweils in den 1 und 2 dargestellt sind. Der Drucksensor 20a ist integral mit dem Injektor 20 vorgesehen und der Brennstoffdruck wird basierend auf der Ausgabe des Drucksensors 20a erfasst.
In der zweiten Ausführungsform werden die Einspritzeigenschaften des Brennstoffinjektors 20 basierend auf den Druckveränderungsdaten berechnet, welche die Differenz zwischen dem Brennstoffdruck in dem Einspritzzylinder und dem Brennstoffdruck in dem Nicht-Einspritzzylinder sind.
10 zeigt ein Flussdiagramm, das den Vorgang des Verarbeitens einer Korrektur des Brennstoffdrucks darstellt. Diese Verarbeitung wird durch die ECU 30 anstatt der in 8A und 8B dargestellten vorstehend erwähnten Verarbeitung ausgeführt.
In Schritt S51 wird das Ausgabesignal des Drucksensors 20a ausgelesen, um den aktuellen Brennstoffdruck zu erfassen. In Schritt S52 wird der Nicht-Einspritzzylinderdruck P2 basierend auf dem durch den an dem Nicht-Einspritzzylinder vorgesehenen Drucksensor 20a gemessenen Druckwerten berechnet.
In einem Fall, dass das DPF-Regenerationsverfahren ausgeführt wird, berechnet der Computer den Nicht-Einspritzzylinderdruck P2 basierend auf dem Erfassungssignal von dem Drucksensor 20a, der an dem zweiten Zylinder vorgesehen ist, in dem die Hauptbrennstoffeinspritzung als zweites nach dem Einspritzzylinder ausgeführt werden wird. Mittlerweile berechnet in einem Fall, dass das DPF-Regenerationsverfahren nicht ausgeführt wird, der Computer den Nicht-Einspritzzylinderdruck P2 basierend auf dem Erfassungssignal des Drucksensors 20a, der an dem ersten Zylinder vorgesehen ist, in dem die Hauptbrennstoffeinspritzung im Anschluss an den Einspritzzylinder ausgeführt werden wird.
Zu dieser Zeit ist es erwünscht, die Differenz der Druckzunahmezeit zwischen dem Einspritzzylinder und dem Nicht-Einspritzzylinder unter Berücksichtigung der Differenz der Brennstoffweglänge von der Brennstoffpumpe 11 zu jedem Brennstoffinjektor 20 zu beseitigen. Insbesondere werden die Brennstoffdruckdaten, die nacheinander erhalten werden, auf einer Zeitachse hin- und herbewegt.
Anschließend wird in Schritt S53 der Einspritzzylinderdruck P3 basierend auf dem Druckwert berechnet, der durch den an dem Einspritzzylinder vorgesehenen Drucksensor 20a gemessen wird. Schließlich wird in Schritt S54 der Einspritzzylinderdruck P3 durch den Nicht-Einspritzzylinderdruck P2 korrigiert, um einen korrigierten Druck P4 (P4=P3-P2) zu berechnen. Der korrigierte Druck P4 wird für den Lernvorgang (5A bis 5D) verwendet.
In der zweiten Ausführungsform entsprechen die Vorgänge in Schritt S51 und S53 einen „ersten Druckerfassungsabschnitt“ und die Vorgänge in Schritt S51 und S52 entsprechen einem „zweiten Druckerfassungsabschnitt“.
Der Vorgang einer Korrektur des Brennstoffdrucks in dieser Ausführungsform wird mit Bezug auf die 7A bis 7E beschrieben. 7A bis 7E sind Zeitdiagramme, die in der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, und die Zeitpunkte t10 bis t12 wurden vorstehend beschrieben. Allerdings ist es in der zweiten Ausführungsform unnötig, den Nicht-Einspeisedruck P1 bei dem Zeitpunkt t10 zu berechnen und die Pumpendruckeinspeisekomponente ΔP bei dem Zeitpunkt t12 zu berechnen.
In den 7A bis 7E werden nach dem Zeitpunkt t11, an dem die Brennstoffpumpe 11 eine Brennstoffdruckeinspeisung beginnt, der Nicht-Einspritzzylinderdruck P2 und der Einspritzzylinderdruck P3 beim Zeitpunkt t12 berechnet. Anschließend wird der Nicht-Einspritzzylinderdruck P2 von dem Einspritzzylinderdruck P3 subtrahiert, wodurch der korrigierte Druck P4 berechnet wird. Der Kurvenverlauf des korrigierten Drucks P4 wird durch eine gestrichelte Linie in 7C dargestellt. Basierend auf diesem Druckkurvenverlauf können die Einspritzcharakteristikdaten mit hoher Genauigkeit berechnet werden.
In dieser Ausführungsform wird der Nicht-Einspeisedruck P1 nicht berechnet. Der durch Subtrahieren des Drucks P2 von dem Druck P3 erhaltene korrigierte Druck P4 ist ein numerischer Wert, der kein absolutes Druckniveau aufeist, d.h. ein relativer Wert, der nach der Brennstoffeinspritzung relativ zu einem Referenzwert „0“ von vor der Brennstoffeinspritzung verändert. Allerdings unterscheidet sich diese Ausführungsform nicht gänzlich von der ersten Ausführungsform, in der ein Brennstoffdruckkurvenverlauf dem Einspritzbeginn/-ende entspricht, und eine Änderung der Einspritzrate erhalten werden kann. Somit können, wie vorstehend beschrieben, die Einspritzcharakteristikdaten auf die gleiche Weise berechnet werden.
Zudem kann in der zweiten Ausführungsform die durch die Brennstoffeinspritzung verursachten Druckveränderungen ohne jegliche Einflüsse der Pumpendruckeinspeisung genau berechnet werden. Darüber hinaus kann in dem Nicht-Einspritzzylinder der Einfluss der Brennstoffdruckveränderung aufgrund der vorherigen Brennstoffeinspritzung reduziert werden, wodurch die Druckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung genau berechnet werden kann. Somit können die Einspritzeigenschaften des Injektors 20 mit hoher Genauigkeit erhalten werden, und die Steuergenauigkeit der Brennstoffeinspritzung kann signifikant verbessert werden.
[Weitere Ausführungsform]
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, allerdings kann sie z.B. auf die nachfolgende Weise ausgeführt werden.
Das Berechnen der Einspritzcharakteristikdaten des Injektors 20 und das Berechnen des Lernwerts (Einspritzkorrekturkoeffizient) basierend auf den Einspritzcharakteristikdaten werden lediglich für einen spezifizierten Zylinder ausgeführt. In diesem Fall, wenn der Lernvorgang lediglich für den spezifischen Zylinder ausgeführt wird, kann der Einspritzkorrekturkoeffizient des anderen Zylinders auch gemäß den Ergebnissen des Lernvorgangs korrigiert (aktualisiert) werden.
In den vorstehend erwähnten Ausführungsformen ist der Drucksensor 20a an die Brennstoffansaugöffnung des Injektors 20 fixiert, jedoch zusätzlich zu dieser Konstruktion können die nachfolgenden Konstruktionen angewendet werden. Das heißt, dass der Drucksensor 20a stromabwärts des Brennstoffauslasses der Common-Rail 12 in der Brennstoffpassage von der Common-Rail 12 zu der Einspritzöffnung des Injektors 20 vorgesehen ist. Beispielsweise ist der Drucksensor 20a in der Leitung 14 zum Verbinden der Common-Rail 12 und des Brennstoffinjektors 20 angeordnet. Alternativ ist der Drucksensor 20a in dem Verbindungsabschnitt 12a der Common-Rail 12 und der Leitung 14 angeordnet. In diesem Fall ist erwünscht, dass der Drucksensor 20a stromabwärts von einem Brennstoffpulsationsreduzierabschnitt (Blende und dergleichen) angeordnet ist, die in dem Verbindungsabschnitt 12a angeordnet ist. Alternativ ist der Drucksensor 20a in der Brennstoffpassage angeordnet, die in dem Brennstoffinjektor 20 (z.B. in der Nähe der Einspritzöffnungen 21c) definiert ist.
Die Anzahl der Brennstoffdrucksensoren kann beliebig festgelegt werden, und z.B. können zwei oder mehrere Brennstoffdrucksensoren in der Brennstoffpassage für einen Zylinder angeordnet sein. Ein Durchschnittswert der Erfassungswerte der Sensoren wird verwendet.
Ein piezoelektrisch angetriebener Injektor kann anstatt eines elektromagnetisch angetriebenen Brennstoffinjektors 20, der in 2 gezeigt ist, verwendet werden. Ein Brennstoffinjektor, der keine Druckleckage verursacht, kann z.B. auch einen direkt gesteuerten Injektor ohne Verwendung der Befehlskammer Cd, um eine Ansteuerleistung (z.B. direkt angetriebener piezoelektrischer Injektor) zu übermitteln, verwenden. Wenn der direkt gesteuerte Injektor verwendet wird, kann die Einspritzrate auf einfache Weise gesteuert werden.
Ein Brennstoffinjektor kann ein Ventil sein, dessen Einspritzöffnung durch eine Nadel geöffnet/geschlossen wird oder kann ein extern geöffnetes Ventil sein.
In den vorstehenden Ausführungsformen wird die Sensorausgabe des Drucksensors 20a bei Intervallen von „20 µsek“ nacheinander erhalten. Dieses Zeitintervall kann gegebenenfalls innerhalb eines Bereichs, der in der Lage ist, die Tendenz der vorstehend erwähnten Druckveränderung zu erfassen, verändert werden.
Gemäß dem durch den Erfinder vorgenommenen Experiment ist ein Intervall kürzer als „50 µsek“ wirksam.
Bei der vorstehenden Ausführungsform bestimmt der Computer, ob das DPF-Regenerationsverfahren aktuell ausgeführt wird. Allerdings kann auf diese Bestimmung verzichtet werden, ohne Bezug, ob das DPF-Regenerationsverfahren aktuell ausgeführt wird, kann der Computer den Nicht-Einspeisedruck P1 basierend auf dem Erfassungssignal von dem Drucksensor 20a, der an dem Zylinder vorgesehen ist, in dem die Haupteinspritzung als zweites nach dem Einspritzzylinder ausgeführt wird, berechnen. Selbst in dem Fall, während die Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder ausgeführt wird, kann die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung ohne jeglichen Einfluss von der Brennstoffeinspritzung erfasst werden. Die Brennstoffdruckveränderung aufgrund der Pumpendruckeinspeisung kann mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
Die Anzahl der Zylinder der Dieselmaschine ist nicht auf vier begrenzt. Eine Sechszylinder-Maschine, eine Achtzylinder-Maschine oder eine Zehnzylinder-Maschine kann verwendet werden.
Diese Art der zu steuernden Maschine und die Konstruktion des Systems können gegebenenfalls gemäß der Verwendung oder dergleichen verändert werden. Die vorliegende Erfindung kann z.B. auch auf eine Benzinmaschine vom Typ einer Fremdzündung (insbesondere eine Direkteinspritz-Maschine) auf die gleiche Weise angewandt werden. Das Brennstoffeinspritzsystem einer Direkteinspritz-Benzinmaschine ist mit einer Zuführleitung zum Speichern eines Brennstoffs (Benzin) bei einem Hochdruckzustand vorgesehen. Der Brennstoff wird zu dieser Zuführleitung aus der Brennstoffpumpe mit Druck einspeist und der Hochdruckbrennstoff in der Zuführleitung wird in die Verbrennungskammer der Maschine eingespritzt. In diesem System entspricht die Zuführleitung einem Sammler.
Bei den vorstehend erwähnten Ausführungsformen und deren Abwandlungen wird verstanden, dass verschiedene Arten von Software (Programme) verwendet werden. Allerdings kann die gleiche Funktion durch eine Hardware, wie z.B. einer digitalen Schaltung, realisiert werden.

Claims

Vorrichtung zur Brennstoffeinspritzsteuerung einer Verbrennungskraftmaschine mit mehreren Zylindern, wobei die Vorrichtung in einem Brennstoffeinspritzsystem zum Einsatz kommt, das vorgesehen ist mit: einem Sammler (12) zum Sammeln eines Hochdruckbrennstoffs darin; einer Brennstoffpumpe (11), die eingerichtet ist, den Brennstoff in den Sammler (12) mit Druck einzuspeisen; einem Brennstoffinjektor (20), der an jedem Zylinder zum Einspritzen des in dem Sammler (12) gesammelten Hochdruckbrennstoffs in den Zylindern in einer spezifischen Reihenfolge der Zylinder vorgesehen ist; und einem Brennstoffdrucksensor (20a) zum Erfassen eines Brennstoffdrucks in einer Brennstoffzuführpassage (14) zwischen dem Sammler (12) und einer Einspritzöffnung (21c) des Brennstoffinjektors (20); wobei die Brennstoffeinspritzsteuerung aufweist: einen ersten Druckerfassungsabschnitt (S31, S35, S51, S53), der eingerichtet ist, einen Brennstoffdruck sequentiell zu erfassen, welcher sich aufgrund einer Brennstoffeinspritzung durch den Brennstoffinjektor (21) verändert, basierend auf einem Ausgabesignal von dem Brennstoffdrucksensor (20a), der an einem Einspritzzylinder vorgesehen ist, in dem aktuell eine Haupteinspritzung ausgeführt wird; einen zweiten Druckerfassungsabschnitt (S31 bis S34, S51, S52), der eingerichtet ist, einen Brennstoffdruck sequentiell zu erfassen, welcher sich aufgrund einer Brennstoffdruckeinspeisung verändert, wenn eine Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder durchgeführt wird, basierend auf einem Ausgabesignal von dem Brennstoffdrucksensor (20a), der an einem Zylinder vorgesehen ist, in dem eine Restbrennstoffdruckveränderung aufgrund einer vorherigen Brennstoffeinspritzung die kleinste unter den Zylindern ist, und in dem keine Brennstoffeinspritzung ausgeführt wird während einer Zeitdauer von einem Brennstoffeinspritzbeginn bis zu einem Brennstoffeinspritzende; und einen Einspritzcharakteristik-Berechnungsabschnitt (S36), der eingerichtet ist, eine Einspritzcharakteristik des Brennstoffinjektors basierend auf einer Druckdifferenz zwischen dem durch den ersten Druckerfassungsabschnitt erfassten Brennstoffdruck und dem durch den zweiten Druckerfassungsabschnitt erfassten Brennstoffdruck zu berechnen, wobei bevor eine Nacheinspritzung in dem Einspritzzylinder abgeschlossen ist, eine Voreinspritzung in einem darauffolgenden Zylinder ausgeführt wird, in dem eine Haupteinspritzung im Anschluss an den Einspritzzylinder ausgeführt wird, wobei bevor die Voreinspritzung in dem darauffolgenden Zylinder ausgeführt wird, ein zweiter Druckerfassungsabschnitt (S31 bis S34, S51, S52) einen Brennstoffdruck, der sich aufgrund einer Brennstoffdruckeinspeisung verändert, wenn eine Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder durchgeführt wird, basierend auf einem Ausgangssignal aus dem Brennstoffdrucksensor (20a) sequentiell erfasst, der an einem Zylinder vorgesehen ist, in dem eine Haupteinspritzung nach dem Einspritzzylinder entsprechend der spezifischen Reihenfolge der Zylinder sekundär ausgeführt wird.
Vorrichtung zur Brennstoffeinspritzsteuerung nach Anspruch 1, wobei bevor die Voreinspritzung in dem darauffolgenden Zylinder durchgeführt wird, ein zweiter Druckerfassungsabschnitt (S31 bis S34, S51, S52) einen Brennstoffdruck, der sich aufgrund einer Brennstoffdruckeinspeisung verändert, wenn eine Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder durchgeführt wird, basierend auf einem Ausgangssignal aus dem Brennstoffdrucksensor (20a) sequentiell erfasst, der an einem Zylinder vorgesehen ist, in dem eine verstrichene Zeit nach einer vorherigen Brennstoffeinspritzung die zweitlängste unter den Zylindern ist, in denen aktuell keine Brennstoffeinspritzung ausgeführt wird.
Vorrichtung zur Brennstoffeinspritzsteuerung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei in einem Fall, in dem keine Voreinspritzung in dem darauffolgenden Zylinder durchgeführt wird, ein zweiter Druckerfassungsabschnitt (S31 bis S34, S51, S52) basierend auf einem Ausgangssignal aus dem Brennstoffdrucksensor (20a), der an einem Zylinder vorgesehen ist, in dem eine Haupteinspritzung im Anschluss an den Einspritzzylinder entsprechend der spezifischen Reihenfolge der Zylinder durchgeführt wird, einen Brennstoffdruck sequentiell erfasst, der sich aufgrund einer Brennstoffdruckeinspeisung verändert, wenn eine Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder durchgeführt wird.
Vorrichtung zur Brennstoffeinspritzsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in einem Fall, in dem keine Voreinspritzung in dem darauffolgenden Zylinder durchgeführt wird, ein zweiter Druckerfassungsabschnitt (S31 bis S34, S51, S52) basierend auf einem Ausgangssignal von dem Brennstoffdrucksensor (20a), der an einem Zylinder vorgesehen ist, in dem eine verstrichene Zeit nach einer vorherige Brennstoffeinspritzung die längste unter den Zylindern ist, in denen aktuell keine Brennstoffeinspritzung ausgeführt wird, einen Brennstoffdruck sequentiell erfasst, der sich aufgrund einer Brennstoffdruckeinspeisung verändert, wenn eine Brennstoffeinspritzung in dem Einspritzzylinder ausgeführt wird.