DE10056477B4

DE10056477B4 - Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10056477B4
Application number: DE10056477.1A
Authority: DE
Inventors: Nobuhiko Shima; Takashi Kikutani; Hitoshi Kato
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2015-11-12
Anticipated expiration: 2020-11-16
Also published as: DE10056477B9; FR2801075B1; US6354274B1; DE10056477A1; FR2801075A1

Abstract

Brennstoffeinspritzvorrichtung, mit: einer Einspritzeinrichtung (2) zum Einspritzen von Brennstoff in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine (1), einem Drucksammelrohr (4) zum Ansammeln von Hochdruckbrennstoff und zum Zuführen des Hochdruckbrennstoffs zu der Einspritzeinrichtung (2), einer Brennstoffdruckerfassungseinrichtung (14) zum Erfassen des Brennstoffdrucks (NPCn) innerhalb des Drucksammelrohrs (4), und einer Steuerungseinrichtung (11) zum Steuern der Einspritzeinrichtung (2) zum Einspritzen des Brennstoffs, wobei die Steuerungseinrichtung (11) einen Einspritzbeginn der Einspritzeinrichtung (2) auf der Basis des erfassten Brennstoffdrucks berechnet, die Steuerungseinrichtung (11) ferner eine vorläufige Einspritzdauer (TQMF) auf der Basis des erfassten Brennstoffdrucks (NPCn) berechnet, die Brennstoffdruckerfassungseinrichtung (14) einen Einspritzzeitbrennstoffdruck (NPCMn) innerhalb des Drucksammelrohrs (4) zum Einspritzbeginn erfasst, die Steuerungseinrichtung (11) erneut eine gegenwärtige Einspritzdauer auf der Basis des Einspritzzeitbrennstoffdrucks (NPCMn) berechnet, wenn der Einspritzzeitbrennstoffdruck (NPCMn) korrekt erfasst wird, die Steuerungseinrichtung (11) die vorläufige Einspritzdauer als die gegenwärtige Einspritzdauer verwendet, wenn der Einspritzzeitbrennstoffdruck (NPCMn) nicht korrekt erfasst wird, die Steuerungseinrichtung (11) bestimmt, dass der Einspritzzeitbrennstoffdruck (NPCMn) korrekt erfasst wird, wenn die absolute Differenz zwischen dem Einspritzzeitbrennstoffdruck (NPCMn) und dem Brennstoffdruck (NPCn) kleiner oder gleich einem bestimmten Betrag (α) ist, und die Steuerungseinrichtung (11) bestimmt, dass der Einspritzzeitbrennstoffdruck (NPCMn) nicht korrekt erfasst wird, wenn die absolute Differenz zwischen dem Einspritzzeitbrennstoffdruck (NPCMn) und dem Brennstoffdruck (NPCn) größer als der bestimmte Betrag (α) ist.

Description

GRUNDLAGEN DER ERFINDUNG
1. Bereich der Erfindung:
Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzvorrichtung zum Zuführen eines Hochdruckbrennstoffs zu einer Brennstoffeinspritzeinrichtung (Injektor), die in einem Fahrzeug verwendbar ist.
2. Beschreibung des Standes der Technik:
In einer Diesel-Brennkraftmaschine berechnet eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) eine Befehlseinspritzzeit und eine Befehlseinspritzmenge an Brennstoff auf der Basis einer Maschinenbelastung, wie einer Maschinendrehzahl, einem Beschleunigungsgrad und dergleichen.
In einem Drucksammelungs-Brennstoffeinspritzsystem bzw. Common-Rail-Brennstoffeinspritzsystem, in welchem Brennstoff von einem Drucksammelrohr bzw. Common-Rail einer Einspritzeinrichtung zugeführt wird, wird innerhalb des Common-Rail ein Brennstoffdruck ermittelt, und eine elektronische Steuerungseinheit berechnet eine Brennstoffeinspritzzeit und eine Brennstoffeinspritzmenge auf der Basis des Brennstoffdrucks, der Befehlseinspritzzeit und der Befehlseinspritzmenge. Die elektronische Steuerungseinheit steuert die Erregung der Einspritzeinrichtung auf der Basis des Einspritzbeginns, nachstehend auch als Einspritzzeit bezeichnet, der Einspritzmenge und eines pulsierenden Ausgangssignals eines Drehzahlerfassungssensors.
Aus der Druckschrift JP H03-18 645 A wird gemäß der Darstellung in den 13 und 24 ein Brennstoffdruck NPC innerhalb des Common-Rail erfasst, wenn ein vorbestimmter Puls vom Drehzahlsensor ausgegeben wird. Eine elektronische Steuerungseinheit berechnet eine Brennstoffeinspritzzeit einschließlich einer Brennstoffeinspritzzeit-Pulsanzahl CNECAMF und eine redundante Zeit TTMF, sowie eine Einspritzperiode bzw. Einspritzdauer TQMF auf der Basis des erfassten Brennstoffdrucks NPC.
Gemäß der Darstellung in den 13 und 24 berechnet somit die elektronische Steuerungseinheit eine Brennstoffeinspritzzeit auf der Basis einer Befehlseinspritzzeit TFIN von einem oberen Totpunkt TDC und einer erhaltenen Einspritzverzögerungszeit TDM auf der Basis des Brennstoffdrucks NPC. Die Befehlseinspritzzeit TFIN wird in Form von Winkelgraden (°CA bzw. °KW, d. h. Kurbelwellenwinkel) erhalten. Beispielsweise bestimmt die elektronische Steuerungseinheit den vorbestimmten Puls als Steuerungsanfangsposition und berechnet die Einspritzzeit bzw. den Einspritzzeitpunkt entsprechend dieser Steuerungsanfangsposition. Die elektronische Steuerungseinheit zählt Pulse von der Steuerungsanfangsposition und bestimmt die redundante Zeit TTMF zur Steuerung der Einspritzzeit.
Da die elektronische Steuerungseinheit die Einspritzzeit bzw. den Einspritzzeitpunkt berechnen muss, bevor die elektronische Steuerungseinheit spätestens mit dem Zählen der Pulse beginnt, muss der Brennstoffdruck NPC innerhalb des Common-Rail vor einer Berechnung der Einspritzzeit ermittelt werden. In gleicher Weise berechnet die elektronische Steuerungseinheit die Einspritzdauer TQMF, bevor die elektronische Steuerungseinheit mit dem Zählen der Pulse beginnt.
Wird eine Voreinspritzung (Piloteinspritzung) durchgeführt, dann berechnet die elektronische Steuerungseinheit eine Voreinspritzzeit einschließlich einer Voreinspritzzeit-Pulsanzahl CNECAPF und einer redundanten Zeit TTPF auf der Basis der Befehlseinspritzzeit TFIN, einem Zeitintervall TINT, einer Einspritzvollendungsverzögerungszeit TDEP und einer Voreinspritzdauer TQPF. Da somit die elektronische Steuerungseinheit eine Voreinspritzdauer TQPF auf der Basis des Brennstoffdrucks NPC vor der Steuerungsanfangsposition berechnen muss, ist der Brennstoffdruck spätestens vor der Steuerungsanfangsposition zu erfassen.
Der Brennstoffdruck innerhalb des Common-Rail ändert sich jedoch infolge einer Brennstoffdruckzufuhr von einer Hochdruckbrennstoffversorgungspumpe. Somit entsteht während eines Übergangszustands beim Fahren wie einer Beschleunigung eine Differenz zwischen der berechneten Einspritzmenge und einer tatsächlichen Einspritzmenge der Einspritzeinrichtung infolge einer Druckdifferenz zwischen dem erfassten Brennstoffdruck und einem tatsächlichen Einspritzzeitbrennstoffdruck.
Zur Verminderung der Differenz wird gemäß der Druckschrift JP H05-125 985 A ein Brennstoffdruck innerhalb eines Common-Rail erfasst, wenn eine elektronische Steuerungseinheit die Erregung einer Brennstoffeinspritzeinrichtung beendet, und es wird ein Einspritzzeitpunkt und eine Einspritzdauer für einen nächsten Zylinder auf der Basis des erfassten Brennstoffdrucks berechnet.
Da jedoch die Berechnung um eine Einspritzung verzögert ist, wird gemäß der Druckschrift JP H05-125 985 A eine Druckdifferenz zwischen dem erfassten Brennstoffdruck in einem vorherigen Zylinder und einem tatsächlichen Brennstoffdruck in einem nächsten Zylinder vergrößert zum Bewirken einer großen Differenz zwischen der berechneten Befehlseinspritzmenge und einer tatsächlichen Einspritzmenge.
In der DE 197 26 757 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer mit mehreren Brennräumen versehenen Brennkraftmaschine beschrieben. Die Brennkraftmaschine dient insbesondere für ein Kraftfahrzeug, das mit mehreren Brennräumen versehen ist, denen jeweils ein Einspritzventil zugeordnet ist, mit dem jeweils Kraftstoff direkt in den zugehörigen Brennraum einspritzbar ist. Des Weiteren ist eine Pumpe zur Erzeugung eines Drucks auf den den Einspritzventilen zugeführten Kraftstoff vorgesehen sowie ein Drucksensor zur Messung des auf den Kraftstoff wirkenden Drucks. Des Weiteren ist ein Steuergerät zur Steuerung und/oder Regelung der eine Verbrennung des Kraftstoffs in den Brennräumen beeinflussenden Größen vorhanden. Das Steuergerät ist dabei dazu vorgesehen, den bei der nächsten Einspritzung von Kraftstoff in einen der Brennräume auf den Kraftstoff voraussichtlich einwirkenden Druck aus einem Mittelwert und einem Korrekturwert zu ermitteln.
In der JP H06-93 915 A ist eine Steuerungsvorrichtung zur Aufspeicherungskraftstoffeinspritzung für eine Brennkraftmaschine beschrieben.
In der DE 197 12 143 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine beschrieben. Die Kraftstoffeinspritzung ist in wenigstens eine erste Teileinspritzung und eine zweite Teileinspritzung aufgeteilt. Ein die eingespritzte Kraftstoffmenge bestimmendes Signal ist mit einem Korrekturwert korrigierbar. Der Korrekturwert wird multiplikativ aus einem ersten Wert und einem zweiten Wert gebildet.
In der WO 99/28 610 A1 sind ein Verfahren zum Einspritzen von Hochdruckkraftstoff und Einrichtung dafür beschrieben.
In der JP H11-159 372 A ist eine Einspritzsteuerungsvorrichtung für eine Aufspeicher-Mehrzylinder-Brennkraftmaschine beschrieben.
In der DE 197 40 608 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer kraftstoffeinspritzbezogenen Kenngröße für einen Verbrennungsmotor mit Common-Rail-Einspritzanlage beschrieben. Insbesondere ist ein Verfahren zur Bestimmung wenigstens einer kraftstoffeinspritzbezogenen Kenngröße für einen Verbrennungsmotor mit einer Common-Rail-Kraftstoffeinspritzanlage individuell für jeden Motorbrennraum und jeden Einspritzvorgang beschrieben. Der Druck in dem den Motorbrennräumen gemeinsam zugeordneten Verteilerdruckraum der Common-Rail-Kraftstoffeinspritzanlage wird über einen jeweiligen Kraftstoffeinspritzvorgang für einen jeweiligen Brennraum hinweg in seinem Verlauf mittels eines Drucksensors des Verteilerdruckraums erfasst. Aus dem erfassten Druckverlauf wird ein zugehöriges Druckverlaufsmuster gewonnen, aus dem die wenigstens eine kraftstoffeinspritzbezogene Kenngröße individuell für jeden Brennraum und jeden Einspritzvorgang bestimmt wird.
Die JP H07-012 027 A beschreibt eine elektronische Steuerungsvorrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren für ein Kraftstoffeinspritzsystem.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Differenz zwischen einer berechneten Befehlseinspritzmenge und einer tatsächlichen Einspritzmenge in einem Drucksammelungs-Brennstoffeinspritzsystem bzw. Common-Rail-Brennstoffeinspritzsystem zu vermindern.
Diese Aufgabe wird durch eine Brennstoffeinspritzvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Einspritzdauer auf der Basis eines Brennstoffdrucks zur Einspritzzeit bzw. zum Einspritzbeginn (nachstehend als Einspritzzeitbrennstoffdruck bezeichnet) berechnet. Somit kann eine Einspritzdauer auf der Basis des tatsächlichen Brennstoffdrucks zur Einspritzzeit bzw. zum Einspritzbeginn erhalten werden. Die Differenz zwischen der berechneten Einspritzmenge und der tatsächlichen Einspritzmenge wird somit vermindert.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine vorläufige Einspritzdauer berechnet, und die Einspritzdauer wird erneut berechnet, wenn der Einspritzzeitbrennstoffdruck korrekt erfasst ist. Somit ändert sich die Einspritzmenge nicht in abrupter Weise, auch wenn der Brennstoffdruck nicht korrekt erfasst wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Korrektur berechnet auf der Basis des Einspritzzeitbrennstoffdrucks, ein vorausgesagter (angenommener) Druck wird berechnet auf der Basis der Korrektur, und die Einspritzdauer wird auf der Basis des vorausgesagten Drucks berechnet. Auf diese Weise wird eine Differenz zwischen der berechneten Einspritzdauer und einer tatsächlichen erforderlichen Einspritzdauer vermindert.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden verständlich durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Drucksammel-Brennstoffeinspritzsystems bzw. Common-Rail-Brennstoffeinspritzsystems gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Brennstoffeinspritzsteuerung (erstes Ausführungsbeispiel),
3 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der früheren Hälfte einer Mehrfacheinspritzsteuerung (erstes Ausführungsbeispiel),
4 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der späteren Hälfte der Mehrfacheinspritzsteuerung (erstes Ausführungsbeispiel),
5 ein Zeitdiagramm der Brennstoffeinspritzung (erstes Ausführungsbeispiel),
6 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung einer Beziehung zwischen einem vorausgesagten Druck und einer Einspritzverzögerungszeit (erstes Ausführungsbeispiel),
7 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung einer Beziehung zwischen einer Einspritzdauer, einem Brennstoffdruck und einer Befehlseinspritzmenge (erstes Ausführungsbeispiel),
8 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung einer Beziehung zwischen einer Drehzahl, einer Einspritzmenge und einem Intervall (erstes Ausführungsbeispiel),
9 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung eines Schaltvorgangs einer Redundanzwinkelsteuerung und einer Zeitsteuerung (erstes Ausführungsbeispiel),
10 ein Zeitdiagramm einer Vielzahl von Einspritzungen im Rahmen der Redundanzwinkelsteuerung (erstes Ausführungsbeispiel),
11 ein Zeitdiagramm einer Vielzahl von Einspritzungen im Rahmen der Zeitsteuerung (erstes Ausführungsbeispiel),
12 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung einer Beziehung zwischen dem Intervall und der Einspritzverzögerungszeit (erstes Ausführungsbeispiel),
13 ein Zeitdiagramm einer Vielzahl von Einspritzungen (Stand der Technik),
14 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Brennstoffeinspritzsteuerung (zweites Ausführungsbeispiel),
15 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines normalen Pilotbereichs einer Mehrfacheinspritzsteuerung (zweites Ausführungsbeispiel),
16 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines frühen Pilotbereichs der Mehrfacheinspritzsteuerung (zweites Ausführungsbeispiel),
17 ein Zeitdiagramm der Brennstoffeinspritzung (zweites Ausführungsbeispiel),
18 ein Zeitdiagramm des frühen Pilotbereichs (zweites Ausführungsbeispiel),
19 ein Zeitdiagramm des normalen Pilotbereichs (zweites Ausführungsbeispiel),
20 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung einer Beziehung zwischen einem vorausgesagten Druck und einer Einspritzverzögerungszeit (zweites Ausführungsbeispiel),
21 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung einer Relation zwischen einer Einspritzdauer, einem Brennstoffdruck und einer Befehleinspritzmenge (zweites Ausführungsbeispiel),
22 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung einer Drehzahl, einer Einspritzmenge und einem Intervall (zweites Ausführungsbeispiel),
23A eine Darstellung zur Veranschaulichung gleichartiger Zylinder bei zwei Druckzuführungen und drei Einspritzungen (zweites Ausführungsbeispiel),
23B eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung gleichartiger Zylinder bei einer Druckzuführung und einer Einspritzung (zweites Ausführungsbeispiel), und
24 ein Zeitdiagramm von Mehrfacheinspritzungen (Stand der Technik).
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Gemäß 1 umfasst eine Diesel-Brennkraftmaschine 1 eine Einspritzeinrichtung (Injektor) 2 für eine Brennkammer jedes Zylinders. Ein elektromagnetisches Einspritzsteuerungsventil 3 steuert durch Ein-Aus-Schalten eine Brennstoffeinspritzung durch die Einspritzeinrichtung 2 in die Maschine 1. Jede Einspritzeinrichtung 2 ist mit einem Hochdrucksammelrohr bzw. Common-Rail 4 verbunden, das gemeinsam für jeden Zylinder verwendet wird. Wird das Einspritzsteuerungsventil 3 geöffnet, dann wird Brennstoff von dem Common-Rail 4 in die Maschine 1 mittels der Einspritzeinrichtung 2 eingespritzt.
Die Einspritzeinrichtung 2 umfasst eine Nadel bzw. Düsennadel zum Öffnen oder Schließen einer Düse und eine Staudruckkammer bei der Staudruckseite derselben, auf welche der Brennstoffdruck des Common-Rail 4 einwirkt. Das Einspritzsteuerungsventil 3 ist zwischen der Staudruckkammer und einer Niederdruckseite vorgesehen. Wird das Einspritzsteuerungsventil 3 geschlossen, dann ermöglicht der Brennstoffdruck innerhalb der Staudruckkammer ein Schließen der Düsennadel. Wird das Einspritzsteuerungsventil 3 geöffnet, dann wird der Brennstoffdruck innerhalb der Staudruckkammer zur Niederdruckseite entspannt, so dass zum Bewirken einer Einspritzung von Brennstoff die Düsennadelgeöffnet wird.
Daher muss ein Brennstoff, dessen Druck dem Brennstoffeinspritzdruck entspricht, ständig in dem Common-Rail 4 angesammelt werden. Das Common-Rail 4 ist mit einer Hochdruckversorgungspumpe 7 mittels eines Zuführungsrohrs 6 einschließlich eines Rückschlagventils 5 verbunden.
Die Hochdruckpumpe 7 saugt Brennstoff aus einem Brennstofftank 8 über eine Brennstoffzuführungspumpe 9 an. Die Hochdruckpumpe 7 umfasst eine Nocke zur Synchronisation mit der Drehung der Maschine 1 zum Bewirken einer hin- und hergehenden Bewegung eines Tauchkolbens, erzeugt im Brennstoff den erforderlichen hohen Druck und führt ihn dem Common-Rail 4 zu. Die Hochdruckpumpe 7 umfasst ferner eine Entlademengensteuerungseinrichtung 10.
Eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 11 steuert den Betrieb des Einspritzsteuerungsventils 3 und der Entlademengensteuerungseinrichtung 10. Erfassungssignale eines Drehzahlsensors 12 und eines Beschleunigungsöffnungsgradsensors bzw. Gaspedalsensors 13 werden in die elektronische Steuerungseinheit 11 eingegeben, und Eingangssignale eines Drucksensors 14 zur Erfassung des Brennstoffdrucks im Common-Rail 4 (d. h. des Raildrucks) und verschiedener anderer Sensoren 15 erfassen eine Wassertemperatur, eine Ansauglufttemperatur, einen Ansaugluftdruck und dergleichen, die der elektronischen Steuerungseinheit 11 zugeführt werden.
Die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt eine Betriebsbedingung der Maschine 1 auf der Basis der Erfassungs- und Eingangssignale, und gibt Steuerungssignale zu dem Einspritzsteuerungsventil 3 und der Entlademengensteuerungseinrichtung 10 ab. Die elektronische Steuerungseinheit 11 umfasst Speichereinrichtungen (RAM, ROM) zum Speichern von Erfassungsdaten, Steuerungsprogrammen und dergleichen.
Eine Brennstoffeinspritzsteuerung durch die elektronische Steuerungseinheit 11 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 beschrieben.
Eine Drehzahl Ne und ein Beschleunigungsöffnungsgrad Accp werden in die elektronische Steuerungseinheit 11 mittels des Drehzahlsensors 12 und des Beschleunigungsöffnungsgradsensors 13 eingegeben (2, Schritt 100). Danach berechnet die elektronische Steuerungseinheit 11 eine Befehlseinspritzmenge QFIN auf der Basis der Drehzahl Ne und des Beschleunigungsöffnungsgrades Accp unter Verwendung eines vorbestimmten Programms und eines Kennfelds (2, Schritt 110).
In gleicher Weise berechnet die elektronische Steuerungseinheit 11 einen Befehlseinspritzzeitpunkt TFIN, nachstehend auch als Befehlseinspritzzeit TFIN bezeichnet, auf der Basis der Drehzahl Ne und der Befehlseinspritzmenge QFIN unter Verwendung eines (nicht gezeigten) Kennfelds (2, Schritt 120). Ein Brennstoffdruck NPCn innerhalb des Common-Rail 4 wird der elektronischen Steuerungseinheit 11 über den Drucksensor 14 zugeführt (2, Schritt 130). Hierbei bedeutet der Zusatz „n” gegenwärtig erfasste Daten in diesem Ablauf.
Die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt, ob eine Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird, bei welcher Brennstoff zu einer Vielzahl von Zeiten durch eine Voreinspritzung (Piloteinspritzung) eingespritzt wird oder nicht (2, Schritt 140). Die elektronische Steuerungseinheit 11 kann dabei bestimmen, dass die Mehrfacheinspritzungen auf der Basis der Fahrbedingungen erfolgen sollen oder zuvor mittels eines Schalters eingestellt werden können.
Wird durch die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt, dass Mehrfacheinspritzungen nicht durchgeführt werden sollen, dann berechnet die elektronische Steuerungseinheit 11 einen vorausgesagten Druck NPCF durch Einsetzen des Brennstoffdrucks NPCn aus Schritt 130 in die nachfolgenden Gleichungen (2, Schritt 150). NPCF = NPCn + ΔPC ΔPC = NPCM_n-1 – NPC_n-1
Hierbei bezeichnet NPC_n-1 einen Brennstoffdruck, der der elektronischen Steuerungseinheit 11 in einem Schritt 130 (2) eines vorherigen Ablaufs zugeführt worden ist. NPCM_n-1 bezeichnet einen Einspritzzeitbrennstoffdruck gemäß einem (nachfolgend noch beschriebenen) Schritt 240 (2) eines vorherigen Ablaufs.
Die Druckdifferenz ΔPC zwischen NPC_n-1 und NPCM_n-1 ist etwa gleich der Differenz bei diesem Ablauf ungeachtet eines normalen Fahrbetriebs oder eines Übergangsfahrbetriebs. Somit wird der vorausgesagte Druck NPCF unter Berücksichtung der Druckdifferenz ΔPC zur Verminderung eines Fehlers bei der Einspritzzeit dieses Ablaufs berechnet.
Eine Einspritzverzögerungszeit TDM wird berechnet auf der Basis des vorausgesagten Drucks NPCF in Abhängigkeit von einem Kennfeld gemäß 6 (2, Schritt 160). Die Einspritzverzögerungszeit TDM ist gemäß der Darstellung in 5 bestimmt als die Zeit von der Erregung der Einspritzeinrichtung 2 bis zum tatsächlichen Einspritzen des Brennstoffs. Da der Brennstoffdruck auf die Düsennadel zum Öffnen der Düse einwirkt, ist die Einspritzverzögerungszeit in der Einspritzeinrichtung 2 in Abhängigkeit von dem Brennstoffdruck variabel. Das Kennfeld kann durch Experimente bestimmt werden zum Erhalten einer Beziehung zwischen dem Brennstoffdruck und der Einspritzverzögerungszeit.
Eine Einspritzzeit bzw. ein Einspritzbeginn wird auf der Basis der Befehlseinspritzzeit TFIN gemäß Schritt 120 (2) und der Einspritzverzögerungszeit TDM gemäß Schritt 160 (2) berechnet (2, Schritt 170). Die Einspritzzeit wird gemäß 5 erhalten aus der Einspritzzeit-Pulsanzahl CNECAMF von einer Steuerungsanfangsposition bis unmittelbar vor dem Einspritzstartzeitpunkt, und einer Redundanzzeit TTMF von diesem Puls bis zum Einspritzstartzeitpunkt. (A – TFIN)/X = CNECAMF + Z (Z/X) × Y – TDM = TTMF falls TTMF < 0, dann wird der nachfolgende Schritt durchgeführt. CNECAMF ← CNECAMF – 1 TTMF ← TTMF + Y
Hierbei bezeichnet CNECAMF eine Integralzahl, und Z bezeichnet einen redundanten Wert. Gemäß der Darstellung in 5 bezeichnet A einen Winkel von der Steuerungsanfangsposition zu einem oberen Totpunkt TDC, und X bezeichnet einen Winkel entsprechend einem Ausgangspuls des Drehzahlsensors 12. Y bezeichnet eine Zeit, während der sich die Maschine um den Winkel X mit der Drehzahl zu diesem Zeitpunkt dreht. TFIN als Zeitpunkt wird mit ”°KW” angegeben.
Danach berechnet die elektronische Steuerungseinheit eine vorläufige Einspritzdauer TQMF auf der Basis der Befehlseinspritzmenge QFIN und des vorausgesagten Drucks NPCF in Abhängigkeit von einem Kennfeld gemäß 7 (2, Schritt 180). Die elektronische Steuerungseinheit bestimmt, ob die Steuerungsanfangsposition vorliegt oder nicht auf der Basis des Ausgangssignals des Drehzahlsensors 12 (2, Schritt 190). Liegt die Steuerungsanfangsposition nicht vor, dann wartet die elektronische Steuerungseinheit 11 bis zum Erreichen der Steuerungsanfangsposition. Liegt die Steuerungsanfangsposition vor, dann beginnt die elektronische Steuerungseinheit mit dem Zählen von Ausgangspulsen des Drehzahlsensors 12 (2, Schritt 200).
Die elektronische Steuerungseinheit bestimmt, ob die gezählte Pulsanzahl die Einspritzzeitpulsanzahl CNECAMF erreicht oder nicht (2, Schritt 210). Erreicht die gezählte Pulsanzahl nicht die Einspritzzeitpulsanzahl CNECAMF, dann wartet die elektronische Steuerungseinheit 11, bis die Einspritzzeitpulsanzahl CNECAMF erreicht ist. Liegt die Einspritzzeitpulsanzahl CNECAMF vor oder wurde sie erreicht, dann bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 11, ob die Einspritzzeitredundanzzeit TTMF abgelaufen ist oder nicht (2, Schritt 220).
Die elektronische Steuerungseinheit 11 wartet, bis die Einspritzzeitredundanzzeit TTMF abgelaufen ist, und ist die Einspritzzeitredundanzzeit TTMF abgelaufen, dann erregt die elektronische Steuerungseinheit 11 die Einspritzeinrichtung 2 (2, Schritt 230). In diesem Falle wirkt der Brennstoffdruck auf die Düsennadel in der Einspritzeinrichtung 2 zum Öffnen der Düse ein.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Einspritzzeitbrennstoffdruck NPCMn innerhalb des Common-Rail 4 der elektronischen Steuerungseinheit 11 über den Drucksensor 14 zugeführt (2, Schritt 240). Die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt, ob eine absolute Differenz zwischen dem Einspritzzeitbrennstoffdruck NPCMn und dem Brennstoffdruck NPCn in Schritt 130 (2) größer als ein bestimmter Betrag α ist oder nicht (2, Schritt 250).
Ist die absolute Differenz kleiner als der bestimmte Betrag α, dann bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 11, dass der Einspritzzeitbrennstoffdruck NPCMn korrekt eingegeben wurde ohne einen Einfluss durch Rauschen (Störungen) oder dergleichen, und die elektronische Steuerungseinheit 11 berechnet erneut eine Einspritzdauer TQMF auf der Basis der Befehleinspritzzeitmenge QFIN und des Einspritzbrennstoffdrucks NPCMn in Abhängigkeit von dem Kennfeld gemäß 7 (2, Schritt 260). Hierbei kann der bestimmte Betrag α durch Experimente bestimmt werden.
Ist die absolute Differenz größer als der bestimmte Betrag α, dann bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 11, dass der Einspritzbrennstoffdruck NPCMn nicht korrekt eingegeben wurde infolge von Einflüssen durch Rauschen (Störungen) oder dergleichen, und die elektronische Steuerungseinheit 11 verwendet die vorläufige Einspritzdauer TQMF, die in Schritt 180 berechnet wurde (2, Schritt 270).
Die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt, ob die Einspritzdauer TQMF abgelaufen ist oder nicht (2, Schritt 280). Die elektronische Steuerungseinheit wartet, bis die Einspritzdauer TQMF abgelaufen ist, und ist die Einspritzdauer TQMF abgelaufen, dann beendet die elektronische Steuerungseinheit 11 die Erregung der Einspritzeinrichtung 2 (2, Schritt 290). Hierbei wirkt der Brennstoffdruck auf die Düsennadel in der Einspritzeinrichtung 2 zum Schließen der Düse ein, und die Brennstoffeinspritzung wird beendet. Nach dem Schritt 290 (2) ist die gegenwärtige Brennstoffeinspritzsteuerung vollständig abgeschlossen.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung berechnet die elektronische Steuerungseinheit 11 die Einspritzzeit bzw. dem Einspritzbeginn auf der Basis des vorausgesagten Drucks NPCF und berechnet die Einspritzdauer TQMF auf der Basis des tatsächlichen Einspritzzeitbrennstoffdrucks NPCMn. Beispielsweise wird gemäß 5 die vorläufige Einspritzdauer TQMF in der Weise berechnet, wie sie entsprechend einer gestrichelten Linie dargestellt ist. Wird jedoch die Einspritzdauer TQMF auf der Basis des Einspritzzeitbrennstoffdrucks NPCMn berechnet, dann wird die Einspritzdauer TQMF entsprechend einer durchgezogenen Linie korrigiert. Somit wird der Brennstoff, dessen Menge der Befehlseinspritzmenge QFIN in Schritt 110 (2) entspricht, auch bei einem Übergangsbetriebszustand eingespritzt, wobei die Differenz zwischen der Befehlseinspritzmenge QFIN und der tatsächlichen Einspritzmenge vermindert wird.
Bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 11, dass Mehrfacheinspritzungen gemäß Schritt 140 (2) durchzuführen sind, dann erhält die elektronische Steuerungseinheit 11 die Voreinspritzmenge QPILOT unter Verwendung eines (nicht dargestellten) Kennfelds (3, Schritt 305). Die elektronische Steuerungseinheit 11 berechnet eine Haupteinspritzmenge QMIN durch Subtrahieren der Voreinspritzmenge QPILOT von der Befehlseinspritzmenge QFIN gemäß Schritt 110 (3, Schritt 310). QMIN ← QFIN – QPILOT
Danach erhält die elektronische Steuerungseinheit 11 ein Intervall TINT (siehe 10) zwischen der Voreinspritzung (Piloteinspritzung) und der Haupteinspritzung auf der Basis der Drehzahl Ne und der Befehlseinspritzmenge QFIN in Abhängigkeit von einem Kennfeld gemäß 8 (3, Schritt 320). Die elektronische Steuerungseinheit 11 berechnet einen vorausgesagten Druck NPCFM zur Haupteinspritzung gemäß der nachfolgenden Gleichung (3, Schritt 330). NPCFM ← NPCn + (NPCM_n-1 – NPC_n-1)
Hierbei bedeutet NPCn einen Brennstoffdruck innerhalb des Common-Rail 4 gemäß 2, Schritt 130, NPCM_n-1 bezeichnet den Brennstoffdruck innerhalb des Common-Rail 4 in 2, Schritt 240 eines vorherigen Ablaufs, und NPC_n-1 bezeichnet den Brennstoffdruck bzw. Raildruck innerhalb des Common-Rail 4 gemäß Schritt 2, 130 eines vorherigen Ablaufs.
Die elektronische Steuerungseinheit 11 berechnet einen vorausgesagten Druck NPCFP zur Voreinspritzzeit gemäß der nachfolgenden Gleichung (3, Schritt 340). NPCFP ← NPCn + (NPCP_n-1 – NPC_n-1)
Hierbei bedeutet NPCP_n-1 einen Brennstoffdruck innerhalb des Common-Rail 4 gemäß einem (nachfolgend noch beschriebenen) Schritt 530 (4) eines vorherigen Ablaufs.
Die elektronische Steuerungseinheit 11 berechnet eine vorläufige Voreinspritzdauer TQPF auf der Basis des angenommenen Drucks NPCFP in 3, Schritt 340, und der Voreinspritzmenge QPILOT gemäß 3, Schritt 300, in Abhängigkeit von einem Kennfeld, das ähnlich dem in 7 gezeigten Kennfeld ist (3, Schritt 350).
Die elektronische Steuerungseinheit 11 berechnet eine Voreinspritzvollendungsverzögerungszeit TDEP auf der Basis des vorausgesagten Drucks NPCFP und der Voreinspritzmenge QPILOT in Abhängigkeit von einem (nicht. dargestellten) Kennfeld (Schritt 360). Die Voreinspritzvollendungsverzögerungszeit TDEP bezeichnet eine Zeit von der Entregung des Einspritzsteuerungsventils 3 bis zur tatsächlichen Beendigung der Brennstoffeinspritzung der Einspritzeinrichtung 2. Die elektronische Steuerungseinheit 11 berechnet eine Haupteinspritzverzögerungszeit TDM auf der Basis des vorausgesagten Drucks NPCFM bei der Haupteinspritzung in Abhängigkeit von einem in 6 dargestellten Kennfeld (3, Schritt 370).
Die elektronische Steuerungseinheit 11 berechnet gemäß der Darstellung in 10 eine Voreinspritzzeitpulsanzahl CNECAPF und eine Voreinspritzzeitredundanzzeit TTPF auf der Basis der Befehleinspritzzeit TFIN, dem Intervall TINT, der Voreinspritzvollendungsverzögerungszeit TDEP und der vorläufigen Voreinspritzdauer TQPF in Schritt 350 (3, Schritt 380). Diese Berechnung wird in gleicher Weise wie in Schritt 170 auf der Basis des oberen Totpunkts TDC als Kriterium durchgeführt.
Danach bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 11, ob eine Nacheilverhinderungsmarke bzw. ein Nacheilverhinderungsflag F (die nachstehend noch beschrieben wird) auf „1” gesetzt ist oder nicht (3, Schritt 390). Ist die Marke auf „1” gesetzt, dann bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 11, ob das Intervall TINT über dem ersten Schwellenwert T1 liegt oder nicht (3, Schritt 400). Liegt das Intervall TINT über dem ersten Schwellenwert T1, dann berechnet die elektronische Steuerungseinheit 11 eine Haupteinspritzzeitpulsanzahl CNECAMF und eine Haupteinspritzzeitredundanzzeit TTMF auf der Basis der Befehleinspritzzeit TFIN und der Haupteinspritzverzögerungszeit TDM (3, Schritt 410). Diese Berechnung wird in gleicher Weise wie in Schritt 170, 2, auf der Basis des oberen Totpunkts TDC als Kriterium durchgeführt. Ferner wird in die elektronische Steuerungseinheit 11 der Wert „1” der Nacheilverhinderungsmarke F eingegeben mit der Bedeutung, dass eine Redundanzwinkelsteuerung durchgeführt wird (3, Schritt 420).
Liegt das Intervall TINT unter dem ersten Schwellenwert T1, dann gibt die elektronische Steuerungseinheit 11 die Voreinspritzzeitpulsanzahl CNECAPF in die Haupteinspritzzeitpulsanzahl CNECAMF ein (3, Schritt 430). Danach berechnet die elektronische Steuerungseinheit 11 gemäß der Darstellung in 11 eine Haupteinspritzzeitredundanzzeit TTMF auf der Basis der Befehlseinspritzzeit bzw. des Befehlseinspritzzeitpunkts TFIN und der Haupteinspritzverzögerungszeit TDM gemäß Schritt 370 (3, Schritt 440). Diese Berechnung wird in gleicher Weise wie diejenige des Schritts 170, 2, durchgeführt. Ferner gibt die elektronische Steuerungseinheit 11 eine „0” in die Nacheilverhinderungsmarke F ein mit der Bedeutung, dass eine zeitliche Steuerung durchgeführt wird (3, Schritt 450).
Hat gemäß 3, Schritt 390, die Marke F nicht den Wert „1”, dann bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 11, ob das Intervall TINT über dem zweiten Schwellenwert T2 liegt oder nicht (3, Schritt 460). Liegt das Intervall TINT über dem zweiten Schwellenwert T2, dann führt die elektronische Steuerungseinheit 11 eine Redundanzwinkelsteuerung nach Schritt 410, 3, durch. Liegt das Intervall TINT unter dem zweiten Schwellenwert T2, dann führt die elektronische Steuerungseinheit 11 eine zeitliche Steuerung nach Schritt 430, 3, durch. Gemäß der Darstellung in 9 wird zwischen der Redundanzwinkelsteuerung und der zeitlichen Steuerung nicht häufig umgeschaltet, da der erste und zweite Schwellenwert T1 und T2 verwendet werden. Hierbei umfasst die Schalteinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Schritte 390, 400, 420, 450 und 460 in 3.
Nach der Vollendung des Schritts 420, 3, oder des Schritts 450, 3, berechnet die elektronische Steuerungseinheit 11 eine vorläufige Haupteinspritzdauer TQMF auf der Basis der Haupteinspritzmenge QMAIN gemäß Schritt 310 und dem vorausgesagten Druck NPCFM bei der Haupteinspritzung in Abhängigkeit von einem Kennfeld, das gleich dem in 7 gezeigten Kennfeld ist (4, Schritt 470). Die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt, ob der durch den Drehzahlsensor 12 erfasste Puls zur Steuerungsanfangsposition wird oder nicht (4, Schritt 480). Wird der Puls nicht zur Steuerungsanfangsposition, dann wartet die elektronische Steuerungseinheit 11, bis der Puls zur Steuerungsanfangsposition wird.
Ist die Steuerungsanfangsposition erreicht, dann beginnt die elektronische Steuerungseinheit 11 mit dem Zählen der Pulsanzahl beginnend mit der Steueranfangsposition (4, Schritt 490). Die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt, ob die Pulsanzahl die Voreinspritzzeitpulsanzahl CNECAPF erreicht oder nicht (4, Schritt 500). Ist die Voreinspritzzeitpulsanzahl CNECAPF noch nicht erreicht, dann wartet die elektronische Steuerungseinheit bis zum Erreichen des Werts CNECAPF. Ist der Wert CNECAPF erreicht, dann bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 11, ob die Voreinspritzzeitredundanzzeit TTPF abgelaufen ist oder nicht (4, Schritt 510).
Ist die Voreinspritzzeitredundanzzeit TTPF noch nicht abgelaufen, dann wartet die elektronische Steuerungseinheit 11, bis diese Zeit abgelaufen ist; ist die Voreinspritzzeitredundanzzeit TTPF abgelaufen, dann startet die elektronische Steuerungseinheit 11 die Erregung der Einspritzeinrichtung 2 (4, Schritt 520). Danach wird ein Voreinspritzzeitbrennstoffdruck NPCPn innerhalb des Common-Rail 4 zu diesem Zeitpunkt in die elektronische Steuerungseinheit 11 mittels des Drucksensors 14 eingegeben (4, Schritt 530). Die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt, ob eine absolute Differenz zwischen dem Voreinspritzzeitbrennstoffdruck NPCPn und dem Brennstoffdruck NPCn in Schritt 130 kleiner als ein bestimmter Betrag β ist oder nicht (4, Schritt 540).
Ist die absolute Differenz kleiner als der bestimmte Betrag β, dann bestimmt die elektronische Steuerungseinheit, dass der Voreinspritzzeitbrennstoffdruck NPCPn korrekt eingegeben wurde, und die elektronische Steuerungseinheit 11 berechnet erneut eine Voreinspritzdauer TQPF auf der Basis des Werts von NPCPn aus Schritt 350, 3 (4, Schritt 550). Die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt, ob die Voreinspritzdauer TQPF abgelaufen ist oder nicht (4, Schritt 560). Nach dem Ablaufen der Voreinspritzdauer TQPF beendet die elektronische Steuerungseinheit 11 die Erregung der Einspritzeinrichtung 2 (4, Schritt 570).
Ist die absolute Differenz kleiner als der bestimmte Betrag β, dann bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 11, dass der Piloteinspritzzeitbrennstoffdruck NPCPn nicht korrekt eingegeben wurde infolge einer Beeinflussung durch Rauschen, Störungen oder dergleichen, und die elektronische Steuerungseinheit 11 verwendet die vorläufige Voreinspritzdauer TQPF, die in Schritt 350, 3, berechnet wurde (4, Schritt 580). Die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt, ob die vorläufige Voreinspritzdauer TQPF abgelaufen ist oder nicht (4, Schritt 560). Nach dem Ablaufen von TQPF beendet die elektronische Steuerungseinheit 11 die Erregung der Einspritzeinrichtung 2 (4, Schritt 570).
Nach dem Schritt 210, 2, führt die elektronische Steuerungseinheit 11 Schritte gemäß der Darstellung in den 10 und 11 durch, und die elektronische Steuerungseinheit 11 berechnet erneut gemäß der vorstehenden Beschreibung die Haupteinspritzdauer TQMF auf der Basis des Haupteinspritzzeitbrennstoffdrucks NPCMn und führt eine Haupteinspritzung durch. Beispielsweise werden gemäß der Darstellung in den 10 und 11 die vorläufige Voreinspritzdauer TQPF und die vorläufige Haupteinspritzdauer TQMF gemäß den gestrichelten Linien berechnet. Werden jedoch die Voreinspritzduer TQPF und die Haupteinspritzdauer TQMF auf der Basis des Voreinspritzzeitbrennstoffdrucks NPCPn und des Haupteinspritzzeitbrennstoffdrucks NPCMn berechnet, dann werden die Werte TQPF und TQMF gemäß den durchgezogenen Linien korrigiert. Somit wird der Brennstoff, dessen Menge die Befehlseinspritzmenge QFIN in Schritt 110, 2, ist, auch während Übergangszuständen beim Fahren eingestellt, wobei die Differenz zwischen der Befehlseinspritzmenge QFIN und der tatsächlichen Einspritzmenge vermindert wird.
Wird das Intervall TINI verkürzt, dann ändert sich ferner gemäß der Darstellung in 12 die Einspritzverzögerungszeit TDM plötzlich infolge einer magnetischen Remanenz im Einspritzsteuerungsventil 3. Ist während einer Änderung der Drehzahl oder während eines Übergangszustands das tatsächliche Intervall TINT kleiner als das mittels der elektronischen Steuerungseinheit 11 berechnete Intervall TINT, dann vergrößert sich die Einspritzmenge plötzlich, da die Haupteinspritzdauer TQMF in beiden Fällen gleich ist.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt jeweils eine Umschaltung zwischen der Redundanzwinkelsteuerung und der zeitlichen Steuerung in Abhängigkeit vom Intervallwert TINT. Gemäß 11 wird die Voreinspritzzeitpulsanzahl CNECAPF in gleicher Weise wie die Haupteinspritzzeitpulsanzahl CNECAMF angepasst, und die Haupteinspritzzeitverzögerungszeit TTMF steuert den Beginn der Erregung, wodurch eine Veränderung des Intervalls TINT infolge von Drehzahländerungen, die eine plötzliche Änderung der Einspritzmenge bewirken, unterdrückt werden.
Gemäß der Darstellung in 10 steuert die Redundanzwinkelsteuerung unabhängig die Einspritzzeit entsprechend der Voreinspritzzeitpulsanzahl CNECAPF und der Haupteinspritzzeitpulsanzahl CNECAMF. Gemäß der Redundanzwinkelsteuerung üben die Drehzahländerungen und die Ne-Pulsamplitude des Drehzahlsensors 12 einen Änderungseinfluss auf das tatsächliche Intervall aus.
Jedoch wird die tatsächliche Einspritzzeit bezüglich des oberen Totpunkts TDC nicht in dieser Weise beeinflusst.
Andererseits steuert gemäß 11 die zeitliche Steuerung in gemeinsamer Weise die Voreinspritzzeitpulsanzahl CNECAPF und die Haupteinspritzzeitpulsanzahl CNECAMF auf jeweils den gleichen Wert. Gemäß der zeitlichen Steuerung üben die Drehzahländerung und die Ne-Pulsamplitude des Drehzahlsensors 12 einen Änderungseinfluss auf die tatsächliche Einspritzzeit bezüglich des oberen Totpunkts TDC aus. Das tatsächliche Intervall wird jedoch nicht in dieser Weise beeinflusst.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung und entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Einspritzdauer auf der Basis des tatsächlichen Brennstoffdrucks zur Einspritzzeit bzw. zum Einspritzbeginn erhalten werden, da die Einspritzdauer auf der Basis des Einspritzzeitbrennstoffdrucks berechnet wird. Daher wird die Differenz zwischen der berechneten Einspritzmenge und der tatsächlichen Einspritzmenge auch dann vermindert, wenn ein Übergangszustand beim Fahren vorliegt. Da eine vorläufige Einspritzdauer berechnet wird, und da die Einspritzdauer erneut berechnet wird, wenn der Einspritzzeitbrennstoffdruck korrekt erfasst wird, ändert sich die Einspritzmenge auch dann nicht plötzlich, wenn der Brennstoffdruck nicht korrekt erfasst wurde.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Differenz zwischen der berechneten Einspritzmenge bei jeder Einspritzung und der tatsächlichen Einspritzmenge vermindert, da die Einspritzdauer berechnet wird auf der Basis des Einspritzzeitbrennstoffdrucks zu jeder Einspritzzeit bei einer Mehrfacheinspritzung. Ferner schaltet die Schalteinrichtung die Steuerungen in Abhängigkeit von dem Intervall um, wodurch Intervalländerungen infolge von Drehzahländerungen unterdrückt werden.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Eine Brennstoffeinspritzsteuerung durch die elektronische Steuerungseinheit 11 wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nachstehend unter Bezugnahme auf die 14 bis 16 beschrieben.
Die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt, für welchen Zylinder Brennstoff während dieses Ablaufs eingespritzt wird (14, Schritt 100). Der Schritt 100, 14, ist vorgesehen zum Lesen eines Korrekturwerts ΔPC derselben Zylinderart entsprechend dem in diesem Ablauf in den nachfolgenden Schritten nach Schritt 100 (beispielsweise Schritt 150, 14) bestimmten Zylinder. Der Korrekturwert ΔPC wird aus einem Speicher in der elektronischen Steuerungseinheit 11 gelesen. Der Korrekturwert ΔPC wird in einem (nachfolgend noch beschriebenen) Schritt 260, 14, und weiteren Schritten zu einer Brennstoffeinspritzzeit eines vorherigen Ablaufs berechnet und in dem Speicher abgespeichert.
Nachstehend wird dieselbe Zylinderart beschrieben. Weist die Maschine 1 gemäß der Darstellung in 23 sechs Zylinder auf und führt die Versorgungspumpe 7 den Brennstoff unter Druck viermal zu, während sich eine Kurbelwelle zweimal dreht (zwei Zuführungen unter Druck, drei Einspritzungen), dann sind die Brennstoffeinspritzzeiten und die Brennstoffzuführungszeiten unterschiedlich für jeweils den ersten bis sechsten Zylinder. Sind diese Zeiten unterschiedlich, dann sind die Einspritzzeitbrennstoffdrücke innerhalb des Common-Rail 4 erheblich unterschiedlich zwischen jedem Zylinder. Ist die Brennstoffeinspritzzeit die gleiche wie die Brennstoffzuführungszeit, dann ist der Brennstoffdruck im Wesentlichen derselbe. Daher bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 11, dass der erste, zweite und dritte Zylinder jeweils von gleicher Art sind wie der vierte, fünfte und sechste Zylinder. Dabei kann die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmen, dass nur gemeinsame Zylinder jeweils die Zylinder der gleichen Art sind. Umfasst andererseits gemäß der Darstellung in 23 die Maschine 1 vier Zylinder, und führt die Hochdruckversorgungspumpe 7 den Brennstoff mit Hochdruck viermal zu (eine Zuführung unter Druck, eine Einspritzung), dann sind die Brennstoffeinspritzzeiten und die Brennstoffzuführungszeiten für jeden Zylinder gleich. In diesem Fall bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 11, dass alle Zylinder Zylinder der gleichen Art sind.
Nach dem Schritt 100 (14) bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 11, ob lediglich eine Haupteinspritzung durchgeführt werden soll oder eine Mehrfacheinspritzung, bei welcher eine Voreinspritzung vor einer Haupteinspritzung durchgeführt wird (14, Schritt 102). Bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 11, dass lediglich eine Haupteinspritzung durchgeführt wird, dann geht der Ablauf über zu Schritt 105 (14). Die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt, ob eine vorbestimmte Brennstoffdruckerfassungsposition (Position vor dem oberen Totpunkt entsprechend K° Kurbelwellenwinkel) vorliegt oder nicht auf der Basis des Ausgangssignals des Drehzahlsensors 12. Liegt die Brennstoffdruckerfassungsposition nicht vor, dann wartet die elektronische Steuerungseinheit 11 bis zum Auftreten dieser Position. Ist die Brennstoffdruckerfassungsposition erreicht, dann wird die Drehzahl Ne mittels des Drehzahlsensors 12 in die elektronische Steuerungseinheit 11 eingegeben, und es wird ein Beschleunigungsöffnungsgrad Accp in die elektronische Steuerungseinheit 11 mittels des Beschleunigungsöffnungsgradsensors 13 eingegeben (14, Schritt 110). Hierbei wird K° Kurbelwellenwinkel beispielsweise auf 40° Kurbelwellenwinkel eingestellt.
Die elektronische Steuerungseinheit 11 berechnet eine Befehlseinspritzmenge QFIN auf der Basis der Drehzahl Ne und des Beschleunigungsöffnungsgrads Accp in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Programm und einem (nicht dargestellten) Kennfeld (14, Schritt 120). In gleicher Weise berechnet die elektronische Steuerungseinheit 11 eine Befehlseinspritzzeit bzw. einen Befehlseinspritzzeitpunkt TFIN auf der Basis der Drehzahl Ne und der Befehlseinspritzmenge QFIN unter Verwendung eines Kennfelds (14, Schritt 130). Ein Brennstoffdruck NPCn innerhalb des Common-Rail 4 wird mittels des Drucksensors 14 der elektronischen Steuerungseinheit 11 zugeführt (14, Schritt 140). Hierbei bedeutet der Zusatz „n” gegenwärtig erfasste Daten dieses Ablaufs. Nachstehend wird lediglich der Haupteinspritzablauf beschrieben.
In diesem Ablauf wird danach der Korrekturwert in dem Speicher der elektronischen Steuerungseinheit 11 zugeführt (14, Schritt 150). Wird die Maschine 1 gestartet, dann wird der Korrekturwert auf den Wert „0” initialisiert für eine Verwendung bei einer Korrektur durch Addieren oder Subtrahieren, oder wird auf „1” initialisiert, wenn der Wert zur Verwendung im Rahmen einer Multiplikation vorgesehen ist. Zuerst wird ein Berechnungsbeispiel beschrieben. In diesem Beispiel wird ein vorausgesagter Druck NPCF auf der Basis des Brennstoffdrucks bzw.
Raildrucks NPCn gemäß Schritt 140 (14) unter Verwendung der Addition/Subtraktion-Korrektur nach den folgenden Gleichungen berechnet (14, Schritt 160). NPCF = NPCn + ΔPC_n-1 ΔPC_n-1 = NPCM_n-1 – NPC_n-1 (erhalten in Schritt 260 (14) des vorherigen Ablaufs)
Dabei bezeichnet ΔPC_n-1 einen gemäß Schritt 260 (14) des vorherigen Ablaufs berechneten Korrekturwert. Der Korrekturwert wird in dem Speicher entsprechend derselben Zylinderart als der gegenwärtige Zylinder entsprechend dem in Schritt 100 bestimmten Zylinder gespeichert. Innerhalb einer Zylindergruppe mit demselben Druckmuster wird somit der Korrekturwert bei derselben Zylindergruppe ausgelesen. Ferner bezeichnet NPC_n-1 einen Brennstoffdruck gemäß Schritt 140 (14) des vorherigen Ablaufs, und NPCM_n-1 bezeichnet einen Einspritzzeitbrennstoffdruck gemäß Schritt 250 (14) (wird nachstehend noch beschrieben) des vorherigen Ablaufs.
Der Korrekturwert ΔPC_n-1 entspricht der Differenz zwischen NPC_n-1 und NPCM_n-1 und ist im Wesentlichen innerhalb dieses Ablaufs gleich, ungeachtet eines normalen Betriebszustands oder eines Übergangsbetriebszustands. Der vorausgesagte Druck NPCF wird somit berechnet unter Berücksichtigung des Korrekturwerts ΔPC_n-1 zur Verminderung eines Fehlers bei einer Einspritzzeit dieses Ablaufs.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung kann eine Korrektur unter Verwendung einer Multiplikation durchgeführt werden. In diesem Fall erfolgt die Korrektur unter Verwendung eines Verhältnisses zwischen dem Einspritzzeitbrennstoffdruck NPCM und dem Brennstoffdruck gemäß den nachfolgenden Gleichungen. NPCF = K_n-1 × NPC_n K_n-1 = NPCM_n-1/NPC_n-1 (berechnet in Schritt 260 (14) des vorherigen Ablaufs)
Danach berechnet die elektronische Steuerungseinheit 11 eine Einspritzverzögerungszeit TDM auf der Basis des vorausgesagten Drucks NPCF in Abhängigkeit von einem in 20 gezeigten Kennfeld (14, Schritt 170). Die Einspritzverzögerungszeit TDM ist gemäß 17 eine Periode von dem Starten der Erregung der Einspritzeinrichtung 2 durch die elektronische Steuerungseinheit 11 bis zum tatsächlichen Einspritzen des Brennstoffs. Die Einspritzverzögerungszeit ändert sich in Abhängigkeit vom Brennstoffdruck in der Einspritzeinrichtung 2, da der Brennstoffdruck auf die Düsennadel zum Öffnen der Düse einwirkt. Das Kennfeld kann durch Experimente erhalten werden zum Erzielen einer Beziehung zwischen dem Brennstoffdruck und der Einspritzverzögerungszeit.
Eine Einspritzzeit wird auf der Basis der Befehlseinspritzzeit TFIN gemäß Schritt 130 (14) und der Einspritzverzögerungszeit TDM gemäß Schritt 170 (14) berechnet (14, Schritt 180). Die Einspritzzeit wird gemäß 17 erhalten aus einer Einspritzzeitpulsanzahl CNECAMF von einer Steuerungsanfangsposition bis unmittelbar vor einer Einspritzstartzeit, und einer Redundanzzeit TTMF von diesem Puls bis zu der Einspritzstartzeit. (A – TFIN)/X = CNECAMF + Z (Z/X) × Y – TDM = TTMF
Falls gilt TTMF < 0, dann wird der nachfolgende Schritt durchgeführt. CNECAMF = CNECAMF – 1 TTMF = TTMF + Y
Hierbei bedeutet CNECAMF eine Intergralzahl, und Z eine Redundanz.
Gemäß 17 bezeichnet A einen Winkel von der Steuerungsanfangsposition zu einem oberen Totpunkt TDC, und X ist ein Winkel entsprechend einem vom Drehzahlsensor 12 ausgegebenen Puls. Y bezeichnet eine Zeit, während der sich die Maschine um den Winkel X entsprechend der Drehzahl zu diesem Zeitpunkt dreht.
Danach berechnet die elektronische Steuerungseinheit eine Einspritzdauer TQMF auf der Basis der Befehlseinspritzmenge QFIN und dem vorausgesagten Druck NPCF in Abhängigkeit von einem in 21 gezeigten Kennfeld (14, Schritt 190). Die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt, ob die Steuerungsanfangsposition vorliegt oder nicht auf der Basis des Ausgangssignals des Drehzahlsensors 12 (14, Schritt 200). Liegt die Steuerungsanfangsposition nicht vor, dann wartet die elektronische Steuerungseinheit 11, bis die Steuerungsanfangsposition erreicht ist. Ist die Steuerungsanfangsposition erreicht, dann startet die elektronische Steuerungseinheit 11 das Zählen der vom Drehzahlsensor 12 ausgegebenen Pulse (14, Schritt 210).
Die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt, ob die gezählte Pulsanzahl die Einspritzzeitpulsanzahl CNECAMF erreicht oder nicht (14, Schritt 220). Erreicht die gezählte Pulsanzahl nicht die Einspritzzeitpulsanzahl CNECAMF, dann wartet die elektronische Steuerungseinheit 11, bis die Einspritzzeitpulsanzahl CNECAMF erreicht ist. Ist die Einspritzzeitpulsanzahl CNECAMF erreicht, dann bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 11, ob die Einspritzzeitredundanzzeit TTMF abgelaufen ist oder nicht (14, Schritt 230).
Die elektronische Steuerungseinheit 11 wartet, bis die Einspritzzeitredundanzzeit TTMF abgelaufen ist, und ist die Einspritzzeitredundanzzeit TTMF abgelaufen, dann startet die elektronische Steuerungseinheit 11 die Erregung der Einspritzeinrichtung 2 (14, Schritt 240). Hierdurch wirkt der Brennstoffdruck auf die Düsennadel in der Einspritzeinrichtung 2 ein zum Öffnen der Düse.
Startet die elektronische Steuerungseinheit 11 die Erregung der Einspritzeinrichtung 2, d. h. wird die Haupteinspritzung gestartet, dann wird ein Einspritzzeitbrennstoffdruck NPCMn in die elektronische Steuerungseinheit 11 eingegeben (14, Schritt 250). Die elektronische Steuerungseinheit berechnet den Korrekturwert ΔPCn oder Kn auf der Basis von NPCMn und dem Brennstoffdruck NPCn gemäß Schritt 140 unter Verwendung der nachfolgenden Gleichungen. ΔPCn = NPCMn – NPCn Kn = NPCMn/NPCn
Die elektronische Steuerungseinheit 11 speichert den Korrekturwert ΔPCn oder Kn in der Speichereinrichtung für die Brennstoffeinspritzung des nächsten Ablaufs und der nachfolgenden Abläufe (14, Schritt 260).
Die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt, ob die Einspritzdauer TQMF abgelaufen ist oder nicht (14, Schritt 270). Die elektronische Steuerungseinheit 11 wartet bis zum Ablaufen der Einspritzdauer TQMF, und ist die Einspritzdauer TQMF abgelaufen, dann beendet die elektronische Steuerungseinheit 11 die Erregung der Einspritzeinrichtung 2 (14, Schritt 280). Hierdurch wirkt der Brennstoffdruck auf die Düsennadel in die Einspritzeinrichtung 2 ein zum Schließen der Düse, und die Brennstoffeinspritzung wird beendet. Nach dem Schritt 280 (14) ist die Brennstoffeinspritzsteuerung beendet. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel führt eine Steuerungseinrichtung der vorliegenden Erfindung die Brennstoffeinspritzsteuerung durch, und eine Korrekturberechnungseinrichtung verarbeitet die Schritte 250 und 260 (14).
Bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 11, dass eine Mehrfacheinspritzung gemäß Schritt 102 (14) durchzuführen ist, dann geht der Ablauf zu Schritt 300 (14) über, in welchem die Mehrfacheinspritzsteuerung gemäß den 15 und 16 durchgeführt wird. Die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt ferner, ob ein früherer Voreinspritzbereich (Pilotbereich) oder ein normaler Einspritzbereich vorliegt auf der Basis der Betriebsbedingungen der Maschine (15, Schritt 301). In der frühen Voreinspritzbereichssteuerung wird die Voreinspritzung länger als ein vorbestimmtes Intervall vor der Haupteinspritzung durchgeführt. In der normalen Voreinspritzbereichssteuerung wird die Voreinspritzung innerhalb des vorbestimmten Intervalls vor der Haupteinspritzung durchgeführt.
Im Allgemeinen wird die normale Voreinspritzbereichssteuerung in einem niedrigen Drehzahlbereich durchgeführt, so dass der Abgasausstoß und die Betriebsgeräusche der Maschine vermindert werden. In einem niedrigen Drehzahlbereich, insbesondere dann, wenn eine Maschinenlast groß oder klein ist, vermindert die frühe Voreinspritzbereichssteuerung die Abgasemission und die Betriebsgeräusche der Maschine in effektiverer Weise. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel teilt die elektronische Steuerungseinheit 11 die Mehrfacheinspritzsteuerung in eine frühe Voreinspritzbereichssteuerung und eine normale Voreinspritzbereichssteuerung gemäß Schritt 301 (15) auf. Hierbei wird eine frühe Voreinspritzbereichssteuerung etwa bei einem Winkel von 70° Kurbelwellenwinkel vor dem oberen Totpunkt (TDC) durchgeführt.
Bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 11 das Vorliegen der normalen Voreinspritzbereichssteuerung, dann geht der Ablauf zu Schritt 302 (15). In Schritt 302 (15) wie im Falle des Ablaufs entsprechend lediglich einer Haupteinspritzung bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 11, ob eine vorbestimmte Brennstoffdruckerfassungsposition vorliegt oder nicht auf der Basis des Ausgangssignals des Drehzahlsensors 12. Gemäß der Darstellung in 19 liegt die Brennstoffdruckerfassungsposition bei 40° Kurbelwellenwinkel vor dem oberen Totpunkt TDC. Liegt die Brennstoffdruckerfassungsposition nicht vor, dann wartet die elektronische Steuerungseinheit 11 bis zum Erreichen dieser Position. Ist die Brennstoffdruckerfassungsposition erreicht, dann wird eine Drehzahl Ne in die elektronische Steuerungseinheit 11 mittels des Drehzahlsensors 12 eingegeben, und ein Beschleunigungsöffnungsgrad Accp wird in die elektronische Steuerungseinheit 11 mittels des Beschleunigungsöffnungsgradsensors 13 eingegeben (15, Schritt 303).
Die elektronische Steuerungseinheit 11 berechnet eine Befehlseinspritzmenge QFIN auf der Basis der Drehzahl Ne und des Beschleunigungsöffnungsgrads Accp in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Programm und einem (nicht dargestellten) Kennfeld (15, Schritt 304). In gleicher Weise berechnet die elektronische Steuerungseinheit 11 eine Befehlseinspritzzeit TFIN (15, Schritt 305). Ein Brennstoffdruck NPCn innerhalb des Common-Rail 4 wird der elektronischen Steuerungseinheit 11 mittels des Drucksensors 14 zugeführt (15, Schritt 306).
Die elektronische Steuerungseinheit erhält eine Voreinspritzmenge QPILOT unter Verwendung eines (nicht dargestellten) Kennfelds (15, Schritt 307). Die elektronische Steuerungseinheit 11 berechnet eine Haupteinspritzmenge QMIN durch Subtrahieren der Voreinspritzmenge QPILOT von der Befehlseinspritzmenge QFIN gemäß Schritt 304 (15, Schritt 310). QMIN = QFIN – QPILOT
Danach erhält die elektronische Steuerungseinheit 11 ein Intervall TINT (siehe 19) zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung auf der Basis der Drehzahl Ne und der Befehlseinspritzmenge QFIN in Abhängigkeit von einem Kennfeld gemäß 22 (15, Schritt 320). Die elektronische Steuerungseinheit 11 berechnet einen angenommenen Druck NPCFM gemäß den nachfolgenden Gleichungen (15, Schritte 325, 330). NPCF = NPCn + ΔPC_n-1
Hierbei bezeichnet NPCn den Brennstoffdruck innerhalb des Common-Rail 4 gemäß Schritt 306 (15), und ΔPC_n-1 bezeichnet den in Schritt 460 (15) eines vorherigen Ablaufs berechneten Korrekturwert.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung kann eine Korrektur unter Verwendung einer Multiplikation durchgeführt werden. In diesem Fall erfolgt die Korrektur unter Verwendung eines Verhältnisses zwischen dem Einspritzzeitbrennstoffdruck NPCM und dem Brennstoffdruck NPC gemäß den nachfolgenden Gleichungen. NPCF = K_n-1 × NPC_n K_n-1 = NPCM_n-1/NPC_n-1 (berechnet in Schritt 460 (15) des vorherigen Ablaufs)
Danach berechnet die elektronische Steuerungseinheit 11 eine Voreinspritzdauer TQPF auf der Basis des angenommenen Drucks NPCFP gemäß Schritt 330 (15) und der Voreinspritzmenge QPILOT gemäß Schritt 305 (15) in Abhängigkeit von einem (nicht gezeigten) Kennfeld gleich dem in 21 gezeigten Kennfeld (15, Schritt 340).
Die elektronische Steuerungseinheit 11 berechnet eine Voreinspritzbeendigungsverzögerungszeit TDEP auf der Basis des angenommenen Drucks NPCF und der Voreinspritzmenge QPILOT in Abhängigkeit von einem (nicht gezeigten) Kennfeld (15, Schritt 350). Die Voreinspritzbeendigungsverzögerungszeit TDEP ist bestimmt als eine Zeit von der Entregung des Einspritzsteuerungsventils 3 bis zur tatsächlichen Beendigung der Brennstoffeinspritzung durch die Einspritzeinrichtung 2. Danach berechnet die elektronische Steuerungseinheit 11 eine Haupteinspritzverzögerungszeit TDM auf der Basis des angenommenen Drucks NPCF in Abhängigkeit von einem in 20 gezeigten Kennfeld (15, Schritt 360).
Die elektronische Steuerungseinheit 11 berechnet eine Voreinspritzzeitpulsanzahl CNECAPF und eine Voreinspritzzeitredundanzzeit TTPF auf der Basis der Befehlseinspritzzeit TFIN, dem Intervall TINT, der Voreinspritzbeendigungsverzögerungszeit TDEP und der Voreinspritzdauer TQPF gemäß Schritt 340 (15, Schritt 370). Diese Berechnung wird gemäß der Darstellung in 18 in gleicher Weise wie in Schritt 180 (14) auf der Basis des oberen Totpunkts TDC als Kriterium (Steuerungsbezugsposition) durchgeführt.
Danach berechnet die elektronische Steuerungseinheit 11 eine Haupteinspritzzeitpulsanzahl CNECAMF und eine Haupteinspritzzeitredundanzzeit TTMF auf der Basis der Befehlseinspritzzeit TFIN und der Haupteinspritzverzögerungszeit TDM (15, Schritt 380). Diese Berechnung wird ebenfalls in gleicher Weise wie diejenige in Schritt 180 (14) auf der Basis des oberen Totpunkts TDC als Kriterium durchgeführt.
Die elektronische Steuerungseinheit 11 berechnet eine Haupteinspritzdauer TQMF auf der Basis der Haupteinspritzmenge QMAIN gemäß Schritt 310 (15) und des angenommenen Drucks NPCF gemäß Schritt 330 (15) in Abhängigkeit von einem Kennfeld, das ähnlich dem in 21 gezeigten Kennfeld ist (15, Schritt 390). Die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt, ob der mittels des Drehzahlsensors 12 erfasste Puls die Steuerungsanfangsposition ist, d. h. die Pulszählstartposition bildet oder nicht (15, Schritt 400). Ist der Puls nicht die Steuerungsanfangsposition, dann wartet die elektronische Steuerungseinheit 11, bis die Steuerungsanfangsposition erreicht ist.
Ist die Steuerungsanfangsposition erreicht, dann startet die elektronische Steuerungseinheit 11 das Zählen der Pulsanzahl von der Steuerungsanfangsposition (15, Schritt 410) an. Die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt, ob die Pulsanzahl die Voreinspritzzeitpulsanzahl CNECAPF erreicht oder nicht (15, Schritt 420). Wird die Voreinspritzzeitpulsanzahl CNECAPF nicht erreicht, dann wartet die elektronische Steuerungseinheit 11 bis zum Erreichen des Werts CNECAPF. Wurde der Wert CNECAPF erreicht, dann bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 11, ob die Voreinspritzzeitredundanzzeit TTPF abgelaufen ist oder nicht (15, Schritt 430).
Ist die Voreinspritzzeitredundanzzeit TTPF noch nicht abgelaufen, dann wartet die elektronische Steuerungseinheit 11 auf das Ablaufen dieser Zeit. Ist jedoch die Voreinspritzzeitredundanzzeit TTPF abgelaufen, dann startet die elektronische Steuerungseinheit 11 die Erregung der Einspritzeinrichtung 2 (15, Schritt 440). Hierdurch öffnet die Düsennadel in die Einspritzeinrichtung 2 die Düse zum Starten der Voreinspritzung. Hierbei wird ein Voreinspritzzeitbrennstoffdruck NPCPn innerhalb des Common-Rail 4 zu diesem Zeitpunkt der elektronischen Steuerungseinheit 11 über dem Drucksensor 14 zugeführt (15, Schritt 450). Die elektronische Steuerungseinheit 11 berechnet den Korrekturwert ΔPC oder Kn auf der Basis des Voreinspritzzeitbrennstoffdrucks NPCPn und des Brennstoffdrucks NPCn von Schritt 306 (15) unter Verwendung der nachfolgenden Gleichungen, und speichert den Korrekturwert ΔPC oder Kn in einem vorbestimmten Speicher (15, Schritt 460). ΔPCn = NPCPn – NPCn Kn = NPCPn/NPCn
Die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt, ob die Einspritzdauer TQPF abgelaufen ist oder nicht (15, Schritt 470). Die elektronische Steuerungseinheit 11 wartet bis zum Ablaufen der Einspritzdauer TQPF, und wenn die Einspritzdauer TQPF abgelaufen ist, beendet die elektronische Steuerungseinheit 11 die Erregung der Einspritzeinrichtung 2 (15, Schritt 480). Hierbei schließt die Düsennadel in der Einspritzeinrichtung 2 die Düse und die Brennstoffvoreinspritzung wird beendet.
Die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt, ob die gezählte Pulsanzahl die Einspritzzeitpulsanzahl CNECAMF erreicht oder nicht (15, Schritt 490), und ob die Einspritzzeitredundanzzeit TTMF abgelaufen ist oder nicht (15, Schritt 500). Die elektronische Steuerungseinheit 11 wartet bis die gezählte Pulsanzahl die Einspritzzeitpulsanzahl CNECAMF erreicht, und bis die Einspritzzeitredundanzzeit TTMF abgelaufen ist. Ist die Einspritzzeitredundanzzeit TTMF abgelaufen, dann startet die elektronische Steuerungseinheit 11 die Erregung der Einspritzeinrichtung 2 (15, Schritt 510). Hierdurch wird die Düsennadel in der Einspritzeinrichtung 2 nach oben angehoben zum Öffnen der Düse zur Durchführung der Haupteinspritzung.
Danach geht der Ablauf zum Schritt 270 in 14 über, und die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt, ob die Einspritzdauer TQMF abgelaufen ist oder nicht. Ist die Einspritzdauer TQMF abgelaufen, dann beendet die elektronische Steuerungseinheit 11 die Erregung der Einspritzeinrichtung 2 (14, Schritt 280). Hierbei schließt die Düsennadel in der Einspritzeinrichtung 2 die Düse, und die Brennstoffhaupteinspritzung wird beendet. Nach Schritt 280 (14) ist die gegenwärtige Steuerung beendet.
Bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 11, dass die frühe Voreinspritzbereichssteuerung in Schritt 301 (15) vorliegt, dann bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 11, ob eine Brennstoffdruckerfassungsposition vorliegt (16, Schritt 302a). Wie in Schritt 302 (15) bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 11, ob eine vorbestimmte Brennstoffdruckerfassungsposition vorliegt oder nicht auf der Basis des Ausgangssignals des Drehzahlsensors 12.
Bei dieser Brennstoffdruckerfassungsposition wird die Voreinspritzung vor der Haupteinspritzung durchgeführt, und zwar früher als in Schritt 302 (15) in der normalen Voreinspritzbereichssteuerung. Somit wird gemäß der Darstellung in 18 die Brennstoffdruckerfassungsposition auf 80° Kurbelwellenwinkel vor dem oberen Totpunkt TDC eingestellt.
Liegt die Brennstoffdruckerfassungsposition nicht vor, dann wartet die elektronische Steuerungseinheit 11 bis zum Erreichen dieser Position. Wird die Brennstoffdruckerfassungsposition erreicht, dann startet die elektronische Steuerungseinheit 11 die Erregung der Einspritzeinrichtung 2 gemäß den Schritten 303 bis 440 in 16 (Schritte 303 bis 440 gemäß 15).
Die vorbestimmte Steuerungsanfangsposition gemäß der Bestimmung in Schritt 400a (16) wird in höherem Maße zuvor geändert als bei der Steuerungsanfangsposition, die im Rahmen der normalen Voreinspritzbereichssteuerung bestimmt wurde (Schritte 200 (14), 400 (15)). Bei diesem Schritt bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 11, ob dies zu einer geänderten Steuerungsanfangsposition führt oder nicht.
Durch diesen Schritt 440 (16) öffnet die Düsennadel der Einspritzeinrichtung 2 die Düse zur Durchführung der frühen Voreinspritzung. Die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt, ob die Einspritzdauer TQPF abgelaufen ist oder nicht (16, Schritt 470). Die elektronische Steuerungseinheit 11 wartet bis zum Ablaufen der Einspritzdauer TQPF, und ist die Einspritzdauer TQPF abgelaufen, dann beendet die elektronische Steuerungseinheit 11 die Erregung der Einspritzeinrichtung 2 (16, Schritt 480). Hierdurch schließt die Düsennadel in der Einspritzeinrichtung 2 die Düse, und die frühe Voreinspritzung wird beendet.
Die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt, ob die gezählte Pulsanzahl die Einspritzzeitpulsanzahl CNECAMF erreicht oder nicht (16, Schritt 490), und ob die Einspritzzeitredundanzzeit TTMF abgelaufen ist oder nicht (16, Schritt 500). Die elektronische Steuerungseinheit 11 wartet, bis die gezählte Pulsanzahl die Einspritzzeitpulsanzahl CNECAMF erreicht, und bis die Einspritzzeitredundanzzeit TTMF abgelaufen ist. Ist die Einspritzzeitredundanzzeit TTMF abgelaufen, dann startet die elektronische Steuerungseinheit 11 die Erregung der Einspritzeinrichtung 2 (16, Schritt 510). Hierdurch wirkt der Brennstoffdruck auf die Düsennadel in der Einspritzeinrichtung 2 in anhebender Weise zum Öffnen der Düse zur Durchführung der Haupteinspritzung ein.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung der Schritte 250 und 260 ((14) wird der Haupteinspritzzeitbrennstoffdruck NPCMn innerhalb des Common-Rail 4 mittels des Drucksensors 14 der elektronischen Steuerungseinheit 11 zugeführt (16, Schritt 520). Die elektronische Steuerungseinheit 11 berechnet einen Korrekturwert ΔPCn oder Kn auf der Basis des Werts NPCMn und dem Brennstoffdruck NPCn unter Verwendung der nachfolgenden Gleichungen. ΔPC = NPCMn – NPCn Kn = NPCMn/NPCn
Die elektronische Steuerungseinheit 11 speichert den Korrekturwert ΔPCn oder Kn in einem vorbestimmten Speicher (16, Schritt 530).
Danach kehrt der Ablauf zu Schritt 270 (siehe 14) zurück, und die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt, ob die Einspritzdauer TQMF abgelaufen ist oder nicht. Ist die Einspritzzeit TQMF abgelaufen, dann beendet die elektronische Steuerungseinheit 11 die Erregung der Einspritzeinrichtung 2 (Schritt 280). Hierdurch schließt die Düsennadel in der Einspritzeinrichtung 2 die Düse, und die Hauptbrennstoffeinspritzung wird beendet. Nach dem Schritt 280 ist die vorliegende Steuerung beendet.
Hierbei wird gemäß 19 der vorausgesagte Druck NPCF berechnet durch Erfassen des Voreinspritzzeitbrennstoffdrucks NPCPn, wenn die normale Voreinspritzbereichsteuerung durchgeführt wird. Gemäß der Darstellung in 18 wird ferner der vorausgesagte Druck NPCF berechnet durch Erfassen des Haupteinspritzzeitbrennstoffdrucks NPCPn, wenn die frühe Voreinspritzbereichssteuerung durchgeführt wird, wie in dem Bereich, in welchem lediglich die Haupteinspritzung erfolgt.
Da der Einfluss einer Druckänderung innerhalb des Common-Rail 4 nach der Voreinspritzung innerhalb des frühen Voreinspritzbereichs vermindert ist, wird der Brennstoffdruck innerhalb des Common-Rail 4 in die elektronische Steuerungseinheit 11 bei der Haupteinspritzung eingegeben zur Verbesserung der Genauigkeit der Einspritzmengensteuerung. Somit sind die Zeiten bei Eingabe des Einspritzbrennstoffdrucks im frühen Voreinspritzbereich unterschiedlich zu denjenigen des normalen Einspritzbereichs.
Da ein Intervall zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung andererseits im normalen Voreinspritzbereich klein ist, ist der Druckänderungseinfluss innerhalb des Common-Rail 4 nach der Voreinspritzung groß. Wird der Brennstoffdruck innerhalb des Common-Rail 4 bei der Haupteinspritzung eingegeben, dann wird die Genauigkeit der Einspritzmengensteuerung somit nicht verbessert. Daher wird der Druckänderungseinfluss vermieden durch Eingeben des Brennstoffdrucks bei der Voreinspritzung. Da das Intervall kurz ist, ist ferner der Brennstoffdruck innerhalb des Common-Rail 4 im Wesentlichen der gleiche von der Voreinspritzung bis zur Haupteinspritzung, wodurch die Genauigkeit der Brennstoffmengensteuerung verbessert wird.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird der Korrekturwert berechnet auf der Basis des Einspritzzeitbrennstoffdrucks, wird der vorausgesagte Druck berechnet auf der Basis des Korrekturwerts, und wird die Einspritzdauer berechnet auf der Basis des vorausgesagte Drucks. Somit wird die Differenz zwischen der berechneten Einspritzdauer und der tatsächlich erforderlichen Einspritzdauer (Einspritzdauer entsprechend dem tatsächlichen Einspritzdruck) auch bei Übergangsperioden vermindert. Da ferner die elektronische Steuerungseinheit 11 bestimmt, ob der gegenwärtige Zylinder ein Zylinder der gleichen Art ist oder nicht, wird die Differenz zwischen der berechneten Einspritzdauer und der tatsächlichen Einspritzdauer vermindert, auch wenn die Nummer des Zylinders unterschiedlich ist zur Nummer der Brennstoffzuführungen.
Somit berechnet die elektronische Steuerungseinheit 11 eine Befehlseinspritzmenge auf der Basis von Fahrbetriebsbedingungen (2, Schritte 100, 110), und berechnet (2, Schritt 120) eine Einspritzzeit auf der Basis eines erfassten Brennstoffdrucks. Ferner berechnet die elektronische Steuerungseinheit eine vorläufige Einspritzdauer (2, Schritt 180) und berechnet erneut eine Einspritzdauer auf der Basis des Einspritzzeitbrennstoffdrucks und der Befehlseinspritzmenge (2, Schritt 260), wenn der Einspritzzeitbrennstoff korrekt erfasst wurde (2, Schritt 250).

Claims

Brennstoffeinspritzvorrichtung, mit: einer Einspritzeinrichtung (2) zum Einspritzen von Brennstoff in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine (1), einem Drucksammelrohr (4) zum Ansammeln von Hochdruckbrennstoff und zum Zuführen des Hochdruckbrennstoffs zu der Einspritzeinrichtung (2), einer Brennstoffdruckerfassungseinrichtung (14) zum Erfassen des Brennstoffdrucks (NPCn) innerhalb des Drucksammelrohrs (4), und einer Steuerungseinrichtung (11) zum Steuern der Einspritzeinrichtung (2) zum Einspritzen des Brennstoffs, wobei die Steuerungseinrichtung (11) einen Einspritzbeginn der Einspritzeinrichtung (2) auf der Basis des erfassten Brennstoffdrucks berechnet, die Steuerungseinrichtung (11) ferner eine vorläufige Einspritzdauer (TQMF) auf der Basis des erfassten Brennstoffdrucks (NPCn) berechnet, die Brennstoffdruckerfassungseinrichtung (14) einen Einspritzzeitbrennstoffdruck (NPCMn) innerhalb des Drucksammelrohrs (4) zum Einspritzbeginn erfasst, die Steuerungseinrichtung (11) erneut eine gegenwärtige Einspritzdauer auf der Basis des Einspritzzeitbrennstoffdrucks (NPCMn) berechnet, wenn der Einspritzzeitbrennstoffdruck (NPCMn) korrekt erfasst wird, die Steuerungseinrichtung (11) die vorläufige Einspritzdauer als die gegenwärtige Einspritzdauer verwendet, wenn der Einspritzzeitbrennstoffdruck (NPCMn) nicht korrekt erfasst wird, die Steuerungseinrichtung (11) bestimmt, dass der Einspritzzeitbrennstoffdruck (NPCMn) korrekt erfasst wird, wenn die absolute Differenz zwischen dem Einspritzzeitbrennstoffdruck (NPCMn) und dem Brennstoffdruck (NPCn) kleiner oder gleich einem bestimmten Betrag (α) ist, und die Steuerungseinrichtung (11) bestimmt, dass der Einspritzzeitbrennstoffdruck (NPCMn) nicht korrekt erfasst wird, wenn die absolute Differenz zwischen dem Einspritzzeitbrennstoffdruck (NPCMn) und dem Brennstoffdruck (NPCn) größer als der bestimmte Betrag (α) ist.
Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Brennstoffdruckerfassungseinrichtung (14) den Einspritzzeitbrennstoffdruck (NPCMn) zum Einspritzbeginn von Mehrfacheinspritzungen erfasst.
Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerungseinrichtung (11) eine Befehlseinspritzmenge auf der Basis einer Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine (1) berechnet und die Steuerungseinrichtung (11) eine Einspritzdauer entsprechend der Befehlseinspritzmenge berechnet.
Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinrichtung (11) eine Schalteinrichtung umfasst, die eine Ermittlung des Einspritzbeginns einer Haupteinspritzung zu einer zeitlichen Steuerung umschaltet, wenn ein Intervall in Mehrfacheinspritzungen kurz ist, und die Steuerungseinrichtung (11) die Schalteinrichtung aufweist, die die Ermittlung des Einspritzbeginns der Haupteinspritzung zu einer Redundanzwinkelsteuerung auf der Basis einer Impulsanzahl und einer Zeit umschaltet, wenn das Intervall in den Mehrfacheinspritzungen lang ist.
Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuerungseinrichtung (11) eine Befehlseinspritzmenge berechnet und die Steuerungseinrichtung (11) eine gegenwärtige Einspritzdauer (TQMF) auf der Basis des Einspritzzeitbrennstoffdrucks und der Befehlseinspritzmenge (QFIN) berechnet.
Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuerungseinrichtung (11) eine Schalteinrichtung umfasst zum Umschalten zu einer Berechnung des Einspritzbeginns einer Haupteinspritzung auf der Basis eines Intervalls (TINT) von Brennstoffeinspritzungen in einer Mehrfacheinspritzung.
Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Korrekturwertberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Korrekturwerts auf der Basis des Brennstoffdrucks und des Einspritzzeitbrennstoffdrucks (NPCMn), wobei die Steuerungseinrichtung (11) einen vorausgesagten Druck (NPCF) auf der Basis des Brennstoffdrucks und des Korrekturwerts berechnet, und die Steuerungseinrichtung (11) die Einspritzdauer (TQMF) auf der Basis des vorausgesagten Drucks berechnet.
Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Brennstoffdruckerfassungseinrichtung (14) den Einspritzzeitbrennstoffdruck bei einem Haupteinspritzbeginn erfasst, wenn eine frühe Voreinspritzbereichssteuerung einer Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird.
Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Brennstoffdruckerfassungseinrichtung (14) den Einspritzzeitbrennstoffdruck bei einem Voreinspritzbeginn erfasst, wenn eine normale Voreinspritzbereichssteuerung einer Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird.
Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Korrekturwert zum Einspritzbeginn eines vorherigen Zylinders berechnet wird.
Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Korrekturwert bei einem vorherigen Einspritzbeginn berechnet wird.
Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 7, ferner mit einer Hochdruckversorgungspumpe (7), die mit dem Drucksammelrohr (4) verbunden ist, zum Zuführen des Brennstoffs unter Druck zu verschiedenen Zeiten über alle Zylinder gesehen, wobei die Steuerungseinrichtung (11) einen Korrekturwert eines Zylinders, in welchem die Zuführungszeit des unter Druck stehenden Brennstoffs die gleiche ist wie in einem gegenwärtigen Zylinder, als vorherigen Korrekturwert verwendet.