DE102011050899B4

DE102011050899B4 - Signalverlaufserfassungsvorrichtung für einen Kraftstoffdruck

Info

Publication number: DE102011050899B4
Application number: DE102011050899.6A
Authority: DE
Inventors: Naoyuki Yamada
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2011-06-07
Publication date: 2020-07-09
Anticipated expiration: 2031-06-08
Also published as: CN102287288A; JP2012002174A; DE102011050899A1; JP5141722B2; CN102287288B

Abstract

Signalverlaufserfassungsvorrichtung für einen Kraftstoffdruck, die auf ein Kraftstoffeinspritzungssystem, das einen Kraftstoffinjektor (10), der einen Kraftstoff durch ein Kraftstoffeinspritzungsloch (11b) in eine interne Verbrennungsmaschine einspritzt, und einen Kraftstoffdrucksensor (20), der eine Variation in dem Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffversorgungskanal aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung durch den Kraftstoffinjektor erfasst, aufweist, angewendet ist, mit:
einer ermittelnden Einrichtung (30) eines erfassten Signalverlaufs zum Ermitteln eines Mehrstufeneinspritzungssignalverlaufs mittels des Kraftstoffdrucksensors, während eine Mehrstufenkraftstoffeinspritzung während eines Verbrennungszyklus der internen Verbrennungsmaschine durchgeführt wird;
einer Modellsignalverlaufsspeichereinrichtung (30) zum Speichern eines Bezugsmodellsignalverlaufs von dem Zeitpunkt, zu dem eine (n-1)-te Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, bis zu dem Zeitpunkt, bevor eine n-te, wobei n≧2 gilt, Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird;
einer Phasen korrelierenden Einrichtung zum Korrelieren des Bezugsmodellsignalverlaufs mit dem Mehrstufeneinspritzungssignalverlauf, und
einer einen Signalverlauf extrahierenden Einrichtung (30) zum Extrahieren eines Signalverlaufs für einen Druck aufgrund der n-ten Kraftstoffeinspritzung durch Subtrahieren des korrelierten Bezugsmodellsignalverlaufs von dem Mehrstufeneinspritzungssignalverlauf, wobei
die Phasen korrelierende Einrichtung den Bezugsmodellsignalverlauf mit dem Mehrstufeneinspritzungssignalverlauf auf eine solche Art und Weise korreliert, dass ein Phasenunterschied zwischen einem Intervall des erfassten Signalverlaufs und einem Intervall des Bezugsmodellsignalverlaufs ein minimaler Wert wird, und das Intervall des erfassten Signalverlaufs dem erfassten Mehrstufeneinspritzungssignalverlauf während einer Dauer von einem Zeitpunkt, zu dem die (n-1)-te Kraftstoffeinspritzung beendet ist, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die n-te Kraftstoffeinspritzung gestartet wird, entspricht, und
das Intervall des Bezugsmodellsignalverlaufs dem Bezugsmodellsignalverlauf während einer Dauer von einem Zeitpunkt, zu dem die (n-1)-te Kraftstoffeinspritzung beendet ist, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die n-te Kraftstoffeinspritzung gestartet wird, entspricht, und
bei der die Phasen korrelierende Einrichtung das Intervall des erfassten Signalverlaufs, dessen Druck sich zuerst erhöht, mit dem Intervall des Bezugsmodellsignalverlaufs, dessen Druck sich zuerst erhöht, korreliert.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Signalverlaufserfassungsvorrichtung für einen Kraftstoffdruck, die einen Signalverlauf für einen Kraftstoffdruck, der eine Variation des Kraftstoffdrucks, die aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung durch einen Kraftstoffinjektor einer internen Verbrennungsmaschine verursacht wird, angibt, erfasst.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es ist wichtig, eine Kraftstoffeinspritzungsbedingung, wie z. B. einen Kraftstoffeinspritzungsstartzeitpunkt, eine Kraftstoffeinspritzungsmenge und dergleichen, zu erfassen, um ein Ausgangsdrehmoment und eine Emission einer internen Verbrennungsmaschine bzw. einer Maschine mit einer internen Verbrennung genau zu steuern. Die JP 2010- 3 004 A ( US 2009 / 0 319 157 A1 ) und die JP 2009 - 57 924 A ( US 2009 / 0 063 013 A1 ) beschreiben, dass ein Kraftstoffdrucksensor eine Variation in einem Kraftstoffdruck, die aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung in einem Kraftstoffversorgungskanal verursacht wird, erfasst, wodurch eine tatsächliche Kraftstoffeinspritzungsbedingung erfasst wird.
Ein tatsächlicher Kraftstoffeinspritzungsstartzeitpunkt wird beispielsweise durch Erfassen eines Zeitpunkts, zu dem der Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffeinspritzungssystem damit startet, sich aufgrund der Kraftstoffeinspritzung zu verringern, erfasst. Eine tatsächliche Kraftstoffeinspritzungsmenge wird durch Erfassen einer Verringerung des Kraftstoffdrucks aufgrund der Kraftstoffeinspritzung erfasst. Wie im Vorhergehenden kann, wenn die tatsächliche Kraftstoffeinspritzungsbedingung erfasst wird, die Kraftstoffeinspritzungsbedingung basierend auf der erfassten Kraftstoffeinspritzungsbedingung genau gesteuert werden.
Zu einem Fall, bei dem eine Mehrstufeneinspritzung während eines Verbrennungszyklus durchgeführt wird, sollten die folgenden Sachverhalte angemerkt werden. 5B zeigt einen Signalverlauf (Mehrstufeneinspritzungssignalverlauf) „W“, der durch einen Kraftstoffdrucksensor erfasst wird, während die Mehrstufeneinspritzung durchgeführt wird. Bei diesem erfassten Signalverlauf „W“ überlappt ein Teil des Signalverlaufs, der der n-ten Kraftstoffeinspritzung entspricht (Bezug nehmend auf einen Abschnitt, der in 5B durch eine gestrichelte Linie umschlossen ist), eine Nachwirkung des Signalverlaufs, der der m-ten (m = n - 1) Kraftstoffeinspritzung entspricht (Bezug nehmend auf einen Abschnitt, der in 5D durch eine gestrichelte Linie umschlossen ist).
In der JP 2010- 3 004 A wird ein Modellsignalverlauf „CALn-1“, der lediglich der m-ten Kraftstoffeinspritzung entspricht, im Voraus berechnet und gespeichert, wie in 5D gezeigt ist. Wie in 5E gezeigt ist, wird dann der Modellsignalverlauf „CALn-1“ von dem erfassten Signalverlauf „W“ subtrahiert, um einen Signalverlauf „Wn“, der lediglich der n-ten Kraftstoffeinspritzung entspricht, zu ermitteln. 5F zeigt diesen Signalverlauf „Wn“.
Wenn jedoch der Modellsignalverlauf „CALn-1“ (die gestrichelte Linie in 5E) mit dem erfassten Signalverlauf „W“ (durchgezogene Linie in 5E) korreliert wird, ist es wahrscheinlich, dass diese Signalverläufe in einer Richtung einer Zeitachse (horizontalen Richtung in 5E) voneinander abweichen. Wenn eine solche Abweichung auftritt, kann eine Berechnungsgenauigkeit eines Extrahierens des Signalverlaufs „Wn“ verschlechtert werden.
Gemäß der DE 103 30 705 A1 werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem ausgehend von einer Kraftstoffmenge eine Ansteuerdauer für ein mengenbestimmtes Stellglied vorgebbar ist. Die Ansteuerdauer wird abhängig von einer Größe, die den Druck in einem Steuerraum charakterisiert, korrigiert.
Die DE 10 2008 040 227 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine, bei dem wenigstens zwei zeitlich aufeinander folgende Teileinspritzungen mittels Druckwellenkompensation kompensiert werden. Es ist insbesondere vorgesehen, dass bei einem Zylinder der Brennkraftmaschine zwei Testeinspritzungen mit einem vorgegebenen zeitlichen Abstand zueinander angesteuert werden, dass die Gesamteinspritzmenge der wenigstens zwei Testeinspritzungen ermittelt wird und dass eine Abweichung zwischen der ermittelten und einer erwarteten Gesamteinspritzmenge als Fehler der Druckwellenkompensation angenommen wird und daraus ein Korrekturwert für die Druckwellenkompensation bestimmt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorhergehenden Sachverhalte gemacht, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Signalverlaufserfassungsvorrichtung für einen Kraftstoffdruck zu schaffen, die fähig ist, einen Signalverlauf für einen Druck aufgrund der n-ten Kraftstoffeinspritzung aus einem Signalverlauf für einen Kraftstoffdruck aufgrund einer Mehrstufeneinspritzung mit einer hohen Genauigkeit zu extrahieren.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Signalverlaufserfassungsvorrichtung für einen Kraftstoffdruck auf ein Kraftstoffeinspritzungssystem, das einen Kraftstoffinjektor, der durch ein Kraftstoffeinspritzungsloch einen Kraftstoff in eine interne Verbrennungsmaschine einspritzt, und einen Kraftstoffdrucksensor, der eine Variation in dem Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffversorgungskanal aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung durch den Kraftstoffinjektor erfasst, aufweist, angewendet.
Die Erfassungsvorrichtung weist eine Erfassungssignalverlauf ermittelnde Einrichtung zum Ermitteln eines Signalverlaufs für einen Mehrstufeneinspritzungsdruck mittels des Kraftstoffdrucksensors, während eines Verbrennungszyklus der internen Verbrennungsmaschine eine Mehrstufenkraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, auf. Die Erfassungsvorrichtung weist ferner eine Modellsignalverlaufsspeichereinrichtung zum Speichern eines Bezugsmodellsignalverlaufs, wenn eine (n-1)-te Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, bevor eine n-te (n≧2) Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, eine Phasen korrelierende Einrichtung zum Korrelieren des Bezugsmodellsignalverlaufs mit dem Mehrstufeneinspritzungssignalverlauf und eine Signalverlauf extrahierende Einrichtung zum Extrahieren eines Signalverlaufs für einen Druck aufgrund der n-ten Kraftstoffeinspritzung durch Subtrahieren des korrelierten Bezugsmodellsignalverlaufs von dem Mehrstufeneinspritzungssignalverlauf auf.
Die Phasen korrelierende Einrichtung korreliert den Bezugsmodellsignalverlauf mit dem Mehrstufeneinspritzungssignalverlauf auf eine solche Art und Weise, dass ein Phasenunterschied zwischen einem Intervall eines erfassten Signalverlaufs und einem Intervall eines Modellsignalverlaufs ein minimaler Wert wird.
Das Intervall des erfassten Signalverlaufs entspricht dem erfassten Mehrstufeneinspritzungssignalverlauf während einer Dauer von einem Zeitpunkt, zu dem die (n-1)-te Kraftstoffeinspritzung beendet ist, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die n-te Kraftstoffeinspritzung gestartet wird. Das Intervall des Modellsignalverlaufs entspricht dem Modellsignalverlauf während einer Dauer von einem Zeitpunkt, zu dem die (n-1)-te Kraftstoffeinspritzung beendet ist, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die n-te Kraftstoffeinspritzung gestartet wird.
Das Intervall des erfassten Signalverlaufs zwischen der (n-1)-ten Kraftstoffeinspritzung und der n-ten Kraftstoffeinspritzung stellt einen tatsächlichen Nachwirkungssignalverlauf aufgrund der vorausgehenden Kraftstoffeinspritzungen dar.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner, da der Modellsignalverlauf mit dem erfassten Signalverlauf auf eine solche Art und Weise korreliert wird, dass der Phasenunterschied zwischen dem Intervall des Modellsignalverlaufs und dem Intervall des erfassten Signalverlaufs ein minimaler Wert wird, der Phasenunterschied während der Krafteinspritzungsdauer verringert werden. Der Signalverlauf für einen Druck aufgrund der n-ten Kraftstoffeinspritzung kann somit genau extrahiert werden.
Figurenliste
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beilgefügten Zeichnungen, in denen gleiche Teile durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet sind, vorgenommen ist, offensichtlicher. Es zeigen:

1 ein Aufbaudiagramm, das ein Kraftstoffeinspritzungssystem, auf das eine Erfassungsvorrichtung für einen Kraftstoffdruck gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewendet ist, zeigt;
2 ein Flussdiagramm, das eine Kraftstoffeinspritzungssteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
3 ein Flussdiagramm, das eine Prozedur zum Erfassen einer Kraftstoffeinspritzungsbedingung basierend auf einem Erfassungsdruck, der durch einen Kraftstoffdrucksensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erfasst wird, zeigt;
4A bis 4C Zeitdiagramme, die eine Beziehung zwischen einem Signalverlauf für einen Druck, der durch den Kraftstoffdrucksensor erfasst wird, und einem Signalverlauf einer Einspritzungsrate in einem Fall einer Einzelstufeneinspritzung zeigt;
5A bis 5F Zeitdiagramme zum Erläutern eines Drucksignalkompensationsverfahrens bei einem Schritt S23 von 3;
6A bis 6E Zeitdiagramme zum Erläutern eines Drucksignalkompensationsverfahrens bei dem Schritt S23 von 3;
7A bis 7D Zeitdiagramme zum Erläutern einer Verarbeitung einer Phasenkorrektur und einer Dämpfungskoeffizientenkorrektur; und
8 ein Flussdiagramm, das ein Drucksignalkompensationsverfahren bei dem Schritt S23 von 3 zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel einer Signalverlaufserfassungsvorrichtung für einen Kraftstoffdruck gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Eine Signalverlaufserfassungsvorrichtung für einen Kraftstoffdruck ist auf eine interne Verbrennungsmaschine (Dieselmaschine), die vier Zylinder #1 - #4 hat, angewendet.
1 ist eine schematische Ansicht, die einen Kraftstoffinjektor 10, einen Kraftstoffdrucksensor 20, eine elektronische Steuereinheit (ECU) 30 und dergleichen zeigt. Bei einem Kraftstoffeinspritzungssystem, das den Kraftstoffinjektor 10 aufweist, wird ein Kraftstoff, der in einem Kraftstofftank 40 enthalten ist, durch eine Hochdruckpumpe 41 hochgepumpt und in einer gemeinsamen Druckleitung 42 angesammelt, um den Kraftstoffinjektor 10 durch ein Hochdruckrohr 43 damit zu versorgen.
Der Kraftstoffinjektor 10 weist einen Körper 11, eine Nadel (einen Ventilkörper) 12, ein elektromagnetisches Solenoid (eine Betätigungsvorrichtung) 13 und dergleichen auf. Der Körper 11 hat einen Hochdruckkanal 11a darin. Der Kraftstoff, mit dem von der gemeinsamen Druckleitung 42 versorgt wird, fließt durch den Hochdruckkanal 11a und wird durch ein Einspritzungsloch 11b in eine Verbrennungskammer (nicht gezeigt) eingespritzt. Ein Teil des Kraftstoffs, der durch den Hochdruckkanal 11a fließt, wird in eine Gegendruckkammer 11c, die in dem Körper 11 gebildet ist, eingeleitet. Ein Lecktor 11d der Gegendruckkammer 11c wird durch ein Steuerventil 14, das durch das elektromagnetische Solenoid 13 getrieben ist, geöffnet/geschlossen. Die Nadel 12 nimmt in der Gegendruckkammer 11c in einer Richtung eines Schließens des Einspritzungslochs 11b von einer Feder 15 eine Vorspannkraft und einen Kraftstoffdruck auf. Die Nadel 12 nimmt ferner von dem Kraftstoff, der in einem Sackabschnitt 11f angesammelt ist, in einer Richtung eines Öffnens des Einspritzungslochs 11b eine Vorspannkraft auf.
Ein Kraftstoffdrucksensor 20, der einen Kraftstoffdruck erfasst, ist beispielsweise zwischen der gemeinsamen Druckleitung 42 und dem Einspritzungsloch 11b in einem Kraftstoffversorgungskanal in dem Hochdruckrohr 43 oder dem Hochdruckkanal 11a vorgesehen. Bei dem in 1 gezeigten vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Kraftstoffdrucksensor 20 in einem verbindenden Abschnitt zwischen dem Hochdruckrohr 43 und dem Körper 11 vorgesehen. Wie durch eine gestrichelte Linie in 1 gezeigt ist, kann alternativ der Kraftstoffdrucksensor 20 an dem Körper 11 vorgesehen sein. Der Kraftstoffdrucksensor 20 ist an jedem der #1 - #4 Kraftstoffinjektoren 10 vorgesehen.
Ein Betrieb des Kraftstoffinjektors 10 ist im Folgenden beschrieben. Während das elektromagnetische Solenoid 13 nicht erregt ist, ist das Steuerventil 14 durch die Feder 16 vorgespannt, um das Lecktor 11d zu schließen. Der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer 11c wird dadurch erhöht, sodass die Nadel 12 das Einspritzungsloch 11b schließt. Wenn unterdessen das elektromagnetische Solenoid 13 erregt wird, öffnet das Steuerventil 14 das Lecktor 11d gegen die Feder 16. Der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer 11c wird dann verringert, um das Einspritzungsloch 11b zu öffnen, sodass der Kraftstoff von dem Einspritzungsloch 11b in die Verbrennungskammer eingespritzt wird.
Es sei bemerkt, dass, obwohl das elektromagnetische Solenoid 13 erregt ist und eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, der Kraftstoff, der in die Gegendruckkammer 11c von dem Hochdruckkanal 11a eingeleitet wird, durch das Lecktor 11d in einen Niederdruckkanal 11e entladen wird. Das heißt während der Kraftstoffeinspritzung wird der Kraftstoff in dem Hochdruckkanal 11a durch die Gegendruckkammer 11c immer in den Niederdruckkanal 11e entladen.
Die ECU 30 steuert das elektromagnetische Solenoid 13, um die Nadel 12 zu treiben. Die ECU 30 berechnet beispielsweise eine Zielkraftstoffeinspritzungsbedingung, die einen Kraftstoffeinspritzungsstartzeitpunkt, einen Kraftstoffeinspritzungsendzeitpunkt und eine Kraftstoffeinspritzungsmenge und dergleichen aufweist. Die ECU 30 treibt dann das elektromagnetische Solenoid 13, um die Zielkraftstoffeinspritzungsbedingung zu ermitteln.
Bezug nehmend auf das in 2 gezeigte Flussdiagramm ist im Folgenden eine Steuerverarbeitung zum Treiben des elektromagnetischen Solenoids 13 beschrieben.
Bei einem Schritt S11 liest die ECU 30 spezifizierte Parameter, die die Maschinentreibbedingung, wie z. B. eine Maschinengeschwindigkeit, eine Maschinenlast, einen Kraftstoffdruck, mit dem der Kraftstoffinjektor 10 versorgt wird, und dergleichen, angeben.
Bei einem Schritt S12 stellt die ECU 30 basierend auf den Parametern, die bei dem Schritt S11 gelesen werden, das Einspritzungsmuster ein. Optimale Einspritzungsmuster werden beispielsweise als eine Einspritzungssteuerabbildung hinsichtlich der Parameter vorausgehend gespeichert. Basierend auf den Parametern, die bei dem Schritt S11 gelesen werden, wird das optimale Zielkraftstoffeinspritzungsmuster eingerichtet. Es sei bemerkt, dass das Zielkraftstoffeinspritzungsmuster basierend auf den Parametern, wie z. B. einer Zahl von Kraftstoffeinspritzungen pro Verbrennungszyklus, einem Kraftstoffeinspritzungsstartzeitpunkt und einer Kraftstoffeinspritzungsdauer (Kraftstoffeinspritzungsmenge) jeder Kraftstoffeinspritzung, bestimmt ist. Die Einspritzungssteuerabbildung gibt eine Beziehung zwischen den Parametern und dem optimalen Einspritzungsmuster an.
Bei einem Schritt S13 gibt die ECU 30 basierend auf dem Zielkraftstoffeinspritzungsmuster, das bei dem Schritt S12 bestimmt wird, ein Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignal zu dem elektromagnetischen Solenoid 13 aus. Die Kraftstoffeinspritzung wird dadurch mit dem optimalen Muster gemäß den Parametern, die bei dem Schritt S11 ermittelt werden, durchgeführt.
Es ist jedoch wahrscheinlich, dass das tatsächliche Kraftstoffeinspritzungsmuster aufgrund einer Verschlechterung mit dem Alter des Kraftstoffinjektors 10 oder eines individuellen Unterschieds des Kraftstoffinjektors 10 von dem Zielkraftstoffeinspritzungsmuster abweichen kann. Um eine solche Abweichung zu vermeiden, wird das tatsächliche Kraftstoffeinspritzungsmuster (die tatsächliche Kraftstoffeinspritzungsbedingung) basierend auf dem Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors 20 erfasst. Das Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignal wird ferner auf eine solche Art und Weise korrigiert, dass das erfasste tatsächliche Einspritzungsmuster mit dem Zielkraftstoffeinspritzungsmuster übereinstimmt. Diese Korrektur wird gelernt, um zum Berechnen des folgenden Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignals genutzt zu werden.
Bezug nehmend auf 3 ist eine Verarbeitung zum Erfassen (Berechnen) einer tatsächlichen Kraftstoffeinspritzungsbedingung basierend auf dem Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors 20 beschrieben.
Die in 3 gezeigte Verarbeitung wird in einem spezifizierten Zyklus (beispielsweise einem Berechnungszyklus der CPU) bei jedem spezifizierten Kurbelwinkel durchgeführt. Bei einem Schritt S21 (einer einen erfassten Signalverlauf ermittelnden Einrichtung) wird ein Ausgangswert (ein Erfassungsdruck) des Kraftstoffdrucksensors 20 gelesen. Dieses Verfahren wird hinsichtlich jedes Kraftstoffdrucksensors 20 ausgeführt. Es ist vorzuziehen, dass der Ausgangswert gefiltert wird, um daraus Hochfrequenzrauschen zu entfernen.
Bezug nehmend auf 4A bis 4C ist die Verarbeitung bei dem Schritt S21 im Detail beschrieben.
4A zeigt das Einspritzungsbefehlssignal, das der Kraftstoffinjektor 10 bei dem Schritt S13 von der ECU 300 aufnimmt. Wenn der Injektor 10 mit dem Einspritzungsbefehlssignal versorgt wird, wird das elektromagnetische Solenoid 13 erregt, um das Einspritzungsloch 11b zu öffnen. Das heißt die ECU 30 befiehlt dem Kraftstoffinjektor 10, die Kraftstoffeinspritzung zu einem Kraftstoffeinspritzungsstartbefehlszeitpunkt „Is“ zu starten, und die ECU 30 befiehlt den Kraftstoffinjektor 10, die Kraftstoffeinspritzung zu einem Kraftstoffeinspritzungsendbefehlszeitpunkt „Ie“ zu stoppen. Während einer Zeitdauer „Tq“ von dem Zeitpunkt „Is“ zu dem Zeitpunkt „Ie“ ist das Einspritzungsloch 11b geöffnet. Durch Steuern der Zeitdauer „Tq“ wird die Kraftstoffeinspritzungsmenge „Q“ gesteuert. 4B zeigt eine Variation der Kraftstoffeinspritzungsrate, und 4C zeigt eine Variation des Erfassungsdrucks, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst wird. Es sei bemerkt, dass 4A bis 4C einen Fall zeigen, bei dem das Einspritzungsloch 11 lediglich einmal geöffnet und geschlossen wird.
Die ECU 30 erfasst durch eine Unterroutine (nicht gezeigt) den Ausgangswert des Kraftstoffdrucksensors 20. In dieser Unterroutine wird der Ausgangswert des Kraftstoffdrucksensors 20 in einem kurzen Intervall erfasst, sodass ein Signalverlauf für einen Druck gezeichnet werden kann, wie in 4C gezeigt ist. Das Sensorausgangssignal wird genauer gesagt anschließend in einem Intervall gewonnen, das kürzer als 50 Mikrosekunden (wünschenswerterweise 20 Mikrosekunden) ist. Ein solches Sensorausgangssignal wird bei dem Schritt S21 gelesen.
Da der Signalverlauf für einen Kraftstoffdruck, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst wird, und die Variation der Einspritzungsrate eine im Folgenden beschriebene Beziehung haben, kann basierend auf dem erfassten Signalverlauf für einen Kraftstoffdruck ein Signalverlauf der Einspritzungsrate geschätzt werden.
Nachdem das elektromagnetische Solenoid 13 zu dem Kraftstoffeinspritzungsstartbefehlszeitpunkt „Is“ erregt wurde, um die Kraftstoffeinspritzung von dem Einspritzungsloch 11b zu starten, startet die Einspritzungsrate damit, sich an einem Änderungspunkt „R3“, wie in 4B gezeigt ist, zu erhöhen. Das heißt eine tatsächliche Kraftstoffeinspritzung wird gestartet. Die Einspritzungsrate erreicht dann an einem Änderungspunkt „R4“ eine maximale Einspritzungsrate. Es wird mit anderen Worten damit gestartet, das Nadelventil 12 an dem Änderungspunkt „R3“ anzuheben, und der Anhebungsbetrag des Nadelventils 12 wird an dem Änderungspunkt „R4“ maximal.
Es sei bemerkt, dass der „Änderungspunkt“ bei der vorliegenden Anmeldung wie folgt definiert ist. Das heißt eine Ableitung einer zweiten Ordnung der Einspritzungsrate (oder eine Ableitung einer zweiten Ordnung des Erfassungsdrucks, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst wird) wird berechnet. Der Änderungspunkt entspricht einem Extremwert in einem Signalverlauf, der eine Variation in der Ableitung einer zweiten Ordnung darstellt. Das heißt der Änderungspunkt der Einspritzungsrate (Erfassungsdruck) entspricht einem Wendepunkt in einem Signalverlauf, der die Ableitung einer zweiten Ordnung der Einspritzungsrate (des Erfassungsdrucks) darstellt.
Nachdem das elektromagnetische Solenoid 13 zu dem Kraftstoffeinspritzungsendbefehlszeitpunkt „Ie“ entregt wurde, startet dann die Einspritzungsrate damit, sich an einem Änderungspunkt „R7“ zu verringern. Die Einspritzungsrate wird dann an einem Änderungspunkt „R8“ null, und die tatsächliche Kraftstoffeinspritzung ist beendet. Es wird mit anderen Worten damit gestartet, das Nadelventil 12 an dem Änderungspunkt „R7“ abzusenken, und das Einspritzungsloch 11b an dem Änderungspunkt „R8“ wird durch das Nadelventil 12 verschlossen.
4C zeigt eine Variation des Kraftstoffdrucks, der durch Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst wird. Vor dem Kraftstoffeinspritzungsstartbefehlszeitpunkt „Is“ ist der Erfassungsdruck durch „P0“ bezeichnet. Nachdem der Treibstrom an das elektromagnetische Solenoid 13 angelegt ist, startet der Erfassungsdruck damit, sich an einem Änderungspunkt „P1“ zu verringern, bevor die Einspritzungsrate damit startet, sich an dem Änderungspunkt „R3“ zu erhöhen. Dies liegt daran, dass das Steuerventil 14 das Lecktor 11d öffnet und der Druck in der Gegendruckkammer 11c an dem Änderungspunkt „P1“ verringert wird. Wenn der Druck in der Gegendruckkammer 11c ausreichend verringert ist, wird an einem Änderungspunkt „P2“ der Erfassungsdruckabfall gestoppt. Dies liegt daran, dass das Lecktor 11d vollständig geöffnet ist und abhängig von einem inneren Durchmesser des Lecktors 11d der Leckbetrag konstant wird.
Wenn dann die Einspritzungsrate damit startet, sich an dem Änderungspunkt „R3“ zu erhöhen, startet der Erfassungsdruck damit, sich an einem Änderungspunkt „P3“ zu verringern. Wenn die Einspritzungsrate an einem Änderungspunkt „R4“ die maximale Einspritzungsrate erreicht, wird an einem Änderungspunkt „P4“ der Erfassungsdruckabfall gestoppt. Es sei bemerkt, dass die Druckabfallmenge von dem Änderungspunkt „P3“ zu dem Änderungspunkt „P4“ größer als dieselbe von dem Änderungspunkt „P1“ zu dem Änderungspunkt „P2“ ist.
Der Erfassungsdruck startet dann damit, sich an einem Änderungspunkt „P5“ zu erhöhen. Dies liegt daran, dass das Steuerventil 14 das Lecktor 11d verschließt und sich der Druck in der Gegendruckkammer 11c an dem Punkt „P5“ erhöht. Wenn der Druck in der Gegendruckkammer 11c ausreichend erhöht ist, wird eine Erhöhung des Erfassungsdrucks an einem Änderungspunkt „P6“ gestoppt.
Wenn die Einspritzungsrate damit startet, sich an einem Änderungspunkt „R7“ zu verringern, startet der Erfassungsdruck damit, sich an einem Änderungspunkt „P7“ zu erhöhen. Wenn dann die Einspritzungsrate null wird und die tatsächliche Kraftstoffeinspritzung an einem Änderungspunkt „R8“ beendet wird, wird an einem Änderungspunkt „P8“ die Erhöhung des Erfassungsdrucks gestoppt. Es sei bemerkt, dass der Druckerhöhungsbetrag von dem Änderungspunkt „P7“ zu dem Änderungspunkt „P8“ größer als derselbe von dem Änderungspunkt „P5“ zu dem Änderungspunkt „P6“ ist. Nachdem Änderungspunkt „P8“ wird der Erfassungsdruck während einer spezifizierten Dauer T10 gedämpft.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, können durch Erfassen der Änderungspunkte „P3“, „P4“, „P7“ und „P8“ in dem Erfassungsdruck der Startpunkt „R3“ der Einspritzungsratenerhöhung (ein tatsächlicher Kraftstoffeinspritzungsstartzeitpunkt), der Punkt einer maximalen Einspritzungsrate „R4“, der Startpunkt „R7“ der Einspritzungsratenverringerung und der Endpunkt „R8“ der Einspritzungsratenverringerung (der tatsächliche Kraftstoffeinspritzungsendzeitpunkt) geschätzt werden. Basierend auf einer Beziehung zwischen der Variation des Erfassungsdrucks und der Variation der Kraftstoffeinspritzungsrate, was im Folgenden beschrieben ist, kann die Variation der Kraftstoffeinspritzungsrate aus der Variation des Erfassungsdrucks geschätzt werden.
Das heißt eine Verringerungsrate „Pα“ des Erfassungsdrucks von dem Änderungspunkt „P3“ zu dem Änderungspunkt „P4“ besitzt eine Korrelation mit einer Erhöhungsrate „Rα“ der Einspritzungsrate von dem Änderungspunkt „R3“ zu dem Änderungspunkt „R4“. Eine Erhöhungsrate „Pγ“ des Erfassungsdrucks von dem Änderungspunkt „P7“ zu dem Änderungspunkt „P8“ besitzt eine Korrelation mit einer Verringerungsrate „Pγ“ der Einspritzungsrate von dem Änderungspunkt „R7“ zu dem Punkt „R8“. Eine Verringerungsmenge „Pβ“ des Erfassungsdrucks von dem Änderungspunkt „P3“ zu dem Änderungspunkt „P4“ (maximale Druckabfallmenge „Pβ“) besitzt eine Korrelation mit einem Erhöhungsbetrag „Rβ“ der Einspritzungsrate von dem Änderungspunkt „R3“ zu dem Änderungspunkt „R4“ (maximale Einspritzungsrate „Rβ“). Die Erhöhungsrate „Rα“ der Einspritzungsrate, die Verringerungsrate „Pγ“ der Einspritzungsrate und die maximale Einspritzungsrate „Rβ“ können daher durch Erfassen der Verringerungsrate „Pα“ des Erfassungsdrucks, der Erhöhungsrate „Pγ“ des Erfassungsdrucks und der maximalen Druckabfallmenge „Pβ“ des Erfassungsdrucks geschätzt werden. Wie im Vorhergehenden kann die Variation der Einspritzungsrate (der Variationssignalverlauf), die in 4B gezeigt ist, durch Schätzen der Änderungspunkte „R3“, „R4“, „R7“, „R8“, der Erhöhungsrate „Rα“ der Einspritzungsrate, der maximalen Einspritzungsrate „Rβ“ und der Verringerungsrate „Rγ“ der Einspritzungsrate geschätzt werden.
Ein Wert eines Integrals „S“ der Einspritzungsrate von dem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzungsstartzeitpunkt zu dem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzungsendzeitpunkt (schattierter Bereich in 4B) ist ferner äquivalent zu der Einspritzungsmenge „Q“. Ein Wert eines Integrals des Erfassungsdrucks von dem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzungsstartzeitpunkt zu dem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzungsendzeitpunkt besitzt eine Korrelation mit dem Wert eines Integrals „S“ der Einspritzungsrate. Der Wert des Integrals „S“ der Einspritzungsrate, der der Einspritzungsmenge „Q“ entspricht, kann somit durch Berechnen des Werts des Integrals eines Erfassungsdrucks, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst wird, berechnet werden. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, kann der Kraftstoffdrucksensor 20 als ein Einspritzungsbedingungssensor betrieben werden, der eine physische Menge, die sich auf die Kraftstoffeinspritzungsbedingung des Kraftstoffs, mit dem der Kraftstoffinjektor 10 versorgt wird, bezieht, erfasst.
Zurück Bezug nehmend auf 3 bestimmt bei einem Schritt S22 der Computer, ob die aktuelle Kraftstoffeinspritzung die zweite oder die folgende Kraftstoffeinspritzung ist. Wenn die Antwort bei dem Schritt S22 JA ist, schreitet die Prozedur zu einem Schritt S23 fort, bei dem ein Drucksignalkompensationsverfahren hinsichtlich des Signalverlaufs eines Erfassungsdrucks, der bei dem Schritt S21 ermittelt wird, durchgeführt wird. Das Drucksignalkompensationsverfahren ist im Folgenden beschrieben.
5A ist ein Zeitdiagramm, das einen Treibstrom, mit dem das elektromagnetische Solenoid 13 versorgt wird, zeigt, wenn die ECU 30 das Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignal ausgibt, um den Kraftstoff mehrere Male (zweimal) einzuspritzen. 5B ist ein Diagramm, das einen erfassten Signalverlauf „W“ für einen Kraftstoffdruck in einem Fall zeigt, bei dem mit dem in 5A gezeigten Treibstrom versorgt wird. 5C ist ein Zeitdiagramm, das einen Treibstrom, mit dem das elektromagnetischen Ventil 13 versorgt wird, zeigt, wenn die ECU 30 das Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignal ausgibt, um den Kraftstoff lediglich einmal einzuspritzen. 5D ist ein Diagramm, das einen erfassten Signalverlauf „CALn-1“ für einen Kraftstoffdruck in einem Fall zeigt, bei dem mit dem in 5C gezeigten Treibstrom versorgt wird.
Bei dem in 5B gezeigten Signalverlauf „W“ überlappt ein Teil des Signalverlaufs, der der n-ten Kraftstoffeinspritzung (Bezug nehmend auf einen Abschnitt, der durch eine gestrichelte Linie 5B umschlossen ist) entspricht, eine Nachwirkung des Signalverlaufs, der den vorausgehenden Kraftstoffeinspritzungen ((n-1)-ten Kraftstoffeinspritzung, (n-2)-ten Kraftstoffeinspritzung, (n-3)-ten Kraftstoffeinspritzung ...) entspricht. 5D zeigt eine Nachwirkung des Signalverlaufs, der der (n-1)-ten Kraftstoffeinspritzung entspricht. Nachdem die (n-1)-te Kraftstoffeinspritzung beendet ist, wird der Signalverlauf für einen Kraftstoffdruck in einer spezifizierten Dauer T10 (Bezug nehmend auf einen Abschnitt, der in 5D durch eine gestrichelte Linie umschlossen ist) gedämpft. Diese Nachwirkung des Signalverlaufs überlappt den Signalverlauf, der der n-ten Kraftstoffeinspritzung (Bezug nehmend auf einen Abschnitt, der in 5B durch eine gestrichelte Linie umschlossen ist) entspricht. Wenn somit die Variation der Kraftstoffeinspritzungsrate aufgrund der n-ten Kraftstoffeinspritzung (4B) aus dem Signalverlauf „W“ geschätzt wird, wird der Schätzungsfehler groß.
Bei dem Drucksignalkompensationsverfahren von Schritt S23 wird die Nachwirkung des Signalverlaufs aufgrund der vorausgehenden Kraftstoffeinspritzung von dem Signalverlauf „W“ für einen Kraftstoffdruck subtrahiert, um den Signalverlauf „Wn“ für einen Kraftstoffdruck aufgrund der n-ten Kraftstoffeinspritzung, wie in 5F gezeigt ist, zu ermitteln. Verschiedene Typen von einzelnen Kraftstoffeinspritzungen werden genauer gesagt vorausgehend experimentell durchgeführt, um Ihre Nachwirkung des Signalverlaufs zu ermitteln. Bei jeder einzelnen Kraftstoffeinspritzung werden der Kraftstoffeinspritzungsstartkraftstoffdruck (Versorgungskraftstoffdruck), der „P0“ entspricht, und die Kraftstoffeinspritzungsmenge, die der Zeitdauer „Tq“ entspricht, variiert. Die Nachwirkung des Signalverlaufs, der durch Experimente ermittelt wird, oder die Nachwirkung des Signalverlaufs, der durch eine mathematische Formel ausgedrückt ist, entspricht einem Modellsignalverlauf. Die Modellsignalverläufe werden in einem Speicher der ECU 30 (Modellsignalverlaufsspeichereinrichtung) vorausgehend gespeichert.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Nachwirkung des Signalverlaufs, die durch die folgende Formel (1) ausgedrückt ist, als der Modellsignalverlauf gespeichert. In der Formel (1) stellt „p“ einen Bezugsdruck des Modellsignalverlaufs, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst wird, dar. „A“, „k“, „ω“ und „θ“ sind Parameter, die jeweils eine Amplitude einer gedämpften Schwingung, einen Dämpfungskoeffizienten, eine Frequenz und eine Phase angeben. Eine verstrichene Zeit ist durch „t“ bezeichnet. Diese Parameter „A“, „k“, „ω“ und „θ“ werden gemäß der Kraftstoffeinspritzungsbedingung, wie z. B. einem Kraftstoffeinspritzungsstartdruck, einer Kraftstoffeinspritzungsmenge und dergleichen eingerichtet. $p = A \cdot exp (- kt) sin (ω t + θ)$
In einem Fall, bei dem ein Modellsignalverlauf des Nachwirkungssignalverlaufs, der der (n-1)-ten Kraftstoffeinspritzung entspricht, ermittelt wird, wird ein optimaler Modellsignalverlauf aus den Modellsignalverläufen, die in dem Speicher gespeichert sind, gemäß der Einspritzungsbedingung der (n-1)-ten Kraftstoffeinspritzung ausgewählt. Das ausgewählte Modellsignal ist als der Bezugsmodellsignalverlauf „CALn-1“, der eine Nachwirkung der (n-1)-ten Kraftstoffeinspritzung darstellt, definiert. In 5E stellt eine gestrichelte Linie den Modellsignalverlauf „CALn-1“ dar, und eine durchgezogene Linie stellt den erfassten Signalverlauf „W“ dar. Der Modellsignalverlauf „CALn-1“ wird von dem erfassten Signalverlauf „W“ subtrahiert, um den in 5F gezeigten Signalverlauf „Wn“ für einen Druck zu extrahieren. Der extrahierte Signalverlauf „Wn“ für einen Druck hat eine hohe Korrelation mit der Variation der Kraftstoffeinspritzungsrate aufgrund der n-ten Kraftstoffeinspritzung.
In 5E und 5F wird lediglich der Modellsignalverlauf „CALn-1“, der eine Nachwirkung der (n-1)-ten Einspritzung darstellt, von dem erfassten Signalverlauf „W“ subtrahiert. Eine Mehrzahl von Modellsignalverläufen, die die Nachwirkungen des (n-2)-ten oder vorausgehender Kraftstoffeinspritzungen darstellen, wird ermittelt, und diese Modellsignalverläufe können von dem erfassten Signalverlauf „W“ subtrahiert werden. In 6A bis 6E werden die Modellsignalverläufe „CALn-1“, „CALn-2“ der (n-1)-ten, (n-2)-ten Einspritzungen von dem erfassten Signalverlauf „W“ subtrahiert.
Zurück Bezug nehmend auf 3 schreitet, wenn die Antwort bei dem Schritt S22 NEIN ist, die Prozedur zu einem Schritt S24 fort, bei dem der Erfassungsdruck (der Signalverlauf für einen Druck) differenziert wird, um einen Signalverlauf eines Ableitungswerts des Erfassungsdrucks zu ermitteln. Wenn die Antwort bei dem Schritt S22 JA ist, wird der kompensierte Erfassungsdruck (der Signalverlauf für einen Druck) bei dem Schritt S24 abgeleitet.
Bei Schritten S25 bis S28 werden die verschiedenen Einspritzungsbedingungswerte, die in 4B gezeigt sind, basierend auf dem Ableitungswert des Erfassungsdrucks, der bei dem Schritt S24 ermittelt wird, berechnet. Das heißt ein Kraftstoffeinspritzungsstartzeitpunkt „R3“ wird bei dem Schritt S25 berechnet, ein Kraftstoffeinspritzungsendzeitpunkt „R8“ wird bei dem Schritt S26 berechnet, ein Zeitpunkt „R4“ eines Erreichens einer maximalen Einspritzungsrate und ein Einspritzungsratenverringerungsstartzeitpunkt „R7“ werden bei dem Schritt S27 berechnet, und die maximale Einspritzungsrate „Rβ“ wird bei dem Schritt S28 berechnet. In einem Fall, bei dem die Kraftstoffeinspritzungsmenge klein ist, kann der Zeitpunkt „R4“ eines Erreichens einer maximalen Einspritzungsrate mit dem Einspritzungsratenverringerungsstartzeitpunkt „R7“ übereinstimmen.
Bei einem Schritt S29 berechnet der Computer den Wert eines Integrals „S“ der Einspritzungsrate von dem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzungsstartzeitpunkt zu dem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzungsendzeitpunkt basierend auf den vorhergehenden Einspritzungsbedingungswerten „R3“, „R8“, „Rβ“, „R4“, „R7“. Der Wert des Integrals „S“ ist als die Kraftstoffeinspritzungsmenge „Q“ definiert. Es sei bemerkt, dass der Wert des Integrals „S“ (die Kraftstoffeinspritzungsmenge „Q“) basierend auf der Erhöhungsrate „Rα“ der Einspritzungsrate und der Verringerungsrate „Pγ“ der Einspritzungsrate zusätzlich zu den vorhergehenden Einspritzungsbedingungswerten „R3“, „R8“, „Rβ“, „R4“, „R7“ berechnet werden kann. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, werden basierend auf dem Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors 20 die tatsächlichen Kraftstoffeinspritzungsbedingungen „R3“, „R8“, „Rβ“, „R4“, „R7“, „Q“ berechnet.
Wenn der Modellsignalverlauf „CAL“ von dem erfassten Signalverlauf „W“ subtrahiert wird, ist es notwendig, dass der Modellsignalverlauf „CAL“ mit dem erfassten Signalverlauf „W“ überlappt, um miteinander zu korrelieren. Wenn dazwischen in einer Richtung einer Zeitachse eine Abweichung erzeugt wird, ist die Genauigkeit einer subtrahierenden Berechnung verschlechtert. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das folgende Verfahren genutzt, um die Abweichung zu vermeiden.
Das heißt bei dem erfassten Signalverlauf „W“ stellt ein Intervallabschnitt (ein Intervall eines erfassten Signalverlaufs „WI“) zwischen einem Ende der (n-1)-ten Einspritzung und einem Start der n-ten Einspritzung eine tatsächliche Nachwirkung aufgrund der vorausgehenden Kraftstoffeinspritzungen dar. Basierend darauf werden der erfasste Signalverlauf „W“ und der Modellsignalverlauf „CAL“ miteinander auf eine solche Art und Weise korreliert, dass eine Abweichung zwischen dem Modellsignalverlauf und einer Intervalldauer (einem Intervallmodellsignalverlauf) und dem Intervall eines erfassten Signalverlaufs „WI“ ein minimaler Wert wird.
Wie in 6A bis 6E beispielsweise gezeigt ist, sollte in einem Fall, bei dem eine Dreistufenkraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, der Signalverlauf während einer Intervalldauer „TIn-2“ zwischen einem Ende der (n-2)-ten Einspritzung und einem Start (n-1)-ten Einspritzung ein Signalverlauf aufgrund der (n-2)-ten Einspritzung sein (Modellsignalverlauf CALn-2 in 6C). Der Signalverlauf während einer Intervalldauer „TIn-1“ zwischen einem Ende der (n-1)-ten Einspritzung und einem Start der n-ten Einspritzung sollte ein Nachwirkungssignalverlauf „U“ sein, der durch Synthetisieren des Modellsignalverlaufs „CALn-2“ und des Modellsignalverlaufs „CALn-1“, wie in 7 C gezeigt ist, ermittelt wird.
Eine gestrichelte Linie in 7C stellt den Nachwirkungssignalverlauf „U“ dar. Ein Verfahren zum Korrelieren des Nachwirkungssignalverlaufs „U“ mit dem erfassten Signalverlauf „W“, der durch eine durchgezogene Linie in 7B und 7C angegeben ist, ist im Folgenden beschrieben.
Zuerst wird der Punkt B1 (Bezug nehmend auf 7B), der einem Kraftstoffeinspritzungsendzeitpunkt in dem erfassten Signalverlauf „W“ entspricht, berechnet. Der Druck „P3“ oder „P0“ zu Beginn der Kraftstoffeinspritzung wird genauer gesagt ermittelt. In einem Fall, bei dem der Druck „P0“ ermittelt wird, wird ein reduzierter Druck ΔP2, der einer Leckmenge von dem Lecktor 11 entspricht, vorausgehend eingerichtet, und der Druck, der dem Druck „P3“ entspricht, kann durch Subtrahieren des reduzierten Drucks ΔP2 von dem Druck „P0“ berechnet werden. Ein Abschnitt von dem Punkt „P4“ zu dem Punkt „P8“ in dem erfassten Signalverlauf „W“ wird dann an eine gerade Linie „L2“ angenähert. Eine Tangentenlinie an einem Wendepunkt zwischen dem Punkt „P4“ und dem Punkt „P8“ kann genauer gesagt als die genäherte gerade Linie „L2“ definiert sein. Ein Schnittpunkt zwischen der genäherten geraden Linie „L2“ und einer geraden Linie, die den Druck „P3“ darstellt, wird als der Kraftstoffeinspritzungsendpunkt „B1“ berechnet.
Es wird angenommen, dass der Nachwirkungssignalverlauf „U“ von dem Punkt „B1“ startet. Der Startpunkt des Nachwirkungssignalverlaufs „U“ wird in eine Übereinstimmung mit dem Punkt „B1“ gebracht. Der Nachwirkungssignalverlauf „U“ wird dadurch mit dem erfassten Signalverlauf „W“ korreliert.
Es ist jedoch wahrscheinlich, dass der Kraftstoffeinspritzungsendpunkt „B1“ aufgrund von Rauschen, das in dem erfassten Signalverlauf „W“ enthalten ist, einem Berechnungsfehler und dergleichen fehlerhaft berechnet wird. Der berechnete Punkt „B1“ kann von dem tatsächlichen Punkt „B1“ abweichen. Wie beispielsweise in 7B gezeigt ist, wird, wenn die nähernde gerade Linie „L2“ als eine Linie „L3“ fehlerhaft berechnet wird, ein Punkt „B2“ als ein Kraftstoffeinspritzungsendpunkt fehlerhaft berechnet. Wie in 7C gezeigt ist, weicht, wenn der Startpunkt des Nachwirkungssignalverlaufs „U“ in eine Übereinstimmung mit dem Punkt „B2“ gebracht wird, die Phase des Nachwirkungssignalverlaufs „U“ von der Phase des erfassten Signalverlaufs „W“ um Δt ab. In einer solchen Situation kann, wenn der Nachwirkungssignalverlauf „U“ von dem erfassten Signalverlauf „W“ subtrahiert wird, der Signalverlauf „Wn“ für einen Druck aufgrund der n-ten Kraftstoffeinspritzung nicht genau extrahiert werden.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Phase des Nachwirkungssignalverlaufs „U“ wie folgt korrigiert. In der folgenden Erläuterung ist auf einen Teil des erfassten Signalverlaufs „W“, der einer Dauer entspricht, während der kein Kraftstoff eingespritzt wird, als ein Intervall eines erfassten Signalverlaufs „WI“ Bezug genommen. Auf einen Teil des erfassten Signalverlaufs „W“ zwischen dem Kraftstoffeinspritzungsendpunkt „BI“ und dem n-ten Kraftstoffeinspritzungsstartpunkt „B3“ ist genauer gesagt als das Intervall eines erfassten Signalverlaufs „WI“ Bezug genommen. Der Punkt „B3“ entspricht dem Punkt „P1“ oder dem Punkt „Is“.
Ein Teil des Intervalls eines erfassten Signalverlaufs „WI“, in dem sich der Kraftstoffdruck zuerst erhöht, wird an eine Linie „L3“, die in 7 C gezeigt ist, genähert. Ein Teil des Intervalls des erfassten Signalverlaufs „WI“, der einer spezifizierten Zeitdauer „ta“ von einem Startpunkt entspricht, wird beispielsweise mittels des Verfahrens kleinster Quadrate an die Linie „L3“ genähert. Ein Teil des Intervalls des erfassten Signalverlaufs „WI“, der einer spezifizierten Zeitdauer „ta“ von dem Kraftstoffeinspritzungsendpunkt „B1“ entspricht, kann alternativ an die Linie „L3“ genähert sein.
Ein Teil des Nachwirkungssignalverlaufs „U“, in dem sich der Kraftstoffdruck zuerst erhöht, wird dann an eine Linie „L4“, die in 7C gezeigt ist, genähert. Ein Teil des Nachwirkungssignalverlaufs „U“, der einer spezifizierten Zeitdauer „ta“ von einem Startpunkt entspricht, wird beispielsweise mittels des Verfahrens kleinster Quadrate an die Linie „L4“ genähert. Ein Teil des Nachwirkungssignalverlaufs „U“ zwischen dem Startpunkt und einem Änderungspunkt „UP8“ kann alternativ an die Linie „L4“ genähert werden.
Ein Abstand zwischen der Linie „L3“ und der Linie „L4“ wird dann berechnet. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist angenommen, dass die Linie „L3“ und die Linie „L4“ zueinander parallel sind. Wenn der Kraftstoffdruck „P3“ ist, existiert zwischen der Linie „L3“ und der Linie „L4“ ein Zeitunterschied Δt. Dieser Zeitunterschied Δt wird als ein Phasenunterschied Δt zwischen dem Nachwirkungssignalverlauf „U“ und dem erfassten Signalverlauf „W“ berechnet. Ein Durchschnittsabstand zwischen der Linie „L3“ und der Linie „L4“ kann alternativ als der Phasenunterschied Δt definiert sein.
Die Phase des Nachwirkungssignalverlaufs „U“ wird dann auf eine solche Art und Weise korrigiert, dass ein Startpunkt des Nachwirkungssignalverlaufs „U“ von dem Punkt „B2“ um den Phasenunterschied Δt abweicht. Die vorhergehende Formel (1) wird genauer gesagt wie folgt korrigiert: $p = A \cdot exp (- k (t - Δ t)) sin (ω (t - Δ t) + θ)$
Der Nachwirkungssignalverlauf „U“ wird dadurch mit dem erfassten Signalverlauf „W“ korreliert, sodass der Startpunkt des Nachwirkungssignalverlaufs „U“ mit dem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzungsendpunkt „B1“ übereinstimmt.
Gemäß dem Experiment der Erfinder wird, sowie die Kraftstoffeinspritzungsdauer „Tqn“ der n-ten Kraftstoffeinspritzung länger wird, die Amplitude des tatsächlichen Signalverlaufs kleiner. In 7B zeigt beispielsweise „k1“ eine asymptotische Linie entlang von Spitzenwerten des Nachwirkungssignalverlaufs „U“. Wenn die Kraftstoffeinspritzungsdauer „Tqn“ der n-ten Kraftstoffeinspritzung länger wird, wird die asymptotische Linie durch „k2“ bezeichnet und der Dämpfungsgrad wird größer.
Gemäß der Untersuchung der Erfinder tritt das vorhergehende Phänomen wie folgt auf. Das Kraftstoffdrucksignal wird in den Kraftstoffversorgungskanal zu dem Kraftstoffeinspritzungsloch 11b des Kraftstoffinjektors 10 übertragen. Ein Teil des übertragenen Kraftstoffdrucksignals wird an einer Stelle um das Kraftstoffeinspritzungsloch 11b reflektiert und zu dem Kraftstoffdrucksensor 20 übertragen. Aufgrund des reflektierten Kraftstoffdrucksignals wird eine Nachwirkung in dem Signalverlauf für einen Kraftstoffdruck, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst wird, erzeugt. Diese Nachwirkung des Signalverlaufs für einen Kraftstoffdruck ist durch asymptotische Linien „k1“ und „k2“ in 7B dargestellt. Wenn das Kraftstoffeinspritzungsloch 11b durch einen Ventilkörper 12 geschlossen wird, um die Kraftstoffeinspritzung zu stoppen, wird ein Reflexionsgrad des Kraftstoffs um das Einspritzungsloch 11b erhöht, und die Amplitude des Kraftstoffdrucksignals wird erhöht.
Wenn unterdessen das Kraftstoffeinspritzungsloch 11b durch den Ventilkörper 12 geöffnet wird, um den Kraftstoff zu injizieren, wird der Reflexionsgrad des Kraftstoffs verringert. Die Amplitude des Kraftstoffdrucksignals wird somit verringert. Sowie die Ventilöffnungsdauer „Tqn“ länger wird, wird die Reflexionsmenge des Kraftstoffs weiter verringert und die Amplitude des Drucksignals wird weiter verringert.
Selbst wenn somit die Phase des Nachwirkungssignalverlaufs „U“ wie im Vorhergehenden korrigiert wird, wird die Amplitude des Nachwirkungssignalverlaufs „U“, der durch eine gestrichelte Linie in 7D angegeben ist, größer als dieselbe des tatsächlichen Signalverlaufs, der durch eine durchgezogene Linie angegeben ist, sowie die Kraftstoffeinspritzungsdauer „Tqn“ der n-ten Kraftstoffeinspritzung länger wird.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Amplitude des Nachwirkungssignalverlaufs „U“ so korrigiert, dass die Abweichung der Amplitude null wird. Der Dämpfungskoeffizient (Amplitudengewinn) „k“ in der vorhergehenden Formel (2) wird genauer gesagt derart korrigiert, dass der schattierte Bereich in 7D ein minimaler Wert wird. Dieser schattierte Bereich entspricht einer Summation eines Unterschieds zwischen dem Intervall des erfassten Signalverlaufs „WI“ und dem Nachwirkungssignalverlauf „U“ während einer spezifizierten Dauer „Tb“.
Es ist vorzuziehen, dass die spezifizierte Dauer „Tb“ größer als ein Zyklus des Nachwirkungssignalverlaufs „U“ ist.
Der Dämpfungskoeffizient „k“ des Nachwirkungssignalverlaufs „U“ wird, wie im Vorhergehenden so korrigiert, dass die Amplitude des Nachwirkungssignalverlaufs „U“ nahe zu der Amplitude des Intervalls des erfassten Signalverlaufs „WI“ kommt.
Bezug nehmend auf ein in 8 gezeigtes Flussdiagramm ist die Phasenkorrekturverarbeitung und die Dämpfungskoeffizientenkorrekturverarbeitung im Folgenden beschrieben. Diese Verarbeitung ist eine Unterroutine des Schritts S23. Bei einem Schritt S31 werden ein Kraftstoffeinspritzungsstartdruck „P0m“ und die Kraftstoffeinspritzungsmenge „Qm“ der m-ten Kraftstoffeinspritzung ermittelt. Die Kraftstoffeinspritzungsmenge, die bei einem Schritt S29 berechnet wird, kann als die Kraftstoffeinspritzungsmenge „Qm“ verwendet werden. Die Kraftstoffeinspritzungsmenge, die aus der Zeitdauer „Tqm“ geschätzt wird, kann alternativ als die Kraftstoffeinspritzungsmenge „Qm“ verwendet werden.
Bei einem Schritt S32 wird der optimale Modellsignalverlauf „CALm“ aus den verschiedenen Modellsignalverläufen, die in dem Speicher gespeichert sind, basierend auf dem Kraftstoffdruck „P0m“ und der Kraftstoffeinspritzungsmenge „Qm“, die bei dem Schritt S31 ermittelt wird, ausgewählt. Bei einem Schritt S33 wird eine Mehrzahl von Modellsignalverläufen „CALn-2“ und „CALn-1“ synthetisiert, um den Nachwirkungssignalverlauf „U“ zu ermitteln. Bei einem Schritt S34 wird der Kraftstoffeinspritzungsendpunkt „B2“ in dem erfassten Signalverlauf „W“ berechnet. Wie in 7B gezeigt ist, wird ein Schnittpunkt zwischen der genäherten geraden Linie „L3“ und einer geraden Linie, die den Druck „P3“ darstellt, als der Kraftstoffeinspritzungsendpunkt „B2“ berechnet.
Bei einem Schritt S35 (Phasen korrelierende Einrichtung) wird der Startpunkt des Nachwirkungssignalverlaufs „U“, der bei dem Schritt S33 berechnet wird, in eine Übereinstimmung mit dem Punkt „B2“, der bei dem Schritt S34 berechnet wird, gebracht, wodurch der Nachwirkungssignalverlauf „U“ mit dem erfassten Signalverlauf „W“ korreliert wird. Bei einem Schritt S36 (nähernde Einrichtung eines erfassten Signalverlaufs) wird ein Teil des erfassten Signalverlaufs „W“, der der spezifizierten Dauer „Ta“ von dem Punkt „B2“ entspricht, an die gerade Linie „L3“ genähert. Bei einem Schritt S37 (einer nähernden Einrichtung eines Modellsignalverlaufs) wird ein Teil des Nachwirkungssignalverlaufs „U“, der der spezifizierten Dauer „Ta“ von dem Punkt „B2“ entspricht, an die gerade Linie „L4“ genähert.
Bei einem Schritt S38 wird ein Abstand zwischen der Linie „L3“ und der Linie „L4“ als der Phasenunterschied Δt berechnet. Bei einem Schritt S39 wird der Nachwirkungssignalverlauf „U“ so korrigiert, dass der Phasenunterschied Δt null wird.
Bei einem Schritt S40 (Amplitudenkorrektureinrichtung) wird während der spezifizierten Dauer „Tb“ von dem Punkt „B1“ der Dämpfungskoeffizient „k“ des Nachwirkungssignalverlaufs „U“ auf eine solche Art und Weise korrigiert, dass die Summation des Unterschieds der Amplitude zwischen dem Nachwirkungssignalverlauf „U“ und dem erfassten Signalverlauf „W“ ein minimaler Wert wird.
Bei einem Schritt S41 (Signalverlaufsextraktionseinrichtung) wird der korrigierte Nachwirkungssignalverlauf „U“ von dem erfassten Signalverlauf „W“ subtrahiert. Der Signalverlauf „Wn“ für einen Druck der n-ten Kraftstoffeinspritzung wird dadurch, wie in 5F und 6E gezeigt ist, ermittelt.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Phasenunterschied Δt zwischen dem Intervall des erfassten Signalverlaufs „WI“ und dem Nachwirkungssignalverlauf „U“ berechnet, und der Nachwirkungssignalverlauf „U“ wird so korrigiert, dass der Phasenunterschied Δt null wird. Da daher der Phasenunterschied zwischen dem Nachwirkungssignalverlauf „U“ und dem erfassten Signalverlauf „W“ während der Einspritzungsdauern „Tqn-1“ und „Tqn“ kleiner wird, kann der Signalverlauf „Wn“ für einen Kraftstoffdruck aufgrund der n-ten Kraftstoffeinspritzung genau extrahiert werden. Die tatsächliche Kraftstoffeinspritzungsbedingung „R3“, „R8“, „Rβ“, „R4“, „R7“ und „Q“ kann mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden, und das Maschinenausgangsdrehmoment und die Emission können genau gesteuert werden.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann ferner, da der Phasenunterschied Δt basierend auf einem Teil von Signalverläufen „WI“ und „U“ berechnet wird, bei denen sich der Druck zuerst erhöht, der Phasenunterschied Δt mit einer hohen Genauigkeit berechnet werden. Ein Teil von Signalverläufen „WI“ und „U“, der eine große Amplitude hat, wird ferner an die geraden Linien „L3“ und „L4“ genähert. Basierend auf diesen geraden Linien „L3“, „L4“ wird der Phasenunterschied Δt berechnet, sodass seine Berechnungslast beträchtlich reduziert werden kann, ohne die Berechnungsgenauigkeit zu verschlechtern.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ferner der Dämpfungskoeffizient „k“ auf eine solche Art und Weise korrigiert, dass der Unterschied der Amplitude zwischen dem korrigierten Nachwirkungssignalverlauf „U“ und dem Intervall des erfassten Signalverlaufs „WI“ ein minimaler Wert wird. Der Signalverlauf „Wn“ für einen Druck aufgrund der n-ten Kraftstoffeinspritzung kann somit mit einer hohen Genauigkeit extrahiert werden.
[Anderes Ausführungsbeispiel]
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt, kann jedoch beispielsweise auf die folgende Art und Weise ausgeführt sein. Die charakteristische Konfiguration aller Ausführungsbeispiele kann ferner kombiniert sein.
Bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel wird der Phasenunterschied Δt hinsichtlich eines Teils des Intervalls des erfassten Signalverlaufs „WI“, dessen Druck sich zuerst erhöht, berechnet. Als eine Modifikation kann der Phasenunterschied Δt hinsichtlich der aufeinanderfolgenden Teile des Intervalls des erfassten Signalverlaufs „WI“ berechnet werden. Der Phasenunterschied Δt kann alternativ hinsichtlich des ganzen Intervalls des erfassten Signalverlaufs „WI“ berechnet werden.
Der Phasenunterschied zwischen dem Intervall des erfassten Signalverlaufs „WI“ und dem Nachwirkungssignalverlauf „U“ kann berechnet werden, ohne die Signalverläufe an gerade Linien zu nähern. Während beispielsweise die Phase des Nachwirkungssignalverlaufs „U“ Stück für Stück verschoben wird, wird die Summation des Unterschieds zwischen dem Nachwirkungssignalverlauf „U“ und dem Intervall des erfassten Signalverlaufs „WI“ berechnet. Die Phase des Nachwirkungssignalverlaufs „U“ wird schließlich auf die Phase korrigiert, bei der der Unterschied ein minimaler Wert ist.
Bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel wird eine Mehrzahl von Modellsignalverläufen „CALn-2“ und „CALn-1“ synthetisiert, um den Nachwirkungssignalverlauf „U“ zu ermitteln. Hinsichtlich dieses Nachwirkungssignalverlaufs „U“ werden die Phasenkorrektur und die Dämpfungskoeffizientkorrektur durchgeführt.
Nachdem jeder der Modellsignalverläufe „CALn-2“ und „CALn-1“ korrigiert ist, können alternativ diese Signalverläufe synthetisiert werden, um den Nachwirkungssignalverlauf „U“ zu ermitteln.
Bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist der Modellsignalverlauf „CAL“ durch die Formel (1) ausgedrückt, und der Bezugsdruck „p“ wird aus der Formel (1) berechnet. Der Bezugsdruck „p“ kann alternativ in einer Abbildung gespeichert sein, und diese Abbildung kann als der Modellsignalverlauf verwendet sein.
Das Steuerventil 14 kann ein Drei-Wege-Ventil sein. Selbst während einer Kraftstoffeinspritzungsdauer muss der Kraftstoff in der Gegendruckkammer 11c nicht lecken.

Claims

Signalverlaufserfassungsvorrichtung für einen Kraftstoffdruck, die auf ein Kraftstoffeinspritzungssystem, das einen Kraftstoffinjektor (10), der einen Kraftstoff durch ein Kraftstoffeinspritzungsloch (11b) in eine interne Verbrennungsmaschine einspritzt, und einen Kraftstoffdrucksensor (20), der eine Variation in dem Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffversorgungskanal aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung durch den Kraftstoffinjektor erfasst, aufweist, angewendet ist, mit: einer ermittelnden Einrichtung (30) eines erfassten Signalverlaufs zum Ermitteln eines Mehrstufeneinspritzungssignalverlaufs mittels des Kraftstoffdrucksensors, während eine Mehrstufenkraftstoffeinspritzung während eines Verbrennungszyklus der internen Verbrennungsmaschine durchgeführt wird; einer Modellsignalverlaufsspeichereinrichtung (30) zum Speichern eines Bezugsmodellsignalverlaufs von dem Zeitpunkt, zu dem eine (n-1)-te Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, bis zu dem Zeitpunkt, bevor eine n-te, wobei n≧2 gilt, Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird; einer Phasen korrelierenden Einrichtung zum Korrelieren des Bezugsmodellsignalverlaufs mit dem Mehrstufeneinspritzungssignalverlauf, und einer einen Signalverlauf extrahierenden Einrichtung (30) zum Extrahieren eines Signalverlaufs für einen Druck aufgrund der n-ten Kraftstoffeinspritzung durch Subtrahieren des korrelierten Bezugsmodellsignalverlaufs von dem Mehrstufeneinspritzungssignalverlauf, wobei die Phasen korrelierende Einrichtung den Bezugsmodellsignalverlauf mit dem Mehrstufeneinspritzungssignalverlauf auf eine solche Art und Weise korreliert, dass ein Phasenunterschied zwischen einem Intervall des erfassten Signalverlaufs und einem Intervall des Bezugsmodellsignalverlaufs ein minimaler Wert wird, und das Intervall des erfassten Signalverlaufs dem erfassten Mehrstufeneinspritzungssignalverlauf während einer Dauer von einem Zeitpunkt, zu dem die (n-1)-te Kraftstoffeinspritzung beendet ist, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die n-te Kraftstoffeinspritzung gestartet wird, entspricht, und das Intervall des Bezugsmodellsignalverlaufs dem Bezugsmodellsignalverlauf während einer Dauer von einem Zeitpunkt, zu dem die (n-1)-te Kraftstoffeinspritzung beendet ist, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die n-te Kraftstoffeinspritzung gestartet wird, entspricht, und bei der die Phasen korrelierende Einrichtung das Intervall des erfassten Signalverlaufs, dessen Druck sich zuerst erhöht, mit dem Intervall des Bezugsmodellsignalverlaufs, dessen Druck sich zuerst erhöht, korreliert.
Signalverlaufserfassungsvorrichtung für einen Kraftstoffdruck nach Anspruch 1, bei der die Phasen korrelierende Einrichtung eine nähernde Einrichtung eines Bezugsmodellsignalverlaufs zum Nähern des Intervalls des erfassten Signalverlaufs, dessen Druck sich zuerst erhöht, an eine gerade Linie und zum Nähern des Intervalls des Bezugsmodellsignalverlaufs, dessen Druck sich zuerst erhöht, an eine andere gerade Linie aufweist, und die Phasen korrelierende Einrichtung das Intervall des erfassten Signalverlaufs und das Intervall des Bezugsmodellsignalverlaufs basierend auf den genäherten geraden Linien korreliert.
Signalverlaufserfassungsvorrichtung für einen Kraftstoffdruck nach einem der Ansprüche 1 bis 2, mit ferner einer Amplitudenkorrektureinrichtung (30) zum Korrigieren eines Amplitudengewinns des Bezugsmodellsignalverlaufs auf eine solche Art und Weise, dass ein Unterschied der Amplitude zwischen dem Intervall des Bezugsmodellsignalverlaufs und dem Intervall des erfassten Signalverlaufs ein minimaler Wert wird.