DE102008042714A1

DE102008042714A1 - Erfassungsvorrichtung für einen Kraftstoffeinspritzzustand

Info

Publication number: DE102008042714A1
Application number: DE102008042714A
Authority: DE
Inventors: Koji Kariya-City Ishizuka; Kenichiro Kariya-City Nakata
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-10-15
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2028-10-10
Also published as: DE102008042714B4; JP2009097385A; JP4678397B2

Abstract

Eine Erfassungsvorrichtung eines Kraftstoffeinspritzzustandes hat einen ersten Einspritzmengenabschätzabschnitt (S25) zum Abschätzen einer Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage einer Schwankungswellenform, die durch einen Kraftstoffdrucksensor (20a) erfasst wird, und einen zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitt (S26) zum Abschätzen einer Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage einer Druckdifferenz (DeltaP) vor und nach einem Einspritzstart aus einem erfassten Druck, der durch den Kraftstoffdrucksensor (20a) erfasst wird. Die Vorrichtung berechnet eine Einspritzmenge auf der Grundlage von beiden Abschätzwerten, die durch die zwei verzt werden. Demgemäß kann ein Einfluss des Erfassens einer Variation des maximalen Abfallbetrages im Vergleich zu dem Fall verringert werden, bei dem lediglich irgendeines der Abschätzergebnisse verwendet wird. Somit kann die Einspritzmenge mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden, und schließlich kann eine Verlaufswellenform einer Einspritzrate genau auf der Grundlage der genau erfassten Einspritzmenge erfasst werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Erfassungsvorrichtung für einen Kraftstoffeinspritzzustand, die einen Einspritzzustand von aus einer Einspritzeinrichtung eingespritztem Kraftstoff erfasst.
Im Stand der Technik ist ein bekanntes Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem bekannt, in dem Kraftstoff, der bei einer Verbrennung in einem Verbrennungsmotor verwendet wird, in einer Common-Rail (ein Druckspeicher) in einem Hochdruckzustand gespeichert wird und bei dem der Kraftstoff, der von der Common-Rail verteilt wird, aus einer Einspritzeinrichtung eingespritzt wird. Im Allgemeinen wird bei dieser Art an herkömmlichem System der Druck des gespeicherten Kraftstoffs durch einen Kraftstoffdrucksensor (ein Common-Rail-Drucksensor) erfasst, der an der Common-Rail befestigt ist und den Antrieb von verschiedenen Bauteilen, die ein Kraftstoffliefersystem bilden, wie beispielsweise eine Kraftstoffpumpe, die den Kraftstoff zu der Common-Rail liefert, und die Einspritzeinrichtung auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses des Sensors steuert (wie dies beispielsweise in dem Patentdokument 1: JP-A-2006-200 378 beschrieben ist).
Gemäß der Erkenntnis und dem Wissen der Erfinder dient, wenn ein Einspritzzustand des tatsächlich aus der Einspritzeinrichtung eingespritzten Kraftstoffs (beispielsweise eine Einspritzmenge, eine Einspritzrate und dergleichen) erfasst werden kann, der Erfassungswert als ein wichtiger Parameter zum Steuern des Kraftstoffeinspritzsystems mit hoher Genauigkeit. Beispielsweise können, indem Betriebsbefehlswerte für die verschiedenen Komponenten (beispielsweise die Einspritzeinrichtung) des Kraftstoffeinspritzsystems auf der Grundlage des Erfassungsbetrags berechnet oder korrigiert werden, die Komponenten mit hoher Genauigkeit gesteuert werden.
Jedoch hat keines der verschiedenen Arten an im Stand der Technik vorgeschlagenen Kraftstoffeinspritzsystemen eine Einrichtung zum Erfassen des Einspritzzustandes des Kraftstoffes, der tatsächlich von der Einspritzeinrichtung eingespritzt wird. Demgemäß gibt es Raum für eine Verbesserung des gegenwärtigen Kraftstoffeinspritzsystems zum Erzielen einer hochgradig genauen Steuerung.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Erfassungsvorrichtung für den Kraftstoffeinspritzzustand zu schaffen, die einen Einspritzzustand des Kraftstoffs erfasst, der tatsächlich aus einer Einspritzeinrichtung eingespritzt wird, wodurch die Steuergenauigkeit eines Kraftstoffeinspritzsystems verbessert wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für den Kraftstoffeinspritzzustand bei einem Kraftstoffeinspritzsystem angewendet, das in einem Druckspeicher gespeicherten Kraftstoff aus einer Einspritzeinrichtung einspritzt und die folgenden Bauteile (a) bis (d) aufweist:

(a) einen Kraftstoffdrucksensor, der in einem Kraftstoffkanal, der sich von dem Druckspeicher zu einem Einspritzloch der Einspritzeinrichtung erstreckt, an einer Position angeordnet ist, die sich näher zu dem Einspritzloch als zum Druckspeicher befindet, um einen Kraftstoffdruck zu erfassen, der mit dem Kraftstoffeinspritzen aus dem Einspritzloch schwankt;
(b) einen ersten Einspritzmengenabschätzabschnitt zum Schätzen einer Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage einer Schwankungswellenform, die in Verbindung mit dem Kraftstoffeinspritzen bewirkt wird, aus dem erfassten Druck, der durch den Kraftstoffdrucksensor erfasst wird;
(c) einen zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitt zum Schätzen der Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage einer Druckdifferenz zwischen dem erfassten Druck vor dem Beginn des Einspritzens und dem erfassten Druck nach dem Ende des Einspritzens aus dem erfassten Druck; und
(d) einen Einspritzmengenberechnungsabschnitt zum Berechnen der Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage von beiden Abschätzergebnissen des ersten und des zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitts.

Der Druck des Kraftstoffs in dem Einspritzloch der Einspritzeinrichtung schwankt in Verbindung mit dem Einspritzen des Kraftstoffs. Jedoch ist in der Vorrichtung des vorstehend erwähnten Patentdokuments 1 der Kraftstoffdrucksensor (der Common-Rail-Drucksensor) an dem Druckspeicher befestigt, da der Kraftstoffdrucksensor das Erfassen des Kraftstoffdrucks in dem Druckspeicher als Ziel hat. Die Druckschwankung, die in Verbindung mit dem Einspritzen bewirkt wird, wird in dem Druckspeicher abgeschwächt. Daher ist es für eine derartige herkömmliche Vorrichtung schwierig, die Druckschwankung mit hoher Genauigkeit zu erfassen.
Im Gegensatz dazu ist gemäß dem vorstehend erläuterten Aspekt der vorliegenden Erfindung der Kraftstoffdrucksensor an einer Position angeordnet, die näher zu dem Einspritzloch als zu dem Druckspeicher wie bei dem vorstehend erwähnten Bauteil (a) ist. Daher kann die Druckschwankung in dem Einspritzloch erfasst werden, bevor die Druckschwankung in dem Druckspeicher abgeschwächt wird. Demgemäss kann die Änderung der tatsächlichen Einspritzmenge als eine Schwankungswellenform des erfassten Drucks genau erfasst werden. Daher kann die Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage der erfassten Schwankungswellenform (durch den ersten Einspritzmengenabschätzabschnitt: das vorstehend beschriebene Bauteil (b)) abgeschätzt werden.
Beispielsweise wird die Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage der Erscheinungszeiten (Auftret-zeiten) der Änderungspunkte P1, P3 und eines Druckmaximalverringerungsbetrags Pβ (ein Betrag eines maximalen Abfalls) abgeschätzt, wie dies im Abschnitt (c) in 5 dargestellt ist. Der Änderungspunkt P1 ist ein Druckabnahmestartpunkt, der sich in der Schwankungswellenform in Verbindung mit dem Starten des Einspritzens ergibt. Der Änderungspunkt P3 ist ein Druckzunahmeendpunkt, der sich in der Schwankungswellenform in Verbindung mit dem Ende des Einspritzens ergibt. Genauer gesagt ergibt sich eine Wechselbeziehung, wie dies in den Abschnitten (b) und (c) in 5 gezeigt ist, zwischen der Schwankungswellenform des erfassten Drucks P und der Änderung (den Verlauf) einer Einspritzrate R (eine Einspritzmenge pro Zeiteinheit). Daher kann die Änderung der Einspritzrate R auf der Grundlage der vorstehend beschriebenen Änderungspunkte P1 und P3, dem Maximalabfallbetrag Pβ und dergleichen, die in der Schwankungswellenform auftreten, abgeschätzt werden. Ein schraffierter Bereich S, der in dem Abschnitt (b) in 5 gezeigt ist, ist der Einspritzmenge Q gleichwertig. Ein Beispiel der Abschätzung durch den ersten Einspritzmengenabschätzabschnitt ist das Abschätzen der Kraftstoffeinspritzmenge durch ein Berechnen der Fläche S.
Die Erfinder haben die Erkenntnis erlangt, dass ein Erfassungswert des erfassten Drucks eine Erfassungsvariation enthält, und dass die Erfassungsvariation (insbesondere die Variation des Maximalabfallbetrags Pβ) stärker bemerkbar erscheint, wenn die Einspritzmenge zunimmt. Daher haben, um einen Einfluss der Erfassungsvariation auf das Abschätzergebnis zu verringern, die Erfinder ein Schema zum Abschätzen der Einspritzmenge durch den zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitt (das vorstehend erwähnte Bauteil (c)) zusätzlich zu dem Einspritzmengenabschätzverfahren durch den ersten Einspritzmengenabschätzabschnitt entwickelt. Das heißt, eine Druckdifferenz zwischen dem erfassten Druck vor dem Beginn des Einspritzens und dem erfassten Druck nach dem Ende des Einspritzens steht in Wechselbeziehung mit der tatsächlichen Einspritzmenge. Daher kann die Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage der Druckdifferenz abgeschätzt werden.
Gemäß dem vorstehend erwähnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Einspritzmengenberechnungsabschnitt (das vorstehend erwähnte Bauteil (d)) zum Berechnen der Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage der Abschätzergebnisse des ersten und des zweiten Einspritzmengenabschätzabschnittes vorgesehen. Daher kann der Einfluss der Abschätzvariation im Vergleich zu dem Fall verringert werden, bei dem die Einspritzmenge auf der Grundlage des Abschätzergebnisses des ersten Einspritzmengenabschätzabschnittes berechnet wird, so dass die Einspritzmenge mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden kann.
Gemäß dem vorstehend erwähnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Kraftstoffdrucksensor an einer Position angeordnet, die sich näher zu dem Einspritzloch als zu dem Druckspeicher befindet. Demgemäss kann die Änderung der Einspritzmenge (d. h. der Einspritzzustand) des tatsächlich eingespritzten Kraftstoffs erfasst werden als die Schwankungswellenform des erfassten Drucks, und die Einspritzmenge kann mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden. Somit kann eine innovative Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung vorgesehen werden. Daher kann das Kraftstoffeinspritzsystem mit einer hohen Genauigkeit unter Verwendung des Erfassungsergebnisses der Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung gesteuert werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Erfassungsvorrichtung für den Kraftstoffeinspritzzustand des Weiteren: einen Einspritzratenberechnungsabschnitt zum Berechnen einer Verlaufswellenform einer Kraftstoffeinspritzrate auf der Grundlage der Schwankungswellenform des erfassten Drucks; und einen Einspritzratenkorrekturabschnitt zum Korrigieren der Verlaufswellenform derart, dass eine Kraftstoffeinspritzmenge, die als ein Integrationswert der Verlaufswellenform (zum Beispiel der Flächeninhalt des schraffierten Bereichs S in 5) berechnet wird, sich der Kraftstoffeinspritzmenge nähert, die durch den Einspritzmengenberechnungsabschnitt berechnet wird.
Demgemäss kann die Verlaufswellenform der tatsächlichen Einspritzrate (Ist-Einspritzrate) auch als ein Einspritzzustand zusätzlich zu der Einspritzmenge (der Einspritzzustand) des tatsächlich eingespritzten Kraftstoffs erfasst werden. Darüber hinaus wird die Verlaufswellenform der Einspritzrate korrigiert, um die Kraftstoffeinspritzmenge, die auf der Grundlage der Verlaufswellenform der Einspritzrate berechnet wird, an die Kraftstoffeinspritzmenge anzunähern, die durch den Einspritzmengenberechnungsabschnitt berechnet wird. Daher kann die Einspritzratenverlaufswellenform (d. h. der Einspritzzustand) mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden.
Gemäss einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung führen der erste und der zweite Einspritzmengenabschätzabschnitt die Abschätzung auf der Grundlage des erfassten Drucks des Kraftstoffdrucksensors aus, der erfasst wird, wenn eine Kraftstoffpumpperiode zum von einer Kraftstoffpumpe zu dem Druckspeicher erfolgenden Pumpen des Kraftstoffs sich nicht mit einer Einspritzperiode zum Einspritzen des Kraftstoffs aus dem Einspritzloch überdeckt.
In dem Fall, bei dem die Druckschwankung, die in Verbindung mit dem Einspritzen des Kraftstoffs bewirkt wird, mit dem Kraftstoffdrucksensor erfasst wird, ist die Schwankungswellenform des erfassten Drucks zu dem Zeitpunkt, bei dem die Kraftstoffpumpperiode sich mit der Kraftstoffeinspritzperiode überdeckt, eine Wellenform, die erzeugt wird, indem die Kraftstoffpumpmenge zu der Schwankungswellenform zu dem Zeitpunkt, bei dem die Überlappung (Überdeckung) nicht auftritt, hinzuaddiert wird. Das heißt, die addierte Kraftstoffpumpmenge ist eine Störgröße für den erfassten Druck (die Schwankungswellenform), der zum Abschätzen der Kraftstoffeinspritzmenge verwendet wird. Wenn daher die Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage des erfassten Drucks abgeschätzt wird, der eine derartige Störgröße aufweist, kann, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge durch den ersten und zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitt abgeschätzt wird, die Abschätzgenauigkeit verschlechtert werden. Darüber hinaus ist in der Erfassungsvariation, die in dem Erfassungswert des erfassten Drucks enthalten ist, die Variation des Maximalabfallbetrags Pβ hoch, wie dies vorstehend erwähnt ist. Die zugefügte Kraftstoffpumpmenge hat einen großen Einfluss auf den Maximalabfallbetrag Pβ. Daher ergibt sich ein spezifisches Problem im Hinblick auf die vorstehend erwähnte Verschlechterung der Abschätzgenauigkeit.
Im Gegensatz dazu wird gemäß dem vorstehend erläuterten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Abschätzung auf der Grundlage des erfassten Drucks ausgeführt, der erfasst wird, wenn die Kraftstoffpumpperiode sich nicht mit der Kraftstoffeinspritzperiode überdeckt. Daher kann das vorstehend erwähnte Abschätzen auf der Grundlage des erfassten Drucks ausgeführt werden, zu dem diese Komponente (die Störung) aufgrund des Kraftstoffpumpens nicht hinzuaddiert wird. Schließlich kann die Abschätzgenauigkeit verbessert werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Erfassungsvorrichtung für den Kraftstoffeinspritzzustand bei einem Kraftstoffeinspritzsystem eines Mehrzylinder- Verbrennungsmotors angewendet, der eine Vielzahl an Einspritzeinrichtungen aufweist, und der Kraftstoffdrucksensor wird für jede der Vielzahl an Einspritzeinrichtungen vorgesehen. Die Erfassungsvorrichtung für den Kraftstoffeinspritzzustand hat des Weiteren einen Pumpschwankungswellenform-Erlangungsabschnitt zum Erlangen einer Schwankungswellenform, die sich in dem erfassten Druck des Kraftstoffdrucksensors ergibt, und zwar entsprechend einem Nicht-Einspritz-Zylinder unter den vielen Zylindern, wobei in jedem von ihnen ein Einspritzen und ein Nicht-Einspritzen aufeinanderfolgend ausgeführt wird, und die in Verbindung mit dem Kraftstoffpumpen einer Kraftstoffpumpe zu dem Druckspeicher bewirkt wird. Der Nicht-Einspritz-Zylinder ist ein Zylinder, in dem das Kraftstoffeinspritzen gegenwärtig nicht ausgeführt wird. Der erste und der zweite Einspritzmengenabschätzabschnitt schätzen die Kraftstoffeinspritzmenge in einem Einspritzzylinder ab, wenn die Kraftstoffpumpenperiode sich mit der Kraftstoffeinspritzperiode überdeckt, und zwar auf der Grundlage der Schwankungswellenform, die erlangt wird, indem eine Komponente der Schwankungswellenform, die durch den Pumpschwankungswellenform-Erlangungsabschnitt erlangt wird, von der Schwankungswellenform des Kraftstoffdrucksensors subtrahiert wird, die dem Einspritzzylinder entspricht. Der Einspritzzylinder ist ein Zylinder, in dem die Kraftstoffeinspritzung gegenwärtig ausgeführt wird.
Gemäß diesem Aufbau wird die Schwankungswellenform (die Kraftstoffpumpenkomponente als die Störgröße), die in Verbindung mit dem Kraftstoffpumpen bewirkt wird, auf der Grundlage des erfassten Drucks des Kraftstoffdrucksensors erfasst, der dem Nicht-Einspritz-Zylinder entspricht. Die vorstehend erläuterte Abschätzung wird auf der Grundlage der Schwankungswellenform ausgeführt, die erlangt wird, indem die Kraftstoffpumpkomponente von der Schwankungswellenform des Kraftstoffdrucksensors subtrahiert wird, die dem Einspritzzylinder entspricht. Daher kann der erste und zweite Einspritzmengenabschätzabschnitt die Kraftstoffeinspritzmenge ebenfalls abschätzen, wenn die Kraftstoffpumpperiode sich mit der Kraftstoffeinspritzperiode überdeckt.
Gemäss einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet der zweite Einspritzmengenabschätzabschnitt den erfassten Druck des Kraftstoffdrucksensors, der erfasst wird, wenn ein Beginn des Einspritzens durch ein Einspritzbefehlssignal befohlen wird (beispielsweise für einen Zeitpunkt t1 in dem Abschnitt (a) von 5), das die Einspritzung des Kraftstoffs befiehlt, als den erfassten Druck vor dem Beginn des Einspritzens.
Gemäss einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet der zweite Einspritzmengenabschätzabschnitt den erfassten Druck des Kraftstoffdrucksensors, der erfasst wird, wenn das Starten des Einspritzens (beispielsweise an einem Zeitpunkt t3 in dem Abschnitt (a) in 5) durch ein Einspritzbefehlssignal des nächsten Einspritzens befohlen wird, als den erfassten Druck nach dem Ende des Einspritzens.
Die Pulsation des erfassten Drucks ist an den Zeitpunkten t1 und t3 gering. Daher können die Werte des erfassten Drucks vor dem Beginn des Einspritzens und des erfassten Drucks nach dem Ende des Einspritzens, die für die Abschätzung durch den zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitt verwendet werden, mit einer hohen Genauigkeit erlangt werden. Daher kann die Druckdifferenz, die für das Abschätzen durch den zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitt verwendet wird, mit einer hohen Genauigkeit erlangt werden, und die Abschätzung durch den zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitt kann mit einer hohen Genauigkeit ausgeführt werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Erfassungsvorrichtung für den Kraftstoffeinspritzzustand bei einem Kraftstoffeinspritzsystem angewendet, das dazu in der Lage ist, ein Mehrstufeneinspritzen zum Einspritzen von Kraftstoff in mehrmaliger Weise aus der gleichen Einspritzeinrichtung pro Verbrennungszyklus auszuführen. Der erste Einspritzmengenabschätzabschnitt schätzt eine Kraftstoffeinspritzmenge jeder Einspritzstufe der Mehrstufeneinspritzung auf der Grundlage einer Druckschwankungswellenform, die mit jedem Einspritzen schwankt. Der zweite Einspritzmengenabschätzabschnitt schätzt eine Kraftstoffeinspritzmenge pro Verbrennungszyklus auf der Grundlage einer Druckdifferenz zwischen dem erfassten Druck vor dem Beginn des Einspritzens der ersten Einspritzstufe in der Mehrstufeneinspritzung und dem erfassten Druck nach dem Ende des Einspritzens der letzten Einspritzstufe in dem Mehrstufeneinspritzen.
Die Erfassungsvorrichtung für den Kraftstoffeinspritzzustand hat des Weiteren einen Haupteinspritzmengenabschätzabschnitt zum Abschätzen einer Einspritzmenge (beispielsweise Q3 in 7) einer Haupteinspritzung, wobei dessen Einspritzmenge die größte von den Einspritzmengen in dem Mehrstufeneinspritzen ist, die durch den ersten Einspritzmengenabschätzabschnitt abgeschätzt wird, indem eine Gesamtmenge (Q1 + Q2 + Q4 in 7) der Einspritzmenge oder Einspritzmengen der Einspritzeinrichtung oder Einspritzeinrichtungen außer der Haupteinspritzung von der Kraftstoffeinspritzmenge pro Verbrennungszyklus subtrahiert wird, die durch den zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitt abgeschätzt wird.
Der Einspritzmengenberechnungsabschnitt berechnet die Haupteinspritzmenge der Haupteinspritzung auf der Grundlage der Einspritzmenge der Haupteinspritzung unter den Einspritzmengen, die durch den ersten Einspritzmengenabschätzabschnitt abgeschätzt werden, und der Einspritzmenge, die durch den Haupteinspritzmengenabschätzabschnitt abgeschätzt wird.
In dem Fall der Berechnung der Einspritzmenge jeder Einspritzstufe bei der Mehrstufeneinspritzung ist, wenn beide Abschätzungen durch den ersten und den zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitt für jede der vielen Einspritzstufen auszuführen sind und die Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage von beiden Abschätzergebnissen zu berechnen ist, der Abschätzprozess kompliziert und der durch beide Abschätzungen erforderliche Prozessaufwand ist hoch. Genauer gesagt muss die Druckdifferenz, die für die Abschätzung durch den zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitt verwendet wird, für jede der vielen Einspritzstufen erlangt werden, und der Prozess des Einspritzmengenberechnungsabschnitts auf der Grundlage von beiden Abschätzergebnissen ist für jede der vielen Einspritzstufen erforderlich.
Im Gegensatz dazu strebt der vorstehend beschriebene Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Vereinfachung des Abschätzprozesses und eine Verringerung des Prozessaufwandes an, indem die Einspritzmenge in einer einfachen Weise berechnet wird, wenn das Mehrstufeneinspritzen ausgeführt wird.
Das heißt, gemäss dem vorstehend beschriebenen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Kraftstoffeinspritzmenge für jede Einspritzstufe durch den ersten Einspritzmengenabschätzabschnitt abgeschätzt. Da eine Einspritzmenge einer anderen Einspritzung außer einer Haupteinspritzung gering ist, ist ein Fehler aufgrund des Abschätzfehlers der anderen Einspritzung außer der Haupteinspritzung in Bezug zu der gesamten Einspritzmenge gering. Daher wird für die andere Einspritzung außer der Haupteinspritzung das Abschätzergebnis durch den ersten Einspritzmengenabschätzabschnitt als ein wahrer Wert erachtet, ohne die Abschätzung durch den zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitt auszuführen. Was die Haupteinspritzung anbelangt, so wird die Haupteinspritzmenge auf der Grundlage des Abschätzergebnisses durch den Haupteinspritzmengenabschätzabschnitt, der das Abschätzergebnis des zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitts und das Abschätzergebnis durch den ersten Einspritzmengenabschätzabschnitt verwendet, berechnet. Das heißt, der Haupteinspritzmengenabschätzabschnitt schätzt die Einspritzmenge der Haupteinspritzung ab, indem die Gesamtmenge der Einspritzmenge (oder Einspritzmengen) der anderen Einspritzung (oder anderen Einspritzungen) außer der Haupteinspritzung, die durch den ersten Einspritzmengenabschätzabschnitt berechnet wird (werden), von der Kraftstoffeinspritzmenge pro Verbrennungszyklus subtrahiert wird, die durch den zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitt abgeschätzt wird.
Somit ist es gemäss dem vorstehend beschriebenen Aspekt der vorliegenden Erfindung lediglich erforderlich, den Differenzdruck (Druckdifferenz) zwischen dem erfassten Druck vor dem Beginn des Einspritzens der ersten Einspritzstufe und dem erfassten Druck nach dem Ende des Einspritzens der letzten Einspritzstufe als die Druckdifferenz zu erlangen, die für das Abschätzen durch den zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitt verwendet wird. Demgemäss kann der Erlangungsprozess vereinfacht werden und der Prozessaufwand kann verringert werden. Es ist lediglich erforderlich, den Prozess durch den Einspritzmengenberechnungsabschnitt, der die Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage von beiden Abschätzergebnissen des ersten und des zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitts berechnet, für lediglich die Haupteinspritzung auszuführen. Demgemäss kann der Prozess durch den Einspritzmengenberechnungsabschnitt vereinfacht werden und der Prozessaufwand kann verringert werden. Darüber hinaus wird die Einspritzmenge der Haupteinspritzung auf der Grundlage von beiden Abschätzergebnissen, wie bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, berechnet. Daher kann die Einspritzmenge (der Einspritzzustand) mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden.
Gemäss einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung berechnet der Einspritzratenberechnungsabschnitt eine Verlaufswellenform einer Haupteinspritzrate der Haupteinspritzung auf der Grundlage einer Druckschwankungswellenform, die in Verbindung mit der Haupteinspritzung schwankt. Der Einspritzratenkorrekturabschnitt korrigiert die Verlaufswellenform der Haupteinspritzrate auf eine Annäherung einer Haupteinspritzmenge, die als ein Integrationswert der Verlaufswellenform der Haupteinspritzrate berechnet wird (beispielsweise eine Fläche mit einem schraffierten Flächeninhalt S3 in 7), zu der Haupteinspritzmenge, die durch den Einspritzmengenberechnungsabschnitt berechnet wird.
Gemäss diesem Aufbau kann die Erfassungsvorrichtung für den Kraftstoffeinspritzzustand, die die Funktion zum Berechnen der Verlaufswellenform der Haupteinspritzrate zusätzlich zu der Funktion zum Berechnen der Haupteinspritzmenge hat, neu vorgesehen werden. Darüber hinaus wird die Verlaufswellenform der Haupteinspritzrate so korrigiert, dass die Haupteinspritzmenge, die auf der Grundlage der Verlaufswellenform der Haupteinspritzrate berechnet wird, zu der Haupteinspritzmenge angenähert wird, die durch den Einspritzmengenberechnungsabschnitt berechnet wird. Daher kann eine hochgradig genaue Verlaufswellenform erhalten werden.
Gemäss einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet der zweite Einspritzmengenabschätzabschnitt den erfassten Druck des Kraftstoffdrucksensors, der dann erfasst wird, wenn der Beginn des Einspritzens der ersten Einspritzstufe (beispielsweise zu dem Zeitpunkt t11 in dem Abschnitt (a) von 7) durch ein Einspritzbefehlssignal befohlen wird, das die Mehrstufeneinspritzung des Kraftstoffs befiehlt, als den erfassten Druck vor dem Beginn des Einspritzens.
Gemäss einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet der zweite Einspritzmengenabschätzabschnitt den erfassten Druck des Kraftstoffdrucksensors, der dann erfasst wird, wenn der Beginn des Einspritzens der ersten Einspritzstufe (beispielsweise zu einem Zeitpunkt t51 in dem Abschnitt (a) von 7) durch ein Einspritzbefehlssignal einer nächsten Mehrstufeneinspritzung befohlen wird, als den erfassten Druck nach dem Ende des Einspritzens.
Die Pulsation des erfassten Drucks ist zu den Zeitpunkten t11 und t51 gering. Daher können die Werte des erfassten Drucks vor dem Beginn des Einspritzens und des erfassten Drucks nach dem Ende des Einspritzens, die für das Abschätzen durch den zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitt verwendet werden, mit einer hohen Genauigkeit erlangt werden. Daher kann die Druckdifferenz, die für das Abschätzen durch den zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitt verwendet wird, mit einer hohen Genauigkeit erlangt werden, und die Abschätzung durch den zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitt kann mit einer hohen Genauigkeit ausgeführt werden.
Gemäss einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Erfassungsvorrichtung für den Kraftstoffeinspritzzustand einen Kraftstoffdrucksensor, einen Zeitabschätzabschnitt für den Einspritzstart und das Einspritzende, einen Einspritzmengenabschätzabschnitt und einen Einspritzratenberechnungsabschnitt.
Der Kraftstoffdrucksensor ist in einem Kraftstoffkanal, der sich von dem Druckspeicher zu einem Einspritzloch der Einspritzeinrichtung erstreckt, an einer Position angeordnet, die sich näher zu dem Einspritzloch als zu dem Druckspeicher befindet, um die Kraftstoffdruckschwankung bei der Kraftstoffeinspritzung aus dem Einspritzloch zu erfassen.
Der Zeitabschätzabschnitt für den Einspritzstart und das Einspritzende schätzt eine Einspritzstartzeit und eine Einspritzendzeit auf der Grundlage einer Schwankungswellenform, die in Verbindung mit der Kraftstoffeinspritzung bewirkt wird, aus dem erfassten Druck, der durch den Kraftstoffdrucksensor erfasst wird.
Der Einspritzmengenabschätzabschnitt schätzt eine Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage der Druckdifferenz zwischen dem erfassten Druck vor einem Beginn des Einspritzens und dem erfassten Druck nach dem Ende des Einspritzens aus dem erfassten Druck ab.
Der Einspritzratenberechnungsabschnitt berechnet eine Verlaufswellenform der Kraftstoffeinspritzrate auf der Grundlage der Einspritzstartzeit und der Einspritzendzeit, die durch den Zeitabschätzabschnitt für den Einspritzstart und das Einspritzende abgeschätzt werden, und der Kraftstoffeinspritzmenge, die durch den Einspritzmengenabschätzabschnitt abgeschätzt wird.
Gemäss diesem Aufbau ist der Kraftstoffdrucksensor an einer Position angeordnet, die sich näher zu dem Einspritzloch als zu dem Druckspeicher befindet. Daher kann die Druckschwankung in dem Einspritzloch erfasst werden, bevor die Druckschwankung in dem Druckspeicher abgeschwächt wird. Demgemäss kann die Änderung der Ist-Einspritzmenge als eine Schwankungswellenform des erfassten Drucks genau erfasst werden. Daher kann der Einspritzstartzeitpunkt und der Einspritzendzeitpunkt auf der Grundlage der erfassten Schwankungswellenform (durch den Zeitabschätzabschnitt für den Einspritzstart und das Einspritzende) abgeschätzt werden.
Die Verlaufswellenform der Kraftstoffeinspritzrate kann auf der Grundlage des Maximalabfallbetrages Pβ zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Abschätzergebnis (d. h. der Einspritzstartzeitpunkt und der Einspritzendzeitpunkt) berechnet werden. Da jedoch die Erfassungsvariation des Maximalabfallbetrages Pβ hoch ist, wie dies vorstehend erwähnt ist, kann die Einspritzratenverlaufswellenform nicht genau durch das vorstehend beschriebene Verfahren berechnet werden. Daher haben die Erfinder ein Schema zum Abschätzen der Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage der Druckdifferenz zwischen dem erfassten Druck vor dem Beginn des Einspritzens und dem erfassten Druck nach dem Ende des Einspritzens (erfasst durch den Einspritzmengenabschätzabschnitt) und zum Berechnen der Einspritzratenwellenform auf der Grundlage des Abschätzergebnisses und dem zuvor abgeschätzten Einspritzstartzeitpunkt und Einspritzendzeitpunkt, wenn die Einspritzratenverlaufswellenform (durch den Einspritzratenberechnungsabschnitt) berechnet wird, entwickelt. Gemäss diesem Aufbau kann der Einfluss der Erfassungsvariation des Maximalabfallbetrages Pβ auf das Berechnungsergebnis der Verlaufswellenform verringert werden. Daher kann die Einspritzratenverlaufswellenform (d. h. der Einspritzzustand) mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden.
Gemäss dem vorstehend beschriebenen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Kraftstoffdrucksensor an einer Position angeordnet, die sich näher zu dem Einspritzloch als zu dem Druckspeicher befindet. Demgemäss kann die Änderung der Einspritzmenge (d. h. der Einspritzzustand) des tatsächlich eingespritzten Kraftstoffs als die Schwankungswellenform des erfassten Drucks erfasst werden, und die Einspritzratenverlaufswellenform (d. h. der Einspritzzustand) kann mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden. Somit kann eine innovative Erfassungsvorrichtung für den Kraftstoffeinspritzzustand geschaffen werden. Daher kann das Kraftstoffeinspritzsystem mit einer hohen Genauigkeit unter Verwendung des Erfassungsergebnisses für die Steuerung gesteuert werden.
Gemäss einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Erfassungsvorrichtung für den Kraftstoffeinspritzzustand bei einem Kraftstoffeinspritzsystem angewendet, das dazu in der Lage ist, ein Mehrstufeneinspritzen für ein mehrfach erfolgendes Einspritzen des Kraftstoffs aus der gleichen Einspritzeinrichtung pro Verbrennungszyklus auszuführen. Der Zeitabschätzabschnitt für den Einspritzstart und das Einspritzende schätzt einen Einspritzstartzeitpunkt und einen Einspritzendzeitpunkt einer Haupteinspritzung ab, deren Einspritzmenge in der Mehrstufeneinspritzung die größte ist. Der Einspritzmengenabschätzabschnitt schätzt eine Kraftstoffeinspritzmenge pro Verbrennungszyklus auf der Grundlage der Druckdifferenz zwischen dem erfassten Druck vor dem Beginn des Einspritzens der ersten Einspritzstufe in der Mehrstufeneinspritzung und dem erfassten Druck nach dem Ende des Einspritzens der letzten Einspritzstufe in der Mehrstufeneinspritzung ab.
Die Erfassungsvorrichtung für den Kraftstoffeinspritzzustand hat des Weiteren einen Nicht-Haupteinspritzmengenabschätzabschnitt und einen Haupteinspritzmengenabschätzabschnitt. Der Nicht-Haupteinspritzmengenabschätzabschnitt schätzt eine Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage der Schwankungswellenform des erfassten Drucks, der mit jeder Einspritzung für jede andere Einspritzstufe außer die Haupteinspritzung schwankt. Der Haupteinspritzmengenabschätzabschnitt schätzt eine Einspritzmenge der Haupteinspritzung (beispielsweise Q3 in 7), indem eine Gesamtmenge der Einspritzmenge oder Einspritzmengen der Einspritzung oder Einspritzungen (beispielsweise Q1 + Q2 + Q4 in 7), die durch den Nicht-Haupteinspritzmengenabschätzabschnitt geschätzt wird, von der Kraftstoffeinspritzmenge pro Verbrennungszyklus subtrahiert, die durch den Einspritzmengenabschätzabschnitt geschätzt wird.
Der Einspritzratenberechnungsabschnitt berechnet eine Verlaufswellenform einer Kraftstoffeinspritzrate der Haupteinspritzung auf der Grundlage des Einspritzstartzeitpunkts und des Einspritzendzeitpunkts, die durch den Zeitabschätzabschnitt für den Einspritzstart und das Einspritzende geschätzt wird, und der Haupteinspritzmenge, die durch den Haupteinspritzmengenschätzabschnitt geschätzt wird.
Die andere Einspritzmenge (Q1, Q2, Q4) außer der Haupteinspritzmenge ist geringer als die gesamte Einspritzmenge pro Verbrennungszyklus. Daher ist der Einfluss des Schätzfehlers der Gesamtmenge (Q1 + Q2 + Q4) auf das Schätzergebnis der Haupteinspritzmenge gering. Das Schätzen der Kraftstoffeinspritzmenge pro Verbrennungszyklus wird auf der Grundlage der Druckdifferenz ausgeführt, ohne dass der Maximalabfallbetrag Pβ verwendet wird, der eine hohe Erfassungsvariation aufweist. Daher kann die Abschätzgenauigkeit im Vergleich zu dem Fall verbessert werden, bei dem die Kraftstoffeinspritzmenge pro Verbrennungszyklus auf der Grundlage der Schwankungswellenform geschätzt wird. Daher kann die Haupteinspritzmenge (Q3), die geschätzt wird, indem die Gesamtmenge (Q1 + Q2 + Q4) der Einspritzmengen von der Kraftstoffeinspritzmenge pro Verbrennungszyklus subtrahiert wird, die in dieser Weise geschätzt wird, mit einer hohen Genauigkeit geschätzt werden.
Somit wird die Haupteinspritzratenverlaufswellenform auf der Grundlage der Haupteinspritzmenge, des Einspritzstartzeitpunkts und des Einspritzendzeitpunkts berechnet, die mit einer hohen Genauigkeit geschätzt werden. Daher kann die Haupteinspritzratenverlaufswellenform (d. h. der Einspritzzustand) mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden.
Gemäss einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Kraftstoffdrucksensor an der Einspritzeinrichtung befestigt. Daher ist die Befestigungsposition des Kraftstoffdrucksensors näher zu dem Einspritzloch als in dem Fall, bei dem der Kraftstoffdrucksensor an einem Rohr befestigt ist, das den Druckspeicher und die Einspritzeinrichtung verbindet. Demgemäss kann die Druckschwankung an dem Einspritzloch noch geeigneter als in dem Fall erfasst werden, bei dem die Druckschwankung erfasst wird, nachdem die in dem Einspritzloch sich ergebende Druckschwankung in dem Rohr abgeschwächt wird.
Gemäss einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Kraftstoffdrucksensor an einem Kraftstoffeinlass der Einspritzeinrichtung befestigt. Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Kraftstoffdrucksensor im Inneren der Einspritzeinrichtung montiert zum Erfassen des Kraftstoffdrucks in einem internen Kraftstoffkanal, der sich von einem Kraftstoffeinlass zu dem Einspritzloch der Einspritzeinrichtung erstreckt.
Der Befestigungsaufbau des Kraftstoffdrucksensors kann in dem Fall vereinfacht werden, bei dem der Kraftstoffdrucksensor an dem Kraftstoffeinlass befestigt ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, im Vergleich zu dem Fall, bei dem der Kraftstoffdrucksensor im Inneren der Einspritzeinrichtung montiert ist. Wenn der Kraftstoffdrucksensor im Inneren der Einspritzeinrichtung montiert ist, ist die Fixierposition des Kraftstoffdrucksensors näher zu dem Einspritzloch als in dem Fall, bei dem der Kraftstoffdrucksensor an dem Kraftstoffeinlass befestigt ist. Daher kann die Druckschwankung in dem Einspritzloch noch geeigneter erfasst werden.
Gemäß einem wiederum anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Blende in einem Kraftstoffkanal angeordnet, der sich von dem Druckspeicher zu einem Kraftstoffeinlass der Einspritzeinrichtung erstreckt, um die Druckpulsation des Kraftstoffs in dem Druckspeicher zu dämpfen (abzuschwächen), und der Kraftstoffdrucksensor ist stromabwärtig der Blende in Bezug auf eine Kraftstoffströmungsrichtung angeordnet. Wenn der Kraftstoffdrucksensor stromaufwärtig der Blende angeordnet ist, erfasst der Kraftstoffdrucksensor die Druckschwankung, nachdem die Druckschwankung in dem Einspritzloch durch die Blende abgeschwächt worden ist. Im Gegensatz dazu ist gemäss dem vorstehend erläuterten Aspekt der vorliegenden Erfindung der Kraftstoffdrucksensor stromabwärtig der Blende angeordnet. Demgemäss kann die Druckschwankung erfasst werden, bevor die Druckschwankung durch die Blende abgeschwächt worden ist, so dass die Druckschwankung in dem Einspritzloch noch geeigneter erfasst werden kann.
Die Merkmale und Vorteile der Ausführungsbeispiele und auch die Betätigungsverfahren und die Funktion der zugehörigen Teile gehen aus der nachstehend dargelegten detaillierten Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den Zeichnungen deutlich hervor, die sämtlich miteinander einen Teil der vorliegenden Anmeldung bilden.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einer Erfassungsvorrichtung für den Kraftstoffeinspritzzustand gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Innenseitenansicht in schematischer Weise von einem Innenaufbau einer Einspritzeinrichtung, die in dem System gemäss dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird.
3 zeigt ein Flussdiagramm einer Basisprozedur eines Kraftstoffeinspritzsteuerprozesses gemäss dem ersten Ausführungsbeispiel.
4 zeigt ein Flussdiagramm von Prozessprozeduren der Kraftstoffeinspritzmengenerfassung und der Kraftstoffeinspritzratenabschätzung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
5 zeigt ein Zeitablaufdiagramm einer Beziehung zwischen einer Schwankungswellenform des erfassten Drucks und einer Einspritzratenverlaufswellenform während einer in einer Stufe erfolgenden Einspritzausführperiode gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
6 zeigt eine Darstellung eines Beispiels zur Korrektur der Einspritzratenverlaufswellenform gemäss dem ersten Ausführungsbeispiel.
7 zeigt ein Zeitablaufdiagramm einer Beziehung zwischen einer Schwankungswellenform des erfassten Drucks und einer Einspritzratenverlaufswellenform während einer in mehreren Stufen ausgeführten Einspritzausführperiode gemäss dem ersten Ausführungsbeispiel.
8 zeigt ein Zeitablaufdiagramm von Prozessen zum Berechnen einer Einspritzratenverlaufswellenform gemäss einer Pumpenüberdeckungsperiode gemäss einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Nachstehend ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung und ein Kraftstoffeinspritzsystem gemäss den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die Vorrichtung von jedem der nachstehend erörterten Ausführungsbeispiele ist in einem Kraftstoffeinspritzsystem der Common-Rail-Art für einen Verbrennungsmotor, beispielsweise eines Fahrzeugs mit vier Rädern, montiert. Die Vorrichtung wird verwendet, wenn eine Einspritzlieferung (Direkteinspritzlieferung) von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff (beispielsweise Leichtöl bei einem Einspritzdruck von 1000 Atmosphären oder höher) direkt in eine Verbrennungskammer eines Zylinders eines Dieselverbrennungsmotors ausgeführt wird.
Zunächst ist unter Bezugnahme auf 1 der Umriss eines Kraftstoffeinspritzsystems der Common-Rail-Art (eines im Fahrzeug befindlichen Verbrennungsmotorsystems) gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Es wird angenommen, dass ein Verbrennungsmotor gemäss dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Viertakt-Wechselbewegungs-Dieselverbrennungsmotor mit mehreren Zylindern (beispielsweise mit vier in Reihen befindlichen Zylindern) ist. In dem Verbrennungsmotor wird ein gegenwärtiger Sollzylinder nacheinander durch einen Zylinderbestimmungssensor (ein elektromagnetischer Aufnehmer) unterschieden, der an einer Nockenwelle eines Saugventils oder eines Auslassventils vorgesehen ist. Bei jedem der vier Zylinder, #1 bis #4, wird ein Verbrennungszyklus, der aus vier Takten aus einem Einlasstakt, einem Kompressionstakt, einem Verbrennungstakt und einem Auslasstakt, aufeinanderfolgend in der Reihenfolge der Zylinder #1, #3, #4 und #2 in dem Zyklus von 720° Kurbelwinkel ausgeführt, und genauer gesagt während die Verbrennungszyklen voneinander um 180° Kurbelwinkel zwischen den Zylindern abweichen.
Wie dies in 1 gezeigt ist, ist im Allgemeinen das System derart aufgebaut, dass eine ECU 30 (ein Kraftstoffeinspritzsteuerabschnitt) als eine elektronische Steuereinheit Sensorabgabesignale von verschiedenen Sensoren empfängt und den Antrieb von jeweiligen Vorrichtungen, die ein Kraftstoffliefersystem bilden, auf der Grundlage der jeweiligen Sensorabgabesignale steuert. Die ECU 30 stellt eine Liefermenge eines elektrischen Stroms ein, der zu einem Saugsteuerventil 1c geliefert wird, wodurch eine Kraftstoffabgabemenge einer Kraftstoffpumpe 11 auf einen erwünschten Wert gesteuert wird. Somit führt die ECU 30 eine Rückführsteuerung (beispielsweise eine PID-Steuerung) aus, damit der Kraftstoffdruck in einer Common-Rail 12 (ein Druckspeicher), d. h. ein gegenwärtiger Kraftstoffdruck, der durch einen Kraftstoffdrucksensor 20a gemessen wird, mit einem Sollwert (Sollkraftstoffdruck) übereinstimmt. Die ECU 30 steuert eine Kraftstoffeinspritzmenge für einen vorbestimmten Zylinder des Sollverbrennungsmotors und schließlich eine Abgabeleistung des Verbrennungsmotors (d. h. eine Drehzahl oder ein Moment einer Abgabewelle des Verbrennungsmotors) auf erwünschte Größen auf der Grundlage des Kraftstoffdrucks.
Die Vorrichtungen, die das Kraftstoffliefersystem bilden, weisen den Kraftstofftank 10, die Kraftstoffpumpe 11, die Common-Rail 12 und die Einspritzeinrichtungen 20 (Kraftstoffeinspritzventile) auf, wobei diese Elemente in dieser Reihenfolge von einer stromaufwärtigen Kraftstoffströmungsseite aus angeordnet sind. Von diesen Vorrichtungen sind der Kraftstofftank 10 und die Kraftstoffpumpe 11 durch ein Rohr 10a über einen Kraftstofffilter 10b verbunden.
Die Kraftstoffpumpe 11 besteht aus einer Hochdruckpumpe 11a und einer Niederdruckpumpe 11b, die durch eine Antriebswelle 11d angetrieben wird (werden). Die Kraftstoffpumpe 11 ist derart aufgebaut, dass Kraftstoff, der durch die Niederdruckpumpe 11b aus dem Kraftstofftank 10 angesaugt wird, durch die Hochdruckpumpe 11a mit Druck beaufschlagt und abgegeben wird. Eine Kraftstoffpumpmenge, die zu der Hochdruckpumpe 11a befördert wird, und schließlich eine Kraftstoffabgabemenge der Kraftstoffpumpe 11 werden durch das Saugsteuerventil 11c (SCV) gemessen, das an einer Kraftstoffsaugseite der Kraftstoffpumpe 11 vorgesehen ist. Die Kraftstoffpumpe 11 kann die Kraftstoffabgabemenge von der Pumpe 11 auf einen erwünschten Wert steuern durch ein Regulieren der Antriebsstromstärke (evtl. ein Ventilöffnungsgrad) des Saugsteuerventils 11c. Beispielsweise ist das Saugsteuerventil 11c ein Regulierventil der normalerweise eingeschalteten Art, das öffnet, wenn es entregt wird.
Die Niederdruckpumpe 11b von den beiden Arten an Pumpen, die die Kraftstoffpumpe 11 bilden, ist beispielsweise als Trochoidlieferpumpe aufgebaut. Die Hochdruckpumpe 11a besteht beispielsweise aus einer Tauchkolbenpumpe. Die Hochdruckpumpe 11a ist so aufgebaut, dass sie dazu in der Lage ist, aufeinanderfolgend den Kraftstoff, der zu Druckbeaufschlagungskammern befördert wird, in einer vorbestimmten Zeitabstimmung durch eine in ihren axialen Richtungen mit einem exzentrischen Nocken jeweils (dieser ist nicht dargestellt) bewirkte hin- und hergehende Bewegung von vorbestimmten Tauchkolben (beispielsweise drei Tauchkolben) zu pumpen. Beide Pumpen 11a und 11b werden durch die Antriebswelle 11d angetrieben. Die Antriebswelle 11d ist mit der Kurbelwelle 41 als die Abgabewelle des Soll-Verbrennungsmotors arretiert und dreht sich bei einem Verhältnis von 1/1, 1/2 oder dergleichen gegenüber einer Umdrehung der Kurbelwelle 41. Das heißt, die Niederdruckpumpe 11b und die Hochdruckpumpe 11a werden durch die Abgabeleistung des Soll-Verbrennungsmotors angetrieben.
Der Kraftstoff, der durch die Kraftstoffpumpe 11 aus dem Kraftstofftank 10 durch den Kraftstofffilter 10b angesaugt wird, wird zu der Common-Rail 12 per Druck zugeführt (gepumpt). Die Common-Rail 12 speichert den Kraftstoff, der von der Kraftstoffpumpe 11 gepumpt worden ist, bei einem Hochdruckzustand. Der Kraftstoff, der in dem Hochdruckzustand in der Common-Rail 12 gespeichert wird, wird zu den Einspritzeinrichtungen 20 der jeweiligen Zylinder #1 bis #4 durch Hochdruckrohre 14, die an den jeweiligen Zylindern vorgesehen sind, verteilt und geliefert. Kraftstoffabgabelöcher der Einspritzeinrichtungen 20(#1) bis 20(#4) sind mit einem Rohr 18 verbunden, das für eine Rückkehr von überschüssigem Kraftstoff zu dem Kraftstofftank 10 dient. Eine Blende 12a (ein Kraftstoffpulsationsverringerungsabschnitt) ist zwischen der Common-Rail 12 und dem Hochdruckrohr 14 vorgesehen, um eine Druckpulsation des Kraftstoffs zu dämpfen (abzuschwächen), der von der Common-Rail 12 zu dem Hochdruckrohr 14 strömt.
Der detaillierte Aufbau der Einspritzeinrichtung 20 ist in 2 gezeigt. Grundsätzlich haben die vier Einspritzeinrichtungen 20(#1) bis 20(#4) den gleichen Aufbau (beispielsweise den in 2 gezeigten Aufbau). Jede Einspritzeinrichtung 20 ist eine Einspritzeinrichtung der hydraulischen Antriebsart, die den Verbrennungsmotor-Verbrennungskraftstoff (d. h. den Kraftstoff in dem Kraftstofftank 10) verwendet. In der Einspritzeinrichtung 20 wird die Antriebsenergie für das Einspritzen des Kraftstoffs durch eine Öldruckkammer Cd (d. h. eine Steuerkammer) übertragen. Wie dies in 2 gezeigt ist, ist die Einspritzeinrichtung als ein Kraftstoffeinspritzventil einer normalerweise geschlossenen Art aufgebaut, die in einen geschlossenen Ventilzustand gebracht wird, wenn sie entregt wird.
Der unter hohem Druck stehende Kraftstoff, der von der Common-Rail 12 befördert wird, strömt in einen Kraftstoffeinlass 22, der in einem Gehäuse 20e der Einspritzeinrichtung 20 ausgebildet ist, und ein Teil des hereinströmenden, unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs strömt in die Öldruckkammer Cd, und der andere Teil des hereinströmenden, unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs strömt zu den Einspritzlöchern 20f. Ein Leckageloch 24 ist in der Öldruckkammer Cd ausgebildet und wird durch ein Steuerventil 23 geöffnet und geschlossen. Wenn das Leckageloch 24 durch das Steuerventil 23 geöffnet wird, kehrt der in der Öldruckkammer Cd befindliche Kraftstoff zu dem Kraftstofftank 10 durch das Kraftstoffabgabeloch 21 von dem Leckageloch 24 zurück.
Wenn das Kraftstoffeinspritzen durch die Einspritzeinrichtung 20 ausgeführt wird, wird das Steuerventil 23 gemäss einem Anregungszustand (Anregung/Entregung) eines Solenoids 20b betätigt, das ein elektromagnetisches Ventil der Zwei-Wege-Art bildet. Somit wird ein Abdichtgrad der Öldruckkammer Cd und schließlich der Druck in der Öldruckkammer Cd (der gleichwertig dem Gegendruck eines Nadelventils 20c ist) erhöht/verringert. Aufgrund des Erhöhens/Verringerns des Drucks bewegt sich das Nadelventil 20c im Inneren des Gehäuses 20e zusammen mit oder entgegen einer Dehnungskraft einer Feder 20d (einer Schraubenfeder) (d. h. eine elastische Kraft der Feder 20d, sich auszudehnen) hin und her (es bewegt sich nach oben und nach unten). Demgemäss wird ein Kraftstofflieferkanal 25 zu den Einspritzlöchern 20f (eine erforderliche Anzahl von ihnen sind gebohrt) an der Mitte des Weges von ihm geöffnet/geschlossen (genauer gesagt an einer abgeschrägten Sitzseite, an der das Nadelventil 20c aufgesetzt wird und von dem das Nadelventil 20c getrennt (abgehoben) wird in Übereinstimmung mit der hin- und hergehenden Bewegung des Nadelventils 20c).
Die Antriebssteuerung des Nadelventils 20c wird durch eine Einschalt-/Ausschalt-Steuerung ausgeführt. Das heißt, ein Impulssignal (ein Anregungssignal), das ein Einschalten/Ausschalten befiehlt, wird von der ECU 30 zu dem Antriebsabschnitt (das elektromagnetische Ventil der Zwei-Wege-Art) des Nadelventils 20c gesendet. Das Nadelventil 20c hebt an und öffnet die Einspritzlöcher 20f, wenn der Impuls eingeschaltet ist (oder ausgeschaltet ist), und das Nadelventil 20c senkt sich, um die Einspritzlöcher 20f zu blockieren, wenn der Impuls ausgeschaltet ist (oder eingeschaltet ist).
Der Druckerhöhungsprozess der Öldruckkammer Cd wird durch die Kraftstofflieferung von der Common-Rail 12 ausgeführt. Der Druckverringerungsprozess der Öldruckkammer Cd wird durch ein Betätigen des Steuerventils 23 ausgeführt, in dem das Solenoid 20b angeregt wird und somit das Leckageloch 24 öffnet. Somit kehrt der in der Öldruckkammer Cd befindliche Kraftstoff zu dem Kraftstofftank 10 durch das Rohr 18 (das in 1 gezeigt ist) zurück, wobei das Rohr 18 die Einspritzeinrichtung 20 und den Kraftstofftank 10 verbindet. Das heißt, der Betrieb des Nadelventils 20c, das die Einspritzlöcher 20f öffnet und schließt, wird gesteuert, indem der Kraftstoffdruck in der Öldruckkammer 10d durch den Öffnungsvorgang und Schließvorgang des Steuerventils 23 eingestellt wird.
Somit weist die Einspritzeinrichtung 20 das Nadelventil 20c auf, das ein Ventilöffnen und Ventilschließen der Einspritzeinrichtung 20 ausführt, indem der Kraftstofflieferkanal 25, der sich zu den Einspritzlöchern 20f erstreckt, geöffnet und geschlossen wird, durch einen vorbestimmten Hin- und Herbewegungsvorgang im Inneren des Ventilkörpers (d. h. des Gehäuses 20e). In einem nicht angetriebenen Zustand wird das Nadelventil 20c in einer Ventilschließrichtung durch die Kraft (d. h. die Dehnkraft der Feder 20b) versetzt, die stets auf das Nadelventil 20c in der Ventilschließrichtung aufgebracht wird. In einem angetriebenen Zustand wird auf das Nadelventil 20c eine Antriebskraft so aufgebracht, dass das Nadelventil 20c in einer Ventilöffnungsrichtung entgegen der Dehnkraft der Feder 20d versetzt wird. Der Anhebebetrag des Nadelventils 20c ändert sich im Wesentlichen symmetrisch zwischen dem nicht angetriebenen Zustand und dem angetriebenen Zustand.
Ein Kraftstoffdrucksensor 20a (siehe außerdem 1) zum Erfassen des Kraftstoffdrucks, ist an der Einspritzeinrichtung 20 befestigt. Der Kraftstoffeinlass 22, der in dem Gehäuse 20e ausgebildet ist, und das Hochdruckrohr 14 sind durch eine Einspanneinrichtung 20j verbunden, und der Kraftstoffdrucksensor 20a ist an der Einspanneinrichtung 20j befestigt. Somit kann, indem der Kraftstoffdrucksensor 20a an dem Kraftstoffeinlass 22 der Einspritzeinrichtung 20 befestigt ist, der Kraftstoffdruck (der Einlassdruck) an dem Kraftstoffeinlass 22 zu jedem Zeitpunkt erfasst werden. Genauer gesagt kann eine Schwankungswellenform des Kraftstoffdrucks, die einen Einspritzvorgang der Einspritzeinrichtung 20 begleitet, durch eine Kraftstoffdruckhöhe (d. h. ein stabiler Druck), einen Kraftstoffeinspritzdruck und dergleichen durch das Abgabesignal des Kraftstoffdrucksensors 20a erfasst (gemessen) werden.
Die Kraftstoffdrucksensoren 20a sind jeweils an den in Vielzahl vorgesehenen Einspritzeinrichtungen 20(#1) bis 20(#4) vorgesehen. Die Schwankungswellenform des Kraftstoffdrucks, die den Einspritzvorgang der Einspritzeinrichtung 20 betreffend eine vorbestimmte Einspritzung begleitet, kann mit einer hohen Genauigkeit auf der Grundlage der Abgabesignale der Kraftstoffdrucksensoren 20a erfasst werden (wie dies nachstehend detaillierter erläutert ist).
Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Sensoren sind verschiedene Sensoren für die Fahrzeugsteuerung in einem Fahrzeug (beispielsweise ein Personenkraftfahrzeug mit vier Rädern, ein Lastkraftwagen oder dergleichen, dieses ist nicht dargestellt) vorgesehen. Beispielsweise ist ein Kurbelwinkelsensor 42 (beispielsweise ein elektromagnetischer Aufnehmer), der ein Kurbelwinkelsignal bei jedem vorbestimmten Kurbelwinkel (beispielsweise in einem Zyklus von 30° Kurbelwinkel) ausgibt, an einem Außenumfang der Kurbelwelle 41 als die Abgabewelle des Soll-Verbrennungsmotors vorgesehen, um eine Drehwinkelposition der Kurbelwelle 41, eine Drehzahl der Kurbelwelle 41 (d. h. eine Drehzahl des Verbrennungsmotors) und dergleichen zu erfassen. Ein Gaspedalsensor 44, der ein elektrisches Signal ausgibt, das einem Zustand (d. h. einem Versetzbetrag) eines Gaspedals entspricht, ist vorgesehen, um einen Betätigungsbetrag ACCP (d. h. einen Niederdrückbetrag) des Gaspedals zu erfassen, der durch den Fahrer bewirkt wird.
In einem derartigen System ist es die ECU 30, die als der Kraftstoffeinspritzsteuerabschnitt gemäss dem vorliegenden Ausführungsbeispiel fungiert und die hauptsächlich die Verbrennungsmotorsteuerung als die elektronische Steuereinheit ausführt. Die ECU 30 (eine Verbrennungsmotor-Steuer-ECU) hat einen (nicht dargestellten) bekannten Mikrocomputer. Die ECU 30 erkennt den Betriebszustand des Soll-Verbrennungsmotors und die Anforderungen (Befehle) eines Anwenders auf der Grundlage der Erfassungssignale der vorstehend beschriebenen verschiedenen Sensoren. Die ECU 30 führt verschiedene Arten an Steuerung in Bezug auf den vorstehend beschriebenen Verbrennungsmotor in den optimalen Modi gemäss der jeweiligen Situation zu jedem Zeitpunkt durch ein Betätigen der verschiedenen Aktuatoren auf, wie beispielsweise das vorstehend beschriebene Saugsteuerventil 11c und die Einspritzeinrichtungen 20 gemäss dem Betriebszustand des Soll-Verbrennungsmotors und den Anforderungen des Anwenders (Fahrers).
Der Mikrocomputer, der in der ECU 30 montiert ist, besteht aus einer CPU (eine Basisprozesseinheit) zum Ausführen von verschiedenen Berechnungsarten, einem RAM als ein Hauptspeicher zum vorübergehend erfolgenden Speichern von Daten in dem Berechnungsprozess, Ergebnissen der Berechnung und dergleichen, einem ROM als einem Programmspeicher, einem EEPROM als ein Speicher zur Datenspeicherung, einem Sicherungs-RAM (ein Speicher, der unveränderlich mit Energie von einer Sicherungsenergielieferquelle beliefert wird, wie beispielsweise eine im Fahrzeug befindliche Batterie, selbst nachdem die Hauptenergieversorgung der ECU 30 angehalten worden ist) und dergleichen. Verschiedene Arten an Programmen, Steuertabellen (Steuerzuordnungen) und dergleichen, die die Verbrennungsmotorsteuerung betreffen inklusive dem Programm betreffend die Kraftstoffeinspritzsteuerung, sind zuvor in dem ROM gespeichert worden, und die verschiedenen Arten an Steuerdaten inklusive die Gestaltungsdaten des Soll-Verbrennungsmotors, sind zuvor in dem Speicher für die Datenspeicherung (beispielsweise der EEPROM) gespeichert worden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel berechnet die ECU 30 ein Moment (ein Anforderungsmoment), das gegenwärtig in der Abgabewelle (der Kurbelwelle 41) erzeugt werden soll, und schließlich eine Kraftstoffeinspritzmenge, die das Anforderungsmoment erfüllt, auf der Grundlage der verschiedenen Arten an nacheinander eingegebenen Sensorabgabesignalen (Erfassungssignale). Somit stellt die ECU 30 in variabler Weise die Kraftstoffeinspritzmenge der Einspritzeinrichtung 20 ein, um das Moment (Erzeugungsmoment), das durch die Kraftstoffverbrennung in jedem Zylinder (eine Verbrennungskammer) erzeugt wird, und das Wellenmoment (Abgabemoment), das tatsächlich zu der Abgabewelle (die Kurbelwelle 41) abgegeben wird, zu steuern. Das heißt, die ECU 30 steuert das Erzeugungsmoment oder das Wellenmoment auf das Anforderungsmoment (Befehlsmoment).
Das heißt, beispielsweise berechnet die ECU 30 die Kraftstoffeinspritzmenge gemäß dem Verbrennungsmotorbetriebszustand, dem Betätigungsbetrag des Gaspedals, der durch den Fahrer bewirkt wird, und dergleichen zu jedem Zeitpunkt und gibt ein Einspritzsteuersignal (ein Einspritzbefehlssignal) aus, um das Kraftstoffeinspritzen mit der berechneten Kraftstoffeinspritzmenge zu befehlen, an die Einspritzeinrichtung 20 synchron mit einer erwünschten Einspritzzeitabstimmung. Somit, d. h. auf der Grundlage eines Antriebsbetrags der Einspritzeinrichtung 20 (beispielsweise einer Ventilöffnungsperiode), wird das Abgabemoment des Soll-Verbrennungsmotors auf den Sollwert gesteuert.
Wie dies bekannt ist, wird in einem Dieselverbrennungsmotor ein Einlassdrosselventil (eine Drossel), das in einem Einlasskanal des Verbrennungsmotors vorgesehen ist, bei einem im Wesentlichen gänzlich geöffneten Zustand während eines stetigen Betriebs zum Zwecke der Erhöhung einer Frischluftmenge, dem Verringern eines Pumpverlusts und dergleichen, gehalten. Daher ist die Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge ein Hauptabschnitt der Verbrennungssteuerung (genauer gesagt der Verbrennungssteuerung betreffend die Momenteinstellung) während des stetigen Betriebs.
Nachstehend ist eine Basisprozessprozedur der Kraftstoffeinspritzsteuerung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 3 erläutert. Die Werte der verschiedenen Parameter, die in dem in 3 gezeigten Prozess verwendet werden, werden zu jedem Zeitpunkt in der Speichervorrichtung, die in der ECU 30 montiert ist, wie beispielsweise der RAM, der EEPROM oder der Sicherungs-RAM, gespeichert und werden zu jedem Zeitpunkt, bei dem dies erforderlich ist, auf den neuesten Stand gebracht (Update). Grundsätzlich führt die ECU 30 die in dem ROM gespeicherten Programme aus, um den Prozess auszuführen, der durch das Flussdiagramm von 3 gezeigt ist.
Wie dies in 3 gezeigt ist, werden zunächst bei dem Schritt S11 in einer Reihe an Prozessen vorbestimmte Parameter, wie beispielsweise die gegenwärtige Drehzahl des Verbrennungsmotors (d. h. ein tatsächlicher Messwert, der durch den Kurbelwinkelsensor 42 gemessen wird) und der Kraftstoffdruck (d. h. ein tatsächlicher Messwert, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20a gemessen wird) gelesen, und außerdem werden der Gaspedalbetätigungsbetrag ACCP (d. h. ein tatsächlicher Messwert, der durch den Gaspedalsensor 44 gemessen wird) durch den Fahrer zu diesem Zeitpunkt und dergleichen gelesen.
In dem folgenden Schritt S12 wird ein Einspritzmuster auf der Grundlage der verschiedenen Parameter festgelegt, die in Schritt S11 gelesen wurden. Beispielsweise wird in dem Fall einer Einzelstufeneinspritzung eine Einspritzmenge Q (eine Einspritzperiode) der Einspritzung in variabler Weise gemäß dem Moment festgelegt, das durch die Abgabewelle (die Kurbelwelle 41) erzeugt werden soll, d. h. das Anforderungsmoment (Befehlsmoment), das von dem Gaspedalbetätigungsbetrag ACCP berechnet wird und das gleichwertig der Verbrennungsmotorlast zu diesem Zeitpunkt ist. In dem Fall eines Einspritzmusters einer Mehrstufeneinspritzung wird eine Gesamteinspritzmenge Q (eine Gesamteinspritzperiode) der Einspritzungen, die zu dem Moment beitragen, in variabler Weise gemäß dem Moment festgelegt, das an der Abgabewelle (die Kurbelwelle 41) erzeugt werden soll, d. h. das Anforderungsmoment (Befehlsmoment).
Das Einspritzmuster wird auf der Grundlage einer vorbestimmten Tabelle oder Zuordnung (einer Einspritzsteuertabelle oder ein mathematischer Ausdruck) und einem beispielsweise in dem ROM gespeicherten Korrekturkoeffizienten erlangt. Genauer gesagt wird das optimale Einspritzmuster (Adaptionswerte) zuvor durch einen Versuch und dergleichen in zuvor vermuteten Bereichen der vorbestimmten Parameter (gelesen bei Schritt S11) erlangt und beispielsweise in die Einspritzsteuertabelle geschrieben.
Beispielsweise wird das Einspritzmuster durch derartige Parameter definiert, wie beispielsweise die Anzahl an Einspritzstufen (d. h. die Häufigkeit an Einspritzungen, die in einem Einspritzzyklus ausgeführt werden), die Einspritzzeitabstimmung jeder Einspritzung (d. h. die Einspritzzeit) und die Einspritzperiode (gleichwertig der Einspritzmenge) jeder Einspritzung. Somit zeigt die vorstehend beschriebene Einspritzsteuerzuordnung oder Einspritzsteuertabelle die Beziehung zwischen den Parametern und dem optimalen Einspritzmuster.
Das auf der Grundlage der Einspritzsteuertabelle erlangte Einspritzmuster wird durch den Korrekturkoeffizienten (gespeichert beispielsweise in dem EEPROM in der ECU 30), der separat auf den neuesten Stand gebracht wird (Update), korrigiert. Beispielsweise wird ein Einstellwert berechnet, indem der Tabellenwert durch den Korrekturkoeffizienten dividiert wird. Somit werden das Einspritzmuster der Einspritzung, die zu diesem Zeitpunkt ausgeführt werden soll, und schließlich das Einspritzbefehlssignal für die Einspritzeinrichtung 20 entsprechend dem Einspritzmuster erlangt. Der Korrekturkoeffizient (genauer gesagt ein vorbestimmter Koeffizient von der Vielzahl an Arten an Koeffizienten) wird aufeinanderfolgend durch separates Behandeln während des Betriebs des Verbrennungsmotors auf den neuesten Stand gebracht (Update).
Wenn das Einspritzmuster festgelegt wird (bei Schritt S12), können Tabellen, die individuell für die jeweiligen Elemente des Einspritzmusters festgelegt werden (wie beispielsweise die Anzahl der Einspritzstufen), verwendet werden. Alternativ können Tabellen, von denen jede für einige zusammengefasste Elemente des Einspritzmusters gestaltet ist, oder eine Tabelle für sämtliche Elemente des Einspritzmusters, verwendet werden.
Das somit festgelegte Einspritzmuster oder der schlußendliche Befehlswert (das Einspritzbefehlssignal), der dem Einspritzmuster entspricht, wird bei dem folgenden Schritt S13 verwendet. Das heißt, in dem Schritt S13 (ein Befehlssignalausgabeabschnitt) wird der Antrieb der Einspritzeinrichtung 20 auf der Grundlage des Befehlswertes (das Einspritzbefehlssignal) gesteuert, oder genauer gesagt durch Ausgeben des Einspritzbefehlssignals zu der Einspritzeinrichtung 20. Nach der Antriebssteuerung der Einspritzeinrichtung 20 endet die Aufeinanderfolge der in 3 gezeigten Prozesse.
Nachstehend ist ein Prozess zum Erfassen einer Kraftstoffeinspritzmenge der Einspritzeinrichtung 20 und zum Abschätzen einer Kraftstoffeinspritzrate desselben unter Bezugnahme auf 4 erläutert. Eine Abfolge an Prozessen, die in 4 gezeigt sind, wird in einem vorbestimmten Zyklus (beispielsweise ein Berechnungszyklus, der durch die vorstehend beschriebene CPU ausgeführt wird) oder bei einem vorbestimmten Grad an Kurbelwinkel ausgeführt. Die ECU 30, die den Prozess ausführt, ist gleichwertig einer Erfassungsvorrichtung für den Kraftstoffeinspritzzustand.
Zunächst wird bei dem Schritt S21 der Abgabewert (der erfasste Druck P) des Kraftstoffdrucksensors 20a erlangt. Dieser Prozess zum Erlangen des Abgabewertes wird für jeden der Vielzahl an Kraftstoffdrucksensoren 20a ausgeführt. Nachstehend ist der Erlangprozess des Abgabewerts bei dem Schritt S21 detailliert unter Bezugnahme auf 5 erläutert.
Der Abschnitt (a) von 5 zeigt das Einspritzbefehlssignal INJ, das zu der Einspritzeinrichtung 20 bei dem Schritt S13 von 3 abgegeben wird. Das Solenoid 20b wird durch das Einschalten eines Impulses (d. h. Impulseinschalten) des Befehlssignals INJ betätigt, und somit werden die Einspritzlöcher 20f geöffnet. Das heißt, ein Einspritzstart wird bei einem Impulseinschaltzeitpunkt t1 des Einspritzbefehlssignals INJ befohlen, und ein Einspritzende wird bei einem Impulsausschaltzeitpunkt t2 befohlen. Daher wird die Einspritzmenge Q gesteuert, indem eine Ventilöffnungsperiode Tq der Einspritzlöcher 20f mit einer Impulseinschaltperiode des Befehlssignals INJ (d. h. eine Einspritzbefehlsperiode) gesteuert wird. Der Abschnitt (b) von 5 zeigt eine Änderung (einen Verlauf) einer Kraftstoffeinspritzrate R des Kraftstoffs aus den Einspritzlöchern 20f, die in Verbindung mit dem vorstehend beschriebenen Einspritzbefehl bewirkt wird. Der Abschnitt (c) von 5 zeigt eine Änderung (eine Schwankungswellenform) des Abgabewertes (des erfassten Drucks P) des Kraftstoffdrucksensors 20a, bewirkt durch die Änderung der Einspritzrate R.
Die ECU 30 erfasst den Abgabewert des Kraftstoffdrucksensors 20a durch eine Subroutine, d. h. einen Prozess, der von dem Prozess von 4 separat ist. Die ECU 30 erlangt aufeinanderfolgend den Abgabewert des Kraftstoffdrucksensors 20a durch den Subroutinenprozess bei einem Intervall, das ausreichend kurz ist, um das Profil der Druckverlaufswellenform mit dem Sensorabgabesignal abzutragen, d. h. ein Intervall, das kürzer als der Prozesszyklus von 4 ist. Ein Beispielsprofil ist in dem Abschnitt (c) von 5 dargestellt. Beispielsweise wird das Sensorabgabesignal aufeinanderfolgend bei einem Intervall erlangt, das kürzer als 50 Mikrosekunden (oder, was noch eher bevorzugt wird, 20 Mikrosekunden) ist.
Eine Verlaufswellenform der Einspritzrate R kann aus der Schwankungswellenform des erfassten Drucks P abgeschätzt werden, da eine Wechselbeziehung zwischen der Schwankung des Drucks P, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20a erfasst wird, und der Änderung der Einspritzrate R besteht, wie dies nachstehend erläutert ist. Das heißt, nach dem Zeitpunkt t1, bei dem der Einspritzstartbefehl ausgegeben wird, wie dies in dem Abschnitt (a) von 5 gezeigt ist, beginnt die Einspritzrate R mit einer Zunahme bei dem Zeitpunkt R1, und das Einspritzen wird begonnen. Wenn die Einspritzrate R bei dem Zeitpunkt R1 zuzunehmen beginnt, beginnt der erfasste Druck P an seinem Änderungspunkt P1 abzunehmen. Danach hält, wenn die Einspritzrate R die maximale Einspritzrate bei dem Zeitpunkt R2 erreicht, die Abnahme des erfassten Drucks P an einem Änderungspunkt P2 an. Danach beginnt, wenn die Einspritzrate R bei dem Zeitpunkt R2 abzunehmen beginnt, der erfasste Druck P bei dem Änderungspunkt P2 zuzunehmen. Danach hält, wenn die Einspritzrate R zu null wird und das tatsächliche Einspritzen bei dem Zeitpunkt R endet, die Zunahme des erfassten Drucks P bei einem Änderungspunkt P3 an.
Somit können der Zunahmestartzeitpunkt R1 (Zeitpunkt des tatsächlichen Beginns des Einspritzens) und der Abnahmeendzeitpunkt R3 (Zeitpunkt des tatsächlichen Endes des Einspritzens) der Einspritzrate R geschätzt werden, indem die Änderungspunkte P1 und P2 bei dem Schwanken des erfassten Drucks P erfasst werden, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20a erfasst wird. Darüber hinaus kann die Änderung der Einspritzrate R aus der Schwankung des erfassten Drucks P auf der Grundlage der Wechselbeziehung zwischen der Schwankung des erfassten Drucks P und der Änderung der Einspritzrate R abgeschätzt werden, wie dies nachstehend erläutert ist.
Das heißt, es gibt eine Wechselbeziehung zwischen einer Druckabnahmerate Pα von dem Änderungspunkt P1 bis zu dem Änderungspunkt P2 des erfassten Drucks P und eine Einspritzratenerhöhungsrate Rα von dem Änderungspunkt R1 bis zu dem Änderungspunkt R2 der Einspritzrate R. Es gibt eine Wechselbeziehung zwischen einer Druckzunahmerate Pγ von dem Änderungspunkt P2 bis zu dem Änderungspunkt P3 und einer Einspritzratenverringerungsrate Rγ von dem Änderungspunkt R2 bis zu dem Änderungspunkt R3. Es gibt eine Wechselbeziehung zwischen einem Druckverringerungsbetrag Pβ (der maximale Abfallbetrag) von dem Änderungspunkt P1 bis zu dem Änderungspunkt P2 und einem Einspritzratenzunahmebetrag Rβ von dem Änderungspunkt R1 bis zu dem Änderungspunkt R2. Demgemäss können die Einspritzratenzunahmerate Rα, die Einspritzratenabnahmerate Rγ und der Einspritzratenzunahmebetrag Rβ der Einspritzrate R geschätzt werden, indem die Druckverringerungsrate Pα, die Druckerhöhungsrate Pγ und der Druckverringerungsbetrag Pβ aus der Schwankung des erfassten Drucks P erfasst werden, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20a erfasst wird. Wie dies vorstehend beschrieben ist, können die verschiedenen Zustände R1, R3, Rα, Rβ und Rγ der Einspritzrate R geschätzt werden, und schließlich kann die Änderung (die Verlaufswellenform) der Kraftstoffeinspritzrate R abgeschätzt werden, wie dies in dem Abschnitt (b) von 5 dargestellt ist.
Ein Integrationswert der Einspritzrate R von dem tatsächlichen Einspritzbeginn bis zu dem tatsächlichen Einspritzende (d. h. ein schraffierter Bereich, der durch die Markierung S in dem Abschnitt (b) von 5 dargestellt ist) entspricht der Einspritzmenge Q. Ein Integrationswert des Drucks P in einem Abschnitt der Schwankungswellenform des erfassten Drucks P, der der Änderung der Einspritzrate R von dem tatsächlichen Einspritzbeginn bis zu dem tatsächlichen Einspritzende (d. h. ein Abschnitt von dem Änderungspunkt P1 bis zu dem Änderungspunkt P3) entspricht, steht in Wechselbeziehung mit dem Integrationswert S der Einspritzrate R. Daher kann der Einspritzratenintegrationswert S, der der Einspritzmenge Q gleichwertig ist, geschätzt werden, indem der Druckintegrationswert von der Schwankung des erfassten Drucks P berechnet wird, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20a erfasst wird.
In 4 ist der Prozessinhalt der Schritte S22 bis S28, die dem Schritt S21 folgen, verschieden zwischen dem Fall, bei dem die Mehrstufeneinspritzung ausgeführt wird, und dem Fall, bei dem die Einzelstufeneinspritzung ausgeführt wird. Nachstehend ist zunächst der Prozessinhalt für den Fall, bei dem die Einzelstufeneinspritzung ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf 5 erläutert, und danach ist der Prozessinhalt für den Fall, bei dem die Mehrstufeneinspritzung ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf 7 erläutert. In den anschließenden Schritten S22 bis S28 wird die Schwankungswellenform, die durch den Kraftstoffdrucksensor 20a entsprechend einem Einspritzzylinder von der Vielzahl an Zylindern erfasst wird, bei denen bei einem jeden von ihnen das Einspritzen und das Nicht-Einspritzen aufeinanderfolgend ausgeführt wird, verwendet. Der Einspritzzylinder ist ein Zylinder, bei dem das Einspritzen gegenwärtig ausgeführt wird.
Da die Tauchkolbenpumpe als die Hochdruckpumpe 11a aufgegriffen wird, wie dies vorstehend erwähnt ist, wird eine Pulsation aufgrund des Pumpens in dem Druck des Kraftstoffs bewirkt, der von der Hochdruckpumpe 11a zu der Common-Rail 12 gepumpt wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Prozess der anschließenden Schritte S22 bis S28 ausgeführt, indem die Schwankungswellenform, die dann erlangt wird, wenn eine Kraftstoffpumpperiode zum Pumpen des Kraftstoffs von der Hochdruckpumpe 11a zu der Common-Rail 12 sich nicht mit der Kraftstoffeinspritzperiode der Kraftstoffeinspritzung von den Einspritzlöchern 20f überdeckt, von den Schwankungswellenformen verwendet wird, die mit den jeweiligen Kraftstoffdrucksensoren 20a erlangt werden.
Bei dem Schritt S22, der sich an den vorstehend beschriebenen Schritt S21 anschließt, werden die Zeitpunkte, bei denen die Änderungspunkte P1 und P3 auftreten, auf der Grundlage der Schwankungswellenform erfasst, die bei dem Schritt S21 erlangt wird. Genauer gesagt wird vorzugsweise ein Differenzialwert der ersten Ordnung der Schwankungswellenform berechnet und wird das Auftreten des Änderungspunktes P1 erfasst, wenn der Differenzialwert einen Grenzwert bei dem ersten Mal nach dem Impulseinschaltzeitpunkt t1 des Einspritzbefehls INJ überschreitet. Darüber hinaus wird in dem Fall, bei dem ein stabiler Zustand sich nach dem Auftreten des Änderungspunktes P1 ergibt, vorzugsweise das Auftreten des Änderungspunktes P3 erfasst, wenn der Differenzialwert bis unterhalb den Grenzwert das erste Mal fällt, bevor der stabile Zustand sich ergibt. Der stabile Zustand ist ein Zustand, bei dem der Differenzialwert innerhalb eines Bereichs des Grenzwerts schwankt.
Bei den anschließenden Schritt S23 wird ein Druckverringerungsbetrag Pβ auf der Grundlage der in dem Schritt S21 erlangten Schwankungswellenform erfasst. Beispielsweise wird der Druckverringerungsbetrag Pβ erfasst, indem der erfasste Druck P an dem Änderungspunkt P1 von einem Spitzenwert des erfassten Drucks P zwischen dem Änderungspunkt P1 und dem Änderungspunkt P3 der Schwankungswellenform subtrahiert wird.
Bei dem anschließenden Schritt S24 (ein Einspritzratenberechnungsabschnitt) werden der Zunahmestartzeitpunkt R1 (der Zeitpunkt des eigentlichen Beginns des Einspritzens) und der Abnahmeendzeitpunkt R3 (der Zeitpunkt des eigentlichen Endes des Einspritzens) der Einspritzrate R auf der Grundlage der Erfassungsergebnisse P1, P3 des Schrittes S22 abgeschätzt. Darüber hinaus wird der Einspritzratenerhöhungsbetrag Rβ auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses Pβ des Schritts S23 abgeschätzt. Dann wird eine Verlaufswellenform der Einspritzrate R, die in dem Abschnitt (b) von 5 gezeigt ist, zumindest auf der Grundlage der Abschätzwerte R1, R3, Rβ berechnet. Die Werte R2, Rα, Rγ und dergleichen können zusätzlich zu den Abschätzwerten R1, R3, Rβ abgeschätzt werden und können zum Berechnen der Einspritzratenverlaufswellenform verwendet werden.
Bei dem anschließenden Schritt S25 (ein erster Einspritzmengenabschätzabschnitt) wird der Bereich S berechnet, indem eine Integration der Einspritzratenverlaufswellenform ausgeführt wird, die bei dem Schritt S24 berechnet worden ist, und zwar in einem Intervall von R1 bis R3. Der Bereich (Fläche) S wird als ein erster Abschätzwert der Einspritzmenge Q verwendet.
Bei dem folgenden Schritt S26 (ein zweiter Einspritzmengenabschätzabschnitt) wird die Druckdifferenz ΔP zwischen dem erfassten Druck P vor dem Beginn des Einspritzens und dem erfassten Druck P nach dem Ende des Einspritzens auf der Grundlage der Schwankungswellenform des erfassten Drucks P berechnet, die bei dem Schritt S21 erlangt worden ist. Beispielsweise wird die Druckdifferenz ΔP zwischen dem erfassten Druck P bei dem Einspritzstartbefehlszeitpunkt t1, der durch das Einspritzbefehlssignal INJ befohlen wird, und dem erfassten Druck P bei dem Einspritzstartbefehlszeitpunkt t3, der durch das Einspritzbefehlssignal INJ betreffend die nächste Einspritzung befohlen wird, erfasst. Danach wird die Einspritzmenge (ein zweiter Abschätzwert) auf der Grundlage der Druckdifferenz ΔP berechnet. Beispielsweise wird die Einspritzmenge berechnet, indem die Druckdifferenz ΔP mit einem vorbestimmten Koeffizienten K multipliziert wird.
In dem anschließenden Schritt S27 (ein Einspritzmengenberechnungsabschnitt) wird die Einspritzmenge, die schließlich für die Steuerung verwendet wird, auf der Grundlage des ersten Abschätzwerts, der bei dem Schritt S25 berechnet wird, und des zweiten Abschätzwerts, der bei dem Schritt S26 berechnet wird, berechnet. Beispielsweise wird eine Differenz zwischen dem ersten Abschätzwert und dem zweiten Abschätzwert als ein Abschätzfehler des ersten Abschätzwerts erachtet, und der erste Abschätzwert wird gemäß dieser Differenz korrigiert. Beispielsweise wird ein Korrekturwert berechnet, indem die Differenz mit einem vorbestimmten Koeffizienten (vorzugsweise ein Wert, der kleiner als 1 ist) multipliziert wird, und die Korrektur wird ausgeführt, indem der Korrekturwert zu dem ersten Abschätzwert addiert wird. Alternativ kann ein Durchschnittswert des ersten und zweiten Abschätzwerts als die Einspritzmenge als das Enderfassungsergebnis verwendet werden.
Bei dem anschließenden Schritt S28 (ein Einspritzratenkorrekturabschnitt) wird die Verlaufswellenform der Einspritzrate R, die bei dem Schritt S24 berechnet worden ist, auf der Grundlage der Einspritzmenge korrigiert, die bei dem Schritt S27 berechnet worden ist. Beispielsweise wird die bei dem Schritt S24 berechnete Einspritzratenverlaufswellenform so korrigiert, dass der Bereich S (der erste Abschätzwert), der bei dem Schritt S25 berechnet worden ist, mit der bei dem Schritt S27 berechneten Einspritzmenge übereinstimmt. Wie dies vorstehend erwähnt ist, ist insbesondere die Variation bei dem Maximalabfallbetrag Pβ des Erfassungswerts des erfassten Drucks P hoch. Daher ist es erwünscht, die Verlaufswellenform so zu korrigieren, dass die Einspritzmenge mit der korrigierten Einspritzmenge übereinstimmt, indem der Einspritzratenerhöhungsbetrag Rβ korrigiert wird. Wenn beispielsweise die Einspritzratenverlaufswellenform, die berechnet wird, wie dies durch eine durchgehende Linie L1 in dem Abschnitt (b) von 6 gezeigt ist, so korrigiert wird, dass die Einspritzmenge zunimmt, ist es erwünscht, die Korrektur auszuführen, um den Einspritzratenerhöhungsbetrag Rβ zu erhöhen, wie dies durch eine gestrichelte Linie L2 in dem Abschnitt (b) von 6 gezeigt ist.
Alternativ kann die Verlaufswellenform so korrigiert werden, dass die Einspritzmenge mit der korrigierten Einspritzmenge übereinstimmt, indem eine Haltezeit des Einspritzratenspitzenwertes R2 korrigiert wird, wie dies durch eine Strichpunktlinie L3 in dem Abschnitt (b) von 6 dargestellt ist. Alternativ kann die Verlaufswellenform so korrigiert werden, dass die Einspritzmenge mit der korrigierten Einspritzmenge übereinstimmt, indem sowohl der Einspritzratenerhöhungsbetrag Rβ als auch die Haltezeit des Spitzenwertes R2 korrigiert werden, wie dies durch eine gestrichelte Linie L4 in dem Abschnitt (b) von 6 gezeigt ist. Die Erfassungsgenauigkeit der Änderungspunkte P1 und P3 des erfassten Drucks P ist höher als die Erfassungsgenauigkeit des Maximalabfallbetrags Pβ, daher wird vorzugsweise der tatsächliche Einspritzstartzeitpunkt R1 und der tatsächliche Einspritzendzeitpunkt R3 nicht korrigiert.
Somit endet die Abfolge der Prozesse von 4. Die in Schritt S27 korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge und die in Schritt S28 korrigierte Einspritzratenverlaufswellenform werden verwendet, um beispielsweise die bei dem Schritt S12 von 3 verwendete vorstehend beschriebene Einspritzsteuertabelle auf den neuesten Stand zu bringen (d. h. ein Erlernen).
Die Schwankungswellenform des erfassten Drucks P in dem Fall des Einzelstufeneinspritzens ergibt sich in einem Modus, der in dem Abschnitt (c) von 5 gezeigt ist. Eine Schwankungswellenform des erfassten Drucks P in dem Fall des Mehrstufeneinspritzens ergibt sich in einem Modus, der in dem Abschnitt (c) von 7 beispielsweise gezeigt ist. In einem in 7 gezeigten Beispiel werden eine Piloteinspritzung, eine Voreinspritzung, eine Haupteinspritzung und eine Nacheinspritzung aufeinanderfolgend während eines Verbrennungszyklus ausgeführt. Mit P11, P21, P31 und P41 sind in dem Abschnitt (c) von 7 Änderungspunkte gezeigt, die sich in der Schwankungswellenform in Verbindung mit dem Start der Verbrennung der jeweiligen Einspritzstufen ergeben. Mit P12, P22, P32 und P42 sind Druckabfallspitzenpunkte der jeweiligen Einspritzstufen gezeigt. Mit P13, P23, P33 und P43 sind Änderungspunkte gezeigt, die sich in der Schwankungswellenform in Verbindung mit dem Einspritzende der jeweiligen Einspritzstufen ergeben. Die schraffierten Bereiche S1, S2, S3 und S4, die in dem Abschnitt (b) von
7 gezeigt sind, entsprechen den Einspritzmengen Q1, Q2, Q3 bzw. Q4 der jeweiligen Einspritzstufen.
In dem Fall des Mehrstufeneinspritzens, der in 7 gezeigt ist, werden bei dem Schritt S22 die Erscheinungszeitpunkte der Änderungspunkte P11, P13, P21, P23, P31, P33, P41 und P43 der jeweiligen Einspritzstufen aus der Schwankungswellenform, die bei dem Schritt S21 erlangt wird, durch das gleiche Verfahren wie in dem Fall der Einzelstufeneinspritzung erfasst. In dem anschließenden Schritt S23 werden die Druckabfallbeträge Pβ1, Pβ2, Pβ3, Pβ4 der jeweiligen Einspritzstufen aus der Schwankungswellenform, die bei dem Schritt S21 erlangt wird, durch das gleiche Verfahren wie in dem Fall der Einzelstufeneinspritzung erfasst. Bei dem folgenden Schritt S24 wird die Verlaufswellenform für die Einspritzrate R, wie dies in dem Abschnitt (b) von 7 gezeigt ist, für jede Einspritzstufe auf der Grundlage der Erfassungsergebnisse der Schritte S22 und S23 berechnet.
In dem folgenden Schritt S25 werden die Einspritzmengen Q1 bis Q4 der jeweiligen Einspritzstufen abgeschätzt, indem die Bereiche S1 bis S4 der jeweiligen Einspritzstufen berechnet werden, und zwar durch das gleiche Verfahren wie in dem Fall des Einzelstufeneinspritzens auf der Grundlage der Einspritzratenverlaufswellenform, die bei dem Schritt S24 berechnet wird. Die Haupteinspritzmenge Q3 von den geschätzten Einspritzmengen Q1 bis Q4 entspricht dem ersten Schätzwert.
In dem folgenden Schritt S26 wird die Druckdifferenz ΔP zwischen dem erfassten Druck P vor dem Beginn des Einspritzens und dem erfassten Druck P nach dem Ende des Einspritzens auf der Grundlage der Schwankungswellenform des erfassten Drucks P berechnet, die bei dem Schritt S21 erhalten wird. Genauer gesagt wird die Druckdifferenz ΔP zwischen dem erfassten Druck P bei dem Piloteinspritzstartbefehlszeitpunkt t11, der durch das Einspritzbefehlssignal INJ befohlen wird, und dem erfassten Druck P bei dem Einspritzstartbefehlszeitpunkt t51, der durch das Einspritzbefehlssignal INJ betreffend die nächste Einspritzung befohlen wird, erfasst. Dann wird eine Gesamteinspritzmenge, die pro Verbrennungszyklus eingespritzt wird, auf der Grundlage der Druckdifferenz ΔP berechnet. Beispielsweise wird die Gesamteinspritzmenge berechnet, indem die Druckdifferenz ΔP mit einem vorbestimmten Koeffizienten K multipliziert wird.
Des Weiteren wird bei dem Schritt S26 (ein Haupteinspritzmengenabschätzabschnitt) eine Einspritzmenge Q3 der Haupteinspritzung abgeschätzt, indem die Summe Q1 + Q2 + Q4 der Einspritzmengen der anderen Einspritzungen außer der Haupteinspritzung, die bei dem Schritt S25 abgeschätzt wird, von der Gesamteinspritzmenge subtrahiert wird, die auf der Grundlage der Druckdifferenz ΔP berechnet wird, wie dies vorstehend beschrieben ist. Die somit geschätzte Haupteinspritzmenge Q3 entspricht dem zweiten Schätzwert.
In dem folgenden Schritt S27 wird die für die Steuerung schließlich verwendete Haupteinspritzmenge auf der Grundlage des ersten Schätzwerts, der bei dem Schritt S25 berechnet wird, und des zweiten Schätzwerts, der bei dem Schritt S26 berechnet wird, durch das gleiche Verfahren wie in dem Fall der Einzelstufeneinspritzung berechnet. Bei dem folgenden Schritt S28 wird ein Teil der Verlaufswellenform der Einspritzrate R, die bei dem Schritt S24 entsprechend der Haupteinspritzung berechnet wird, durch das gleiche Verfahren wie in dem Fall der Einzelstufeneinspritzung auf der Grundlage der Haupteinspritzmenge, die bei dem Schritt S27 berechnet wird, korrigiert.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Kraftstoffdrucksensor 20a an einer Position angeordnet, die sich näher zu den Einspritzlöchern 20f als zu der Common-Rail 12 befindet. Demgemäss kann die Druckschwankung in den Einspritzlöchern 20f erfasst werden, bevor die Druckschwankung im Inneren der Common-Rail 12 gedämpft wird. Demgemäss kann die Änderung der tatsächlichen Einspritzmenge mit einer hohen Genauigkeit als die Schwankungswellenform des erfassten Drucks erfasst werden. Demgemäss kann die Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage der erfassten Schwankungswellenform (durch den ersten Einspritzmengenabschätzabschnitt: S25) geschätzt werden, und die Kraftstoffeinspritzmenge kann auf der Grundlage der Druckdifferenz ΔP des erfassten Drucks P vor und nach dem Einspritzstart (durch den zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitt: S26) geschätzt werden.
Gemäss dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Einspritzmenge Q durch zwei Arten an verschiedenen Verfahren S25 und S26 in dieser Weise geschätzt, und die Einspritzmenge wird auf der Grundlage des erlangten ersten und zweiten Schätzwerts berechnet. Daher kann im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Einspritzmenge auf der Grundlage von lediglich einem der Schätzergebnisse berechnet wird, der Einfluss der Erfassungsvariation (Erfassungsschwankung) des Maximalabfallbetrags Pβ, was ein Problem dann sein kann, wenn die Einspritzmenge groß ist, verringert werden. Daher kann die Einspritzmenge mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden, und schließlich kann die Einspritzrateverlaufswellenform mit einer hohen Genauigkeit auf der Grundlage der Einspritzmenge erfasst werden, die in dieser Weise mit einer hohen Genauigkeit erfasst wird.
Gemäss dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Prozess der Schritte S22 bis S28 von 4 ausgeführt, indem die Schwankungswellenform verwendet wird, die während einer Nicht-Überlappungsperiode erlangt wird, bei der die Kraftstoffpumpperiode zum Pumpen des Kraftstoffs von der Hochdruckpumpe 11a zu der Common-Rail 12 sich nicht mit der Kraftstoffeinspritzperiode zum Einspritzen des Kraftstoffs aus den Einspritzlöchern 20f überdeckt. Daher kann das Abschätzen der Einspritzratenverlaufswellenform auf der Grundlage des erfassten Drucks ausgeführt werden, zu dem eine Komponente (eine Störung) aufgrund des Kraftstoffpumpens nicht addiert wird. Schließlich kann die Abschätzgenauigkeit verbessert werden.
Gemäss dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Druckdifferenz ΔP zwischen dem erfassten Druck P bei dem Einspritzstartbefehlszeitpunkt t1 und dem erfassten Druck P bei dem Einspritzstartbefehlszeitpunkt t3 des nächsten Einspritzens als die Druckdifferenz ΔP verwendet, die durch den zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitt S26 verwendet wird. Die Pulsation des erfassten Drucks P ist gering und der erfasste Druck P ist an den Zeitpunkten t1 und t3 stabil. Daher kann die Druckdifferenz ΔP, die durch den zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitt S26 verwendet wird, mit einer hohen Genauigkeit erlangt werden. Schließlich kann die Abschätzung durch den zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitt S26 mit einer hohen Genauigkeit ausgeführt werden.
Gemäss dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Kraftstoffdrucksensor 20a an der Einspritzeinrichtung 20 befestigt. Daher ist die Fixierposition des Kraftstoffdrucksensors 20a näher zu den Einspritzlöchern 20f als in dem Fall, bei dem der Kraftstoffdrucksensor 20a an dem Hochdruckrohr 14 befestigt ist, das die Common-Rail 12 und die Einspritzeinrichtung 20 verbindet. Demgemäss kann die Druckschwankung an den Einspritzlöchern 20f noch geeigneter als in dem Fall erfasst werden, bei dem die Druckschwankung erfasst wird, nachdem die Druckschwankung, die in den Einspritzlöchern 20f auftritt, in dem Hochdruckrohr 14 abgeschwächt worden ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wird die Einspritzmenge Q durch die beiden Arten an verschiedenen Verfahren S25 und S26 geschätzt, und die Verlaufswellenform der Einspritzrate R wird unter Verwendung der Einspritzmenge berechnet, die auf der Grundlage des ersten und des zweiten Schätzwerts berechnet wird. Im Gegensatz dazu wird bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das nachstehend beschrieben ist, eines der Schätzverfahren weggelassen, und die Verlaufswellenform der Einspritzrate R wird auf der Grundlage des Abschätzwertes des anderen Abschätzverfahrens berechnet. Nachstehend ist sowohl der Fall der Einzelstufeneinspritzung und als auch der Mehrstufeneinspritzung detailliert erläutert.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der gleiche Prozess wie bei den Prozessen der Schritte S21 und S22 von 4 (ein Zeitabschätzabschnitt für den Einspritzstartzeitpunkt und den Einspritzendzeitpunkt) ausgeführt, um zunächst die Erscheinungszeitpunkte (Auftretzeitpunkte) der Änderungspunkte P1 und P3 (d. h. der Einspritzstartzeitpunkt R1 und der Einspritzendzeitpunkt R3) zu schätzen. Dann wird der gleiche Prozess wie der Prozess von Schritt S26, der in 4 gezeigt ist, (ein Einspritzmengenschätzabschnitt) ausgeführt, um die Kraftstoffeinspritzmenge Q auf der Grundlage der Druckdifferenz ΔP abzuschätzen, wie dies in 5 gezeigt ist.
Dann wird die Verlaufswellenform der Kraftstoffeinspritzrate R (durch einen Einspritzratenberechnungsabschnitt) auf der Grundlage des Einspritzstartzeitpunktes R1, des Einspritzendzeitpunktes R3 und der Kraftstoffeinspritzmenge Q, die durch den vorstehend erwähnten Prozess erlangt wird, berechnet. Beispielsweise wird die Einspritzrate R berechnet, indem die Einspritzmenge Q durch die Kraftstoffeinspritzperiode von R1 bis R3 dividiert wird, und die Verlaufswellenform wird derart berechnet, dass die Einspritzrate R während der Kraftstoffeinspritzperiode bei der Einspritzrate R bleibt, die durch das vorstehend erwähnte Dividieren erlangt worden ist. Die Verlaufswellenform gestaltet sich in diesem Fall in eine Wellenform mit einer rechtwinkligen Form, bei der die Einspritzrate R an der Einspritzrate bleibt, die durch das vorstehend erwähnte Dividieren berechnet wird, und zwar von dem Einspritzstartzeitpunkt R1 bis zu dem Einspritzendzeitpunkt R3.
Alternativ kann die Verlaufswellenform derart berechnet werden, dass die Einspritzrate R, die durch das vorstehend erwähnte Dividieren erlangt worden ist, als der Spitzenwert dient. Die Verlaufswellenform von diesem Fall wird zu einer Wellenform in ähnlicher Weise wie die Wellenform, die in dem Abschnitt (b) von 5 gezeigt ist, bei der die Einspritzrate R einen Verlauf in einer Periode von dem Einspritzstartzeitpunkt R1 bis zu dem Einspritzendzeitpunkt R3 derart vollführt, dass die durch das vorstehend erwähnte Dividieren berechnete Einspritzrate ein Spitzenwert in der Periode ist.
Wenn das Mehrstufeneinspritzen ausgeführt wird, werden der Einspritzstartzeitpunkt und der Einspritzendzeitpunkt jeder Einspritzstufe geschätzt, indem der gleiche Prozess wie bei den Prozessen der Schritte S21 und S22 von 4 ausgeführt wird. Dann wird der gleiche Prozess wie bei dem Prozess von Schritt S26 gemäß 4 ausgeführt, um die Gesamteinspritzmenge, die pro Verbrennungszyklus eingespritzt wird, auf der Grundlage der Druckdifferenz ΔP zu schätzen, wie dies in dem Abschnitt (c) von 7 gezeigt ist.
Dann wird der gleiche Prozess wie bei den Prozessen der Schritte S23 und S24 von 4 für jede andere Einspritzstufe, außer die Haupteinspritzung, ausgeführt, um die Einspritzratenverlaufsform, betreffend jede andere Einspritzstufe außer die Haupteinspritzung, zu berechnen. Dann werden die Bereiche S1, S2 und S4, die die jeweiligen anderen Einspritzstufen außer die Haupteinspritzung betreffen, auf der Grundlage der geschätzten Verlaufswellenformen berechnet. Das heißt, die jeweiligen Einspritzmengen Q1, Q2 und Q4 der anderen Einspritzungen außer der Haupteinspritzung werden berechnet (durch einen Nicht-Haupteinspritzmengenschätzabschnitt). Dann wird die Einspritzmenge Q3 der Haupteinspritzung (durch einen Haupteinspritzmengenabschätzabschnitt) geschätzt, indem die Summe Q1 + Q2 + Q4 der berechneten Werte von der Gesamteinspritzmenge, die auf der Grundlage der Druckdifferenz ΔP berechnet worden ist, subtrahiert wird.
Dann wird die Verlaufswellenform der Hauptkraftstoffeinspritzrate durch das gleiche Verfahren wie in dem Fall der Einzelstufeneinspritzung auf der Grundlage des Haupteinspritzstartzeitpunkts, des Haupteinspritzendzeitpunkts und der Haupteinspritzmenge Q3, die durch das vorstehend erwähnte Behandeln erhalten wird, berechnet. Somit können Effekte, die ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind, auch bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erzielt werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wird der Prozess der Schritte S22 bis S28 von 4 ausgeführt, indem die Schwankungswellenform verwendet wird, die während einer nicht überlappenden Periode erhalten wird, bei der die Kraftstoffpumpperiode zum Pumpen des Kraftstoffs von der Hochdruckpumpe 11a zu der Common-Rail 12 sich nicht mit der Kraftstoffeinspritzperiode zum Einspritzen des Kraftstoffs aus den Einspritzlöchern 20f überdeckt. Im Gegensatz dazu zielt ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das nachstehend beschrieben ist, auf ein Ausführen einer Berechnung der Einspritzratenverlaufswellenform während einer Überlappungsperiode zusätzlich zu dem Berechnen der Einspritzratenverlaufswellenform während der Nicht-Überlappungsperiode ab.
Nachstehend ist ein Prozess zum Berechnen der Einspritzratenverlaufswellenform während der Pumpüberlappungsperiode, die durch das vorliegende Ausführungsbeispiel verwirklicht wird, unter Bezugnahme auf 8 erläutert. In 8 zeigt der Abschnitt (a) einen Verlauf des Einspritzbefehlssignals INJ zu der Einspritzeinrichtung 20, zeigt der Abschnitt (b) einen Verlauf der Einspritzrate R, zeigt der Abschnitt (c) einen Verlauf des erfassten Drucks P des Kraftstoffdrucksensors 20a betreffend einen Einspritzzylinder, bei dem das Kraftstoffeinspritzen gegenwärtig ausgeführt wird (d. h. eine Schwankungswellenform während einer Einspritzpumpperiode, bei der das Einspritzen während des Pumpens ausgeführt wird), zeigt der Abschnitt (d) einen Verlauf des erfassten Drucks P des Kraftstoffdrucksensors 20a betreffend einen Nicht-Einspritzzylinder, bei dem das Kraftstoffeinspritzen gegenwärtig nicht ausgeführt wird (d. h. eine Schwankungswellenform während einer Nicht-Einspritzpumpperiode, bei der das Einspritzen während des Pumpens nicht ausgeführt wird), und zeigt der Abschnitt (e) einen Druckwert, der einer Pumpenpumpkomponente gleichwertig ist.
Die Schwankungswellenformen, die durch Strichpunktlinien L11 und L13 in den Abschnitten (c) und (d) von 8 gezeigt sind, zeigen die Verläufe des Kraftstoffdrucks in dem Fall, bei dem kein Einfluss der Pumpenpumpkomponente ausgeübt wird (d. h. in dem Fall, bei dem die Pumpkomponente null beträgt). Die die in dem Abschnitt (c) von 8 gezeigte Schwankungswellenform L10 während der Einspritzpumpperiode ist eine Wellenform in dem Fall, bei dem das Kraftstoffeinspritzen durch die Einspritzeinrichtung 20 und das Kraftstoffpumpen durch die Kraftstoffpumpe 11 in einer sich überdeckenden Weise ausgeführt werden. Die Schwankungswellenform L10, die in dem Abschnitt (c) von 8 gezeigt ist, ist eine Wellenform, die gestaltet wird, indem eine Verringerungskomponente des erfassten Drucks P, die in Verbindung mit dem Kraftstoffeinspritzen bewirkt wird (d. h. eine Komponente, die durch die Strichpunktlinie L11 gezeigt ist), und die Erhöhungskomponente kombiniert werden, die in Verbindung mit dem Kraftstoffpumpen bewirkt wird (d. h. eine Komponente, die sich in Verbindung mit der Pumpkomponente erhöht, die in dem Abschnitt (e) von 8 gezeigt ist). Die Schwankungswellenform während der Nicht-Einspritzpumpperiode, die durch die durchgehende Linie L12 in dem Abschnitt (d) von 8 gezeigt ist, ist eine Wellenform, bei der lediglich die Zunahmekomponente, die sich in Verbindung mit dem Kraftstoffpumpen ergibt (d. h. eine Komponente, die in Verbindung mit der Pumpkomponente zunimmt, die in dem Abschnitt (e) von 8 gezeigt ist) auftritt, da die Einspritzeinrichtung 20 in dem Nicht-Einspritzzustand ist.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Schwankungswellenform (d. h. die Wellenform, die durch die durchgehende Linie L12 gezeigt ist) als die Pumpenpumpkomponente, die sich in dem erfassten Druck P des Kraftstoffdrucksensors 20a entsprechend dem Nicht-Einspritzzylinder ergibt, zuerst erlangt (durch einen Pumpschwankungswellenformerlangabschnitt). Dann wird die Schwankungswellenform (d. h. die Wellenform, die durch die durchgehende Linie L10 gezeigt ist) des erfassten Drucks P des Kraftstoffdrucksensors 20a entsprechend dem Einspritzzylinder während der Überlappperiode (Überdeckungsperiode), in der die Kraftstoffpumpperiode sich mit der Kraftstoffeinspritzperiode überdeckt, erhalten.
Dann wird die Schwankungswellenform, die durch die Strichpunktlinie L11 gezeigt ist, berechnet, indem die Schwankungswellenform L12 (d. h. die Pumpenpumpkomponente) des Kraftstoffdrucksensors 20a, die dem Nicht-Einspritzzylinder entspricht, von der erhaltenen Schwankungswellenform L10 subtrahiert wird. In dem Fall, bei dem eine Vielzahl an Kraftstoffdrucksensoren 20a vorhanden sind, die dem Nicht-Einspritzzylinder (den Nicht-Einspritzzylindern) entsprechen, kann ein Durchschnittswert der Schwankungswellenformen der jeweiligen Kraftstoffdrucksensoren 20a, die dem (den) Nicht-Einspritzzylinder (Nicht-Einspritzzylindern) entsprechen, berechnet werden, und die Schwankungswellenform L11 kann berechnet werden, indem die Wellenform auf der Grundlage des Durchschnittswerts von der Schwankungswellenform L10 subtrahiert wird. Dann wird der Prozess der Schritte S22 bis S28 von 4 unter Verwendung der in dieser Weise berechneten Schwankungswellenform L11 ausgeführt. Somit kann die Einspritzratenverlaufswellenform während der Pumpenüberlappungsperiode (siehe Abschnitt (b) von 8) berechnet werden.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele können beispielsweise wie folgt modifiziert und ausgeführt werden. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Charakteristische Aufbauarten der jeweiligen Ausführungsbeispiele können beliebig kombiniert werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wird die Druckdifferenz ΔP zwischen dem Einspritzstartbefehlszeitpunkt t1 (t11) und dem Einspritzstartbefehlszeitpunkt t3 (t51) der nächsten Einspritzung bei dem Abschätzen durch den zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitt S26 verwendet. Alternativ kann die Druckdifferenz zwischen einem Startzeitpunkt und einem Endzeitpunkt eines Bereiches Tb, in dem das Einspritzen möglich ist (ein Kurbelwinkel, bei dem das Einspritzen möglich ist) und der in 7 dargestellt ist, für das Abschätzen verwendet werden. Alternativ kann die Druckdifferenz zwischen dem Auftretzeitpunkt des Änderungspunktes P1 (P11) und dem Auftretzeitpunkt des Änderungspunktes P3 (P43) für das Abschätzen verwendet werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wird die Schwankungswellenform, die während der Nicht-Überlappperiode (Nicht-Überdeckperiode) erlangt wird, bei der die Kraftstoffpumpperiode sich nicht mit der Einspritzperiode überdeckt, als die Schwankungswellenform verwendet, die bei den Schritten S22 bis S28 von 4 verwendet wird. Alternativ kann in dem Fall, bei dem ein Druckverringerungsventil in einem Hochdruckkraftstofflieferkanal, wie beispielsweise die Common-Rail 12 vorgesehen ist, die Schwankungswellenform, die während einer Druckverringerungsventil-Nichtbetriebsperiode erlangt wird, bei der die Druckverringerung durch den Betrieb des Druckverringerungsventils nicht in der Nicht-Überlappungsperiode ausgeführt wird, verwendet werden. Gemäss diesem Aufbau kann das Abschätzen der Einspritzratenverlaufswellenform auf der Grundlage des erfassten Drucks ausgeführt werden, zu dem keine Druckverringerungskomponente (d. h. eine Störung) aufgrund des Betriebs des Druckverringerungsventils addiert wird. Demgemäss kann die Abschätzgenauigkeit verbessert werden.
Um den Kraftstoffdrucksensor 20a an der Einspritzeinrichtung 20 zu befestigen, wird bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen der Kraftstoffdrucksensor 20a an dem Kraftstoffeinlass 22 der Einspritzeinrichtung 20 befestigt. Alternativ kann, wie dies durch eine Strichpunktlinie 200a in 2 gezeigt ist, ein Drucksensor 200a im Inneren des Gehäuses 20e montiert werden, und der Kraftstoffdruck in dem internen Kraftstoffkanal 25, der sich von dem Kraftstoffeinlass 22 zu den Einspritzlöchern 20f erstreckt, kann erfasst werden.
Der Befestigungsaufbau des Kraftstoffdrucksensors 20a ist einfacher in dem Fall, bei dem der Drucksensor 20a an dem Kraftstoffeinlass 22 befestigt ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, als in dem Fall, bei dem der Drucksensor 200a im Inneren des Gehäuses 20e montiert ist. Wenn der Kraftstoffdrucksensor 200a im Inneren des Gehäuses 20e montiert ist, ist die Fixierposition des Kraftstoffdrucksensors 200a näher zu den Einspritzlöchern 20f als in dem Fall, bei dem der Kraftstoffdrucksensor 20a an dem Kraftstoffeinlass 22 befestigt ist. Daher kann die Druckschwankung in den Einspritzlöchern 20f noch geeigneter erfasst werden.
Der Kraftstoffdrucksensor 20a kann an dem Hochdruckrohr 14 befestigt sein. In diesem Fall wird bevorzugt, den Kraftstoffdrucksensor 20a an einer Position zu befestigen, die von der Common-Rail 12 um einen vorbestimmten Abstand beabstandet ist.
Ein Strömungsratenbegrenzungsabschnitt kann zwischen der Common-Rail 12 und dem Hochdruckrohr 14 vorgesehen sein, um die Strömungsrate des von der Common-Rail 12 zu dem Hochdruckrohr 14 strömenden Kraftstoffs zu begrenzen. Der Strömungsratenbegrenzungsabschnitt fungiert so, dass der Strömungskanal blockiert wird, wenn ein Ausströmen eines überschüssigen Kraftstoffs durch eine Kraftstoffleckage aufgrund einer Beschädigung des Hochdruckrohrs 14, der Einspritzeinrichtung 20 oder dergleichen bewirkt wird. Beispielsweise kann der Strömungsratenbegrenzungsabschnitt aus einem Ventilelement gebildet sein, wie beispielsweise eine Kugel, die den Kraftstoffkanal dann blockiert, wenn eine übermäßige Strömungsrate auftritt. Alternativ kann ein Strömungsdämpfer aufgegriffen werden, der gebildet wird, indem die Blende 12a (der Kraftstoffpulsationsverringerungsabschnitt) und der Stromungsratenbegrenzungsabschnitt einstückig kombiniert werden.
Zusätzlich zu dem Aufbau zum Anordnen des Kraftstoffdrucksensors 20a stromabwärtig der Blende und dem Strömungsratenbegrenzungsabschnitt in Bezug auf die Kraftstoffströmungsrichtung, kann der Kraftstoffdrucksensor 20a stromabwärtig zumindest entweder der Blende oder dem Kraftstoffströmungsratenbegrenzungsabschnitt angeordnet werden.
Eine beliebige Anzahl an Kraftstoffdrucksensor(en) 20a kann verwendet werden. Beispielsweise können zwei oder mehr Sensoren 20a an dem Kraftstoffströmungskanal eines Zylinders vorgesehen sein. Ein Common-Rail-Drucksensor zum Erfassen des Drucks in der Common-Rail 12 kann zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Kraftstoffdrucksensor 20a vorgesehen sein.
Anstelle der in 2 gezeigten Einspritzeinrichtung 20 mit elektromagnetischem Antrieb, kann eine Einspritzeinrichtung mit Piezoantrieb verwendet werden. Alternativ kann eine Einspritzeinrichtung, die keine Druckleckage von dem Leckageloch 24 und dergleichen bewirkt, wie beispielsweise eine direkt wirkende Einspritzeinrichtung, die die Antriebsenergie nicht durch die Öldruckkammer Cd überträgt (beispielsweise eine direkt wirkende Piezoeinspritzeinrichtung, die in den letzten Jahren entwickelt worden ist), ebenfalls verwendet werden. In dem Fall, bei dem eine direkt wirkende Einspritzeinrichtung verwendet wird, wird die Steuerung der Einspritzrate erleichtert.
Die Art und der Systemaufbau des Verbrennungsmotors als das Steuerzielelement, können ebenfalls beliebig gemäss der Verwendung und dergleichen abgewandelt werden. Bei jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ist die vorliegende Erfindung bei einem Dieselverbrennungsmotor als ein Beispiel angewendet worden. Grundsätzlich kann die vorliegende Erfindung beispielsweise auch bei einem Benzinverbrennungsmotor mit Funkenzündung (genauer gesagt ein Direkteinspritz-Verbrennungsmotor) oder dergleichen im Grunde genommen in der gleichen Weise angewendet werden.
Beispielsweise hat ein Kraftstoffeinspritzsystem eines Direkteinspritzbenzinverbrennungsmotors im Allgemeinen ein Lieferrohr, in dem Kraftstoff (Ottokraftstoff oder Benzin) in einem Zustand in einem hohen Druck gespeichert wird. In dem System wird der Kraftstoff von einer Kraftstoffpumpe zu dem Lieferrohr gepumpt, und der unter hohem Druck stehende Kraftstoff in dem Lieferrohr wird zu der Vielzahl an Einspritzeinrichtungen 20 verteilt und in die Verbrennungskammern des Verbrennungsmotors eingespritzt und geliefert. Bei diesem System entspricht das Lieferrohr dem Druckspeicher. Die Vorrichtung und das System gemäss der vorliegenden Erfindung können nicht nur bei der Einspritzeinrichtung, die den Kraftstoff direkt in den Zylinder einspritzt, sondern auch bei einer Einspritzeinrichtung angewendet werden, die den Kraftstoff in einen Einlasskanal oder einen Auslasskanal einspritzt.
Die vorliegende Erfindung soll nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt sein, sondern kann in vielen anderen Weisen ausgeführt werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Die Erfassungsvorrichtung des Kraftstoffeinspritzzustandes hat einen ersten Einspritzmengenabschätzabschnitt S25 zum Abschätzen einer Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage einer Schwankungswellenform, die durch einen Kraftstoffdrucksensor 20a erfasst wird, und einen zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitt S26 zum Abschätzen einer Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage einer Druckdifferenz ΔP vor und nach einem Einspritzstart aus einem erfassten Druck, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20a erfasst wird. Die Vorrichtung berechnet eine Einspritzmenge auf der Grundlage von beiden Abschätzwerten, die durch die zwei verschiedenen Arten an Verfahren S25, S26 abgeschätzt werden. Demgemäss kann ein Einfluss des Erfassens einer Variation des maximalen Abfallbetrages im Vergleich zu dem Fall verringert werden, bei dem lediglich irgendeines der Abschätzergebnisse verwendet wird. Somit kann die Einspritzmenge mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden, und schließlich kann eine Verlaufswellenform einer Einspritzrate genau auf der Grundlage der genau erfassten Einspritzmenge erfasst werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2006-200378 A [0002]

Claims

Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzsystem, das in einem Druckspeicher (12) gespeicherten Kraftstoff aus einer Einspritzeinrichtung (20) einspritzt, gekennzeichnet durch einen Kraftstoffdrucksensor (20a, 200a), der in einem Kraftstoffkanal, der sich von dem Druckspeicher (12) zu einem Einspritzloch (20f) der Einspritzeinrichtung (20) erstreckt, an einer Position angeordnet ist, die sich näher zu dem Einspritzloch (20f) als zum Druckspeicher (12) befindet, um einen Kraftstoffdruck zu erfassen, der mit dem Kraftstoffeinspritzen aus dem Einspritzloch (20f) schwankt; eine erste Einspritzmengenabschätzeinrichtung (S25) zum Schätzen einer Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage einer Schwankungswellenform, die in Verbindung mit dem Kraftstoffeinspritzen bewirkt wird, aus dem erfassten Druck, der durch den Kraftstoffdrucksensor (20a, 200a) erfasst wird; eine zweite Einspritzmengenabschätzeinrichtung (S26) zum Schätzen der Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage einer Druckdifferenz zwischen dem erfassten Druck vor dem Beginn des Einspritzens und dem erfassten Druck nach dem Ende des Einspritzens aus dem erfassten Druck; und eine Einspritzmengenberechnungseinrichtung (S27) zum Berechnen der Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage von beiden Abschätzergebnissen der ersten und der zweiten Einspritzmengenabschätzeinrichtung (S25, S26).
Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, die des Weiteren folgendes aufweist: eine Einspritzratenberechnungseinrichtung (S24) zum Berechnen einer Verlaufswellenform einer Kraftstoffeinspritzrate auf der Grundlage der Schwankungswellenform des erfassten Drucks; und eine Einspritzratenkorrektureinrichtung (S28) zum Korrigieren der Verlaufswellenform derart, dass eine Kraftstoffeinspritzmenge, die als ein Integrationswert der Verlaufswellenform berechnet wird, sich der Kraftstoffeinspritzmenge nähert, die durch die Einspritzmengenberechnungseinrichtung (S27) berechnet wird.
Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die erste und die zweite Einspritzmengenabschätzeinrichtung (S25, S26) die Abschätzung auf der Grundlage des erfassten Drucks des Kraftstoffdrucksensors (20a, 200a) ausführen, der erfasst wird, wenn sich eine Kraftstoffpumpperiode, während der Kraftstoff von einer Kraftstoffpumpe (11) zu dem Druckspeicher (12) gepumpt wird, nicht mit einer Einspritzperiode überdeckt, während der Kraftstoff aus dem Einspritzloch (20f) eingespritzt wird.
Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung bei einem Kraftstoffeinspritzsystem eines mit mehreren Zylindern ausgestatteten Verbrennungsmotors angewendet ist, der eine Vielzahl an Einspritzeinrichtungen (20) aufweist, und wobei der Kraftstoffdrucksensor (20a, 200a) für jede der vielen Einspritzeinrichtungen (20) vorgesehen ist, wobei die Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung des Weiteren folgendes aufweist: eine Pumpschwankungswellenformerlangeinrichtung zum Erlangen einer Schwankungswellenform, die sich in dem erfassten Druck des Kraftstoffdrucksensors (20a, 200a) ergibt, der einem Nicht-Einspritz-Zylinder von der Vielzahl an Zylindern entspricht, wobei in jedem von ihnen ein Einspritzen und ein Nicht-Einspritzen aufeinanderfolgend ausgeführt werden, und die in Verbindung mit dem Kraftstoffpumpen von einer Kraftstoffpumpe (11) zu dem Druckspeicher (12) bewirkt wird, wobei der Nicht-Einspritz-Zylinder ein Zylinder ist, bei dem gegenwärtig das Kraftstoffeinspritzen nicht ausgeführt wird, wobei die erste und die zweite Einspritzmengenabschätzeinrichtung (S25, S26) dann, wenn die Kraftstoffpumpperiode sich mit der Kraftstoffeinspritzperiode überdeckt, die Kraftstoffeinspritzmenge in einem Einspritzzylinder auf der Grundlage einer Schwankungswellenform abschätzt, die erhalten wird, indem eine Komponente der Schwankungswellenform, die durch die Pumpschwankungswellenformerlangeinrichtung ermittelt wird, von der Schwankungswellenform des Kraftstoffdrucksensors (20a, 200a), die dem Einspritzzylinder entspricht, subtrahiert wird, wobei der Einspritzzylinder ein Zylinder ist, in dem das Kraftstoffeinspritzen gegenwärtig ausgeführt wird.
Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweite Einspritzmengenabschätzeinrichtung (S26) den erfassten Druck des Kraftstoffdrucksensors (20a, 200a), der erfasst wird, wenn ein Einspritzstart durch ein Einspritzbefehlssignal befohlen wird, das das Einspritzen des Kraftstoffs befiehlt, als den erfassten Druck, der sich vor dem Beginn des Einspritzens ergibt, verwendet.
Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zweite Einspritzmengenabschätzeinrichtung (S26) den erfassten Druck des Kraftstoffdrucksensors (20a, 200a), der erfasst wird, wenn ein Einspritzstart durch ein Einspritzbefehlssignal einer nächsten Einspritzung befohlen wird, als den erfassten Druck, der sich nach dem Ende des Einspritzens ergibt, verwendet.
Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung bei einem Kraftstoffeinspritzsystem angewendet ist, das dazu in der Lage ist, ein Mehrstufeneinspritzen auszuführen, bei dem der Kraftstoff mehrfach aus der gleichen Einspritzeinrichtung (20) pro Verbrennungszyklus eingespritzt wird, wobei die erste Einspritzmengenabschätzeinrichtung (S25) eine Kraftstoffeinspritzmenge jeder Einspritzstufe der Mehrstufeneinspritzung auf der Grundlage einer Druckschwankungswellenform abschätzt, die mit jeder Einspritzung schwankt, und die zweite Einspritzmengenabschätzeinrichtung (S26) eine Kraftstoffeinspritzmenge pro Verbrennungszyklus auf der Grundlage einer Druckdifferenz zwischen dem erfassten Druck vor dem Einspritzstart der ersten Einspritzstufe in der Mehrstufeneinspritzung und dem erfassten Druck nach dem Ende des Einspritzens der letzten Einspritzstufe in der Mehrstufeneinspritzung abschätzt, wobei die Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung des Weiteren folgendes aufweist: eine Haupteinspritzungsmengenabschätzeinrichtung (S26) zum Abschätzen einer Einspritzmenge einer Haupteinspritzung, deren Einspritzmenge die größte von den durch die erste Einspritzmengenabschätzeinrichtung (S25) abgeschätzten Einspritzmengen bei dem Mehrstufeneinspritzen ist, indem eine Gesamtmenge der Einspritzmenge oder Einspritzmengen der anderen Einspritzung oder der anderen Einspritzungen außer der Haupteinspritzung, von der Kraftstoffeinspritzmenge pro Verbrennungszyklus, die durch die zweite Einspritzmengenabschätzeinrichtung (S26) abgeschätzt wird, subtrahiert wird, wobei die Einspritzmengenberechnungseinrichtung (S27) die Haupteinspritzmenge der Haupteinspritzung auf der Grundlage der Einspritzmenge der Haupteinspritzung unter den Einspritzmengen, die durch die erste Einspritzmengenabschätzeinrichtung (S25) abgeschätzt wird, und der Einspritzmenge, die durch die Haupteinspritzmengenabschätzeinrichtung (S26) abgeschätzt wird, berechnet.
Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Einspritzratenberechnungseinrichtung (S24) eine Verlaufswellenform einer Haupteinspritzrate der Haupteinspritzung auf der Grundlage einer Druckschwankungswellenform, die in Verbindung mit der Haupteinspritzung schwankt, berechnet, und die Einspritzratenkorrektureinrichtung (S28) die Verlaufswellenform der Haupteinspritzrate so korrigiert, dass eine Haupteinspritzmenge, die als ein Integrationswert der Verlaufswellenform der Haupteinspritzrate berechnet wird, sich der Haupteinspritzmenge nähert, die durch die Einspritzmengenberechnungseinrichtung (S27) berechnet wird.
Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die zweite Einspritzmengenabschätzeinrichtung (S26) den erfassten Druck des Kraftstoffdrucksensors (20a, 200a), der erfasst wird, wenn ein Einspritzstart der ersten Einspritzstufe durch ein Einspritzbefehlssignal befohlen wird, das das Mehrstufeneinspritzen des Kraftstoffs befiehlt, als den erfassten Druck, der sich vor dem Einspritzstart ergibt, verwendet.
Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die zweite Einspritzmengenabschätzeinrichtung (S26) den erfassten Druck des Kraftstoffdrucksensors (20a, 200a), der erfasst wird, wenn ein Einspritzstart der ersten Einspritzstufe durch ein Einspritzbefehlssignal einer nächsten Mehrstufeneinspritzung befohlen wird, als den erfassten Druck, der sich nach dem Einspritzende ergibt, verwendet.
Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzsystem, das Kraftstoff, der in einem Druckspeicher (12) gespeichert wird, aus einer Einspritzeinrichtung (20) einspritzt, gekennzeichnet durch einen Kraftstoffdrucksensor (20a, 200a), der in einem Kraftstoffkanal, der sich von dem Druckspeicher (12) zu einem Einspritzloch (20f) der Einspritzeinrichtung (20) erstreckt, an einer Position angeordnet ist, die näher zu dem Einspritzloch (20f) als zum Druckspeicher (12) ist, um den Kraftstoffdruck zu erfassen, der mit dem Kraftstoffeinspritzen aus dem Einspritzloch (20f) schwankt; eine Zeitabschätzeinrichtung für den Einspritzstart und das Einspritzende zum Abschätzen eines Einspritzstartzeitpunktes und eines Einspritzendzeitpunktes auf der Grundlage einer Schwankungswellenform, die in Verbindung mit dem Kraftstoffeinspritzen bewirkt wird, aus dem erfassten Druck, der durch den Kraftstoffdrucksensor (20a, 200a) erfasst wird; eine Einspritzmengenabschätzeinrichtung zum aus diesem erfassten Druck bewirkten Abschätzen einer Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage einer Druckdifferenz zwischen dem erfassten Druck vor einem Einspritzstart und dem erfassten Druck nach einem Einspritzende; und eine Einspritzratenberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Verlaufswellenform einer Kraftstoffeinspritzrate auf der Grundlage des Einspritzstartzeitpunktes und des Einspritzendzeitpunktes, die durch die Zeitabschätzeinrichtung für das Einspritzstarten und das Einspritzende abgeschätzt wird, und der Kraftstoffeinspritzmenge, die durch die Einspritzmengenabschätzeinrichtung abgeschätzt wird.
Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung bei einem Kraftstoffeinspritzsystem angewendet ist, das dazu in der Lage ist, ein Mehrstufeneinspritzen auszuführen, bei dem der Kraftstoff mehrfach aus der gleichen Einspritzeinrichtung (20) pro Verbrennungszyklus eingespritzt wird, wobei die Zeitabschätzeinrichtung für den Einspritzstart und das Einspritzende einen Einspritzstartzeitpunkt und einen Einspritzendzeitpunkt einer Haupteinspritzung abschätzt, deren Einspritzmenge die größte in der Mehrstufeneinspritzung ist, und wobei die Einspritzmengenabschätzeinrichtung eine Kraftstoffeinspritzmenge pro Verbrennungszyklus auf der Grundlage der Druckdifferenz zwischen dem erfassten Druck vor dem Einspritzstart der ersten Einspritzstufe in der Mehrstufeneinspritzung und dem erfassten Druck nach dem Einspritzende der letzten Einspritzstufe in dem Mehrstufeneinspritzen abschätzt, wobei die Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung des Weiteren folgendes aufweist: eine Nicht-Haupteinspritzmengenabschätzeinrichtung zum Abschätzen einer Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage der Schwankungswellenform des erfassten Drucks, die mit jedem Einspritzen für jede andere Einspritzstufe außer dem Haupteinspritzen schwankt; und eine Haupteinspritzmengenabschätzeinrichtung zum Abschätzen einer Einspritzmenge der Haupteinspritzung, durch ein Subtrahieren einer Gesamtmenge der Einspritzmenge oder Einspritzmengen der Einspritzung oder Einspritzungen, die durch die Nicht-Haupteinspritzmengenabschätzeinrichtung abgeschätzt wird, von der Kraftstoffeinspritzmenge pro Verbrennungszyklus, die durch die Einspritzmengenabschätzeinrichtung abgeschätzt wird, wobei die Einspritzratenberechnungseinrichtung eine Verlaufswellenform einer Kraftstoffeinspritzrate der Haupteinspritzung auf der Grundlage des Einspritzstartzeitpunktes und des Einspritzendzeitpunktes, die durch die Zeitabschätzeinrichtung für den Einspritzstart und das Einspritzende abgeschätzt wird, und der Haupteinspritzmenge berechnet, die durch die Haupteinspritzmengenabschätzeinrichtung abgeschätzt wird.
Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Kraftstoffdrucksensor (20a, 200a) an der Einspritzeinrichtung (20) befestigt ist.
Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei der Kraftstoffdrucksensor (20a, 200a) an einem Kraftstoffeinlass (22) der Einspritzeinrichtung (20) befestigt ist.
Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei der Kraftstoffdrucksensor (20a, 200a) im Inneren der Einspritzeinrichtung (20) montiert ist, um den Kraftstoffdruck in einem internen Kraftstoffkanal (25) zu erfassen, der sich von einem Kraftstoffeinlass (22) zu dem Einspritzloch (20f) der Einspritzeinrichtung (20) erstreckt.
Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei eine Blende (12a) in einem Kraftstoffkanal, der sich von dem Druckspeicher (12) zu einem Kraftstoffeinlass (22) der Einspritzeinrichtung (20) erstreckt, angeordnet ist, um die Druckpulsation des Kraftstoffs in dem Druckspeicher (12) abzuschwächen, und der Kraftstoffdrucksensor (20a, 200a) stromabwärtig der Blende (12a) in Bezug auf eine Kraftstoffströmungsrichtung angeordnet ist.