DE102008000012A1

DE102008000012A1 - Kraftmaschinensteuergerät

Info

Publication number: DE102008000012A1
Application number: DE102008000012A
Authority: DE
Inventors: Satoru Kariya Sasaki; Tokuji Kariya Kuronita
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-01-10
Filing date: 2008-01-08
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2028-01-09
Also published as: DE102008000012B4; JP4779975B2; JP2008169717A; US7532971B2; US20080167786A1

Abstract

Ein Kraftmaschinensteuergerät, das eine Kraftmaschinensteuerungs-ECU aufweist, hat ein in diese im voraus geladenes Programm zum Bestimmen einer Verbrennungsrate (tatsächliche Verbrennungsrate), die dem Verhältnis einer idealen Wärmeerzeugungsmenge (Zielwärmeerzeugungsmenge), von der geschätzt wird, dass sie von einer Kraftstoffzufuhrmenge erzeugt wird, und einer tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge entspricht, die durch die Kraftstoffzufuhrmenge tatsächlich erzeugt wird. Das Kraftmaschinensteuergerät steuert eine Piloteinspritzzeitabstimmung mit einer Steuervariablen, die zu der auf diese Weise bestimmten Verbrennungsrate korrespondiert, um die Verbrennungsrate zu erhöhen.

Description

QUERBEZUG ZU EINER VERWANDTEN ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität von der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-1975, die am 10. Januar 2007 eingereicht wurde und deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftmaschinensteuergerät zum Steuern einer Zielkraftmaschine der Bauart, die eine Ausgabewelle hat, die durch Verbrennung von Kraftstoff im Inneren eines Zylinders der Kraftmaschine drehbar angetrieben wird, um ein Drehmoment an der Ausgabewelle zu erzeugen.
2. Beschreibung des Stands der Technik:
Wie es gut bekannt ist, wird in einer Kraftmaschine (Brennkraftmaschine), die als eine Antriebsquelle für ein Kraftfahrzeug verwendet wird, beispielsweise Kraftstoff, der durch Einspritzung von einem geeigneten Kraftstoffeinspritzventil (wie einem Injektor) zugeführt wird, gezündet und verbrannt, um ein Ausgabedrehmoment zu erzeugen. In den vergangenen Jahren haben Automobil-Dieselkraftmaschinen ein sogenanntes „Mehrstufeneinspritzsystem" verwendet, in dem eine Haupteinspritzung zum Erzeugen des Ausgabedrehmoments in einem einzelnen Verbrennungszyklus einer Nebeneinspritzung, die mit einer kleineren Einspritzmenge durchgeführt wird als die Haupteinspritzung, entweder vorausgeht oder dieser folgt. Dies wird aufgrund beispielsweise eines Problems einer erhöhten Geräusch- und NOx-Emission während einer Verbrennung gemacht, das in jüngerer Zeit spezielle Aufmerksamkeit erregt hat. In solch einem Automobil-Dieselmotor, der mit dem Mehrstufeneinspritzsystem ausgestattet ist, wird eine Voreinspritzung oder eine Piloteinspritzung mit einer kleinen Einspritzmenge vor der Haupteinspritzung durchgeführt, um das vorgenannte Problem zu verbessern. Des weiteren schließt sich an die Haupteinspritzung entweder eine Nacheinspritzung (die zu einer Einspritzzeit durchgeführt wird, die der Haupteinspritzung nahe ist) für den Zweck einer Aktivierung einer Diffusionsverbrennung, um dadurch PM-Emissionen (Partikel-Emissionen) zu verringern, oder eine Späteinspritzung (die zu einer Einspritzzeit mit einem großen Nacheilwinkel bezüglich der Haupteinspritzung durchgeführt wird) für den Zweck des Erhöhens der Kraftmaschinenabgastemperatur und des Zuführens einer Reduktionskomponente an, um dadurch einen Katalysator zu aktivieren. In einem komplizierten Kraftmaschinensteuerungssystem wird die Zufuhr von Kraftstoff zu der Kraftmaschine durch Kombinieren der vorstehend genannten verschiedenen Einspritzformen in einer geeigneten Weise durchgeführt, um ein Einspritzmuster zu erreichen, das für jede der verschiedenen angenommenen Zustände gut geeignet ist.
In den meisten Fällen ist jedoch die Einspritzmenge der Nebeneinspritzung sehr gering, und daher ist beim Durchführen einer derartigen Nebeneinspritzung eine genaue Steuerung der Einspritzmenge besonders wichtig. Im Hinblick auf dieses Problem sind verbesserte Kraftmaschinensteuerungsgeräte vorgeschlagen worden, die aufgebaut sind, um eine Piloteinspritzmenge variabel auf der Basis einer Wärmeerzeugungsmenge pro Zeiteinheit (momentane Wärmeerzeugungsmenge) zu steuern, wie in den Japanischen Patentveröffentlichungen (JP-A) Nr. 11-148410 und Nr. 11-141386 offenbart ist. In den offenbarten Geräten wird eine Änderung einer momentanen Wärmeerzeugungsmenge bestimmt, und auf der Basis der bestimmten Änderung, und genauer gesagt eines maximalen Werts (Peaks) der bestimmten Änderung, wird die Piloteinspritzmenge variabel gesteuert. Mit anderen Worten wird die Piloteinspritzmengensteuerung in den offenbarten Geräten so durchgeführt, dass jede individuelle momentane Wärmeerzeugungsmenge (oder ein Peak von dieser) mit einer gewünschten Wärmeerzeugungsmenge übereinstimmt, um dadurch Geräusch- und NOx-Emissionen während einer Verbrennung zu verringern.
In den offenbarten früheren Geräten wird jedoch eine Piloteinspritzmenge gemäß einer gewünschten Wärmeerzeugungsmenge (Zielwärmeerzeugungsmenge) eingespritzt. Demzufolge, falls die Piloteinspritzung in einer ungünstigen Umgebung oder in einem gewissen Einspritzzustand durchgeführt wird, in dem die gewünschte Wärmeerzeugungsmenge schwierig zu erhalten ist, ist es wahrscheinlich, dass eine übermäßige Piloteinspritzmenge mit dem Ziel eingespritzt wird, die gewünschte Wärmeerzeugungsmenge zu treffen. Weil die Eindringlänge sich direkt mit der Einspritzmenge erhöht, kann in diesem Fall jedoch ein Kraftstoffstrahl oder Kraftstoffnebel eine Zylinderwandfläche (oder eine Rohrinnenwandfläche) vor einer vollständigen Verdampfung erreichen und kann an der Zylinderwandfläche anhaften. Nachteiligerweise erhöht ein derartiges Kraftstoffanhaften die Menge von unverbranntem Kraftstoff (HC) und bewirkt eine Verschlechterung von Emissionen und einer Kraftstoffverbrauchsrate.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In Anbetracht der vorstehend genannten Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftmaschinensteuergerät vorzusehen, das einen Parameter bestimmen kann, der zum Realisieren eines gewünschten Verbrennungszustands in einer geeigneten Weise nützlich ist, und zwar einen Parameter, der Verbrennungscharakteristiken in einer Zielkraftmaschine genauer anzeigt, während gute Emissionen und eine Kraftstoffwirtschaftlichkeit aufrechterhalten werden.
Um die vorstehend genannte Aufgabe zu erreichen, ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Kraftmaschinensteuergerät zum Steuern einer Zielkraftmaschine der Bauart vorgesehen, die eine Ausgabewelle hat, die durch ein Drehmoment drehbar angetrieben wird, das an der Ausgabewelle durch Verbrennung von Kraftstoff im Inneren eines Zylinders der Kraftmaschine erzeugt wird, wobei das Kraftmaschinensteuergerät Folgendes aufweist: eine Verbrennungsratenbestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Verbrennungsrate, die zu dem Verhältnis einer Zielwärmeerzeugungsmenge, die eine geschätzte, ideale Wärmemenge ist, die von einer Kraftstoffzufuhrmenge erzeugt werden soll, und einer tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge korrespondiert, die eine Wärmemenge ist, die tatsächlich von der Kraftstoffzufuhrmenge erzeugt wird.
Als eine Maßnahme, um das vorstehend genannte Problem der Übereinspritzung zu verhindern (d. h. eine Einspritzung mit einer übermäßigen Einspritzmenge, die äquivalent zu einer Kraftstoffzufuhrmenge ist, die zu dem Zylinder zugeführt wird, und die resultierenden Verschlechterungen der Emissionen und der Kraftstoffwirtschaftlichkeit), kann in Betracht werden, dass eine obere Grenze (Überwachung) für die Einspritzmenge in der Form eines Vorrichtungsaufbaus vorgesehen wird. Solch ein Vorrichtungsaufbau kann natürlich eine Einspritzung mit einer übermäßigen Einspritzmenge verhindern, jedoch würde ein weiteres Problem auftreten, nämlich dass eine gewünschte Wärmeerzeugungsmenge aufgrund einer ungenügenden Einspritzmenge nicht erhalten werden kann. In Anbetracht des vorstehend Genannten haben die Erfinder die vorliegende Erfindung auf der Basis des Auffindens eines neuen Parameters, der sich als wirksam erwiesen hat, um im Wesentlichen das vorstehend genannte Problem zu beseitigen, durch einen wiederholten experimentellen Trial-and-Error-Prozess erreicht. Das erfindungsgemäße Gerät ist derart aufgebaut, dass zu einer Zeit einer Verbrennung im Inneren der Kraftmaschine ein neuer Parameter, eine so genannte „Verbrennungsrate", bestimmt wird, der das Verhältnis einer geschätzten idealen Wärmeerzeugungsmenge (Zielwärmeerzeugungsmenge), die von einer Kraftstoffzufuhrmenge erzeugt werden soll (Wärmequellenfüllmenge), die als eine Wärmequelle dient, und einer tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge darstellt, die tatsächlich von dem Kraftstoff erzeugt wird. Durch Verwendung des neuen Parameters „Verbrennungsrate" können ein oberer Grenzwert (Überwachungswert) der Einspritzmenge und eine Einspritzmenge selbst (oder ein Einspritzmuster) eingestellt werden, um mit der Verbrennungsrate variabel zu sein. Dieser Aufbau beseitigt die vorstehend genannten Schwierigkeiten. Die Verbrennungsrate kann in dem gesamten Gebiet der Anti-Emissionsmaßnahmen verwendet werden, und ist nicht auf eine Optimierung der Einspritzmenge begrenzt. Beispielsweise wird die Verbrennungsrate für die Anfertigung von Tabellenkennfeldern verwendet, die jeweils einen optimalen Wert eines Verbrennungsparameters repräsentieren, der durch Experimente auf Basis von jeder Verbrennungsrate erhalten wird. Die derartig bereitgestellten Tabellenkennfelder sind besonders wirksam, um die Emissionen zu verbessern.
Vorzugsweise weist das Kraftmaschinensteuergerät des weiteren eine Verbrennungsratenerhöhungseinrichtung zum Erhöhen der Verbrennungsrate durch Steuern eines Parameters, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht (wie ein Parameter, der sich auf Antriebsmoden oder Muster der Kraftstoffeinspritzeinrichtung bezieht, und ein Parameter, der sich auf Umgebungsbedingungen zu einer Zeit einer Einspritzung von der Einspritzeinrichtung bezieht), mit einer Steuervariable, die zu der Verbrennungsrate korrespondiert, die durch die Verbrennungsratenbestimmungseinrichtung bestimmt wird.
Gemäß den Untersuchungen, die durch die Erfinder ausgeführt worden sind, variiert die Verbrennungsrate in solch einer Weise, um sich allmählich zu verringern, wenn sich die Betriebszeit erhöht. Dies ist so aufgrund einer Charakteristikänderung, die aufgrund eines Alterns verursacht wird. Jedoch ist es mit Verbrennungsratenerhöhungseinrichtung möglich, ein Defizit der Verbrennungsrate aufzufüllen (und genauer gesagt die Verbrennungsrate jederzeit über einem vorbestimmten Wert zu halten), wodurch ein gewünschter Verbrennungszustand mit Genauigkeit erreicht wird, während gute Emissionen und eine gute Kraftstoffwirtschaftlichkeit aufrechterhalten werden.
Vorzugsweise weist das Kraftmaschinensteuergerät des weiteren eine Korrekturfaktorbestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Korrekturfaktors für den Parameter, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht, auf der Basis der Verbrennungsrate, die durch die Verbrennungsratenbestimmungseinrichtung bestimmt wird, und zum Speichern des derart bestimmten Korrekturfaktors in Verbindung mit dem derzeitigen Verbrennungszustand auf. Die Verbrennungsratenerhöhungseinrichtung erhöht die Verbrennungsrate durch Verwenden eines Korrekturfaktors, der von diesen Korrekturfaktoren ausgewählt ist, die in der Korrekturfaktorbestimmungseinrichtung gespeichert sind, und der zu dem derzeitigen Verbrennungszustand korrespondiert.
Mit dieser Anordnung ist es möglich, einen Korrekturfaktor für einen entsprechenden Verbrennungszustand im Voraus durch die Korrekturfaktorbestimmungseinrichtung zu bestimmen, und eine Korrektur (oder eine Erhöhung) des Parameters durchzuführen, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht. Ein Speichern des Korrekturfaktors und eine Korrektur auf Basis der Korrekturfaktoren werden wiederholt durchgeführt, mit dem Ergebnis, dass die Verbrennungsrate kontinuierlich bei einem optimalen Wert aufrechterhalten wird.
Vorzugsweise weist der Parameter, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht, eine Vielzahl von verschiedenen Parametern auf, und die Korrekturfaktorbestimmungseinrichtung wählt einen oder mehr als einen Parameter von der Vielzahl von verschiedenen Parametern auf Basis der derzeitigen Kraftmaschinen-Betriebszustände aus, und bestimmt und speichert einen Korrekturfaktor mit Bezug auf den einen oder mehr als einen ausgewählten Parameter. Dieser Aufbau kann die Verbrennungsrate in einer Weise erhöhen, die für die Kraftmaschinen-Betriebszustände geeignet ist.
Vorzugsweise weist das Kraftmaschinensteuergerät weiter eine Verbrennungsratengrößenbestimmungseinrichtung zum Bestimmen auf, ob die Verbrennungsrate, die durch die Verbrennungsratenbestimmungseinrichtung bestimmt wird, ausreichend hoch ist oder nicht, wobei, wenn die Verbrennungsratengrößenbestimmungseinrichtung bestimmt, dass die Verbrennungsrate nicht ausreichend hoch ist, die Korrekturfaktorbestimmungseinrichtung einen Korrekturfaktor auf Basis der derart bestimmten Verbrennungsrate bestimmt und den bestimmten Korrekturfaktor in Verbindung mit den derzeitigen Verbrennungszuständen speichert.
Mit diesem Aufbau ist es möglich, den zuvor genannten Korrekturfaktor nur dann zu bestimmen und zu speichern, wenn die Verbrennungsrate nicht ausreichend hoch ist (oder unzureichend ist). Dies senkt die Verarbeitungslast und glättet den Steuerungsbetrieb im Vergleich zu einem Aufbau, in dem der Korrekturfaktor konstant bestimmt (oder berechnet) wird. In diesem Fall ist ein Aufbau erfordert, der die Verbrennungsrate zu dem Ausmaß erhöht, dass die Verbrennungsratengrößenbestimmungseinrichtung bestimmt, dass die Verbrennungsrate ausreichend hoch ist. Die Verbrennungsratengrößenbestimmungseinrichtung kann von der Art sein, die einen Vergleich mit einem vorbestimmten Schwellenwert verwendet (ein unterer Grenzwert der Verbrennungsrate). In diesem Fall ist es besonders nützlich, den Schwellenwert derart festzulegen, dass der Schwellenwert mit einem Parameter (wie einer Einspritzmenge, einem Einspritzdruck, einem Einlassdruck, einer Einlasstemperatur, etc.) variabel ist, der sich auf eine Eindringlänge (oder Eindringung) einer Kraftstoffeinspritzung bezieht.
Vorzugsweise steuert die Verbrennungsratenerhöhungseinrichtung auf der Basis der durch die Verbrennungsratenbestimmungseinrichtung bestimmten Verbrennungsrate ein Antreiben einer Zündungsunterstützungsvorrichtung, die das Energieniveau einer Atmosphäre in einem Zylinder lokal zu einer höheren Seite verschieben kann, beispielsweise durch eine thermische Einwirkung, wie eine Heizeinrichtung, oder eine elektromagnetische Einwirkung, wie ein Laser, um dadurch eine Zündung zu erleichtern, wobei der Parameter, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht, einen Antriebsbetrag der Zündungsunterstützungsvorrichtung aufweist.
Wenn das Kraftmaschinensteuergerät der Erfindung in das bestehende Fahrzeugkraftmaschinensteuerungssystem (insbesondere für Dieselkraftmaschinen) eingebaut werden soll, ist es bevorzugt, dass die Zündungsunterstützungsvorrichtung eine Heizeinrichtung zum lokalen Anheben der Temperatur der Atmosphäre in einem Zylinder durch Betreiben eines Heizbauteils aufweist, das in einem vorbestimmten Abschnitt des Zylinders angeordnet ist. Dieser Aufbau gestattet es, die Zündungsunterstützungsvorrichtung durch Verwenden einer Glühkerze (elektrische Heizeinrichtung, die bei einem Start der Dieselkraftmaschine verwendet wird) zu realisieren, die in den bestehenden Fahrzeugkraftmaschinen-Steuerungssystemen praktisch verwendet wird.
Das Kraftmaschinensteuergerät der Erfindung gestattet die Verwendung eines beliebigen Parameters oder beliebiger Parameter, solange er oder sie einen Einfluss auf die Verbrennungsrate ausübt bzw. ausüben. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Parameter, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht, einen Parameter auf (wie eine Einlasstemperatur), der sich auf eine Zylindertemperatur im Inneren des Zylinders zu einer Zeit einer Zündung bezieht. Alternativ, falls die Kraftmaschine so aufgebaut ist, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch für den Zylinder zu komprimieren und das komprimierte Luft-Kraftstoff-Gemisch zu zünden, um dadurch den Kraftstoff zu verbrennen, weist der Parameter, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht, bevorzugt einen Parameter auf, der sich auf einen Zylinderdruck im Inneren des Zylinders zu einer Zeit einer Zündung bezieht. Diese Parameter sind insbesondere als ein Verbrennungsratenparameter nützlich, weil eine Änderung dieser Parameter sich effektiv auf die Verbrennungsrate auswirkt (die Verbrennungsrate erhöht sich direkt mit einer Erhöhung der Zylindertemperatur oder des Zylinderdrucks).
Für die Kraftmaschine der Art, die ein Einlasssystem hat, das eine Vielzahl von abzweigenden Passagen hat, die von einem vorbestimmten Abschnitt einer Einlasspassage, einer Abgaspassage oder einer Verbindungspassage zwischen der Einlasspassage und der Abgaspassage abzweigen und an stromabwärtigen Enden von sich verbunden sind, wobei wenigstens zwei abzweigenden Passagen der Vielzahl von abzweigenden Passagen durch Rohre ausgebildet sind, die ein unterschiedliches Wärmeabgabevermögen für ein Gas haben, das von einem abzweigenden Abschnitt und einem verbundenen Abschnitt der wenigstens zwei abzweigenden Passagen strömt, ist es bevorzugt, dass die Verbrennungsratenerhöhungseinrichtung einen Strömungsbereich von wenigstens einer der wenigstens zwei abzweigenden Passagen variabel einstellt, die ein unterschiedliches Wärmeabgabevermögen haben.
Durch Verwenden der Umgehungspassage (abzweigende Passage), die in der Einlasspassage, der Abgaspassage oder der Verbindungspassage zwischen der Einlasspasssage und der Abgaspassage vorgesehen ist, ist es leicht möglich, eine variable Steuerung der Verbrennungsrate mit erhöhter Genauigkeit durchzuführen. In diesem Fall sind die mehreren abzweigenden Passagen wahlweise mit einer Kühlvorrichtung versehen, so dass die abzweigenden Passagen ein unterschiedliches Kühlvermögen in Abhängigkeit des Vorhandenseins/der Abwesenheit der Kühlvorrichtung haben. Die abzweigenden Passagen sind vorzugsweise in wenigstens einer von der Einlasspassage, die Sauerstoff (im Allgemeinen Außenluft) in die Zylinder zur Verbrennung des Kraftstoffs einleitet, und einer EGR-Passage ausgebildet, die einen Teil eines Kraftmaschinenabgases zu dem Einlasssystem wieder rezirkuliert (als eine Zwischenkühlerumgehungspassage oder eine EGR-Kühlerumgehungspassage).
Vorzugsweise weist der Parameter, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht, des Weiteren einen Parameter auf, der sich auf eine Einlassluftfüllwirksamkeit für den Zylinder bezieht. Eine Änderung des Parameters, der sich auf die Einlassluftfüllwirksamkeit bezieht, übt einen direkten Einfluss auf das Kompressionsverhältnis aus (das Kompressionsverhältnis erhöht sich, wenn sich die Einlassluftfüllwirksamkeit erhöht). Demzufolge ist der Parameter, der sich auf die Einlassluftfüllwirksamkeit bezieht, besonders vorteilhaft, wenn er als ein Parameter, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht, und als ein Parameter verwendet wird, der sich auf das Kompressionsverhältnis zu einer Zeit einer Zündung bezieht.
Bevorzugt weist der Parameter, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht, des Weiteren einen Parameter auf, der sich auf einen Einlassdruck für den Zylinder bezieht. Eine Änderung dieses Parameters, der sich auf den Einlassdruck bezieht, übt einen direkten Einfluss auf den Parameter aus, der sich auf die Einlassluftfüllwirksamkeit bezieht (die Einlassluftfüllwirksamkeit erhöht sich, wenn sich der Einlassdruck erhöht). Demzufolge ist der Parameter, der sich auf den Einlassdruck bezieht, besonders vorteilhaft, wenn er als ein Parameter, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht, und als ein Parameter verwendet wird, der sich auf die Einlassluftfüllwirksamkeit bezieht.
Bevorzugt steuert die Verbrennungsratenerhöhungseinrichtung eine aufgeladene Luftmenge von Einlassluft für den Zylinder variabel auf der Basis der Verbrennungsrate, die durch die Verbrennungsratenbestimmungseinrichtung bestimmt wird.
In den Fahrzeugkraftmaschinen wird im Allgemeinen eine aufgeladene Luftmenge verwendet. Demzufolge ist es praktischerweise nützlich, eine variable Steuerung einer aufgeladenen Luftmenge über eine Aufladeeinrichtung durchzuführen, um die Verbrennungsrate zu erhöhen.
Bevorzugt weist der Parameter, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht, des Weiteren einen Parameter auf, der sich auf eine Zündzeitabstimmung des Luft-Kraftstoff-Gemischs für den Zylinder bezieht.
Im Allgemeinen ändern sich die Zylindertemperatur und der Zylinderdruck zu der Zeit einer Zündung mit einer Änderung einer Zündzeitabstimmung. Demzufolge ist der Parameter, der sich auf eine Zündzeitabstimmung bezieht (Einspritzzeitabstimmung für Kompressionszündungskraftmaschinen und Einspritzzeitabstimmung für Funkenzündungskraftmaschinen), besonders nützlich als ein Parameter, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht.
Bevorzugt weist das Kraftmaschinensteuergerät des Weiteren eine Verbrennungsratensteuereinrichtung zum Steuern eines Parameters, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht, mit einer Steuervariable auf, die zu der Verbrennungsrate korrespondiert, die durch die Verbrennungsratenbestimmungseinrichtung bestimmt wird, so dass die Verbrennungsrate in einen vorbestimmten Bereich fällt, der eine gegebene untere Grenze und eine gegebene obere Grenze hat.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, nimmt die Verbrennungsrate normalerweise mit der Zeit ab. Jedoch ist beim Unterdrücken von Verbrennungsunregelmäßigkeiten, aufgrund der Tatsache, dass sich die Verbrennungsrate zu der positiven Seite (Erhöhungsseite) verschieben kann, ein Aufbau besonders nützlich, der die Verbrennungsrate so steuert, dass sie in einen vorbestimmten Bereich fällt, der durch eine gegebene untere und eine gegebene obere Grenze definiert ist (oder um mit einem vorbestimmten Wert übereinzustimmen, falls der vorbestimmte Wert anstelle des vorbestimmten Bereichs verwendet wird). In diesem Fall ist es bevorzugt, eine Beurteilungseinrichtung vorzusehen, die eine Bestimmung durchführt, ob die durch die Verbrennungsratenbestimmungseinrichtung bestimmte Verbrennungsrate in dem vorbestimmten Bereich ist, in einer gleichen Weise, wie es durch die Verbrennungsratengrößenbestimmungseinrichtung gemacht wird.
Bevorzugt weist das Kraftmaschinensteuergerät des weiteren eine Bestimmungseinrichtung für eine tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge zum Bestimmen der tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge auf Basis eine Ausgabesignals von einem Zylinderdrucksensor auf, der zum Messen eines Drucks (Zylinderdruck) im Inneren des Zylinders vorgesehen ist.
In den vergangenen Jahren wurde die Entwicklung eines Zylinderdrucksensors gefördert, der den Druck im Inneren des Zylinders erfasst, und genauer gesagt den Druck im Inneren der Brennkammer des Kraftfahrzeugs. Eine Verwendung eines derartigen neu entwickelten Zylinderdrucksensors erhöht die Genauigkeit der Steuerung, die durch das Kraftmaschinensteuergerät durchgeführt wird.
Als ein Aufbau, um die Kraftstoffzufuhrmenge zu bestimmen, weist das Kraftmaschinensteuergerät bevorzugt eine Einspritzsteuereinrichtung zum Ausgeben eines Befehlswerts auf, der eine Kraftstoffeinspritzmenge anzeigt, zu einem vorbestimmen Kraftstoffeinspritzventil beim Durchführen einer Kraftstoffeinspritzsteuerung der Kraftmaschine, und eine Kraftstoffzufuhrmengen-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Kraftstoffzufuhrmenge auf Basis des Befehlswerts, der von der Einspritzsteuereinrichtung ausgegeben wird, oder eines Werts auf, der zu dem Befehlswert korrespondiert (wie ein Kraftmaschinenbetriebszustand, auf den beim Bestimmen des Befehlswerts Bezug genommen wird).
Alternativ kann das Kraftmaschinensteuergerät des weiteren eine Kraftstoffdruckerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Rate einer Änderung eines Kraftstoffdrucks, die aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung von einem vorbestimmten Kraftstoffeinspritzventil beim Durchführen einer Kraftstoffeinspritzsteuerung der Kraftmaschine bewirkt wird, und eine Kraftstoffzufuhrmengen-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Kraftstoffzufuhrmenge auf Basis der Rate einer Änderung des Kraftstoffdrucks aufweisen, der durch die Kraftstoffdruckerfassungseinrichtung erfasst wird. Mit diesem Aufbau kann die Kraftstoffzufuhrmenge leicht und genau bestimmt werden.
Bevorzugt hat das Kraftmaschinensteuergerät des weiteren eine Nebeneinspritz-Durchführeinrichtung zum Durchführen einer Nebeneinspritzung mit einer kleineren Kraftstoffmenge als eine Haupteinspritzung entweder vor oder nach der Haupteinspritzung, die durchgeführt wird, um ein Ausgabemoment in einem einzigen Verbrennungszyklus hauptsächlich zu erzeugen, wobei die Verbrennungsratenbestimmungseinrichtung die Verbrennungsrate mit Bezug auf die Nebeneinspritzung bestimmt, die durch die Nebeneinspritz-Durchführeinrichtung durchgeführt wird.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, ist beim Durchführen einer Nebeneinspritzung eine geeignete Steuerung der Einspritzmenge besonders wichtig. Demzufolge wird in der Praxis die Verbrennungsrate mit Bezug auf die Nebeneinspritzung bestimmt.
In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Verbrennungsratenbestimmungseinrichtung die Verbrennungsrate mit Bezug auf wenigstens eine von einer Piloteinspritzung, die vor der Haupteinspritzung als die Nebeneinspritzung durchgeführt wird, und einer Späteinspritzung bestimmt wird, die mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung nach der Haupteinspritzung als die Nebeneinspritzung durchgeführt wird. Da die Piloteinspritzung und die Späteinspritzung normalerweise bei stabilen Verbrennungszuständen durchgeführt werden, ist dieser Aufbau praktischerweise nützlich, wenn eine Bestimmung der Verbrennungsrate mit hoher Genauigkeit und Leichtigkeit eine Hauptanforderung ist.
Gemäß der Erfindung ist die Zielkraftmaschine, d. h. die Kraftmaschine, die durch das Kraftmaschinensteuergerät der vorliegenden Erfindung gesteuert werden soll, vorzugsweise eine Kraftmaschine mit Direkteinspritzung, die Kraftstoff zur Verbrennung direkt in den Zylinder einspritzt. In den Direkteinspritzkraftmaschinen wird das zuvor genannte Problem einer verschlechterten Emission, das durch Kraftstoffanhaften verursacht wird, besonders merklich. Jedoch kann solch ein Problem beseitigt werden, wenn die Kraftmaschine unter einer Steuerung des Kraftmaschinensteuergeräts der Erfindung betrieben wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht, die den allgemeinen Aufbau eines Kraftmaschinensteuerungssystems zeigt, in dem ein Kraftmaschinensteuergerät enthalten ist, das die vorliegende Erfindung verkörpert;
2 ist ein Flussdiagramm, das eine Abfolge von Betrieben zeigt, die durch das Kraftmaschinensteuergerät der vorliegenden Erfindung erreicht werden, um einen Kraftstoffeinspritz-Steuerbetrieb durchzuführen;
3 ist ein Flussdiagramm, das eine Abfolge von Betrieben zeigt, die durch das Kraftmaschinensteuergerät der vorliegenden Erfindung erreicht werden, um einen Verbrennungsraten-Berechnungsbetrieb und einen Korrekturfaktor-Lernbetrieb (Korrekturfaktor-Aktualisierungsbetrieb) durchzuführen;
4(a) ist ein Zeitablaufdiagramm, das einen Übergang oder eine Änderung der Einspritzrate zeigt, die für eine Berechnung einer Verbrennungsrate (tatsächliche Verbrennungsrate) verwendet wird;
4(b) ist ein Zeitablaufdiagramm, das eine Änderung der Wärmeerzeugungsrate zeigt, die für eine Berechnung der Verbrennungsrate verwendet wird (tatsächliche Verbrennungsrate); und
5 ist ein Flussdiagramm, das eine Abfolge eines Betriebs zeigt, der durch das Kraftmaschinensteuergerät der vorliegenden Erfindung erreicht werden soll, um einen Korrekturfaktor-Berechnungsbetrieb durchzuführen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine bevorzugte Ausführungsform eines Kraftmaschinensteuergeräts gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf 1 bis 5 detaillierter beschrieben. In dieser Ausführungsform wird das Kraftmaschinensteuergerät in einem Kraftmaschinensteuerungssystem eines vierrädrigen Fahrzeugs verwendet, das eine Kolbenkraftmaschine (Brennkraftmaschine) als ein Steuerobjekt oder ein Ziel des Kraftmaschinensteuerungssystems hat.
1 zeigt einen allgemeinen Aufbau des Fahrzeugkraftmaschinensteuerungssystems, in dem das Kraftmaschinensteuergerät der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Wie in 1 gezeigt ist, ist das Kraftmaschinensteuerungssystem aufgebaut, um eine Vierzylinder-Dieselkolbenkraftmaschine 10 zu steuern, die mit einer Common Rail-Kraftstoffeinspritzvorrichtung ausgestattet ist, und hat verschiedene Sensoren und eine elektronische Steuereinheit (ECU) 50. Die Kraftmaschine 10 bildet ein Steuerobjekt des Kraftmaschinensteuerungssystems. Die Kraftmaschine 10 als ein Steuerobjekt und verschiedene essentielle Teile oder Komponenten des Kraftmaschinensteuerungssystems werden nachstehend im Detail beschrieben.
Die Kraftmaschine 10 hat vier Zylinder 20, die jeweils einen Kolben (nicht gezeigt) haben, der gleitbar in diesen aufgenommen ist. Die Kolben sind mit einer gemeinsamen Ausgabewelle wirkverbunden, die durch eine Kurbelwelle 20b gebildet ist, die mit einem Schwungrad ausgestattet ist (nur ein Endabschnitt, der das Schwungrad hat, ist in 1 gezeigt). Bei der Kraftmaschine 10, die derartig aufgebaut ist, tritt die Kraftstoffverbrennung innerhalb der Brennkammern der jeweiligen Zylinder 20 auf, um die vier Kolben in Folge hin- und herzubewegen, um dadurch die Kurbelwelle 20b zu drehen. Eine Drehposition der Kurbelwelle 20b (und schließlich eine Drehzahl der Kurbelwelle 20b) kann über einen Kurbelwinkelsensor 41 erfasst werden, der an einer Umfangsseite der Kurbelwelle 20b vorgesehen ist. Der Kurbelwinkelsensor 41 gibt bei jedem vorbestimmten Kurbelwinkel (beispielsweise in 30 Grad-Kurbelwinkelperioden) ein Kurbelwinkelsignal zu der ECU 50 aus.
Für jede der Brennkammern in dem jeweiligen einen Zylinder 20 sind ein Einlasskrümmer (Einlasspassage) 11 und ein Auslasskrümmer (Abgaspassage) 12 vorgesehen, die öffnen, um mit den jeweiligen Brennkammern in Verbindung zu sein. Jeweilige Öffnungen der Einlasskrümmer 11 und die jeweiligen Öffnungen der Auslasskrümmer 12 werden durch Einlassventile bzw. Auslassventile geöffnet bzw. geschlossen, die durch nicht dargestellte Nocken angetrieben werden (genauer gesagt Nocken, die auf einer Nockenwelle montiert sind, die simultan mit der Kurbelwelle 20b arbeitet).
Die Nockenwelle ist mit einem variablen Ventilsystem 23 als ein Ventilbetriebsmechanismus für die Einlassventile und die Auslassventile versehen. Das variable Ventilsystem 23 weist einen bekannten variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus zum Ermöglichen einer kontinuierlichen variablen Steuerung von verschiedenen Ventilöffnungs- und Ventilschließbetriebszuständen auf, wie eine Öffnungs- und Schließzeitabstimmung der Einlass- und Auslassventile, eine Ventilüberlappung, usw.. In diesem Kraftmaschinensteuerungssystem werden Ausgabesignale oder Sensorausgaben von Nockenpositionssensoren in Folge zu der ECU 50 eingegeben, die Instruktionen ausgibt, um das variable Ventilsystem 23 in geeigneter Weise zu betreiben, um dadurch einen optimalen Ventilöffnungs- und Ventilschließbetriebszustand gemäß den zugrunde liegenden Kraftmaschinenbetriebszuständen und einem Fahrerwunsch zu realisieren.
Der Einlasskrümmer 11 ist mit einem Luftmengenmesser 14 zum Erfassen der Frischluftmenge versehen, die durch einen Luftreiniger 13 angesaugt wird, der an einem stromaufwärtigen Endabschnitt des Einlasskrümmers 11 angeordnet ist. An der stromabwärtigen Seite des Luftmengenmessers 14 ist der Einlasskrümmer 11 in zwei Passagen verzweigt (abzweigende Passagen 11a und 11b), die an stromabwärtigen Enden von sich verbunden oder vereinigt sind. Die abzweigende Passage 11a ist mit einem Zwischenkühler (Kühlvorrichtung) 15 zum Kühlen der Einlassluft versehen, wenn die Einlassluft durch die abzweigende Passage 11a strömt. Die abzweigende Passage 11b bildet einen Einlassweg, der den Zwischenkühler 15 umgeht.
Somit ist der Einlasskrümmer 11 mit zwei abzweigenden Passagen (Rohren) 11a und 11b versehen, die ein unterschiedliches Wärmeabgabevermögen haben. Ein Umgehungsventil 15a ist an einem Verbindungsabschnitt der abzweigenden Passagen 11a und 11b angeordnet und arbeitet, um sicherzustellen, dass der Strömungsbereich (oder der Grad einer Öffnung) von einer der abzweigenden Passagen 11a oder 11b variabel geändert werden kann, während die andere abzweigende Passage noch offen gehalten wird.
An einer stromabwärtigen Seite des Zwischenkühlers 15, und genauer gesagt an einer stromabwärtigen Seite des Umgehungsventils 15a, das an dem Verbindungsabschnitt der abzweigenden Passagen 11a und 11b angeordnet ist, ist eine elektronisch gesteuerte Drosselklappe 16 vorgesehen, deren Drosselöffnung elektronisch durch ein Stellglied, wie einen DC-Motor, eingestellt wird. Die Drosselklappe 16 ist mit einem Drosselöffnungssensor 16a zum Erfassen des Öffnungsgrads (oder einer Winkelposition) der Drosselklappe 16 ausgestattet.
Der Auslasskrümmer 12 bildet ein Abgassystem der Kraftmaschine 10 und ist mit einem Dieselpartikelfilter (DPF) 17 zum Sammeln oder Fangen von Partikeln (PM) in dem Abgas versehen. An einer stromaufwärtigen Seite des DPF 17 ist ein Abgastemperatursensor 17a zum Erfassen einer Temperatur des Abgases vorgesehen. Der DPF 17 ist ein PM-entfernender Filter der kontinuierlich regenerierenden Bauart (CG-Bauart), der kontinuierlich verwendet werden kann, weil gefangene Partikel durch Verbrennen (das einem Regenerationsprozess entspricht) wiederholt entfernt werden, das beispielsweise bei einer Späteinspritzung geschieht, die einer Hauptkraftstoffeinspritzung folgt, die zum hauptsächlichen Erzeugen eines Ausgabedrehmoments durchgeführt wird. Der CG-DPF 17 trägt auf sich einen platinbasierten Oxidationskatalysator (nicht gezeigt), so dass lösliche organische Bestandteile (SOF) von Dieselpartikeln, Kohlenwasserstoffen (HC) und Kohlenmonoxid (CO) entfernt werden können.
Ein Injektor 21 und ein Zylinderdrucksensor 20a sind mit der Brennkammer von jedem der Zylinder 20 in Verbindung. Der Injektor 21 ist als ein solenoidbetriebenes Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff (Leichtöl) direkt in die Brennkammer zur Verbrennung vorgesehen. Der Zylinderdrucksensor 20a ist vorgesehen, um einen Druck im Inneren des Zylinders (Zylinderdruck) an einem Erfassungsabschnitt von sich zu messen (d. h. dem vorderen Ende eines Abschnitts, der in die Brennkammer eingesetzt ist). Eine Common Rail 22 wird mit Hochdruckkraftstoff versorgt, der unter Druck in Folge von einer Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) gefördert wird, so dass der Hochdruckkraftstoff im Inneren der Common Rail 22 bei einem Druck gespeichert wird, der einem Einspritzdruck entspricht. Die jeweiligen Injektoren 21 sind durch Hochdruckkraftstoffrohre mit der Common Rail 22 verbunden, die als ein Speicherrohr dient. Die Common Rail 22 ist mit einem Kraftstoffdrucksensor 22a versehen, der einen Kraftstoffdruck (Common Rail Druck) in der Common Rail 22 erfasst, so dass ein anfänglicher Druck des von den jeweiligen Injektoren 21 eingespritzten Kraftstoffs wie benötigt überwacht werden kann.
In der Kraftmaschine (Dieselkraftmaschine) 10 der dargestellten Ausführungsform wird bei Ventilöffnungsbetrieben der einzelnen Injektoren 21 eine gewünschte Kraftstoffmenge in Folge in die jeweiligen Zylinder 20 eingespritzt. Mit anderen Worten, während die Kraftmaschine 10 in Betrieb ist, bewirkt ein Ventilöffnungsbetrieb der Einlassventile, dass Einlassluft von dem Einlasskrümmer 11 in die Brennkammern der jeweiligen Zylinder 20 eingeleitet wird. Die auf diese Weise eingeleitete Luft wird mit Kraftstoff gemischt, der durch Einspritzung von den Injektoren 21 zugeführt wird, und ein Luft-Kraftstoff-Gemisch wird erzeugt, das durch Kolben im Inneren der Zylinder 20 komprimiert wird, um eine Zündung (Kompressionsselbstzündung) und ein Brennen oder eine Verbrennung zu bewirken. Nach einer Verbrennung erlauben Ventilöffnungsbetriebe der Auslassventile, dass Abgas in den Auslasskrümmer 12 abgegeben werden kann.
In dem Kraftmaschinensteuerungssystem, das sich auf die vorliegende Erfindung bezieht, ist ein Turbolader 18 zwischen dem Einlasskrümmer 11 und dem Auslasskrümmer 12 angeordnet. Der Turbolader 18 hat einen Einlassverdichter 18a, der in einem Zwischenabschnitt des Einlasskrümmers 11 angeordnet ist (und genauer gesagt in der Nähe einer stromabwärtigen Seite des Luftmengenmessers 14), und eine Auslassturbine 18b, die in einem Zwischenabschnitt des Auslasskrümmers 12 angeordnet ist (und genauer gesagt an einer stromaufwärtigen Seite des Abgastemperatursensors 17a). Der Einlassverdichter 18a und die Auslassturbine 18b sind durch eine gemeinsame Welle 18c miteinander verbunden. Mit diesem Aufbau dreht das Abgas, das stromabwärtig entlang des Auslasskrümmers 12 strömt, die Auslassturbine 18b. Eine Drehkraft oder ein Drehmoment der Auslassturbine 18b wird über die Welle 18c zu dem Einlassverdichter 18a übertragen, der die Einlassluft verdichtet, die stromabwärtig entlang des Einlasskrümmers 11 strömt, um dadurch ein Aufladen der Einlassluft in die Brennkammern zu erreichen. Mit diesem Aufladen wird die Einlassluft mit erhöhter Wirksamkeit in die Zylinder 20 gefüllt. Darüber hinaus, da die aufgeladene Einlassluft durch den Zwischenkühler 15 gekühlt wird, ist die Einlassluftfüllwirksamkeit für die Zylinder 20 weiter erhöht.
Eine Abgasrezirkulationsvorrichtung (EGR-Vorrichtung) 19 ist zwischen dem Einlasskrümmer 11 und dem Auslasskrümmer 12 zum zurückführen eines Teils des Abgases als EGR-Gas in das Einlasssystem angeordnet. Die EGR-Vorrichtung 19 weist im Allgemeinen ein EGR-Rohr 30, das angeordnet ist, um den Einlasskrümmer 11 und den Auslasskrümmer 12 nahe deren Einlass- und Auslassanschluss zu verbinden, und ein EGR-Ventil 19a auf, das durch ein elektromagnetisches Ventil gebildet ist, zum variablen Einstellen des Strömungsbereichs des EGR-Rohrs 30 und schließlich der EGR-Rate (d. h. des Anteils von zu den Zylindern zurückgeführtem EGR-Gas zu dem gesamten Abgas) in Abhängigkeit des Grads der Ventilöffnung. Genauer gesagt ist das EGR-Rohr (Verbindungspassage zwischen der Einlasspassage und der Abgaspassage) 30 an einem bestimmten Abschnitt an dessen Auslassseite in zwei Rohrabschnitte verzweigt (abzweigende Passagen 30a und 30b), die an ihren stromabwärtigen Enden miteinander verbunden oder vereinigt sind (an einer Einlassseite des EGR-Rohrs 30). Das EGR-Rohr 30 ist dann über das EGR-Ventil 19a mit dem Einlasskrümmer 11 verbunden. Die Abzweigpassage 30a ist mit einem wassergekühlten EGR-Kühler (Kühlvorrichtung) 19c versehen, der das EGR-Gas durch Kühlwasser kühlt, wenn das EGR-Gas durch die Abzweigpassage 30a hindurchgeht. Mit dem EGR-Kühler 19c, der derartig vorgesehen ist, weisen die zwei abzweigenden Passagen 30a und 30b ein unterschiedliches Wärmeabgabevermögen auf, wenn das EGR-Gas von dem Abzweigabschnitt (Auslassseite) zu dem Verbindungsabschnitt (Einlassseite) des EGR-Rohrs 30 strömt. Ein Umgehungsventil 19b ist an dem Verbindungsabschnitt der Abzweigpassagen 30a und 30b angeordnet und arbeitet, um sicherzustellen, dass der Strömungsbereich (oder der Grad einer Öffnung) von einer Abzweigpassage 30a oder 30b variabel geändert werden kann, während die andere Abzweigpassage noch offen gehalten wird. In der EGR-Vorrichtung 19 des vorstehend genannten Aufbaus ist der Zirkulationsweg des Abgases durch den Zustand oder die Position des Umgehungsventils 19b bestimmt. Mit der EGR-Vorrichtung 19, die auf diese Weise aufgebaut ist, wird ein Teil des Abgases über das EGR-Rohr 30 zu dem Einlasssystem zurückgeführt, um die Verbrennungstemperatur zu verringern, wodurch eine Erzeugung von Stickoxiden (NOx) verringert wird. Des weiteren macht es ein Auswählen (oder Umschalten) des Zirkulationswegs mittels des Umgehungsventils 19b oder eine variable Steuerung des Strömungsbereichs möglich, die Einlasstemperatur zu regulieren (oder variabel zu steuern). Wenn das EGR-Ventil 19a in einem vollständig geschlossenen Zustand ist, ist das EGR-Rohr 20 geschlossen oder blockiert, so dass die EGR-Menge Null ist.
In dem Kraftmaschinensteuerungssystem führt die ECU 50 hauptsächlich eine Kraftmaschinensteuerung als ein Kraftmaschinensteuergerät der dargestellten Ausführungsform durch. Die ECU 50 empfängt der in Folge Ausgaben (Erfassungssignale) von verschiedenen Sensoren, einschließlich derjenigen Sensoren, die vorstehend beschrieben sind, und eines Beschleunigersensors 42, der zum Erfassen des Betrags einer Betätigung (Beschleunigeröffnungsgrad) eines Gaspedals durch den Fahrer vorgesehen ist. Die ECU 50 bestimmt Betriebszustände der Kraftmaschine 10 und einen Wunsch des Benutzers (Fahrers) auf Basis der Erfassungssignale von den verschiedenen Sensoren und steuert Betriebe von verschiedenen Stellgliedern, einschließlich der Injektoren 21 gemäß den bestimmten Kraftmaschinenbetriebszuständen und einem Benutzerwunsch, um verschiedene Steuerungen der Kraftmaschine 10 in einem optimalen Modus in Abhängigkeit der zeitlichen Umstände durchzuführen.
Genauer gesagt besteht die ECU 50 aus einem bekannten Mikrocomputer (nicht gezeigt), der im Wesentlichen aus einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), die verschiedene arithmetische und logische Operationen durchführt, einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) als ein Hauptspeicher, der temporär Daten während arithmetischen und logischen Operationen oder die Ergebnisse von diesen speichert, einem Nur-Lese-Speicher (ROM) als ein Programmspeicher, ein elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM) als einem Datenspeicher, einem Sicherungs-RAM (betrieben durch eine Sicherungsenergiequelle, wie eine Fahrzeugbatterie), einer Signalverarbeitungseinheit einschließlich eines A/D-Wandlers und eines Taktgebers, einem Eingabe/Ausgabe-Anschluss, durch den Daten zwischen der CPU und externen Eingabe- und Ausgabevorrichtungen übertragen werden, und einer Kommunikationsvorrichtung besteht. Des weiteren ist in der dargestellten Ausführungsform ein Hochgeschwindigkeits-Digitalsignalprozessor (DSP) separat von der CPU zum Zweck des Erhöhens der Verarbeitungsgeschwindigkeit einer Signalverarbeitungsoperation vorgesehen, die besonders bezüglich den Ausgaben oder Erfassungssignalen von den Zylinderdrucksensoren 20a bewirkt wird. Der ROM ist bereitgestellt, um im voraus verschiedene Programme und Steuerkennfelder zu speichern, die eine Motorsteuerung betreffen, einschließlich, neben anderem, ein Programm zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung. Der Datenspeicher (EEPROM) ist bereitgestellt, um im voraus verschiedene Steuerungsdaten bezüglich der Kraftmaschine 10 zu speichern, einschließlich Konstruktionsdaten der Kraftmaschine 10.
In der dargestellten Ausführungsform berechnet die ECU 50 eine Kraftstoffeinspritzmenge (Kraftmaschinensteuervariable) auf Basis von sequentiell eingegebenen verschiedenen Sensorausgaben (Erfassungssignalen), und steuert auf der Basis der berechneten Kraftstoffeinspritzmenge ein Kraftmaschinenmoment (Ausgabemoment), das durch Verbrennung des Kraftstoffs in der Kraftmaschine 10 erzeugt wird. Genauer gesagt berechnet die ECU 50 eine Kraftstoffeinspritzmenge auf Basis eines Betrags einer Betätigung des Gaspedals zusammen mit einer Einspritzzeitabstimmung, die für die gegenwärtigen Kraftmaschinenbetriebszustände geeignet ist, und gibt zu jedem jeweiligen Injektor 21 ein Einspritzsteuerungssignal aus, das Instruktionen gibt, um eine Kraftstoffeinspritzung mit der berechneten Kraftstoffeinspritzmenge und der berechneten Einspritzzeitabstimmung durchzuführen. Bei dieser Kraftstoffeinspritzung wird das Ausgabemoment der Kraftmaschine 10 auf der Basis des Betriebsumfangs des Injektors 21 (beispielsweise einer Ventilöffnungszeit) gesteuert, um einen Zielwert anzunehmen. Wenn die Dieselkraftmaschine eine Kompressionsselbstzündungsverbrennung durchführt, wird die Drosselklappe (Einlassdrosselklappe) 16, die in der Einlasspassage angeordnet ist, normalerweise in einer Position gehalten (beispielsweise in einem vollständig offenen Zustand), um eine konstante Ventilöffnung vorzusehen. Somit wird eine Verbrennungssteuerung der Kraftmaschine 10 hauptsächlich durch eine Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge durchgeführt.
Wie das Gerät, das in JP 11-148410-A und JP 11-141386-A gezeigt ist, wird die Kraftstoffeinspritzsteuerung in der dargestellten Ausführungsform an einem Mehrstufeneinspritzsystem ausgeführt, das in einem Verbrennungszyklus eine Haupteinspritzung, die ausgeführt wird, um ein Ausgabemoment zu erzeugen, und eine Nebeneinspritzung umfasst, die vor oder nach der Haupteinspritzung mit einer kleineren Einspritzmenge als die Haupteinspritzung durchgeführt wird. In der ECU 50 der dargestellten Ausführungsform wird die Kraftstoffeinspritzsteuerung mit Bezug auf eine Piloteinspritzung als eine Nebeneinspritzung in solch einer Weise durchgeführt, dass eine Verbrennungsrate bestimmt wird, die zu dem Verhältnis einer Zielwärmeerzeugungsmenge korrespondiert, die eine geschätzte ideale Wärmemenge ist, die von einer Zufuhrkraftstoffmenge von Kraftstoff (Leichtöl) als eine Verbrennungswärmequelle erzeugt werden soll, und einer tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge korrespondiert, die eine Wärmeerzeugungsmenge ist, die tatsächlich von der Kraftstoffzufuhrmenge erzeugt wird, und eine Einspritzzeitabstimmung (ein Parameter, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht) wird mit einer Steuervariablen auf Basis der bestimmten Verbrennungsrate gesteuert, um die Verbrennungsrate zu erhöhen, um dadurch ein Defizit der Verbrennungsrate zu kompensieren. Ein Beispiel eines solchen Verbrennungsratenerhöhungsprozesses wird nachstehend mit Bezug auf 2 bis 5 beschrieben.
Zuerst auf 2 bezugnehmend, ist ein Flussdiagramm eines grundlegenden Ablaufs der Kraftstoffeinspritzsteuerung gezeigt, die die vorliegende Erfindung verkörpert. Verschiedene Parameterwerte, die in dem in 2 gezeigten Steuerablauf verwendet werden, sind in der Speichervorrichtung, wie einem RAM, EEPROM oder Sicherungs-RAM je nach Notwendigkeit gespeichert, und werden je nach Notwendigkeit aktualisiert. Grundsätzlich wird eine Abfolge von Betrieben, die in 2 gezeigt sind, sequentiell bei jedem vorbestimmten Kurbelwinkel oder einer vorbestimmten Zeitspanne für jeden Zylinder der Kraftmaschine 10 durch Ausführen oder Betreiben eines Programms durchgeführt, das in dem ROM der ECU 50 gespeichert ist.
Wie in 2 gezeigt ist, beginnt der Steuerablauf bei Schritt S11, in dem verschiedene Parameter, die Kraftmaschinenbetriebszustände repräsentieren, wie eine Kraftmaschinendrehzahl (durchschnittliche Drehzahl), eine Kraftmaschinenlast, usw., in der Speichervorrichtung in der ECU 50 gelesen werden. Der nächste Schritt S12 legt ein Einspritzmuster auf der Basis der Kraftmaschinenbetriebszustandsparameter, die in dem vorhergehenden Schritt S11 gelesen worden sind, und eines Betätigungsbetrags des Gaspedals durch den Fahrer fest (mit einer zusätzlichen Berechnung eines gewünschten Kraftmaschinenbetriebszustands, die, falls es notwendig ist, separat durchgeführt wird).
Das Einspritzmuster wird von einem vorbestimmten Kennfeld (oder einer mathematischen Formel, wo es geeignet ist) erhalten, das im voraus in dem ROM gespeichert ist. Genauer gesagt wird ein optimales Einspritzmuster (Anpassungswert) für jeden der verschiedenen vorher eingenommenen Kraftmaschinenbetriebszustände durch Versuche festgelegt und in ein Tabellenkennfeld eingetragen. Das Tabellenkennfeld stellt eine Zuordnung zwischen jedem jeweiligen Kraftmaschinenbetriebszustand und einem optimalen Einspritzmuster dar.
Jedes in dem Tabellenkennfeld eingetragene Einspritzmuster wird basierend auf Parametern bestimmt, wie die Anzahl der Einspritzstufen (Einspritzungsanzahl), die Einspritzzeitabstimmung und das Einspritzintervall (im Fall einer Mehrstufeneinspritzung). Bei Schritt S12 wird ein optimales Einspritzmuster (Anpassungswert) durch Verwenden des Tabellenkennfelds festgelegt, derart, dass ein gewünschter Kraftmaschinenbetriebszustand erreicht wird, der zu dem derzeitigen Kraftmaschinenbetriebszustand korrespondiert (der in Schritt S11 gelesen wird). In dem Fall einer Einstufeneinspritzung wird beispielsweise eine Einspritzmenge (Einspritzzeit) variabel gemäß einem gewünschten Drehmoment festgelegt. Alternativ wird in dem Fall einer Mehrstufeneinspritzung eine Gesamteinspritzmenge der einzelnen Einspritzungen variabel gemäß einem gewünschten Drehmoment festgelegt. Auf Basis des Einspritzmusters wird ein Befehlswert (Befehlssignal) für die Injektoren 21 festgelegt. Mit dieser Festlegung wird eine Voreinspritzung, eine Piloteinspritzung, eine Nacheinspritzung oder eine Späteinspritzung in Verbindung mit einer Haupteinspritzung gemäß den Fahrzeugzuständen ausgeführt.
Anschließend wird in Schritt S13 ein Korrekturfaktor aus dem EEPROM abgerufen. Der Korrekturfaktor ist durch einen separaten Lernprozess aktualisiert oder erneuert worden. Dann wird in Schritt S14 der Befehlswert (Befehlssignal) für die Injektoren 21 auf Basis des abgerufenen Korrekturfaktors korrigiert. Anschließend werden in Schritt S15 Befehlswerte, die sich auf jede der Anzahl von Einspritzstufen, auf die Einspritzzeitabstimmung, die Einspritzzeit und das Einspritzintervall beziehen, auf Basis des korrigierten Befehlswerts (korrigiertes Befehlssignal) bestimmt, und ein Antreiben der Injektoren 21 wird gemäß dem auf diese Weise bestimmten Befehlswert (Befehlssignal) gesteuert.
Als Nächstes wird mit Bezug auf 3 bis 5 ein Lernprozess (Aktualisierungsprozess) beschrieben, der mit Bezug auf den Korrekturfaktor durchgeführt wird, der in Schritt S14 verwendet wird. Verschiedene Parameterwerte, die in einer Abfolge von Betrieben verwendet werden, die in 3 bis 5 gezeigt sind, sind in der Speichervorrichtung, wie dem RAM, EEPROM oder dem Sicherungs-RAM der ECU 50 je nach Bedarf gespeichert, und sie werden je nach Notwendigkeit aktualisiert. Grundsätzlich wird die Abfolge von Betrieben, die in jeder von 3 und 5 gezeigt sind, der Reihe nach zu jedem vorbestimmten Kurbelwinkel oder zu einer vorbestimmen Zeitspanne für jeden Zylinder der Kraftmaschine 10 durch Ausführen eines Programms durchgeführt, das in dem ROM der ECU 50 gespeichert ist.
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerablauf darstellt, einschließlich eine Abfolge von Betrieben, die durchgeführt werden, um eine Berechnung der Verbrennungsrate und ein Lernen (Aktualisieren) des Korrekturfaktors zu erreichen. Genauer gesagt berechnet der Steuerablauf zuerst eine Verbrennungsrate und bestimmt, ob die berechnete Verbrennungsrate ausreichend hoch ist oder nicht. Falls die Bestimmung zeigt, dass die berechnete Verbrennungsrate nicht ausreichend hoch ist, wird ein Korrekturfaktor für eine Piloteinspritzzeitabstimmung auf Basis der berechneten Verbrennungsrate bestimmt, und der auf diese Weise bestimmte Korrekturfaktor wird in Verbindung mit dem derzeitigen Verbrennungszustand gespeichert. Dies stellt sicher, dass in Schritt S14, der in 2 gezeigt ist, unter den gespeicherten Piloteinspritzzeitabstimmungskorrekturfaktoren ein spezieller Piloteinspritzzeitabstimmungskorrekturfaktor, der zu dem derzeitigen Verbrennungszustand korrespondiert, ausgewählt und zur Erhöhung der Verbrennungsrate verwendet wird.
Wie in 3 gezeigt ist, beginnt der Steuerablauf bei Schritt S21, in dem bestimmt wird, ob eine Piloteinspritzausführungszeitabstimmung aufgetreten ist oder nicht. Falls die Bestimmung in Schritt S21 zeigt, dass die Piloteinspritzausführungszeitabstimmung aufgetreten ist, geht der Steuerablauf weiter zu Schritt S22. Alternativ, falls die Bestimmung in Schritt S21 zeigt, dass die Piloteinspritzausführungszeitabstimmung nicht aufgetreten ist, wird der Steuerablauf beendet, und daher findet kein Betrieb von Schritt S22 auf fortschreitend statt. Somit ist die Abfolge der Betriebe, die in 3 gezeigt sind, vorgesehen, um bei einer Ausführungszeitabstimmung der Piloteinspritzung ausgeführt zu werden.
Wenn die Bedingung in Schritt S21 erfüllt ist, liest der nächste Schritt S22 den gegenwärtigen Zylinderdruck (Verbrennungsdruck) von dem Zylinderdrucksensor 20a ein. Anschließend wird in Schritt S23 eine tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge Q1, die eine Wärmeerzeugungsmenge ist, die tatsächlich bei Ausführung der Piloteinspritzung erzeugt wird, auf Basis des in Schritt S22 eingelesenen Zylinderdrucks berechnet (und genauer gesagt unter Verwendung einer geeigneten Umwandlungsoperation).
In dem nächsten Schritt S24 wird eine ideale Wärmeerzeugungsmenge (Zielwärmeerzeugungsmenge) Q2, die von einer Kraftstoffzufuhrmenge geschätzt (hier von einem Einspritzbefehlswert geschätzt) wird, die in der Piloteinspritzung beteiligt ist, auf Basis des vorstehend genannten Einspritzbefehlswerts, der eine Einspritzmenge (die zu einer Erregungszeit korrespondiert) für die Injektoren 21 anzeigt, und verschiedener Parameter berechnet, die die gegenwärtigen Kraftmaschinenbetriebszustände anzeigen, wie eine Kraftmaschinendrehzahl (durchschnittliche Drehzahl), Kraftmaschinenlast, etc. Genauer gesagt wird die ideale Wärmeerzeugungsmenge Q2 aus einem Tabellenkennfeld entnommen, das einen Anpassungswert (optimaler Wert) der Zielwärmeerzeugungsmenge Q2 hat, der im voraus durch Versuche auf Basis von jeder Kraftstoffzufuhrmenge und jedem Kraftmaschinenbetriebszustand erhalten worden ist. Das Tabellenkennfeld ist beispielsweise in dem ROM gespeichert oder es kann durch einen arithmetischen Ausdruck ersetzt sein.
Anschließend wird in Schritt S25 auf der Basis der tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge Q1, die in Schritt S23 erhalten wird, und der in Schritt S24 erhaltenen Zielwärmeerzeugungsmenge Q2 eine tatsächliche Verbrennungsrate R1 (Q1/Q2) berechnet, die dem Verhältnis dieser zwei Parameter Q1 und Q2 entspricht. Ein Beispiel eines solchen Verbrennungsratenberechnungsmusters ist in 4(a) und 4(b) als Zeitablaufdiagramme gezeigt. Genauer gesagt ist 4(a) ein Zeitablaufdiagramm, das einen Übergang oder eine Änderung der Einspritzrate zeigt, und 4(b) ist ein Zeitablaufdiagramm, das einen Übergang oder eine Änderung der Wärmeerzeugungsrate zeigt. Mit Bezug auf 4(a) und 4(b) wird der tatsächliche Verbrennungsratenberechnungsprozess noch detaillierter beschrieben.
Wie in 4(a) und 4(b) gezeigt ist, wenn eine Piloteinspritzung mit einer Einspritzrate P2 durchgeführt wird, wie in 4(a) gezeigt ist, wird eine Wärmeerzeugungsrate P erhalten, die in 4(b) gezeigt ist. In der dargestellten Ausführungsform, falls der tatsächliche Verbrennungsratenberechnungsprozess durchgeführt werden soll, wird zuerst in dem vorhergehenden Schritt S22 eine Wärmeerzeugungsrate P1 auf Basis eines Ausgabesignals von dem Zylinderdrucksensor 20a erfasst, und anschließend wird in Schritt S23 die auf diese Weise erfasste Wärmeerzeugungsrate 21 integriert, um eine tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge Q1 zu berechnen (die einem Integrationswert der Wärmeerzeugungsrate P1 entspricht, die durch die Piloteinspritzung erhöht ist). Dann wird in Schritt S24 eine Einspritzrate P2 auf der Basis eines Einspritzbefehlswerts für den Injektor 21 geschätzt, und eine ideale Wärmeerzeugungsmenge (Zielwärmeerzeugungsmenge) Q2, die von einer Piloteinspritzmenge geschätzt wird, die zu einem Integrationswert der Einspritzrate 22 korrespondiert, wird berechnet. Anschließend wird in Schritt S25 eine tatsächliche Verbrennungsrate R1 (Q1/Q2) berechnet, die dem Verhältnis dieser zwei Parameter Q1 und Q2 entspricht, die in Schritt S23 bzw. S24 erhalten werden.
Mit nochmaligem Bezug auf 3 folgt Schritt S26 dem Schritt S25 und berechnet einen Korrekturfaktor, der sich auf die vorstehend genannte Kraftstoffeinspritzung bezieht, auf der Basis der tatsächlichen Verbrennungsrate R1. Dieser Betrieb entspricht dem Lernbetrieb (Aktualisierungsbetrieb), der vorstehend beschrieben ist. Ein Beispiel eines solchen Korrekturfaktorberechnungsbetriebs ist in 5 mittels eines Flussdiagramms gezeigt, und eine weitere Beschreibung wird mit Bezug auf 5 gemacht.
Wie in 5 gezeigt ist, beginnt der Korrekturfaktorberechnungsbetrieb in Schritt S31, in dem auf Basis von verschiedenen Parametern, die die gegenwärtigen Kraftmaschinenbetriebszustände anzeigen, wie eine Kraftmaschinendrehzahl (Durchschnittsdrehzahl), eine Kraftmaschinenlast, etc., eine Zielverbrennungsrate R0 berechnet wird, die einer idealen Verbrennungsrate (maximale Verbrennungsrate) unter den gegenwärtigen Kraftmaschinenbetriebszuständen entspricht. Genauer gesagt wird die Zielverbrennungsrate R0 durch Verwenden eines vorbestimmten Tabellenkennfelds erhalten (das in dem ROM gespeichert ist und mit einer arithmetischen Formel ersetzbar ist), das einen Anpassungswert (optimaler Wert) hat, der im voraus durch Untersuchungen auf Basis von jedem Kraftmaschinenbetriebszustand erhalten worden ist. Die Zielverbrennungsrate R0 und die zuvor genannte tatsächliche Verbrennungsrate R1 (die in Schritt S25 berechnet wird, der in 3 gezeigt ist) werden verglichen, um eine Verbrennungsratenabweichung ΔR als einen Differenzwert zwischen R0 und R1 (ΔR = R0 – R1) zu berechnen.
In dem nächsten Schritt S32 wird die Verbrennungsratenabweichung ΔR, die in Schritt S31 berechnet wird, mit einem vorbestimmten Schwellenwert A verglichen, um zu bestimmen, ob die Verbrennungsratenabweichung ΔR in einen vorbestimmten Bereich fällt. Mit dieser Bestimmung wird auch bestimmt, ob die tatsächliche Verbrennungsrate R1, die durch Berechnung in dem in 3 gezeigten Schritt S25 erhalten wird, ausreichend hoch ist oder nicht. Der Schwellenwert A, der in Schritt S32 verwendet wird, ist festgelegt, um gemäß einem Parameter variabel zu sein, der sich auf die Eindringlänge bezieht, wie eine Einspritzmenge, ein Einspritzdruck, ein Einlassdruck, eine Einlasstemperatur, etc., durch Verwenden beispielsweise eines vorbestimmten Tabellenkennfelds. Genauer gesagt ist der Schwellenwert A festgelegt, um kleiner zu werden, wenn sich die Eindringlänge erhöht. Beispielsweise wird der Schwellenwert A klein, wenn die Zieleinspritzmenge (die zu der Erregungszeit der Injektoren 21 korrespondiert) zunimmt. Die Größe des Schwellenwerts A wird vorzugsweise auf Basis der Wahrscheinlichkeit eines Auftretens einer Kraftstoffanhaftung an einer Zylinderwandfläche bestimmt. Im Hinblick auf den Schwellenwert A ist es bevorzugt, einen geeigneten Anfangswert auf der Basis von Konstruktionsdaten einer Zielkraftmaschine festzulegen, und nachdem die Kraftmaschine für einen Betrieb gestartet worden ist, einen geeigneten Wert variabel gemäß den Kraftmaschinenbetriebszuständen einzustellen.
Falls die Bestimmung in Schritt S32 zeigt, dass die Verbrennungsratenabweichung ΔR kleiner als der Schwellenwert A ist (A > ΔR), bedeutet dies, dass die Verbrennungsratenabweichung ΔR in einen vorbestimmten Bereich fällt (d. h. die tatsächliche Verbrennungsrate R1 fällt in einen geeigneten Bereich). Demzufolge führt der nächste Schritt S321 eine Korrektur durch die Piloteinspritzmenge gemäß der Ausgleichsrichtung der Verbrennungsratenabweichung ΔR durch. Falls beispielsweise die Ausgleichsrichtung der Verbrennungsratenabweichung ΔR eine negative Richtung ist, wird ein Korrekturfaktor berechnet, um eine Piloteinspritzung mit einer übermäßigen Einspritzmenge sicherzustellen, die ausreichend groß ist, um ein Defizit der Verbrennungsrate aufzufüllen (d. h. ein Defizit der Wärmeerzeugungsmenge, das durch die Verbrennungsratenabweichung ΔR verursacht wird). Der auf diese Weise berechnete Korrekturfaktor erneuert die Korrekturfaktoren, die in Schritt S14 verwendet werden, der in 2 gezeigt ist. Jeder von derartigen Korrekturfaktoren ist in Verbindung mit einem Entsprechenden der Verbrennungszustände gespeichert. Demzufolge wird in Schritt S321 nur der Korrekturfaktor erneuert oder aktualisiert, der zu dem gegenwärtigen Verbrennungszustand korrespondiert. Die Korrekturfaktoren werden in einer nichtflüchtigen Weise unter Verwendung des EEPROM oder des Sicherungs-ROM gespeichert, und demzufolge bleiben die gespeicherten Daten unverändert, ohne gelöscht zu werden, selbst wenn die ECU 50 nach einem Abschalten der Kraftmaschine neugestartet wird.
Alternativ, wenn die Bestimmung in Schritt S32 zeigt, dass die Verbrennungsratenabweichung ΔR gleich oder größer als der Schwellenwert A ist (A ≤ ΔR), führt der nächste Schritt S322 eine Korrektur durch die Einspritzzeitabstimmung gemäß der Ausgleichsrichtung der Verbrennungsratenabweichung ΔR durch. Falls beispielsweise die Ausgleichsrichtung der Verbrennungsratenabweichung ΔR eine negative Richtung ist, bedeutet dies, dass die tatsächliche Verbrennungsrate R1 zu dem Ausmaß ungenügend ist, dass die Einspritzmenge ein Defizit der Verbrennungsrate nicht auffüllen kann. Somit wird in Schritt S322 eine Korrektur durch eine Einspritzzeitabstimmung durchgeführt, um das Defizit der Verbrennungsrate aufzufüllen. Im Speziellen berechnet Schritt S322 einen Korrekturfaktor, der die Einspritzzeitabstimmung zu einer Vorauseilwinkelseite zu solch einem Ausmaß verschiebt, dass das Defizit der Verbrennungsrate aufgefüllt werden kann (oder es wird in Schritt S32 bestimmt, dass die Verbrennungsrate ausreichend hoch ist). Unter diesen Korrekturfaktoren, die in Schritt S14 verwendet werden, der in 1 gezeigt ist, wird nur der Korrekturfaktor erneuert oder aktualisiert, der zu dem gegenwärtigen Verbrennungszustand korrespondiert.
Nachdem der Betrieb in entweder Schritt S321 oder Schritt S322 abgeschlossen ist, kommt der Steuerablauf für den Verbrennungsratenberechnungsbetrieb und den Korrekturfaktorlernbetrieb (Korrekturfaktoraktualisierungsbetrieb) zu einem Ende. In der dargestellten Ausführungsform wird der Betrieb, der in 3 gezeigt ist, sukzessive zu vorbestimmten Prozessintervallen durchgeführt, so dass ein Korrekturfaktor für die Piloteinspritzmenge oder die Piloteinspritzzeitabstimmung sukzessive auf Basis der Größe der Verbrennungsrate (tatsächliche Verbrennungsrate R1) erneuert oder aktualisiert wird. Des weiteren wird durch den Betrieb, der in 2 gezeigt ist, eine Kraftstoffeinspritzung in Folge unter Einspritzbedingungen durchgeführt, in denen der aktualisierte Korrekturfaktor berücksichtigt wird. Somit kann ein Defizit einer Verbrennungsrate, das aufgrund einer charakteristischen Änderung verursacht wird, wie einem Altern der Steuerungsteile, adäquat korrigiert oder aufgefüllt werden, mit dem Ergebnis, dass die Verbrennungsrate konstant bei einem vorbestimmten Wert gehalten wird (gewünschter Wert, der mit dem Schwellenwert A korreliert).
Das Kraftmaschinensteuergerät der vorstehenden Ausführungsform kann verschiedene vorteilhafte Effekte erreichen, die nachstehend aufgezählt sind.

(1) Eine Steuereinheit für eine Kraftmaschine (Brennkraftmaschine) 10, und zwar eine Kraftmaschinensteuerungs-ECU 50, weist ein Programm (Verbrennungsratenbestimmungseinrichtung; Schritt S25, der in 3 gezeigt ist) auf, das eine Verbrennungsrate (tatsächliche Verbrennungsrate R1) bestimmt, die dem Verhältnis einer idealen Wärmeerzeugungsmenge (Zielwärmeerzeugungsmenge Q2), die von einer Zufuhrkraftstoffmenge geschätzt wird, und einer tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge Q1 entspricht, die durch die Kraftstoffzufuhrmenge tatsächlich erzeugt wird. Die Kraftmaschinensteuerungs-ECU 50 weist des weiteren ein Programm auf (das eine doppelte Funktion als eine Verbrennungsratenerhöhungseinrichtung und auch als eine Verbrennungsratensteuereinrichtung hat; Schritt S322, der in 5 gezeigt ist, und Schritt S14, der in 2 gezeigt ist), das eine Piloteinspritzzeitabstimmung (Parameter, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht) mit einer Steuervariablen auf Basis der in Schritt S25 bestimmten Verbrennungsrate so steuert, dass die Verbrennungsrate in einen vorbestimmten Bereich fällt, der eine gegebene obere und untere Grenze hat (eine Zielverbrennungsrate R0 ± ein Schwellenwert A). Mit diesem Aufbau kann ein Defizit der Verbrennungsrate, das beispielsweise aufgrund eines Alterns verursacht wird, aufgefüllt werden, und deshalb kann ein gewünschter Verbrennungszustand mit hoher Genauigkeit erreicht werden, während gute Emissionen und eine gute Kraftstoffwirtschaftlichkeit aufrechterhalten werden.
(2) Das Kraftmaschinensteuergerät weist des weiteren ein Programm (Korrekturfaktorbestimmungseinrichtung; Schritt S322, der in 5 gezeigt ist) auf, das einen Korrekturfaktor für die Piloteinspritzzeitabstimmung auf Basis der Verbrennungsrate (tatsächliche Verbrennungsrate R1) bestimmt, die in Schritt S25 bestimmt wird, und den bestimmten Korrekturfaktor in Verbindung mit dem gegenwärtigen Verbrennungszustand speichert. In Schritt S14, der in 2 gezeigt ist, wird von diesen Korrekturfaktoren, die in Schritt S322 gespeichert werden, nur der Korrekturfaktor zum Erhöhen der Verbrennungsrate verwendet, der zu dem gegenwärtigen Verbrennungszustand korrespondiert. Mit diesem Aufbau kann ein Verbrennungsraten-Erhöhungsbetrieb in einer geeigneten Weise erreicht werden.
(3) Ein Speichern des Korrekturfaktors und eine Korrektur auf Basis des Korrekturfaktors werden wiederholt durchgeführt, so dass die Verbrennungsrate konstant bei einem optimalen Wert gehalten werden kann.
(4) Das Kraftmaschinensteuergerät weist des weiteren ein Programm auf (Verbrennungsratengrößenbeurteilungseinrichtung; Schritt S32, der in 5 gezeigt ist), das bestimmt, ob die Verbrennungsrate (tatsächliche Verbrennungsrate R1), die in dem in 3 gezeigten Schritt S25 bestimmt wird, in einen geeigneten Bereich fällt (und demzufolge, ob die tatsächliche Verbrennungsrate R1 ausreichend hoch ist oder nicht). Nur in Fällen, in denen der Schritt S32 bestimmt, dass die Verbrennungsrate nicht ausreichend hoch oder übermäßig hoch ist, bestimmt der nächstfolgende Schritt S321 oder S322 einen Korrekturfaktor auf der Basis der Verbrennungsrate und speichert den auf diese Weise bestimmten Korrekturfaktor in Verbindung mit dem gegenwärtigen Verbrennungszustand. Weil ein Korrekturfaktor für die Piloteinspritzzeitabstimmung nur bestimmt und gespeichert wird, wenn die Verbrennungsrate nicht ausreichend hoch (oder ungenügend) ist, oder wenn bestimmt wird, dass die Verbrennungsrate übermäßig hoch ist, verringert dieser Aufbau die Prozesslast und glättet die vorstehend genannte Steuerung im Vergleich zu einem Aufbau, in dem der Korrekturfaktor konstant bestimmt (oder berechnet) wird.
(5) In dem in 5 gezeigten Schritt S322 wird die Verbrennungsrate zu solch einem Ausmaß erhöht, dass in Schritt S32 bestimmt wird, dass die Verbrennungsrate innerhalb des geeigneten Bereichs ist (d. h. ausreichend hoch ist). Mit diesem Betrieb wird die Verbrennungsrate konstant bei einem vorbestimmten Wert gehalten (gewünschter Wert, der eine Korrelation zu dem Schwellenwert A hat).
(6) Der in Schritt S32 verwendete Schwellenwert A wird variabel auf Basis eines Parameters eingestellt (wie einer Einspritzmenge, einem Einspritzdruck, einem Einlassdruck, einer Einlasstemperatur, etc.), der sich auf eine Eindringlänge einer Kraftstoffeinspritzung bezieht. Durch ein derartiges Festlegen des Schwellenwerts A kann die Verbrennungsrate leicht und genau gesteuert werden.
(7) In Schritt S322, der in 5 gezeigt ist, und in Schritt S14, der in 2 gezeigt ist, wird die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung, die ein Parameter ist, der sich auf die Zündzeitabstimmung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs für jeden Zylinder 20 bezieht, gesteuert, um die Verbrennungsrate zu erhöhen. Eine Änderung dieses Parameters wirkt sich in geeigneter Weise auf die Verbrennungsrate aus, und ist daher besonders nützlich, wenn sie in einer Steuerung der Verbrennungsrate ausgeführt wird.
(8) Das Kraftmaschinensteuergerät der vorliegenden Erfindung weist des weiteren ein Programm auf (Bestimmungseinrichtung einer tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge; Schritt S23, der in 3 gezeigt ist), das die zuvor genannte tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge Q1 auf der Basis eines Ausgabesignals von einem Zylinderdrucksensor 20a bestimmt, der den Druck (Zylinderdruck) an einem Erfassungsabschnitt von sich misst, der in jedem Zylinder 20 angeordnet ist. Mit diesem Aufbau kann die tatsächliche Wärmeerzeugungsmenge Q1 leicht und genau bestimmt werden.
(9) Beim Durchführen einer Kraftstoffeinspritzsteuerung der Kraftmaschine 10 sind ein Programm (Einspritzsteuereinrichtung; Schritt S15, der in 2 gezeigt ist) zum Ausgeben eines Befehlswerts, der eine Einspritzmenge für jeden Injektor 21 anzeigt, und ein Programm (Kraftstoffmengenbestimmungseinrichtung; Schritt S24, der in 3 gezeigt ist) zum Bestimmen einer Kraftstoffzufuhrmenge auf der Basis des in Schritt S15 ausgegebenen Befehlswerts vorgesehen. Mit diesem Aufbau kann eine gewünschte Kraftstoffzufuhrmenge leicht und präzise bestimmt werden.
(10) Des weitern ist beim Durchführen der Kraftstoffeinspritzsteuerung der Kraftmaschine 10 auch ein Programm vorgesehen (Nebeneinspritzsteuereinrichtung; 2), das eine Piloteinspritzung (Nebeneinspritzung) mit einer kleineren Einspritzmenge als eine Haupteinspritzung vor der Haupteinspritzung zum hauptsächlichen Erzeugen eines Ausgabemoments in einem einzelnen Verbrennungszyklus durchführt. In dem in 3 gezeigten Schritt S25 wird eine Verbrennungsrate mit Bezug auf die Piloteinspritzung bestimmt, die durch die Betriebe durchgeführt wird, die in 2 gezeigt sind. Mit diesem Aufbau kann die Piloteinspritzung mit einer genau gesteuerten Einspritzmenge durchgeführt werden.
(11) Eine Zielkraftmaschine (d. h. eine Kraftmaschine, die gesteuert werden soll) ist eine Direkteinspritzkraftmaschine, die Kraftstoff direkt in einen Zylinder 20 zur Verbrennung einspritzt. Mit dieser Anwendung des Kraftmaschinensteuergeräts der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Direkteinspritzkraftmaschine mit exzellenten Abgasemissionen zu realisieren.

Die vorstehend genannte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann so modifiziert werden, wie es nachstehend beschrieben ist.
Obwohl in der dargestellten Ausführungsform der Schwellenwert A zum Bestimmen der Größe einer Verbrennungsrate ein variabler Wert ist, kann dieser Schwellenwert A ein fester Wert sein.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Verbrennungsrate so gesteuert, um in einen vorbestimmten Bereich zu fallen, der eine gegebene obere und eine gegebene untere Grenze hat. Da jedoch die Verbrennungsrate normalerweise mit zunehmender Zeit abnimmt, kann ein Aufbau möglich sein, in dem die Verbrennungsrate so gesteuert wird, um in einen vorbestimmten Bereich zu fallen, der nur eine gegebene untere Grenze hat.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird in Schritten S322, der in 5 gezeigt ist, und S14, der in 2 gezeigt ist, die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung (Piloteinspritzzeitabstimmung) gesteuert, um die Verbrennungsrate zu erhöhen. Die vorliegende Erfindung sollte in keiner Weise auf die vorstehend genannte Ausführungsform begrenzt sein, sondern kann einen Aufbau umfassen, in dem die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung durch irgendeinen anderen Parameter ersetzt ist, solange der Parameter sich auf die Verbrennungsrate bezieht.
Unter diesen Parametern, die anders als die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung sind, kann ein Parameter, der einen Effekt auf die Zylindertemperatur zu einer Zeit einer Zündung, oder ein Parameter, der einen Effekt auf den Zylinderdruck zu einer Zeit einer Zündung hat, anstelle der Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung verwendet werden. In dem Fall, in dem eine Einlasstemperatur variabel gesteuert wird, ist es besonders vorteilhaft, ein Programm zu verwenden, das den Strömungsbereich von wenigstens einer von zwei oder mehr abzweigende Passagen mit einem unterschiedlichen Wärmeabgabevermögen für ein Gas ändert oder variiert, das von einem abzweigenden Abschnitt zu einem Vereinigungsabschnitt strömt. Genauer gesagt ist es in der dargestellten Ausführungsform, die vorstehend beschrieben ist, besonders wirksam, ein Programm zu verwenden, das den Strömungsbereich von einer der zwei abzweigenden Passagen 11a und 11b oder den Strömungsbereich von einer der zwei abzweigenden Passagen 30a und 30b mittels eines zugeordneten Ventils der Umgehungsventile 15a und 19b ändert.
Als ein Parameter, der sich auf den Zylinderdruck zur Zeit einer Zündung bezieht, falls die Kraftmaschine mit einem variablen Kompressionsverhältnismechanismus ausgestattet ist, der eine exzentrische Kurbelwelle hat, die in den letzten Jahren entwickelt worden ist, kann eine Antriebsgröße des variablen Kompressionsverhältnismechanismus verwendet werden. Andere Parameter (wie eine Frischluftmenge), die sich auf eine Einlassluftfüllwirksamkeit für jeden Zylinder 20 beziehen, sind auch nützlich, und ein Parameter, der sich auf einen Einlassdruck für jeden Zylinder 20 bezieht, ist unter anderem besonders nützlich. Wenn eine variable Steuerung des Einlassdrucks notwendig ist, ist es praktischerweise nützlich, ein Programm vorzusehen, das eine Menge einer aufgeladenen Luft variabel steuert, die über die Aufladevorrichtung in jeden Zylinder eingeleitet wird. Als eine Vorrichtung zum Durchführen einer variablen Steuerung der aufgeladenen Luftmenge (d. h. eine Aufladevorrichtung) kann ein Turbolader, der mit einem variablen Geometriemechanismus ausgestattet ist, ein Turbolader, der mit einem elektrischen Unterstützungsmotor ausgestattet ist, oder ein Turbolader, der mit einem Hilfsverdichter ausgestattet ist, der entweder stromaufwärtig oder stromabwärtig eines Verdichters angeordnet ist, mit hoher Wirksamkeit verwendet werden. Der Turbolader, der mit dem variablen Geometriemechanismus ausgestattet ist, ist ein Turbolader der Bauart, die einen variablen Düsenmechanismus hat, der einen Aufladedruck (eine Menge einer aufgeladenen Luft in einem präzisen Sinn, die von einer Drehung einer Turbine abhängt) über einen Geometriemechanismus variabel einstellen kann.
Des weiteren kann die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung durch eine Betriebsgröße einer Zündungsunterstützungsvorrichtung ersetzt werden, die eine Glühkerze aufweist. Die Glühkerze ist eine elektrische Heizeinrichtung zum lokalen Erhöhen der Temperatur einer Atmosphäre im Inneren des Zylinders durch Energiebeaufschlagen eines Heizbauteils, das in einem vorbestimmten Teil des Zylinders angeordnet ist. Im Allgemeinen wird die Glühkerze in einer Dieselkraftmaschine zum Unterstützen der Zündung bei einem Start der Kraftmaschine verwendet. Dieser Aufbau hat eine hohe praktische Nützlichkeit. In den letzten Jahren wurde ein Versuch auf solche eine Zündvorrichtung gerichtet, die sich auf die Verwendung einer elektromagnetischen Wirkung, wie ein Laser, zum lokalen Verschieben des Energieniveaus einer Atmosphäre in einem Zylinder zu einer höheren Seite stützt, um dadurch eine Zündung zu erleichtern. Die elektromagnetische Zündungsunterstützungsvorrichtung kann dort verwendet werden, wo sie verfügbar ist.
Des weiteren ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine variable Steuerung einer Ventilzeitabstimmung oder eines Ventilhubbetrags des variablen Ventilsystems 23 durchzuführen, um dadurch die Verbrennungsrate auf einen gewünschten Wert zu steuern. Andere Parameter können verwendet werden, solange sie eine Auswirkung auf die Verbrennungsrate haben.
Beim Durchführen einer variablen Steuerung der Verbrennungsrate können die vorstehend genannten Parameter in Kombination verwendet werden. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass eine Vielzahl von verschiedenen Parametern im voraus als Parameter vorgesehen sind, die sich auf die Verbrennungsrate beziehen, und ein Teil (einer oder mehr als einer) der Parameter auf Basis der gegenwärtigen Kraftmaschinenbetriebszustände ausgewählt wird, und ein Korrekturfaktor für den ausgewählten einen oder mehr als einen Parameter bestimmt und gespeichert wird. Mit diesem Aufbau kann die Verbrennungsrate in einer Weise erhöht werden, die im Hinblick auf die gegenwärtigen Kraftmaschinenbetriebszustände geeignet ist.
In der vorstehend beschriebenen, dargestellten Ausführungsform wird ein Defizit der Wärmeerzeugungsmenge, das aufgrund einer Verbrennungsratenabweichung verursacht wird, durch eine Korrektur aufgefüllt, die mit Bezug auf entweder einen Parameter, der sich auf eine Kraftstoffeinspritzmenge bezieht (Schritt S321, der in 5 gezeigt ist), oder einen Parameter durchgeführt wird, der sich auf die Verbrennungszeitabstimmung bezieht (Schritt S322, der in 5 gezeigt ist). Alternativ kann die Korrektur mit Bezug auf beide Parameter durchgeführt werden. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass eine obere Grenze der Kraftstoffeinspritzmenge (ein Grenzwert, der eine obere Grenze eines Bereichs einer Einspritzmenge definiert, die von einem Kraftstoffanhaftungsproblem befreit ist, das an den Rohren auftritt) im voraus festgelegt ist, und falls das Defizit der Wärmeerzeugungsmenge nicht aufgefüllt werden kann, selbst wenn die Kraftstoffeinspritzmenge auf den oberen Grenzwert festgelegt ist, kann ein Aufbau verwendet werden, derart, dass die Kraftstoffeinspritzmenge an dem oberen Grenzwert ist, um dadurch einen Teil des Defizits einer Wärmeerzeugungsmenge abzudecken, und gleichzeitig der verbleibende Teil des Defizits der Wärmeerzeugungsmenge durch eine Heranziehung eines Parameters (wie eine Einspritzzeitabstimmung) abgedeckt wird, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht.
Obwohl in der dargestellten Ausführungsform eine Kraftstoffzufuhrmenge von einem Einspritzbefehlswert für jeden jeweiligen Injektor 21 geschätzt wird, kann die Art des Bestimmens der Kraftstoffzufuhrmenge beliebig durchgeführt werden. Z. B. kann der Einspritzbefehlswert durch einen Kraftmaschinenbetriebszustand ersetzt werden (ein Wert, der zu dem Einspritzbefehlswert korrespondiert), auf den Bezug genommen wird, wenn der Einspritzbefehlswert bestimmt wird. Alternativ kann es nützlich sein, einen Drucksensor vorzusehen, der direkt an oder benachbart zu jedem jeweiligen Injektor 21 angeordnet ist. In diesem Fall sind zum Durchführen der Kraftstoffeinspritzsteuerung auch ein Programm (Kraftstoffdruckerfassungseinrichtung) zum Erfassen einer Rate einer Änderung des Kraftstoffdrucks, die aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung von dem Injektor 21 verursacht wird, und ein Programm (Kraftstoffzufuhrmengenbestimmungseinrichtung) zum Bestimmen einer Kraftstoffzufuhrmenge auf der Basis der erfassten Rate einer Änderung des Kraftstoffdrucks vorgesehen. Mit diesem Aufbau kann die Kraftstoffzufuhrmenge leicht und genau bestimmt werden.
In der dargestellten Ausführungsform wird die Verbrennungsrate mit Bezug auf die Piloteinspritzung bestimmt. Die vorliegende Erfindung sollte in keiner Weise auf die dargestellte Ausführungsform begrenzt sein, sondern kann andere Aufbauten einschließen, in denen die Verbrennungsrate mit Bezug auf Nebeneinspritzungen bestimmt wird, die sich von der Piloteinspritzung unterscheiden, einschließlich einer Voreinspritzung, die vor der Piloteinspritzung durchgeführt wird, einer Nacheinspritzung, die nach einer Haupteinspritzung durchgeführt wird, und einer Späteinspritzung, die auch nach der Haupteinspritzung durchgeführt wird. Des weiteren kann die Verbrennungsrate mit Bezug auf die Haupteinspritzung bestimmt werden. Daneben kann die Verbrennungsrate mit Bezug auf irgendeine Kombination der vorstehend genannten Kraftstoffeinspritzungen bestimmt werden. In dem Fall, in dem eine Kraftstoffeinspritzung unter unstabilen Verbrennungszuständen durchgeführt wird, ist es bevorzugt, eine geeignete Korrektur durchzuführen.
Die Verbrennungsrate ist weitläufig anwendbar, und zwar nicht nur auf die Kraftstoffeinspritzsteuerung, die vorstehend beschrieben ist, sondern auch auf die Verbesserung von Verbrennungszuständen und Emissionssteuermaßnahmen. In einer bevorzugten Form einer Anwendung ist ein oberer Grenzwert (Überwachungswert) der Einspritzmenge oder eines Einspritzmusters festgelegt, um gemäß der Verbrennungsrate variabel zu sein. Des weiteren kann eine Verbesserung von Kraftmaschinenemissionen auch durch Zuordnen von optimalen Werten von Verbrennungsparametern auf Basis von jeder der Verbrennungsraten möglich sein.
Die Art einer Zielkraftmaschine (einschließlich eines funkengezündeten Ottomotors) und der Systemaufbau können geändert werden, wie es für den beabsichtigten Gebrauch oder die beabsichtigte Anwendung geeignet ist. Obwohl in der dargestellten Ausführungsform ein Zylinderdrucksensor für jeden der Zylinder 20 vorgesehen ist, kann der Zylinderdrucksensor für einen Teil (beispielsweise nur für einen) der Zylinder 20 vorgesehen sein, wobei in diesem Fall für jeden der verbleibenden Zylinder ein geschätzter Wert verwendet wird, der von der Ausgabe von dem Sensor abgeleitet wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung und verschiedene Modifikationen von dieser sind unter der Annahme offenbart und beschrieben worden, dass verschiedene Softwarestücke (Sätze von Programmen) verwendet werden. Es ist offensichtlich, dass dieselben Funktionen, wie sie vorstehend beschrieben sind, auch durch Verwenden von Hardware erreicht werden können, eingeschlossen Hardwarevorrichtungen, wie speziell angefertigte Schaltkreise.
Offensichtlich sind zahlreiche kleinere Änderungen und Modifikationen in Anbetracht der vorstehenden Lehre möglich. Es ist zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung, anders als es hier speziell beschrieben worden ist, innerhalb des Umfangs der angehängten Ansprüche ausgeführt werden kann.
Ein Kraftmaschinensteuergerät, das eine Kraftmaschinensteuerungs-ECU aufweist, hat ein auf diese im voraus geladenes Programm zum Bestimmen einer Verbrennungsrate (tatsächliche Verbrennungsrate), die dem Verhältnis einer idealen Wärmeerzeugungsmenge (Zielwärmeerzeugungsmenge), von der geschätzt wird, dass sie von einer Kraftstoffzufuhrmenge erzeugt wird, und einer tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge entspricht, die tatsächlich durch die Kraftstoffzufuhrmenge erzeugt wird. Das Kraftmaschinensteuergerät steuert eine Piloteinspritzzeitabstimmung mit einer Steuervariablen, die zu der auf diese Weise bestimmten Verbrennungsrate korrespondiert, um die Verbrennungsrate zu erhöhen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 11-148410 A [0004]
- JP 11-141386 [0004]
- JP 11-148410- A [0059]
- JP 11-141386- A [0059]

Claims

Kraftmaschinensteuergerät zum Steuern einer zu steuernden Kraftmaschine der Bauart mit einer Ausgabewelle, die durch ein Moment drehbar angetrieben wird, das an der Ausgabewelle durch eine Verbrennung von Kraftstoff im Inneren eines Zylinders der Kraftmaschine erzeugt wird, wobei das Kraftmaschinensteuergerät Folgendes aufweist: eine Verbrennungsratenbestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Verbrennungsrate, die zu dem Verhältnis einer Zielwärmeerzeugungsmenge, die eine geschätzte, ideale Wärmemenge ist, die von einer Kraftstoffzufuhrmenge erzeugt werden soll, und einer tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge korrespondiert, die eine Wärmemenge ist, die von der Kraftstoffzufuhrmenge tatsächlich erzeugt wird.
Kraftmaschinensteuergerät gemäß Anspruch 1, das des Weiteren eine Verbrennungsratenerhöhungseinrichtung zum Erhöhen der Verbrennungsrate durch Steuern eines Parameters, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht, mit einer Steuervariablen hat, die zu der Verbrennungsrate korrespondiert, die durch die Verbrennungsratenbestimmungseinrichtung bestimmt wird.
Kraftmaschinensteuergerät gemäß Anspruch 2, das des Weiteren eine Korrekturfaktorbestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Korrekturfaktors für den Parameter, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht, auf der Basis der durch die Verbrennungsratenbestimmungseinrichtung bestimmten Verbrennungsrate und zum Speichern des auf diese Weise bestimmten Korrekturfaktors in Verbindung mit dem gegenwärtigen Verbrennungszustand hat, wobei die Verbrennungsratenerhöhungseinrichtung die Verbrennungsrate durch Verwenden von einem Korrekturfaktor erhöht, der unter jenen Korrekturfaktoren ausgewählt ist, die in der Korrekturfaktorbestimmungseinrichtung gespeichert sind, und der zu dem gegenwärtigen Verbrennungszustand korrespondiert.
Kraftmaschinensteuergerät gemäß Anspruch 3, wobei der Parameter, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht, eine Vielzahl von verschiedenen Parametern aufweist, und die Korrekturfaktorbestimmungseinrichtung einen oder mehr als einen Parameter von der Vielzahl von verschiedenen Parametern auf der Basis der gegenwärtigen Kraftmaschinenbetriebszustände auswählt und einen Korrekturfaktor mit Bezug auf den ausgewählten einen oder mehr als einen Parameter bestimmt und speichert.
Kraftmaschinensteuergerät gemäß Anspruch 3, das des Weiteren eine Verbrennungsratengrößenbestimmungseinrichtung zum Bestimmen hat, ob die durch die Verbrennungsratenbestimmungseinrichtung bestimmte Verbrennungsrate ausreichend hoch ist oder nicht, wobei, wenn die Verbrennungsratengrößenbestimmungseinrichtung bestimmt, dass die Verbrennungsrate nicht ausreichend hoch ist, die Korrekturfaktorbestimmungseinrichtung einen Korrekturfaktor auf der Basis der auf diese Weise bestimmten Verbrennungsrate bestimmt und den bestimmten Korrekturfaktor in Verbindung mit den gegenwärtigen Verbrennungszuständen speichert.
Kraftmaschinensteuergerät gemäß Anspruch 2, wobei die Verbrennungsratenerhöhungseinrichtung auf der Basis der durch die Verbrennungsratenbestimmungseinrichtung bestimmten Verbrennungsrate ein Antreiben einer Zündungsunterstützungsvorrichtung steuert, die das Energieniveau einer Atmosphäre in einem Zylinder lokal zu einer höheren Seite verschieben kann, um dadurch eine Zündung zu erleichtern, wobei der Parameter, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht, eine Antriebsgröße der Zündungsunterstützungsvorrichtung aufweist.
Kraftmaschinensteuergerät gemäß Anspruch 6, wobei die Zündungsunterstützungsvorrichtung eine Heizeinrichtung zum lokalen Anheben der Temperatur der Atmosphäre in einem Zylinder durch Betreiben eines Heizbauteils aufweist, das in einem vorbestimmten Abschnitt des Zylinders angeordnet ist.
Kraftmaschinensteuergerät gemäß Anspruch 2, wobei der Parameter, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht, einen Parameter aufweist, der sich auf eine Zylindertemperatur zu einer Zeit einer Zündung im Inneren des Zylinders bezieht.
Kraftmaschinensteuergerät gemäß Anspruch 8, wobei die Kraftmaschine ein Einlasssystem hat, das eine Vielzahl von abzweigenden Passagen hat, die von einem vorbestimmten Abschnitt einer Einlasspassage, einer Abgaspassage oder einer Verbindungspassage zwischen der Einlasspassage und der Abgaspassage abzweigen und an ihren stromabwärtigen Enden miteinander verbunden sind, wobei wenigstens zwei Abzweigpassagen der Vielzahl von abzweigenden Passagen durch Rohre ausgebildet sind, die ein unterschiedliches Wärmeabgabevermögen für ein Gas haben, das von einem abzweigenden Abschnitt und einem verbundenen Abschnitt der wenigstens zwei abzweigenden Passagen strömt, und wobei die Verbrennungsratenerhöhungseinrichtung einen Strömungsbereich von wenigstens einer der wenigstens zwei abzweigenden Passagen einstellt, die ein unterschiedliches Wärmeabgabevermögen haben.
Kraftmaschinensteuergerät gemäß Anspruch 2, wobei die Kraftmaschine gestaltet ist, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch für den Zylinder zu komprimieren, und das komprimierte Luft-Kraftstoff-Gemisch zündet, um dadurch den Kraftstoff zu verbrennen, und wobei der Parameter, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht, einen Parameter aufweist, der sich auf einen Zylinderdruck zu einer Zeit einer Zündung im Inneren des Zylinders bezieht.
Kraftmaschinensteuergerät gemäß Anspruch 10, wobei der Parameter, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht, des Weiteren einen Parameter aufweist, der sich auf eine Einlassluftfüllwirksamkeit für den Zylinder bezieht.
Kraftmaschinensteuergerät gemäß Anspruch 11, wobei der Parameter, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht, des Weiteren einen Parameter aufweist, der sich auf einen Einlassdruck für den Zylinder bezieht.
Kraftmaschinensteuergerät gemäß Anspruch 8, wobei die Verbrennungsratenerhöhungseinrichtung eine aufgeladene Luftmenge an Einlassluft für den Zylinder variabel auf der Basis der durch die Verbrennungsratenbestimmungseinrichtung bestimmten Verbrennungsrate steuert.
Kraftmaschinensteuergerät gemäß Anspruch 8, wobei der Parameter, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht, des Weiteren einen Parameter aufweist, der sich auf eine Zündzeitabstimmung des Luft-Kraftstoff-Gemischs für den Zylinder bezieht.
Kraftmaschinensteuergerät gemäß Anspruch 1, das des Weiteren eine Verbrennungsratensteuereinrichtung zum Steuern eines Parameters, der sich auf die Verbrennungsrate bezieht, mit einer Steuervariablen hat, die zu der durch die Verbrennungsratenbestimmungseinrichtung bestimmten Verbrennungsrate korrespondiert, so dass die Verbrennungsrate in einen vorbestimmten Bereich fällt, der eine gegebene untere Grenze und eine gegebene obere Grenze hat.
Kraftmaschinensteuergerät gemäß Anspruch 1, das des Weiteren eine Bestimmungseinrichtung einer tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge zum Bestimmen der tatsächlichen Wärmeerzeugungsmenge auf der Basis eines Ausgabesignals von einem Zylinderdrucksensor hat, der zum Messen eines Drucks im Inneren des Zylinders vorgesehen ist.
Kraftmaschinensteuergerät gemäß Anspruch 1, das des Weiteren eine Einspritzsteuereinrichtung zum Ausgeben eines Befehlswerts, der eine Kraftstoffeinspritzmenge anzeigt, zu einem vorbestimmten Kraftstoffeinspritzventil beim Durchführen einer Kraftstoffeinspritzsteuerung der Kraftmaschine und eine Kraftstoffzufuhrmengenbestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Kraftstoffzufuhrmenge auf der Basis des von der Einspritzsteuereinrichtung ausgegebenen Befehlswerts oder eines zu dem Befehlswert korrespondierenden Werts hat.
Kraftmaschinensteuergerät gemäß Anspruch 1, das des Weiteren eine Kraftstoffdruckerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Änderungsrate eines Kraftstoffdrucks, die aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung von einem vorbestimmten Kraftstoffeinspritzventil beim Durchführen einer Kraftstoffeinspritzsteuerung der Kraftmaschine verursacht wird, und eine Kraftstoffzufuhrmengenbestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Kraftstoffzufuhrmenge auf der Basis der Änderungsrate des Kraftstoffdrucks hat, die durch die Kraftstoffdruckerfassungseinrichtung erfasst wird.
Kraftmaschinensteuergerät gemäß Anspruch 1, das des Weiteren eine Nebeneinspritzungsdurchführungseinrichtung zum Durchführen einer Nebeneinspritzung, die eine geringere Kraftstoffeinspritzmenge als eine Haupteinspritzung hat, entweder vor oder nach der Haupteinspritzung hat, die durchgeführt wird, um ein Ausgabemoment hauptsächlich in einem einzigen Verbrennungszyklus zu erzeugen, wobei die Verbrennungsratenbestimmungseinrichtung die Verbrennungsrate mit Bezug auf die Nebeneinspritzung bestimmt, die durch die Nebeneinspritzungsdurchführungseinrichtung durchgeführt wird.
Kraftmaschinensteuergerät gemäß Anspruch 19, wobei die Verbrennungsratenbestimmungseinrichtung die Verbrennungsrate in Bezug auf wenigstens eine von einer Piloteinspritzung, die vor der Haupteinspritzung als die Nebeneinspritzung durchgeführt wird, und von einer Späteinspritzung bestimmt, die mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung nach der Haupteinspritzung als die Nebeneinspritzung durchgeführt wird.
Kraftmaschinensteuergerät gemäß Anspruch 1, wobei die Kraftmaschine eine Kraftmaschine mit Direkteinspritzung ist, die Kraftstoff zur Verbrennung direkt in die Zylinder einspritzt.