DE102007000379A1

DE102007000379A1 - Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102007000379A1
Application number: DE102007000379A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Kariya Majima
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-07-17
Filing date: 2007-07-16
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2027-07-17
Also published as: JP4640279B2; JP2008025345A; DE102007000379B4

Abstract

Eine ECU (40) führt eine Anfangsbewegungsenergie einem Einspritzeinrichtungselektromagneten bei einer Anfangsstufe einer Kraftstoffeinspritzung, die durch eine Einspritzeinrichtung (12) ausgeführt wird, zu und führt eine Ventilöffnungsaufrechterhaltungsenergie dem Einspritzeinrichtungselektromagneten zum Halten eines Wentilöffnungszustands der Einspritzeinrichtung (12), nachfolgend zu der Zufuhr der Anfangsbewegungsenergie, zu. Die ECU (40) steuert eine Änderungssteigung einer Einspritzrate unmittelbar nach einem Einspritzstart während der Zufuhr der Anfangsbewegungsenergie auf der Grundlage eines derzeitigen Kraftmaschinenbetriebszustands. Somit kann ein geeignetes Gleichgewicht zwischen einer Kraftstoffmenge und einer Frischluftmenge in einem Zylinder aufrechterhalten werden und eine geeignete Verbrennung in dem Zylinder kann verwirklicht werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine.
Es ist eine Aufspeicherungs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung als eine Vorrichtung bekannt, die eine Kraftstoffeinspritzzufuhr in eine Verbrennungskraftmaschine, wie bspw. eine Dieselkraftmaschine, ausführt. Die Aufspeicherungs-Kraftstoffeinspritzvorrichtung speichert einen Hochdruckkraftstoff unter Verwendung eines Druckaufspeicherungsrohrs, wie bspw. einer gemeinsamen Kraftstoffleitung bzw. eines Common-Rail, und führt den Hochdruckkraftstoff Einspritzeinrichtungen zu. Der Hochdruckkraftstoff wird der Kraftmaschine durch eine Einspritzung zugeführt. Um den Verbrennungszustand des Kraftstoffes in der Kraftmaschine zu verbessern, ist vorgeschlagen worden, die Einspritzbetriebsart der Einspritzeinrichtung in verschiedene Betriebsarten zu ändern (wie es bspw. in der JP-A-H5-321732 oder der JP-A-2004-44493 beschrieben ist). Bspw. gibt es ein Verfahren zum Realisieren einer Mehrfacheinspritzung, einer Boot-Einspritzung bzw. stiefelförmigen Einspritzung, einer rechteckigen Einspritzung (einer trapezförmigen Einspritzung) und dergleichen durch ein geeignetes Ändern einer Einspritzrate durch ein Schalten eines Kraftstoffeinspritzmusters.
Die rechteckige Einspritzung mit dem rechteckigen Einspritzsignalverlauf stellt eine Einspritzrate mit einem relativ steilen Anstieg unmittelbar nach dem Einspritzstart bereit. Die rechteckige Einspritzung unterstützt die Zerstäubung eines Kraftstoffsprays. Es gibt eine Gefahr bzgl. einer zeitweisen Vergrößerung einer Partikelgröße des Sprays bei dem Vorgang, bis eine Düsennadel zum Öffnen und Schließen eines Einspritzloches eine vollständig geöffnete Position unmittelbar nach dem Einspritzstart durch die Einspritzeinrichtung erreicht. Die rechteckige Einspritzung unterdrückt die Vergrößerung der Partikelgröße des Sprays auf ein Minimum.
Wie es vorstehend beschrieben ist, kann der Verbrennungszustand in dem Zylinder durch die rechteckige Kraftstoffeinspritzung verbessert werden. Allerdings kann bspw. eine Frischlufteinbringmenge in den Zylinder entsprechend einer derzeitigen EGR-Rate und dergleichen in der Kraftmaschine schwanken. Ein Gleichgewicht zwischen der Kraftstoffmenge und der Frischlufteinbringmenge kann in dem Zylinder bei der Schwankung zusammenbrechen. Dementsprechend besteht eine Möglichkeit, dass der Verbrennungszustand durch das Zusammenbrechen des Gleichgewichts zwischen der Kraftstoffmenge und der Frischlufteinbringmenge verschlechtert wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, die in der Lage ist, ein richtiges Gleichgewicht zwischen einer Kraftstoffmenge und einer Frischluftmenge in einem Zylinder aufrecht zu erhalten und eine gewünschte Verbrennung in dem Zylinder zu verwirklichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung steuert eine Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine eine Einspritzeinrichtung an, die ein Ventilelement zum Öffnen und Schließen eines Einspritzloches und einen Ansteuerungsabschnitt zum Ausführen einer Öffnungs-Schließ-Ansteuerung des Ventilelements aufweist. Die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung führt eine Anfangsbewegungsenergie dem Ansteuerungsabschnitt in einer Anfangsstufe einer Kraftstoffeinspritzung, die durch die Einspritzeinrichtung ausgeführt wird, zu und führt eine Ventilöffnungsaufrechterhaltungsenergie dem Ansteuerungsabschnitt für ein Aufrechterhalten eines geöffneten Zustands der Einspritzeinrichtung nachfolgend zu der Zuführung der Anfangsbewegungsenergie zu. Somit führt die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung eine Kraftstoffeinspritzsteuerung aus. Die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung steuert eine Änderungssteigung einer Einspritzrate unmittelbar nach einem Einspritzstart auf der Grundlage eines Betriebszustandsparameters der Kraftmaschine, wenn die Anfangsbewegungsenergie zugeführt wird.
Wenn sich der Betriebszustand der Kraftmaschine ändert, ändert sich die Betriebsart der Lufteinbringung in den Zylinder (die Verbrennungskammer) der Kraftmaschine oder dergleichen. Als Ergebnis besteht eine Möglichkeit, dass der Verbrennungszustand schwankt. In diesem Fall besteht eine Möglichkeit, dass das Gleichgewicht zwischen der Kraftstoffmenge, die durch die Einspritzung in den Zylinder zugeführt wird, und der Frischluftmenge, die in den Zylinder eingebracht wird (d.h. eine Sauerstoffkonzentration in dem Zylinder), zusammenbricht und der Verbrennungszustand sich verschlechtert, wenn die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart konstant ist, wenn die Anfangsbewegungsenergie zugeführt wird.
Im Gegensatz dazu wird mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart entsprechend dem derzeitigen Betriebszustand der Kraftmaschine variabel eingestellt. Dementsprechend wird ein geeignetes Gleichgewicht zwischen der Kraftstoffmenge und der Frischluftmenge in dem Zylinder aufrechterhalten und eine geeignete Verbrennung in dem Zylinder wird verwirklicht.
Merkmale und Vorteile eines Ausführungsbeispiels sowie Betriebsverfahren und die Funktion der betreffenden Teile werden aus einem Studium der nachstehenden ausführlichen Beschreibung, der beigefügten Patentansprüche und der Zeichnung ersichtlich, die alle einen Teil der Anmeldung bilden. Es zeigen:
1 ein schematisches Diagramm, das ein Kraftmaschinensteuerungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
2 eine Schnittdarstellung, die eine Einspritzeinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt,
3 ein Schaltungsdiagramm, das eine Einspritzeinrichtungsansteuerungsschaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt,
4 ein Zeitablaufdiagramm, das einen Energieversorgungsstromsignalverlauf, der einem Einspritzeinrichtungselektromagneten zugeführt wird, und einen Übergang einer Einspritzrate, die die Elektromagnetenergieversorgung begleitet, gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt,
5 ein Flussdiagramm, das eine Hauptverarbeitung bzgl. einer Einspritzeinrichtungsansteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt,
6 ein Flussdiagramm, das eine Unterroutine zur Einstellung einer Änderungssteigung der Einspritzrate gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt,
7 ein relationales Diagramm zur Berechnung verschiedener Korrekturwerte gemäß dem Ausführungsbeispiel,
8 ein relationales Diagramm zur Beschreibung einer Einstellungskonfiguration einer Elektromagnetenergieversorgungsbedingung gemäß dem Ausführungsbeispiel,
9 ein Zeitablaufdiagramm, das einen Energieversorgungsstromsignalverlauf, der dem Einspritzeinrichtungselektromagneten zugeführt wird, und einen Übergang der Einspritzrate, die die Elektromagnetenergieversorgung begleitet, gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt,
10 ein Zeitablaufdiagramm, das einen Energieversorgungsstromsignalverlauf, der dem Einspritzeinrichtungselektromagneten zugeführt wird, und einen Übergang der Einspritzrate, die die Elektromagnetenergieversorgung begleitet, gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt, und
11 eine Schnittdarstellung, die eine Einspritzeinrichtung eines modifizierten Beispiels gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Kraftmaschinensteuerungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Ein Steuerungsobjekt des Kraftmaschinensteuerungssystems gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Mehrzylinder-Dieselkraftmaschine für ein Fahrzeug. In dem Steuerungssystem führt eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) hauptsächlich verschiedene Typen von Steuerungen der Kraftmaschine aus. Zuerst ist unter Bezugnahme auf 1 eine Kurzdarstellung des Kraftmaschinensteuerungssystems beschrieben.
Die Kraftmaschine 10 weist ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem auf. Als nächstes wird das Kraftstoffeinspritzsystem beschrieben. Elektromagnetische Antriebseinspritzeinrichtungen 12 (Kraftstoffeinspritzventile) sind in jeweiligen Zylindern eines Kraftmaschinenhauptkörpers 11 bereitgestellt. Die Einspritzeinrichtungen 12 sind mit einem Common-Rail 13 (Druckaufspeicherungsrohr), das den Zylindern gemein ist, verbunden. Eine Hochdruckpumpe 14 als eine Kraftstoffzufuhrpumpe ist mit dem Common-Rail 13 verbunden. Ein Hochdruckkraftstoff mit einem Einspritzdruck ist kontinuierlich in dem Common-Rail 13 mit dem Antrieb der Hochdruckpumpe 14 aufgespeichert. Die Hochdruckpumpe 14 wird durch eine Drehung der Kraftmaschine 10 angetrieben. Die Hochdruckpumpe 14 wiederholt ein Ansaugen und Ausstoßen des Kraftstoffes synchron mit der Kraftmaschinendrehung. Ein Ansaugdosierventil 14a (suction meering valve bzw. SCV) ist in einem Kraftstoffansaugabschnitt der Hochdruckpumpe 14 bereitgestellt. Ein Niedrigdruckkraftstoff, der aus einem (nicht gezeigten) Kraftstofftank angesogen wird, wird in eine Kraftstoffkammer der Pumpe 14 durch das Ansaugdosierventil 14a gesaugt. Ein Common-Rail-Drucksensor 13a ist in dem Common-Rail 13 zur Erfassung eines Kraftstoffdruckes (tatsächlicher Leitungsdruck) in dem Common-Rail 13 bereitgestellt.
Ein Einlassrohr 15 (das einen Verteilerabschnitt umfasst) und ein Auslassrohr 16 (das einen Verteilerabschnitt umfasst) sind mit dem Kraftmaschinenhauptkörper 11 verbunden. Ein Einlassdrucksensor 17 ist in dem Einlassrohr 15 bereitgestellt. Eine Drosselbetätigungseinrichtung 18, die ein Drosselventil 18a aufweist, ist in dem Einlassrohr 15 bereitgestellt. Das Einlassrohr 15 und das Auslassrohr 16 sind über einen EGR-Durchgang 20 verbunden. Eine EGR-Kühleinrichtung 21 und ein EGR-Ventil 22 sind in dem EGR-Durchgang 20 bereitgestellt.
Ein Turbolader 24 als eine Aufladevorrichtung ist in dem System bereitgestellt. Der Turbolader 24 weist einen Einlasskompressor 25, der in dem Einlassrohr 15 bereitgestellt ist, und eine Auslassturbine 26 auf, die in dem Auslassrohr 16 bereitgestellt ist. Die Auslassturbine 26 wird durch das Abgas, das durch das Auslassrohr 16 strömt, gedreht. Ein Drehmoment wird von der Auslassturbine 26 zu dem Einlasskompressor 25 über eine (nicht gezeigte) Welle übertragen. Ein Aufladen wird durch ein Komprimieren der Einlassluft, die durch das Einlassrohr 15 strömt, mit dem Einlasskompressor 25 ausgeführt. Die Luft, die durch den Turbolader 24 aufgeladen wird, wird durch einen Zwischenkühler 27 gekühlt und zu einer Stromabwärtsseite des Einlassrohrs 15 gesendet.
Eine Luftströmungsmesseinrichtung 28 zur Erfassung der Einlassluftmenge ist bei einer Stromaufwärtsseite des Einlasskompressors 25 in dem Einlassrohr 15 bereitgestellt und eine Luftreinigungseinrichtung 29 ist bei dem am weitesten stromaufwärts liegenden Teil des Einlassrohrs 15 bereitgestellt. Ein Dieselrußpartikelfilter 31 (DPF) als eine Abgasreinigungsvorrichtung ist bei der Stromabwärtsseite der Auslassturbine 26 in dem Auslassrohr 16 eingebaut. Der DPF 31 sammelt Feststoffe bzw. Feinstaub, der in dem Abgas beinhaltet ist. Eine Abgasreinigungseinrichtung, wie bspw. ein Oxidationskatalysator und ein NOx-Katalysator, ein Sauerstoffkonzentrationssensor, ein Abgastemperatursensor und dergleichen sind beliebig in dem Auslassrohr 16 zusätzlich zu dem DPF 31 bereitgestellt.
Eine ECU 40 (elektronische Steuerungseinheit) ist hauptsächlich aus einem Mikrocomputer 41 aufgebaut, der aus einer CPU, einem ROM, einem RAM und dergleichen besteht. Der Mikrocomputer empfängt seriell Erfassungssignale von verschiedenen Sensoren, wie bspw. dem Common-Rail-Drucksensor 13a, dem Einlassdrucksensor 17, der Luftströmungsmesseinrichtung 28, dem Sauerstoffkonzentrationssensor 32, dem Abgastemperatursensor 33, einem Drehgeschwindigkeitssensor 45 zur Erfassung einer Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit und einem Beschleunigungseinrichtungssensor 46 zur Erfassung einer Beschleunigungseinrichtungsbetätigungsgröße (Beschleunigungseinrichtungsposition), die durch einen Fahrer ausgeübt wird. Der Mikrocomputer 41 entscheidet über die optimale Kraftstoffeinspritzmenge und Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung auf der Grundlage der Kraftmaschinenbetriebsinformationen, die die Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit und die Beschleunigungseinrichtungsbetätigungsgröße umfassen. Der Mikrocomputer 41 gibt ein Einspritzsteuerungssignal entsprechend der entschiedenen Kraftstoffeinspritzmenge und Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung an die Einspritzeinrichtungen 12 aus. Somit wird die Kraftstoffeinspritzung durch die Einspritzeinrichtungen 12 in die Zylinder gesteuert.
Die ECU 40 weist eine Einspritzeinrichtungsansteuerungsschaltung 42 zur Ansteuerung der Einspritzeinrichtungen 12 auf. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Einspritzeinrichtungsansteuerungsschaltung 42 mit dem Mikrocomputer 41 (Steuerungsabschnitt) in der ECU 40 integriert. Alternativ hierzu kann die Einspritzeinrichtungsansteuerungsschaltung 42 als ein Körper bereitgestellt sein, der von dem Mikrocomputer 41 (Steuerungsabschnitt) getrennt ist.
Der Mikrocomputer 41 berechnet einen Sollwert eines Common-Rail-Drucks (Einspritzdrucks) auf der Grundlage der derzeitigen Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit und Kraftstoffeinspritzmenge. Der Mikrocomputer 41 führt eine Regelung der Kraftstoffausstoßmenge der Hochdruckpumpe 14 aus, um den Ist-Leitungsdruck an den Soll-Leitungsdruck anzupassen. In der Praxis entscheidet der Mikrocomputer 41 über die Sollausstoßmenge der Hochdruckpumpe 14 auf der Grundlage einer Abweichung des Ist-Leitungsdrucks von dem Soll-Leitungsdruck und steuert den Öffnungsgrad des Ansaugdosierventils 14a entsprechend der Sollausstoßmenge. Zu diesem Zeitpunkt wird die Kraftstoffausstoßmenge der Hochdruckpumpe 14 eingestellt, indem der Öffnungsgrad des Ansaugdosierventils 14a vergrößert oder verkleinert wird.
Der Mikrocomputer 41 steuert in geeigneter Weise die Drosselbetätigungseinrichtung 18, das EGR-Ventil 22 und dergleichen auf der Grundlage des derzeitigen Kraftmaschinenbetriebszustands.
Als nächstes ist ein Aufbau der Einspritzeinrichtung 12 unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Wie es in 2 gezeigt ist, weist die Einspritzeinrichtung 12 einen Einspritzeinrichtungskörperabschnitt 51 und eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung 52 auf, die aus einem elektromagnetischen Zwei-Wege-Ventil besteht. In dem Einspritzeinrichtungskörperabschnitt 51 sind eine Nadel 54 als ein Ventilelement und ein Befehlskolben 55 gleitfähig in einem Körper 53 untergebracht. Ein Hochdruckkraftstoff wird von dem Common-Rail 13 in eine Kraftstoffsammelkammer 56, die bei einer Spitzenendseite der Nadel 54 ausgebildet ist, und eine Drucksteuerungskammer 57, die bei einer Rückseite (obere Endseite in 2) des Befehlskolbens 55 bereitgestellt ist, eingeführt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel arbeiten die Nadel 54 und der Befehlskolben 55 entsprechend einem Gleichgewicht zwischen dem Druck in der Drucksteuerungskammer 57 (nach unten gerichtete Kraft in 2), dem Druck in der Kraftstoffsammelkammer 56 (nach oben gerichtete Kraft in 2) und einer Vorspannungskraft einer Feder 58, die die Nadel 54 nach unten in 2 vorspannt.
Die Drucksteuerungskammer 57 ist mit einer Niedrigdruckkraftstoffkammer 62 über eine Ausflussöffnung 61 verbunden. Entweichender Kraftstoff aus der Kraftstoffsammelkammer 56 oder der Drucksteuerungskammer 57 wird in die Niedrigdruckkraftstoffkammer 62 über einen Entweichungsdurchgang 63 geleitet. Ein Ventilelement 65 zum Öffnen und Schließen einer Öffnung der Ausflussöffnung 61 ist in der Niedrigdruckkraftstoffkammer 62 bereitgestellt.
Das Ventilelement 65 ist üblicherweise durch eine Feder 66 in einer Richtung zum Schließen der Ausflussöffnung vorgespannt. Die Ausflussöffnung wird durch das Ventilelement 65 geschlossen, wenn ein Elektromagnet bzw. Solenoid 67 der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 52 ausgeschaltet bzw. nicht mehr mit Energie versorgt wird. Wenn der Elektromagnet 67 in Reaktion auf ein Energieversorgungssignal, das von der ECU 40 ausgegeben wird, mit Energie versorgt wird, bewegt sich das Ventilelement 65 in 2 nach oben, um die Ausflussöffnung zu öffnen. Dementsprechend wird eine Verbindung zwischen der Drucksteuerungskammer 57 und der Niedrigdruckkraftstoffkammer 62 hergestellt. Der Kraftstoff in der Niedrigdruckkraftstoffkammer 62 wird zu dem Kraftstofftank über einen Rückführungskraftstoffdurchgang 68 und dergleichen zurückgeführt.
Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist, wenn der Elektromagnet 67 ausgeschaltet wird, das Ventilelement 65 bei der Ventilschließposition und die Innenseite der Drucksteuerungskammer 57 wird in dem Hochdruckzustand gehalten. Dementsprechend wird, wie es in 2 gezeigt ist, ein Einspritzloch 69 durch das Spitzenende der Nadel 54 geschlossen, so dass die Kraftstoffeinspritzung in diesem Zustand nicht ausgeführt wird. Wenn der Elektromagnet 67 mit Energie versorgt wird, bewegt sich das Ventilelement 65 zu der Ventilöffnungsposition und der Hochdruckkraftstoff in der Drucksteuerungskammer 57 fließt in die Niedrigdruckkraftstoffkammer 62 durch die Auslassöffnung 61. Zu diesem Zeitpunkt nimmt der Druck in der Drucksteuerungskammer 57 umgehend ab. Dementsprechend bewegt sich die Nadel 54 in 2 nach oben. Somit öffnet sich das Einspritzloch 69 und die Kraftstoffeinspritzung wird ausgeführt.
Als nächstes ist ein Aufbau der Einspritzeinrichtungsansteuerungsschaltung 42 unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. In 3 ist lediglich ein Einspritzeinrichtungselektromagnet (Elektromagnet bzw. Solenoid 67) eines Zylinders zur Vereinfachung gezeigt. Wie es in 3 gezeigt ist, ist ein Anschluss einer Ladespule 72 mit einem Energiequellenabschnitt 71, der aus einer Batterie und dergleichen besteht, verbunden. Ein Transistor 73 als ein Schaltelement zum Laden ist mit dem anderen Anschluss der Ladespule 72 verbunden. Ein Basisanschluss des Transistors 73 ist mit dem Mikrocomputer 41 verbunden. Eine Kondensatorschaltung 75 ist zwischen die Ladespule 72 und den Transistor 73 über eine Rückstromprüfdiode bzw. Rückstromsperrdiode 74 angeschlossen. Die Kondensatorschaltung 75 weist die erste und zweite Kondensatoren 76, 77, die parallel bereitgestellt sind, und einen Transistor 78 auf, der bei einer positiven Anschlussseite des ersten Kondensators 76 bereitgestellt ist. Ein Basisanschluss des Transistors 78 ist mit dem Mikrocomputer 41 verbunden. In diesem Aufbau werden, wenn der Mikrocomputer 41 den Transistor 73 intermittierend ein- und ausschaltet, die Kondensatoren 76, 77 in der Kondensatorschaltung 75 durch die Ladespule 72 aufgeladen.
Grundsätzlich werden in der Kondensatorschaltung 75 die zwei Kondensatoren 76, 77 gleichzeitig geladen. Wenn der Transistor 78 eingeschaltet ist, wenn ein Entladen ausgeführt wird, werden die zwei Kondensatoren 76, 77 gleichzeitig entladen. Wenn der Transistor 78 ausgeschaltet ist, wenn das Entladen ausgeführt wird, wird lediglich der Kondensator 77 entladen.
Ein Anschluss des Elektromagneten 76 ist mit der Kondensatorschaltung 75 über eine Diode 81 verbunden. Ein Transistor 82 als ein Schaltelement für eine Einspritzsteuerung ist mit dem anderen Anschluss des Elektromagneten 67 verbunden. Ein Basisanschluss des Transistors 82 ist mit dem Mikrocomputer 41 verbunden. Der Transistor 82 wird entsprechend einem Einspritzeinrichtungsansteuerungssignal, das von dem Mikrocomputer 41 ausgegeben wird, ein- und ausgeschaltet.
Eine konstante Stromschaltung 85 ist mit dem Energiequellenabschnitt 71 verbunden. Der Elektromagnet 67 ist mit der konstanten Stromschaltung 85 über eine Diode 86 verbunden. Die konstante Stromschaltung 85 empfängt die Energiezufuhr von dem Energiequellenabschnitt 71, um einen konstanten Strom zu erzeugen und auszugeben. Der Pegel des konstanten Stroms kann durch ein Steuerungssignal, das von dem Mikrocomputer 41 ausgegeben wird, beliebig geändert werden.
Als nächstes ist ein Betrieb der Einspritzeinrichtungsansteuerungsschaltung 42 unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. In 4 ist ein Signalverlauf eines Energieversorgungsstroms I, der dem Einspritzeinrichtungselektromagneten zugeführt wird, und ein Übergang einer Einspritzrate R, die die Elektromagnetenergieversorgung begleitet, gezeigt. Gemäß dem Beispiel in 4 wird der Transistor 82 in einer Kraftstoffeinspritzzeitdauer zwischen einer Zeit ta und einer Zeit tc eingeschaltet und die Kraftstoffeinspritzeinrichtung wird dementsprechend ausgeführt. Bei der Zeitsteuerung ta, die in 4 gezeigt ist, als die Startzeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzung wird der Transistor 82 eingeschaltet, so dass ein großer Strom auf einmal von der Kondensatorschaltung 75 zu dem Elektromagneten 67 fließt. Gleichzeitig beginnt ein konstanter Strom von der konstanten Stromschaltung 85 zu dem Elektromagneten 67 zu fließen. Zu diesem Zeitpunkt fließt ein Ventilöffnungsanfangsstrom (Anfangsspitzenstrom), der zur Ausführung einer Anfangsansteuerung (einem Start) der Nadel 54 in einer Ventilöffnungsrichtung erforderlich ist, in einer ersten Energieversorgungszeitdauer T1. Ein hochpegeliger Konstantstrom (Ventilöffnungsgeschwindigkeitsaufrechterhaltungsstrom), der für ein Aufrechterhalten einer Ventilöffnungsgeschwindigkeit der Nadel 54 erforderlich ist, fließt in einer nachfolgenden zweiten Energieversorgungszeitdauer T2. Somit wird die Einspritzeinrichtung 12 in einen vollständig geöffneten Zustand unmittelbar in Verbindung mit dem Kraftstoffeinspritzstart gebracht.
Dann wird bei einer Zeitsteuerung tb der konstante Strom, der von der konstanten Stromschaltung 85 ausgegeben wird, von dem hochpegeligen konstanten Strom zu einem niedrigpegeligen konstanten Strom (Ventilöffnungszustandhaltestrom), der niedriger ist als der hochpegelige konstante Strom, geschaltet. Zu diesem Zeitpunkt fließt der niedrigpegelige konstante Strom, der für ein Aufrechterhalten des geöffneten Zustands der Nadel 54 erforderlich ist, in einer dritten Energieversorgungszeitdauer T3. Somit wird der vollständig geöffnete Zustand der Einspritzeinrichtung 12 aufrechterhalten.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Energieversorgungsstrom I, der dem Einspritzeinrichtungselektromagneten zugeführt wird, in drei Schritten (Zeitdauern T1, T2, T3) gesteuert, wie es vorstehend beschrieben ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die Energieversorgungssteuerung so ausgeführt, dass die Einspritzrate R näherungsweise eine rechteckige Form annimmt.
In der Kraftmaschine 10 gibt es, wenn der Betriebszustand variiert, eine Möglichkeit, dass das Gleichgewicht zwischen der Kraftstoffmenge, die dem Zylinder (der Verbrennungskammer) durch die Einspritzung zugeführt wird, und einer Frischluftmenge, die in den Zylinder eingeführt wird (äquivalent zu einer Menge von Frischluft, die durch die Drossel hindurchgeht), zusammenbricht und sich ein Verbrennungszustand verschlechtert. Bspw. nimmt, wenn eine EGR-Rate oder ein Aufladungsdruck entsprechend dem derzeitigen Kraftmaschinenbetriebszustand variiert, die Frischluftmenge entsprechend der EGR-Rate oder dem Aufladedruck zu oder ab. Als Ergebnis ändert sich der Verbrennungszustand. Bspw. nimmt die Frischluftmenge ab, wenn die EGR-Rate groß ist oder wenn der Aufladungsdruck niedrig ist. In einem derartigen Fall tritt, wenn eine Änderungssteigung der Einspritzrate R in Bezug auf die Frischluftmenge unmittelbar nach dem Einspritzstart (d.h. eine Änderungsrate einer Einspritzrate R von einem zugehörigen Anstieg an) steil ist, ein Zustand eines übermäßigen Kraftstoffs zeitweise auf. Als Ergebnis verschlechtert sich der Verbrennungszustand. Die Frischluftmenge nimmt zu, wenn die EGR-Rate klein ist oder wenn der Aufladungsdruck hoch ist. In einem derartigen Fall tritt, wenn die Änderungssteigung der Einspritzrate R in Bezug auf die Frischluftmenge unmittelbar nach dem Einspritzstart (d.h. die Änderungsrate einer Einspritzrate von einem zugehörigen Anstieg an) sanft ist, ein Zustand eines übermäßigen Sauerstoffs zeitweise auf. Als Ergebnis verschlechtert sich auch in diesem Fall der Verbrennungszustand.
Folglich wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart (d.h. die Änderungsrate von einem Anstieg der Einspritzrate an) entsprechend dem derzeitigen Kraftmaschinenbetriebszustand variabel eingestellt. Somit wird ein geeignetes Gleichgewicht zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge, die dem Zylinder zugeführt wird, und der Frischlufteinbringmenge aufrechterhalten, um die Verbrennung in dem Zylinder zu verbessern. Die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart kann mit einer Ventilöffnungsantwort der Einspritzeinrichtung 12 (des Ventilelements 54) umschrieben werden, da die Änderung der Einspritzrate dem Versatz des Ventilelements 54 folgt.
In 5 ist ein Flussdiagramm gezeigt, das eine Hauptverarbeitung bzgl. der Einspritzeinrichtungsansteuerung zeigt. Der Mikrocomputer 41 in der ECU 40 führt diese Verarbeitung wiederholt in einem vorbestimmten Zeitzyklus aus. Verschiedene Parameter, die die Kraftmaschinenbetriebszustände anzeigen, werden in einem Schritt S101 gemäß 5 eingelesen. Bspw. werden die Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE, die Beschleunigungseinrichtungsposition ACCP, der Kraftstoffdruck (tatsächlicher Leitungsdruck) und dergleichen, die aus den Erfassungssignalen der verschiedenen Sensoren und dergleichen berechnet werden, gelesen.
Als nächstes werden in Schritten S102 bis S104 die Kraftstoffeinspritzmenge Q, die EGR-Rate, der Aufladungsdruck SP jeweils berechnet. In Schritt S102 wird ein angefordertes Drehmoment unter Verwendung der Beschleunigungseinrichtungsposition ACCP und dergleichen als Parameter berechnet. Dann wird die Kraftstoffeinspritzmenge Q unter Verwendung von Abbildungsdaten oder dergleichen unter Verwendung des angeforderten Drehmoments und der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE als die Parameter berechnet. In dem Schritt S103 wird die EGR-Rate unter Verwendung von Abbildungsdaten oder dergleichen unter Verwendung der Kraftstoffeinspritzmenge Q und der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE als Parameter berechnet. In dem Schritt S104 wird der Aufladungsdruck SP unter Verwendung von Abbildungsdaten oder dergleichen unter Verwendung der Kraftstoffeinspritzmenge Q und der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE als Parameter berechnet. Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge Q, die EGR-Rate und der Aufladungsdruck SP berechnet sind, kann eine kleine Einspritzmengenkorrektur zum Korrigieren der Änderung in dem geringen Einspritzbereich der Einspritzeinrichtung, eine Kraftstofftemperaturkorrektur oder dergleichen beliebig ausgeführt werden. Was ein Verfahren zum Erfassen der Aufladungsdruckinformationen betrifft, können ein Verfahren zum Schätzen der Aufladungsdruckinformationen aus dem Erfassungswert des Einlassdrucksensors 17, ein Verfahren zum Bereitstellen eines Aufladungsdrucksensors bei der Stromabwärtsseite des Einlasskompressors 25 (Stromaufwärtsseite der Drossel) und zum Erhalten der Aufladungsdruckinformationen aus dem Erfassungswert des Sensors oder dergleichen verwendet werden.
Anschließend wird in einem Schritt S105 eine Solländerungssteigung der Einspritzrate (Solländerungssteigung TIR), die unmittelbar nach dem Kraftstoffeinspritzstart als Ziel gesetzt wird, eingestellt. Die Einzelheiten sind auf der Grundlage einer Unterroutine gemäß 6 beschrieben. In 6 wird in einem Schritt S201 die Solländerungssteigung TIR berechnet, indem verschiedene Korrekturwerte H1 – H5 zu einem vorbestimmten Basiswert B der Änderungssteigung addiert werden (TIR = B + H1 + ... + H5). Die Korrekturwerte H1–H5 sind Korrekturausdrücke, die unter Verwendung der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE, des Kraftstoffdrucks P, der Kraftstoffeinspritzmenge Q, der EGR-Rate und des Aufladungsdrucks SP als jeweilige Parameter berechnet werden, bspw. auf der Grundlage von Beziehungen, die in den 7(a) bis 7(e) gezeigt sind.
Die Beziehung zwischen der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE und dem Korrekturwert H1, der unter Verwendung der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE als der Parameter berechnet wird, ist in 7(a) gezeigt. Gemäß der Beziehung in 7(a) wird der Korrekturwert H1 berechnet, um größer zu sein, wenn die Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE zunimmt.
Die Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck P und dem Korrekturwert H2, der unter Verwendung des Kraftstoffdrucks P als Parameter berechnet wird, ist in 7(b) gezeigt. Gemäß der Beziehung in 7(b) wird der Korrekturwert H2 berechnet, um größer zu sein, wenn der Kraftstoffdruck P zunimmt.
Die Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge Q und dem Korrekturwert H3, der unter Verwendung der Kraftstoffeinspritzmenge Q als Parameter berechnet wird, ist in 7(c) gezeigt. Gemäß der Beziehung in 7(c) wird der Korrekturwert H3 berechnet, um größer zu sein, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge Q zunimmt.
Die Beziehung zwischen der EGR-Rate und dem Korrekturwert H4, der unter Verwendung der EGR-Rate als Parameter berechnet wird, ist in 7(d) gezeigt. Gemäß der Beziehung in 7(d) wird der Korrekturwert H4 berechnet, um kleiner zu sein, wenn die EGR-Rate zunimmt.
Die Beziehung zwischen dem Aufladungsdruck SP und dem Korrekturwert H5, der unter Verwendung des Aufladungsdrucks SP als Parameter berechnet wird, ist in 7(e) gezeigt. Gemäß der Beziehung in 7(e) wird der Korrekturwert H5 berechnet, um größer zu sein, wenn der Aufladungsdruck SP zunimmt.
Anschließend wird in einem Schritt S202 bestimmt, ob die berechnete Solländerungssteigung TIR "größer oder gleich" einem vorbestimmten unteren Grenzsicherungswert LG ist. Wenn die Solländerungssteigung TIR größer oder gleich dem unteren Grenzsicherungswert LG ist, endet die Verarbeitung, wie sie ist. Wenn die Solländerungssteigung TIR kleiner als der untere Grenzsicherungswert LG ist, schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S203 voran, in dem die untere Grenzsicherung (d.h. Begrenzung) der Änderungssteigung mit dem unteren Grenzsicherungswert LG ausgeführt wird. Dann wird die Verarbeitung beendet.
In einem Schritt S106 gemäß 5 wird über Energieversorgungsbedingungen zur Energieversorgung des Einspritzeinrichtungselektromagneten entschieden. In diesem Fall wird über eine Energieversorgungsgröße E der ersten Energieversorgungszeitdauer T1 (erste Energieversorgungsgröße E1 entsprechend einem Anfangsspitzenstrom) und eine Energieversorgungsgröße E der zweiten Energieversorgungszeitdauer T2 (zweite Energieversorgungsgröße E2 entsprechend einem Ventilöffnungsgeschwindigkeitsaufrechterhaltungsstrom) während der Energieversorgung des Elektromagneten auf der Grundlage der Solländerungssteigung TIR, die in Schritt S105 berechnet wird, entschieden. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird über die ersten und zweiten Energieversorgungsgrößen E1, E2 auf der Grundlage einer Beziehung, die in 8 gezeigt ist, entschieden. Gemäß der Beziehung in 8 werden die ersten und zweiten Energieversorgungsgrößen E1, E2 in zwei Stufen einer großen Größe und einer kleinen Größe entsprechend der Solländerungssteigung TIR variabel eingestellt. Wenn die Solländerungssteigung TIR kleiner als ein spezifizierter Wert A ist, werden die ersten und zweiten Energieversorgungsgrößen E1, E2 als relativ kleine Werte berechnet. Wenn die Solländerungssteigung TIR größer oder gleich dem spezifizierten Wert A ist, werden die ersten und zweiten Energieversorgungsgrößen E1, E2 als relativ große Werte berechnet.
In der Einspritzeinrichtungsansteuerungsschaltung 42 wird die Elektromagnetenergieversorgung durch das Entladen aus der Kondensatorschaltung 75 in der ersten Energieversorgungszeitdauer T1 ausgeführt. Entsprechend der Elektromagnetenergieversorgungsbedingung (erste Energieversorgungsgröße E1), über die wie vorstehend beschrieben entschieden wird, wird die Entladebetriebsart zwischen einer Betriebsart eines gleichzeitigen Entladens aus den zwei Kondensatoren 76, 77 und einer Betriebsart eines Entladens lediglich aus dem Kondensator 77 geschaltet. Die Elektromagnetenergieversorgung wird durch den konstanten Strom, der aus der konstanten Stromschaltung 85 in der zweiten Energieversorgungszeitdauer T2 ausgegeben wird, ausgeführt. Entsprechend der Elektromagnetenergieversorgungsbedingung (zweite Energieversorgungsgröße E2), über die wie vorstehend beschrieben entschieden wird, wird der konstante Strom, der ausgegeben wird, zwischen zwei konstanten Strompegeln eines hohen Pegels und eines niedrigen Pegels geschaltet.
Abschließend wird ein Einspritzbefehlssignal in Schritt S107 auf der Grundlage der entschiedenen Elektromagnetenergieversorgungsbedingungen, einer Energieversorgungsstartzeitsteuerung, der befohlenen Einspritzmenge und dergleichen erzeugt und das Befehlssignal wird zu der Einspritzeinrichtungsansteuerungsschaltung 42 ausgegeben. Die Energieversorgungsstartzeitsteuerung des Einspritzeinrichtungselektromagneten kann entsprechend der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit NE, des angeforderten Drehmoments und dergleichen variabel eingestellt werden.
In 9 ist ein Zeitablaufdiagramm gezeigt, das den Unterschied der Elektromagnetenergieversorgungsbetriebsart in dem Fall, bei dem die Solländerungssteigungen TIR unterschiedlich sind, zeigt. In 9(a) ist ein Fall gezeigt, bei dem die Solländerungssteigung TIR vergleichsweise groß ist, und in 9(b) ist ein Fall gezeigt, bei dem die Solländerungssteigung TIR vergleichsweise klein ist. Die ersten und zweiten Energieversorgungsgrößen E1, E2 unterscheiden sich jeweils zwischen der 9(a) und der 9(b). Die ersten und zweiten Energieversorgungsgrößen E1, E2 sind in 9(a), bei der die Solländerungssteigung TIR groß ist, größer als in 9(b). Dementsprechend ist die Änderungssteigung der Einspritzrate R unmittelbar nach dem Einspritzstart in 9(a) größer als in 9(b). Das heißt, eine Anstiegsänderung der Einspritzrate R ist in 9(a) steiler als in 9(b).
Das vorliegende Ausführungsbeispiel zeigt die nachstehend beschriebenen Effekte. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart entsprechend dem derzeitigen Kraftmaschinenbetriebszustand variabel gesteuert werden. Dementsprechend kann ein geeignetes Gleichgewicht zwischen der Kraftstoffmenge und der Frischluftmenge in dem Zylinder aufrecht erhalten werden. Als Ergebnis kann eine geeignete Verbrennung in dem Zylinder verwirklicht werden.
Bspw. wird die Änderungssteigung der Einspritzrate unter Verwendung der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit, des Kraftstoffdrucks, der Kraftstoffeinspritzmenge, der EGR-Rate und des Aufladungsdrucks als Parameter gesteuert. In diesem Fall wird eine Einspritzratensteuerung, die eine Änderung in einer Luftströmung oder einer Ladeeffizienz in dem Zylinder berücksichtigt, unter Verwendung der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit als Parameter verwirklicht. Durch ein Verwenden des Kraftstoffdrucks als Parameter wird eine Einspritzratensteuerung realisiert, die eine Änderung in einer Durchdringung oder einem Diffusionsgrad des zugeführten Kraftstoffsprays berücksichtigt. Durch ein Verwenden der Kraftstoffeinspritzmenge als Parameter wird eine Einspritzratensteuerung verwirklicht, die für die derzeitige Kraftstoffeinspritzmenge geeignet ist. Durch ein Verwenden der EGR-Rate und des Aufladungsdrucks als Parameter wird eine Einspritzratensteuerung verwirklicht, die die Änderung der Frischlufteinbringmenge in den Zylinder berücksichtigt.
Die zwei Energieversorgungsgrößen (erste und zweite Energieversorgungsgrößen) von den Energieversorgungsgrößen der drei Pegel werden variabel eingestellt, wenn die Elektromagnetenergieversorgung durch die Einspritzeinrichtungsansteuerungsschaltung 42 ausgeführt wird. Folglich kann eine gewünschte Einspritzmengensteuerung in einfacher Weise verwirklicht werden, indem die Energieversorgungsgrößen korrigiert werden. In diesem Fall ist es von Vorteil, dass eine allgemein verwendete Einspritzeinrichtung 12 ohne eine Änderung verwendet werden kann, wenn die Einspritzratensteuerung ausgeführt wird.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel kann bspw. wie nachstehend beschrieben modifiziert werden. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Elektromagnetenergieversorgungsbedingungen (erste und zweite Energieversorgungsgrößen) zwischen den zwei Strompegeln des hohen Pegels und des niedrigen Pegels entsprechend der Solländerungssteigung variabel eingestellt (8). Alternativ hierzu können die Elektromagnetenergieversorgungsbedingungen (erste und zweite Energieversorgungsgrößen) zwischen drei oder mehr Strompegeln variabel eingestellt werden oder bspw. entsprechend der Solländerungssteigung linear eingestellt werden.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Änderungssteigung der Einspritzrate gesteuert, indem die erste Energieversorgungsgröße (Anfangsspitzenwertstrom) und die zweite Energieversorgungsgröße (Ventilöffnungsgeschwindigkeitsaufrechterhaltungsstrom) von den drei Pegeln der Energieversorgungsgrößen variabel eingestellt werden, wenn die Elektromagnetenergieversorgung durch die Einspritzeinrichtungsansteuerungsschaltung 42 ausgeführt wird. Alternativ hierzu kann die Änderungssteigung der Einspritzrate bspw. gesteuert werden, indem lediglich die zweite Energieversorgungsgröße (Ventilöffnungsgeschwindigkeitsaufrechterhaltungsstrom) variabel eingestellt wird. In diesem Fall ist die erste Energieversorgungsgröße (Anfangsspitzenwertstrom) festgelegt. Ebenso kann in diesem Fall die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart wie gewünscht gesteuert werden.
Es ist ebenso möglich, die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart zu steuern, indem die Energieversorgung in der Mitte der Zufuhr der Anfangsbewegungsenergie zeitweise gestoppt wird, wenn die Elektromagnetenergieversorgung durch die Einspritzeinrichtungsansteuerungsschaltung 42 ausgeführt wird. Das heißt, wie es in 10 gezeigt ist, die Elektromagnetenergieversorgung wird nach der Energieversorgung mit dem Anfangsspitzenwertstrom (d.h. der Kondensatorentladung) der ersten Energieversorgungszeitdauer zeitweise gestoppt. Bspw. wird die Energieversorgung durch die konstante Stromschaltung 85 bei der Zeitsteuerung t11, bei der die Kondensatorentladung gestartet wird, nicht gestartet, sondern sie wird bei einer Zeitsteuerung t12 nach einem Abschluss der Kondensatorentladung gestartet. In diesem Fall wird auf Grund des momentanen Stillstands der Energieversorgung die Änderungssteigung der Einspritzrate R zeitweise schwach (sie wird als ganzes langsam). Als Ergebnis kann die Änderungssteigung der Einspritzrate R unmittelbar nach dem Einspritzstart wie gewünscht gesteuert werden.
Eine Einspritzeinrichtung, die einen Aufbau zum Variieren der Einspritzrate aufweist, kann als die Einspritzeinrichtung als das Ansteuerungsobjekt verwendet werden. Der Aufbau ist unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. Die Einspritzeinrichtung 90, die in 11 gezeigt ist, unterscheidet sich von der Einspritzeinrichtung 12 (2) hinsichtlich des Aufbaus eines elektromagnetischen Ansteuerungsabschnitts 91. Zwei Systeme von Elektromagneten 92a, 92b und Ventilelementen 93a, 93b, die den Elektromagneten 92a, 92b entsprechen, sind in der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 91 der Einspritzeinrichtung 90 bereitgestellt. Wenn die Elektromagnete 92a, 92b durch die ECU 40 jeweils und einzeln mit Energie versorgt werden, versetzen sich die Ventilelemente 93a, 93b jeweils und einzeln gegen Vorspannkräfte von Federn 94a, 94b. Eine Niedrigdruckkraftstoffkammer 96 ist mit der Drucksteuerungskammer 57 über zwei Ausflussöffnungen 95a, 95b als Kraftstoffausstoßdurchgänge verbunden. Bohrungsdurchmesser der zwei Ausflussöffnungen 95a, 95b unterscheiden sich voneinander. Die Ausflussöffnung 95a weist eine Öffnung mit großem Durchmesser auf und die Ausflussöffnung 95b weist eine Öffnung mit kleinem Durchmesser auf. In diesem Fall werden, wenn die Elektromagneten 92a, 92b ausgeschaltet werden, die Ausflussöffnungen 95a, 95b durch die Ventilelemente 93a, 93b jeweils geschlossen. Wenn die Elektromagneten 92a, 92b mit Energie versorgt werden, werden die Ausflussöffnungen 95a, 95b durch die Ventilelemente 93a, 93b geöffnet.
Wenn die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart in dem System, das die Einspritzeinrichtung 90 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau verwendet, vergrößert wird, versorgt die ECU 40 den Elektromagneten 92a bei der Seite der Ausflussöffnung mit großem Durchmesser 95a mit Energie, um den Hochdruckkraftstoff in der Drucksteuerungskammer 57 zu der Niedrigdruckkraftstoffkammer 96 durch die Ausflussöffnung mit großem Durchmesser 95a auszustoßen. Wenn die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart verringert wird, versorgt die ECU 40 den Elektromagneten 92b auf der Seite der Ausflussöffnung mit kleinem Durchmesser 95b mit Energie, um den Hochdruckkraftstoff in der Drucksteuerungskammer 57 zu der Niedrigdruckkraftstoffkammer 96 über die Ausflussöffnung mit kleinem Durchmesser 95b auszustoßen. In diesem Fall unterscheidet sich die Geschwindigkeit des Druckabfalls in der Drucksteuerungskammer 57 zwischen dem Fall des Kraftstoffausstoßens über die Ausflussöffnung mit großem Durchmesser 95a und dem Fall des Kraftstoffausstoßens über die Ausflussöffnung mit kleinem Durchmesser 95b. Die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart ist in dem Fall des Kraftstoffausstoßens über die Ausflussöffnung mit großem Durchmesser 95a größer als in dem Fall des Kraftstoffausstoßens über die Ausflussöffnung mit kleinem Durchmesser 95b. Auch mit diesem Aufbau kann die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart wie gewünscht gesteuert werden.
Gemäß diesem Aufbau können an Stelle einer selektiven Energieversorgung eines der zwei Elektromagneten 92a, 92b beide Elektromagneten 92a, 92b gleichzeitig mit Energie versorgt werden. In diesem Fall kann die Elektromagnetenergieversorgungsbetriebsart zwischen drei Betriebsarten geschaltet werden. In dem Fall, bei dem die Einspritzeinrichtung 90 gemäß 11 verwendet wird, besteht kein Erfordernis, die Anfangsbewegungsenergie (Anfangsspitzenwertstrom, Ventilöffnungsgeschwindigkeitsaufrechterhaltungsstrom) variabel zu machen. In diesem Fall kann eine herkömmliche Schaltung als die Einspritzeinrichtungsansteuerungsschaltung 42 verwendet werden.
Die zwei Ausflussöffnungen 95a, 95b können den gleichen Bohrungsdurchmesser aufweisen. In diesem Fall unterscheidet sich die Geschwindigkeit des Druckabfalls in der Drucksteuerungskammer 57 zwischen dem Fall, bei dem eine der zwei Ausflussöffnungen 95a, 95b mit Energie versorgt wird, und dem Fall, bei dem die zwei Ausflussöffnungen 95a, 95b mit Energie versorgt werden. Somit kann die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart variabel gesteuert werden. In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird eine elektromagnetische Ansteuerungseinspritzeinrichtung, die den Elektromagneten als den Antriebsabschnitt aufweist, als das Ansteuerungsobjekt verwendet. Alternativ hierzu kann eine Einspritzeinrichtung eines anderen Typs als das Ansteuerungsobjekt verwendet werden. Bspw. kann eine Piezoantriebs-Einspritzeinrichtung, die einen Piezo-Stapel als einen Antriebsabschnitt aufweist, als ein Ansteuerungsobjekt verwendet werden, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung dieser Einspritzeinrichtung verwirklicht werden kann.
Die vorliegende Erfindung soll nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt werden, sondern kann in verschiedenerlei Weise implementiert werden, ohne den Umfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist, zu verlassen.
Eine ECU (40) führt eine Anfangsbewegungsenergie einem Einspritzeinrichtungselektromagneten bei einer Anfangsstufe einer Kraftstoffeinspritzung, die durch eine Einspritzeinrichtung (12) ausgeführt wird, zu und führt eine Ventilöffnungsaufrechterhaltungsenergie dem Einspritzeinrichtungselektromagneten zum Halten eines Ventilöffnungszustands der Einspritzeinrichtung (12) nachfolgend zu der Zufuhr der Anfangsbewegungsenergie zu. Die ECU (40) steuert eine Änderungssteigung einer Einspritzrate unmittelbar nach einem Einspritzstart während der Zufuhr der Anfangsbewegungsenergie auf der Grundlage eines derzeitigen Kraftmaschinenbetriebszustands. Somit kann ein geeignetes Gleichgewicht zwischen einer Kraftstoffmenge und einer Frischluftmenge in einem Zylinder aufrecht erhalten werden und eine geeignete Verbrennung in dem Zylinder kann verwirklicht werden.

Claims

Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine (10) zur Ansteuerung einer Einspritzeinrichtung (12, 90) der Kraftmaschine (10), wobei die Einspritzeinrichtung (12, 90) ein Ventilelement (54) zum Öffnen und Schließen eines Einspritzloches (69) und einen Ansteuerungsabschnitt (52, 91) zur Ausführung einer Öffnungs-Schließ-Ansteuerung des Ventilelements (54) aufweist und wobei die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung eine Kraftstoffeinspritzsteuerung ausführt, indem eine Anfangsbewegungsenergie dem Ansteuerungsabschnitt (52, 91) in einer Anfangsstufe einer Kraftstoffeinspritzung, die durch die Einspritzeinrichtung (12, 90) ausgeführt wird, zuführt und indem eine Ventilöffnungsaufrechterhaltungsenergie dem Ansteuerungsabschnitt (52, 91) zur Aufrechterhaltung eines Ventilöffnungszustands der Einspritzeinrichtung (12, 90) nachfolgend zu der Zufuhr der Anfangsbewegungsenergie zugeführt wird, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung gekennzeichnet ist durch: eine Parametererfassungsvorrichtung (13a, 17, 28, 32, 33, 45, 46, S101–S104), die einen Betriebszustandsparameter erfasst, der einen Betriebszustand der Kraftmaschine (10) zeigt, und eine Einspritzratensteuerungsvorrichtung (S105–S107, S201–S203), die eine Änderungssteigung einer Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart auf der Grundlage des Betriebszustandsparameters, der durch die Parametererfassungsvorrichtung (13a, 17, 28, 32, 33, 45, 46, S101–S104) erfasst wird, wenn die Anfangsbewegungsenergie zugeführt wird.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Parametererfassungsvorrichtung (13a, 17, 28, 32, 33, 45, 46, S101–S104) einen Frischlufteinbringparameter, der eine derzeitige Frischlufteinbringmenge betrifft, als den Betriebszustandsparameter erfasst und die Einspritzratensteuerungsvorrichtung (S105–S107, S201–S203) die Einspritzratensteuerung auf der Grundlage des Frischlufteinbringparameters ausführt.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für ein System verwendet wird, das eine Abgasrückführungsvorrichtung (20, 21, 22) aufweist, das einen Teil eines Abgases zu einem Einlasssystem der Kraftmaschine (10) zurückführt, die Parametererfassungsvorrichtung (13a, 17, 28, 32, 33, 45, 46, S101–S104) eine Abgasrückführungsrate der Abgasrückführungsvorrichtung (20, 21, 22) als den Frischlufteinbringparameter erfasst und die Einspritzratensteuerungsvorrichtung (S105–S107, S201–S203) die Einspritzratensteuerung derart ausführt, dass die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart verkleinert wird, wenn sich die derzeitige Abgasrückführungsrate vergrößert.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für ein System verwendet wird, das eine Aufladevorrichtung (24, 25, 26) aufweist, die eine Einlassluft vorverdichtet, die Parametererfassungsvorrichtung (13a, 17, 28, 32, 33, 45, 46, S101–S104) einen Aufladungsdruck der Aufladevorrichtung (24, 25, 26) als den Frischlufteinbringparameter erfasst und die Einspritzratensteuerungsvorrichtung (S105–S107, S201–S203) die Einspritzratensteuerung derart ausführt, dass die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart verkleinert wird, wenn der derzeitige Aufladedruck abnimmt.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Parametererfassungsvorrichtung (13a, 17, 28, 32, 33, 45, 46, S101–S104) eine Drehgeschwindigkeit der Kraftmaschine (10) als den Betriebszustandsparameter erfasst und die Einspritzratensteuerungsvorrichtung (S105–S107, S201–S203) die Einspritzratensteuerung derart ausführt, dass die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart verkleinert wird, wenn die derzeitige Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit abnimmt.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Parametererfassungsvorrichtung (13a, 17, 28, 32, 33, 45, 46, S101–S104) einen Druck des Kraftstoffs, der der Einspritzeinrichtung (12, 90) zugeführt wird, als den Betriebszustandsparameter erfasst und die Einspritzratensteuerungsvorrichtung (S105–S107, S201–S203) die Einspritzratensteuerung derart ausführt, dass die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart verkleinert wird, wenn der derzeitige Kraftstoffdruck abnimmt.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Parametererfassungsvorrichtung (13a, 17, 28, 32, 33, 45, 46, S101–S104) eine Kraftstoffeinspritzmenge der Einspritzeinrichtung (12, 90) als den Betriebszustandsparameter erfasst und die Einspritzratensteuerungsvorrichtung (S105–S107, S201–S203) die Einspritzratensteuerung derart ausführt, dass die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart verkleinert wird, wenn die derzeitige Kraftstoffeinspritzmenge abnimmt.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Einspritzratensteuerungsvorrichtung (S105 – S107, S201–S203) die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart steuert, indem eine Einstellung zur Vergrößerung oder Verkleinerung einer Zufuhrgröße der Anfangsbewegungsenergie ausgeführt wird.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Einspritzeinrichtung (12, 90) einen Elektromagneten (67, 92a, 92b) als den Ansteuerungsabschnitt (52, 91) aufweist, die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung während der Zufuhr der Anfangsbewegungsenergie einen Anfangsspitzenwertstrom zum Starten des Ventilelements (54) veranlasst, durch den Elektromagneten (67, 92a, 92b) zu fließen, und einen Ventilöffnungsgeschwindigkeitsaufrechterhaltungsstrom zur Aufrechterhaltung einer Ventilöffnungsgeschwindigkeit des Ventilelements (54) veranlasst, durch den Elektromagneten (67, 92a, 92b) zu fließen, bis das Ventilelement (54) einen vollständig geöffneten Zustand erreicht, die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung einen Ventilöffnungszustandhaltestrom zum Halten des Ventilöffnungszustands des Ventilelements (54) während der Zufuhr der Ventilöffnungsaufrechterhaltungsenergie nach der Zufuhr der Anfangsbewegungsenergie veranlasst und die Einspritzratensteuerungsvorrichtung (S105–S107, S201–S203) die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart steuert, indem eine Einstellung zur Vergrößerung oder Verkleinerung des Venilöffnungsgeschwindigkeitsaufrechterhaltungsstroms ausgeführt wird.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Einspritzratensteuerungsvorrichtung (S105 – S107, S201–S203) die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart steuert, indem eine Einstellung zur Vergrößerung oder Verkleinerung des Anfangsspitzenwertstroms zusätzlich zu der Einstellung des Ventilöffnungsgeschwindigkeitsaufrechterhaltungsstroms ausgeführt wird.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Einspritzratensteuerungsvorrichtung (S105–S107, S201–S203) die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart steuert, indem die Energiezufuhr während der Zufuhr der Anfangsbewegungsenergie zeitweise gestoppt wird.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Einspritzeinrichtung (12, 90) eine Drucksteuerungskammer (57) zur Speicherung eines Hochdruckkraftstoffes, der auf das Ventilelement (54) wirkt, um das Ventilelement (54) bei einem Ventilschließzustand zu halten, und einen Kraftstoffausstoßdurchgang (61, 95a, 95b) aufweist, der mit der Drucksteuerungskammer (57) verbunden ist, die Einspritzeinrichtung (12, 90) derart aufgebaut ist, dass ein Ausstoßzustand des Hochdruckkraftstoffes durch den Kraftstoffausstoßdurchgang (61, 95a, 95b) entsprechend einer Betriebsart der Energiezufuhr zu dem Ansteuerungsabschnitt (52, 91) variabel ist, und die Einspritzratensteuerungsvorrichtung (S105–S107, S201–S203) die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart steuert, indem die Betriebsart der Energiezufuhr zu dem Ansteuerungsabschnitt (52, 91) geändert wird.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Einspritzeinrichtung (12, 90) jeweils und einzeln eine Vielzahl von Kraftstoffausstoßdurchgängen (61, 95a, 95b) und eine Vielzahl von Elektromagneten (67, 92a, 92b) als den Ansteuerungsabschnitt (52, 91) zum Öffnen und Schließen der Kraftstoffausstoßdurchgänge (61, 95a, 95b) aufweist und die Einspritzratensteuerungsvorrichtung (S105–S107, S201–S203) die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart steuert, indem eine Auswahl des Elektromagneten (67, 92a, 92b) oder der Elektromagnete (67, 92a, 92b), der/die mit Energie zu versorgen ist/sind, geändert wird.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Kraftstoffausstoßdurchgänge (61, 95a, 95b) durch eine Vielzahl von Ausflussöffnungen (95a, 95b) mit unterschiedlichen Bohrungsdurchmessern, die eine Ausflussöffnung mit großem Durchmesser (95a) mit einem relativ großen Bohrungsmesser und eine Ausflussöffnung mit kleinem Durchmesser (95b) mit einem relativ kleinen Bohrungsmesser umfassen, bereitgestellt sind, die Einspritzratensteuerungsvorrichtung (S105–S107, S201–S203) den Elektromagneten (92a), der der Ausflussöffnung mit großem Durchmesser (95a) unter den Ausflussöffnungen (95a, 95b) entspricht, mit Energie versorgt, wenn die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart vergrößert wird, und die Einspritzratensteuerungsvorrichtung (S105–S107, S201–S203) den Elektromagneten (92b), der der Ausflussöffnung mit kleinem Durchmesser (95b) unter den Ausflussöffnungen (95a, 95b) entspricht, mit Energie versorgt, wenn die Änderungssteigung der Einspritzrate unmittelbar nach dem Einspritzstart verkleinert wird.