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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Einspritzsteuersystem für eine Brennkraftmaschine zum Durchführen eines Lernbetriebes für eine Einspritzmenge.
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Ein bestimmtes Steuerverfahren (ein Einspritzmengenlernbetrieb), das als ein Verfahren zum Steuern einer Einspritzmenge einer Benzinkraftmaschine oder einer Dieselkraftmaschine bekannt ist, schätzt die Einspritzmenge (oder das durch die Einspritzung erzeugte Drehmoment) auf der Grundlage einer Schwankung einer Kraftmaschinendrehzahl, die durch Verbrennen des eingespritzten Kraftstoffes hervorgerufen wird, um die Einspritzmenge zu korrigieren.
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Die
DE 197 20 009 C2 zeigt ein Verfahren zur Zylindergleichstellung bezüglich der Kraftstoff-Einspritzmenge bei einer Brennkraftmaschine. Die
DE 603 04 067 T2 zeigt ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Mehrzylindermaschine mit einer elektronischen Steuereinheit zum Steuern der jeweiligen Kraftstoffeinspritzmenge der Zylinder.
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Ein öffentlich bekanntes Berechnungsverfahren, das in dem
US-Patent US 4 667 634 A oder in der
JP H07-59 911 B2 offenbart ist, berechnet die Schwankung der Kraftmaschinendrehzahl (eine Drehzahlschwankung δ) durch Vergleichen einer Drehzahl ωt an dem oberen Totpunkt (TDC), die bei einem Zeitpunkt t10 gemäß der
6 erfasst wird, mit einer Drehzahl ωc bei einem Kurbelwinkel von 90° nach dem TDC (ATDC 90°CA), die bei einem Zeitpunkt t11 erfasst wird, wie dies durch eine durchgezogene Linie „f” in der
6 gezeigt ist. Alternativ wird die Drehzahlschwankung δ durch Vergleichen der Drehzahl ωc bei dem ATDC 90°CA mit einem vorbestimmten Wert berechnet. Kraftmaschinendrehzahlen ωa, ωb, ωc, ωd werden bei Zeitpunkten t3, t8, t11 bzw. t14 gemessen, bei denen der Kurbelwinkel ATDC 90° beträgt. Zum Beispiel wird die Drehzahl ωa bei dem Zeitpunkt t3 aus einer Zeitperiode S1 nach einem Zeitpunkt t2 bis zu einem Zeitpunkt t4 berechnet. In der
6 entspricht eine Zeitperiode „A” einem Einlasshub eines ersten Zylinders und einem Verdichtungshub eines zweiten Zylinders. Eine Zeitperiode „B” entspricht einem Verdichtungshub des ersten Zylinders. Eine Zeitperiode „C” entspricht einem Expansionshub des ersten Zylinders und einem Verdichtungshub eines dritten Zylinders. Eine Zeitperiode „D” entspricht einem Auslasshub des ersten Zylinders und einem Verdichtungshub eines vierten Zylinders. In der
6 stellt eine durchgezogene Linie „a” oder eine gestrichelte Linie „a'” einen Zylinderdruck P1 des ersten Zylinders dar, eine durchgezogene Linie „b” stellt ein Drehmoment Ti dar, das durch Durchführen einer einzigen Einsritzung erzeugt wird, eine durchgezogene Linie „c” stellt ein Drehmoment Tc dar, das durch einen Verdichtungshub eines nächsten Zylinders erzeugt wird, bei dem die Einspritzung als nächstes durchgeführt wird, eine durchgezogene Linie „d” stellt eine Schwankung δi der Kraftmaschinendrehzahl ω dar, die durch die einzige Einspritzung auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl ω0 bei einem Zeitpunkt t1 hervorgerufen wird, eine durchgezogene Linie „e” stellt eine Schwankung δc der Kraftmaschinendrehzahl ω dar, die durch den Verdichtungshub bei dem nächsten Zylinder auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl ω0 bei dem Zeitpunkt t1 hervorgerufen wird, und eine durchgezogene Linie „f” oder eine gestrichelte Linie „f'” stellt die Kraftmaschinendrehzahl dar.
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Der eingespritzte Kraftstoff wird verbrannt, um Wärme zu erzeugen, und die Wärme erhöht den Zylinderdruck. Somit wird die Kurbelwelle durch einen Kolben und eine Verbindungsstange gedreht. Daher kann geschätzt werden, dass das durch die Kraftstoffeinspritzung erzeugte Drehmoment kontinuierlich auf die Kurbelwelle aufgebracht wird, bis sich der erhöhte Zylinderdruck auf ein Niveau verringert, das in jenem Fall vorgesehen wird, bei dem die Einspritzung nicht durchgeführt wird.
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Falls die einzige Einspritzung durchgeführt wird, dann wird der Zylinderdruck P1 des ersten Zylinders von jenem Druck, der durch die gestrichelte Linie „a'” gezeigt ist, auf jenen Druck erhöht, der durch die durchgezogene Linie „a” in der 6 gezeigt ist. Der eingespritzte Kraftstoff wird bei dem Zeitpunkt t10 gezündet, und ein Auslassventil öffnet bei einem Zeitpunkt t12. Falls die Drehzahl ω bei dem ATDC 90°CA (zum Beispiel bei dem Zeitpunkt t11) gemessen wird, dann wird die Drehzahl ω gemessen, bevor das Drehmoment entsprechend einem partiellen Druck, der durch eine Fläche Sp2 in der 6 gezeigt ist, außer der Erhöhung des Zylinderdruckes, wie dies durch Flächen Sp1, Sp2 gezeigt ist, der Erhöhung der Drehzahl ω beiträgt.
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Falls die Drehzahl ωc, die bei dem ATDC 90°CA gemessen wird, mit der Drehzahl ωt verglichen wird, die bei dem TDC gemessen wird, kann daher die Drehzahlschwankung δi nicht genau gemessen werden, die durch die Einspritzung hervorgerufen wird. Dies ist dadurch begründet, da die gesamte Energie, die durch das Verbrennen des eingespritzten Kraftstoffes erzeugt wird, der Drehung der Kurbelwelle noch nicht beigetragen hat. Infolgedessen besteht ein Problem, dass die Ist-Menge des eingespritzten Kraftstoffes (oder das durch die Einspritzung erzeugte Drehmoment Ti) nicht genau geschätzt werden kann.
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Außerdem wird die Drehzahlschwankung δ, die durch den Drehzahlsensor gemessen wird, durch die Verdichtung bei dem nächsten Zylinder beeinträchtigt, bei dem die Einspritzung als nächstes durchgeführt wird. Daher kann ausschließlich jener Wert gemessen werden, der durch Subtrahieren der Drehzahlschwankung δc, die durch die Verdichtung bei dem nächsten Zylinder hervorgerufen wird, von der Drehzahlschwankung δi vorgesehen wird, die durch die Einspritzung hervorgerufen wird. Tatsächlich entspricht die Differenz δa zwischen der Drehzahl ωc und der Drehzahl ωt einem Wert, der durch Subtrahieren der Drehzahlschwankung δam, die durch die Verdichtung bei dem nächsten Zylinder hervorgerufen wird, von der Drehzahlschwankung δap vorgesehen wird, die durch die Einspritzung hervorgerufen wird. Auch wenn dieselbe Einspritzung durchgeführt wird (oder auch wenn die Drehzahlschwankung δap gleich ist, die durch die Einspritzung hervorgerufen wird), beeinträchtigen daher die Änderungen der Drehzahlschwankung δam, die durch die Verdichtung in dem nächsten Zylinder hervorgerufen wird, die Drehzahlschwankung δa, die zu messen ist. Infolgedessen wird die Lerngenauigkeit der Einspritzmenge verschlechtert.
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Auch wenn die Drehzahlschwankung δam, die durch die Verdichtung in dem nächsten Zylinder hervorgerufen wird, zu der Differenz δa zwischen der Drehzahl ωc und der Drehzahl ωt hinzu addiert wird, wird die Drehzahlschwankung δap entsprechend der Drehzahl ω beim Anstieg aufgrund der Einspritzung gemessen. Infolgedessen kann die Drehzahlschwankung δi nicht genau gemessen werden, die durch die Einspritzung hervorgerufen wird.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Einspritzsteuersystem für eine Brennkraftmaschine vorzusehen, das eine Drehzahlschwankung der Kraftmaschine genau messen kann, die durch eine einzige Einspritzung hervorgerufen wird, und das einen Lernbetrieb mit hoher Genauigkeit durchführen kann, indem der Einfluss einer Drehzahlschwankung beseitigt wird, die durch die Verdichtung in einem nächsten Zylinder hervorgerufen wird.
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Diese Aufgabe wird mit einem Einspritzsteuersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß hat ein Einspritzsteuersystem für eine Brennkraftmaschine eine Messeinrichtung zum Aufnehmen einer Drehzahl der Kraftmaschine, die durch einen Drehzahlsensor als eine Kraftmaschinendrehzahl erfasst wird, und zum Messen einer Drehzahlschwankung der Kraftmaschine, die durch eine einzige Einspritzung hervorgerufen wird, und zwar auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl. Das Steuersystem berechnet einen Korrekturwert zum Erhöhen oder Verringern einer Befehlseinspritzmenge entsprechend der einzigen Einspritzung auf der Grundlage der Drehzahlschwankung der Kraftmaschine, und es korrigiert die Befehlseinspritzmenge gemäß dem Korrekturwert. Die Messeinrichtung nimmt die durch den Drehzahlsensor gemessene Kraftmaschinendrehzahl in einer Zeitperiode von einem Zeitpunkt, bei dem ein Auslassventil öffnet, bis zu einem Zeitpunkt auf, bei dem ein oberer Totpunkt eines nächsten Zylinders erfasst wird, und sie misst die Drehzahlschwankung auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird die durch den Drehzahlsensor erfasste Kraftmaschinendrehzahl eingegeben, nachdem sich der durch die einzige Einspritzung erhöhte Zylinderdruck auf das im Wesentlichen gleiche Niveau wie jener Zylinderdruck verringert hat, der dann vorherrscht, wenn die einzige Einspritzung nicht durchgeführt wird, oder nachdem das durch die einzige Einspritzung erzeugte Drehmoment seine Wirkung beendet hat. Die Drehzahlschwankung wird auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl gemessen. Daher kann die Erhöhung der Drehzahl (die Drehzahlschwankung) genau gemessen werden, die durch die einzige Einspritzung hervorgerufen wird.
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Ferner hat die Messeinrichtung erfindungsgemäß eine Schätzeinrichtung zum Schätzen einer Drehzahlschwankung der Kraftmaschine, die durch einen Verdichtungshub bei dem nächsten Zylinder hervorgerufen wird, und zwar als eine Drehzahlschwankung, die den Verdichtungshub begleitet, wenn die einzige Einspritzung durchgeführt wird. Die Messeinrichtung berechnet eine Differenz zwischen einer Drehzahl, die vor der einzigen Einspritzung vorhanden ist, und einer Drehzahl, die nach der einzigen Einspritzung vorhanden ist, und zwar als eine Ist-Drehzahlschwankung, und zwar auf der Grundlage der durch den Drehzahlsensor erfassten Kraftmaschinendrehzahlen. Die Messeinrichtung misst die Drehzahlschwankung der Kraftmaschine, die durch die einzige Einspritzung hervorgerufen wird, und zwar auf der Grundlage der Ist-Drehzahlschwankung und der Drehzahlschwankung, die den Verdichtungshub begleitet.
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Zum Beispiel wird eine Kraftmaschinendrehzahl ω zwischen einer Phase t1 (Zeitpunkt t1) und einer Endphase des Expansionshubs des ersten Zylinders gemessen, wie dies in der 6 gezeigt ist. Dann wird eine Ortskurve der Kraftmaschinendrehzahl geschätzt, die automatisch dann vorgesehen wird, wenn die einzige Einspritzung nicht durchgeführt wird. Eine Drehzahl ω'3 an der geschätzten Ortskurve wird demselben Kurbelwinkel als der Kurbelwinkel gemessen, bei dem die Drehzahl ω3 gemessen wird. Eine Differenz zwischen der Drehzahl ω3 und der Drehzahl ω'3 stellt die Drehzahlschwankung δi der Kraftmaschine dar, die durch die einzige Einspritzung hervorgerufen wird.
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Wenn die einzige Einspritzung durchgeführt wird, dann wird somit die Drehzahlschwankung δc der Kraftmaschine geschätzt, die durch den Verdichtungshub in dem nächsten Zylinder hervorgerufen wird, und der Einfluss der Drehzahlschwankung wird geschätzt, die den Verdichtungshub in dem nächsten Zylinder begleitet. Infolgedessen kann die Drehzahlschwankung δi der Kraftmaschine noch genauer gemessen werden, die durch die einzige Einspritzung hervorgerufen wird.
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Vorteile der Ausführungsbeispiele werden ebenso wie die Betriebsweisen und die Funktionen der dazugehörigen Bauteile aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen ersichtlich. Zu den Zeichnungen:
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Steuersystems einer Dieselkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt ein Flussdiagramm eines Einspritzmengenlernbetriebs, der durch eine ECU des Steuersystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird;
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3 zeigt ein Flussdiagramm eines Berechnungsverfahrens eines Wertes, der proportional zum Drehmoment ist, das durch die ECU des Steuersystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird;
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4 zeigt ein Flussdiagramm eines Berechnungsverfahrens eines Wertes, der proportional zu dem Drehmoment ist, das durch eine ECU eines Steuersystems einer Brennkraftmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird;
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5 zeigt ein Zeitdiagramm eines Einspritzmengenlernbetriebs, der durch die ECU des Steuersystems gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird; und
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6 zeigt ein Zeitdiagramm eines Betriebszustandes einer Brennkraftmaschine.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Unter Bezugnahme auf die 1 ist ein Steuersystem einer Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Kraftmaschine des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels ist eine Vier-Zylinder-Dieselkraftmaschine 1, und sie hat ein Akkumulationskraftstoffeinspritzsystem.
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Wie dies in der 1 gezeigt ist, hat das Kraftstoffeinspritzsystem eine Common-Rail 2, eine Kraftstoffpumpe 4, Einspritzvorrichtungen 5 und eine elektronische Steuereinheit (ECU) 6. Die Common-Rail 2 akkumuliert Kraftstoff mit hohem Druck. Die Kraftstoffpumpe 4 beaufschlagt den Kraftstoff mit Druck, der aus einem Kraftstoffbehälter 3 eingezogen wird, und sie führt den Kraftstoff der Common-Rail 2 zu. Die Einspritzvorrichtungen 5 spritzen den Kraftstoff mit hohem Druck ein, der von der Common-Rail 2 zugeführt wird, und zwar in Zylinder (Brennkammern 1a) der Kraftmaschine 1. Die ECU 6 steuert das System elektronisch.
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Die ECU 6 legt einen Soll-Wert eines Common-Rail-Druckes Pc der Common-Rail 2 fest (einen Druck des Kraftstoffes, der in der Common-Rail 2 akkumuliert wird). Die Common-Rail 2 akkumuliert den Kraftstoff mit hohem Druck, der von der Kraftstoffpumpe 4 zugeführt wird, und zwar auf den Soll-Wert. Ein Drucksensor 7 und eine Druckbegrenzungsvorrichtung 8 sind an der Common-Rail 2 angebracht. Der Drucksensor 7 erfasst den Common-Rail-Druck Pc und gibt den Common-Rail-Druck Pc zu der ECU 6 ab. Die Druckbegrenzungsvorrichtung 8 begrenzt den Common-Rail-Druck Pc derart, dass der Common-Rail-Druck Pc einen vorbestimmten oberen Grenzwert nicht überschreitet.
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Die Kraftstoffpumpe 4 hat eine Nockenwelle 9, eine Förderpumpe 10, einen Tauchkolben 12 und ein Elektromagnet-Strömungssteuerventil 14. Die Nockenwelle 9 wird durch die Kraftmaschine 1 angetrieben und gedreht. Die Förderpumpe 10 wird durch die Nockenwelle 9 angetrieben und zieht den Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 3 ein. Der Tauchkolben 12 bewegt sich in einem Zylinder 11 synchron mit der Drehung der Nockenwelle 9 hin und her. Das Elektromagnet-Strömungssteuerventil 14 reguliert die von der Förderpumpe 10 in eine Druckkammer 13 eingeführte Kraftstoffmenge, welche im Inneren des Zylinders 11 vorgesehen ist.
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Wenn sich der Tauchkolben 12 von einem oberen Totpunkt zu einem unteren Totpunkt in dem Zylinder 11 bewegt, dann wird bei der Kraftstoffpumpe 4 eine aus der Förderpumpe 10 ausgestoßene Kraftstoffmenge durch das Elektromagnet-Strömungssteuerventil 14 reguliert, und der Kraftstoff öffnet ein Saugventil 15, und der Kraftstoff wird in die Druckkammer 13 eingezogen. Wenn sich der Tauchkolben 12 von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt in dem Zylinder 11 bewegt, dann beaufschlagt der Tauchkolben 12 den Kraftstoff in der Druckkammer 13 mit Druck. Somit öffnet der Kraftstoff ein Auslassventil 16 von der Seite der Druckkammer 13 aus, und er wird unter Druck der Common-Rail 2 zugeführt.
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Die Einspritzvorrichtungen 5 sind an die verschiedenen Zylinder der Kraftmaschine 1 angebracht und mit der Common-Rail 2 durch Hochdruckrohre 17 verbunden. Jede Einspritzvorrichtung 5 hat ein Elektromagnetventil 5a, das als Reaktion auf einen von der ECU 6 abgegebenen Befehl betrieben wird, und eine Düse 5b, die den Kraftstoff dann einspritzt, wenn das Elektromagnetventil 5a erregt ist.
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Das Elektromagnetventil 5a öffnet und schließt einen Niederdruckkanal, der von einer Druckkammer, in die der Kraftstoff mit hohem Druck von der Common-Rail 2 zugeführt wird, zu einer Niederdruckseite führt. Das Elektromagnetventil 5a öffnet den Niederdruckkanal, wenn es erregt ist, und es schließt den Niederdruckkanal, wenn es entregt ist.
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Die Düse 5b hat eine Nadel zum Öffnen oder Schließen eines Einspritzloches. Der Kraftstoffdruck in der Druckkammer spannt die Nadel in einer Ventilschließrichtung vor (eine Richtung zum Schließen des Einspritzloches). Falls das Elektromagnetventil 5a erregt ist und den Niederdruckkanal öffnet, dann verringert sich der Kraftstoffdruck in der Druckkammer. Dementsprechend wird die Nadel in der Düse 5b angehoben und öffnet das Einspritzloch. Somit spritzt die Düse 5b den Kraftstoff mit hohem Druck ein, der von der Common-Rail 2 zugeführt wird, und zwar durch das Einspritzloch. Falls das Elektromagnetventil 5a entregt ist und den Niederdruckkanal schließt, dann erhöht sich der Kraftstoffdruck in der Druckkammer. Dementsprechend wird die Nadel in der Düse 5b abgesenkt und schließt das Einspritzloch. Somit wird die Einspritzung beendet.
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Die ECU 6 ist mit einem Drehzahlsensor 18 zum Erfassen einer Kraftmaschinendrehzahl (eine Umdrehung pro Minute) ω, einem Beschleunigungsvorrichtungspositionssensor zum Erfassen einer Beschleunigungsvorrichtungsposition ACCP (einer Kraftmaschinenlast) und dem Drucksensor 7 zum Erfassen des Common-Rail-Druckes PC verbunden. Die ECU 6 berechnet den Soll-Wert des Common-Rail-Druckes Pc der Common-Rail 2 und die Einspritzzeitgebung und eine Einspritzmenge, die für den Betriebszustand der Kraftmaschine 1 geeignet sind, und zwar auf der Grundlage der Informationen, die durch die Sensoren gemessen werden. Die ECU 6 steuert elektronisch das Elektromagnet-Strömungssteuerventil 14 der Kraftstoffpumpe 4 und die Elektromagnetventile 5a der Einspritzvorrichtungen 5 auf der Grundlage des Ergebnisses der Berechnung.
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Um die Genauigkeit einer Einspritzung mit kleiner Menge wie zum Beispiel eine Voreinspritzung zu verbessern, die vor einer Haupteinspritzung durchgeführt wird, führt die ECU 6 einen Einspritzmengenlernbetrieb durch, der nachfolgend beschrieben wird.
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Bei dem Einspritzmengenlernbetrieb wird ein Fehler zwischen einer Befehlseinspritzmenge (ein Einspritzbefehlspuls) Q entsprechend der Voreinspritzung und einer Ist-Menge des durch die Einspritzvorrichtung 5 eingespritzten Kraftstoffes (eine Ist-Einspritzmenge) als Reaktion auf die Befehlseinspritzmenge Q gemessen. Dann wird die Befehlseinspritzmenge Q gemäß dem Fehler korrigiert.
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Als nächstes werden Verarbeitungsschritte des Einspritzmengenlernbetriebs, der durch die ECU 6 durchgeführt wird, auf der Grundlage eines in der 2 gezeigten Flussdiagramms beschrieben.
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Zunächst wird bei einem Schritt S10 bestimmt, ob eine Lernbedingung zum Durchführen des Einspritzmengenlernbetriebes eingerichtet ist oder nicht. Die Lernbedingung ist zumindest dann eingerichtet, wenn die Kraftmaschine 1 in einem Nicht-Einspritzzustand ist, bei dem die Befehlseinspritzmenge Q, die zu der Einspritzvorrichtung 5 abgegeben wird, Null oder weniger beträgt, und wenn ein vorbestimmter Common-Rail-Druck aufrecht erhalten wird. Zum Beispiel ist die Kraftmaschine 1 in den Nicht-Einspritz-Zustand versetzt, wenn die Kraftstoffzufuhr ausgesetzt wird, wenn eine Position eines Schalthebels geändert wird oder wenn ein Fahrzeug verzögert wird. Falls das Ergebnis der Bestimmung bei dem Schritt S10 „JA” lautet, dann schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S20. Falls das Ergebnis der Bestimmung bei dem Schritt S10 „NEIN” lautet, dann wird die Verarbeitung beendet.
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Bei dem Schritt S20 wird eine einzige Einspritzung für den Einspritzmengenlernbetrieb in einem bestimmten Zylinder der Kraftmaschine 1 durchgeführt (zum Beispiel in einem ersten Zylinder, wie dies in der 6 gezeigt ist). Die einzige Einspritzung wird unmittelbar vor dem TDC durchgeführt, so dass der eingespritzte Kraftstoff nahe dem TDC des bestimmten Zylinders gezündet wird. Die Menge des bei der einzigen Einspritzung eingespritzten Kraftstoffes entspricht einer Kraftstoffmenge, die bei einer Voreinspritzung eingespritzt wird.
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Dann wird bei einem Schritt S30 ein charakteristischer Wert (ein Wert, der zu dem Drehmoment proportional ist) Tp berechnet, der proportional zu dem Kraftmaschinendrehmoment (erzeugtes Drehmoment) Ti ist, das durch Durchführen der einzigen Einspritzung erzeugt wird.
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Dann wird bei einem Schritt S40 bestimmt, ob die Verarbeitung bei dem Schritt S20 und dem Schritt S30 bei der angestrebten Lernbedingung durchgeführt wird. Bei dem Schritt S40 wird bestimmt, ob die bei dem Schritt S10 vorhandene Lernbedingung aufrecht erhalten wurde, ohne dass die Einspritzung wieder aufgenommen wurde oder dass sich der Common-Rail-Druck Pc geändert hat, während der charakteristische Wert Tp gemessen wird. Falls das Ergebnis der Bestimmung bei dem Schritt S40 „JA” lautet, dann schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S50.
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Falls das Ergebnis der Bestimmung bei dem Schritt S40 „NEIN” lautet, dann schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S60.
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Bei dem Schritt S50 wird der bei dem Schritt S30 gemessene charakteristische Wert Tp in einem Speicher gespeichert.
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Bei dem Schritt S60 wird der bei dem Schritt S30 gemessene charakteristische Wert Tp nicht berücksichtigt, und die Verarbeitung wird beendet.
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Bei einem Schritt S70 wird ein Korrekturwert C aus dem charakteristischen Wert Tp berechnet, der in dem Speicher gespeichert ist.
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Bei einem Schritt S80 wird die zu der Einspritzvorrichtung 5 abgegebene Befehlseinspritzmenge Q gemäß dem Korrekturwert C korrigiert, der bei dem Schritt S70 berechnet ist.
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Als nächstes wird ein Verfahren zum Berechnen des charakteristischen Wertes Tp, das bei dem Schritt S30 des in der 2 gezeigten Flussdiagramms durchgeführt wird, auf der Grundlage eines in der 3 gezeigten Flussdiagramms beschrieben.
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Zunächst wird bei einem Schritt S31 das Signal von dem Drehzahlsensor 18 eingegeben, und die Kraftmaschinendrehzahl ω wird gemessen. Im Falle der Vier-Zylinder-Kraftmaschine 1 des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels wird die Kraftmaschinendrehzahl ω viermal gemessen (einmal pro Zylinder), oder die Drehzahlen ω1, ω2, ω3, ω4 werden in dieser Reihenfolge nacheinander gemessen, während sich die Kurbelwelle über den Kurbelwinkel von 720° zweimal dreht, wie dies durch die durchgezogene Linie „f” in der 6 gezeigt ist.
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Die Kraftmaschinendrehzahl ω wird in einer Messperiode S2 nach einem Zeitpunkt t5, wenn das Auslassventil geöffnet ist, bis zu einem Zeitpunkt t7 gemessen, bei dem der TDC des nächsten Zylinders erfasst wird, wie dies in der 6 gezeigt ist. Die in der Messperiode S2 gemessene Drehzahl wird als die Kraftmaschinendrehzahl ω des bestimmten Zylinders definiert. Der Ventilöffnungskurbelwinkel zum Öffnen des Auslassventils ist bei dem ATDC 130°CA festgelegt.
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Die Kraftmaschinendrehzahlen ω1, ω2, ω3, ω4 werden bei Zeitpunkten t6, t9, t13 bzw. t15 gemessen, wie dies in der 6 gezeigt ist. Zum Beispiel wird die Kraftmaschinendrehzahl ω1 bei dem Zeitpunkt t6 aus der Zeitperiode nach dem Ventilöffnungszeitpunkt t5 des Auslassventils bis zu dem Zeitpunkt t7 berechnet, wenn der TDC des nächsten Zylinders erfasst wird.
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Bei einem Schritt S32 werden die Drehzahlschwankungen δi der verschiedenen Zylinder berechnet, nachdem die einzige Einspritzung durchgeführt wurde, und dann wird ein Durchschnitt δx der Drehzahlschwankungen δi der gesamten Zylinder berechnet.
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Eine Differenz zwischen einer geschätzten Kraftmaschinendrehzahl ω' in jenem Fall, wenn die einzige Einspritzung nicht durchgeführt wird, und der Kraftmaschinendrehzahl ω (die durch den Drehzahlsensor 18 erfasst wird), die durch das Durchführen der einzigen Einspritzung erhöht ist, wird als die Drehzahlschwankung δi berechnet. Zum Beispiel wird gemäß der 6 eine Differenz zwischen der Drehzahl ω3 und einer geschätzten Drehzahl ω'3 als die Drehzahlschwankung δ1 zu der Zeit unmittelbar nach der einzigen Einspritzung berechnet. Die gestrichelte Linie „f'” in der 6 stellt die geschätzte Kraftmaschinendrehzahl ω in jenem Fall dar, wenn die einzige Einspritzung nicht durchgeführt wird.
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Bei einem Schritt S33 wird der Wert Tp, der zu dem Drehmoment proportional ist, dadurch berechnet, dass der Durchschnitt δx, der bei dem Schritt S32 berechnet wird, mit einer Kraftmaschinendrehzahl ωt zu jener Zeit, wenn die einzige Einspritzung durchgeführt wird, multipliziert wird. Der Wert Tp, der zu dem Drehmoment proportional ist, ist proportional zu dem Drehmoment Ti der Kraftmaschine 1, das durch die einzige Einspritzung erzeugt wird. Insbesondere wird das Drehmoment Ti, das durch die Kraftmaschine 1 erzeugt wird, auf der Grundlage einer folgenden Gleichung (1) berechnet. Daher ist der Wert Tp, der zu dem Drehmoment proportional ist, und der das Produkt des Durchschnittes δx mit der Drehzahl ωt ist, proportional zu dem Drehmoment Ti. In der Gleichung (1) stellt K einen Proportionalitätsfaktor dar. Ti = K·δx·ωt, (1)
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Bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel wird die Kraftmaschinendrehzahl ω in der Messperiode nach dem Zeitpunkt, bei dem das Auslassventil geöffnet wird (zum Beispiel an Zeitpunkt t12), bis zu dem Zeitpunkt gemessen, bei dem der TDC des nächsten Zylinders erfasst wird. Daher wird die Kraftmaschinendrehzahl ω3 zu der Zeit unmittelbar nach der einzigen Einspritzung gemessen, nachdem sich der durch die einzige Einspritzung erhöhte Zylinderdruck P1, der durch die durchgezogene Linie „a” gezeigt ist, im Wesentlichen auf das gleiche Niveau wie der Zylinderdruck P1 verringert hat, der dann vorgesehen ist, wenn die einzige Einspritzung nicht durchgeführt wird, wie dies durch die gestrichelte Linie „a'” in der 6 gezeigt ist. Insbesondere wird die Kraftmaschinendrehzahl ω3 nach dem Zeitpunkt t12 gemessen, wodurch das gesamte Drehmoment Ti, das durch die Erhöhung des Zylinderdruckes erzeugt wird, welcher durch die einzige Einspritzung hervorgerufen wird, wie dies durch Flächen Sp1, Sp2 gezeigt ist, zu einer Erhöhung der Drehzahl ω umgewandelt. Infolgedessen kann die Drehzahlschwankung δ1, die in der 6 gezeigt ist, oder die Erhöhung der Drehzahl ω entsprechend dem Drehmoment Ti, das durch die einzige Einspritzung erzeugt wird, genau gemessen werden.
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Als nächstes wird ein Verfahren zum Berechnen der Drehzahlschwankung δi bei dem Schritt S32 des in der 3 gezeigten Flussdiagramms im Einzelnen beschrieben.
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Die Drehzahlschwankung δi (zum Beispiel die in der 6 gezeigte Schwankung δ1) kann nicht durch den Drehzahlsensor 18 direkt gemessen werden. Nur eine Differenz δn zwischen der Drehzahl ω2 und der Drehzahl ω3 kann zum Beispiel gemessen werden. Jedoch wird die Differenz δn durch die Drehzahlschwankung δc (δ'm) beeinträchtigt, die bei dem Verdichtungshub in dem nächsten Zylinder hervorgerufen wird (der dritte Zylinder in der 6), und zwar zusätzlich zu der Drehzahlschwankung δi, die durch die Einspritzung hervorgerufen wird. Daher wird die Drehzahlschwankung δ'm, die durch den Verdichtungshub bei dem nächsten Zylinder hervorgerufen wird, geschätzt und zu der Differenz δn zwischen den Drehzahlen ω2, ω3 hinzu addiert, die durch den Drehzahlsensor 18 gemessen werden, und zwar vor und nach der einzigen Einspritzung. Somit kann die Drehzahlschwankung δ1 (δi) berechnet werden, die alleine durch die Einspritzung hervorgerufen wird.
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Die Drehzahl ω'3 in jenem Fall, bei dem die einzige Einspritzung nicht durchgeführt wird, kann aus der Drehzahlschwankung δ'm, die durch den Verdichtungshub hervorgerufen wird, und der Drehzahl ω2 geschätzt werden, wie dies in der 6 gezeigt ist. Daher kann eine Differenz zwischen der geschätzten Drehzahl ω' in jenem Fall, bei dem die einzige Einspritzung nicht durchgeführt wird, und der Kraftmaschinendrehzahl ω, die durch den Drehzahlsensor 18 gemessen wird, als die Drehzahlschwankung δi bei dem Schritt S32 berechnet werden.
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Die Drehzahlschwankung δ'm, die durch den Verdichtungshub bei dem nächsten Zylinder hervorgerufen wird, kann in einfacher Weise aus der Drehzahlschwankung δc geschätzt werden, die dann vorgesehen wird, wenn die Kraftmaschine 1 in dem Nicht-Einspritz-Zustand ist oder wenn die Lernbedingung eingerichtet ist. Wenn insbesondere die Kraftmaschine 1 in dem Nicht-Einspritz-Zustand ist, dann verringert sich die Drehzahlschwankung δc, die den Verdichtungshub bei dem nächsten Zylinder begleitet, im Wesentlichen einheitlich, wie dies durch die durchgezogene Linie „e” in der 6 gezeigt ist. Daher wird eine Differenz δm zwischen den Kraftmaschinendrehzahl ω1, w2, die vor der einzigen Einspritzung gemessen werden, bei einem Zustand berechnet, bei dem die Lernbedingung eingerichtet ist, und die Drehzahlschwankung δ'm, die den Verdichtungshub bei dem nächsten Zylinder begleitet, wird aus der Differenz δm geschätzt.
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Somit kann der Einfluss der Drehzahlschwankung δc beseitigt werden, die durch die Verdichtung in dem nächsten Zylinder hervorgerufen wird. Infolgedessen kann der Einspritzmengenlernbetrieb mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
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Bei einem Schritt S70 in dem in der 2 gezeigten Flussdiagramm kann der Korrekturwert C dadurch berechnet werden, dass die Ist-Einspritzmenge aus dem erzeugten Drehmoment Ti der Kraftmaschine 1 geschätzt wird, das aus dem Wert Tp berechnet wird, der zu dem Drehmoment proportional ist, und das eine Differenz zwischen der Ist-Einspritzmenge und der Befehlseinspritzmenge Q entsprechend der einzigen Einspritzung berechnet wird. Alternativ kann der Korrekturwert C auf der Grundlage einer Differenz zwischen der Drehzahlschwankung δi, die durch die einzige Einspritzung erzeugt wird, und einem Soll-Wert der Drehzahlschwankung δi berechnet werden. Der Soll-Wert der Drehzahlschwankung δi kann in einer Abbildung gemäß der Befehlseinspritzmenge Q im Voraus gespeichert werden. Alternativ kann der Korrekturwert C auf der Grundlage einer Differenz zwischen einer Einspritzpulsbreite entsprechend der Ist-Einspritzmenge der einzigen Einspritzung und einer Einspritzpulsbreite entsprechend der Befehlseinspritzmenge Q berechnet werden.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Als nächstes wird ein Verfahren zum Berechnen des Wertes (der charakteristische Wert) Tp, der zu dem Drehmoment proportional ist, das durch eine ECU 6 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, auf der Grundlage der 4 und 5 beschrieben.
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Zunächst wird bei einem Schritt S31 eines in der 4 gezeigten Flussdiagramms das Signal von dem Drehzahlsensor 18 eingegeben, und die Kraftmaschinendrehzahl ω wird gemessen. Die Kraftmaschinendrehzahl ω wird in einer Zeitperiode nach dem Zeitpunkt, bei dem das Auslassventil geöffnet wird, bis zu dem Zeitpunkt gemessen, bei dem der TDC des nächsten Zylinders erfasst wird, und zwar ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Dann wird bei einem Schritt S34 eine Drehzahldifferenz Δω für jeden Zylinder aus den Kraftmaschinendrehzahlen ω berechnet, die vor und nach der einzigen Einspritzung jeweils gemessen werden. Im Falle des dritten Zylinders wird eine Differenz Δω3 zwischen der Drehzahl ω3(i) und der nächsten Drehzahl ω3(i + 1) berechnet, wie dies in der 5 gezeigt ist. Die einzige Einspritzung wird bei einem Zeitpunkt „A” in der 5 durchgeführt.
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Dann werden bei einem Schritt S35 die Drehzahlerhöhungen δ1, δ2, δ3, δ4 der jeweiligen Zylinder berechnet, die durch die einzige Einspritzung hervorgerufen werden, und ein Durchschnitt δx der Drehzahlerhöhungen δ1, δ2, δ3, δ4 wird berechnet. Eine Differenz zwischen der Drehzahldifferenz Δω, die bei dem Schritt S34 berechnet ist, und einer geschätzten Drehzahldifferenz Δωin jenem Fall, wenn die einzige Einspritzung nicht durchgeführt wird, wird als die Drehzahlerhöhung δ berechnet. Die Drehzahldifferenz Δω verringert sich monoton, wenn die einzige Einspritzung nicht durchgeführt wird, wie dies durch eine gestrichelte Linie „c'” in der 5 gezeigt ist. Daher kann die Drehzahldifferenz Δω in jenem Fall, bei dem die Einspritzung nicht durchgeführt wird, in einfacher Weise aus der Drehzahldifferenz Δω geschätzt werden, die vor der einzigen Einspritzung vorhanden ist, oder aus den Drehzahldifferenzen Δω, die vor und nach der einzigen Einspritzung vorhanden sind.
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Dann wird bei einem Schritt S36 der Wert Tp, der proportional zu dem Drehmoment ist, dadurch berechnet, dass der bei dem Schritt S35 berechnete Durchschnitt δx mit der Kraftmaschinendrehzahl ωt (ω4(i), bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel) zu jener Zeit multipliziert wird, wenn die einzige Einspritzung durchgeführt wird. Der Wert Tp, der proportional zu dem Drehmoment ist, ist proportional zu dem Drehmoment Ti der Kraftmaschine 1, das durch die einzige Einspritzung erzeugt wird.
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(Abwandlungen)
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Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Einspritzmengenlernbetrieb der Voreinspritzung durchgeführt. Alternativ kann die vorliegende Erfindung auf einen Einspritzmengenlernbetrieb einer normalen Einspritzung (eine Einspritzung, die nur einmal bei einem Verbrennungshub von einem Zylinder durchgeführt wird) ohne die Voreinspritzung, einer Haupteinspritzung, die nach der Voreinspritzung durchgeführt wird, oder einer Nacheinspritzung nach der Haupteinspritzung angewendet werden.
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Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Durchschnitt δx der Drehzahlschwankungen δ1, δ2, δ3, δ4, die für jeden Zylinder berechnet werden, zum Berechnen des Wertes Tp verwendet, der zu dem Drehmoment proportional ist. Anstelle des Durchschnittes δx kann die Drehzahlschwankung δi, die bei einem Zylinder berechnet wird, zum Berechnen des Wertes Tp verwendet werden, der zu dem Drehmoment proportional ist. In ähnlicher Weise kann bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Drehzahlerhöhung δ, die bei einem Zylinder berechnet wird, zum Berechnen des Wertes Tp verwendet werden, der zu dem Drehmoment proportional ist, und zwar anstelle des Durchschnittes δx der Drehzahlerhöhungen δ1 bis δ4.
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Die vorliegende Erfindung kann auf ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Verteiler-Kraftstoffeinspritzpumpe angewendet werden, die ein Elektromagnet-Überströmventil aufweist, und zwar zusätzlich zu dem Akkumulations-Kraftstoffeinspritzsystem (Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem).
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Eine elektronische Steuereinheit (ECU) (6) eines Einspritzsteuersystems einer Brennkraftmaschine (1) misst eine Kraftmaschinendrehzahl in einer Zeitperiode nach einem Zeitpunkt, wenn ein Auslassventil geöffnet wird, bis zu einem Zeitpunkt, wenn ein oberer Totpunkt eines nächsten Zylinders erfasst wird, nachdem eine einzige Einspritzung durchgeführt wurde. Die ECU (6) berechnet eine Drehzahlschwankung, die durch die einzige Einspritzung hervorgerufen wird, auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl. Die Kraftmaschinendrehzahl, die unmittelbar nach der einzigen Einspritzung vorgesehen wird, wird gemessen, nachdem sich ein Zylinderdruck, der durch die einzige Einspritzung erhöht wurde, auf das im Wesentlichen gleiche Niveau wie der Zylinderdruck verringert hat, der in jenem Fall vorgesehen ist, wenn die einzige Einspritzung nicht durchgeführt wird. Daher kann die Drehzahlschwankung entsprechend des durch die einzige Einspritzung erzeugten Drehmoments genau gemessen werden.
