DE102007000211B4

DE102007000211B4 - Kraftstoffeinspritzsteuergerät

Info

Publication number: DE102007000211B4
Application number: DE102007000211.6A
Authority: DE
Inventors: Katsuhiko Takeuchi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-04-06
Filing date: 2007-04-05
Publication date: 2014-09-11
Anticipated expiration: 2027-04-06
Also published as: JP4483823B2; DE102007000211A1; JP2007278168A

Abstract

Kraftstoffeinspritzsteuergerät für das Steuern einer Leistung eines Verbrennungsmotors (10), bei dem eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzungen innerhalb eines Verbrennungszyklus durchgeführt wird, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung folgendes aufweist: eine Einrichtung (90) für das Berechnen eines vorhergesagten Werts einer Sauerstoffkonzentration in dem Abgas des Verbrennungsmotors (10); gekennzeichnet durch eine Lerneinrichtung (90) für das Umwandeln einer Differenz zwischen einem erfassten Wert und einem vorhergesagten Wert der Sauerstoffkonzentration in eine Differenz pro einer Einspritzung der mehreren Einspritzungen, um einen Betrag einer Abweichung der Einspritzcharakteristik eines Kraftstoffeinspritzventils (40) des Verbrennungsmotors (10) zu erlernen, wobei die Abweichung der Einspritzcharakteristik aufgrund einer Zeitverzögerung eines Ist-Einspritzstartzeitpunkts in Bezug auf einen Soll-Einspritzstartzeitpunkt verursacht wird, das Kraftstoffeinspritzsteuerventil (40) ein proportionales Verhältnis zwischen einer Einspritzzeitdauer und einer Einspritzmenge besitzt und einen Knickpunkt besitzt, bei dem sich sein Proportionalitätskoeffizient verändert, die Lerneinrichtung (90) folgendes aufweist: eine Einrichtung zum Berechnen eines Gesamtbetrags der Abweichung einer Einspritzmenge durch Multiplizieren einer Differenz zwischen dem erfassten Wert und dem vorhergesagten Wert der Sauerstoffkonzentration mit einer Menge von Gas in einer Brennkammer (18) des Verbrennungsmotors (10) und durch Teilen des Ergebnisses durch eine Sauerstoffkonzentration, die erfordert ist, um Kraftstoff pro Einheit Einspritzmenge zu verbrennen; und eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen des Betrags der Abweichung der Einspritzcharakteristik von dem Gesamtbetrag der Abweichung auf der Basis der Anzahl von Einspritzungen der mehreren Einspritzungen und dem Knickpunkt, wenn die Einspritzdauer geringer als der Knickpunkt ist, der Betrag der Abweichung mit „ΔQd” bezeichnet ist und durch Teilen des Gesamtbetrags der Abweichung einer Einspritzmenge durch die Anzahl von Einspritzungen der mehreren Einspritzungen berechnet wird, und wenn die Einspritzdauer nicht geringer als der Knickpunkt ist, der Betrag der Abweichung „ΔQu” als eine Beziehung „a × ΔQd” definiert ist und auf der Basis dieser Beziehung berechnet wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzsteuergerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist ein Kraftstoffeinspritzsteuergerät bekannt, das einen Sauerstoffkonzentrationssensor in einem Abgassystem eines Diesel-Verbrennungsmotors besitzt, um eine Abgascharakteristik eines Abgases zu steuern, das in das Abgassystem abgegeben wird. Bei diesem Gerät ist es beabsichtigt, eine Abgascharakteristik durch eine auf einer Differenz zwischen einer Sauerstoffkonzentration, die durch den Sauerstoffkonzentrationssensor erfasst wird, und einer Ziel-Sauerstoffkonzentration basierenden Regelung hervorragend beizubehalten. Allerdings tritt, nachdem das Abgas in das Abgassystem abgegeben wird, bis die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas durch den Sauerstoffkonzentrationssensor erfasst wird, insbesondere in einer Übergangszeitdauer, während der sich der Betriebszustand des Diesel-Verbrennungsmotors verändert, eine Verzögerung der Antwort auf. Aus diesem Grund tritt eine Abweichung zwischen der Sauerstoffkonzentration in einer Verbrennungskammer des Diesel-Verbrennungsmotors und der durch den Sauerstoffsensor erfassten Sauerstoffkonzentration auf. Folglich kann sich die Steuerfähigkeit der Abgascharakteristik verringern.
Die JP 2002-327634 A offenbart ein Steuergerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Dieses Steuergerät sagt eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgas des Diesel-Verbrennungsmotors vorher und führt eine Regelung basierend auf einer Differenz zwischen einer vorhergesagten Sauerstoffkonzentration und einer Ziel-Sauerstoffkonzentration durch. Dieses Steuergerät kann das Problem der vorstehend erwähnten Verzögerung der Antwort verhindern und eine hohe Steuerfähigkeit einer Abgascharakteristik beibehalten.
Zudem wird bei dem vorstehend erwähnten Gerät auch vorgeschlagen, den Betrag der Abweichung eines vorhergesagten Werts auf der Basis der Differenz zwischen einer vorhergesagten Sauerstoffkonzentration und einem erfassten Wert in jedem der zahlreichen Bereiche, die durch eine Kraftstoffeinspritzmenge und eine Drehzahl bestimmt werden, unter den normalen Betriebsbedingungen des Diesel-Verbrennungsmotors zu lernen. Dadurch kann sogar zum Beispiel dann, wenn eine Abweichung des vorhergesagten Werts auftritt, da die Einspritzcharakteristik eines Kraftstoffeinspritzventils von einer Referenz-Einspritzcharakteristik abweicht, die angenommen wird, wenn eine Sauerstoffkonzentration vorhergesagt wird, die Sauerstoffkonzentration vorhergesagt werden, während der Betrag der Abweichung des vorhergesagten Werts der Sauerstoffkonzentration kompensiert wird.
Allerdings verwendet ein Diesel-Verbrennungsmotor normalerweise eine Mehrfacheinspritzsteuerung, bei der eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzungen in einem Verbrennungszyklus in einem einzigen Zylinder durchgeführt wird. In diesem Fall unterscheidet sich, wenn die Einspritzcharakteristik des Kraftstoffeinspritzventils von der Referenz-Charakteristik abweicht, der Betrag der Abweichung des vorhergesagten Werts der Sauerstoffkonzentration mit jedem Verbrennungszyklus gemäß einer Differenz der Anzahl der Einspritzungen. Die Anzahl der Einspritzungen der Mehrfacheinspritzung ist im Wesentlichen durch die Drehzahl der Abgabewelle des Diesel-Verbrennungsmotors und eine erforderliche Einspritzmenge bestimmt. In diesem Fall kann wie bei dem vorstehend erwähnten Steuergerät der Betrag der Abweichung des vorhergesagten Werts der Sauerstoffkonzentration für jeden der vielen Bereiche, die durch die Kraftstoffeinspritzmenge und die Drehzahl bestimmt sind, erlernt werden, wodurch der Betrag der Abweichung des vorhergesagten Werts der Sauerstoffkonzentration, der durch die Differenz der Anzahl von Phasen der Einspritzung verursacht wird, kompensiert wird.
Allerdings hat sich in jüngster Zeit, um auf eine Nachfrage für eine weitere Verbesserung der Abgascharakteristik und die Unterdrückung von Geräuschen zu reagieren, die Anzahl der Einspritzungen durch zahlreiche Faktoren wie beispielsweise das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein des Leerlaufs des Diesel-Verbrennungsmotors geändert. In diesem Fall kann die Differenz des Betrags der Abweichung einer Einspritzmenge, die durch die Differenz der Anzahl der Einspritzungen verursacht wird, nicht durch das Erlernen des Betrags der Abweichung des vorhergesagten Werts der Sauerstoffkonzentration für jeden Bereich reflektiert werden, so dass der Betrag der Abweichung des vorhergesagten Werts der Sauerstoffkonzentration nicht angemessen kompensiert werden kann. Im Gegensatz dazu ist es auch denkbar, einen Bereich zu bestimmen, indem alle Parameter für das Bestimmen der Anzahl der Einspritzungen verwendet werden, und den Betrag der Abweichung des vorhergesagten Werts der Sauerstoffkonzentration für jeden Bereich zu erlernen. Allerdings wird in diesem Fall die Anzahl der Bereiche sehr groß und die Chance, den Betrag der Abweichung des vorhergesagten Werts der Sauerstoffkonzentration für jeden Bereich zu erlernen, bemerkenswert klein. Somit kann dieses Verfahren nicht praktisch verwendet werden.
Nicht nur bei dem vorstehend erwähnten Steuergerät, sondern auch bei einem Kraftstoffeinspritzsteuergerät für das Steuern der Leistung eines Verbrennungsmotors durch Mehrfacheinspritzung, verändert sich der Gesamtbetrag der Abweichung einer Einspritzmenge, die durch eine Abweichung einer Einspritzcharakteristik verursacht wird, gemäß der Anzahl der Phasen der Einspritzung, so dass ein realer Zustand wie beispielsweise der, dass sich die Steuerfähigkeit der Leistung des Verbrennungsmotors verringert, den Steuergeräten im Allgemeinen gemein ist.
WO 2005/008 050 A1 beschreibt, wie aus erwarteter und gemessener Sauerkonzentration im Abgas ein Korrekturbetrag für einzelne Einspritzungen einer Mehrfacheinspritzung ermittelt werden kann.
EP 1 526 267 A2 beschreibt, wie ein ermittelter Korrekturbetrag abhängig von Betriebsgrößen gespeichert werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftstoffeinspritzsteuergerät vorzusehen, das sogar dann eine hohe Steuerfähigkeit der Leistung eines Verbrennungsmotors beibehalten kann, wenn eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzungen innerhalb eines Verbrennungszyklus durchgeführt werden, und das gleichzeitig eine Rechenkapazität verringern kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Kraftstoffeinspritzsteuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau kann die Differenz zwischen dem erfassten Wert und dem vorhergesagten Wert der Sauerstoffkonzentration durch die Einspritzcharakteristik des Kraftstoffeinspritzventils verursacht werden, die von einer Referenz-Charakteristik abweicht, die angenommen wird, wenn eine Sauerstoffkonzentration vorhergesagt wird. Allerdings hängt die Differenz zwischen dem erfassten Wert und dem vorhergesagten Wert nicht nur von der Abweichung der Einspritzcharakteristik ab, sondern auch von der Anzahl der Einspritzungen. In diesem Punkt kann bei erfindungsgemäßen Aufbau durch das Umwandeln der Differenz zwischen dem erfassten Wert und dem vorhergesagten Wert in eine Differenz pro Einspritzung der Mehrfacheinspritzung ein Effekt durch die Anzahl der Einspritzungen eliminiert werden und der Betrag der Abweichung der Einspritzcharakteristik kann erlernt werden. Aus diesem Grund wird der Betrag der Betätigung eines Aktuators für das Steuern und eine Leistung auf der Basis des erlernten Betrags der Abweichung korrigiert, wodurch die Steuerfähigkeit der Leistung hoch gehalten werden kann.
1 zeigt den allgemeinen Aufbau eines Verbrennungsmotorsystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, das nicht Gegenstand der Erfindung ist.
2 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf der Kraftstoffeinspritzsteuerung bei dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
3 ist eine graphische Darstellung, die eine Zuordnung für das Berechnen einer erforderlichen Einspritzmenge und eines Ziel-Kraftstoffdrucks zeigt.
4 ist eine graphische Darstellung, die eine Abweichung der Einspritzcharakteristik eines Kraftstoffeinspritzventils zeigt.
5A und 5B sind Zeitablaufdiagramme für das Veranschaulichen der Faktoren, die für die Abweichung der Einspritzcharakteristik des Kraftstoffeinspritzventils verantwortlich sind.
6 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf eines Prozesses für das Lernen des Betrags der Abweichung der Einspritzcharakteristik gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
7 zeigt eine Zuordnung, die die erlernten Werte bei dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
8 ist ein Flussdiagramm, das einen Verfahrensablauf der Regelung einer Sauerstoffkonzentration gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
9 ist ein Flussdiagramm, das einen Verfahrensablauf der Kraftstoffeinspritzsteuerung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt, das nicht Gegenstand der Erfindung ist.
10 ist eine graphische Darstellung, die eine Einspritzcharakteristik eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt, das Gegenstand der Erfindung ist.
11A, 11B und 11C sind graphische Darstellungen, die Faktoren veranschaulichen, die für eine Abweichung einer Einspritzcharakteristik bei einer Abwandlung der entsprechenden Ausführungsbeispiele verantwortlich sind.
Erstes Ausführungsbeispiel
Ein erstes Ausführungsbeispiel, bei dem ein Kraftstoffeinspritzsteuergerät auf ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem eines Diesel-Verbrennungsmotors der Common-Rail-Art angewendet wird, ist im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Die 1 zeigt den allgemeinen Aufbau eines Verbrennungsmotorsystems gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
Wie dies in der Zeichnung gezeigt ist, ist ein Drosselventil 14 stromaufwärtig eines Ansaugkanals 12 eines Diesel-Verbrennungsmotors 10 angeordnet. Der Ansaugkanal 12 befindet sich in Verbindung mit einer Verbrennungskammer 18, wenn ein Ansaugventil 16 geöffnet ist. Die Verbrennungskammer 18 wird durch ein Kraftstoffeinspritzventil 40 mit Kraftstoff versorgt, wobei die Spitze des Kraftstoffeinspritzventils 40 in die Verbrennungskammer 18 hinein ragt. Damit tritt die Verbrennung des Kraftstoffs in der Verbrennungskammer 18 auf und die Verbrennungsenergie wird in die kinetische Energie eines Kolbens 20 umgewandelt. Die Verbrennungskammer 18 steht in Verbindung mit einem Abgaskanal 24, wenn ein Ausstoßventil 22 geöffnet ist. Eine Abgasreinigungseinheit 26 ist in dem Abgaskanal 24 angeordnet. Des Weiteren kann, um das in den Abgaskanal 24 abgegebene Abgas in den Ansaugkanal 12 zurückzuführen, der Abgaskanal 24 durch einen Abgasrückführkanal 28 in Verbindung mit dem Ansaugkanal 12 gebracht werden. Die Strömungsdurchgangsfläche des Abgasrückführkanals 28 wird durch die Öffnung eines EGR-Ventils 30 geregelt, das durch einen Ventilaktuator 32 betätigt wird.
Das Kraftstoffeinspritzventil 40 spritzt den Hochdruckkraftstoff ein und führt ihn zu, der von einer Common-Rail (nicht gezeigt) in die Verbrennungskammer 18 des Diesel-Verbrennungsmotors 10 eingeführt wird. Insbesondere besitzt das Kraftstoffeinspritzventil 40 einen zylindrischen Nadelaufnahmeabschnitt 42, der in seiner Spitze ausgebildet ist. Eine Düsennadel 44, die in ihrer axialen Richtung versetzt werden kann, ist in dem Nadelaufnahmeabschnitt 42 aufgenommen. Wenn die Düsennadel 44 an einem ringförmigen Nadelsitzabschnitt 46 sitzt, der an dem vorderen Abschnitt des Kraftstoffeinspritzventils 40 ausgebildet ist, ist der Nadelaufnahmeabschnitt 42 von Außen (der Verbrennungskammer 18) abgeschnitten, wohingegen dann, wenn die Düsennadel 44 von dem Nadelsitzabschnitt 46 losgelöst ist, der Nadelaufnahmeabschnitt 42 in Verbindung mit Außen steht. Zudem wird der Nadelaufnahmeabschnitt 42 durch einen Hochdruckkraftstoffkanal 48 mit Hochdruckkraftstoff von der Common-Rail versorgt.
Die Rückseite der Düsennadel 44 (die Seite gegenüber dem Nadelsitzabschnitt 46) steht einer Gegendruckkammer 50 gegenüber. Die Gegendruckkammer 50 wird durch den Hochdruckkraftstoffkanal 48 mit Hochdruckkraftstoff von der Common-Rail versorgt. Zudem ist eine Nadelfeder 52 in dem mittleren Abschnitt der Düsennadel 44 angeordnet und die Düsennadel 44 wird durch die Nadelfeder 52 zu der Spitze des Kraftstoffeinspritzventils 40 gedrückt.
Die Gegendruckkammer 50 kann mit einer Niederdruckkraftstoffkammer 56 über eine Öffnung 54 in Verbindung stehen. Der Niederdruckkraftstoffkanal 56 ist mit einem Kraftstofftank verbunden. Die Gegendruckkammer 50 wird mit dem Niederdruckkraftstoffkanal 56 durch einen Ventilkörper 58 in Verbindung gebracht oder von diesem abgeschnitten. Das heißt, die Öffnung für das in Verbindung Bringen der Gegendruckkammer 50 mit dem Niederdruckkraftstoffkanal 56 wird durch den Ventilkörper 58 so geschlossen, dass die Gegendruckkammer 50 von dem Niederdruckkraftstoffkanal 56 abgeschnitten wird, wohingegen die Öffnung 54 geöffnet wird, um die Gegendruckkammer 50 in Verbindung mit dem Niederdruckkraftstoffkanal 56 zu bringen.
Der Ventilkörper 58 wird durch die Ventilfeder 60 zu der Spitze des Kraftstoffeinspritzventils 40 gedrückt. Zudem wird der Ventilkörper 58 durch die elektromagnetische Kraft eines elektromagnetischen Solenoids 62 angezogen, wodurch er zu der Hinterseite des Kraftstoffeinspritzventils 40 verschoben wird.
Bei diesem Aufbau schließt, wenn das elektromagnetische Solenoid 62 nicht mit Energie beaufschlagt ist und demzufolge keine Anziehungskraft durch das elektromagnetische Solenoid 62 ausgeübt wird, der Ventilkörper 58 die Öffnung 54 durch die Kraft einer Ventilfeder 60. Andererseits wird die Düsennadel 64 zu der Spitze des Kraftstoffeinspritzventils 40 durch die Nadelfeder 52 gedrückt, wodurch sie an dem Nadelsitzabschnitt 46 zum Sitzen kommt (wodurch ein Zustand hergestellt wird, in dem das Kraftstoffeinspritzventil 40 geschlossen ist).
Wenn das elektromagnetische Solenoid 62 mit Energie beaufschlagt ist, ist der Ventilkörper 58 durch die Anziehungskraft durch das elektromagnetische Solenoid 62 so zu der Rückseite des Kraftstoffeinspritzventils 40 versetzt, dass die Öffnung 54 geöffnet ist. Dadurch strömt der in der Gegendruckkammer 50 befindliche Hochdruckkraftstoff über die Öffnung 54 in den Niederdruckkraftstoffkanal 56 aus. Aus diesem Grund wird der durch den in der Gegendruckkammer 50 befindlichen Hochdruckkraftstoff auf die Düsennadel 44 aufgebrachte Druck geringer als der durch den in dem Nadelaufnahmeabschnitt 42 befindlichen Hochdruckkraftstoff auf die Düsennadel 44 aufgebrachte Druck. Wenn diese Differenz des Drucks größer als eine Kraft ist, durch die die Nadelfeder 52 die Düsennadel 44 an die Spitze des Kraftstoffeinspritzventils 40 drückt, wird die Düsennadel 44 von dem Nadelsitzabschnitt 46 losgelöst (das Kraftstoffeinspritzventil 40 wird geöffnet).
Das vorstehend genannte Verbrennungsmotorsystem besitzt zudem zahlreiche Arten von Sensoren für das Erfassen der Betriebszustände des Diesel-Verbrennungsmotors 10, wobei die Sensoren folgende Sensoren einschließen: ein Luftströmungsmessgerät 70 für das Erfassen eines Teils des Ansaugluftvolumens, das in den Ansaugkanal 12 gesaugt wird, insbesondere eines Ansaugluftvolumens stromaufwärtig des Drosselventils 14; ein Ansaugluftdrucksensor 72 für das Erfassen des in dem Ansaugkanal 12 herrschenden Drucks; ein Ansauglufttemperatursensor 74 für das Erfassen der Temperatur der Ansaugluft; ein Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 76 für das Erfassen einer Sauerstoffkonzentration in dem Abgas stromabwärtig der Abgasreinigungseinheit 26; einen Kurbelwinkelsensor 78 für das Erfassen des Drehwinkels der Abgabewelle des Diesel-Verbrennungsmotors 10; einen Kraftstoffdrucksensor 80 für das Erfassen des in der Common-Rail herrschenden Kraftstoffdrucks; und einen Wassertemperatursensor 82 für das Erfassen der Wassertemperatur des Kühlwassers des Diesel-Verbrennungsmotors 10. Zudem ist das Verbrennungsmotorsystem mit einem Gaspedalsensor 84 für das Erfassen des Betätigungsbetrags eines Gaspedals versehen.
Zudem ist das Verbrennungsmotorsystem mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU 90) versehen. Die ECU 90 besitzt eine zentrale Recheneinheit und einen Festwertspeicher 92, nimmt die erfassten Werte der zahlreichen Sensoren auf und steuert die Leistung (abgegebenes Drehmoment, Abgascharakteristik und desgleichen) des Diesel-Verbrennungsmotors 10. In diesem Fall meint Festwertspeicher 92 einen Speicher für das Beibehalten der gespeicherten Inhalte unabhängig von dem Zustand eines Startschalters der ECU 90 wie beispielsweise ein Backup-RAM, das unabhängig von dem Zustand des Startschalters (Zündschalters) der ECU 90 in einen kontinuierlich mit Strom versorgten Zustand gebracht wird, und einen nicht flüchtigen Speicher (EEPROM oder desgleichen) für das Beibehalten der gespeicherten Inhalte unabhängig von dem Zustand der Stromversorgung.
Die 2 zeigt einen Prozessablauf der Kraftstoffeinspritzsteuerung für die vorstehend genannte Leistungssteuerung. Dieser Prozess wird durch die ECU 90 wiederholt zum Beispiel in vorbestimmten Abständen durchgeführt.
Bei diesem Prozess wird zunächst bei dem Schritt S10 eine Einspritzmenge (erforderliche Einspritzmenge), die dafür erforderlich ist, ein auf die Betätigung des Gaspedals reagierendes Abgabedrehmoment zu erzeugen, basierend auf dem Betätigungsbetrag des Gaspedals, der durch den Gaspedalsensor 84 erfasst wird, und der Drehzahl der Abgabewelle des Diesel-Verbrennungsmotors durch den erfassten Wert des Kurbelwinkelsensors 78 berechnet. In der 3 ist eine Zuordnung für das Berechnen einer Einspritzmenge aus dem Betätigungsbetrag des Gaspedalsensors ACCP und der Drehzahl gezeigt. In der 3 ist eine Zuordnung für das Einstellen des Zielwerts des Kraftstoffdrucks (Ziel-Kraftstoffdruck) in der Common-Rail aus einer Einspritzmenge, die auf diese Weise berechnet wurde, und der Drehzahl in Kombination gezeigt. Wenn die Drehzahl und die Einspritzmenge groß werden, wird der Ziel-Kraftstoffdruck durch die in der 3 gezeigte Zuordnung auf einen höheren Druck durch eine weitere Logik (nicht gezeigt) eingestellt.
In dem anschließenden Schritt S12 wird die Anzahl der Phasen der Einspritzung basierend auf einer erforderlichen Einspritzmenge eingestellt. Dies ist der Prozess für das Durchführen der Mehrfacheinspritzsteuerung, die einige Einspritzungen aus Voreinspritzungen, Haupteinspritzungen und Nacheinspritzungen innerhalb eines Verbrennungszyklus auswählt und die ausgewählte Einspritzung durchführt. In diesem Fall spritzt die Voreinspritzung extrem feinen Kraftstoff ein und beschleunigt das Mischen des extrem feinen Kraftstoffs, der Kraftstoff unmittelbar vor dem Zünden ist, und der Luft, verkürzt eine Verzögerung des Zündzeitpunkts nach der Haupteinspritzung so, dass die Erzeugung von Stickoxiden (NOx) verhindert wird, und verringert die Verbrennungsgeräusche und Vibrationen. Die Haupteinspritzung trägt zu der Erzeugung des Abgabedrehmoments des Diesel-Verbrennungsmotors bei und besitzt eine maximale Einspritzmenge innerhalb der Mehrfacheinspritzung. Die Nacheinspritzung verbrennt feine Partikel (PM) erneut. In diesem Fall werden, wenn die Anzahl der Einspritzphasen zwei beträgt, eine Phase der Voreinspritzung und eine Phase der Haupteinspritzung durchgeführt, wohingegen dann, wenn die Anzahl der Einspritzphasen vier beträgt, zwei Phasen der Voreinspritzungen, eine Phase der Haupteinspritzung und eine Phase der Nacheinspritzung durchgeführt werden.
Die Anzahl der Phasen der Einspritzung wird nicht nur gemäß einer erforderlichen Einspritzmenge eingestellt, sondern zum Beispiel auch gemäß einer Kühlwassertemperatur, die durch die Kühlwassertemperatursensoren 82 erfasst wird.
Bei dem anschließenden Schritt S14 werden ein Soll-Wert des Einspritzstartzeitpunkts jeder Einspritzphase (Soll-Einspritzstartzeitpunkt) und ein Soll-Wert der Einspritzzeitdauer jeder Einspritzphase berechnet. In diesem Fall wird die Soll-Einspritzzeitdauer basierend auf einer Zuordnung auf dem durch den Kraftstoffdrucksensor erfassten Kraftstoffdruck und der Einspritzmenge der Einspritzphase berechnet. Bei dem Schritt S16 wird das Kraftstoffeinspritzventil 40 so betätigt, dass die Kraftstoffeinspritzung für jede Einspritzphase durchgeführt wird. Wenn der Prozess des Schritts S16 beendet ist, ist der Ablauf des Prozesses einmal beendet.
Die Zuordnung für das Einstellen der Soll-Einspritzzeitdauer wird basierend auf der Vorbedingung erzeugt, dass das Kraftstoffeinspritzventil 40 eine Referenz-Charakteristik besitzt. Allerdings weicht die Einspritzcharakteristik des tatsächlichen Kraftstoffeinspritzventils 40 manchmal aufgrund individueller Unterschiede und langfristiger Veränderungen von der Referenz-Charakteristik ab. Aus diesem Grund ist es, um die Steuerfähigkeit der Leistung des Diesel-Verbrennungsmotors 10 hoch zu halten, wünschenswert, den Betrag der Abweichung der Einspritzcharakteristik zu erlernen. Allerdings wird, wenn die Mehrfacheinspritzung in der vorstehend beschriebenen Weise durchgeführt wird, die Leistung des Diesel-Verbrennungsmotors 10, die durch die Kraftstoffeinspritzung erzeugt wird, durch eine mittlere Abweichung der Einspritzmenge durch die Mehrfacheinspritzung beeinflusst, so dass es schwierig ist, den Betrag der Abweichung zu erlernen.
Das heißt, wenn die tatsächliche Charakteristik, die durch eine Strichpunktlinie gezeigt ist, von der Referenz-Charakteristik abweicht, die durch eine durchgezogene Linie der Figur gezeigt ist, ist der Betrag der Abweichung der Einspritzmenge der Mehrfacheinspritzung zwischen einem Fall, in dem eine erforderliche Einspritzmenge in vier Phasen von Einspritzungen der Soll-Einspritzmengen Q11 bis Q14 aufgeteilt ist, und einem Fall, bei dem eine erforderliche Einspritzmenge in zwei Phasen der Einspritzungen der Soll-Einspritzmenge Q11 und Q12 aufgeteilt ist, verschieden. Mit anderen Worten sind in dem Fall der vier Phasen der Einspritzungen die Differenz zwischen der Summe der Soll-Einspritzmengen Q11 bis Q14 und der Summe der Ist-Einspritzmengen Q21 bis Q24 der Gesamtbetrag der Abweichung, wohingegen in dem Fall zweier Phasen der Einspritzungen die Differenz zwischen der Summe der Soll-Einspritzmengen Q11 und Q15 und der Summe der tatsächlichen Einspritzmengen Q21 und Q25 der Gesamtbetrag der Abweichung ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine Sauerstoffkonzentration genau nach dem Ausstoßen aus der Verbrennungskammer 18 des Diesel-Verbrennungsmotors 10 (oder eine Sauerstoffkonzentration der Verbrennungsluft in der Verbrennungskammer 18) vorhergesagt und die Differenz zwischen diesem vorhergesagten Wert und dem erfassten Wert durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 76 wird in eine Differenz umgewandelt, die durch eine Phase der Einspritzung der Mehrfacheinspritzung verursacht wird, bis der Betrag der Abweichung der Einspritzcharakteristik erlernt wird. Hier wird die Tatsache ausgenutzt, dass die Abweichung der Einspritzcharakteristik des Kraftstoffeinspritzventils 40 die in der 4 gezeigte Eigenschaft besitzt. Wie dies in der Zeichnung gezeigt ist, gibt es ein proportionales Verhältnis zwischen der Einspritzmenge und der Einspritzzeitdauer und die Abweichung der Einspritzcharakteristik verschiebt eine Linie, die das proportionale Verhältnis definiert, um einen vorbestimmten Betrag in einer Einspritzzeitdauerrichtung. Dies ist durch Folgendes begründet.
Das heißt, die Abweichung der Einspritzcharakteristik des Kraftstoffeinspritzventils 40, wie dies in der 5 gezeigt ist, wird als eine Abweichung des Betrags der Verzögerung des Ist-Einspritzstartzeitpunkts in Bezug auf den Soll-Einspritzstartzeitpunkt verursacht. Die 5A zeigt ein Stromdurchgangssignal zu dem Kraftstoffeinspritzventil 40 und die 5B zeigt eine Ist-Einspritzrate durch das Kraftstoffeinspritzventil 40. Wie dies in der Zeichnung gezeigt ist, ist es, obwohl der Durchgang des Stroms zu dem Kraftstoffeinspritzventil 40 bei dem Zeitpunkt t1 der Soll-Einspritzstartzeitpunkt begonnen wird, bereits der Zeitpunkt t2 nach dem Zeitpunkt t1, bei dem das Kraftstoffeinspritzventil 40 tatsächlich geöffnet wird, so dass mit dem Einspritzen von Kraftstoff begonnen wird. Wenn der Durchgang des Stroms zu dem Kraftstoffeinspritzventil 40 bei dem Zeitpunkt t3 gestoppt wird, wenn eine Soll-Einspritzzeitdauer seit dem Soll-Einspritzstartzeitpunkt verstrichen ist, verringert sich die Einspritzrate und die Kraftstoffeinspritzung wird beendet.
Wenn die tatsächliche Einspritzcharakteristik des Kraftstoffeinspritzventils 40 von der Referenz-Einspritzcharakteristik abweicht, wie dies durch eine Strichpunktlinie in der 5B gezeigt ist, weicht der tatsächliche Einspritzstartzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 40 von dem Referenz-Einspritzstartzeitpunkt ab. Aus diesem Grund verändert sich die tatsächliche Einspritzzeitdauer durch die Abweichung des Einspritzstartzeitpunkts und demzufolge die Einspritzmenge. Aus diesem Grund wird eine Einspritzcharakteristik, die dadurch erstellt wird, dass die gerade Linie der Charakteristik der in der 4 gezeigten Referenz um den Wert ”t2' – t2” in der Einspritzzeitdauerrichtung versetzt wird, eine tatsächliche Einspritzcharakteristik.
Gemäß der Abweichung der Einspritzcharakteristik, die in der 4 gezeigt ist, wird der Betrag der Abweichung der Einspritzmenge identisch unabhängig von der Länge der Soll-Einspritzzeitdauer. Somit wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Differenz zwischen einer tatsächlichen Gesamteinspritzmenge durch die Mehrfacheinspritzung und einer Gesamteinspritzmenge durch die Referenz-Charakteristik durch die Anzahl der Einspritzungen so geteilt, dass eine Differenz der Einspritzmenge für eine Einspritzung berechnet wird.
In der 6 ist ein Ablauf des Prozesses des Erlernens des Betrags der Abweichung der Einspritzcharakteristik gemäß diesem Ausführungsbeispiel gezeigt. Dieser Prozess wird durch die ECU 90 in vorbestimmten Zeitabständen wiederholt durchgeführt.
Bei diesem Prozess wird zunächst bei dem Schritt S20 bestimmt, ob die Lernbedingungen erfüllt sind. Bezüglich der Lernbedingungen ist es ausreichend, eine Bedingung zu verwenden, bei der der Betrag der Veränderung der Drehzahl für eine vorbestimmte Zeitdauer oder länger ein vorbestimmter Wert oder niedriger ist, oder eine Bedingung, bei der der Betrag der Veränderung der Einspritzmenge für eine vorbestimmte Zeitdauer oder länger ein vorbestimmter Wert oder niedriger ist, kurz gesagt eine Bedingung, bei der der Betriebszustand des Diesel-Verbrennungsmotors 10 eine stationäre Bedingung ist.
Bei dem folgenden Schritt S22 wird eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgas auf der Basis einer erforderlichen Einspritzmenge, die in dem Prozess der 2 berechnet wurde, der Öffnung des EGR-Ventils 30 und den erfassten Werten der zahlreichen Sensoren vorhergesagt. In diesem Fall wird zunächst die Sauerstoffkonzentration des Gases, das in dem Verbrennungsmotor 18 strömt, auf der Basis der erfassten Werte des Luftströmungsmessgeräts 70, des erfassten Werts des Ansaugluftdrucksensors 72, des erfassten Werts des Ansauglufttemperatursensors 74 und der Öffnung des EGR-Ventils 30 berechnet. Dies reicht aus, um ein Verfahren zu verwenden, das in dem Patentdokument 1 als ein Verfahren für das Berechnen der Sauerstoffkonzentration beschrieben ist. Wenn die Sauerstoffkonzentration berechnet ist, wird die Menge von Sauerstoff, die durch die Verbrennung des Kraftstoffs der erforderlichen Einspritzmenge verbraucht wird, von der in dem Gas befindlichen Sauerstoffmenge in der Verbrennungskammer 18 so abgezogen, dass die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas berechnet wird. Dies reicht aus, um das Verfahren zu verwenden, das in dem Patentdokument 1 als ein Verfahren für das Berechnen der Sauerstoffkonzentration beschrieben ist.
Bei dem anschließenden Schritt S24 wird der erfasste Wert des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 76 ermittelt. Bei dem Schritt S26 wird der Betrag der Abweichung zwischen der Menge des tatsächlich eingespritzten Kraftstoffs und der erforderlichen Einspritzmenge auf der Basis der Abweichung zwischen dem vorhergesagten Wert der Sauerstoffkonzentration durch den Prozess des Schritts S22 und dem erfassten Wert berechnet. Das heißt, eine für das Verbrennen von Kraftstoff pro Einheit Einspritzmenge benötigte Sauerstoffkonzentration kann vorab gefunden werden, so dass die Differenz zwischen dem vorhergesagten Wert und dem erfassten Wert mit der in der Verbrennungskammer 18 befindlichen Menge von Gas so multipliziert wird, dass die in der Verbrennungskammer 18 befindliche Menge von Sauerstoff berechnet wird. Dann wird die Menge des Sauerstoffs durch die vorstehend erwähnte erforderliche Sauerstoffkonzentration geteilt. Auf diese Weise kann der gesamte Betrag der Abweichung der Mehrfacheinspritzung berechnet werden.
Bei dem anschließenden Schritt S28 wird der Betrag der Abweichung der Einspritzmenge für eine Einspritzung (erlernter Wert) berechnet. Dieser kann dadurch berechnet werden, dass der Gesamtbetrag der Abweichung der Einspritzmenge, der bei dem Schritt S26 berechnet wurde, durch die Anzahl der Einspritzungen geteilt wird.
Wenn der erlernte Wert berechnet ist, wird der erlernte Wert bei dem Schritt S30 in dem Festwertspeicher 92 gespeichert, der in der 1 gezeigt ist. Insbesondere wird der erlernte Wert erlernt und für eine Vielzahl von Bereichen gespeichert, die gemäß der Drehzahl der Abgabewelle des Diesel-Verbrennungsmotors und dem in der Common-Rail herrschenden Kraftstoffdruck aufgeteilt sind. Dies ist durch Folgendes begründet.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, hängt die Abweichung der Einspritzcharakteristik, die durch die Abweichung des Betrags der Verzögerung des Ist-Einspritzstartzeitpunkts in Bezug auf den Soll-Einspritzstartzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 40 verursacht wird, erheblich von dem Druck des Kraftstoffs ab, der dem Kraftstoffeinspritzventil 40 zugeführt wird. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, dass die Abweichung der Einspritzcharakteristik jeweils für jeden Bereich erlernt wird, der gemäß dem Kraftstoffdruck aufgeteilt wird. Dies bedeutet, dass, wenn der Betrag der Abweichung der erfassten Sauerstoffkonzentration nur durch den Betrag der Abweichung der Einspritzcharakteristik des Kraftstoffeinspritzventils 40 bestimmt wird, die Differenz zwischen dem vorhergesagten Wert der Sauerstoffkonzentration und dem erfassten Wert von dieser mit einer hohen Genauigkeit kompensiert werden kann, indem der erlernte Wert verwendet wird, der jeweils für jeden Bereich erlernt wurde, der für den Kraftstoffdruck aufgeteilt wurde.
Allerdings ist tatsächlich die Abweichung der Einspritzcharakteristik des Kraftstoffeinspritzventils 40 ein beherrschender Faktor für die Verantwortlichkeit des Verursachens der Differenz zwischen dem vorhergesagten Wert und dem erfassten Wert, aber der Erfassungsfehler des Sensors, der für das Berechnen des vorhergesagten Werts verwendet wird, kann in dem Faktor enthalten sein. Zudem können, wie dies in der 3 gezeigt ist, sogar dann, wenn der Kraftstoffdruck konstant ist, die Drehzahl und die Einspritzmenge zahlreiche Werte annehmen. Aus diesem Grund können das Ansaugluftvolumen, das durch das Luftströmungsmessgerät 70 erfasst wird, und die Sauerstoffkonzentration, die durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 76 erfasst wird, auch zahlreiche Werte annehmen. Wenn die erlernten Werte für die Vielzahl von Bereichen gespeichert werden, die gemäß dem Kraftstoffdruck aufgeteilt sind, sind sogar dann, wenn die erlernten Werte für den selben Kraftstoffdruck berechnet werden, ihre Drehzahlen und die Einspritzmengen voneinander verschieden und somit verändern die Erfassungsfehler ihren Betrag, was das Problem entstehen lässt, dass die erlernten Werte nicht konvergieren.
Um auch die Erfassungsfehler durch die Sensoren zu steuern, ist es wünschenswert, dass die erlernten Werte für jeden der Bereiche erlernt werden, die gemäß der Einspritzmenge und der Drehzahl aufgeteilt sind. Andererseits ist es, wie dies vorstehend beschrieben ist, für das Steuern des Betrags der Abweichung der Einspritzcharakteristik des Kraftstoffeinspritzventils 40 wünschenswert, dass der erlernte Wert für jeden der Bereiche erlernt wird, der gemäß dem Kraftstoffdruck aufgeteilt ist. Zudem ist, wie dies in der 3 beschrieben ist, der Kraftstoffdruck durch die Drehzahl und die Einspritzmenge bestimmt. Dies bedeutet, dass die Einspritzmenge durch den Kraftstoffdruck und die Drehzahl bestimmt ist. Somit kann, wenn der erlernte Wert für jeden der Bereiche erlernt wird, der gemäß der Drehzahl und dem Kraftstoffdruck aufgeteilt ist, auch der Erfassungsfehler durch den Sensor gesteuert werden. Das heißt, der erlernte Wert, der in jedem Bereich erfasst wurde, enthält nicht nur die Abweichung der Einspritzcharakteristik sondern auch einen Betrag, der für den Bereich spezifisch ist, als den Erfassungsfehler durch den Sensor. Dies macht es möglich, zu verhindern, dass der erlernte Wert durch die Betriebsbedingungen des Diesel-Verbrennungsmotors 10 verändert wird.
Wenn das Bestimmungsergebnis bei dem Schritt S20 in der 6 negativ ausfällt oder wenn das Verfahren des Schritts S30 beendet ist, wird dieser Prozess einmal beendet.
Die 8 zeigt den Prozessablauf des Korrigierens der Leistungssteuerung des Diesel-Verbrennungsmotors 10 unter Verwendung des erlernten Werts bei diesem Ausführungsbeispiel. Dieser Prozess wird durch die ECU 90 in vorbestimmten Zeitabständen wiederholt durchgeführt.
Bei diesem Prozess wird bei dem Schritt S40 der Basiswert der Betätigung des EGR-Ventils 30 auf der Basis der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 10 eingestellt. In diesem Fall kann der Basiswert zum Beispiel unter Verwendung einer zweidimensionalen Zuordnung für das Bestimmen eines Basiswerts aus der Drehzahl und der Einspritzmenge berechnet werden. Bei dem anschließenden Schritt S42 wird der Zielwert der Sauerstoffkonzentration (Ziel-Sauerstoffkonzentration) auf der Basis der Betriebsbedingungen des Diesel-Verbrennungsmotors 10 berechnet. In diesem Fall ist es ausreichend, die Ziel-Sauerstoffkonzentration zum Beispiel unter Verwendung einer zweidimensionalen Zuordnung für das Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration aus der Drehzahl und der Einspritzmenge zu berechnen. Anschließend wird bei dem Schritt S44 der vorhergesagte Wert der Sauerstoffkonzentration auf der Basis des erlernten Werts berechnet, der in der in der 7 gezeigten Zuordnung gespeichert ist. In diesem Fall reicht es aus, den vorhergesagten Wert durch das Durchführen des Verfahrens des Schritts S22, der in der 6 gezeigt ist, unter Verwendung eines Werts zu berechnen, der durch ein Korrigieren der erforderlichen Einspritzmenge durch den erlernten Wert erhalten wird. Das heißt, wenn die erforderliche Einspritzmenge in zum Beispiel vier Soll-Einspritzmengen Q11 bis Q14 aufgeteilt ist, die in der 4 gezeigt sind, reicht es aus, das vorstehend erwähnte Verfahren unter Verwendung eines Wertes durchzuführen, der durch das Erhöhen der erforderlichen Einspritzmenge für das Korrigieren durch einen Wert erhalten wird, der durch das Multiplizieren des erlernten Werts mit der Zahl Vier erhalten wird. Zudem reicht es, wenn die erforderliche Einspritzmenge in zwei Soll-Einspritzmengen Q11 und Q12 aufgeteilt ist, aus, das Verfahren unter Verwendung eines Werts durchzuführen, der durch das Erhöhen der erforderlichen Einspritzmenge für das Korrigieren durch einen Wert erhalten wird, der durch Multiplizieren des erlernten Werts mit der Zahl Zwei erhalten wird.
Bei dem anschließenden Schritt S46 wird ein Regelungskorrekturbetrag basierend auf der Differenz zwischen der Ziel-Sauerstoffkonzentration und dem vorhergesagten Wert berechnet. In diesem Fall wird der vorhergesagte Wert als ein Wert verwendet, der eine Sauerstoffkonzentration in der Verbrennungskammer 18 des Diesel-Verbrennungsmotors 10 korrekt ausdrückt. Das heißt, eine durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 76 erfasste Sauerstoffkonzentration enthält einen Fehler durch eine Verzögerung der Antwort im Vergleich mit der Sauerstoffkonzentration in der Verbrennungskammer 18, so dass ein Korrekturbetrag so berechnet wird, dass der vorhergesagte Wert auf die Ziel-Sauerstoffkonzentration geregelt wird. Bei dem Schritt S48 wird der Basiswert der Öffnung des EGR-Ventils 30 durch den vorstehend erklärten Korrekturbetrag korrigiert. Bei dem Schritt S50 wird die Öffnung des EGR-Ventils 30 durch den Basiswert betätigt, der durch den Korrekturbetrag so korrigiert wurde, dass die Ist-Sauerstoffkonzentration auf die Ziel-Sauerstoffkonzentration geregelt wird. Dadurch wird die Öffnung des EGR-Ventils 30 so verringert, dass sich, wenn sich der erlernte Wert aufgrund dessen erhöht, dass die Ist-Einspritzmenge größer als die Soll-Einspritzmenge wird, die Sauerstoffkonzentration erhöht.
Auf diese Weise wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Betrag der Abweichung zwischen dem vorhergesagten Wert und dem erfassten Wert der Sauerstoffkonzentration als die Abweichung der Einspritzcharakteristik erlernt und die Abweichung der Sauerstoffkonzentration wird durch das Korrigieren der Rückführung des Abgases (EGR-Menge) durch das Betätigen des EGR-Ventils 30 kompensiert. Dadurch kann sogar dann, wenn der erlernte Wert einen anderen Faktor als die Abweichung der Einspritzcharakteristik des Kraftstoffeinspritzventils 40 enthält, die Sauerstoffkonzentration mit einer hohen Genauigkeit gesteuert werden. Im Gegensatz dazu kann in dem Fall, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge durch das Kraftstoffeinspritzventil 40 korrigiert wird, wenn der erlernte Wert durch den Erfassungsfehler und desgleichen des Sensors beeinflusst wird, ein Abgabedrehmoment unbeabsichtigt verändert werden.
Gemäß dem vorstehend im Detail beschriebenen Ausführungsbeispiel können die folgenden Effekte erzeugt werden.

(1) Durch das Umwandeln der Differenz zwischen dem vorhergesagten Wert und dem erfassten Wert der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas des Diesel-Verbrennungsmotors 10, der mit der Kraftstoffeinspritzsteuerung verbunden ist, zu einer Differenz pro Einspritzung der Mehrfacheinspritzung ist es möglich, den Effekt der Anzahl der Einspritzungen zu eliminieren und den Betrag der Abweichung der Einspritzcharakteristik des Kraftstoffeinspritzventils 40 des Diesel-Verbrennungsmotors 10 zu erlernen.
(2) Unter der Annahme, dass die Abweichung der Einspritzcharakteristik durch die Einspritzzeitdauer verursacht wird, die durch die Abweichung des Betrags der Verzögerung des Ist-Einspritzstartzeitpunkts in Bezug auf den Soll-Wert des Einspritz-Startzeitpunkts verursacht wird, wird der quantifizierte Wert der Abweichung der Einspritzcharakteristik als der Betrag der Abweichung der Einspritzcharakteristik erlernt. Dies macht es möglich, die Anzahl der Parameter zu verringern, die verwendet werden, wenn die Abweichung der Einspritzcharakteristik quantifiziert wird.
(3) Der Betrag der Abweichung der Einspritzcharakteristik wird durch das Berechnen des Gesamtbetrags der Abweichung der Einspritzmenge, die mit der Mehrfacheinspritzung auf der Basis der Differenz zwischen dem erfassten Wert und dem vorhergesagten Wert der Sauerstoffkonzentration verbunden ist, und durch das Teilen des Gesamtbetrags der Abweichung durch die Anzahl der Einspritzungen der Mehrfacheinspritzung berechnet. Dies macht es möglich, den Betrag der Abweichung der Einspritzmenge, die mit einer Einspritzung verbunden ist, als den Betrag der Abweichung der Einspritzcharakteristik zu berechnen.
(4) Die Abhängigkeit des Betrags der Abweichung der Einspritzcharakteristik von dem Kraftstoffdruck kann durch das Erlernen des Betrags der Abweichung der Einspritzcharakteristik für jeden der Vielzahl von Bereiche erlernt werden, die durch den Kraftstoffdruck definiert sind.
(5) Abweichungen des Betrags der Abweichung durch die zahlreichen Erfassungsfehler als Reaktion auf die Drehzahl und die Einspritzmenge können durch das Lernen des Betrags der Abweichung der Einspritzcharakteristik für jeden der Vielzahl von Bereiche, die durch die Drehzahl der Abgabewelle des Diesel-Verbrennungsmotors 10 und den Kraftstoffdruck definiert sind, unterdrückt werden.
(6) Wenn das Öffnen des EGR-Ventils 30 so betrieben wird, dass der vorhergesagte Wert der Sauerstoffkonzentration auf den Zielwert geregelt wird, wird der vorhergesagte Wert, der auf der Basis des zu erlernenden Betrags der Abweichung berechnet wird, verwendet. Dadurch ist es möglich, eine Verringerung der Steuerfähigkeit vorteilhaft zu verhindern, die durch die Abweichung zwischen der Ist-Sauerstoffkonzentration und dem erfassten Wert in dem Übergangsvorgang und desgleichen des Diesel-Verbrennungsmotors 10 verursacht wird. Zudem ist es möglich, eine Verringerung der Steuerfähigkeit der Sauerstoffkonzentration zu kompensieren, die durch die Abweichung der Einspritzcharakteristik des Kraftstoffeinspritzventils 40 verursacht wird.

(Zweites Ausführungsbeispiel)
Ein zweites Ausführungsbeispiel ist im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei der Schwerpunkt auf den Unterschieden zwischen dem zweiten Ausführungsbeispiel und dem ersten Ausführungsbeispiel liegt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Kraftstoffeinspritzsteuerung selbst auf der Basis des erlernten Werts des Betrags der Abweichung der Einspritzcharakteristik korrigiert. Der Prozessablauf der Kraftstoffeinspritzsteuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist in der 9 gezeigt. Dieser Prozess wird wiederholt zum Beispiel in vorbestimmten Zeitabständen durchgeführt.
Bei diesem Prozess wird zunächst bei dem Schritt S60 eine Soll-Einspritzmenge ermittelt, die mit dem Prozess bei dem Schritt S12 in der 2 berechnet wird. Bei dem anschließenden Schritt S62 wird die Soll-Einspritzmenge durch den erlernten Wert korrigiert. In diesem Fall reicht es aus, den erlernten Wert einfach von der Soll-Einspritzmenge zu subtrahieren. Bei dem anschließenden Schritt S64 wird die korrigierte Soll-Einspritzmenge auf der Basis der korrigierten Soll-Einspritzmenge und dem Kraftstoffdruck in eine Soll-Einspritzzeitdauer umgewandelt. Bei dem Schritt S66 wird das Kraftstoffeinspritzventil 40 gemäß der Soll-Einspritzzeitdauer betätigt.
Gemäß diesem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Effekten (1) bis (5) der folgende Effekt erzeugt werden.

(7) Wenn der Betrag der Betätigung des Kraftstoffeinspritzventils 40 eingestellt wird, wird ein eingestellter Wert gemäß dem zu erlernenden Betrag der Abweichung der Einspritzcharakteristik korrigiert. Dadurch kann die tatsächliche Menge der Einspritzung dazu gebracht werden, mit dem Soll-Wert bei einer hohen Genauigkeit unabhängig von der Abweichung der Einspritzcharakteristik überein zu stimmen.

(Drittes Ausführungsbeispiel)
Ein drittes Ausführungsbeispiel ist im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei der Schwerpunkt auf den Unterschieden zwischen dem dritten Ausführungsbeispiel und dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel liegt.
Die 10 zeigt die Einspritzcharakteristik des Kraftstoffeinspritzventils 40 gemäß diesem Ausführungsbeispiel. In der Zeichnung zeigt eine durchgezogene Linie eine Referenz-Charakteristik des Kraftstoffeinspritzventils 40. Wie dies in der Zeichnung gezeigt ist, ist die Einspritzcharakteristik des Kraftstoffeinspritzventils 40 dadurch gekennzeichnet, dass sie ein proportionales Verhältnis zwischen der Einspritzzeitdauer und der Einspritzmenge und einen Knickpunkt besitzt, bei dem sich ein Proportionalitätskoeffizient ändert. Zudem zeigt eine Strichpunktlinie ein Beispiel in dem Fall, in dem die Einspritzcharakteristik aufgrund des individuellen Unterschieds und der langfristigen Veränderung des Kraftstoffeinspritzventils von der Referenz-Charakteristik abweicht. Wie dies in der Zeichnung gezeigt ist, weicht auch in diesem Fall eine gerade Linie, die das Verhältnis der Einspritzmenge zu der Einspritzzeitdauer zeigt, durch einen Versatzbetrag ΔTQ von der Einspritzzeitdauerrichtung ab. Aus diesem Grund wird der Wert der Einspritzmenge, der den Blickpunkt bestimmt, nicht verändert, aber die Einspritzzeitdauer, die den Knickpunkt bestimmt, weicht durch den Versatzbetrag ΔTQ ab.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird basierend auf der Annahme, dass die gerade Linie um den Versatzbetrag ΔTQ abweicht, der Betrag der Abweichung der Einspritzcharakteristik des Kraftstoffeinspritzventils 40 auf der Basis der Anzahl der Einspritzungen und dem Knickpunkt berechnet. Insbesondere gibt es ein Verhältnis von „ΔQU = a × ΔQd” zwischen dem Betrag der Abweichung ΔQd der eingespritzten Menge unter dem Knickpunkt und dem Betrag der Abweichung ΔQu der Einspritzmenge über dem Knickpunkt. Der Koeffizient a kann durch den Gradienten der geraden Linie in der Referenz-Charakteristik bestimmt werden. Aus diesem Grund wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Koeffizient a als ein Wert ermittelt, der für das Kraftstoffeinspritzventil 40 speziell ist, und der Betrag der Abweichung der Einspritzcharakteristik wird unter Verwendung des Koeffizienten a berechnet.
Bei der Vierphasen-Kraftstoffeinspritzung inklusive der Soll-Einspritzmenge Q11 bis Q14 wird, wenn die tatsächlichen Einspritzmengen Q21 bis Q24 betragen, der Gesamtbetrag der Abweichung durch die vier Phasen der Einspritzungen wie folgt. 3 × ΔQd + ΔQu (3 + a) × ΔQd
Aus diesem Grund kann der Betrag der Abweichung ΔQd als der Betrag der Abweichung der Einspritzcharakteristik erlernt werden. Dadurch kann der Modus der Leistungssteuerung des Diesel-Verbrennungsmotors 10 korrigiert werden. Ein Fall, in dem ein erlernter Wert gemäß diesem Ausführungsbeispiel auf das erste und zweite Ausführungsbeispiel angewendet wird, ist im Folgenden beschrieben.
<Der Fall, in dem ein erlernter Wert auf das erste Ausführungsbeispiel angewandt wird>
In diesem Fall reicht es aus, die erforderliche Einspritzmenge gemäß der Soll-Einspritzmenge jeder Einspritzphase den Koeffizienten a und die Anzahl der Einspritzungen zu korrigieren, wenn der vorhergesagte Wert der Sauerstoffkonzentration bei dem Schritt S44 in der 8 berechnet wird. Wie dies in der 10 gezeigt ist, reicht es zum Beispiel aus, wenn die Soll-Einspritzmenge die Mengen Q11 bis Q14 beinhaltet, die erforderliche Einspritzmenge durch „(3 + a) × ΔQd” zu korrigieren.
<Der Fall, in dem ein erlernter Wert auf das zweite Ausführungsbeispiel angewendet wird>
In diesem Fall reicht es aus, die entsprechenden Soll-Einspritzmengen auf der Basis des Koeffizienten a des erlernten Betrags der Abweichung ΔQd zu korrigieren. Wie dies in der 10 gezeigt ist, werden zum Beispiel, wenn die Soll-Einspritzmenge die Mengen Q11 bis Q14 beinhaltet, die Soll-Einspritzmengen Q1 bis Q3 für die Korrektur durch den Betrag der Abweichung ΔQd verringert und die Soll-Einspritzmenge Q4 wird für die Korrektur durch ”a × ΔQd” verringert.
Mit diesem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann zusätzlich zu den vorstehend genannten Effekten (1), (2) und (4) bis (6) des ersten Ausführungsbeispiels und dem vorstehend genannten Effekt (7) des zweiten Ausführungsbeispiels der folgende Effekt erzeugt werden.

(8) Die Abweichung der Einspritzcharakteristik kann auf der Basis des Betrags der Abweichung ΔQd auf der Seite unterhalb des Knickpunkts der Einspritzung und dem Koeffizienten a bestimmt werden.

(Weiteres Ausführungsbeispiel)
Die vorstehend genannten jeweiligen Ausführungsbeispiele können mit den folgenden Abwandlungen versehen werden.

(1) Bei den entsprechenden Ausführungsbeispielen wird angenommen, dass die Abweichung der Einspritzcharakteristik des Kraftstoffeinspritzventils 40 durch die Tatsache verursacht wird, dass die Ist-Einspritzzeitdauer durch den Betrag der Abweichung von dem Betrag der Verzögerung des Ist-Einspritzstartzeitpunkts in Bezug auf den Soll-Einspritzstartzeitpunkt abweicht, aber die Abweichung der Einspritzcharakteristik des Einspritzventils 40 wird nicht immer durch diese Tatsache verursacht. Übergangsbeispiele einer Soll-Einspritzzeitdauer, des Betrags des Anhebens einer Düsennadel 44 und einer Einspritzrate einer anderen Charakteristik als der Charakteristik der vorstehend genannten jeweiligen Ausführungsbeispiele sind jeweils in den 11a, 11b und 11c gezeigt. Wie dies durch durchgezogene Linien in den Zeichnungen gezeigt ist, beginnt die Verschiebung der Düsennadel 44 (das Kraftstoffeinspritzventil 40 beginnt sich zu öffnen) mit einem vorbestimmten Betrag der Verzögerung Δ von dem Soll-Einspritzstartzeitpunkt ab, wodurch die Kraftstoffeinspritzung begonnen wird. In diesem Fall nimmt, wie dies durch Strichpunktlinien gezeigt ist, wenn der tatsächliche Ventilöffnungszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 40 sich durch einen Versatzbetrag ΔTQ verändert, die Abweichung der tatsächlichen Einspritzzeitdauer nicht den Versatzbetrag ΔTQ an. Dies ist der Fall, da sich die Zeitdauer von dem Zeitpunkt des Verstreichens der Soll-Einspritzzeitdauer ab bis zu dem Ende der tatsächlichen Einspritzung abhängig von dem Betrag des Anhebens der Düsennadel 44 bei dem Verstreichen der Soll-Einspritzzeitdauer abhängt.

In diesem Fall kann die Abweichung der Einspritzcharakteristik durch das Versetzen einer geraden Linie, die durch die Menge der Einspritzung der Einspritzzeitdauer definiert ist, in einer Einspritzzeitdauerrichtung geschätzt werden. Allerdings kann zum Beispiel nach dem Erfassen einer Abweichung der Ist-Einspritzmenge der Versatzbetrag ΔTQ, der aus diesem erfassten Wert und der Soll-Einspritzmenge ermittelt wird und eine Abweichung des Einspritzstartzeitpunkts ist, zu einem erlernten Wert gemacht werden. Zudem kann stattdessen die Abhängigkeit des Betrags der Abweichung der Ist-Einspritzmenge von der Soll-Einspritzmenge durch das Erlernen des Betrags der Abweichung der Einspritzcharakteristik für jeden der Bereiche erlernt werden, die gemäß der Einspritzmenge und dem Kraftstoffdruck aufgeteilt sind.

(2) Des weiteren wird die Abweichung der Einspritzcharakteristik des Kraftstoffeinspritzventils 40 nicht immer durch die Abweichung des Betrags der Verzögerung des tatsächlichen Einspritzstartzeitpunkts in Bezug auf den Soll-Einspritzstartzeitpunkt verursacht. In jedem Fall ist es effektiv, die Differenz zwischen dem vorhergesagten Wert und dem erfassten Wert der Sauerstoffkonzentration zu einer Differenz pro Einspritzung umzuwandeln, wenn die Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird, und den Betrag der Abweichung der Einspritzcharakteristik zu erlernen.
(3) Wenn der Erfassungsfehler des Sensors separat korrigiert wird, kann die Abweichung der Einspritzcharakteristik des Kraftstoffeinspritzventils 40 mit einer hohen Genauigkeit erlernt werden, indem der Betrag der Abweichung der Einspritzcharakteristik in einem eindimensionalen Bereich erlernt wird, der gemäß dem Kraftstoffdruck aufgeteilt ist.
(4) Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel kann anstelle des Korrigierens der Soll-Einspritzmenge durch den erlernten Wert die Soll-Einspritzzeitdauer korrigiert werden.

Claims

Kraftstoffeinspritzsteuergerät für das Steuern einer Leistung eines Verbrennungsmotors (10), bei dem eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzungen innerhalb eines Verbrennungszyklus durchgeführt wird, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung folgendes aufweist: eine Einrichtung (90) für das Berechnen eines vorhergesagten Werts einer Sauerstoffkonzentration in dem Abgas des Verbrennungsmotors (10); gekennzeichnet durch eine Lerneinrichtung (90) für das Umwandeln einer Differenz zwischen einem erfassten Wert und einem vorhergesagten Wert der Sauerstoffkonzentration in eine Differenz pro einer Einspritzung der mehreren Einspritzungen, um einen Betrag einer Abweichung der Einspritzcharakteristik eines Kraftstoffeinspritzventils (40) des Verbrennungsmotors (10) zu erlernen, wobei die Abweichung der Einspritzcharakteristik aufgrund einer Zeitverzögerung eines Ist-Einspritzstartzeitpunkts in Bezug auf einen Soll-Einspritzstartzeitpunkt verursacht wird, das Kraftstoffeinspritzsteuerventil (40) ein proportionales Verhältnis zwischen einer Einspritzzeitdauer und einer Einspritzmenge besitzt und einen Knickpunkt besitzt, bei dem sich sein Proportionalitätskoeffizient verändert, die Lerneinrichtung (90) folgendes aufweist: eine Einrichtung zum Berechnen eines Gesamtbetrags der Abweichung einer Einspritzmenge durch Multiplizieren einer Differenz zwischen dem erfassten Wert und dem vorhergesagten Wert der Sauerstoffkonzentration mit einer Menge von Gas in einer Brennkammer (18) des Verbrennungsmotors (10) und durch Teilen des Ergebnisses durch eine Sauerstoffkonzentration, die erfordert ist, um Kraftstoff pro Einheit Einspritzmenge zu verbrennen; und eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen des Betrags der Abweichung der Einspritzcharakteristik von dem Gesamtbetrag der Abweichung auf der Basis der Anzahl von Einspritzungen der mehreren Einspritzungen und dem Knickpunkt, wenn die Einspritzdauer geringer als der Knickpunkt ist, der Betrag der Abweichung mit „ΔQd” bezeichnet ist und durch Teilen des Gesamtbetrags der Abweichung einer Einspritzmenge durch die Anzahl von Einspritzungen der mehreren Einspritzungen berechnet wird, und wenn die Einspritzdauer nicht geringer als der Knickpunkt ist, der Betrag der Abweichung „ΔQu” als eine Beziehung „a × ΔQd” definiert ist und auf der Basis dieser Beziehung berechnet wird.
Kraftstoffeinspritzsteuergerät gemäß Anspruch 1, wobei die Lerneinrichtung (90) den Betrag der Abweichung der Einspritzcharakteristik für jeden Bereich einer Vielzahl von Bereichen erlernt, die durch den Druck des Kraftstoffs definiert sind, der dem Kraftstoffeinspritzventil (40) zugeführt wird, und das Kraftstoffeinspritzsteuergerät des Weiteren folgendes aufweist: eine Speichereinrichtung (92) für das Speichern des Betrags der Abweichung der Einspritzcharakteristik, der für die Vielzahl der Bereiche erlernt wurde.
Kraftstoffeinspritzsteuergerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Lerneinrichtung (90) den Betrag der Abweichung der Einspritzcharakteristik für jeden Bereich einer Vielzahl von Bereichen erlernt, die durch den Druck des Kraftstoffs, der dem Kraftstoffeinspritzventil (40) zugeführt wird, und eine Drehzahl einer Abgabewelle des Verbrennungsmotors (10) definiert sind, und das Kraftstoffeinspritzsteuergerät des Weiteren folgendes aufweist: eine Speichereinrichtung (92) für das Speichern des Betrags der Abweichung der Einspritzcharakteristik, der für die Vielzahl von Bereichen erlernt wurde.
Kraftstoffeinspritzsteuergerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, das zudem folgendes aufweist: eine Zielwert-Berechnungseinrichtung (90) für das Berechnen eines Zielwerts einer Sauerstoffkonzentration in dem Abgas; und eine Betätigungseinrichtung für das Betätigen eines Aktuators (32) für das Steuern einer Sauerstoffkonzentration in dem Abgas derart, dass der vorhergesagte Wert auf den Zielwert geregelt wird, wobei die Betätigungseinrichtung einen vorhergesagten Wert, der unter Verwendung eines durch die Lerneinrichtung erlernten Betrags der Abweichung berechnet wurde, als den vorhergesagten Wert verwendet, der für die Regelung verwendet wird.
Kraftstoffeinspritzsteuergerät gemäß Anspruch 4, wobei der Verbrennungsmotor (10) einen Abgasrückführkanal für das Rückführen von Abgas, das an ein Abgassystem abgegeben wurde, zu einem Ansaugsystem und ein EGR-Ventil (30) für das Steuern einer Durchgangsfläche des Abgasrückführkanals (28) besitzt, und die Betätigungseinrichtung eine Öffnung des EGR-Ventils (30) so betätigt, dass der vorhergesagte Wert auf den Zielwert geregelt wird.
Kraftstoffeinspritzsteuergerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, das des Weiteren folgendes aufweist: eine Öffnungs/Schließ-Einrichtung (62) für das Öffnen und Schließen des Kraftstoffeinspritzventils (40) basierend auf einem Soll-Wert einer Einspritzmenge zu dem Kraftstoffeinspritzventil, wobei die Öffnungs/Schließ-Einrichtung einen Betrag der Betätigung des Kraftstoffeinspritzventils gemäß dem durch die Lerneinrichtung erlernten Betrag der Abweichung korrigiert.