DE102009041535B4

DE102009041535B4 - Kraftstoffeinspritzung-Steuergerät und Kraftstoffeinspritzung-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102009041535B4
Application number: DE102009041535.1A
Authority: DE
Inventors: Manabu Yoshidome
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2009-09-15
Publication date: 2019-10-10
Anticipated expiration: 2029-09-16
Also published as: JP2010071222A; DE102009041535A1; JP4862873B2

Abstract

Kraftstoffeinspritzung-Steuergerät für einen Verbrennungsmotor, in welchem ein Hochdruckkraftstoff, der in einem Sammler (44) angesammelt wird, durch eine Einspritzdüse (20) in eine Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors, der eine Nachbehandlungsvorrichtung aufweist, eingespritzt wird, wobei das Kraftstoffeinspritzung- Steuergerät aufweist:eine Druckreduzierungseinrichtung (50), um den Druck des Kraftstoffs, der über die Einspritzdüse eingespritzt wird, für den Fall, bei dem eine Nacheinspritzung zum Regenerieren der Nachbehandlungsvorrichtung notwendig ist, im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Nacheinspritzung nicht notwendig ist, zu reduzieren, wobeidie Druckreduzierungseinrichtung die Nacheinspritzung nach einer Mitte des Arbeitshubs bei einem Verbrennungszyklus ausführt,die Druckreduzierungseinrichtung den Kraftstoffdruck des Hochdruckkraftstoffs in dem Sammler einlassseitig zu der Einspritzdüse vor der Nacheinspritzung reduziert, nachdem eine Haupteinspritzung durchgeführt ist,die Druckreduzierungseinrichtung den Kraftstoffdruck vermindert, wenn eine Nacheinspritzmenge ansteigt, unddie Druckreduzierungseinrichtung den Kraftstoffdruck vermindert, wenn der Kraftstoffdruck der Haupteinspritzung höher ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzung-Steuergerät und ein Kraftstoffeinspritzung-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor. In einem Sammler gesammelter Hochdruckkraftstoff bzw. Kraftstoff, der unter einem hohen Druck steht, wird durch eine Einspritzdüse in eine Verbrennungskammer eines Verbrennungsmotors eingespritzt. Der Verbrennungsmotor wird mit einer Nachbehandlungsvorrichtung im Abgassystem vorgesehen.
Hintergrund der Erfindung
In einem Diesel-Verbrennungsmotor wird ein Dieselpartikelfilter (DPF) als Nachbehandlungsvorrichtung verwendet, um Partikel (PM) im Abgas zu entfernen. Der DPF ist ein Filter mit einer Funktion, durch welche Partikel im Abgas eingefangen und entfernt werden. Insbesondere, wenn die eingefangene Menge an Partikeln einen spezifischen Wert überschreitet, wird unverbrannter Kraftstoff dem Abgas hinzugefügt, um eine Abgastemperatur zu erhöhen, so dass die Partikel, die durch den DPF eingefangen werden, verbrannt werden.
In der Praxis ist eine Nacheinspritzung üblich, um den DPF zu regenerieren. Bei der Nacheinspritzung wird ein Kraftstoff in eine Verbrennungskammer eingespritzt, kurz bevor das Auslassventil geöffnet wird, wodurch der unverbrannte Kraftstoff der Abgaspassage zugeführt wird.
Da der Kraftstoff, der durch die Nacheinspritzung eingespritzt wird, direkt in die Verbrennungskammer eingespritzt wird, haftet der Brennstoff leicht an einer inneren Zylinderwand. Der Kraftstoff, der an der inneren Zylinderwand haftet, kann durch einen Kolben in ein Kurbelgehäuse abgetragen werden. Wenn der unverbrannte Kraftstoff in das Kurbelgehäuse abgetragen wird, kann ein Schmiermittel (Motorenöl) im Kurbelgehäuse verdünnt werden.
Herkömmlicherweise wird diesbezüglich vorgeschlagen, dass eine Mehrzahl von Nacheinspritzungen in einem Verbrennungszyklus ausgeführt, oder eine Nacheinspritzungsmenge begrenzt wird. Durch Vermindern der Kraftstoffeinspritzungsmenge pro Einspritzung, wird verhindert, dass der eingespritzte Kraftstoff die innere Zylinderwand erreicht.
Das japanische Patent mit der Nummer JP 376 0 583 B2 stellt ein weiteres Kraftstoffeinspritzung-Steuergerät dar.
Wenn eine Mehrzahl von Nacheinspritzungen in einem Verbrennungszyklus ausgeführt wird, steigt ein Wärmewert an, der in einer Ansteuerschaltung der KraftstoffEinspritzdüse erzeugt wird. Der Anstieg des Wärmewerts kann durch Separieren des Ansteuerabschnitts von jeder Kraftstoffeinspritzdüse bzw. Einspritzdüse vermindert werden. Somit erhöht sich jedoch auch die Anzahl der Bauteile. In einem Fall, in dem unverbrannter Kraftstoff dem Abgas hinzugefügt wird, ist ein Kostenanstieg aufgrund einer erhöhten Anzahl an Bauteilen nicht unerheblich. Um einen solchen Anstieg der Bauteile zu verhindern, ist es erforderlich, eine erste Einspritzung, welche vor der Haupteinspritzung ausgeführt wird, zu begrenzen.
Wenn die Nacheinspritzung begrenzt wird, wird die Abgastemperatur nicht ausreichend erhöht. Somit wird sowohl der Wärmewert zum Erzeugen der DPF als auch der Kraftstoffverbrauch erhöht.
Die DE 102 10 163 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine. Ein Einspritzvorgang ist in wenigstens zwei Teileinspritzungen aufgeteilt. Ausgehend von wenigstens einer Steuerung ist ein Einspritzverlauf vorgebbar. Der Einspritzverlauf ist durch die Abfolge der Teileinspritzungen definiert. Es wird überprüft, ob wenigstens eine Vorgabe erfüllt ist, wobei abhängig von der Überprüfung der Vorgaben alle Teileinspritzungen erfolgen oder wenigstens eine Teileinspritzung unterbunden wird.
Die DE 10 2005 012 998 B3 betrifft eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Common-Rail-Einspritzanlage, mit mehreren Injektoren mit einer Einspritzdüse zur Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine, einem Hochdruckbereich, der die Injektoren mit dem einzuspritzenden Kraftstoff versorgt, einem Kraftstoffrücklauf, der von den einzelnen Injektoren ausgeht, wobei die einzelnen Injektoren jeweils einen Schaltleckagestrom aufweisen, der bei einem Schaltvorgang über den Kraftstoffrücklauf aus dem Hochdruckbereich abfließt und dadurch den Kraftstoffdruck in dem Hochdruckbereich senkt. Es wird vorgeschlagen, dass nur ein einziger Injektor oder ein Teil der Injektoren zum Druckabbau in dem Hochdruckbereich dient und dazu bei geschlossener Einspritzdüse einen größeren Schaltleckagestrom aufweist als die übrigen Injektoren. Weiterhin umfasst die Erfindung ein entsprechendes Verfahren.
Die DE 10 2005 054 387 A1 betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Regeneration eines Partikelfilters, insbesondere einer Brennkraftmaschine, bei der Kraftstoff in einen Brennraum eingespritzt wird, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine, wobei der Kraftstoff zumindest in einer Haupteinspritzung und einer Nacheinspritzung eingespritzt wird. Um im Betrieb der Brennkraftmaschine in niedrigen Drehzahlbereichen eine wirksame thermische Partikelfilterregeneration bei möglichst geringer Verdünnung des Schmieröls zu ermöglichen, erfolgt die Nacheinspritzung in Intervallen.
Die DE 10 2006 039 523 A1 betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, insbesondere eines Piezoinjektors. Die in den Brennraum eingespritzte Kraftstoffmenge wird dabei durch eine mechanische ansteuerbare Injektornadel eingestellt. Die eingespritzte Kraftstoffmenge hängt dabei von der durch die Injektornadel einstellbaren Druckdifferenz zwischen Spritzlocheintritt und Spritzlochaustritt ab.
Die DE 103 29 506 A1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, bei der Kraftstoff mittels einer Einspritzdüse mit mehreren Einspritzbohrungen direkt in einen Brennraum als Haupt- und Nacheinspritzung und gegebenenfalls als Voreinspritzung eingespritzt wird, wobei vorzugsweise die Vor- und die Nacheinspritzung getaktet vorgenommen werden. Um die Benetzung der Brennraumwände zu minimieren, werden während der Nacheinspritzung die Kraftstoffteilmengen sowie ein Hub der Düsennadel der Einspritzdüse derart eingestellt, dass bei jeder in den Brennraum eingespritzten Teilmenge der Nacheinspritzung eine Reichweite des jeweiligen Kraftstoffstrahls im Brennraum derart begrenzt wird, dass die Reichweite kleiner als eine Entfernung bis zu einer Brennraumbegrenzung ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Vermeidung der obenstehenden Nachteile, ein Kraftstoffeinspritzung-Steuergerät und ein Kraftstoffeinspritzung-Steuersystem bereitzustellen, welches eine Verdünnung des Schmiermittel begrenzt, selbst wenn der Hochdruckkraftstoff bzw. der Kraftstoff, der unter hohem Druck steht, in eine Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors, der mit einer Nachbehandlungsvorrichtung im Abgassystem vorgesehen ist, eingespritzt wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Kraftstoffeinspritzung-Steuergerät für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, in welchem ein Hochdruckkraftstoff, der in einem Sammler gesammelt wird, durch eine Einspritzdüse in eine Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors, der eine Nachbehandlungsvorrichtung aufweist, eingespritzt wird. Das Kraftstoffeinspritzung-Steuergerät umfasst eine Druckreduzierungseinrichtung, um den Druck des Kraftstoffs, der über die Einspritzdüse eingespritzt wird, für den Fall, bei dem eine Nacheinspritzung zum Regenerieren der Nachbehandlungsvorrichtung notwendig ist, im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Nacheinspritzung nicht notwendig ist, zu reduzieren; wobei die Druckreduzierungseinrichtung die Nacheinspritzung nach einer Mitte des Arbeitshubs bei einem Verbrennungszyklus ausführt; die Druckreduzierungseinrichtung den Kraftstoffdruck des Hochdruckkraftstoffs in dem Sammler einlassseitig zu der Einspritzdüse vor der Nacheinspritzung reduziert, nachdem eine Haupteinspritzung durchgeführt ist; die Druckreduzierungseinrichtung den Kraftstoffdruck vermindert, wenn eine Nacheinspritzmenge ansteigt; und die Druckreduzierungseinrichtung den Kraftstoffdruck vermindert, wenn der Kraftstoffdruck der Haupteinspritzung höher ist.
Figurenliste
Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung deutlicher, welche bezüglich der beigefügten Figuren gemacht wird, in welchen gleiche Bauteile durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
Es zeigt:

1 eine schematische Ansicht, die eine vollständige Struktur eines Verbrennungsmotorsteuersystems gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
2 ein Zeitdiagramm, das eine Mehrfach-Einspritzung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
3 ein Flussdiagramm, das ein Einspritzdruck-Steuerverfahren gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
4 ein Flussdiagramm, das ein Einspritzdruck-Steuerverfahren gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
5A bis 5C Zeitdiagramme, welche Vorteile der zweiten Ausführungsform darstellen; und
6 ein Flussdiagramm, das einen Einspritzdruck-Steuerverfahren gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
[Erste Ausführungsform]
Eine erste Ausführungsform, die bei einem Diesel-Verbrennungsmotor mit vier Zylindern Anwendung findet, wird nachfolgend beschrieben.
1 stellt eine vollständige Struktur eines Steuersystems der ersten Ausführungsform dar.
Ein Ansaugrohr 12 eines Diesel-Verbrennungsmotors 10 ist mit einer Verbrennungskammer 16 durch ein Einlassventil 14 verbunden. Ein Kraftstoffeinspritzanschluss 22 einer Einspritzdüse 20 ist in der Verbrennungskammer 16 angeordnet. In der Verbrennungskammer 16 wird der Kraftstoff gezündet, um Verbrennungsenergie bereitzustellen. Die Verbrennungsenergie wird in Rotationsenergie einer Kurbelwelle 32 durch einen Kolben 30 umgewandelt. Das Abgas wird in ein Abgasrohr 36 durch ein Auslassventil bzw. Abgasventil 34 ausgelassen. Das Abgasrohr 36 wird mit einer Abgasreinigungsvorrichtung 38 als Nachbehandlungsvorrichtung vorgesehen. Die Abgasreinigungsvorrichtung 38 umfasst einen Dieselpartikelfilter (DPF) 38a.
Die Einspritzdüse 20 empfängt bzw. nimmt einen Hochdruckkraftstoff in einem Common Rail 44 auf. Eine Kraftstoffpumpe 42 pumpt den Kraftstoff vom Kraftstofftank 40 nach oben. Das Common Rail 44 sammelt bzw. speichert den Hochdruckkraftstoff. Der Hochdruckkraftstoff wird der Einspritzdüse 20 durch eine Hochdruckkraftstoffleitung bzw. ein Hochdruckkraftstoffrohr 24 zugeführt.
Die Einspritzdüse 20 wird mit einer Düsennadel vorgesehen, welche einen Kraftstoffeinspritzanschluss bzw. eine Einspritzdüsenöffnung 22 öffnet bzw. schließt. Der Düsennadel 21 wird durch das Hochdruckkraftstoffrohr 24 ein Hochdruckkraftstoff zugeführt. Die Düsennadel 21 wird mit einem Kraftstoffdruck in einer Schließ- bzw. Öffnungsrichtung beaufschlagt. Eine Feder 23 zwingt die Düsennadel 21 in eine Schließrichtung. Eine Gegendruckkammer 25 ist mit dem Kraftstofftank 40 über ein Ventil 26, das durch einen Elektromagneten 27 angetrieben wird, verbunden. Durch Öffnen bzw. Schließen des Ventils 26 wird die Einspritzdüse 20 geöffnet bzw. geschlossen.
Zwischen dem Common Rail 44 und einem Niederdruck-Kraftstoffrohr 28 wird ein Druckreduzierungsventil 46 vorgesehen. Wenn das Druckreduzierungsventil 46 geöffnet ist, fließt der Kraftstoff im Common Rail in den Kraftstofftank 40.
Eine elektronische Steuereinheit (ECU) 50 ist eine Steuerung, welche den Diesel-Verbrennungsmotor 10 steuert. Die ECU 50 empfängt verschiedene Ausgangssignale von Sensoren, wie zum Beispiel einem Kurbelwinkelsensor 52, der einen Kurbelwinkel der Kurbelwelle 32 erfasst, einem Kraftstoffdrucksensor 54, der einen Kraftstoffdruck im Common Rail 44 erfasst, einem Abgastemperatursensor 56, der eine Abgastemperatur erfasst, und einem Gaspedalpositionssensor 58. Basierend auf diesen Signalen steuert die ECU 50 die Einspritzdüse 20 und die Kraftstoffpumpe 42.
Die Einspritzdüse 20 wird durch eine elektronische Ansteuereinheit (EDU) 60 betrieben. Die EDU 60 umfasst einen Kondensator 60a, ein Schaltelement 60b, eine Konstantstromschaltung 60c und einen Zylinderauswahlschalter 60d. Der Kondensator 60a legt eine elektrische Leistung an das Solenoid bzw. den Magneten 27 an. Die Konstantstromschaltung 60c hält eine Energieversorgung des Magneten bzw. des Elektromagneten 27 aufrecht. Der Kondensator 60a, das Schaltelement 60b und die Konstantstromschaltung 60c werden gemeinsam für jeden Zylinder verwendet. Der Zylinderauswahlschalter 60d wird für jeden Zylinder vorgesehen. Dadurch kann ein zu erregender Elektromagnet 27ausgewählt werden.
Der DPF 38a wird über die ECU 50 regeneriert. Durch Durchführen einer Nacheinspritzung wird der Kraftstoff in der Abgasreinigungsvorrichtung 38 verbrannt und die Abgastemperatur erhöht. Durch Erhöhen der Temperatur des Abgases, das in den DPF 38a fließt, können die Partikel, die durch den DPF 38a eingefangen werden, verbrannt werden, so dass der DPF 38a regeneriert wird.
2 stellt eine Kraftstoffeinspritzung-Steuerung bei der Regeneration des DPF 38 dar. Wie in 2 dargestellt tritt eine Haupteinspritzung „m“ in der Nähe des oberen Totpunktes (TDC) auf. Eine Voreinspritzung „pi“ wird vor der Haupteinspritzung „m“ ausgeführt. Die Voreinspritzung „pi“ beschleunigt ein Luftkraftstoffgemisch und reduziert eine Zündverzögerung nach der Haupteinspritzung, so dass Stickoxide (NOx) reduziert werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird eine Kraftstoffzufuhr durch die Kraftstoffpumpe 42 vor der Haupteinspritzung „m“ abgeschlossen.
Die Nacheinspritzung „po“ wird nach einer Mitte bzw. einem Totpunkt im Arbeitshub (z.B. 140 ATDC) durchgeführt. Die Kraftstoffeinspritzung durch die Nacheinspritzung „po“ wird im Abgassystem, nicht in der Verbrennungskammer 16 verbrannt.
Eine Kraftstoffmenge der Nacheinspritzung „po“ wird basierend auf Parametern bestimmt, die bezeichnend für einen Betriebszustand des Diesel-Verbrennungsmotors 10 sind. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden ein Befehlsdrehmoment bzw. Solldrehmoment des Diesel-Verbrennungsmotors 10 und eine Drehzahl als diese Parameter verwendet. Das Drehmoment wird basierend auf einer Position des Gaspedals berechnet. Insbesondere wird die endgültige Menge der Nacheinspritzung „po“ durch Korrigieren der Abgastemperatur auf den Zielwert berechnet. Wenn die Menge der Nacheinspritzung „po“ definiert ist, wird die Öffnungszeit der Einspritzdüse 20 gemäß dem Kraftstoffdruck im Common Rail 44 definiert.
In einem Fall, in dem der Kraftstoff, der durch die Nacheinspritzung „po“ eingespritzt wird, an der inneren Zylinderwand haftet, trägt der Kolben 30 den anhaftenden Kraftstoff in das Kurbelgehäuse CK ab, wodurch das Schmiermittel verdünnt werden kann. Wenn die Nacheinspritzung „po“ geteilt wird, erhöht sich der Wärmewert des Schaltelements 60b. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sinkt der Kraftstoffdruck im Common Rail 44 ab, wenn die Nacheinspritzung „po“ ausgeführt wird.
3 stellt einen Betriebsablauf bzw. ein Verfahren der Kraftstoffdruck-Steuerung (Einspritzdrucksteuerung) im Common Rail 44 dar. Dieser Betriebsablauf wird bei einem spezifischen Zeitpunkt durch die ECU 50 ausgeführt.
In Schritt S10 wird bestimmt, ob eine Nacheinspritzung „po“ erforderlich ist. Wenn die Antwort in Schritt S10 Ja ist, schreitet der Ablauf zu Schritt S12 weiter, in welchem ein Basis-Kraftstoffeinspritzdruck PBASE basierend auf Parametern, die bezeichnend für einen Antriebszustand bzw. Betriebszustand des Diesel-Verbrennungsmotors 10 sind, berechnet wird. Diese Parameter umfassen eine Verbrennungsmotorendrehzahl und einen Parameter mit einer Korrelation zu einer Motorlast. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird das Befehlsdrehmoment bzw. das Drehmoment als ein Parameter mit einer Korrelation zu einer Verbrennungsmotorenlast verwendet. Wie in 3 illustriert wird der Basis-Kraftstoffeinspritzdruck PBASE erhöht, da die Verbrennungsmotorendrehzahl NE größer ist. Da die Verbrennungsmotorendrehzahl NE hoch ist, wird eine Zeit, die für einen spezifischen Kurbelwinkel erforderlich ist, reduziert. Nebenbei wird der Basis-Kraftstoffeinspritzdruck PBASE erhöht, da das Drehmoment erhöht wird. Da das Drehmoment groß ist, wird die erforderliche Einspritzmenge erhöht, so dass die Einspritzzeitdauer verlängert wird.
In Schritt S14 wird eine Einspritzdruck-Korrekturmenge PCOR berechnet. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die PCOR ein Produkt aus einer Korrekturmenge PCORB und einem Korrekturkoeffizienten PCORC. Die Korrekturmenge PCORB wird basierend auf Parametern für den Basis-Kraftstoffeinspritzdruck PBASE berechnet. Der Basis-Kraftstoffeinspritzdruck PBASE besitzt einen angemessenen Wert basierend auf einem entsprechenden Bedarf. Der Korrekturkoeffizient PCORC wird basierend auf der Nacheinspritzungsmenge und dem Basis-Kraftstoffeinspritzdruck PBASE berechnet. Während die Nacheinspritzungsmenge größer ist (d.h. größer als normal), wird der Korrekturkoeffizient PCORC erhöht. Da der Basis-Kraftstoffeinspritzdruck PBASE höher ist (d.h. höher als normal), wird der Korrekturkoeffizient PCORC erhöht.
In Schritt S16 wird der Zieleinspritzdruck PFIN durch Subtrahieren der PCOR vom PBASE berechnet. Eine Ablassmenge der Kraftstoffpumpe 42 wird derart gesteuert, dass der Kraftstoffdruck im Common Rail 44 mit dem PFIN übereinstimmt.
Wenn die Antwort in Schritt S10 Nein ist, oder wenn der Ablauf in Schritt S16 abgeschlossen ist, endet der Ablauf bzw. das Verfahren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können somit folgende Vorteile erreichet werden.
(1) Wenn die Nacheinspritzung angefordert wird, wird der Kraftstoffdruck vermindert gegenüber dem Fall, wenn die Nacheinspritzung nicht angefordert wird. Dadurch wird die Verdünnung des Schmierstoffes effektiv eingeschränkt.
(2) Die Nacheinspritzung wird nach einer Mitte bzw. einem Totpunkt im Arbeitshub in einem Verbrennungszyklus ausgeführt. Dadurch kann der Kraftstoff, der durch die Nacheinspritzung eingespritzt wird, dem Abgassystem passend zugeführt werden.
(3) Da die Einspritzmenge der Nacheinspritzung vergrößert wird, wird ein absinkender Druck erhöht. Dadurch, dass das Absinken des Drucks für die Nacheinspritzung vermindert bzw. zurückgehalten werden kann, kann der Kraftstoffdruck im Common Rail 44 nahe dem Basis-Kraftstoffeinspritzdruck PBASE sein.
(4) Wenn die Nacheinspritzung angefordert wird, wird der Basis-Kraftstoffeinspritzdruck PBASE vermindert. Die Menge an Kraftstoff, der an der inneren Zylinderwand anhaftet, kann somit reduziert werden.
(5) Ein absinkender Basis-Kraftstoffeinspritzdruck PBASE wird basierend auf den Parametern zum Berechnen des PBASE eingestellt. Der Verminderungsprozess zum Absenken von PBASE kann basierend auf verschiedenen Anforderungen für den PBASE durchgeführt werden.
[Zweite Ausführungsform]
Eine zweite Ausführungsform wird hiernach beschrieben, wobei der Fokus auf dem Unterschied zur ersten Ausführungsform liegt.
Gemäß der zweiten Ausführungsform wird eine Leereinspritzung durchgeführt, um den Kraftstoffdruck im Common Rail 44 auf den PBASE bei der Haupteinspritzung einzustellen, und dass der Kraftstoffdruck im Common Rail 44 vor der Nacheinspritzung nach der Haupteinspritzung vermindert wird. Bei der Leereinspritzung wird der Kraftstoff nicht durch die Kraftstoffeinspritzöffnung 22 der Einspritzdüse 20 eingespritzt, wobei der Kraftstoff durch die Einspritzdüse 20 vom Hochdruckkraftstoffrohr 24 zum Niedrigdruckkraftstoffrohr 28 fließt, die Leereinspritzung wird durchgeführt, um das Ventil 26 schnell durch schnelles Bereitstellen der Elektrizität für den Elektromagneten 23 zu öffnen, bevor die Düsennadel 21 anfängt, sich zu bewegen.
4 stellt ein Verfahren bzw. einen Betriebsablauf einer Kraftstoffdruck-Steuerung im Common Rail 44 dar. Dieser Betriebsablauf wird in einem spezifischen Intervall durch die ECU 50 durchgeführt. In 4 werden Abläufe, die gleich denen in 3 sind, mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Nachdem der Prozess in Schritt S14 beendet ist, schreitet der Ablauf zu Schritt S16a fort, in welchem der Basis-Kraftstoffeinspritzdruck PBASE der Zieleinspritzdruck PFIN wird. In Schritt S20 wird ein Leereinspritzungswert N basierend auf dem PBASE und der PCOR berechnet. Während die PCOR größer ist, wird der Leereinspritzungswert N vergrößert. Das heißt, während die PCOR vergrößert wird, wird auch ein geringer werdender bzw. absinkender Kraftstoffdruck erhöht. Nebenbei wird der Leereinspritzwert N kleiner eingestellt, während der PBASE höher ist. Die Kraftstoffmenge, welche aus dem Common Rail 44 durch eine Leereinspritzung austritt, wird vergrößert, während der Kraftstoffdruck im Common Rail 44 höher ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Leereinspritzwert N basierend auf der PCOR eingestellt.
In Schritt S22 wird bestimmt, ob ein Leereinspritzzustand erstellt wird. Dieser Zustand ist ein logisches Produkt aus einem Zustand, in dem eine Haupteinspritzung beendet ist, und einem Zustand, in dem die Nacheinspritzung nicht durchgeführt wird. Wenn der Leereinspritzzustand erstellt wird, wird der Leereinspritzprozess durch den Leereinspritzwert N (Schritt S24, Schritt S26).
Wenn die Antwort in den Schritten S10, S22 und S24 Nein ist endet das Verfahren bzw. der Ablauf.
5A bis 5C stellen einen Verminderungsprozess eines Kraftstoffdruckes gemäß der vorliegenden Ausführungsform dar. Insbesondere stellt 5A ein Betriebssignal dar, 5B eine Einspritzrate und 5C einen Einspritzdruck (Kraftstoffdruck im Common Rail 44). Wie in den 5A bis 5C dargestellt, wird der Einspritzdruck durch Ausführen der Leereinspritzung vor der Nacheinspritzung „po“ ausreichend vermindert.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können folgende Vorteile zusätzlich zu den oben stehenden Vorteilen (1) bis (3) der ersten Ausführungsform erreicht werden.
(6) Der Druck im Common Rail 44 wird nach der Haupteinspritzung vor der Nacheinspritzung vermindert. Somit weicht der Einspritzdruck durch die Haupteinspritzung „m“ nicht von einem angemessenem Einspritzdruck ab.
(7) Nach der Haupteinspritzung „m“, vor der Nacheinspritzung „po“, werden Leereinspritzungen durchgeführt, um den Druck zu reduzieren. Dadurch kann der Kraftstoffdruck im Common Rail 44 nach der Haupteinspritzung vermindert werden.
[Dritte Ausführungsform]
Eine dritte Ausführungsform wird hiernach beschrieben, wobei der Fokus auf dem Unterschied zur zweiten Ausführungsform liegt.
6 stellt ein Verfahren bzw. einen Betriebsablauf einer Kraftstoffdruck-Steuerung im Common Rail 44 dar. Dieser Prozess wird wiederholt bei einem bestimmten Zeitpunkt durch die ECU 50 durchgeführt. In 6 werden Prozesse, die gleich jenen in 4 sind, mit gleichen Bezugszeichen dargestellt.
Nachdem das Verfahren bzw. der Prozess in Schritt S16a beendet ist, schreitet der Ablauf zu Schritt S30 fort, in welchem eine Ansteuerzeit T des Druck reduzierenden Ventils 46 basierend auf dem PBASE und der PCOR berechnet wird. Während der Kraftstoffdruck im Common Rail 44 höher ist, wird die Kraftstoffmenge, die aus dem Common Rail 44 fließt, vergrößert. Während der PBASE höher ist, wird die Ansteuerzeit T kürzer. In Schritt S32 wird bestimmt, ob ein Druckverminderungsprozesszustand erreicht ist. Dieser Zustand ist gleich dem Zustand in Schritt S22. Wenn der Zustand erreicht ist, wird das Druckreduzierungsventil 46 während der Ansteuerzeit T geöffnet (Schritt S34 und Schritt S36).
Gemäß der dritten Ausführungsform wird zusätzlich zu den Vorteilen (1) bis (3) der ersten Ausführungsform und Vorteil (6) der zweiten Ausführungsform folgender Vorteil erreichet.
(8) Nach der Haupteinspritzung „m“ wird der Druck unter Verwendung des Druckreduzierungsventils 46 vor der Nacheinspritzung „po“ vermindert. Dadurch kann der Kraftstoffdruck im Common Rail 44 nach der Haupteinspritzung reduziert werden.
[Andere Ausführungsformen]
Die obenstehend erwähnten Ausführungsformen können wie folgt modifiziert werden.
In der zweiten und dritten Ausführungsform wird der Leereinspritzwert N und die Ansteuerzeit T basierend auf der PCOR berechnet. Alternativ können der Leereinspritzwert N und die Ansteuerzeit T basierend auf einem Nacheinspritzung-Zieldruck berechnet werden. In diesen Fall ist es wünschenswert, dass der Nacheinspritzung-Zieldruck niedriger ist, während die Nacheinspritzungsmenge höher ist.
In den obenstehenden Ausführungsformen wird die PCORB basierend auf den gleichen Parametern wie zum Berechnen des PBASE berechnet. Alternativ können andere Parameter hinzugefügt werden.
Die Nacheinspritzung ist nicht auf den Arbeitshub beschränkt.
Das Kraftstoffeinspritzung-Steuersystem kann ein asynchrones System sein. Wenn der Pumpzyklus der Vierzylinderkraftstoffpumpe 42 360 CA ist, können der Leereinspritzwert N und die Betriebszeit T zwischen einer Gruppe verschieden sein, in welcher der Kraftstoff sofort nach dem Pumpen eingespritzt wird und in welcher der Kraftstoff nach der Kraftstoffeinspritzung in anderen Zylindern eingespritzt wird. Der Leereinspritzwert und die Druckreduzierungsventil-Ansteuerzeit T können basierend auf einem Kurbelwinkel im oberen Totpunkt eines spezifizierten Zylinders eingestellt werden.
In den obenstehenden Ausführungsformen wird das Befehlsdrehmoment bzw. Drehmoment als Parameter mit Korrelation zur Last zum Berechnen des Basis-Kraftstoffeinspritzdrucks verwendet. Alternative Parameter können eine Befehlseinspritzmenge oder eine Gaspedalposition sein.
Die Schaltelemente zum Bereitstellen der elektrischen Leistung für die Einspritzdüse 20 können für jeden Zylinder vorgesehen werden.
Die Einspritzdüse 20 kann mit einem Piezoaktor vorgesehen sein. Die Konfiguration der Einspritzdüse 20 ist nicht auf die in 1 dargestellte Ausführungsform beschränkt.
Der Verbrennungsmotor kann Schweröl oder biologischen Kraftstoff verwenden. Die vorliegende Erfindung kann auch in einem Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung Anwendung finden.

Claims

Kraftstoffeinspritzung-Steuergerät für einen Verbrennungsmotor, in welchem ein Hochdruckkraftstoff, der in einem Sammler (44) angesammelt wird, durch eine Einspritzdüse (20) in eine Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors, der eine Nachbehandlungsvorrichtung aufweist, eingespritzt wird, wobei das Kraftstoffeinspritzung- Steuergerät aufweist: eine Druckreduzierungseinrichtung (50), um den Druck des Kraftstoffs, der über die Einspritzdüse eingespritzt wird, für den Fall, bei dem eine Nacheinspritzung zum Regenerieren der Nachbehandlungsvorrichtung notwendig ist, im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Nacheinspritzung nicht notwendig ist, zu reduzieren, wobei die Druckreduzierungseinrichtung die Nacheinspritzung nach einer Mitte des Arbeitshubs bei einem Verbrennungszyklus ausführt, die Druckreduzierungseinrichtung den Kraftstoffdruck des Hochdruckkraftstoffs in dem Sammler einlassseitig zu der Einspritzdüse vor der Nacheinspritzung reduziert, nachdem eine Haupteinspritzung durchgeführt ist, die Druckreduzierungseinrichtung den Kraftstoffdruck vermindert, wenn eine Nacheinspritzmenge ansteigt, und die Druckreduzierungseinrichtung den Kraftstoffdruck vermindert, wenn der Kraftstoffdruck der Haupteinspritzung höher ist.
Kraftstoffeinspritzung-Steuergerät nach Anspruch 1, weiter aufweisend: eine Ablasseinrichtung (46) zum Ablassen des Kraftstoffes im Sammler in einen Kraftstofftank (40), wobei die Druckreduzierungseinrichtung den Kraftstoffdruck durch Betätigen der Ablasseinrichtung vor der Nacheinspritzung reduziert, nachdem eine Haupteinspritzung ausgeführt ist.
Kraftstoffeinspritzung-Steuergerät nach Anspruch 1, weiter aufweisend einen Kraftstofftank, der den Kraftstoff speichert, wobei die Kraftstoffreduzierungseinrichtung den Kraftstoffdruck durch Betätigen der Ablasseinrichtung reduziert, so dass der Kraftstoff im Sammler in den Kraftstofftank durch die Einspritzdüse fließt ohne eine Kraftstoffeinspritzung durchzuführen.
Kraftstoffeinspritzung-Steuergerät nach Anspruch 1, weiter aufweisend eine Solldruck-Einstelleinrichtung zum Einstellen eines Soll-Kraftstoffdrucks für eine Haupteinspritzung, wobei die Druckreduzierungseinrichtung den Soll-Kraftstoffdruck reduziert, wenn eine Nacheinspritzung erforderlich ist, um die Nachbehandlungsvorrichtung zu regenerieren.
Kraftstoffeinspritzung-Steuergerät nach Anspruch 4, wobei die Solldruck-Einstelleinrichtung den Soll-Kraftstoffdruck basierend auf Parametern einstellt, die bezeichnend für einen Betriebszustand des Verbrennungsmotors sind und die Druckreduzierungseinrichtung den Solldruck basierend auf den Parametern reduziert.
Kraftstoffeinspritzung-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor, aufweisend ein Kraftstoffeinspritzung-Steuergerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 und eine Einspritzdüse (20).