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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung
und ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem zum Steuern eines Betriebs
einer Einspritzeinrichtung, so dass ein bei jedem Verbrennungszyklus
in eine Brennkammer einzuspritzender Kraftstoff aufgeteilt und durch
mehrere Einspritzungen eingespritzt wird.
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Üblicherweise
ist eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung bekannt, die einen
Betrieb einer Einspritzeinrichtung derart steuert, dass ein bei
jedem Verbrennungszyklus in eine Brennkammer einzuspritzender Kraftstoff
aufgeteilt und durch mehrere Einspritzungen eingespritzt wird. Eine
Technologie, die in jedem von einem Patentdokument 1 (
JP-A-H11-148410 ) und einem
Patentdokument 2 (
JP-A-H11-141386 )
beschrieben ist, führt beispielsweise eine Einspritzung
mit einer geringen Kraftstoffmenge durch eine Piloteinspritzung
(erste Einspritzung) vor einer Haupteinspritzung (zweite Einspritzung)
durch. Die Piloteinspritzung hat die nachfolgenden Wirkungen (1)
und (2).
- (1) Da eine Verbrennung des durch
die Piloteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs (nachfolgend als
Pilotverbrennung bezeichnet) vor einer Verbrennung des durch die
Haupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs (nachfolgend als Hauptverbrennung
bezeichnet) auftritt, wird eine Temperatur einer Wandfläche
einer Brennkammer vor dem Beginn der Haupteinspritzung erhöht.
Daraus folgend wird eine Zündverzögerung der Haupteinspritzung
verhindert, um ein Verbrennungsgeräusch zu verringern.
- (2) Da ein durch die Piloteinspritzung ausgebildetes, vorgemischtes
Gas in einem frühen Stadium der Hauptverbrennung brennt,
kann eine durch die Haupteinspritzung einzuspritzende Einspritzmenge
verringert werden. Folglich kann die Verbrennungsgastemperatur verringert
werden, um eine Erzeugung von NOx zu verringern.
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Die
in Patentdokument 1 beschriebene Technologie schätzt eine
tatsächlich durch die Piloteinspritzung eingespritzte Einspritzmenge
und steuert die Piloteinspritzung derart, dass eine Abweichung zwischen der
geschätzten Einspritzmenge und einer Solleinspritzmenge
Null wird. Bei der Schätzung wird eine der Pilotverbrennung
zurechenbare Veränderung des Zylinderdrucks mit einem Zylinderdrucksensor
gemessen und eine Wärmeerzeugung Iq (gezeigt durch einen
schraffierten Bereich im Teil (b) von 5) durch
die Pilotverbrennung wird basierend auf dem Messergebnis berechnet.
Anschließend wird eine Piloteinspritzmenge basierend auf
der berechneten Wärmeerzeugung Iq geschätzt.
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Da
jedoch die Piloteinspritzmenge viel kleiner als die Haupteinspritzmenge
ist, ist die durch die Pilotverbrennung verursachte Veränderung
des Zylinderdrucks (Veränderung der Wärmeerzeugung
Iq) extrem gering. Daher ist eine hohe Genauigkeit eines Zylinderdrucksensors
erforderlich, um die Piloteinspritzmenge mit hoher Genauigkeit zu
schätzen, was zu einer Kostenerhöhung führt.
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Bei
einer mehrstufigen Einspritzung (nachfolgend als eine Mehrfacheinspritzung
bezeichnet) aus Aufteilen einer Kraftstoffmenge und mehrmaliges
Durchführen einer Einspritzung der aufgeteilten Kraftstoffmenge während
eines Verbrennungszykluses ist die durch jede Einspritzung eingespritzte
Kraftstoffmenge klein. Daher ist nicht nur für die Piloteinspritzung,
die die vorhergehend beschriebenen Wirkungen (1) und (2) hat, sondern
auch für andere Einspritzungen eine hohe Genauigkeit des
Zylinderdrucksensors erforderlich, um die Einspritzmenge wie vorhergehend
beschrieben zu schätzen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung
oder ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem bereitzustellen, das in
der Lage ist, die für einen Zylinderdrucksensor erforderliche
Genauigkeit zu verringern, wenn ein Verbrennungszustand des aufgeteilten
und durch mehrere Einspritzungen eingespritzten Kraftstoffs basierend
auf einem Zylinderdruckmesswert geschätzt wird.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung steuert eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung
einen Betrieb einer Einspritzeinrichtung derart, dass ein pro Verbrennungszyklus
in eine Brennkammer einzuspritzender Kraftstoff aufgeteilt und zumindest
durch eine erste Einspritzung und eine zweite Einspritzung eingespritzt wird,
welche mit einer größeren Kraftstoffmenge als
die erste Einspritzung nach der ersten Einspritzung durchgeführt
wird. Die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung weist einen Erlangungsbereich
und einen Schätzbereich eines ersten Verbrennungszustands
auf. Der Erlangungsbereich erlangt einen Zylinderdruckmesswert in
der Brennkammer, der mit einem Zylinderdrucksensor gemessen wird.
Der Schätzbereich des ersten Verbrennungszustands schätzt
einen tatsächlichen Verbrennungszustand des durch die erste
Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs basierend auf einem Zylinderdruckmesswert
zur Zeit der zweiten Verbrennung, der einer Verbrennung des durch
die zweite Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs zuzurechnen ist,
aus den Zylinderdruckmesswerten.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung trafen den vorhergehend genannten
Gesichtspunkt der Erfindung, indem die Aufmerksamkeit auf nachfolgende
Punkte gerichtet wurde. Sprich, der tatsächliche Verbrennungszustand
des Kraftstoffs durch die erste Einspritzung beeinflusst die Verbrennung
des durch die erste Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs (erste
Verbrennung) und zudem die Verbrennung des durch die zweite Einspritzung
eingespritzten Kraftstoffs (zweite Verbrennung). In dem Fall, in
dem die zweite Einspritzung eine größere Kraftstoffmenge
als die erste Einspritzung einspritzt, verändert sich des
Weiteren der der zweiten Verbrennung zurechenbare Zylinderdruck
(als Zylinderdruck zur Zeit der zweiten Verbrennung bezeichnet)
in höherem Maße als der der ersten Verbrennung
zurechenbare Zylinderdruck (als Zylinderdruck zur Zeit der ersten Verbrennung
bezeichnet), falls sich der Verbrennungszustand des durch die erste
Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs verändert.
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Gemäß dem
vorhergehenden Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, der angesichts
dieser Punkte getroffen wurde, wird in dem Fall, in dem die zweite
Einspritzung eine größere Kraftstoffmenge als
die erste Einspritzung einspritzt, der tatsächliche Verbrennungszustand
des durch die erste Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs basierend
auf dem Messwert bezüglich des Zylinderdrucks zur Zeit
der zweiten Verbrennung aus den Zylinderdruckmesswerten geschätzt.
Die Veränderung des Zylinderdrucks zur Zeit der zweiten
Verbrennung, die die der ersten Einspritzung zurechenbare Veränderung
des Verbrennungszustands begleitet, ist größer
als die Veränderung des Zylinderdrucks zur Zeit der ersten
Verbrennung. Daher kann das für den Zylinderdrucksensor
erforderliche Genauigkeitsniveau im Vergleich zu der im Patentdokument
1 beschriebenen Technologie verringert werden, die den der ersten
Einspritzung zurechenbaren Verbrennungszustand basierend auf dem
Zylinderdruck zur Zeit der ersten Verbrennung schätzt,
der nur eine geringe Veränderung verursacht.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfasst der durch
den Schätzbereich des ersten Verbrennungszustands geschätzte
Verbrennungszustand wenigstens eines von einer Wärmeerzeugung
durch die erste Einspritzung und einer tatsächlichen Einspritzmenge
der ersten Einspritzung. Demnach kann beispielsweise der Betrieb
der Einspritzeinrichtung gesteuert werden, um die geschätzte
Wärmeerzeugung an eine Sollwärmeerzeugung anzupassen
oder um die geschätzte tatsächliche Einspritzmenge an
eine Solleinspritzmenge anzupassen. Wenn die Wärmeerzeugung,
die tatsächliche Einspitzmenge oder die tatsächlich
Einspritzzeit geschätzt sind, kann ein Wert geschätzt
werden, der sich auf jeden der Werte bezieht. Ein Beispiel des Werts,
der sich auf die Wärmeerzeugung bezieht, umfasst einen
Spitzenwert einer Wärmeabgaberate (Wärmeerzeugung
pro Zeiteinheit), eine zunehmende Geschwindigkeit der Wärmeabgaberate und
dergleichen.
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Der
Verbrennungszustand des durch die erste Einspritzung eingespritzten
Kraftstoffs wird zudem durch nachfolgende Zustandsveränderungen
zusätzlich zu den Veränderungen der Wärmeerzeugung
und der tatsächlichen Einspritzmenge verändert.
- (1) Veränderung der tatsächlichen
Einspritzzeit der ersten Einspritzung oder der Kraftstoffeigenschaften (beispielsweise
einer Cetanzahl).
- (2) Alterungsbedingte Veränderung eines Sprühzustands
(beispielsweise eines Einspritzmusters, das durch eine Einspritzlochform
einer Einspritzeinrichtung oder eine Anordnung der Einspritzeinrichtung
bestimmt ist).
- (3) Alterungsbedingte Veränderung einer Brennkraftmaschine
(beispielsweise eine Veränderung eines Verdichtungsverhältnisses).
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Demnach
kann der durch den Schätzbereich des ersten Verbrennungszustands
geschätzte Verbrennungszustand die vorhergehenden Zustände
(1), (2) oder (3) zusätzlich zu der Wärmeerzeugung
und der tatsächlichen Einspritzmenge umfassen. Ein Einfluss
der Veränderung des Zylinderdrucks zur Zeit der ersten Verbrennung
tritt merklicher bei der Veränderung der Wärmeerzeugung
oder der tatsächlichen Einspritzmenge als in den vorhergehenden
Zuständen (1), (2) oder (3) auf. Daher ist es vorzuziehen,
die Wärmeerzeugung oder die tatsächliche Einspritzmenge
als den Verbrennungszustand zu verwenden, der durch den Schätzbereich
des ersten Verbrennungszustands geschätzt wird.
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Wie
es vorhergehend beschrieben ist, beeinflusst der tatsächliche
Verbrennungszustand des durch die erste Einspritzung eingespritzten
Kraftstoffs zudem die zweite Verbrennung. Insbesondere beeinflusst
der Verbrennungszustand des durch die erste Einspritzung eingespritzten
Kraftstoffs die Anstiegszeit bzw. die Anwachszeit der zweiten Verbrennung
merklicher in der zweiten Verbrennung. Die Anstiegszeit der zweiten
Einspritzung wird beispielsweise kürzer, wie es in Teil
(a) von 6 gezeigt ist, wenn eine Einspritzmenge
der ersten Einspritzung kleiner wird (oder wenn die Einspritzzeit
vorgestellt wird). Die Anstiegszeit der zweiten Einspritzung wird
länger, wie es in Teil (c) von 6 gezeigt
ist, wenn die Einspritzmenge der ersten Einspritzung zunimmt (oder
wenn die Einspritzzeit nachgestellt wird).
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, der angesichts
dieses Punkts getroffen wurde, schätzt der Schätzbereich
des ersten Verbrennungszustands den Verbrennungszustand basierend
auf dem Zylinderdruckmesswert zur Zeit der zweiten Verbrennung zu
der Zeit, zu der der Zylinderdruckmesswert zur Zeit der zweiten
Verbrennung zunimmt. Somit kann durch Schätzen des Verbrennungszustands basierend
auf einer zeitlichen Veränderung während dem Anstieg
des Zylinderdrucks, bei dem die zeitliche Veränderung als
eine große Veränderung auftritt, die Schätzgenauigkeit
des Verbrennungszustands verbessert werden. Das bedeutet, dass das
Genauigkeitsniveau, das für den Zylinderdrucksensor erforderlich
ist, weiter verringert werden kann.
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Bezüglich
der Schätzung des tatsächlichen Verbrennungszustands
des durch die erste Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs basierend
auf dem Zylinderdruckmesswert zur Zeit der zweiten Verbrennung kann nachfolgendes
Beispiel dargelegt werden. Sprich, ein wie in Patentdokument 1 verwendetes
Verfahren des Berechnens einer durch die Pilotverbrennung verursachten
Wärmeerzeugung Iq (mit Bezug auf Teil (b) von 5)
wird verwendet, um eine durch die Hauptverbrennung verursachte Wärmeerzeugung
Iqm (wie beispielsweise durch einen gepunkteten Bereich im Teil
(b) von 5 gezeigt ist) zu berechnen
und eine Piloteinspritzmenge wird basierend auf der Wärmeerzeugung
Iqm geschätzt. Die auf diese Weise berechnete Wärmeerzeugung
Iqm ist ein Wert, der durch Integrieren von Werten der Wärmeabgaberate
H zu jeweiligen Zeiten berechnet wird (Werte, die mit einer vertikalen
Achse in Teil (b) von 5 angegeben werden) und der
Gesamtmessfehler (Zylinderdruckmessfehler) enthält, die
in den jeweiligen Werten der Wärmeabgaberate H enthalten
sind.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, der angesichts
dieses Punkts getroffen wurde, schätzt der Schätzbereich
des ersten Verbrennungszustands den Verbrennungszustand basierend
auf einer Zeit, die für den Zylinderdruckmesswert zur Zeit
der zweiten Verbrennung erforderlich ist, um sich um einen vorbestimmten
Betrag zu verändern. Da die vorhergehende Zeit aus einem
Unterschied (Tdqm) zwischen einer Startzeit der Veränderung
des vorbestimmten Betrags (beispielsweise eine Zeit t1, die in Teil (b)
von 5 gezeigt ist) und einer Endzeit (t2) derselben
berechnet wird, ist das vorhergehend beschriebene Integrieren der
Zylinderdruckmesswerte der Wärmeabgaberate unnötig.
Daher ist der Messfehler des Werts der Wärmeabgaberate,
der in der vorhergehenden Zeit enthalten ist, geringer als der Messfehler,
der in der Wärmeerzeugung Iqm enthalten ist, die durch
Integrieren der Wärmeabgaberate erhalten wird. Folglich
kann die Schätzgenauigkeit des Verbrennungszustands verbessert
werden. Das bedeutet, dass das Genauigkeitsniveau, das für
den Zylinderdrucksensor erforderlich ist, weiter verringert werden
kann.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, der angesichts
der vorhergehenden Erkenntnis, dass der tatsächliche Verbrennungszustand
des durch die erste Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs die
Anstiegszeit der zweiten Verbrennung am merklichsten beeinflusst,
getroffen wurde, wird der vorbestimmte Betrag als ein Zunahmenbetrag
des Zylinderdruckmesswert zur Zeit der zweiten Verbrennung zu der
Zeit festgesetzt, zu der der Zylinderdruckmesswert zur Zeit der
zweiten Verbrennung zunimmt. Somit kann durch Schätzen
des Verbrennungszustands basierend auf einer zeitlichen Veränderung
während der Zunahme des Zylinderdrucks, bei der die zeitliche
Veränderung als eine große Veränderung
auftritt, die Schätzgenauigkeit des Verbrennungszustands
verbessert werden. Das bedeutet, dass das Genauigkeitsniveau, das für
den Zylinderdrucksensor erforderlich ist, weiter verringert werden
kann.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung schätzt
der Schätzbereich des ersten Verbrennungszustands der Verbrennungszustand
basierend auf einer Zeit, in der der zweite Verbrennungszeitzylinderdruckmesswert
größer als ein vorbestimmter Wert ist.
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Wenn
der Verbrennungszustand des durch die erste Einspritzung eingespritzten
Kraftstoffs basierend auf dem Zylinderdruckmesswert zur Zeit der
zweiten Verbrennung wie vorhergehend beschrieben geschätzt wird,
kann beispielsweise der Zylinderdruckmesswert zur Zeit der zweiten
Verbrennung so verwendet werden, wie er ist, und der Verbrennungszustand
des durch die erste Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs kann
basierend auf einer Beziehung zwischen der Veränderung
des Zylinderdruckmesswert zur Zeit der zweiten Verbrennung und dem
Verbrennungszustand des durch die erste Einspritzung eingespritzten
Kraftstoffs geschätzt werden. Alternativ kann gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung die Wärmeabgaberate,
die der Verbrennung des durch die zweite Einspritzung eingespritzten
Kraftstoffs zurechenbar ist, basierend auf dem Zylinderdruckmesswert
zur Zeit der zweiten Verbrennung berechnet werden und der Verbrennungszustand
kann basierend auf der Wärmeabgaberate geschätzt
werden.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung schätzt
der Schätzbereich des ersten Verbrennungszustands den Verbrennungszustand
basierend auf einer Zeit, die für die Wärmeabgaberate erforderlich
ist, um sich um einen vorbestimmten Betrag zu verändern.
Wie es vorhergehend beschrieben ist, kann die vorhergehend genannte
Zeit aus dem Unterschied (Tdqm) zwischen der Startzeit der Veränderung des
vorbestimmten Betrags (beispielsweise die Zeit t1, die in Teil (b)
von 5 gezeigt ist) und der Endzeit (t2) derselben
berechnet werden. Daher ist der Messfehler der Wärmeabgaberate,
der in der Zeit enthalten ist, kleiner als der in der Wärmeerzeugung
Iqm, die durch Integrieren der Wärmeabgaberate berechnet
wird. Folglich kann die Schätzgenauigkeit des Verbrennungszustands
verbessert werden. Das bedeutet, dass das Genauigkeitsniveau, das
für den Zylinderdrucksensor erforderlich ist, weiter verringert
werden kann.
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Wie
es vorhergehend beschrieben ist beeinflusst der Verbrennungszustand
des durch die erste Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs die
Anstiegszeit bzw. die Anwachszeit der zweiten Verbrennung am merklichsten.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden
Erfindung, der angesichts dieses Punkts getroffen wurde, ist der
vorbestimmte Betrag als ein Anstiegsbetrag der Wärmeabgaberate
zu der Zeit festgesetzt, zu der die Wärmeabgaberate zunimmt.
Somit wird der Verbrennungszustand basierend auf einer zeitlichen
Veränderung in der Wärmeabgaberate während
der Zunahme der Wärmeabgaberate geschätzt, bei
der die zeitliche Veränderung als eine große Veränderung
auftritt. Daher kann die Schätzgenauigkeit des Verbrennungszustands
verbessert werden. Das bedeutet, dass das Genauigkeitsniveau, das
für den Zylinderdrucksensor erforderlich ist, weiter verringert
werden kann.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung schätzt
der Schätzbereich des ersten Verbrennungszustands den Verbrennungszustand
basierend auf einer Zeit, zu der die Wärmeabgaberate größer
als ein vorbestimmter Wert ist.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die zweite
Einspritzung eine Haupteinspritzung, deren Einspritzmenge und Einspritzzeit
gesteuert sind, um während eines Verbrennungszykluses einen
Hauptteil eines Abtriebsdrehmoments bzw. eines Abgabedrehmoments
zu erzeugen. Üblicherweise ist die durch die Haupteinspritzung
eingespritzte Einspritzmenge größer als die von
anderen Einspritzungen. Daher wird die Verbrennung des durch die
Haupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs in hohem Maße
durch den Verbrennungszustand des durch die erste Einspritzung eingespritzten
Kraftstoffs beeinflusst. Auch wenn beispielsweise die erste Einspritzmenge
leicht verändert wird, verändert sich der Zylinderdruck
zur Zeit der zweiten Verbrennung in hohem Maße. Gemäß dem
vorhergehenden Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung des Schätzens
des Verbrennungszustands basierend auf dem Zylinderdruck zur Zeit
der zweiten Verbrennung, der sich mit der Veränderung des
Verbrennungszustands stark verändert, die der ersten Einspritzung
zurechenbar ist, kann daher die Schätzgenauigkeit des Verbrennungszustands
verbessert werden. Das bedeutet, dass das Genauigkeitsniveau, das
für den Zylinderdrucksensor erforderlich ist, weiter verringert
werden kann.
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In
einem Beispiel ist die Haupteinspritzung derart festgesetzt, dass
der durch die Haupteinspritzung eingespritzte Kraftstoff nahe einem
Totpunkt des Verdichtungshubs innerhalb der Einspritzzeitdauer zündet.
In einem weiteren Beispiel ist die Haupteinspritzung so festgesetzt,
dass die Haupteinspritzung innerhalb eines Bereichs von 0° CA
(Kurbelwinkel) bis 15° CA nach einem oberen Totpunkt (TDC)
durchgeführt wird.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die erste
Einspritzung eine Piloteinspritzung, die eine Kraftstoffeinspritzung
vor einem oberen Totpunkt des Verdichtungshubs abschließt,
wobei eine Einspritzmenge und eine Einspritzzeit der Piloteinspritzung
derart gesteuert werden, dass ein Teil des durch die Piloteinspritzung
eingespritzten Kraftstoffs zusammen mit dem durch die Haupteinspritzung
eingespritzten Kraftstoff nach einer Vormischzeitdauer verbrannt
wird. Herkömmlicherweise beeinflusst eine derartige Piloteinspritzung
den Verbrennungszustand des durch die Haupteinspritzung eingespritzten
Kraftstoffs in hohem Maße.
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Auch
wenn sich beispielsweise die Piloteinspritzmenge leicht verändert,
verändert sich der Zylinderdruck zur Zeit der zweiten Verbrennung
in hohem Maße. Daher kann gemäß dem vorhergehenden
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung die Schätzgenauigkeit
des Verbrennungszustands verbessert werden. Das bedeutet, dass das
Genauigkeitsniveau, das für den Zylinderdrucksensor erforderlich
ist, weiter verringert werden kann.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung
einen zweiten Einspritzzeitsteuerbereich zum Durchführen
einer Regelung einer Einspritzzeit der zweiten Einspritzung auf,
um einen tatsächlichen Zündzeitpunkt, bei dem
der durch die zweite Einspritzung eingespritzte Kraftstoff tatsächlich
zündet, an einen Sollzündzeitpunkt anzunähern.
Der Schätzbereich des ersten Verbrennungszustands schätzt
den Verbrennungszustand basierend auf dem Zylinderdruckmesswert
zur Zeit der zweiten Verbrennung zu der Zeit, wenn eine Abweichung
zwischen dem tatsächlichen Zündzeitpunkt und dem
Sollzündzeitpunkt weniger als ein vorbestimmter Betrag
ist.
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Wenn
die Abweichung zwischen dem tatsächlichen Zündzeitpunkt
und dem Sollzündzeitpunkt groß ist, ist die Beziehung
zwischen der ersten Verbrennung und der zweiten Verbrennung schwach,
obwohl der Zustand der ersten Verbrennung die zweite Verbrennung
beeinflusst. Daher ist es schwierig, den Zustand der ersten Verbrennung
ausgehend von der zweiten Verbrennung zu schätzen. In dieser
Hinsicht wird gemäß dem vorhergehenden Gesichtspunkt
der vorliegenden Erfindung der Zustand der ersten Verbrennung basierend
auf dem Zylinderdruckmesswert zur Zeit der zweiten Verbrennung zu
der Zeit geschätzt, bei der die Abweichung zwischen dem
tatsächlichen Zündzeitpunkt und dem Sollzündzeitpunkt
weniger als der vorbestimmte Wert ist. Daher kann die Schätzgenauigkeit
verbessert werden.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkts der vorliegenden Erfindung steuert eine
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung einen Betrieb einer Einspritzeinrichtung
derart, dass ein bei jedem Verbrennungszyklus in die Brennkammer
einzuspritzender Kraftstoff aufgeteilt und zumindest durch eine
erste Einspritzung und eine zweite Einspritzung eingespritzt wird,
welche nach der ersten Einspritzung durchgeführt wird.
Die zweite Einspritzung ist eine Haupteinspritzung, deren Einspritzmenge
und Einspritzzeit derart gesteuert sind, dass der durch die Haupteinspritzung
eingespritzte Kraftstoff nahe einem oberen Totpunkt des Verdichtungshubs
innerhalb einer Einspritzzeitdauer zündet. Die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung
weist einen Erlangungsbereich und einen Schätzbereich des
ersten Verbrennungszustands auf. Der Erlangungsbereich erlangt einen
Messwert eines Zylinderdrucks in der Brennkammer, der mit einem
Zylinderdrucksensor gemessen wird. Der Schätzbereich des
ersten Verbrennungszustands schätzt einen tatsächlichen
Verbrennungszustand des durch die erste Einspritzung eingespritzten
Kraftstoffs basierend auf einem Zylinderdruckmesswert zur Zeit einer zweiten
Verbrennung, der einer Verbrennung des durch die zweite Einspritzung
eingespritzten Kraftstoffs zurechenbar ist, aus den Zylinderdruckmesswerten.
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Während
die zweite Einspritzung gemäß dem ersten Gesichtspunkt
der vorliegenden Erfindung eine größere Menge
des Krafftstoffs als die erste Einspritzung einspritzt, ist die
zweite Einspritzung gemäß diesem Gesichtspunkt
der vorliegenden Erfindung die Haupteinspritzung, deren Einspritzmenge
und Einspritzzeit gesteuert sind, um während eines Verbrennungszykluses
einen Hauptteil des Abtriebsdrehmoments zu erzeugen. In dem Fall
einer derartigen Haupteinspritzung kann auch dann, wenn die Haupteinspritzung
keine größere Menge des Krafftstoffs als die erste
Einspritzung einspritzt, gesagt werden, dass der tatsächliche
Verbrennungszustand des durch die erste Einspritzung eingespritzten
Kraftstoffs zudem die Verbrennung des durch die zweite Einspritzung
(Haupteinspritzung) eingespritzten Kraftstoffs (zweite Verbrennung)
beeinflusst, die nach der ersten Einspritzung durchgeführt
wird. Daher erzielt dieser Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung
ebenfalls dieselbe Wirkung wie die des ersten Gesichtspunkts.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem
die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gemäß einem
der vorhergehenden Gesichtspunkte und wenigstens eines von der Einspritzeinrichtung
zum Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennkammer und dem Zylinderdrucksensor
zum Messen des Zylinderdrucks in der Brennkammer auf. Das Kraftstoffeinspritzsteuersystem
kann dieselben Wirkungen wie die vorhergehend genannten verschiedenen
Wirkungen haben.
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Merkmale
und Vorteile von Ausführungsbeispielen sowie Betriebsverfahren
und die Funktion der bezüglichen Teile sind aus einem Studium
der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung, der angehängten
Ansprüchen und der Zeichnungen ersichtlich, die alle einen
Teil dieser Anmeldung bilden.
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In
den Zeichnungen:
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1 ist
ein Konstruktionsschaubild, das einen Umriss eines Fahrzeugsteuersystems
zeigt, welches als ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wirkt;
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2 ist
ein Flussdiagramm, das einen durch eine ECU ausgeführten
Steuervorgang einer Piloteinspritzmenge gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
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3 ist
ein Flussdiagramm, das ein Unterroutinenverarbeiten zum Schätzen
eines Pilotverbrennungszustands gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel zeigt;
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4 ist
ein Flussdiagramm, das ein Unterroutinenverarbeiten zum Korrigieren
der Piloteinspritzmenge gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
zeigt;
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5 ist
ein Zeitschaubild, das eine Veränderung einer Wärmeabgaberate
aufgrund einer Piloteinspritzung und einer Haupteinspritzung gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
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6 ist
ein Zeitschaubild, das eine Veränderung einer Anstiegszeitdauer
aufgrund einer Veränderung der Piloteinspritzmenge gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
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7 ist
ein Flussdiagramm, das einen Steuervorgang einer Piloteinspritzmenge
gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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8 ist
ein Flussdiagramm, das ein Unterroutinenverarbeiten gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
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Nachfolgend
ist eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
In der nachfolgenden Beschreibung ist als ein Beispiel ein Fall
erklärt, in dem die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung
in ein System (ein Maschinensteuersystem) zum Durchführen
einer Maschinensteuerung einer Hubkolbenmaschine (Brennkraftmaschine)
für ein vierrädriges Fahrzeug aufgenommen ist.
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1 ist
ein Konstruktionschaubild, das einen Umriss eines mit einer Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ausgerüstetes Fahrzeugsteuersystem
zeigt. Wie es in 1 gezeigt ist, führt
das Maschinensteuersystem eine Steuerung einer Vierzylinder-Dieselmaschine 10 durch,
die mit einer Common Rail-Kraftstoffeinspritzvorrichtung ausgerüstet
ist. Das in 1 gezeigte Maschinensteuersystem
weist zum Steuern der Maschine 10 verschiedene Sensoren,
eine ECU 50 (elektronische Steuereinheit) und dergleichen
auf. Nachfolgend sind jeweilige Komponenten, die das System einschließlich
der Maschine 10 als das Steuerziel bilden, ausführlich
beschrieben.
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Die
Maschine 10 ist aufgebaut, indem Kolben (nicht gezeigt)
jeweils in vier Zylindern 20 aufgenommen sind. Eine Drehstellung
(und letztendlich eine Drehzahl und dergleichen) einer Kurbelwelle
(einer Abtriebswelle), die an den Kolben vorgesehen ist, kann mit
einem Kurbelwinkelsensor 41 gemessen werden. Das heißt, dass
der Kurbelwinkelsensor 41 gestaltet ist, um ein Kurbelwinkelsignal
an die ECU 50 bei jedem vorbestimmten Kurbelwinkel (beispielsweise
in einem Zyklus von 30° CA) auszugeben.
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Ein
variabler Ventilmechanismus 23 ist an einer Nockenwelle
als ein Ventilbetätigungsmechanismus für ein Einlassventil
und ein Abgasventil vorgesehen. Der variable Ventilmechanismus 23 variiert
kontinuierlich Ventilöffnungs-/-schließbetriebsbedingungen,
wie z. B. Ventilöffnungs-/-schließzeiten und einen
Ventilüberlappbetrag des Einlassventils und des Abgasventils,
mit einem bekannten variablen Ventilzeitenmechanismus (VTC). In
diesem System wird eine Sensorausgabe eines Nockenpositionssensors
der ECU 50 sequenziell eingegeben. Der variable Ventilmechanismus 23 wird
gemäß einem Befehl von der ECU 50 geeignet
betätigt, um eine optimale Ventilöffnungs-/-schließbetriebsbedingung
in Übereinstimmung mit einem Maschinenbetriebszustand,
einer Anforderung eines Fahrers oder dergleichen zu jeder Zeit zu
verwirklichen.
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Ein
Luftströmungsmessgerät 14 ist in einem
Einlassrohr 11, das ein Einlasssystem der Maschine 10 bildet,
zum Messen einer Menge von Frischluft vorgesehen, die durch eine
Luftreinigungseinrichtung 13 aufgenommen wird, welche sich
an dem stromaufwärtigsten Abschnitt des Einlassrohrs 11 befindet.
Ein Zwischenkühler 15 (eine Kühlvorrichtung)
ist in dem Einlassrohr 11 zum Kühlen der Einlassluft
vorgesehen. Ein Umgehungsdurchgang 11b, der den Zwischenkühler 15 umgeht,
ist in dem Einlassrohr 11 ausgebildet. Ein Verhältnis
zwischen der durch den Zwischenkühler 15 gekühlten
Einlassluft und der durch den Umgehungsdurchgang 11b strömenden
Einlassluft wird durch Einstellen eines Öffnungsgrads eines
Umgehungsventils 15a eingestellt.
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Ein
elektronisch gesteuertes Drosselventil 16 ist stromabwärts
des Zwischenkühlers 15 vorgesehen, oder genauer
gesagt stromabwärts des Umgehungsventils 15a,
das an einer Anschlussstelle des Umgehungsdurchgangs 11b vorgesehen
ist. Ein Öffnungsgrad des Drosselventils 16 wird
durch einen Aktor elektronisch eingestellt, wie z. B. einen Gleichstrommotor.
Das Drosselventil 16 ist mit einem Drosselstellungssensor 16a zum
Messen einer Stellung (d. h. des Öffnungsgrads) oder einer
Bewegung (d. h. der Veränderung der Stellung) des Drosselventils 16 versehen.
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Ein
DPF 17 (Dieselpartikelfilter) ist in einem Angasrohr 12 vorgesehen,
das ein Abgassystem der Maschine 10 bildet. Der DPF 17 wirkt
als eine Abgasreinigungsvorrichtung zum Auffangen von Partikelmaterie (PM)
in dem Abgas. Ein Abgastemperatursensor 17a ist stromaufwärts
des DPF 17 zum Messen einer Abgastemperatur vorgesehen.
Der DPF 17 ist ein kontinuierlich regenerativer PM-Entfernungsfilter
zum Auffangen der Partikelmaterie in dem Abgas. Der DPF 17 kann
beispielsweise kontinuierlich durch wiederholtes Durchführen
einer Verbrennung und eines Entfernens der gesammelten Partikelmaterie
(d. h. einer Regenerationsabwicklung) verwendet werden, beispielsweise
durch eine Nacheinspritzung, die nach einer Haupteinspritzung durchgeführt
wird, welche einen Hauptteil des Ausgabedrehmoments erzeugt. Der
DPF 17 stützt einen auf Platin basierenden Oxidationskatalysator
(nicht gezeigt) zum Entfernen von sowohl HC und CO als auch eines organisch
löslichen Anteils (SOF – „soluble organic
fraction") als einer der Partikelmateriebestandteile.
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Eine
Einspritzeinrichtung 21 und ein Zylinderdrucksensor 20a sind
fernen in der Brennkammer eines jeden Zylinders 20 vorgesehen.
Die Einspritzeinrichtung 21 ist eine elektromagnetisch
angetriebene Einspritzeinrichtung, die eine Einspritzzufuhr von
Kraftstoff (Leichtöl), der zur Verbrennung in der Brennkammer
verwendet wird, direkt in die Brennkammer durchführt. Der
Zylinderdrucksensor 20a misst einen Druck (Zylinderdruck)
an einem Messabschnitt, der in der Brennkammer vorgesehen ist (d.
h. an einem vorderen Ende einer Sonde, die in die Brennkammer eingebracht
ist).
-
Hochdruckkraftstoff
wird sequenziell von einer Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) zu einer
Common Rail 22 gepumpt, so dass die Common Rail 22 den
Kraftstoff mit einem hohem Druck speichert, der zu einem Einspritzdruck äquivalent
ist. Die Einspritzeinrichtung 21 ist mit der Common Rail 22 als
ein Drucksammelrohr durch ein Hochdruckkraftstoffrohr verbunden.
Die Common Rail 22 ist mit einem Kraftstoffdrucksensor 22a zum
Messen des Kraftstoffdrucks in der Common Rail 22 versehen
(Common Rail-Druck). Somit kann der Ursprungsdruck des einzuspritzenden
und durch jede Einspritzeinrichtung 21 zuzuführenden
Kraftstoffs zu jeder Zeit überwacht werden.
-
In
der Maschine 10 (Dieselmaschine) gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine erforderliche
Menge des Kraftstoffs eingespritzt und zu jedem Zylinder 20 nach
Bedarf durch einen Ventilöffnungsantrieb der Einspritzeinrichtung 21 zugeführt.
Das heißt, dass die Einlassluft von dem Einlassrohr 11 während dem
Betrieb der Maschine 10 durch eine Öffnungshandlung
des Einlassventils in die Brennkammer der Zylinder 20 eingebracht
und anschließend mit dem eingespritzten und von der Einspritzeinrichtung 21 zugeführten Kraftstoff
gemischt wird, um ein Mischungsgas auszubilden. Das Mischungsgas
wird durch den Kolben in den Zylinder 20 verdichtet, wodurch
das Mischungsgas zündet (durch Selbstzündung)
und verbrennt. Durch die Verbrennung ausgebildetes Abgas wird durch
eine Öffnungshandlung des Abgasventils an das Abgasrohr 12 abgegeben.
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Ein
Turbolader 18 ist zwischen dem Einlassrohr 11 und
dem Abgasrohr 12 abgeordnet. Der Turbolader 18 hat
einen Einlassverdichter 18a, der in dem Einlassrohr 11 vorgesehen
ist, und eine Abgasturbine 18b, die in dem Abgasrohr 12 vorgesehen
ist. Der Verdichter 18a und die Turbine 18b sind
durch eine Welle 18c verbunden. Das heißt, dass
das durch das Abgasrohr 12 strömende Abgas die
Abgasturbine 18b dreht und die Drehkraft der Abgasturbine 18b durch
die Welle 18c zu dem Einlassverdichter 18a übertragen
wird. Der Einlassverdichter 18a verdichtet die durch das
Einlassrohr 11 strömende Luft, wodurch die Luft
vorverdichtet wird. Das Vorverdichten verbessert einen Füllwirkungsgrad
der Einlassluft an jeden Zylinder 20. Bei dem Vorverdichten
wird die vorverdichtete Luft durch den Zwischenkühler 15 gekühlt,
wodurch ein Füllwirkungsgrad an jeden Zylinder 20 weiterverbessert
wird.
-
Zudem
ist eine AGR-Vorrichtung 19 zwischen dem Einlassrohr 11 und
dem Abgasrohr 12 angeordnet, um einen Teil des Abgases
als ein AGR-Gas (Abgasrückführungsgas) an das
Einlasssystem rückzuführen. Die AGR-Vorrichtung 19 besteht
aus einem AGR-Rohr 30, das das Einlassrohr 11 und
das Abgasrohr 12 verbindet, und einem AGR-Ventil 19a,
das aus einem elektromagnetischen Ventil und dergleichen besteht.
Das elektromagnetische Ventil des AGR-Ventils 19a ist stromabwärts
des Drosselventils 16 in dem Einlassrohr 11 vorgesehen
und kann durch dessen Ventilöffnungsgrad einen Durchgangsbereich
des AGR-Rohrs 30 und letztendlich ein AGR-Verhältnis
einstellen. Das AGR-Verhältnis ist ein Verhältnis
einer Menge des AGR-Gases, das zu dem Zylinder rückgeführt
wird, zu der Menge des Gesamtabgases.
-
Ein
AGR-Kühler 19c nach wasserkühlender Art
(eine Kühlvorrichtung) zum Kühlen des AGR-Gases mit
einem Kühlmittel ist in dem AGR-Rohr 30 vorgesehen
(d. h. in einem Verbindungsdurchgang zwischen dem Einlassdurchgang
und dem Abgasdurchgang). Ein Umgehungsdurchgang 30b, der
die AGR-Kühleinrichtung 19c umgeht, ist in dem
AGR-Rohr 30 ausgebildet. Die AGR-Vorrichtung 19 ist
derart aufgebaut, dass ein Rückführpfad des Abgases
durch einen Zustand des Umgehungsventils 19b entschieden
wird. Die AGR-Vorrichtung 19 kann durch Rückführen
eines Teils des Abgases an das Einlasssystem durch das AGR-Rohr 30 eine Verbrennungstemperatur
senken, wodurch die Erzeugung von NOx verhindert wird. Des Weiteren
kann durch Durchführen einer Auswahl (eines Schaltens)
des Rückführpfads und durch eine variable Steuerung
des Strömungsdurchgangsbereichs mit dem Umgehungsventil 19b ein
Verhältnis zwischen dem durch die AGR-Kühlrichtung 19c gekühlten
Abgas und dem durch den Umgehungsdurchgang 30b strömenden
Abgas eingestellt werden.
-
Zusätzlich
zu den Ausgaben (den Messsignalen) der vorhergehend beschriebenen
Sensoren werden Signale von verschiedenen Sensoren, wie z. B. einen
Beschleunigersensor 42 zum Messen eines Betätigungsbetrags
einer Beschleunigungseinrichtung durch einen Fahrer (d. h. eine
Beschleunigungseinrichtungsstellung ACCP) der ECU 50 sequentiell
eingegeben, die als die Maschinensteuervorrichtung wirkt. Die ECU 50 betätigt
verschiedene Aktoren, wie z. B. die Einspritzeinrichtung 21,
basierend auf den Messsignalen der verschiedenen Sensoren zum Steuern
eines Betriebszustands der Maschine 10.
-
Genauer
gesagt weist die ECU 50 einen Mikrocomputer (nicht gezeigt)
auf. Der Mikrocomputer besteht im Wesentlich aus verschiedenen Berechnungsvorrichtungen,
Speichervorrichtungen, Signalverarbeitungsvorrichtungen, Kommunikationsvorrichtungen
und dergleichen, wie z. B. einer CPU (Hauptverarbeitungseinheit)
zum Durchführen verschiedener Arten von Berechnungen, einem
RAM (Random Access-Memory; Schreib-Lese-Speicher) als ein Hauptspeicher
zum vorübergehenden Speichern von Daten bei dem Vorgang der
Berechnung, Berechnungsergebnisse und dergleichen, einem ROM (Nur-Lese-Speicher)
als ein Programmspeicher, einen EEPROM (elektrisch widerbeschreibbaren
nicht flüchtigen Speicher) als einen Speicher zur Datensicherung,
einem Backup-RAM (einem RAM, der durch eine Backup-Stromzufuhr,
wie z. B. eine Fahrzeug-Batterie, mit Strom versorgt wird), Signalverarbeitungsvorrichtungen,
wie z. B. einem A/D-Wandler und einem Uhrerzeugungsschaltkreis,
und Eingabe/Ausgabeanschlüsse zum Eingeben/Ausgeben von
Signalen von/zu einer Außenseite.
-
Des
Weiteren ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein
Hochgeschwindigkeitsprozessor zur digitalen Signalverarbeitung (DSP)
zusätzlich zu der CPU vorgesehen, um eine Verarbeitungsgeschwindigkeit der
in der Steuerung durchgeführten Signalverarbeitung zu verbessern
(insbesondere einer Signalverarbeitung, die die Ausgabe des Zylinderdrucksensors 20a betrifft).
Der ROM speichert zuvor verschiedene Programme, Steuerabbilder und
dergleichen, die die Maschinensteuerung betreffen, einschließlich
eines Programms, dass die Einspritzsteuerung betrifft. Der Datensicherungsspeicher
(bspw. der EEPROM) speichert zuvor verschiedene Steuerdaten und
dergleichen einschließlich Designdaten der Maschine 10.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel berechnet die ECU 50 eine
Kraftstoffeinspritzmenge (als ein Maschinensteuerbetrag) basierend
auf den sequentiell eingegebenen, verschiedenen Sensorausgaben (den Messsignalen)
und steuert das Maschinendrehmoment (Abtriebsdrehmoment bzw. Ausgabedrehmoment), das
durch eine Verbrennung in der Maschine 10 erzeugt wird,
basierend auf der Kraftstoffeinspritzmenge. Das heißt,
dass beispielsweise die ECU 50 die Kraftstoffeinspritzmenge
in Übereinstimmung mit dem Beschleunigungseinrichtungsbetätigungsbetrag
ACCP des Fahrers berechnet und ein Einspritzsteuersignal ausgibt,
das eine Kraftstoffeinspritzung mit der Kraftstoffeinspritzmenge
an die Einspritzeinrichtung 21 zu einer Einspritzzeit entsprechend
einem Maschinenbetriebszustand einer jeden Zeit richtet. Folglich
wird das Abtriebsdrehmoment der Maschine 10 basierend auf
einem Antriebsbetrag der Einspritzeinrichtung 21 auf einen Sollwert
gesteuert (bspw. basierend auf einer Ventilöffnungszeitdauer).
-
Die
Dieselmaschine führt eine Verbrennung durch Selbstzündung
durch und ein Einlassdrosselventil (das Drosselventil 16),
das in dem Einlassdurchgang der Maschine 10 vorgesehen
ist, wird normalerweise auf einem konstanten Öffnungsgrad
gehalten (bspw. in einem vollständig geöffneten
Zustand). Daher ist die Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge ein
Hauptteil der Verbrennungssteuerung der Maschine 10.
-
Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, wie in dem Fall
der Vorrichtung, die in jedem der vorhergehend genannten Patentdokumente
1 und 2 beschrieben ist, die Kraftstoffeinspritzsteuerung in der
Form einer Mehrfacheinspritzung (mehrstufigen Einspritzung) durchgeführt.
Das heißt, dass in einem Verbrennungszyklus vor einer Haupteinspritzung
(zweite Einspritzung) zum Erzeugen des Abtriebsdrehmoments eine
Piloteinspritzung (erste Einspritzung) mit einer Einspritzmenge
durchgeführt wird, die kleiner als eine Einspritzmenge
der Haupteinspritzung ist. Die Haupteinspritzung ist eine Einspritzung,
deren Einspritzmenge und Einspritzzeit derart gesteuert sind, dass
der durch die Haupteinspritzung eingespritzte Kraftstoff nahe einem
oberen Totpunkt des Verdichtungshubs innerhalb einer Einspritzzeitdauer
zündet. Die Piloteinspritzung ist eine Einspritzung, deren Einspritzmenge
und Einspritzzeit derart gesteuert sind, dass die Kraftstoffeinspritzung
vor dem oberen Totpunkt des Verdichtungshubs abgeschlossen ist und
ein Teil des durch die Piloteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs
nahe dem oberen Totpunkt des Verdichtungshubs nach einer Vormischzeitdauer
zündet.
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Demnach
hat die Piloteinspritzung folgende Wirkungen. Sprich, da die Verbrennung
des durch die Piloteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs (nachfolgend
als Pilotverbrennung oder erste Verbrennung bezeichnet) vor der
Verbrennung des durch die Haupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs
(nachfolgend als Hauptverbrennung oder zweite Verbrennung bezeichnet)
auftritt, wird eine Wandflächentemperatur der Brennkammer
vor einem Start der Hauptverbrennung erhöht. Folglich kann
eine Zündverzögerung der Hauptverbrennung begrenzt
werden, wodurch ein Verbrennungsgeräusch verringert wird,
das durch eine schnelle Verbrennung des Kraftstoffs in einer kurzen
Zeit verursacht wird. Da darüber hinaus das durch die Piloteinspritzung ausgebildete
Vormischgas in einem frühen Stadium der Hauptverbrennung
verbrennt, kann die Einspritzmenge der Haupteinspritzung verringert
werden. Folglich kann die Verbrennungsgastemperatur verringert werden, um
eine Erzeugung des NOx zu verringern.
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Die
ECU 50 (Kraftstoffeinspriztsteuervorrichtung) berechnet
eine Solleinspritzmenge und eine Solleinspritzzeit des einzuspritzenden
Kraftstoffs während einem Verbrennungszyklus für
jede der Einspritzeinrichtungen 21 basierend auf einer
Maschinendrehzahl, die durch den Kurbelwinkelsensor 41 gemessen
wird, Parametern, die sich auf eine Maschinenlast beziehen, und
dergleichen. Die Parameter, die mit der Maschinenlast in Beziehung
stehen, umfassen den Beschleunigungseinrichtungsbetätigungsbetrag
ACCP des Fahrers, der mit dem Beschleunigungseinrichtungssensor 42 gemessen
wird, dem Öffnungsgrad des Drosselventils 16, der
mit dem Drosselstellungssensor 16a gemessen wird, einen
Einlassdruck und dergleichen. Des Weiteren berechnet die ECU 50 eine
Solleinspritzmenge und eine Solleinspritzzeit einer jeden der Haupteinspritzung und
Piloteinspritzung basierend auf den Parametern, die mit der Maschinelast
in Beziehung stehen, der Maschinendrehzahl und dergleichen.
-
Nachfolgend
ist die Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge der Piloteinspritzung
mit Bezug auf die in 2 und 4 gezeigten
Flussdiagramme ausführlich erklärt. Diese Verarbeitung
wird in einem vorbestimmten Zyklus (bspw. einem Zyklus von 10 ms)
durch den Mikrocomputer (CPU oder DSP) in der ECU 50 wiederholt
ausgeführt.
-
Als
erstes wird in S10 (einem Erlangungsbereich) des im 2 gezeigten
Flussdiagramms ein Zylinderdrucksignal (ein Zylinderdruckmesswert)
erlangt, der mit dem Zylinderdrucksensor 20a gemessen wird.
Anschließend wird in S20 (einem Schätzbereich
eines ersten Verbrennungszustands) ein Verbrennungszustand des durch
die Piloteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs (bspw. die Einspritzmenge)
basierend auf dem Zylinderdruck geschätzt, der der Hauptverbrennung
zurechenbar ist (d. h. der Zylinderdruck wie aus der Hauptverbrennung:
nachfolgend als ein Zylinderdruck zur Zeit der Hauptverbrennung
oder als ein Zylinderdruck zur Zeit der zweiten Verbrennung bezeichnet)
unter den erlangten Zylinderdruckerlangungswerten.
-
Wie
es vorhergehend beschrieben ist, berechnet die ECU 50 die
Solleinspritzmenge der Piloteinspritzung basierend auf der Maschinenlast
und der Maschinendrehzahl. Im nachfolgenden S30 wird die Solleinspritzmenge
basierend auf den geschätzten Verbrennungszustand der Pilotverbrennung
korrigiert, um die in S20 geschätzte tatsächliche
Einspritzmenge basierend auf der berechneten Solleinspritzmenge
der Piloteinspritzmenge anzunähern. Dann wird in S40 ein
Betrieb der Einspritzeinrichtung 21 (bspw. eine Ventilöffnungszeitdauer)
gesteuert, um die in S20 korrigierte Solleinspritzmenge zu erreichen.
-
3 zeigt
eine Unterroutinenverarbeitung zum Schätzen des Zustandes
der Pilotverbrennung in S20. Zuerst wird in S21 ein Zylinderdruck
zur Zeit der Hauptverbrennung, der der Hauptverbrennung zurechenbar
ist, aus den in S10 erlangten Zylinderdruckmesswerten erfasst. Es
ist beispielsweise vorzuziehen, einen Zylinderdruckmesswert nach
dem TDC als den Zylinderdruck zur Zeit der Hauptverbrennung zu erhalten.
-
Unter
der Annahme, dass eine durch die Verbrennung pro Zeiteinheit (pro
vorbestimmten Kurbelwinkel) erzeugte Wärmemenge eine Wärmeabgaberate
ist, wird in S22 eine Wärmeabgaberate dQm durch die Hauptverbrennung
basierend auf wenigstens dem Zylinderdruck zur Zeit der Hauptverbrennung
berechnet. Nachfolgend ist ein Beispiel eines Berechnungsverfahrens
der Wärmeabgaberate dQm erklärt.
-
Ein
Zylinderinnenvolumen Vθ ist durch die nachfolgende Gleichung
1 ausgedrückt. Gleichung
1:
-
In
Gleichung 1 stellt Vc einen Totraum (m
3)
dar, S ist ein Kolbenhub (m), L ist eine Pleuellänge (l)
und θc ist ein Kurbelwinkel (°). Ein durch das
Zylinderinnenvolumen Vθ und den Kurbelelwinkel θc
festgelegter Differentialwert kann in Echtzeit jedes Mal berechnet
werden, wenn der Kurbelwinkel θc aktualisiert wird, oder kann
im Voraus berechnet werden und sequentiell aus einem Datenabbild
ausgelesen werden, das in einem Speicher gesichert ist. Ein Differentialwert,
der durch den Zylinderdruck Pc und dem Kurbelwinkel θc
festgelegt ist, kann durch Verarbeiten des Messsignals des Zylinderdrucksensors
20a mit
dem DSP erhalten werden. Eine Wärmeabgaberate q (= dQ/dθc)
wird durch nachfolgende Gleichung 2 berechnet. Unter der Annahme, dass
ein Verhältnis κ einer spezifischen Wärme
konstant ist, wird nachfolgende Gleichung 2 in Echtzeit berechnet. Gleichung
2:
-
Eine
tatsächliche Veränderung der Wärmeabgaberate
H tritt in einem Modus auf, der in Teil (b) von 5 gezeigt
ist. Teil (a) von 5 zeigt eine Veränderung
eines Einspritzanweisungssignal INJ (eine Solleinspritzmenge). Eine
horizontale Achse eins jeden der Teile (a) und (b) von 5 stellt
ein Verstreichen von Zeit dar. Teil (a) von 5 zeigt,
dass eine Einspritzzeitdauer der Piloteinspritzung kürzer
als die der Haupteinspritzung ist. In Übereinstimmung damit
zeigt Teil (b) von 5, dass die Piloteinspritzmenge
kleiner als die Haupteinspritzmenge ist und dass eine Wärmeerzeugung
durch die Piloteinspritzung (gezeigt durch einen schraffierten Bereiche
Iq) kleiner als die Wärmeerzeugung durch die Haupteinspritzung
ist (gezeigt durch einen gepunkteten Bereich Iqm).
-
Anschließend
wird im S23 eine Zeit berechnet, die tatsächlich für
die Hauptwärmeabgaberate dQm erforderlich ist, um um einen
vorbestimmten Betrag anzusteigen, d. h. eine Anstiegszeitdauer Tdqm,
die in Teil (b) von 5 gezeigt ist. Genauer gesagt
werden eine erste Zeit t1, wenn die Hauptwärmeabgaberate
dQm einen ersten Schwellenwert α erreicht, und eine zweite
Zeit t2, wenn die Hauptwärmeabgaberate dQm einen zweiten
Schwellenwert β erreicht, gemessen und die Anstiegszeitdauer
Tdqm wird aus einem Unterschied zwischen den Zeiten t1, t2 berechnet.
Es kann gesagt werden, dass die Anstiegszeitdauer Tdqm eine Verbrennungsgeschwindigkeit
der Hauptverbrennung darstellt. Das bedeutet, dass es gesagt werden
kann, dass die Verbrennungsgeschwindigkeit langsamer ist, wenn die
Anstiegszeitdauer Tdqm länger ist.
-
In
S24 wird anschließend eine Sollanstiegszeitdauer Tdqmt
berechnet. Genauer gesagt, wie es vorhergehend beschrieben ist,
wird ein Abbild, das eine Beziehung zwischen der Sollanstiegszeitdauer
Tdqmt und wenigstens einem von der Maschinenlast, der Maschinendrehzahl
und der Solleinspritzmenge zeigt, zuvor in dem ROM, dem EEPROM oder
dergleichen gespeichert und die Sollanstiegszeitdauer Tdqmt wird
unter Verwendung des Abbildes berechnet. Es ist vorzuziehen, das
Abbild als ein Basisabbild festzusetzen und die Sollanstiegszeitdauer
Tdqmt zu korrigieren, die aus dem Basisabbild mit wenigstens einem
von einer AGR-Rate, einer AGR-Gasmenge und einer AGR-Gastemperatur
berechnet wird.
-
In
S25 wird dann eine Abweichung ΔTdqm (= Tdqm – Tdqmt)
zwischen der in S23 berechneten Anstiegszeitdauer Tdqm und der in
S24 berechneten Sollanstiegszeitdauer Tdqmt berechnet. Die Piloteinspritzmenge
(im Sinne des Verbrennungszustands) beeinflusst nicht nur die Pilotverbrennung
durch die Piloteinspritzung sondern zudem die Hauptverbrennung.
Des Weiteren, da die Haupteinspritzmenge größer
als die Piloteinspritzmenge ist, tritt dann, falls sich die Piloteinspritzmenge
verändert, eine größere Veränderung
in dem Zylinderdruck zur Zeit der Hauptverbrennung als in dem Zylinderdruck
auf, der der Pilotverbrennung zurechenbar ist (d. h. der Zylinderdruck
der Pilotverbrennung: nachfolgend als Zylinderdruck zur Zeit der
Pilotverbrennung bezeichnet).
-
Angesichts
dessen wird in der Unterroutineverarbeitung von S20 (S21 bis S25)
die Anstiegszeitdauerabweichung ΔTdqm als ein Wert bezüglich
der Piloteinspritzmenge geschätzt, die den Pilotverbrennungszustand
in hohem Maße beeinflusst. Das bedeutet, dass dann, wenn
die tatsächliche Piloteinspritzmenge qpinj kleiner als
der Sollwert ist (mit Bezug auf Teil (a) von 6), die
Anstiegszeitdauer Tdqm kürzer als in dem Fall ist, in dem
die tatsächliche Piloteinspritzmenge qpinj gleich zu dem
Sollwert ist (mit Bezug auf Teil (b) von 6). Daher
wird die Abweichung ΔTdqm (= Tdqm – Tdqmt) ein
negativer Wert. Wenn die tatsächliche Piloteinspritzmenge
qpinj größer als der Sollwert ist (mit Bezug auf
Teil (c) von 6), ist die Anstiegszeitdauer Tdqm
länger als in dem Fall, in dem die tatsächliche
Piloteinspritzmenge qpinj gleich zu dem Sollwert ist. Daher wird
die Abweichung ΔTdqm ein positiver Wert.
-
Eine
horizontale Achse der in 6 gezeigten Graphen gibt ein
Verstreichen von Zeit an. Eine vertikale Achse eines jeden Teils
(a), (b) und (c) von 6 gibt die Wärmeabgaberate
H an. Eine vertikale Achse des Teils (d) von 6 gibt einen
Messwert des Zylinderdrucksensors 20a an. Eine durchgezogene
Linie „a" in Teil (d) von 6 zeigt
eine Zylinderdruckveränderung zu einer Nichtverbrennungszeit
(d. h. bei einem Abgashub) und eine strichgepunktete Linie „b"
und eine gepunktete Linie „c" zeigen Zylinderdruckveränderungen zu
einer Verbrennungszeit (d. h. bei einem Verbrennungshub). Die strichgepunktete Linie „b"
in Teil (d) von 6 zeigt eine Zylinderdruckveränderung
in dem Fall, in dem nur die Haupteinspritzung durchgeführt
wird, ohne die Piloteinspritzung durchzuführen. Die gepunktete
Linie „c" in Teil (d) von 6 zeigt
eine Zylinderdruckveränderung in dem Fall, in dem die Piloteinspritzung
vor der Haupteinspritzung durchgeführt wird. Jeder der
Teile (a) bis (c) von 6 zeigt eine Veränderung
der Wärmeabgaberate H, die basierend auf der Zylinderdruckveränderung
berechnet wird, die durch die gepunktete Linie in Teil „c"
(d) in 6 gezeigt ist.
-
4 zeigt
ein Unterroutinenverarbeiten zum Korrigieren der Piloteinspritzmenge
in S30. Zuerst wird in S31 die Anstiegszeitdauerabweichung ΔTdqm,
die in S25 berechnet wird, ausgelesen. Im Nachfolgenden S32 wird
es bestimmt, ob die Abweichung ΔTdqm ein positiver Wert
oder ein negativer Wert ist.
-
Wenn
die Abweichung ΔTdqm als ein positiver Wert bestimmt ist,
wird es in S33 bestimmt, das die tatsächliche Piloteinspritzmenge
qpijn größer als der Sollwert ist und der Sollwert
wird korrigiert, um die Piloteinspritzmenge qpinj zu verringern.
Wenn die Abweichung ΔTdqm als ein negativer Wert bestimmt
ist, wird es in S34 bestimmt, dass die tatsächliche Piloteinspritzmenge
qpinj kleiner als der Sollwert ist und der Sollwert wird korrigiert,
um die Piloteinspritzmenge qpinj zu erhöhen. Wenn der Wert
der Abweichung Tdqm gleich Null ist, wird die Verarbeitungsreihe
in S30 (S31 bis S34) beendet, ohne den Sollwert der Piloteinspritzmenge
qpinj zu korrigieren.
-
Das
vorhergehende beschriebene Ausführungsbeispiel hat die
nachfolgenden hervorragenden Wirkungen.
-
Die
tatsächliche Einspritzmenge (der Verbrennungszustand) durch
die Piloteinspritzung wird basierend auf dem Messwert bezüglich
des Zylinderdrucks zur Zeit der Hauptverbrennung aus den Zylinderdruckmesswerten
geschätzt. Die Veränderung in dem Zylinderdruck
zur Zeit der Hauptverbrennung, der die Veränderung der
Piloteinspritzmenge begleitet, ist größer als
die Veränderung in dem Zylinderdruck zur Zeit der Pilotverbrennung.
Daher kann ein Genauigkeitsniveau, das für den Zylinderdrucksensor 20a erforderlich
ist, im Vergleich zu dem Fall verringert werden, in dem die Piloteinspritzmenge
basierend auf dem Zylinderdruck zur Zeit der Pilotverbrennung geschätzt
wird, der sich nur leicht verändert.
- (2)
Die tatsächliche Piloteinspritzmenge wird basierend auf
der Zeit geschätzt (d. h. der Anstiegszeitdauer Tdqm),
die dafür erforderlich ist, dass sich die Wärmeabgaberate
durch die Hauptverbrennung um einen vorbestimmten Betrag verändert.
Das bedeutet, dass es dann, wenn die Anstiegszeitdauer Tdqm kürzer
als die aus dem Sollwert berechnete Zeitdauer ist, bestimmt wird
(geschätzt wird), dass die tatsächliche Piloteinspritzmenge
qpinj klein ist und der Sollwert der Piloteinspritzmenge qpinj wird
korrigiert und erhöht. Wenn die Anstiegszeitdauer Tdqm
länger als die von dem Sollwert berechnete Zeitdauer ist,
wird es bestimmt (geschätzt), dass die tatsächliche
Piloteinspritzmenge qpinj groß ist und der Sollwert der
Piloteinspritzmenge qpinj wird korrigiert und herabgesetzt.
Im
Vergleich zu der Wärmeerzeugung Iqm (gezeigt durch den
gepunkteten Bereich im Teil (b) von 5), die
durch Integrieren der Wärmeabgaberate H berechnet wird,
ist ein Messwert der Wärmeabgaberate H (d. h. ein Zylinderdruckmessfehler)
klein, der in der Anstiegszeitdauer Tdqm enthalten ist, welche die Integration
nicht erfordert. Demnach kann die Schätzgenauigkeit der
tatsächlichen Piloteinspritzmenge verbessert werden. Das
bedeutet, dass das Genauigkeitsniveau, das für den Zylinderdrucksensor 20a erforderlich ist,
weiter verringert werden kann.
- (3) Die Veränderung der Hauptwärmeabgaberate
dQm aufgrund der Veränderung der Piloteinspritzmenge ist
dann größer, wenn die Hauptwärmeabgaberate
dQm zunimmt, als dann, wenn die Hauptwärmeabgaberate dQm
abnimmt. In dem angesichts dessen gemachten vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird der Sollwert der Piloteinspritzmenge qpinj basierend auf der
Anstiegszeitdauer Tdqm korrigiert, bei der die Hauptwärmeabgaberate
dQm um einen vorbestimmten Betrag ansteigt. Daher kann die Schätzgenauigkeit der
Piloteinspritzmenge im Vergleich zu der Zeitdauer verbessert werden,
bei der die Hauptwärmeabgaberate dQm um den vorbestimmten
Betrag abnimmt. Das bedeutet, dass das Genauigkeitsniveau, das für den
Zylinderdrucksensor 20a erforderlich ist, weiter verringert
werden kann.
-
Wenn
die tatsächliche Haupteinspritzmenge von der Sollmenge
abweicht, beeinflusst der Abweichungsbetrag die Veränderung
der Hauptwärmeabgaberate dQm während dem Anstieg
der Hauptwärmeabgaberate dQm. Die Veränderung
der Piloteinspritzmenge beeinflusst jedoch die Veränderung
während dem Anstieg in höherem Maße als
der Abweichungsbetrag. Daher ist es dann, wenn die Piloteinspritzmenge
basierend auf der Veränderung der Hauptwärmeabgaberate
dQm während dem Anstieg geschätzt wird, weniger wahrscheinlich,
dass die Schätzgenauigkeit durch den Abweichungsbetrag
der tatsächlichen Haupteinspritzmenge beeinflusst wird.
-
Als
nächstes ist ein zweites Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung beschrieben. In dem zweiten Ausführungsbeispiel
wird eine in 7 gezeigte Verarbeitung anstelle
von der in 2 gezeigten Verarbeitung des
ersten Ausführungsbeispiels durchgeführt. Bei
der in 7 gezeigten Verarbeitung wird eine Verarbeitung
in S15 (einem zweiten Einspritzzeitsteuerbereich) vor der Verarbeitung
des Schätzens der Piloteinspritzmenge basierend auf dem
Zylinderdruck zur Zeit der Hauptverbrennung in S20 ausgeführt.
In S15 wird eine Regelung der Einspritzzeiten der Haupteinspritzung
durchgeführt, um die tatsächlichen Einspritzzeiten,
bei denen der durch die Haupteinspritzung eingespritzte Kraftstoff
tatsächlich zündet, an die Solleinspritzzeiten
anzunähern.
-
8 zeigt
eine Unterroutinenverarbeitung von S15 des Durchführens
der Regelung der Einspritzzeiten. Zuerst wird in S151 der Zylinderdruck
zur Zeit der Hauptverbrennung, der der Hauptverbrennung zurechenbar
ist, aus den in S10 erhaltenen Zylinderdruckmesswerten gemessen.
Es ist beispielsweise vorzuziehen, den Zylinderdruckmesswert nach
dem TDC als den Zylinderdruck zur Zeit der Hauptverbrennung zu erfassen.
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In
S152 wird dann der tatsächliche Zündzeitpunkt
des Haupteinspritzkraftstoffs basierend auf dem in S151 gemessenen
Zylinderdruck zur Zeit der Hauptverbrennung berechnet. Es ist beispielsweise
vorzuziehen, den tatsächlichen Zündzeitpunkt basierend
auf der Zeit zu berechnen, wenn der Zylinderdruck zur Zeit der Hauptverbrennung
während einem Verbrennungszyklus maximiert ist, oder den
tatsächlichen Zündzeitpunkt basierend auf der
Zeit zu berechnen, wenn die Anstiegsrate des Zylinderdrucks zur
Zeit der Hauptverbrennung während einem Verbrennungszyklus
maximiert ist.
-
In
S153 wird es dann bestimmt, ob eine Abweichung zwischen dem tatsächlichen
Zündzeitpunkt, der in S152 berechnet wird, und dem Sollzündzeitpunkt „gleich
zu oder weniger als" ein vorbestimmter Wert α ist. Der
Sollzündzeitpunkt wird aus einem Abbild oder dergleichen
berechnet, das zuvor in Übereinstimmung mit einer Maschinendrehzahl
und der Maschinenlast festgesetzt wird.
-
Wenn
es bestimmt ist, dass die Abweichung zwischen dem tatsächlichen
Zündzeitpunkt und dem Sollzündzeitpunkt nicht „gleich
zu oder weniger als" der vorbestimmten Wert α ist (S153:
nein), geht die Verarbeitung zu S154 über, wo die Haupteinspritzzeit
vor- oder nachgestellt wird, um die Abweichung an Null anzugleichen.
Danach wird in S155 ein Zündabweichungsflag angeschaltet.
Wenn es bestimmt ist, dass die Abweichung zwischen dem tatsächlichen
Zündzeitpunkt und dem Sollzündzeitpunkt „gleich
zu oder weniger als" dem vorbestimmten Wert α ist (S153:
ja), wird in S156 das Zündabweichungsflag abgeschaltet
und die Unterroutineverarbeitungsreihe von S151 bis S156 ist beendet.
-
Die
Verarbeitungen in S20 und S30, die in 7 gezeigt
sind, wird nicht ausgeführt, wenn das Zündabweichungsflag
an ist. Folglich wird dann, wenn das Zündabweichungsflag
an ist, ein Betrieb der Einspritzeinrichtung 21 in S40
basierend auf der Solleinspritzmenge gesteuert, die nicht in S30
korrigiert wird. Das bedeutet, dass die Schätzverarbeitung
der Piloteinspritzmenge in S20 basierend auf einer Bedingung ausgeführt wird,
dass die Abweichung zwischen dem tatsächlichen Zündzeitpunkt
und dem Sollzündzeitpunkt gleich zu oder weniger als der vorbestimmte
Wert durch die Verarbeitung von S15 wie vorhergehend beschrieben
wird.
-
In
einem Zustand, in dem die Abweichung zwischen dem tatsächlichen
Zündzeitpunkt und dem Sollzündzeitpunkt groß ist,
ist die Beziehung zwischen der Piloteinspritzmenge und der Anstiegszeitdauer schwach,
obwohl die Piloteinspritzmenge die Anstiegszeitdauer der Hauptverbrennung
beeinflusst. Daher ist es schwierig, die Piloteinspritzmenge in
einem derartigen Zustand zu schätzen. In dieser Hinsicht
wird die Piloteinspritzmenge basierend auf dem Zylinderdruck zur
Zeit der Hauptverbrennung zu der Zeit geschätzt, wenn die
Abweichung zwischen dem tatsächlichen Zündzeitpunkt
und dem Sollzündzeitpunkt gleich zu oder weniger als der
vorbestimmte Betrag ist. Daher kann die Schätzgenauigkeit
verbessert werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorhergehend beschriebenen
Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern kann wie beispielsweise
nachfolgend beschrieben abgewandelt und umgesetzt werden. Zudem
können charakteristische Ausbildungen der Ausführungsbeispiele
willkürlich miteinander kombiniert werden.
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In
den vorhergehenden Ausführungsbeispielen wird nach dem
Messen des Messwerts des Zylinderdrucksensors 20a, wie
es in Teil (d) von 6 gezeigt ist, die in jedem
der Teile (a), (b) und (c) von 6 gezeigte
Wärmeabgaberate H basierend auf den Messwert berechnet
und die Piloteinspritzmenge wird basierend auf der Veränderung
der berechneten Hauptwärmeabgaberate dQm berechnet. Alternativ
kann die Berechnung der Wärmeabgaberate basierend auf dem
Zylinderdruck ausgelassen werden und die Piloteinspritzmenge kann
basierend auf der Veränderung des Zylinderdrucks direkt
geschätzt werden. Die vorhergehend beschriebene Gleichung
2 dient zum Berechnen der Wärmeabgaberate basierend auf
dem Zylinderdruck und es gibt eine Beziehung zwischen der berechneten
Wärmeabgaberate und der Piloteinspritzmenge. Daher ist es
vorzuziehen, die Piloteinspritzmenge basierend auf den Zylinderdruck
unter Verwendung einer mathematischen Gleichung zu berechnen, die
aus einem Kombinieren der Beziehung und der Gleichung 2 besteht.
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In
den vorhergehenden Ausführungsbeispielen wird der Sollwert
der Piloteinspritzmenge qpinj basierend auf der Zeit korrigiert
(d. h. der Anstiegszeitdauer Tdqm), die tatsächlich für
die Hauptwärmeabgaberate dQm erforderlich ist, um um den
vorbestimmten Betrag anzusteigen. Alternativ, wie es in Teil (c)
von 5 gezeigt ist, kann die Korrektur basierend auf
einer Länge einer Zeitdauer durchgeführt werden,
in der die Wärmeabgaberate H höher als ein vorbestimmter
Wert γ ist. Alternativ kann die Korrektur basierend auf
einem Anstieg (einem Anstiegsbetrag pro Zeiteinheit) der Hauptwärmeabgaberate
dQm zu der Zeit durchgeführt werden, wenn die Hauptwärmeabgaberate
dQm ansteigt. Alternativ kann die Korrektur basierend auf einem
Anstiegsbetrag der Hauptwärmeabgaberate dQm durchgeführt
werden, die zu einer vorbestimmten Zeit erhalten wird.
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In
den vorhergehenden Ausführungsbeispielen wird die Piloteinspritzmenge
basierend auf der Zeit (beispielsweise der Anstiegszeitdauer Tdqm)
geschätzt, die erforderlich ist, um den Zylinderdruckmesswert zur
Zeit der Hauptverbrennung um den vorbestimmten Betrag zu verändern.
Alternativ kann die Piloteinspritzmenge basierend auf einem Veränderungsbetrag
des Zylinderdruckmesswerts zur Zeit der Hauptverbrennung geschätzt
werden, der während einer vorbestimmten Zeit hervorgerufen
wird. Beispielsweise können die Hauptwärmeabgaberaten
dQm zur ersten Zeit t1 und zur zweiten Zeit t2 jeweils gemessen
werden und ein Unterschied zwischen den Hauptwärmeabgaberaten
dQm kann als der vorhergehend genannte Veränderungsbetrag
berechnet werden. Mit einem derartigen Verfahren kann zudem die
Schätzgenauigkeit der tatsächlichen Piloteinspritzmenge
verbessert werden, da der Messfehler (Zylinderdruckmessfehler) der
Wärmeabgaberate, der in dem vorhergehend genannten Veränderungsbetrag
enthalten ist, kleiner als in der Wärmeerzeugung Iqm (durch
den gepunkteten Bereich in Teil (b) von 5 gezeigt)
ist, die durch Integrieren der Wärmeabgaberate dQm erhalten
wird.
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In
den vorhergehenden Ausführungsbeispielen wird eine Piloteinspritzmenge
basierend auf der Anstiegszeitdauer Tdqm der Wärmeabgaberate
dQm der Hauptverbrennung geschätzt. Alternativ kann die
Piloteinspritzmenge basierend auf der Wärmeerzeugung Iqm
(durch den gepunkteten Bereich in Teil (b) von 5 gezeigt)
geschätzt werden, die durch Integrieren der Wärmeabgaberate
erhalten wird. In diesem Fall spiegelt die Wärmeerzeugung
Iqm einen Veränderungsvorgang der Hauptwärmeabgaberate
dQm in der Anstiegszeitdauer wieder, in der die Hauptwärmeabgaberate
dQm von dem ersten Schwellenwert α zu dem zweiten Schwellenwert β reicht,
oder in der Zeitdauer, in der die Hauptwärmeabgaberate
dQm höher als der vorbestimmte Wert α ist. Daher
kann das Schätzergebnis der Piloteinspritzmenge erhalten
werden, das einen derartigen Veränderungsvorgang widerspiegelt.
Dieses Schema hat jedoch den Nachteil, dass ein großer
Messfehler (Zylinderdruckmessfehler) der Hauptwärmeabgaberate
dQm wie vorhergehend beschrieben enthalten ist.
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In
dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist der Zylinderdrucksensor 20a in
jedem der mehrfachen Zylinder vorgesehen. Alternativ kann der Zylinderdrucksensor 20a in
nur einem Zylinder vorgesehen sein. Auch wenn eine alterungsbedingte
Veränderung in der Maschine aufgrund einer Verdichtungsverhältnisänderung
oder dergleichen in einer derartigen Konstruktion auftritt, kann
die Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit der
alterungsbedingten Veränderung korrigiert werden. Eine
Korrektur entsprechend den alterungsbedingten Veränderungen
in Einspritzcharakteristikvariationen der mehrfachen Einspritzeinrichtung 21 kann
jedoch nicht durchgeführt werden.
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In
den vorhergehend genannten Ausführungsbeispielen wird der
Verbrennungszustand (die Einspritzmenge) des durch die Piloteinspritzung
eingespritzten Kraftstoffs basierend auf dem Verbrennungszustand des
durch die Haupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs geschätzt.
Alternativ kann die vorliegende Erfindung bei einer Voreinspritzung
zum Einspritzen von Kraftstoff nach der Piloteinspritzung und vor
der Haupteinspritzung angewandt werden und ein Verbrennungszustand
des durch die Voreinspritzung eingespritzten Kraftstoffs kann basierend
auf dem Verbrennungszustand des durch die Haupteinspritzung eingespritzten
Kraftstoffs geschätzt werden. Alternativ können
beide Verbrennungszustände der Piloteinspritzung und der
Voreinspritzung basierend auf dem Verbrennungszustand des durch
die Haupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs geschätzt
werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine Schätzung
des Verbrennungszustands des durch die Piloteinspritzung oder die
Voreinspritzung eingespritzten Kraftstoffs basierend auf dem Verbrennungszustand
des durch die Haupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs begrenzt.
Die vorliegende Erfindung kann vielmehr bei einer Schätzung eines
Verbrennungszustands eines durch eine erste Einspritzung eingespritzten
Kraftstoffs angewandt werden, die vor einer zweiten Einspritzung
bei einer Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird, basierend
auf einem Verbrennungszustand eines durch die zweite Einspritzung
eingespritzten Kraftstoffs. Dieser Fall setzt voraus, dass die zweite
Einspritzmenge größer als die erste Einspritzmenge ist.
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In
den vorhergehenden Ausführungsbeispielen wird der Sollwert
der Einspritzmenge (d. h. der Verbrennungszustand) der Piloteinspritzung
basierend auf dem Verbrennungszustand des durch die Haupteinspritzung
eingespritzten Kraftstoffs korrigiert. Alternativ kann der Sollwert
der Piloteinspritzzeit (der Verbrennungszustand) korrigiert werden.
Beispielsweise wird auch mit derselben Piloteinspritzmenge die Anstiegszeitdauer
Tdqm wie in Teil (a) von 6 verkürzt, wenn die
tatsächliche Piloteinspritzzeit früher als eine
gewünschte Zeit ist, und die Anstiegszeitdauer Tdqm wird
wie in Teil (c) von 6 verlängert, wenn
die tatsächliche Piloteinspritzzeit später als
die gewünschte Zeit ist. Daher kann eine Verarbeitung eines
Vorstellens der Einspritzzeit anstelle der Einspritzmengenverringerungsverarbeitung
in S33 durchgeführt werden und eine Verarbeitung eines
Nachstellens der Einspritzzeit kann anstelle der Einspritzmengenherabsetzverarbeitung
in S34 durchgeführt werden.
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In
den vorhergehenden Ausführungsbeispielen wird die elektromagnetisch
angetriebene Einspritzeinrichtung 21 eingesetzt. Alternativ
kann eine Piezoeinspritzeinrichtung unter Verwendung eines piezoelektrischen
Elements als ein Aktor zum Steuern des Verbrennungszustands (z.
B. der Einspritzzeit oder der Einspritzrate) eingesetzt werden.
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In
den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist die Einspritzmenge
der Haupteinspritzung größer als die Einspritzmenge
der ersten Einspritzung festgesetzt. Alternativ kann die Haupteinspritzmenge
gleich oder kleiner als die erste Einspritzmenge festgesetzt sein,
falls das Festsetzen derart durchgeführt wird, dass der
durch die Haupteinspritzung eingespritzte Kraftstoff nahe dem oberen
Totpunkt des Verdichtungshubs innerhalb der Einspritzzeitdauer zündet.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele
begrenzt sondern kann auf viele andere Weisen umgesetzt werden,
ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den angehängten
Ansprüchen festgelegt ist.
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Eine
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung steuert einen Betrieb einer
Einspritzeinrichtung derart, dass ein in eine Brennkammer pro Verbrennungszyklus
einzuspritzender Kraftstoff aufgeteilt und zumindest durch eine
erste Einspritzung und eine zweite Einspritzung eingespritzt wird,
die mit einer größeren Kraftstoffmenge als die
erste Einspritzung nach der ersten Einspritzung durchgeführt
wird. Die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung weist einen Erlangungsbereich
und einen Schätzbereich für einen ersten Verbrennungszustand
auf. Der Erlangungsbereich erlangt einen Messwert eines Zylinderdrucks
in der Brennkammer, der mit einem Zylinderdrucksensor gemessen wird.
Der Schätzbereich für den ersten Verbrennungszustand
schätzt einen tatsächlichen Verbrennungszustand
des durch die erste Einspritzung eingespritzten Kraftstoffs basierend
auf einem Zylinderdruckmesswert zur Zeit einer zweiten Verbrennung,
der einer Verbrennung des durch die zweite Einspritzung eingespritzten
Kraftstoffs zurechenbar ist, aus den Zylinderdruckmesswerten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 11-148410
A [0002]
- - JP 11-141386 A [0002]
