-
Die
folgende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritz-Steuerungssystem
einer Brennkraftmaschine.
-
Ein
Kraftstoffeinspritz-Steuerungssystem einer Brennkraftmaschine reguliert
eine Öffnungszeitabstimmung
und Schließzeitabstimmung
von Injektoren, was eine Kraftstoffeinspritz-Zeitabstimmung und eine
Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt. Ein Steuerungsabschnitt des Kraftstoffeinspritz-Steuerungssystems
richtet die Einspritzzeitabstimmung und die Einspritzmenge so ein,
dass ein gewünschtes
Drehmoment erzeugt wird und ein guter Kraftstoffverbrauch erzielt
wird, nämlich
auf der Grundlage eines Ergebnisses einer Messung eines Betriebszustands des
Verbrennungsmotors. Ein Kraftstoffeinspritz-Steuerungssystem einer Kompressionszündungsbrennkraftmaschine,
die in der ungeprüften
japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. S61-234246 (Patentdokument 1) oder in Nr.
S62-32247 (Patentdokument 2) offenbart ist, misst eine Zündzeitabstimmung
als den Betriebszustand und regelt die Kraftstoffeinspritz-Zeitabstimmung
rückgeführt, so
dass die Zündzeitabstimmung
mit einer vorbestimmten Sollzeitabstimmung übereinstimmt. Somit kann ein Wirkungsgrad
und der Kraftstoffverbrauch verbessert werden. Die in dem Patentdokument
2 offenbarte Technologie hält
die Rückführregelung
an, um ein abnormales Vorstellen der Zündzeitabstimmung zu verhindern,
wenn der Betriebszustand ein bestimmter Zustand ist, in dem große Variationen
bei der Zündzeitabstimmungsmessung
erzeugt werden.
-
Ein
in der ungeprüften
japanischen Patentoffenlegung Nr. S58-165229 (Patentdokument 3)
oder der ungeprüften
japanischen Patentoffenlegung Nr. 2002-180879 (Patentdokument 4)
offenbartes Kraftstoffeinspritz-Steuerungssystem
misst einen Zylinderdruck als den Betriebszustand und regelt die Kraftstoffeinspritz-Zeitabstimmung rückgeführt, so dass
ein maximaler Wert des Kraftstoffdrucks einen vorbestimmten oberen
Grenzwert nicht übersteigt. Somit
kann der Verbrennungsmotor vor einer übermäßigen Erhöhung des Zylinderdrucks geschützt werden.
-
Die
in dem Patentdokument 1 oder dem Patentdokument 2 offenbarte Technologie
regelt die Kraftstoffeinspritz-Zeitabstimmung
rückgeführt nicht zum
Schützen
des Verbrennungsmotors, sondern zum Verbessern des Kraftstoffverbrauchs.
Die in dem Patentdokument 3 oder dem Patentdokument 4 offenbarte
Technologie regelt die Kraftstoffeinspritz-Zeitabstimmung rückgeführt nicht
zum Verbessern des Kraftstoffverbrauchs sondern zum Schützen des
Verbrennungsmotors. Wenn genauer gesagt die Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs
maximiert wird, besteht die Möglichkeit,
dass der Verbrennungsmotor beschädigt
wird. Wenn der Schutz des Verbrennungsmotors maximiert wird, besteht
die Möglichkeit,
dass der Kraftstoffverbrauch nicht ausreichend verbessert wird.
Die in dem Patentdokument 2 offenbarte Technologie unterbindet lediglich die
ungeeignete Rückführregelung,
wenn die Messungsgenauigkeit des Betriebszustands des Verbrennungsmotors
unzureichend ist. Diese Technologie zielt nicht darauf ab, die Verbesserung
des Kraftstoffverbrauchs und den Schutz des Verbrennungsmotors gleichzeitig
zu erzielen.
-
Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffeinspritz-Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine
zum gleichzeitigen Erzielen einer Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs und
des Schutzes des Verbrennungsmotors zu schaffen.
-
Gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung hat ein Kraftstoffeinspritz-Steuerungssystem
einer Kompressionszündungsbrennkraftmaschine
eine Zustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Betriebszustands
des Verbrennungsmotors und eine Steuerungseinrichtung zum Steuern der
Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage des Betriebszustands des
Verbrennungsmotors. Die Zustandserfassungseinrichtung weist eine
Druckmesseinrichtung zum Messen eines Maximalwerts eines Zylinderdrucks
des Verbrennungsmotors und eine Zeitabstimmungsmesseinrichtung zum
Messen einer Zündzeitabstimmung
des Verbrennungsmotors auf. Die Steuerungseinrichtung weist eine
erste Rückführregelungseinrichtung,
eine zweite Rückführregelungseinrichtung
und eine Umschalteinrichtung auf. Die erste Rückführregelungseinrichtung regelt
die Kraftstoffeinspritz-Zeitabstimmung rückgeführt, so dass der Zylinderdruckmaximalwert
mit einem vorbestimmten Solldruckwert übereinstimmt. Die zweite Rückführregelungseinrichtung
regelt die Kraftstoffeinspritz-Zeitabstimmung rückgeführt, so dass die Zündzeitabstimmung
mit einer vorbestimmten Sollzeitabstimmung übereinstimmt. Die Umschalteinrichtung
wählt die
erste Rückführregelungseinrichtung
in einem ersten Betriebsbereich, in dem der Zylinderdruckmaximalwert
ansteigt, wenn sich die Zündzeitabstimmung
vorstellt, und das durch den Verbrennungsmotor abgegebene Drehmoment ansteigt, wenn
sich die Zündzeitabstimmung
vorstellt. Die Umschalteinrichtung wählt die zweite Rückführregelungseinrichtung
in einem zweiten Betriebsbereich aus, in dem der Zylinderdruckmaximalwert
ansteigt, wenn sich die Zündzeitabstimmung
vorstellt, aber sich das Drehmoment verringert, wenn sich die Zündzeitabstimmung
vorstellt.
-
In
dem ersten Betriebsbereich steigt der Zylinderdruckmaximalwert an,
wenn sich die Zündzeitabstimmung
vorstellt, und steigt das Drehmoment an, wenn sich die Zündzeitabstimmung
vorstellt. In dem zweiten Betriebsbereich steigt der Zylinderdruckmaximalwert
an, wenn sich die Zündzeitabstimmung
vorstellt, aber verringert sich das Drehmoment, wenn sich die Zündzeitabstimmung
vorstellt. In dem Fall, dass der Betriebsbereich sich zu dem zweiten Betriebsbereich
in einem Zustand bewegt, in dem der geeignete Solldruckwert bei
der Rückführregelung erzielt
wird, die durch die erste Rückführregelungseinrichtung
in dem ersten Betriebsbereich durchgeführt wird, besteht die Möglichkeit,
dass ein ausreichendes Drehmoment nicht abgegeben werden kann, wenn
die Rückführregelung
durch die erste Rückführregelungseinrichtung
in dem zweiten Betriebsbereich durchgeführt wird. Darüber hinaus
besteht die Möglichkeit,
dass die Einspritzzeitabstimmung übermäßig vorgestellt wird. Wenn
daher der Betriebsbereich sich zu dem Betriebsbereich bewegt, in
dem der Zylinderdruckmaximalwert ansteigt, wenn sich die Zündzeitabstimmung
vorstellt, aber sich das Drehmoment verringert, wenn sich die Zündzeitabstimmung
vorstellt, schaltet die Umschalteinrichtung von der Rückführregelung,
die durch die erste Rückführregelungseinrichtung
durchgeführt
wird, zu der Rückführregelung
um, die durch die zweite Rückführregelungseinrichtung
durchgeführt
wird. Somit kann ein ausreichendes Drehmoment abgegeben werden und
kann der Kraftstoffverbrauch durch Erzielen einer geeigneten Sollzeitabstimmung
durch die Rückführregelung
verbessert werden.
-
In
dem Fall, dass der Betriebsbereich sich zu dem ersten Betriebsbereich
in einem Zustand bewegt, in dem die geeignete Sollzeitabstimmung
bei der Rückführregelung
erzielt wird, die durch die zweite Rückführregelungseinrichtung in dem
zweiten Betriebsbereich durchgeführt
wird, besteht die Möglichkeit,
dass ein ausreichendes Drehmoment nicht abgegeben werden kann, wenn
die Rückführregelung durch
die zweite Rückführregelungseinrichtung
in dem ersten Betriebsbereich durchgeführt wird. Darüber hinaus
besteht die Möglichkeit,
dass der Zylinderdruckmaximalwert übermäßig ansteigt. Daher schaltet
die Umschalteinrichtung von der Rückführregelung, die durch die zweite
Rückführregelungseinrichtung
durchgeführt
wird, zu der Rückführregelung
um, die durch die erste Rückführregelungseinrichtung durchgeführt wird.
Somit kann das ausreichende Drehmoment abgegeben werden und kann
der Kraftstoffverbrauch verbessert werden.
-
Merkmale
und Vorteile eines Ausführungsbeispiels
werden ebenso wie Verfahren des Betriebs und die Funktion von zugehörigen Teilen
aus einem Studium der folgenden genauen Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und
den Zeichnungen erkennbar, die alle einen Teil dieser Anmeldung
bilden. In den Zeichnungen ist:
-
1 ein
schematisches Diagramm, das einen Dieselverbrennungsmotor mit einem
Kraftstoffeinspritz-Steuerungssystem
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
2A ein
Blockdiagramm, das einen Einspritzzeitabstimmungs-Steuerungsprozess
zeigt, der durch das Kraftstoffeinspritz-Steuerungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel
durchgeführt
wird;
-
2B ein
Blockdiagramm, das einen Einspritzmengen-Steuerungsprozess zeigt, der durch das
Kraftstoffeinspritz-Steuerungssystem
gemäß dem Ausführungsbeispiel
durchgeführt
wird;
-
3 eine
Grafik, die Bedingungen zum Umschalten der Einspritzzeitabstimmungs-Rückführregelung
gemäß dem Ausführungsbeispiel
zeigt;
-
4A eine
Grafik, die Beziehungen zwischen dem Drehmoment, dem Kraftstoffverbrauch und
einem Zylinderdruckmaximalwert des Dieselverbrennungsmotors gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
-
4B eine
weitere Grafik, die Beziehungen zwischen dem Drehmoment, dem Kraftstoffverbrauch
und dem Zylinderdruckmaximalwert des Dieselverbrennungsmotors gemäß dem Ausführungsbeispiel
zeigt; und
-
5 ein
Blockdiagramm, das einen Einspritzzeitabstimmungs-Steuerungsprozess
zeigt, der durch ein Kraftstoffeinspritz-Steuerungssystem eines abgewandelten
Beispiels des Ausführungsbeispiels durchgeführt wird.
-
Unter
Bezugnahme auf 1 ist ein Dieselverbrennungsmotor
als Kompressionszündungsbrennkraftmaschine
mit einem Kraftstoffeinspritz-Steuerungssystem gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Kraftstoffeinspritz-Steuerungssystem
des vorliegenden Ausführungsbeispiels
ist auf ein Automobil angewendet. Injektoren 11, 12, 13, 14 sind
an jeweiligen Zylindern eines Verbrennungsmotorhauptkörpers 1 einzeln
montiert. Jeder der Injektoren 11, 12, 13, 14 spritzt
Kraftstoff durch Öffnen
bei einer vorbestimmten Zeitabstimmung für eine vorbestimmte Dauer als
Reaktion auf eine Steuerung einer elektronischen Steuerungseinheit
(ECU) 3 ein. Abgas, das durch eine Verbrennung des eingespritzten
Kraftstoffs erzeugt wird, wird zu der Umgebungsluft durch ein Abgassystem 22 ausgestoßen. Das
Abgassystem 22 hat einen Abgaskrümmer 221, dessen stromaufwärtige Enden
mit den Zylindern in Verbindung stehen, und einen katalytischen
Dieselpartikelfilter (CDPF) 2 zum Sammeln von Partikelstoffen,
die in dem Abgas enthalten sind. Der Dieselverbrennungsmotor hat
einen Turbolader 23 zum erzwungenen Einführen der
Luft in den Verbrennungsmotor 1 unter der Verwendung von
Abwärme
des Abgases, das zu dem Abgaskrümmer 221 ausgestoßen wird.
-
Die
ECU 3 steuert die Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage
des Betriebszustands des Verbrennungsmotors, der durch Sensoren
gemessen wird, die an verschiedenen Abschnitten des Verbrennungsmotors
montiert sind. Die Sensoren umfassen einen Drosselpositionssensor 43,
einen Drehzahlsensor 41 und Verbrennungsdrucksensoren 421, 422, 423, 424.
Der Drosselpositionssensor 43 misst einen Betätigungsbetrag
eines Drosselventils 212, das in einem Einlasssystem 21 angeordnet
ist, dessen stromabwärtiges
Ende einen Einlasskrümmer 211 bereitstellt.
Der Drehzahlsensor 41 misst eine Drehzahl des Verbrennungsmotors 1.
Die Verbrennungsdrucksensoren 421–424 messen Verbrennungsdrücke P in
den jeweiligen Zylindern. Die Verbrennungsdrucksensoren 421–424 sind
an den jeweiligen Zylindern einzeln zum Messen der Drücke in den
Zylindern unter der Verwendung von piezoelektrischen Elementen montiert.
Ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor
(ein A/F-Sensor) 44 zum Messen einer Sauerstoffkonzentration
ist stromabwärts
von dem CDPF 2 in dem Abgassystem 22 angeordnet. Ein
Abgastemperatursensor 45 zum Messen einer Temperatur des
Abgases ist stromaufwärts
von dem CDPF 2 angeordnet.
-
Die
ECU 3 ist zentral an einem Mikrocomputer aufgebaut und
umfasst verschiedenartige Signalverarbeitungsschaltkreise und Berechnungsschaltkreise.
Ein Verbrennungsdrucksensor-Verarbeitungsschaltkreis
(ein Sensorschaltkreis) 31 der ECU 3 nimmt Ausgangssignale
der Verbrennungsdrucksensoren 421–424 und Ausgänge eines
Zylinderdruckmaximalwerts Pmax, eine Zündzeitabstimmung Tign und einen
Verbrennungsbetrag Qc zu einem Berechnungsabschnitt 33 der
ECU 3 auf. Der Zylinderdruckmaximalwert Pmax ist ein Maximalwert
des Zylinderdrucks des Zylinders in einem Verbrennungszyklus. Beispielsweise
umfasst der Verbrennungsdrucksensor-Verarbeitungsschaltkreis 31 einen
Spitzenwert-Halteschaltkreis
zum Halten des Maximalwerts des Zylinderdrucks in einem vorbestimmten Kurbelwinkelbereich
als den Zylinderdruckmaximalwert Pmax. Die Zündzeitabstimmung Tign ist ein
Kurbelwinkel, bei dem eine Erhöhung
des Verbrennungsdrucks P pro Zeiteinheit einen vorbestimmten Bezugswert übersteigt.
Daher weist der Verbrennungsdrucksensor-Verarbeitungsschaltkreis 31 einen
Subtraktionsschaltkreis zum Berechnen einer Differenz zwischen aufeinander
folgenden Verbrennungsdrucksignalen oder einen Komparator zum Vergleichen
des Verbrennungsdrucksignals mit einem Bezugswert auf. Der Subtraktionsschaltkreis gibt
die Erhöhung
des Verbrennungsdrucks P pro Zeiteinheit ab. Ein integrierter Wert
des Verbrennungsdrucks P wird als Verbrennungsbetrag Qc abgegeben.
-
Der
Verbrennungsdrucksensor-Verarbeitungsschaltkreis 31 nimmt
die Ausgangssignale der Verbrennungsdrucksensoren 421–424 synchron
mit dem Kurbelwinkel CA auf der Grundlage des Kurbelwinkelsignals
auf, das von einem Gitterschaltkreis 32 der ECU 3 abgegeben
wird. Der Gitterschaltkreis 32 erzeugt ein Kurbelwinkelsignal
auf der Grundlage eines Ausgangssignals des Drehzahlsensors 41 und ein
Winkelkorrektursignal C, das von dem Berechnungsabschnitt 33 abgegeben
wird.
-
Der
Berechnungsabschnitt 33 führt eine Verbrennungsdrucksignal-Kalibrierungslogik,
eine Obertotpunktpositions-Kalibrierungslogik, eine Einspritzzeitabstimmungs-Steuerungslogik
und eine Einspritzmengen-Korrekturlogik auf der Grundlage des Zylinderdruckmaximalwerts
Pmax, der Zündzeitabstimmung
Tign und des Verbrennungsbetrags Qc, der von dem Verbrennungsdrucksensor-Verarbeitungsschaltkreis 31 abgegeben
wird, und des Verbrennungsmotordrehzahlsignals aus, das von dem Drehzahlsensor 41 abgegeben
wird. Der Verbrennungsbetrag Qc wird in der Form eines integrierten Werts
des Zylinderdrucks P bereitgestellt. Eine Übereinstimmung zwischen der
Kraftstoffeinspritzung und der Verbrennung wird durch Vergleichen
des Verbrennungsbetrags Qc mit der Einspritzmenge Qi überwacht.
-
Als
Nächstes
werden Verarbeitungsfunktionen des Verbrennungsdrucksensor-Verarbeitungsschaltkreises 31 und
des Berechnungsabschnitts 33 zum Einrichten der Einspritzzeitabstimmung
Tinj und der Einspritzmenge Qi auf der Grundlage von den 2A und 2B erklärt.
-
Ein
Drosselöffnungsgrad-Messungsabschnitt 511 misst
einen Drosselöffnungsgrad
THR des Drosselventils 212 auf der Grundlage des Sensorsignals,
das von dem Drosselpositionssensor 43 abgegeben wird. Ein
Verbrennungsmotordrehzahl-Messungsabschnitt 512 misst die
Verbrennungsmotordrehzahl NE auf der Grundlage des Kurbelwinkelsignals
CA, das von dem Drehzahlsensor 41 abgegeben wird. Ein Maximalzylinderdruck-Messungsabschnitt 513 und
ein Zündzeitabstimmungs-Messungsabschnitt 514 sind
in dem Verbrennungsdrucksensor-Verarbeitungsschaltkreis 31 angeordnet.
Die Funktion des Berechnungsabschnitts 33 wird durch ein
Steuerungsprogramm verwirklicht, das beispielsweise durch den Computer
des Berechnungsabschnitts 33 ausgeführt wird. Ein Sauerstoffkonzentrationsspannen-Berechnungsabschnitt 515 berechnet
eine Spanne MO mit Bezug auf einen Sollwert der Sauerstoffkonzentration
entsprechend einem Steuerungswert einer Konzentration von Partikelstoffen
oder Rauch auf der Grundlage der Tatsache, dass die Partikelstoffe
oder der Rauch, die in dem Abgas enthalten sind, ansteigen, wenn
sich die Sauerstoffkonzentration verringert. Der Sauerstoffkonzentrationsspannen-Berechnungsabschnitt 515 berechnet
die Spanne MO gemäß der Sauerstoffkonzentration,
die von dem A/F-Sensor 44 abgegeben wird. Ein Abgastemperaturspannen-Berechnungsabschnitt 516 berechnet
eine Spanne MT mit Bezug auf einen oberen Grenzwert der Abgastemperatur
TE gemäß der Abgastemperatur
TE, die von dem Abgastemperatursensor 45 abgegeben wird.
Der obere Grenzwert der Abgastemperatur TE wird auf der Grundlage
einer Zuverlässigkeitsbegrenzung
des Verbrennungsmotors 1 eingerichtet.
-
Die
Einspritzzeitabstimmung Tinj und die Einspritzmenge Qi werden auf
der Grundlage der vorstehend angegebenen Ausgangswerte eingerichtet.
Ein Antriebsschaltkreis 34 der Injektoren 11–14 öffnet jeden
der Injektoren 11–14 bei
der vorbestimmten Zeitabstimmung für die vorbestimmte Dauer. Der Antriebsschaltkreis 34 treibt
ebenso ein Stellglied für eine
Abgasrezirkulation (EGR) und ein Stellglied für eine variable Düsensteuerung
(VNC) des Turboladers 23 an.
-
Die
Einspritzzeitabstimmung Tinj wird durch einen der beiden Einspritzzeitabstimmungs-Rückführregelungsabschnitte 531, 532 eingerichtet.
Der erste Einspritzzeitabstimmungs-Rückführregelungsabschnitt
(ein Zylinderdruck-basierter Rückführregelungsabschnitt) 531 berechnet
einen Korrekturwert der Einspritzzeitabstimmung Tinj und regelt
die Einspritzzeitabstimmung Tinj rückgeführt, so dass der Zylinderdruckmaximalwert
Pmax mit einem Solldruckwert übereinstimmt.
Der zweite Einspritzzeitabstimmungs-Rückführregelungsabschnitt
(ein Zündzeitabstimmungs-basierter Rückführregelungsabschnitt) 532 berechnet
einen Korrekturwert der Einspritzzeitabstimmung Tinj und regelt
die Einspritzzeitabstimmung Tinj rückgeführt, so dass die Einspritzzeitabstimmung
Tign mit einer Sollzeitabstimmung übereinstimmt. Ein Umschaltbedingungs-Bestimmungsabschnitt 52 wählt einen
der Rückführregelungsabschnitte 531, 532 auf
der Grundlage der Verbrennungsmotordrehzahl NE und des Drosselöffnungsgrads
THR aus und setzt diesen in Kraft.
-
Der
Umschaltbedingungs-Bestimmungsabschnitt 52 schaltet zwischen
den zwei Rückführregelungsabschnitten 531, 532 auf
der Grundlage von in 3 gezeigten Umschaltbedingungen
um. Wie in 3 gezeigt ist, werden ein Betriebsbereich „A" zum in Kraft setzen
des Zylinderdruck-basierten Rückführregelungsabschnitts 531 und
ein weiterer Betriebsbereich „B" zum in Kraft setzen
des Zündzeitabstimmungs-basierten
Rückführregelungsabschnitts 532 durch
ein Verbrennungsmotordrehmoment Tr und die Verbrennungsmotordrehzahl
NE angegeben. In 3 deutet eine durchgezogene
Linie Trmax ein Maximaldrehmoment und NEi eine Leerlaufdrehzahl
des Verbrennungsmotors 1 an. In
-
3 erhöht sich
der Drosselöffnungsgrad THR
entlang einer Pfeilmarkierung THR. Eine Last des Verbrennungsmotors 1 ist
proportional zu dem Verbrennungsmotordrehmoment Tr und der Verbrennungsmotordrehzahl
NE. Daher führt
der Umschaltbedingungs-Bestimmungsabschnitt 52 den Umschaltbetrieb
auf der Grundlage des Drosselöffnungsgrads
THR und der Verbrennungsmotordrehzahl NE durch, die die Last des
Verbrennungsmotors 1 angeben. Der Zündzeitabstimmungs-basierte Rückführregelungsabschnitt 532 wird
in einem normalen Betriebsbereich ausgewählt, der durch den Bereich „B" in 3 gezeigt
ist. Der Zylinderdruck-basierte Rückführregelungsabschnitt 531 wird in
einem Hochlastbereich ausgewählt,
der durch den schraffierten Bereich „A" in 3 gezeigt
ist. Wenn genauer gesagt die Verbrennungsmotordrehzahl NE größer als
eine vorbestimmte Bezugsdrehzahl ist, wird der Zylinderdruck-basierte
Rückführregelungsabschnitt 531 unter
einer Bedingung ausgewählt, dass
der Drosselöffnungsgrad
THR größer als
ein Bezugswert ist. Wenn die Verbrennungsmotordrehzahl NE geringer
als die Bezugsdrehzahl ist, wird der Zündzeitabstimmungs-basierte
Rückführregelungsabschnitt 532 ungeachtet
des Drosselöffnungsgrads THR
ausgewählt.
Wenn die Zündzeitabstimmungs-basierte
Rückführregelung
durchgeführt
wird, wird die Einspritzzeitabstimmung Tinj gesteuert, um eine zusätzliche
Anforderung zu erfüllen,
bei der der Zylinderdruckmaximalwert Pmax unter einen oberen Grenzwert
begrenzt ist. Der Zylinderdruckmaximalwert Pmax erhöht sich,
wenn sich die Zündzeitabstimmung
Tign vorstellt. Daher wird die Einspritzzeitabstimmung Tinj in einem
Bereich eingerichtet, in dem der Zylinderdruckmaximalwert Pmax den
oberen Grenzwert nicht übersteigt.
-
Ein
MAX-MIN-Schutzabschnitt 542 nimmt die Einspritzzeitabstimmung
Tinj auf, die durch einen der Einspritzzeitabstimmungs-Rückführregelungsabschnitte 531, 532 berechnet
wird. Wenn die Einspritzzeitabstimmung Tinj außerhalb eines vorbestimmten Bereichs
liegt, richtet der MAX-MIN-Schutzabschnitt 541 die Einspritzzeitabstimmung
Tinj erneut ein und gibt die Einspritzzeitabstimmung Tinj ab. Wenn
genauer gesagt die Einspritzzeitabstimmung Tinj gleich wie oder
größer als
ein vorbestimmter oberer Grenzwert ist, wird die Einspritzzeitabstimmung
Tinj auf den oberen Grenzwert eingerichtet. Wenn die Einspritzzeitabstimmung
Tinj geringer als ein vorbestimmter unterer Grenzwert ist, wird
die Einspritzzeitabstimmung Tinj auf den unteren Grenzwert eingerichtet.
-
Als
Nächstes
wird der Umschaltbetrieb der Rückführregelung
in dem Hochlastbereich auf der Grundlage der 4A und 4B erklärt. Beziehungen
zwischen dem Drehmoment Tr, dem Kraftstoffverbrauch F und dem Zylinderdruckmaximalwert Pmax
mit Bezug auf die Einspritzzeitabstimmung Tinj in einem Hochdrehzahlbereich
sind in 4A gezeigt und die gleichen
Beziehungen in einem Niedrigdrehzahlbereich sind in 4B gezeigt.
Die Einspritzzeitabstimmung Tinj ist mit der Zündzeitabstimmung Tign verknüpft. Die
Zündzeitabstimmung
Tign stellt sich vor, wenn sich die Einspritzzeitabstimmung Tinj
vorstellt. Wenn sich die Einspritzzeitabstimmung Tinj in der Nähe des oberen
Totpunkts (TDC) vorstellt, steigt der Zylinderdruckmaximalwert Pmax
an und erreicht einen Zylinderdruckgrenzwert, der zum Schützen des
Verbrennungsmotors 1 eingerichtet wird. In dem Hochdrehzahlbereich
steigt eine Durchflussrate des Abgases an und wird ein Ladedruck, der
durch den Betrieb des Turboladers 23 bereitgestellt wird,
in hohem Maße
erhöht
und steigt die Einlassluftmenge an. Daher wird der Zylinderdruckmaximalwert
Pmax im Allgemeinen in dem Hochdrehzahlbereich größer als
in dem Niedrigdrehzahlbereich. Aus diesem Grund ist das Vorstellen
der Einspritzzeitabstimmung Tinj in dem Hochdrehzahlbereich zum
Schützen
des Verbrennungsmotors 1 begrenzt.
-
Wenn
die Einspritzzeitabstimmung Tinj in dem Hochdrehzahlbereich vorgestellt
wird, in dem der Zylinderdruck-basierte Rückführregelungsabschnitt 531 in
Kraft gesetzt ist, steigt der Zylinderdruckmaximalwert Pmax an und
steigt das Drehmoment Tr an und wird der Kraftstoffverbrauch F verbessert,
wie durch durchgezogene Linien „a", „b" und „c" in 4A gezeigt
ist. Wenn daher der Solldruckwert des Zylinderdruckmaximalwerts
Pmax auf einen ausreichend hohen Wert in dem zulässigen Bereich „A" des Verbrennungsmotors 1 eingerichtet
wird, kann ein angemessenes Drehmoment erzeugt werden und kann ein
guter Kraftstoffverbrauch durch die Zylinderdruck-basierte Rückführregelung
erzielt werden.
-
Wenn
die Einspritzzeitabstimmung Tinj in dem Niedrigdrehzahlbereich vorgestellt
wird, steigt der Zylinderdruckmaximalwert Pmax an, wie durch eine
durchgezogene Linie „c" in 4B gezeigt
ist. Jedoch verringert sich das Drehmoment Tr und wird der Kraftstoffverbrauch
F verschlechtert, wie durch durchgezogene Linien in „a" und in „b" in 4B gezeigt
ist. In dem Niedrigdrehzahlbereich, wie in 4B gezeigt
ist, wird ein Spitzenwert des Zylinderdruckmaximalwerts Pmax bei
einem Kurbelwinkel vorgesehen, der von einem weiteren Kurbelwinkel vorgestellt
ist, was einen Spitzenwert des Drehmoments Tr bereitstellt. Das
Vorstellen der Einspritzzeitabstimmung ist in dem Hochdrehzahlbereich
begrenzt, aber es ist in dem Niedrigdrehzahlbereich nicht begrenzt.
Daher unterscheidet sich ein tatsächlicher verwendbarer Bereich
der Einspritzzeitabstimmung Tinj in dem Niedrigdrehzahlbereich von
demjenigen in dem Hochdrehzahlbereich. Daher unterscheiden sich
die Tendenzen des Drehmoments Tr und des Kraftstoffverbrauchs F
in dem Hochdrehzahlbereich von den Tendenzen in dem Niedrigdrehzahlbereich.
Wenn die Einspritzzeitabstimmung Tinj durch die Zylinderdruck-basierte
Rückführregelung
in den Niedrigdrehzahlbereich eingerichtet wird, kann das Drehmoment
Tr nicht ausreichend erzeugt werden und wird der Kraftstoffverbrauch
F nicht ausreichend verbessert. Das liegt daran, dass der Sollwert des
Zylinderdruckmaximalwerts Pmax auf einen relativ hohen Wert bei
der Zylinderdruck-basierten Rückführregelung
eingerichtet wird. Da darüber
hinaus der Zylinderdruckmaximalwert Pmax sich im Ganzen in dem Niedrigdrehzahlbereich
verringert, besteht die Möglichkeit,
dass die Einspritzzeitabstimmung Tinj übermäßig vorgestellt wird. Daher
unterbindet das Kraftstoffeinspritz-Steuerungssystem des vorliegenden Ausführungsbeispiels
die Zylinderdruck-basierte Rückführregelung
in dem Niedrigdrehzahlbereich und wählt die Zündzeitabstimmungs-basierte Rückführregelung
aus. Somit kann eine geeignete Einspritzzeitabstimmung Tinj erzielt
werden und kann das übermäßige Vorstellen
der Einspritzzeitabstimmung Tinj verhindert werden.
-
Wenn
sich der Betriebsbereich zu dem Hochdrehzahlbereich bewegt, wenn
die Zündzeitabstimmungs-basierte
Rückführregelung
durchgeführt wird,
erhöht
sich der Zylinderdruckmaximalwert Pmax im Ganzen. Bei der Zündzeitabstimmungs-basierten
Rückführregelung
wird der Korrekturwert der Einspritzzeitabstimmung Tinj so berechnet,
dass der Zylinderdruckmaximalwert Pmax den oberen Grenzwert nicht übersteigt.
Daher kann der Verbrennungsmotor 1 sicher geschützt werden.
In dem Fall, dass die Einrichtung der Sollzeitabstimmung der Zündzeitabstimmungs-basierten
Rückführregelung
oder die Charakteristiken des Verbrennungsmotors 1 zeigen, dass
der Zylinderdruckmaximalwert Pmax den oberen Grenzwert nicht übersteigt,
wenn die Zündzeitabstimmungs-basierte
Rückführregelung
durchgeführt wird,
kann die Begrenzung des Korrekturwerts der Einspritzzeitabstimmung
Tinj auf der Grundlage des Zylinderdruckmaximalwerts Pmax bei der
Zündzeitabstimmungs-basierten
Rückführregelung
aufgehoben werden.
-
Somit
kann ein ausreichendes Drehmoment erhalten werden und kann ein guter
Kraftstoffverbrauch sichergestellt werden, indem die geeignete Einspritzzeitabstimmung
in dem gesamten Drehzahlbereich erzielt wird.
-
Der
Umschaltbetrieb der Zylinderdruck-basierten Rückführregelung wird nur in dem
Hochlastbereich durchgeführt,
da der Verbrennungsdruck P sich im Ganzen erhöht und eine übermäßige Erhöhung des
Zylinderdruckmaximalwerts Pmax leicht in dem Hochlastbereich auftreten
kann. Alternativ können
die Einspritzzeitabstimmungs-Rückführregelungsabschnitte 531, 532 in
dem gesamten Lastbereich umgeschaltet werden.
-
Als
Nächstes
wird die Rückführregelung
der Einspritzmenge Qi auf der Grundlage von 2B erklärt. Ein
Einspritzmengen-Rückführregelungsabschnitt 533 berechnet
einen Korrekturwert der Einspritzmenge Qi auf der Grundlage des
berechneten Werts der Sauerstoffkonzentrationsspanne MO, so dass
die Sauerstoffkonzentration mit einem Sollwert übereinstimmt. Bei der Einspritzmengen-Rückführregelung
wird die Einspritzmenge Qi so eingerichtet, dass die Abgastemperatur
TE unter einem oberen Grenzwert begrenzt ist. Eine Basiseinspritzmenge, die
durch den Einspritzmengen-Rückführregelungsabschnitt 533 eingesetzt
wird, wird unter der Verwendung eines Kennfelds beispielsweise auf
der Grundlage des Drosselöffnungsgrads
THR und der Verbrennungsmotordrehzahl NE eingerichtet.
-
Die
von dem Einspritzmengen-Rückführregelungsabschnitt 533 abgegebene
Einspritzmenge Qi wird in einen MAX-MIN-Schutzabschnitt 542 eingegeben.
Wenn die Einspritzmenge Qi außerhalb
eines vorbestimmten Bereiches liegt, richtet der MAX-MIN-Schutzabschnitt 542 die
Einspritzmenge Qi erneut ein und gibt die Einspritzmenge Qi ab. Wenn
genauer gesagt die Einspritzmenge Qi größer als ein vorbestimmter oberer
Grenzwert ist, wird die Einspritzmenge Qi auf den oberen Grenzwert
eingerichtet. Wenn die Einspritzmenge Qi geringer als ein vorbestimmter
unterer Grenzwert ist, wird die Einspritzmenge Qi auf den unteren
Grenzwert eingerichtet. Somit kann eine abnormale Rückführregelung aufgrund
einer fehlerhaften Messung unterbunden werden.
-
(Abwandlungen)
-
In
dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel
wird die Zylinderdruck-basierte Rückführregelung oder die Zündzeitabstimmungs-basierte Rückführregelung
gemäß der Verbrennungsmotordrehzahl
NE ausgewählt.
Alternativ kann lediglich der Zylinderdruck-basierte Rückführregelungsabschnitt 531 als
Rückführregelungsabschnitt
vorgesehen werden und kann die Zylinderdruck-basierte Rückführregelung
in einem bestimmten Drehzahlbereich unterbunden werden, in dem die
Verbrennungsmotordrehzahl geringer als ein Grenzwert ist. Das liegt daran,
dass der Zylinderdruckmaximalwert Pmax sich im Ganzen in dem Niedrigdrehzahlbereich
verringert und die Möglichkeit
besteht, dass die Einspritzzeitabstimmung Tinj übermäßig vorgestellt wird, wenn
die Zylinderdruck-basierte
Rückführregelung
in dem Niedrigdrehzahlbereich durchgeführt wird. Alternativ kann lediglich
der Zündzeitabstimmungs-basierte
Rückführregelungsabschnitt 532 als
Rückführregelungsabschnitt
vorgesehen sein und kann die Zündzeitabstimmungs-basierte
Rückführregelung
in einem bestimmten Drehzahlbereich unterbunden werden, in dem die
Verbrennungsmotordrehzahl einen Grenzwert übersteigt. Das liegt daran,
dass der Zylinderdruckmaximalwert Pmax sich im Ganzen in dem Hochdrehzahlbereich
erhöht
und die Möglichkeit
besteht, dass der Zylinderdruckmaximalwert Pmax sich übermäßig erhöht, wenn
die Zündzeitabstimmungs-basierte Rückführregelung
im Hochdrehzahlbereich durchgeführt
wird.
-
Anstelle
des Umschaltens der Rückführregelung
auf der Grundlage der Verbrennungsmotordrehzahl NE und des Drosselöffnungsgrads
THR kann die Rückführregelung
auf der Grundlage von anderen Parametern umgeschaltet werden, die
den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 anzeigen,
wie in einem Blockdiagramm von 5 gezeigt
ist.
-
Wie
in 5 gezeigt ist, nimmt ein Umschaltbedingungs-Bestimmungsabschnitt 52A den
Zylinderdruckmaximalwert Pmax und die Zündzeitabstimmung Tign auf.
Der Umschaltbedingungs-Bestimmungsabschnitt 52A schaltet
zu dem Zylinderdruck-basierten Rückführregelungsabschnitt 531 um, wenn
der Zylinderdruckmaximalwert Pmax einen Zylinderdruckmaximalbezugswert
in einem Zustand übersteigt,
in dem der Zündzeitabstimmungs-basierte
Rückführregelungsabschnitt 532 in
Kraft gesetzt ist. Der Umschaltbedingungs-Bestimmungsabschnitt 52A schaltet
zu dem Zündzeitabstimmungs-basierten
Rückführregelungsabschnitt 532 um,
wenn die Zündzeitabstimmung
Tign einer Bezugszündzeitabstimmung
in einem Zustand voraus läuft,
wenn der Zylinderdruck-basierte Rückführregelungsabschnitt 531 in
Kraft gesetzt ist.
-
In
dem Hochdrehzahlbereich steigen der Zylinderdruckmaximalwert Pmax
und das Drehmoment Tr an, wenn sich die Zündzeitabstimmung Tign vorstellt.
Der Zylinderdruckmaximalwert Pmax wird sich verringern, wenn der
Betriebsbereich einen Übergang
von dem Hochdrehzahlbereich zu dem Niedrigdrehzahlbereich in einem
Zustand vornimmt, in dem der geeignete Solldruckwert bei der Rückführregelung
erzielt wurde, die durch den Zylinderdruck-basierten Rückführregelungsabschnitt 531 in
dem Hochdrehzahlbereich durchgeführt
wird. In diesem Fall neigt die Zündzeitabstimmung
Tign dazu, sich vorzustellen, wenn die Rückführregelung durch den Zylinderdruck-basierten
Rückführregelungsabschnitt 531 durchgeführt wird.
In dem Niedrigdrehzahlbereich erhöht sich der Zylinderdruckmaximalwert
Pmax, wenn sich die Zündzeitabstimmung
Tign vorstellt, aber verringert sich das Drehmoment Tr, wenn sich
die Zündzeitabstimmung
Tign vorstellt. Daher besteht die Möglichkeit, dass ein ausreichendes
Drehmoment nicht erzeugt werden kann, wenn die Rückführregelung durch den Zylinderdruck-basierten
Rückführregelungsabschnitt 531 in
dem Niedrigdrehzahlbereich durchgeführt wird. Der Übergang des
Betriebsbereichs zu dem Niedrigdrehzahlbereich, in dem sich das
Drehmoment Tr verringert, wenn sich die Zündzeitabstimmung Tign vorstellt, kann
erfasst werden, wenn die Zündzeitabstimmung Tign
der Bezugszündzeitabstimmung
voraus läuft.
Zu diesem Zeitpunkt schaltet das System die Rückführregelung von dem Zylinderdruck-basierten
Rückführregelungsabschnitt 531 zu
der Rückführregelung
des Zündzeitabstimmungs-basierten
Rückführregelungsabschnitt 532.
Ein ausreichendes Drehmoment kann abgegeben werden und der Kraftstoffverbrauch
kann verbessert werden, indem die geeignete Zündzeitabstimmung bei der Rückführregelung erzielt
wird, die durch den Zündzeitabstimmungs-basierten
Rückführregelungsabschnitt 532 durchgeführt wird.
-
In
dem Niedrigdrehzahlbereich verringert sich das Drehmoment Tr, wenn
sich die Zündzeitabstimmung
Tign vorstellt. In dem Fall, in dem der Betriebsbereich einen Übergang
zu dem Hochdrehzahlbereich in einem Zustand vornimmt, in dem die
geeignete Sollzeitabstimmung bei der Rückführregelung erzielt wurde, die
durch den Zündzeitabstimmungs-basierten
Rückführregelungsabschnitt 532 durchgeführt wird,
besteht die Möglichkeit,
dass ein ausreichendes Drehmoment nicht abgegeben werden kann, wenn
die Rückführregelung
durch den Zündzeitabstimmungs-basierten Rückführregelungsabschnitt 532 in
dem Hochdrehzahlbereich durchgeführt
wird, in dem sich das Drehmoment Tr vergrößert, wenn sich die Zündzeitabstimmung
Tign vorstellt. Der Übergang
zu dem Hochdrehzahlbereich kann erfasst werden, wenn der Zylinderdruckmaximalwert
Pmax einen Zylinderdruckmaximalbezugswert übersteigt. Das liegt daran,
dass der Zylinderdruckmaximalwert Pmax im Ganzen in dem Hochdrehzahlbereich
ansteigt. Ein ausreichendes Drehmoment kann abgegeben werden und
der Kraftstoffverbrauch kann verbessert werden, indem zu der Rückführregelung
umgeschaltet wird, die durch den Zylinderdruck-basierten Rückführregelungsabschnitt 531 durchgeführt wird,
wenn der Übergang des
Betriebsbereichs zu der hohen Drehzahl erfasst wird.
-
Anstelle
des Umschaltens zwischen der Zylinderdruck-basierten Rückführregelung und der Zündzeitabstimmungs-basierten Rückführregelung gemäß dem Zylinderdruckmaximalwert
Pmax und der Zündzeitabstimmung
Tign kann lediglich der Zylinderdruck-basierte Rückführregelungsabschnitt 531 als
Rückführregelungsabschnitt
vorgesehen werden und kann die Zylinderdruck-basierte Rückführregelung
in dem Betriebsbereich unterbunden werden, in dem die Zündzeitabstimmung
Tign der Bezugszeitabstimmung voraus läuft. Alternativ kann lediglich
der Zündzeitabstimmungs-basierte Rückführregelungsabschnitt 532 als
Rückführregelungsabschnitt
vorgesehen werden und kann die Zündzeitabstimmungs-basierte
Rückführregelung
in dem Betriebsbereich unterbunden werden, in dem der Zylinderdruckmaximalwert
Pmax den Bezugsdruckwert übersteigt.
-
Die
vorliegende Erfindung sollte nicht auf das offenbarte Ausführungsbeispiel
beschränkt
werden, sondern sie kann auf verschiedenen anderen Wegen ohne Abweichen
von dem Anwendungsbereich der Erfindung ausgeführt werden, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert
ist.
-
Somit
regelt die elektronische Steuerungseinheit (ECU) 3 des
Kraftstoffeinspritz-Steuerungssystems einer Brennkraftmaschine 1 regelt
eine Einspritzzeitabstimmung rückgeführt so,
dass ein Zylinderdruckmaximalwert mit einem Solldruckwert in einem
Betriebsbereich übereinstimmt,
in dem der Zylinderdruckmaximalwert ansteigt, wenn sich die Zündzeitabstimmung
vorstellt, und ein Drehmoment ansteigt, wenn sich die Zündzeitabstimmung
vorstellt. Die ECU 3 regelt die Einspritzzeitabstimmung rückgeführt, so
dass die Einspritzzeitabstimmung mit einer Sollzeitabstimmung in
einem weiteren Betriebsbereich übereinstimmt,
in dem der Zylinderdruckmaximalwert ansteigt, wenn sich die Zündzeitabstimmung
vorstellt, aber sich das Drehmoment verringert, wenn sich die Zündzeitabstimmung
vorstellt. Somit kann das Drehmoment effizient durch Auswählen der geeigneten
Rückführregelung
gemäß dem Betriebsbereich
abgegeben werden.