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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Treibstoffinjektionsregelung,
das die Injektionsmenge eines Treibstoffeinspritzventils lernt.
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Ein
konventionelles Gerät zur Treibstoffinjektionsregelung
lernt die Differenz der Ist-Injektionsmenge eines Treibstoffeinspritzventils
von der Soll-Injektionsmenge, wobei die Differenz auf Fertigungsabweichungen oder
der Alterung des Ventils beruht. Hierauf korrigiert das Gerät
zur Treibstoffinjektionsregelung einen Injektionsbefehlswert, der
zur Steuerung des Treibstoffeinspritzventils benutzt wird, sodass
die Ist-Injektionsmenge zur Soll-Injektionsmenge wird (siehe zum
Beispiel
JP-A-2005-146947 ).
Speziell der Betrieb eines Dieselmotors, der eine Vorinjektion durch
Einspritzen einer kleinen Treibstoffmenge vor der Hauptinjektion
ausführt, um NO
x und Verbrennungsgeräusche
zu verringern, erfordert einen Injektionsmengenlernvorgang, der
die kleine Injektionsmenge hoch präzise korrigiert. Die
Ist-Injektionsmenge wird zum Beispiel aufgrund einer Änderung des
Betriebszustandes des Verbrennungsmotors geschätzt, wobei
diese Änderung durch die Ausführung der Lerninjektion
herbeigeführt wird. Üblicherweise kann die Änderung
des Betriebszustandes des Motors die Änderung einer Motordrehzahl
oder eines Luft-Treibstoff-Verhältnisses sein.
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Zusätzlich
zu der fertigungs- und alterungsbedingten Abweichung der Einspritzmengen
unter den Einspritzventilen ist jedes Einspritzventil (a) einer
Injektionsmengenabweichung für jedes Injektionsereignis
und (b) einer Verbrennungsabweichung für jedes Injektionsereignis
unterworfen, wie in 7 dargestellt. In einem Verteilungsdiagramm
aus 7 kennzeichnet Bezugsziffer 300 einen
oberen Grenzwert der Injektionsmengenabweichung für jedes
Injektionsereignis. Bezugsziffer 310 kennzeichnet einen
oberen Grenzwert einer geschätzten Injektionsmengenabweichung,
die durch die Verbrennungsabweichung verursacht wird. Ferner bezeichnet
Bezugsziffer 302 einen unteren Grenzwert der Injektionsmengenabweichung
für jedes Injektionsereignis und Bezugsziffer 312 kennzeichnet
einen unteren Grenzwert der geschätzten Injektionsmengenabweichung,
die durch die Verbrennungsabweichung verursacht wird.
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Eine
Injektionsmengenabweichung für jedes Injektionsereignis
wird zum Beispiel durch eine Abänderung des Treibstoffdrucks
während der Injektion verursacht. Wenn die Injektionsmenge
variiert, weicht dementsprechend auch die auf der Änderung
des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors basierend geschätzte
Ist-Injektionsmenge ab.
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Die
Verbrennungsabweichung für jedes Injektionsereignis kann
ebenso durch Abweichung des Treibstoff Injektionstimings, einer
Sprühstoßausformung oder eines Ladedrucks während
jedes Injektionsereignisses verursacht werden. Wenn die Verbrennungsabweichung
auftritt, weicht der Betriebszustand des Verbrennungsmotors sogar
mit der gleichen Treibstoffinjektionsmenge ab und somit weicht die
auf der Grundlage der Betriebszustandsänderung des Verbrennungsmotors
geschätzte Ist-Injektionsmenge entsprechend ab.
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Wie
oben ausgeführt, tritt die Abweichung des geschätzten
Wertes der Ist-Injektionsmenge für jedes Injektionsereignis
von jedem Treibstoffeinspritzventil auf. Wenn beispielsweise eine
auf Basis nur einer einzigen Lerninjektion geschätzte Ist-Injektionsmenge
als Repräsentativwert für den Vergleich mit der
Soll-Injektionsmenge gesetzt wird, kann obiger Repräsentativwert
von einem Durchschnittswert geschätzter Ist-Injektionsmengen
abweichen, der anderweitig auf Basis von mehreren Lerninjektionen
geschätzt wurde. Daher ist es im oben genannten Fall unmöglich,
hoch präzise einen Injektionsmengenlernvorgang auf der
Grundlage des obigen, möglicherweise verfälschten
Repräsentativwerts durchzuführen, der nur auf
der einzelnen Lerninjektion basierend geschätzt wurde.
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Daher
werden, wie in
JP-A-2005-146947 offenbart,
mehrfache Lerninjektionen für jedes Ereignis des Injektionsmengenlernvorgangs
durchgeführt und hierauf wird beispielsweise der Durchschnittswert
anhand der auf den mehrfachen Injektionen beruhend geschätzten
Ist-Injektionsmengen errechnet. Anschließend wird der errechnete
Durchschnittswert als Repräsentativwert der Ist-Injektionsmenge
gesetzt.
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Nimmt
die Injektionszahl zu, so fällt die Abweichung der Ist-Injektionsmenge
für jedes Treibstoffeinspritzventil im Allgemeinen eher
in einen Bereich einer Soll-Genauigkeit und auch der auf dem Durchschnittswert
beruhende Repräsentativwert nähert sich eher einem
konstanten Wert an. Daher ist es möglich einen hoch präzisen
Repräsentativwert der Ist-Injektionsmenge für
jedes Treibstoffeinspritzventil zu erhalten.
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Beispielsweise
wird ein Injektionsbefehlswert genutzt, um das Treibstoffeinspritzventil
Treibstoff injizieren zu lassen. Daher ist es möglich,
den Injektionsbefehlswert hoch präzise aufgrund (a) des
Repräsentativwertes der Ist-Injektionsmenge und (b) der
Soll-Injektionsmenge zu korrigieren, sodass die Ist-Injektionsmenge zur
Soll-Injektionsmenge wird. Demzufolge ist es möglich, die
durch Fertigungsabweichung und Alterung hervorgerufene Differenz
zwischen der Ist-Injektionsmenge und der Soll-Injektionsmenge zu
verringern.
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Die
Abweichung des geschätzten Wertes der Ist-Injektionsmenge
von jedem Einspritzventil kann, wie oben ausgeführt, durch
die Injektionsmengenabweichung von jedem Injektionsereignis oder
die Verbrennungsabweichung von jedem Injektionsereignis verursacht
werden. Ferner ist der Abweichungsbereich des geschätzten
Wertes der Ist-Injektionsmenge für jedes Treibstoffeinspritzventil
unterschiedlich. Daher ist die Injektionszahl, die benötigt
wird, um die Abweichung der Ist-Injektionsmenge in den akzeptablen
Bereich der Soll-Genauigkeit fallen zu lassen, für jedes
Treibstoffeinspritzventil unterschiedlich.
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Demzufolge
kann die Injektionszahl der Lerninjektionsausführungen
für jedes der Treibstoffeinspritzventile in Anbetracht
einer maximalen Abweichung der Ist-Injektionsmenge bestimmt werden,
sodass die Abweichung der Ist-Injektionsmenge in den Bereich der
Soll-Genauigkeit fällt.
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In
dem Falle, dass die Injektionszahl für die Lerninjektionen
auf der Grundlage der maximalen Abweichung wie oben ermittelt wurde,
kann sich jedoch die zur Ausführung des Injektionsmengenlernvorgangs
benötigte Zeit in nachteiliger Weise verlängern.
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Die
vorliegende Erfindung ist in Hinblick auf den oben genannten Nachteil
gemacht und es ist hierbei eine Aufgabe der Erfindung, ein Gerät
zur Treibstoffinjektionsregelung vorzusehen, das eine minimale Injektionszahl
für die Lerninjektion benötigt.
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Um
die Aufgabe der Erfindung zu erfüllen, wird ein Gerät
zur Treibstoffinjektionsregelung für das Steuern eines
Treibstoffeinspritzventils eines Verbrennungsmotors vorgesehen,
wobei das Gerät zur Treibstoffinjektionsreglung Injektionssteuermittel,
Mittel zur Injektionsmengenschätzung, Mittel zur Abweichungsberechnung
und Mittel zur Feststellung der Lernvorgangbeendung beinhaltet.
Das Injektionssteuermittel lässt das Treibstoffinjektionsventil
eine Lerninjektion ausführen, wenn eine Lernbedingung für
die Ermittlung einer Injektionsmenge einer Lerninjektion erfüllt
ist, und das Injektionssteuermittel lässt das Treibstoffeinspritzventil
die Lerninjektion mehrere Male ausführen, um eine Mehrzahl
an Lerninjektionen vorzusehen. Das Mittel zur Injektionsmengenschätzung
schätzt eine Ist-Injektionsmenge für jede der
Mehrzahl der Lerninjektionen auf Grundlage einer Änderung
eines Betriebszustandes des Verbrennungsmotors, die durch die von
dem Treibstoffeinspritzventil ausgeführte Lerninjektion
verursacht wird. Das Mittel zur Abweichungsberechnung errechnet
eine Abweichung der Ist-Injektionsmenge basierend auf der durch
das Mittel zur Injektionsmengenschätzung geschätzten
Ist-Injektionsmenge von jeder der Mehrzahl an Lerninjektionen. Das
Mittel zur Feststellung der Lernvorgangbeendung bestimmt aufgrund
der von dem Mittel zur Abweichungsberechnung errechneten Abweichung
und aufgrund einer Soll-Genauigkeit der Abweichung, ob das Injektionssteuermittel
die Ausführung der Lerninjektion beenden soll.
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Die
Erfindung kann zusammen mit weiteren Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen
am besten anhand der folgenden Beschreibung, den angefügten
Ansprüche und den beigefügten Zeichnungen verstanden
werden, in denen sind:
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1:
ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Treibstoffinjektionssystems
gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung;
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2A bis 2D:
Charakteristik-Diagramme, von denen jedes einen Injektionsmengenlernvorgang darstellt;
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3A:
ein Charakteristik-Diagramm zur Darstellung einer Beziehung zwischen
einer Injektionszahl und einem geschätzten Wert einer Ist-Injektionsmenge;
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3B:
ein Charakteristik-Diagramm zur Darstellung einer Beziehung zwischen
der Injektionszahl und einer Abweichung der geschätzten
Injektionsmenge;
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3C:
ein Charakteristik-Diagramm zur Darstellung einer Beziehung zwischen
der Injektionszahl und einem Durchschnittswert der geschätzten
Injektionsmenge;
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4A:
ein Charakteristik-Diagramm zur Darstellung einer Beziehung zwischen
der Injektionszahl und einem geschätzten Wert einer Ist-Injektionsmenge
gemäß einem Vergleichsbeispiel;
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4B:
ein Charakteristik-Diagramm zur Darstellung einer Beziehung zwischen
der Injektionszahl und einer Abweichung der geschätzten
Injektionsmenge gemäß dem Vergleichsbeispiel;
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4C:
ein Charakteristik-Diagramm zur Darstellung einer Beziehung zwischen
der Injektionszahl und einem Durchschnittswert der geschätzten
Injektionsmenge gemäß dem Vergleichsbeispiel;
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5A:
ein Charakteristik-Diagramm zur Darstellung einer Beziehung zwischen
der Injektionszahl und der Abweichung der Ist-Injektionsmenge des
Ausführungsbeispiels;
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5B:
ein anderes Charakteristik-Diagramm zur Darstellung einer Beziehung
zwischen der Injektionszahl und der Abweichung der Ist-Injektionszahl
des Ausführungsbeispiels
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6:
ein Ablaufdiagramm zur Darstellung einer Lerninjektionsprozedur;
und
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7:
ein Verteilungsdiagramm zur Darstellung der fertigungs- und alterungsbedingten
Abweichung der Ist-Injektionsmenge von den verschiedenen Treibstoffeinspritzventilen,
der Abweichung der Injektionsmenge von jedem Treibstoffeinspritzventil
und die Verbrennungsabweichung von jedem Treibstoffeinspritzventil.
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Eine
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird folgend
mit Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt
ein Treibstoffinjektionssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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(Treibstoffinjektionssystem)
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Ein
Speicher-Treibstoffinjektionssystem (10) des vorliegenden
Ausführungsbeispiels beinhaltet eine Treibstoffversorgungspumpe
(14), eine Common-Rail (20), einen Drucksensor
(22), einen Druckbegrenzer (24), ein Treibstoffeinspritzventil
(30) und eine elektronische Steuereinheit (ECU = engl.
Electronic control unit) (40). Das Treibstoffinjektionssystem
(10) injiziert Treibstoff in jeden Zylinder eines 4-Zylinder
Dieselmotors (2). (nachstehend als der Motor (2)
bezeichnet).
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Die
Treibstoffversorgungspumpe (14) ist eine bekannte Pumpe,
die eine Speisepumpe und eine Hochdruckpumpe beinhaltet. Üblicherweise
saugt die Speisepumpe Treibstoff aus einem Treibstofftank (12)
und die Hochdruckpumpe setzt den aus der Speisepumpe heraus in deren
Druckkammer gesaugten Treibstoff durch die wechselseitige Bewegung
eines Kolbens unter Druck, die zur Rotation eines Nockens und einer
Nockenwelle synchron ist. Die ECU (40) steuert einen Betrag
eines elektrischen Stroms, der an ein Dosierventil (16) der
Treibstoffversorgungspumpe (14) gespeist wird, sodass eine
Treibstoffmenge eingestellt wird, die durch die Treibstoffversorgungspumpe
(14) in einem Saughub angesaugt wird. Die Einstellung der
Treibstoffansaugmenge dosiert eine Treibstoffmenge, die von der
Treibstoffversorgungspumpe (14) ausgespeist wird.
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Die
Common-Rail speichert den von der Treibstoffversorgungspumpe (14)
gepumpten Treibstoff und hält nach Maßgabe des
Betriebszustands des Motors den Treibstoffdruck bei einem vorbestimmten
Hochdruck. Der Druck in der Common-Rail (20) (nachstehend
auch mit „Common-Rail-Druck” bezeichnet) wird durch
die Fördermenge der Treibstoffversorgungspumpe (14)
gesteuert. Der Drucksensor (22) dient als Mittel zur Druckerfassung,
um den Druck in der Common-Rail (33) zu erfassen, und gibt
den erfassten Druck an die ECU (40) aus.
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Der
Druckbegrenzer (24) ist dazu konfiguriert, Treibstoff aus
der Common-Rail (20) in den Treibstofftank (12)
zu speisen, wenn der Common-Rail-Druck einen vorbestimmten Druck übersteigt.
Daher ist der Druckbegrenzer (24) dazu in der Lage, ein Überschreiten
des vorbestimmten Drucks durch den Common-Rail-Druck zu vermeiden.
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Ein
Treibstoffeinspritzventil (30) ist an jedem Zylinder des
Vier-Zylinder Dieselmotors (2) vorgesehen und injiziert
Treibstoff, der in der Common-Rail (20) gespeichert ist,
in den Zylinder. Das Treibstoffeinspritzventil (30) führt
eine Mehrstufeninjektion durch, die eine Vorinjektion, eine Hauptinjektion
und eine Nachinjektion während eines Vorgangs des Verbrennungshubs
des Dieselmotors (2) beinhaltet. Das Treibstoffeinspritzventil (30)
ist ein bekanntes elektromagnetisches Ventil, das eine Treibstoffinjektionsmenge
anhand eines kontrollierten Drucks in einer Steuerkammer steuert,
die Treibstoffdruck auf eine Düsennadel in Schließrichtung
des Ventils aufbringt, um das Ventil zu schließen.
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Die
ECU (40) ist ein Mikrocomputer, der eine CPU, einen ROM
(Festwertspeicher), einen RAM (Schreib-Lese-Speicher) und einen
wiederbeschreibbaren, nicht flüchtigen Speicher wie zum
Beispiel einen Flashspeicher beinhaltet. Die ECU (40) ermittelt
einen Betriebszustand des Dieselmotors (2) anhand der Erfassungssignale
von verschiedenen Sensoren, wie zum Beispiel einem Beschleunigungssensor
(nicht gezeigt), einem Ansauglufttemperatursensor (nicht gezeigt),
dem Drucksensor (22) und einem NE-Sensor (32). Der
Beschleunigungssensor erfasst beispielsweise eine Gaspedalposition
(GPP) und der NE-Sensor (32) erfasst eine Motordrehgeschwindigkeit
(NE). Die ECU (40) steuert die Energiezufuhr zu dem Dosierventil
(16) und dem Treibstoffinjektionsventil (30) auf
Grundlage des ermittelten Betriebszustandes, um den Dieselmotor (2)
bei einem optimalen Betriebszustand zu steuern.
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Die
ECU (40) speichert eine Ausspeisemengencharakteristik der
Treibstoffversorgungspumpe (14) als Kennfeld in einem Speichermedium
wie dem ROM oder dem Flashspeicher. Die Ausspeisemengencharakteristik
gibt zum Beispiel die Ausstoßmenge der Treibstoffversorgungspumpe
(14) im Verhältnis zum Betrag der Energiezufuhr
zum Dosierventil (16) gemäß dem Motorbetriebszustand
wieder. Die ECU (40) regelt per Rückkopplung die
Energiezufuhr des Dosierventils (16) auf Grundlage der
auf dem Speichermedium gespeicherten Ausspeisemengencharakteristik
der Treibstoffversorgungspumpe (14), sodass der durch den
Drucksensor (22) ermittelte Common-Rail-Druck zum Soll-Common-Rail-Druck
wird.
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Ferner
steuert die ECU (40) das Injektionstiming und die Injektionsmenge
des Treibstoffeinspritzventils (30) nach Maßgabe
des Motorbetriebszustandes, der durch verschiedene Sensoren wie
den Beschleunigungssensor und den NE-Sensor (32) ermittelt
wird. Üblicherweise gibt die ECU (40) Injektionsimpulssignale als
Injektionsbefehlssignale aus, die zur Steuerung des Injektionstimings
und der Injektionsmenge des Treibstoffeinspritzventils (30)
genutzt werden. Die ECU (40) speichert eine Injektionsmengencharakteristik
als Kennfeld auf dem Speichermedium wie beispielsweise dem Flashspeicher.
Die Injektionsmengencharakteristik ist zum Beispiel eine Charakteristik
der Injektionsmenge im Verhältnis zur Impulsdauer des Injektionsimpulssignals
und es wird für jeden Bereich der Common-Rail-Druckbereiche
festgestellt, die als Injektionsdruck dienen.
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Die
ECU (40) arbeitet wie folgt auf der Basis von Steuerprogrammen,
die auf dem Speichermedium wie beispielsweise dem ROM oder dem Flashspeicher
gespeichert sind.
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(Mittel zur Lernbedingungsfeststellung)
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Wie
in 2A dargestellt, stellt die ECU (40) fest,
dass eine Lernbedingung für die Ausführung eines Injektionsmengenlernvorgangs
erfüllt ist, wenn die Motordrehzahl bei treibstoffinjektionslosem
Betrieb verringert wird, während das Gaspedal freigegeben
ist. Alternativ kann eine weitere Lernbedingung zusätzlich
zur oben genannten Lernbedingung eingesetzt werden, um Störungen
zu begrenzen, die in den Motorbetriebszustand eingebracht werden.
Zum Beispiel kann eine zusätzliche Lernbedingung das Lösender
Kupplung für ein manuelles Getriebe (MG) oder einen Neutral-Zustand
für Automatikgetriebe (AG) beinhalten, in dem Reibschluss-Vorrichtungen
nicht gespannt oder in Eingriff gebracht werden.
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(Mittel zur Injektionssteuerung)
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Die
ECU (40) gibt das Injektionsimpulssignal an das Treibstoffeinspritzventil
(30) basierend auf dem Motorbetriebszustand aus, um das
Injektionstiming und die Injektionsmenge zu steuern. Wenn beispielsweise die
Impulsdauer des Injektionsimpulssignals größer
wird, steigt die Injektionsmenge des Treibstoffeinspritzventils
(30) an. Die ECU (40) bewirkt eine normale Treibstoffinjektionssteuerung
zur Erzeugung des Drehmoments des Motors (2). Zusätzlich
zur normalen Treibstoffinjektionssteuerung führt die ECU
(40) den Injektionsmengenlernvorgang in vorbestimmten Intervallen
aus, die vorbestimmten Fahrtdistanzen entsprechen, wenn die oben
genannten Lernbedingungen erfüllt sind. Insbesondere steuert
beim Injektionsmengenlernvorgang die ECU (40) das Treibstoffeinspritzventil
(30), um mehrmals einen einzelnen Treibstoffstoß auszuführen,
sodass beispielsweise eine Korrekturmenge zur Korrektur der Injektionsmenge
des einzelnen Treibstoffstoßes zur Speicherung in einem
Kennfeld berechnet wird. In dem Vorgenannten beinhaltet der einzelne
Treibstoffstoß nur eine kleine Menge an Treibstoff, sodass
der einzelne Treibstoffstoß kein Drehmoment erzeugt. Die
kleine Treibstoffmenge, die für den Injektionsmengenlernvorgang
injiziert wird, entspricht zum Beispiel grundsätzlich einer
Treibstoffmenge für die Vorinjektion. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
kann der oben genannte einzelne Treibstoffstoß, der während
des Injektionsmengenlernvorgangs ausgeführt wird, alternativ
als Lerninjektion bezeichnet werden.
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Im
oben genannten Vorgang fragt die ECU (40) ein Injektionsimpulssignal
der Impulsdauer, das einer Soll-Injektionsmenge entspricht, von
dem Injektionsmengencharakteristik-Kennfeld ab, welches ein Verhältnis zwischen
der Impulsdauer und der Injektionsmenge zeigt. Der Arbeitsbereich
des Common-Rail-Drucks ist zum Beispiel in mehrere Druckbereiche
aufgeteilt und das Injektionsmengencharakteristik-Kennfeld ist für
jede dieser Druckbereiche voreingestellt. Wenn die Lernbedingung
erfüllt ist, führt die ECU (40) die Lerninjektion für
jeden Common-Rail-Druckbereich für alle Zylinder des Motors
(2) aus. Falls es einen bestimmten Druckbereich im Common-Rail-Druck
gibt, in dem der Injektionsmengenlernvorgang nicht beendet wurde,
steuert die ECU (40) den Common-Rail-Druck zu dem vorgenannten
bestimmten Druckbereich und führt eine Lerninjektion (210)
aus, wie durch eine gepunktete Linie (200) in 2B gezeigt
wird.
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(Mittel zur Injektionsmengenschätzung)
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Die
ECU (40) führt zum Beispiel mehrmalig Lerninjektionen
(210) aus, um mehrere Lerninjektionen (210) für
alle Zylinder vorzusehen, wenn die folgenden zwei Bedingungen erfüllt
sind; beispielsweise (a) Die Motordrehzahl wird unter treibstofflosem
Betrieb reduziert während das Gaspedal freigegeben ist
und (b) die Kupplung des MG ist gelöst. Die ECU (40)
ermittelt die Änderung der Motordrehzahl anhand von Ausgabesignalen
von dem NE-Sensor (32). Zum Beispiel ist die Änderung
der Motordrehzahl durch eine gepunktete Linie (220) in 2C dargestellt
und dient als die Änderung des Motorbetriebszustandes,
wobei diese Änderung durch die von dem Treibstoffeinspritzventil
(30) durchgeführten Lerninjektion (210)
verursacht wird.
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Die
ECU (40) konvertiert die Änderung der Motordrehzahl
in ein Motordrehmoment und konvertiert das Motordrehmoment in die
entsprechende Injektionsmenge. Folglich ist die ECU (40)
dazu in der Lage, aufgrund des Injektionsimpulssignals mit der Impulsdauer τ1 die Ist-Injektionsmenge abzuschätzen
oder zu taxieren, die tatsächlich gemacht wird (siehe 2D).
Zum Beispiel wird die Impulsdauer τ1 aus
dem Injektionsmengencharakteristik-Kennfeld ermittelt, um das Treibstoffeinspritzventil
(30) Treibstoff mit einer Soll-Injektionsmenge injizieren
zu lassen.
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(Mittel zur Abweichungsberechnung)
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Die
ECU (40) führt die Lerninjektion während
jedem Ereignis des Injektionsmengenlernvorgangs mehrmals aus. Daraufhin
wird, wie oben beschrieben, eine Ist-Injektionsmenge Qn (siehe 3A)
für jede Lerninjektion abgeschätzt und sequentiell
für jedes Mal, wenn die Lerninjektion ausgeführt
wird, wird eine Abweichung der Ist-Injektionsmenge Qn berechnet,
die innerhalb der Menge der vorangegangenen Lerninjektionen und
der momentan ausgeführten Lerninjektion abgeschätzt
wird (siehe 3B). In der vorliegenden Ausführung
berechnet die ECU (40) eine Standardabweichung σn als die Abweichung der Ist-Injektionsmenge.
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(Mittel zur Feststellung der Vollendung
eines Lernvorgangs)
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Wie
in 3B dargestellt, bestimmt die ECU (40),
das weitere Ausführen der Lerninjektion zu beenden, wenn
die Standardabweichung σn in einen
akzeptablen Bereich fällt, der eine vorbestimmte Soll-Genauigkeit
erfüllt. Die Soll-Genauigkeit wird beispielsweise derart
berechnet, dass eine auf der obigen Soll-Genauigkeit basierende
Treibstoffinjektion den Motor (2) zu keinen Fehlzündungen
veranlasst. Insbesondere wird das Injektionsimpulssignal auf der
Grundlage der Soll-Injektionsmenge und der Ist-Injektionsmengen
der mehrfachen Lerninjektionen korrigiert, die während
des Lerninjektionsvorgangs ausgeführt wurden, wenn die Standardabweichung σn in den Bereich der Soll-Genauigkeit fällt.
Also wird die Soll-Genauigkeit auf einen derartigen Wert gesetzt,
dass der Motor (2) nicht fehlzünden wird, wenn
die Treibstoffinjektion auf der Grundlage des wie oben korrigierten
Injektionsimpulssignals gesteuert wird. In dem Vorgenannten dient
das Injektionsimpulssignal als der Injektionsbefehlswert.
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Die
Standardabweichung der Ist-Injektionsmenge kann zum Beispiel selbst
in dem Fall, bei dem die Abweichung der Ist-Injektionsmenge noch
im Wesentlichen groß ist, bei der Lerninjektion des zweiten
Mals zufälliger Weise in den akzeptablen Bereich der vorbestimmten
Soll-Genauigkeit fallen. In dem obigen Beispielfall kann die obige
Ist-Injektionsmenge nicht hochpräzise einen Repräsentativwert
der Ist-Injektionsmenge wiedergeben, wobei dieser Wert ungünstigerweise
mit der Soll-Injektionsmenge zu vergleichen ist.
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In
der vorliegenden Erfindung wird der Begriff „eine minimale
Injektionszahl” definiert als die minimale Anzahl von Malen
einer Injektionsausführungen, die zum Berechnen der Standardabweichung
der Ist-Injektionsmenge mit einer Genauigkeit erforderlich ist,
die gleich oder größer als eine vorbestimmte Genauigkeit
ist.
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Wenn
die Injektionszahl (oder die Anzahl der Male der Lerninjektionsausführung)
während des Injektionsmengenlernvorgangs geringer ist als
die minimale Injektionszahl, veranlasst die ECU (40) in
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Treibstoffeinspritzventil
(30) das Ausführen der Lerninjektion fortzusetzen, bis
die Lerninjektion die minimale Injektionszahl mal ausgeführt
wurde, selbst wenn die Standardabweichung der Ist-Injektionsmenge
in den Bereich der Soll-Genauigkeit fällt. Wenn die Standardabweichung
der Ist-Injektionsmenge in den Bereich der Soll-Genauigkeit fällt
während die Lerninjektion eine Anzahl von Malen ausgeführt
ist, die gleich oder größer als die minimale Injektionszahl
ist, bestimmt die ECU (40) hierauf, das Ausführen
der Lerninjektion zu beenden.
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Wie
oben angeführt wird die Lerninjektion die Anzahl von Malen
ausgeführt, die gleich oder größer ist als
die minimale Injektionszahl, die zur effektiven Berechnung der Abweichung
der Ist-Injektionsmenge erforderlich ist. Demzufolge ist es möglich
zu vermeiden, dass die Abweichung der Ist-Injektionsmenge zufälliger Weise
in den Bereich der Soll-Genauigkeit fällt.
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(Mittel zur Berechnung des Repräsentativwerts)
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Wenn
die Standardabweichung der Ist-Injektionsmenge in den Bereich der
Soll-Genauigkeit fällt, während die Injektionszahl
gleich oder größer als die minimale Injektionszahl
ist, konvergiert ein Durchschnittswert Qaven der
Ist-Injektionsmenge generell gegen einen Wert, wie in 3C gezeigt.
Wenn die Lerninjektion beendet wird, setzt die ECU (40)
den Durchschnittswert Qaven der Ist-Injektionsmengen
der mehrfachen Lerninjektionen als den Repräsentativwert
der Ist-Injektionsmenge.
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(Mittel zur Berechnung des Korrekturbetrags)
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Die
ECU (40) berechnet einen Korrekturbetrag der Injektionsmenge
basierend auf dem Unterschied zwischen (a) der Soll-Injektionsmenge
und (b) dem Durchschnittswert der Ist-Injektionsmengen der mehrfachen
Lerninjektionen, die während des gegenwärtigen
Injektionsmengenlernvorgangs ausgeführt wurden. Daraufhin
korrigiert die ECU (40) das Injektionsmengencharakteristik-Kennfeld
für den Soll-Common-Rail-Druck um den berechneten Korrekturbetrag.
Insbesondere wird die Impulsbreite der Injektionsimpulssignals,
das mit der Soll-Injektionsmenge korrespondiert, von τ1 auf τ2 geändert,
wie in 2D gezeigt.
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Folglich
wird effektiv die Injektionszahl der Lerninjektion minimiert, während
der Korrekturbetrag des Injektionsbefehlswerts hoch präzise
berechnet wird.
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(Vergleichsbeispiel)
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Ein
in 4B gezeigtes Vergleichsbeispiel verwendet eine
angenommene maximale Abweichung der Ist- Injektionsmenge, die möglicherweise
erzeugt würde, wenn eine Injektionsmengenabweichung für
jede Injektion und eine Verbrennungsabweichung für jede
Injektion des Treibstoffeinspritzventils (30) jeweils maximal sind.
In dem Vergleichsbeispiel wird die Lerninjektion immer die Anzahl
der Male (n2) ausgeführt, welche
basierend auf einer Standardabweichung (Σn)
(in 4B mit Bezugsziffer 240 bezeichnet) ermittelt
wird, die die obig angenommene maximale Abweichung kennzeichnet,
sodass die Standardabweichung (Σn)
der maximalen Abweichung in den Bereich der Soll-Genauigkeit fällt.
Im Falle des Vergleichsbeispiels muss die Lerninjektion selbst dann
die Anzahl der Male (n2) ausgeführt
werden, bevor die maximale Abweichung (Σn)
in den Bereich der Soll-Genauigkeit fällt, wenn die Abweichung
(Standardabweichung σn) der Ist-Injektionsmenge
durch die Ausführung der Lerninjektion für eine
Anzahl von Malen (n1) (n1 < n2)
erfolgreich in den Bereich der Soll-Genauigkeit fallen würde.
Demzufolge kann die Injektionszahl der Lerninjektionsausführung
in dem Vergleichsbeispiel größer sein als die
Injektionszahl der Lerninjektion in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
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Demgegenüber
wird die Lerninjektion in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel,
wie in 5A gezeigt, die Anzahl der Male
(n2) ähnlich dem Vergleichsbeispiel
ausgeführt, wenn die Abweichung der Ist-Injektionsmenge
maximal ist. Allerdings fällt die Abweichung der Ist-Injektionsmenge
in den meisten Fällen bei der Injektionszahl von (n1), die wie in 5B dargestellt
kleiner ist als (n2), in den Bereich der
Soll-Genauigkeit, weil die Abweichung der Ist-Injektionsmenge geringer
ist als der Maximalwert.
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Wie
oben angeführt, wird das Treibstoffeinspritzventil (30)
selbst dann dazu veranlasst, das Ausführen der Lerninjektion
fortzuführen, bis die Injektionszahl während des
Injektionsmengenlernvorgangs die minimale Injektionszahl erreicht,
falls die Injektionszahl geringer als die minimale Injektionszahl
ist, wenn die Abweichung der Ist-Injektionsmenge in den Bereich
der Soll-Genauigkeit gefallen ist.
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(Injektionsmengenlernprozedur)
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Als
nächstes wird die Injektionsmengenlernprozedur des Treibstoffinjektionssystems
mit Bezugnahme auf die 6 beschrieben. In 6 bedeutet „S” Schritt.
Die Prozedur in 6 wird ausgeführt,
wenn die Lernbedingung zum Lernen der Treibstoffmenge erfüllt
ist.
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Bei
Schritt (S400) steuert die ECU (40) die Ausspeisemenge
der Treibstoffversorgungspumpe (14), um den Common-Rail-Druck
auf einen bestimmten Druckbereich zu setzen, in welchem der Injektionsmengenlernvorgang
noch nicht vollendet wurde. Daraufhin führt die ECU (40)
die Lerninjektion (oder den einzelnen Treibstoffstoß für
den Injektionsmengenlernvorgang) aus.
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Bei
Schritt (S402) ermittelt die ECU (40) die Änderung
der Motordrehgeschwindigkeit, die durch die soeben ausgeführte
Lerninjektion hervorgerufen wird.
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Bei
Schritt (S404) konvertiert die ECU (40) den Änderungsbetrag
der Motordrehgeschwindigkeit in ein Motordrehmoment und konvertiert
dann das Motordrehmoment in eine Ist-Injektionsmenge Qn des
Treibstoffeinspritzventils (30). Weiterhin berechnet die
ECU (40) den Durchschnittswert Qaven der
Ist-Injektionsmengen, die in dem gegenwärtigen Injektionsmengenlernvorgang
ausgeführt wurden. Dann berechnet die ECU (40)
bei Schritt (S404) die Standardabweichung σn der
Ist-Injektionsmengen der Lerninjektionen (erste bis gegenwärtige
Lerninjektionen), die in dem Injektionsmengenlernvorgang ausgeführt
wurden.
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Bei
Schritt (S406) berechnet die ECU (40) die Differenz zwischen
der bei Schritt (S404) berechneten Ist-Injektionsmenge und der Soll-Injektionsmenge.
Dann schreitet die Steuerung zu Schritt (S408) fort, wo ermittelt
wird, ob die oben bei Schritt (S406) berechnete Differenz für
eine vorbestimmten Anzahl von Malen sequentiell gleich oder größer
ist als ein vorbestimmter Wert. Mit anderen Worten wird bei Schritt
(S408) bestimmt, ob die Lerninjektion einer Korrektur bedarf. Wenn
die Differenz sequenziell die vorbestimmte Anzahl von Malen (entsprechend
zu JA bei S408) gleich oder größer als der vorbestimmte
Wert ermittelt wurde, wird angenommen, dass die oben ermittelte
Differenz korrigiert werden sollte, bevor der Injektionsmengenlernvorgang
weiter ausgeführt wird. Also schreitet die Steuerung zur
Schritt (S410) fort, wo ein Korrekturbetrag des Injektionsbefehlswerts
für die Lerninjektion basierend auf der Differenz zwischen
der Ist-Injektionsmenge und der Soll-Injektionsmenge berechnet wird,
und der Injektionsbefehlswert wird um den Korrekturbetrag derart korrigiert,
dass die Differenz zwischen der Ist-Injektionsmenge und der Soll-Injektionsmenge
verringert wird. Hierauf kehrt die Steuerung zu Schritt (S400) zurück,
wo die Injektionszahl während des gegenwärtigen
Injektionsmengenlernvorgangs auf null zurück gesetzt wird,
und die Lerninjektion für den gegenwärtigen Injektionsmengenlernvorgang
wird von Anfang an ausgeführt.
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Wenn
ermittelt wird, dass die Differenz zwischen der Ist-Injektionsmenge
und der Soll-Injektionsmenge kleiner als der vorbestimmte Wert ist,
oder wenn ermittelt wird, dass die Lerninjektion keine Korrektur
erfordert (entsprechend zu NEIN bei S408), schreitet die Steuerung
zu Schritt (S412) fort, wo die ECU (40) die Injektionszahl
der Lerninjektionen während des gegenwärtigen
Injektionsmengenlernvorgangs inkrementiert.
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Daraufhin,
wenn die bei Schritt (S404) berechnete Standardabweichung (σn) in den Bereich der Soll-Genauigkeit fällt
(entsprechend zu JA bei S414) und wenn gleichzeitig die Anzahl der
Male, die die Lerninjektion ausgeführt wurde, gleich oder
größer als die minimale Injektionszahl ist (entsprechend
zu JA bei S416), schreitet die Steuerung zu Schritt (S418) fort,
wo die ECU (40) den Korrekturbetrag des Injektionsbefehlswerts als
einen Lernwert für den gegenwärtigen Injektionsmengenlernvorgang
auf der Grundlage der Differenz zwischen (a) der Soll-Injektionsmenge
und (b) dem Durchschnittswert Qaven der
bei Schritt (S404) berechneten Ist-Injektionsmengen berechnet. Der
Korrekturbetrag wird wie oben ermittelt. Die Erfüllung
der Bedingungen bei Schritten (S414) und (S416) bedeutet, dass die
Abweichung (Standardabweichung σn)
in einem Bereich gleich oder größer als die vorbestimmte
Genauigkeit liegt.
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Wenn
die bei Schritt (S404) berechnete Standardabweichung der Ist-Injektionsmenge
(σn) aus dem Bereich der Soll-Genauigkeit
herausfällt (entsprechend zu NEIN bei S414), oder wenn
die Injektionszahl, die die Lerninjektion ausgeführt wurde,
geringer ist als die minimale Injektionszahl (entsprechend zu NEIN
bei S416), schreitet die Steuerung zu Schritt (S400) fort, weil
die Fortführung der Ausführung der Lerninjektion
erforderlich ist, bevor der Lernwert berechnet wird.
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In
einem Fall, bei dem die Standardabweichung (σn)
der Ist-Injektionsmenge aus dem Bereich der Soll-Genauigkeit aufgrund
eines Fehlers des Treibstoffeinspritzventils (30) sogar
herausfällt, nachdem die Lerninjektion die Anzahl der Male
(n2) ausgeführt worden ist, die
in Anbetracht der angenommenen maximalen Abweichung ermittelt wurde,
schreitet die Steuerung zu einer Anomalie-Ermittlungsprozedur fort,
bei der die Anomalie zu identifizieren ist.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht die ECU
(40) einem Gerät zur Treibstoffinjektionsregelung,
einem Injektionssteuermittel, einem Mittel zur Schätzung
der Injektionsmenge, einem Mittel zur Abweichungsberechnung, einem
Mittel zur Feststellung der Lernvorgangsbeendung, einem Mittel zur
Repräsentativwertberechnung und einem Mittel zur Korrekturbetragberechnung.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht ferner
(S400) in 6 der von dem Mittel zu Injektionssteuerung
ausgeführten Funktion. (S402) und (S404) in 6 entsprechen
der durch das Mittel zur Injektionsmengenschätzung, das
Mittel zur Abweichungsberechnung und das Mittel zur Repräsentativwertberechnung
ausgeführten Funktion. (S414) und (S416) in 6 entsprechender
durch das Mittel zur Feststellung der Lernvorgangsbeendung ausgeführten Funktion
und (S418) in 6 entspricht der durch das Mittel
zur Korrekturbetragberechnung ausgeführten Funktion.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Ist-Injektionsmenge
auf der Grundlage der betragsmäßigen Änderung
der Motordrehgeschwindigkeit geschätzt, die durch die Ausführung
der Lerninjektion hervorgerufen wird. Wenn die Standardabweichung,
die mit der Veränderung der geschätzten Ist-Injektionsmenge korrespondiert,
in den Bereich der Soll-Genauigkeit fällt, wird die Lerninjektion
beendet. Folglich wird die Lerninjektion die Anzahl von Malen (n1) kleiner der Anzahl von Malen (n2) im Vergleichsbeispiel ausgeführt,
wobei die Injektionszahl (Anzahl von Malen der Lerninjektionsausführung)
immer in Anbetracht der angenommenen maximalen Abweichung der Ist-Injektionsmenge
ermittelt wird.
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Wie
oben ausgeführt, wird die Injektionszahl zum Beenden der
Lerninjektionsausführung in Abhängigkeit von dem
Bereich der Abweichung der Ist-Injektionsmenge von jedem Treibstoffeinspritzventil
(30) ermittelt. Mit anderen Worten wird das Timing für
die Beendung der Ausführung der Lerninjektion in Abhängigkeit
von dem Bereich er oben genannten Abweichung bestimmt. Also wird
die während dem Injektionsmengenlernvorgang erforderliche
Injektionszahl entsprechend verringert, wenn die Abweichung der
Ist-Injektionsmenge im Wesentlichen klein ist. Demzufolge wird die
Injektionszahl während des Injektionsmengenlernvorgangs
minimier und dadurch wird die für den Injektionsmengenlernvorgang
erforderliche Zeit effektiv verkürzt. Dadurch wird beispielsweise
die Strecke, die das Fahrzeug während eines Zeitraums zwischen
dem Zeitpunkt des Beginns des Injektionsmengenlernvorgangs und dem
Zeitpunkt der Beendung des Injektionsmengenlernvorgangs effektiv
minimiert.
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Demzufolge
wird die Häufigkeit der Ausführungen der Injektionsmengenlernvorgänge
während der Fahrt auf einer bestimmten Distanz für
den Fall größer, bei dem ein nächster
Injektionsmengenlernvorgang für das Fahrzeug bei einem
Intervall ausgeführt wird, das zu einer vorbestimmten Fahrdistanz
nach dem vorhergehenden Injektionsmengenlernvorgang äquivalent
ist, weil die Distanz zwischen (a) dem vorhergehenden Injektionsmengenlernvorgang
und (b) dem nächsten Injektionsmengenlernvorgang kürzer
wird. Demzufolge ist es möglich, einen anormalen Zeitraum
zu minimieren, während dessen die Injektionsmenge des Treibstoffeinspritzventils
(30) basierend auf der Ist-Injektionsmenge, die von der
Soll-Injektionsmenge erheblich unterschiedliche sein könnte,
fehlerhaft gesteuert sein kann.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein 4-Zylinder
Dieselmotor beschrieben worden. Generell erfordert ein Multi-Zylinder-Motor,
der mehr als vier Zylinder hat, einen größeren
Zeitraum zur Vollendung des Injektionsmengenlernvorgangs für
alle Zylinder als den Zeitraum, den ein 4-Zylinder Motor erfordert.
Deshalb wird der Ausführungszeitraum zur Ausführung
des Injektionsmengenlernvorgangs für einen Motor, der mehr Zylinder
hat, weiter reduziert.
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(Andere Ausführungsbeispiele)
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In
dem obigen Ausführungsbeispiel wird die Änderung
der Motordrehgeschwindigkeit als die Änderung des Motorbetriebszustands
während der Ausführung der Lerninjektion verwendet.
Alternativ kann eine Änderung des Luft-Treibstoff-Verhältnisses
oder ein zylinderinterner Druck des Motors als Änderung
des Motorbetriebszustands verwendet werden.
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Auch
erfordert in dem obigen Ausführungsbeispiel eine Bedingung
zur Beendung der Lerninjektion das Folgende.
Voraussetzung
(1): Die Standardabweichung der Ist-Injektionsmenge fällt
in einen Bereich der Soll-Genauigkeit oder ist geringer als ein
vorbestimmter Wert.
Voraussetzung (2): Die Anzahl
der Male, die die Lerninjektion ausgeführt wird, wird gleich
oder größer als die minimale Injektionszahl, die
erforderlich ist, um die Standardabweichung der Ist-Injektionsmenge
mit einer Genauigkeit zu berechnen, die gleich oder größer
ist als eine vorbestimmte Genauigkeit. Alternativ kann die Bedingung
zum Beenden der Lerninjektion nicht die Voraussetzung (2)
beinhalten.
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In
dem obigen Ausführungsbeispiel realisiert die ECU (40),
die durch Steuerungsprogramme bestimmte Funktionen hat, die Funktionen
des Injektionssteuermittels, des Mittels zur Injektionsmengenschätzung,
des Mittels zur Abweichungsberechnung, des Mittels zur Feststellung
der Lernvorgangsbeendung, des Mittels zur Repräsentativwertberechnung
und des Mittels zur Korrekturwertberechnung. Alternativ können
zumindest ein Teil der Funktionen der vorgenannten mehreren Mittel
durch Hardware realisiert werden, welche durch eine Schaltungskonfiguration
bestimmte Funktionen hat. Jedes der vorgenannten mehreren Mittel
ist nicht darauf beschränkt, durch physikalisch getrennte
Hardware-Ressourcen realisiert zu werden.
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Wie
oben angeführt, die ist vorliegende Erfindung nicht auf
die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt. Jedenfalls
kann die vorliegende Erfindung auf verschiedene alternative Ausführungsformen
angewandt werden, vorausgesetzt, dass die Ausführungsformen
nicht von dem Kern der vorliegenden Erfindung abweichen.
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Zusätzliche
Vorteile und Modifikationen werden dem Fachmann leicht in den Sinn
kommen. Die Erfindung in ihrem weiteren Sinne ist daher nicht beschränkt
auf die spezifischen Details, das repräsentative Gerät und
erläuternde Beispiele, die gezeigt oder beschrieben wurden. BEZUGSZEICHENLISTE
2 | Motor
(Dieselmotor) | Engine
(diesel |
| | engine) |
10 | Speicher- | Accumulator
fuel |
| Treibstoffinjektionssystem | injection
system |
12 | Tank | Tank |
14 | Treibstoffversorgungspumpe | Fuel
supply pump |
16 | Dosierventil | Metering
valve |
20 | Common-Rail | Common-rail |
22 | Drucksensor | Pressure
sensor |
24 | Druckbegrenzer | Pressure
limiter |
30 | Treibstoffeinspritzventil | Fuel
injection |
| | valve |
32 | NE-Sensor | NE
sensor |
40 | Elektronische
Steuereinheit | Electronic |
| (ECU) | control
unit |
| | (ECU) |
GPP | Gaspedalposition | Accelerator
pedal |
| | position
(ACC) |
NE | Motordrehgeschwindigkeit | Engine
rotational |
| | speed |
MG | Manuelles
Getriebe | Manual |
| | transmission |
AG | Automatikgetriebe | Automatic |
| | transmission |
| Injektionssteuermittel | Injection |
| | commanding
means |
| Mittel
zur | Injection |
| Injektionsmengenschätzung | quantity |
| | estimating
means |
| Mittel
zur | Variation |
| Abweichungsberechnung | computing
means |
| Mittel
zur Feststellung der | Learning |
| Lernvorgangsbeendung | Operation |
| | completion
means |
| Mittel
zur | Representative |
| Repräsentativwertberechnung | value
computing |
| | means |
| Mittel
zur | Correction
amount |
| Korrekturbetragsberechnung | computing
means |
| Treibstoffeinspritzventil | Fuel
injection |
| | valve |
| Verbrennungshubvorgang | Event
of |
| | combustion
stroke |
| Ausspeisemengencharakteristik | Discharge
amount |
| | characteristic |
| Injektionstiming | Injection
timing |
| Pulsdauer | Pulse
width |
| Treibstoffstoß | Fuel
shot |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2005-146947
A [0002, 0007]