DE102011051012A1

DE102011051012A1 - Kraftstoffeinspritzungszustands-Erfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102011051012A1
Application number: DE102011051012A
Authority: DE
Inventors: Masakazu Sakata
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2011-12-22
Anticipated expiration: 2031-06-11
Also published as: CN102287286B; JP2012002178A; DE102011051012B4; JP5003796B2; CN102287286A

Abstract

Eine Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung erhält eine Druckwellenform, die eine Veränderung eines Kraftstoffdrucks anzeigt, die in einer Kraftstoffzuführleitung (11a, 42b) zusammen mit einer Kraftstoffeinspritzung auftritt, basierend auf einem Erfassungswert eines Kraftstoffdrucksensors (20). Die Vorrichtung speichert im Voraus ein Pulsationsmodell, das eine Pulsation in der Druckwellenform, die mit einer Bewegung eines Ventilelements (12) einer Einspritzdüse (10) in Richtung einer Ventilschließposition auftritt, zu einer Mehrzahl von Mustertypen modelliert. Die Vorrichtung wählt das Pulsationsmodell nahe einer Ist-Pulsation, die in der Druckwellenform auftritt, aus der Mehrzahl von Pulsationsmodelltypen aus. Die Vorrichtung berechnet eine Wellenform, aus der die Pulsation entfernt wurde, indem das ausgewählte Pulsationsmodell von der Druckwellenform subtrahiert wird. Die Vorrichtung schätzt die Kraftstoffeinspritzraten-Wellenform (als einen Kraftstoffeinspritzzustand) basierend auf der Wellenform, aus der die Pulsation entfernt wurde.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung mm Erfassen einer Druckwellenform, die eine Veränderung eines Kraftstoffdrucks anzeigt, die in einer Kraftstoffzuführleitung zusammen mit einer Kraftstoffeinspritzung auftritt, und zum Schätzen eines Kraftstoffeinspritzzustands basierend auf der erfassten Druckwellenform.
Zum exakten Steuern eines Ausgangsdrehmoments und eines Emissionszustands eines Verbrennungsmotors ist es wichtig, einen Einspritzzustand einer Einspritzdüse, wie z. B. eine Einspritzmenge und einen Einspritzstartzeitpunkt des aus einem Einspritzloch der Einspritzdüse eingespritzten Kraftstoffs, exakt zu steuern. Dementsprechend beschreiben jeweils die Patentschriften 1 und 2 ( JP-A-2010-3004 und JP-A-2009-57924 ) eine Technologie zum Erfassen eines Ist-Einspritzzustands (wie z. B. einen Einspritz-Startzeitpunkt und eine Einspritzmenge) durch Erfassen einer Veränderung des Kraftstoffdrucks, der in einer Kraftstoffzuführleitung auftritt, der sich bis zu dem Einspritzloch ausdehnt, sowie einer Einspritzung durch Verwendung eines Kraftstoffdrucksensors. Wenn der Ist-Einspritzzustand auf diese Weise erfasst werden kann, kann der Einspritzzustand basierend auf dem Erfassungsergebnis exakt gesteuert werden.
Gemäß einer Patentschrift 2 wird beispielsweise eine Druckwellenform, die mit dem Kraftstoffsensor erfasst wird, erhalten, und Veränderungspunkte P1, P2, P3 (siehe 2(c)), die in der Druckwellenform auftreten, werden detektiert. Der Ist-Einspritzzustand (ein Einspritzstart-Zeitpunkt R1, ein Einspritzende-Zeitpunkt R4, eine Einspritzmenge Q und dergleichen) wird basierend auf den Erscheinungszeiten und Druckwerten der Veränderungspunkte P1, P2, P3 berechnet.
Anhand verschiedener, durch den Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführter Untersuchungen konnte folgendes festgestellt werden. Die mit dem Kraftstoffdrucksensor erfasste Druckwellenform gibt den Einspritzzustand an sich nicht wieder. Vielmehr tritt eine sich unabhängig von dem Einspritzzustand ereignende Pulsation in der Druckwellenform auf.
Zunächst wird eine Struktur der Einspritzdüse, die in den vorstehend erwähnten Untersuchungen verwendet wurde, unter Bezugnahme auf 3 näher erläutert, bei welcher es sich um eine vergrößerte Darstellung von 1 handelt. Eine Sitzoberfläche 12a ist auf einem Ventilelement 12 einer Einspritzdüse 10 ausgebildet. Wenn die Sitzoberfläche 12a auf einer Sitzoberfläche 11e eines Körpers 11 aufliegt (siehe 1), wird eine Hochdruckleitung 11a blockiert und ein Einspritzloch 11b geschlossen. Somit erreicht eine Einspritzrate einen Wert von null. Wenn die Sitzoberfläche 12a von der Sitzoberfläche 11e gelöst wird (siehe 3), wird die Hochdruckleitung 11a geöffnet und das Einspritzloch 11b geöffnet.
In einem Zustand, wo das Ventilelement 12 einen Ventilöffnungsvorgang ausgeführt und sich zu einer Vollhubposition bewegt hat (siehe 3(a)), wird ein Strömungsleitungsquerschnitt der Hochdruckleitung 11a an einem Bereich des Einspritzlochs 11b minimiert. Somit wird ein Einspritzlochs-Verengungszustand herbeigeführt, in dem eine Strömungsrate eines Einspritzungskraftstoffs durch das Einspritzungsloch 11b verringert wird. Der Einspritzloch-Verengungszustand wird solange beibehalten (siehe 3(b)), bis ein Hubweg (Anhebeweg) des Ventilelements 12 einen vorbestimmten Betrag nach Beginn des Ventilschließvorgangs erreicht hat. Wenn der Hubweg des Ventilelements 12 kleiner als der vorbestimmte Betrag wird, wird die Strömungsquerschnittsfläche der Hochdruckleitung 11a an einem Bereich der Sitzoberfläche 12a minimiert. Somit wird ein Sitzverengungszustand, in dem die Strömungsrate durch die Sitzoberfläche 12a verringert wird, herbeigeführt (siehe 3(c)).
Das heißt, wenn das Ventilelement 12 beginnt, sich von der Vollhubposition in Richtung der Ventilschließposition zu bewegen, erfolgt ein Übergang von dem Einspritzloch-Verringerungszustand zu dem Sitzverengungszustand. Zu einem Übergangszeitpunkt R3 (siehe 2(b)) beginnt die Ist-Einspritzrate (d. h. die Einspritzmenge pro Zeiteinheit) abzunehmen. Die Einspritzrate erreicht zum Zeitpunkt R4, zu dem das Ventilelement 12 die Ventilschließposition erreicht, den Wert null.
Im Hinblick darauf ist anfänglich davon ausgegangen worden, dass die Druckwellenform zu dem Zeitpunkt zu steigen beginnt, wenn der Übergang von dem Einspritzlochverringerungszustand in den Sitzverengungszustand erfolgt. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass sich eine Pulsation (d. h. ein leichter Druckanstieg) in der tatsächlich untersuchten Druckwellenform unmittelbar vor dem Übergang in den Sitzverengungszustand ereignete (wie durch einen durch die gestrichelte Linie B in 2(C) eingekreisten Bereich gezeigt ist). Der Erfinder der vorliegenden Erfindung untersuchte einen Mechanismus, in dem sich eine Pulsation B wie folgt ereignete.
Das heißt, wenn das Ventilelement 12 sich von der Vollhubposition in Richtung der Ventilschließposition bewegt, wird ein Volumen einer Ventilelement-Unterbringungskammer 11f als Teil der Hochdruckleitung 11, in der das Ventilelement 12 untergebracht ist, reduziert. Somit steigt der Kraftstoffdruck im Inneren der Hochdruckleitung 11a leicht um einen Betrag an, der der Verringerung des Volumens entspricht. Dieser Anstieg tritt in der Druckwellenform als die Pulsation B auf. Das heißt, wenn das Ventilelement 12 beginnt, sich in Richtung der Ventilschließposition zu bewegen, tritt die Pulsation B als der leichte Druckanstieg aufgrund der Reduktion des Volumens der Ventilelement-Unterbringungskammer 11f zu einem Zeitpunkt P3a sogar im Einspritzlochverringerungszustand auf. Danach startet der Druckanstieg zum Zeitpunkt P3 aufgrund des Übergangs in den Sitzverengungszustand. Der Druck steigt sogar nachdem das Ventilelement 12 die Ventilschließposition erreicht hat weiterhin an.
Die vorstehende Betrachtung lässt auf folgendes schließen: Der Druckanstieg ab dem Zeitpunkt P3 in der Druckwellenform zeigt die Verringerung der Einspritzrate an, die Pulsation B tritt aber dennoch auf, trotzdem die Einspritzrate nicht verändert wird. Somit kann festgestellt werden, dass die Pulsation B eine Wellenform ist, die durch einen anderen Beeinflussungsfaktor als die Einspritzung bewirkt wird. Daher können die Verfahren gemäß den Patentschriften 1 und 2, bei denen jeweils die Einspritzrate basierend auf der Druckwellenform, die die Pulsation B beinhaltet, berechnet wird, die Ist-Einspritzrate (den Einspritzzustand) nicht mit hoher Genauigkeit erfassen.
Es ist daher eine der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, eine Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung zu schaffen, die einen Ist-Einspritzzustand mit hoher Genauigkeit erfasst.
Gemäß einem ersten Beispielsaspekt der vorliegenden Erfindung wird davon ausgegangen, dass eine Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung auf ein Kraftstoffeinspritzsystem angewendet wird, das eine Einspritzdüse zum Einspritzen von in einem Verbrennungsmotor zu verbrennenden Kraftstoff aus einem Einspritzloch durch Bewirken eines Öffnungsvorgangs eines Ventilelements, das das Einspritzloch öffnet und schließt, und einen Kraftstoffdrucksensor zum Erfassen des Kraftstoffdrucks in einer Kraftstoffzuführleitung, die sich zu dem Einspritzloch erstreckt, aufweist.
Die Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung weist einen Abschnitt zum Erhalten einer Druckwellenform, einen Pulsationsmodell-Speicherabschnitt, einen Pulsationsmodell-Auswählabschnitt, einen Pulsationsbeseitigungsabschnitt und einen Abschnitt zum Schätzen eines Einspritzzustands auf. Der Abschnitt zum Erhalten einer Druckwellenform erhält eine Druckwellenform, die eine Veränderung des Kraftstoffdrucks anzeigt, die in der Kraftstoffzuführleitung zusammen mit der Kraftstoffeinspritzung auftritt, basierend auf einem Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors. Der Pulsationsmodell-Speicherabschnitt speichert im Voraus ein Pulsationsmodell, das eine Pulsation in der Druckwellenform modellarisch darstellt, welche mit der Bewegung des Ventilelements in Richtung der Ventilschließposition auftritt, in eine Mehrzahl von Mustertypen. Der Pulsationsmodell-Auswählabschnitt wählt von der Mehrzahl von Pulsationsmodelltypen das Pulsationsmodell in der Nähe einer Ist-Pulsation aus, die in der Druckwellenform auftritt. Der Pulsationsbeseitigungsabschnitt berechnet eine Wellenform, aus der die Pulsation entfernt wurde, indem das Pulsationsmodell, das durch den Pulsationsmodell-Auswählabschnitt ausgewählt wird, von der Druckwellenform subtrahiert wird. Der Abschnitt zum Schätzen eines Einspritzzustands schätzt einen Kraftstoffeinspritzzustand der Kraftstoffeinspritzung aus dem Einspritzloch basierend auf der Wellenform, aus der die Pulsation entfernt wurde.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Pulsation der Druckwellenform, die mit der Bewegung des Ventilelements in Richtung der Ventilschließposition auftritt, zu mehreren Mustertypen modelliert und gespeichert. Das Pulsationsmodell nahe der Ist-Pulsation wird ausgewählt. Das ausgewählte Pulsationsmodell wird von der Druckwellenform subtrahiert, um die Wellenform zu berechnen, aus der die Pulsation entfernt wurde. Somit wird die Pulsation aufgrund eines anderen Beeinflussungsfaktors als der Einspritzung aus der Druckwellenform entfernt, so dass eine Korrelation zwischen der korrigierten Druckwellenform (d. h. der Wellenform, aus der die Pulsation entfernt wurde) und der Einspritzzustand erhöht werden kann. Der Einspritzzustand wird basierend auf der Wellenform, aus der die Pulsation entfernt wurde, und die die erhöhte Korrelation aufweist, geschätzt, so dass der Einspritzzustand mit hoher Genauigkeit erfasst werden kann.
Gemäß einem zweiten Beispielsaspekt gemäß der vorliegenden Erfindung wählt der Pulsationsmodell-Auswählabschnitt das Pulsationsmodell basierend auf dem Zuführdruck des der Einspritzdüse zugeführten Kraftstoffs aus.
Wie vorstehend erwähnt, handelt es sich bei der vorstehend erwähnten Pulsation um ein Phänomen, bei dem der Kraftstoffdruck aufgrund der Reduktion des Volumens der Ventilelement-Unterbringungskammer 11f leicht ansteigt. Der Erfinder hat festgestellt, dass die Form einer derartigen Pulsation unterschiedlich ist, wenn der Druck des der Einspritzdüse zugeführten Kraftstoffs zu diesem Zeitpunkt (d. h. der Zuführdruck) unterschiedlich ist. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt der vorliegenden Erfindung, bei dem diese Feststellung berücksichtigt wird, wird das Pulsationsmodell basierend auf dem Zuführdruck ausgewählt, so dass das Pulsationsmodell nahe der Ist-Pulsation mit hoher Genauigkeit ausgewählt werden kann. Somit kann die Berechnungsgenauigkeit der Wellenform, aus der die Pulsation entfernt wurde, verbessert werden, und die Schätzungsgenauigkeit des Kraftstoffeinspritzzustands kann verbessert werden.
Gemäß einem dritten Beispielsaspekt der vorliegenden Erfindung sind die Einspritzdüsen jeweils für eine Mehrzahl von Zylindern eines mehrzylindrigen Verbrennungsmotors vorgesehen, und die Kraftstoffdrucksensoren sind jeweils für die Einspritzdüsen vorgesehen. Der Pulsationsmodell-Auswählabschnitt führt die Auswahl aus, indem der Druck, der von den Kraftstoffdrucksensoren durch den Kraftstoffdrucksensor erfasst wird, der mit der Einspritzdüse korrespondiert, die die Einspritzung nicht ausführt, als der Zuführdruck betrachtet wird.
Der mit dem Kraftstoffdrucksensor erfasste Druck des Nicht-Einspritzungszylinders kann als den Zuführdrucks darstellend bezeichnet werden. Daher kann in dem vorstehend beschriebenen Aspekt der vorliegenden Erfindung darauf verzichtet werden, einen Kraftstoffdrucksensor, der dazu bestimmt ist, den Zuführdruck zu erfassen, an einem Verteilgefäß, in dem der von einer Kraftstoffpumpe zugeführte Kraftstoff gespeichert wird und das den Kraftstoff auf die mehreren Einspritzdüsen verteilt und diesen zuführt, vorzusehen.
Gemäß einem vierten Beispielsaspekt der vorliegenden Erfindung ordnet der Pulsationsbeseitigungsabschnitt eine Phase der Druckwellenform und eine Phase des Pulsationsmodells basierend auf einem Zeitpunkt einander zu, wenn ein Einspritzende-Befehlssignal an die Einspritzdüse ausgegeben werden soll, und berechnet die Wellenform, aus der eine Pulsation entfernt wurde, indem das Pulsationsmodell von der Druckwellenform in dem zugeordneten Zustand subtrahiert wird.
Die Genauigkeit der Wellenform, aus der die Pulsation entfernt wurde, nimmt ab, es sei denn, die Wellenform, aus der die Pulsation entfernt wurde, wird einer Berechnung unterzogen, indem das Pulsationsmodell von der Druckwellenform in einem Zustand subtrahiert wird, in dem die Phase der Druckwellenform und die Phase des Pulsationsmodells einander genau zugeordnet und aneinander angepasst werden. Aufgrund dieses Problems entwickelte der Erfinder der vorliegenden Erfindung die vorstehend beschriebene Erfindung, indem er sein Augenmerk auf die hohe Korrelation zwischen dem Zeitpunkt, wenn das Einspritzende-Befehlssignal ausgegeben wird, und dem Zeitpunkt, wenn die Pulsation auftritt, richtete. Das heißt, dass gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt der vorliegenden Erfindung die Phase der Druckwellenform und die Phase des Pulsationsmodells einander basierend auf dem Ausgabezeitpunkt des Einspritzende-Befehlssignals zugeordnet werden. Somit können die Berechnungsgenauigkeit der Wellenform, aus der die Pulsation beseitigt wurde, sowie die Schätzungsgenauigkeit des Kraftstoffeinspritzzustands verbessert werden.
Die Merkmale und Vorteile einer Ausführungsform sowie die Betriebsverfahren und die Funktion der damit verbundenen Teile werden nach Durchlesen der nachstehend angeführten, ausführlichen Beschreibung, der beigefügten Ansprüche sowie der Zeichnung, die Teil dieser Anmeldung ist, verständlich. Es zeigen:
1 ein schematisches Diagramm, das ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2(a) ein Zeitdiagramm, das ein Einspritzbefehlssignal gemäß der Ausführungsform zeigt;
2(b) ein Diagramm, das eine Einspritzratenwellenform gemäß der Ausführungsform zeigt;
2(c) ein Zeitdiagramm, das eine Druckwellenform gemäß der Ausführungsform zeigt;
3(a) ein Diagramm, das ein Ventilelement in einem Vollhubzustand gemäß der Ausführungsform zeigt;
3(b) ein Diagramm, das das Ventilelement in einem Einspritzlochverengungszustand gemäß der Ausführungsform zeigt;
3(c) ein Diagramm, das das Ventilelement in einem Sitzverengungszustand gemäß der Ausführungsform zeigt;
4(a) ein Diagramm, das eine Einspritzzeit-Druckwellenform W und eine Nicht-Einspritzzeit-Druckwellenform (PC) gemäß der Ausführungsform zeigt;
4(b) ein Diagramm, das eine korrigierte Einspritzzeit-Druckwellenform W-PC gemäß der Ausführungsform zeigt;
4(c) ein Diagramm, das eine Wellenform W-PC-M, aus der die Pulsation entfernt wurde, gemäß der Ausführungsform zeigt; und
5 ein Flussdiagramm, das eine Vorgehensweise zum Berechnen der Einspritzraten-Wellenform gemäß der Ausführungsform zeigt.
Nachstehend wird eine Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Die Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in einem Motor (Verbrennungsmotor) für ein Fahrzeug montiert. Als der Motor wird von einem Dieselmotor ausgegangen, der einen Hochdruckkraftstoff in mehrere Zylinder #1–#4 einspritzt, um eine durch Verdichtung hervorgerufene Eigenzündungs-Verbrennung hervorzurufen.
1 ist ein schematisches Diagramm, das Einspritzdüsen 10, die an den jeweiligen Zylindern des Motors montiert sind, Kraftstoffdrucksensoren 20, die an den jeweiligen Einspritzdüsen 10 montiert sind, eine ECU 30 als eine elektronische Steuerungseinheit, die an dem Fahrzeug montiert ist, und dergleichen zeigt.
Zunächst wird ein Kraftstoffeinspritzsystem des Motors einschließlich der Einspritzdüsen 10 erläutert. Ein in einem Kraftstofftank 40 befindlicher Kraftstoff wird zu einer Common-Rail 42 (Drucksammlungsgefäß) durch eine Hochdruckpumpe 41 gepumpt und gespeichert. Der gespeicherte Kraftstoff wird auf die Einspritzdüsen 10 (#1–#4) der jeweiligen Zylinder verteilt und diesen zugeführt. Die mehreren Einspritzdüsen (#1–#4) führen eine Einspritzung des Kraftstoffs in einer voreingestellten Reihenfolge aus. Als die Hochdruckpumpe 41 wird eine Plunger-Pumpe verwendet. Daher wird der Kraftstoff synchron mit einer Hin- und Herbewegung des Kolbens intermittierend gepumpt.
Die Einspritzdüse 10 weist einen Körper 11, ein Ventilelement 12 in der Form einer Nadel, ein Stellglied 13 und dergleichen auf, die nachstehend erläutert werden. Der Körper 11 definiert im Inneren eine Hochdruckleitung 11a und ein Einspritzloch 11b zum Einspritzen des Kraftstoffs. Das Ventilelement 12 ist im Inneren des Körpers 11 untergebracht und öffnet und schließt das Einspritzloch 11b.
Eine Gegendruckkammer 11c ist in dem Körper 11 zum Ausüben eines Gegendrucks auf das Ventilelement 12 ausgebildet. Die Hochdruckleitung 11a und eine Niederdruckleitung 11d sind mit der Gegendruckkammer 11c verbunden. Ein Kommunikationszustand zwischen der Hochdruckleitung 11a oder Niederdruckleitung 11d und der Gegendruckammer 11c wird durch ein Steuerventil 14 geschaltet. Wenn in 1 durch Erregen des Aktors 13, wie z. B. einer elektromagnetischen Spule oder eines Piezoelements, auf das Steuerventil 14 ein Druck ausgeübt und dieses nach unten bewegt wird, kommuniziert die Gegendruckkammer 11c mit der Niederdruckleitung 11d, und der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer 11c nimmt ab. Folglich nimmt der auf das Ventilelement 12 ausgeübte Gegendruck ab, und das Ventilelement 12 führt einen Ventilöffnungsvorgang aus. Wenn das Steuerventil 14 in 1 dadurch oben bewegt wird, dass der Aktor 13 nicht mehr erregt wird, kommuniziert die Gegendruckkammer 11c mit der Hochdruckleitung 11a, und der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer 11c steigt an. Folglich nimmt der auf das Ventilelement 12 ausgeübte Druck zu, und das Ventilelement 12 führt einen Ventilschließvorgang aus.
Der Öffnungs- und Schließvorgang des Ventilelements 12 wird daher durch Steuern der Erregung des Aktors 13 mit der ECU 30 gesteuert. Somit wird der Hochdruckkraftstoff, der von der Common-Rail 42 der Hochdruckleitung 11a zugeführt wird, entsprechend dem Öffnungs- und Schließvorgang des Ventilelements 12 aus dem Einspritzloch 11b eingespritzt. Die ECU 30 berechnet z. B. einen Soll-Einspritzzustand, wie z. B. einen Einspritzstart-Zeitpunkt, einen Einspritzende-Zeitpunkt und eine Einspritzmenge, basierend auf einer Drehzahl einer Motorabgangswelle, einer Motorlast und dergleichen. Die ECU 30 gibt ein Einspritzbefehlssignal an den Aktor 13 aus, um den berechneten Solll-Einspritzzustand zu erreichen, wodurch der Betrieb der Einspritzdüse 10 gesteuert wird.
Die ECU 30 berechnet den Soll-Einspritzzustand basierend auf der Motorlast und der Motordrehzahl, die anhand des Fahrpedalverstellwegs und dergleichen berechnet werden. Der optimale Einspritzzustand (Einspritzstufenanzahl, Einspritzstart-Zeitpunkt, Einspritzende-Zeitpunkt, Einspritzmenge und dergleichen), der der Motorlast und der Motordrehzahl entspricht, ist im Voraus als ein Einspritzzustandskennfeld gespeichert. Dann berechnet die ECU 30 den Soll-Einspritzzustand unter Bezugnahme auf das Einspritzzustandskennfeld basierend auf der Ist-Motorlast und der Ist-Motordrehzahl. Die Einspritzbefehlssignale t1, t2, Tq werden basierend auf dem berechneten Soll-Einspritzzustand eingestellt. Das Einspritzbefehlssignal, das dem Soll-Einspritzzustand entspricht, wird im Voraus als ein Befehlskennfeld gespeichert. Das Einspritzbefehlssignal wird unter Bezugnahme auf das Befehlskennfeld basierend auf dem berechneten Soll-Einspritzzustand berechnet. Somit wird das Einspritzbefehlssignal, das der Motorlast und der Motordrehzahl entspricht, eingestellt und von der ECU 30 an die Einspritzdüse 10 ausgegeben.
Aufgrund einer alterungsbedingten Verschlechterung der Einspritzdüse 10, wie z. B. dem Verschleiß des Einspritzlochs 11b, verändert sich der Ist-Einspritzzustand in Bezug auf das Einspritzbefehlssignal. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Einspritzzustand daher durch Berechnen einer Einspritzraten-Wellenform des Kraftstoffs basierend auf einer Druckwellenform erfasst, die mit dem Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst wird, worauf später näher eingegangen wird. Eine Korrelation zwischen dem erfassten Einspritzzustand und dem Einspritzbefehlssignal (Puls-Ein-Zeitpunkt t1, Puls-Aus-Zeitpunkt t2 und Puls-Ein-Zeitdauer Tq) wird erlernt. Basierend auf dem erlernten Ergebnis wird das in dem Befehlskennfeld gespeicherte Einspritzsteuersignal korrigiert. Somit kann der Kraftstoffeinspritzzustand mit hoher Genauigkeit derart gesteuert werden, dass der Ist-Einspritzzustand mit dem Soll-Einspritzzustand übereinstimmt.
Als nächstes erfolgt eine Erläuterung einer Hardwarekonstruktion des Kraftstoffdrucksensors 20. Der Kraftstoffdrucksensor 20 weist einen Schaft 21 (Zugelement), ein Drucksensorelement 22, eine eingeformte integrierte Schaltung 23 und dergleichen auf, wie nachstehend erläutert wird. Der Schaft 21 ist an dem Körper 11 befestigt. Ein Membranabschnitt 21a, der in dem Schaft 21 ausgebildet ist, nimmt einen Druck des Hochdruckkraftstoffs, der durch die Hochdruckleitung 11a strömt, auf und verformt sich elastisch. Das Drucksensorelement 22 ist an dem Membranabschnitt 21a befestigt. Das Drucksensorelement 22 gibt ein Druckerfassungssignal gemäß einem Betrag der elastischen Verformung aus, die in dem Membranabschnitt 21a bewirkt wird.
Die eingeformte integrierte Schaltung 23 wird dadurch ausgebildet, dass ein Harz geformt wird, dass es elektronische Bauteile, wie einen Verstärkerschaltkreis zum Verstärken des Druckerfassungssignals, das von dem Drucksensorelement 22 ausgegeben wird, bedeckt. Die eingeformte integrierte Schaltung 23 ist zusammen mit dem Schaft 21 an der Einspritzdüse 10 montiert. Über dem Körper 11 ist ein Verbinder 15 vorgesehen. Die eingeformte integrierte Schaltung 23 und der Aktor 13 sind mit der ECU 30 über einen Kabelbaum 16 elektrisch verbunden, der mit dem Verbinder 15 verbunden ist.
Der Druck des Kraftstoffs (Kraftstoffdrucks) in der Hochdruckleitung 11a nimmt mit einem Start der Kraftstoffeinspritzung aus dem Einspritzloch 11b ab. Der Kraftstoffdruck steigt mit Ende der Kraftstoffeinspritzung an. Das heißt, dass zwischen der Veränderung des Kraftstoffdrucks und der Veränderung einer Einspritzrate (d. h. einer pro Zeiteinheit eingespritzten Einspritzmenge) eine Korrelation besteht. Es kann somit behauptet werden, dass die Einspritzratenveränderung (als Ist-Einspritzzustand) anhand der Kraftstoffdruckveränderung erfasst werden kann. Das vorstehend erwähnte Einspritzbefehlssignal wird so korrigiert, dass der erfasste Ist-Einspritzzustand mit dem Soll-Einspritzzustand übereinstimmt. Somit ist eine genaue Steuerung des Einspritzzustands möglich.
Eine Korrelation zwischen einer Druckwellenform, die die Kraftstoffdruckveränderung anzeigt, die mit dem Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst wird, der an der Einspritzdüse 10 montiert ist, die momentan die Kraftstoffeinspritzung ausführt, und einen Einspritzraten-Wellenform, die die Veränderung der Einspritzrate der gleichen Einspritzdüse 10 anzeigt, wird unter Bezugnahme auf 2 erläutert.
2(a) zeigt das Einspritzbefehlssignal, das von der ECU 30 an den Aktor 13 der Einspritzdüse 10 ausgegeben wird. Aufgrund des Ein-Pulses des Befehlssignals wird der Aktor 13 erregt, so dass er in Betrieb geht, wodurch sich das Einspritzloch 10b öffnet. Das heißt, dass der Ein-Puls-Zeitpunkt t1 des Einspritzbefehlssignals den Einspritzstart befielt, und der Aus-Puls-Zeitpunkt t2 des Einspritzbefehlssignals das Einspritzende befiehlt. Daher wird die Einspritzmenge Q durch Steuern der Ventilöffnungszeit des Einspritzlochs 11b mit der Ein-Puls-Dauer (Einspritzbefehlsdauer Tq) des Befehlssignals gesteuert.
2(b) zeigt eine Veränderung der Kraftstoffeinspritzrate der Kraftstoffeinspritzung aus dem Einspritzloch 11b (d. h. die Einspritzraten-Wellenform), die sich mit dem vorstehend erwähnten Einspritzbefehl ereignet. 2(c) zeigt eine Veränderung des erfassten Drucks (d. h. Einspritzzeit-Druckwellenform), der sich mit der Veränderung der Einspritzrate ereignet und der mit dem Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst wird, der an der Einspritzdüse 10 montiert ist, die momentan die Kraftstoffeinspritzung ausführt. Zwischen der Einspritzzeit-Druckwellenform und der Einspritzraten-Wellenform besteht eine Korrelation, die nachstehend erläutert. Daher kann die Einspritzraten-Wellenform anhand der erfassten Einspritzzeit-Druckwellenform geschätzt (erfasst) werden.
Das heißt, wie in 2(a) gezeigt ist, dass nach dem Zeitpunkt t1, wenn der Einspritzstartbefehl gemacht wird, die Einspritzrate zum Zeitpunkt R1 anzusteigen beginnt, wodurch die Einspritzung gestartet wird. Der erfasste Druck beginnt an einem Veränderungspunkt P1 abzunehmen, wenn eine Verzögerung C1 verstrichen ist, nachdem die Einspritzrate zum Zeitpunkt R1 anzusteigen begonnen hat. Wenn dann die Einspritzrate die maximale Einspritzrate zu einem Zeitpunkt R2 erreicht, stoppt die Verringerung des erfassten Drucks an einem Veränderungspunkt P2. Da die Einspritzrate R beginnt, zu einem Zeitpunkt R3 abzunehmen, beginnt der erfasste Druck an einem Veränderungspunkt P3 anzusteigen. Wenn dann die Einspritzrate null erreicht und die Ist-Einspritzung zu einem Zeitpunkt R4 endet, stoppt der Anstieg des erfassten Drucks an einem Veränderungspunkt P5.
Eine in einer durch eine gestrichelte Linie A eingekreisten Fläche gezeigte Pulsation in der Einspritzzeit-Druckwellenform tritt auf, weil der Kraftstoff von der Common-Rail 42 zu der Hochdruckleitung 11a unmittelbar nach Erreichen der maximalen Einspritzrate zugeführt wird, um den durch die Kraftstoffeinspritzung verringerten Kraftstoff in der Hochdruckleitung 11 wiederaufzufüllen. Wie vorstehend erwähnt, tritt die in der durch die gestrichelte Linie B eingekreisten Fläche angezeigte Pulsation in der Einspritzzeit-Druckwellenform auf, weil das Volumen der Ventilelement-Aufnahmekammer 11f mit der Bewegung des Ventilelements 12 in Richtung der Ventilschließposition während des Einspritzungsloch-Verengungszustands, der in 3(b) gezeigt ist, reduziert wird.
Wie vorstehend erläutert, besteht eine hohe Korrelation zwischen der Einspritzzeit-Druckwellenform und der Einspritzraten-Wellenform. Die Einspritzratenwellenform stellt den Einspritzstart-Zeitpunkt (Erscheinungszeitpunkt von R1), den Einspritzende-Zeitpunkt (Erscheinungszeitpunkt von R4) und die Einspritzmenge (gestrichelte Fläche in 2(b)) dar. Daher kann der Einspritzzustand erfasst werden, indem die Einspritzzeit-Druckwellenform in die Einspritzratenwellenform umgewandelt wird.
Der Druck des von der Common-Rail 42 verteilten und zugeführten Kraftstoffs in die Einspritzdüse 10 (Verteilungszuführdruck PC) verändert sich augenblicklich bzw. vorübergehend. Ein durchgezogene Linie in 4(a) zeigt beispielsweise eine Druckwellenform W an, die einem Einspritzzylinder entspricht, der die Einspritzung ausführt, während eine gestrichelte Linie in 4(a) eine Veränderung des Verteilungszuführdrucks PC anzeigt, der zu dem Zeitpunkt als die Druckwellenform W erfasst wird. Die Veränderung des Verteilungszuführdrucks PC wird mit dem Kraftdrucksensor 20 erfasst, der der Einspritzdüse 10 entspricht, die keinen Kraftstoff einspritzt. Wenn daher der Kraftstoff von der Einspritzdüse 10 (#1) des Zylinders #1 eingespritzt wird, und der Kraftstoff nicht von der Einspritzdüse 10 (#2) des Zylinders #2 eingespritzt wird, entspricht der Druck, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20 des Zylinders #1 erfasst wird, der Einspritzzeit-Druckwellenform W, und der durch den Drucksensor 20 des Zylinders #2 erfasste Druck (Gegenzylinder) entspricht einer Nicht-Einspritzungszeit-Druckwellenform, die die Veränderung des Verteilungszuführdrucks PC anzeigt.
Die in 4(a) als Beispiel gezeigte Nicht-Einspritzzeit-Druckwellenform ist eine Wellenform, die nach dem Einspritzstart allmählich abnimmt. Dies hat den Grund, weil der Verteilungszuführdruck PC um einen Betrag verringert wird, um den er von der Common-Rail 42 an die Einspritzdüse 10 des Einspritzungszylinders verteilt und zugeführt wird. Wenn der Pumpvorgang mit der Hochdruckpumpe 41 während der Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird, nimmt der Verteilungszuführdruck PC sogar während der Kraftstoffeinspritzung zu.
Das heißt, dass die Einspritzzeit-Druckwellenform W durch die Veränderung des Verteilungszuführdrucks PC (Nicht-Einspritzungs-Zeit-Druckwellenform) beeinträchtigt wird. Durch Subtrahieren der Nicht-Einspritzzeit-Druckwellenform von der Einspritzzeit-Druckwellenform W kann der Einfluss der Veränderung des Verteilungszuführdrucks PC aus der Einspritzzeit-Druckwellenform W entfernt werden. Eine durchgezogene Linie in 4(b) zeigt die Einspritzzeit-Druckwellenform W-PC, die einer solchen Subtraktionskorrektur unterzogen worden ist. Die Einspritzzeit-Druckwellenform W, die in 2(c) als Beispiel gezeigt ist, ist die Wellenform, wenn davon ausgegangen wird, dass der Verteilungszuführdruck PC sich nicht verändert und die Wellenform W-PC nach der Subtraktion die gleichen Wellenform wie die Einspritzzeit-Druckwellenform W ist.
Als nächstes wird eine Vorgehensweise zur Berechnung der Einspritzraten-Wellenform, die in 2(b) gezeigt ist, basierend auf dem Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors 20 (d. h. der Einspritzzeit-Druckwellenform W) erläutert.
5 ist ein Flussdiagramm, das die Vorgehensweise der Berechnungsverarbeitung der Einspritzraten-Wellenform zeigt, die durch einen Mikrocomputer der ECU 30 ausgeführt wird. Die Verarbeitung wird in einem vorbestimmten Zyklus wiederholt ausgeführt, nachdem sie durch einen Einschaltbetrieb eines Zündschalters ausgelöst worden ist.
Zunächst wird in S10 (wobei S „Schritt” bedeutet) (Abschnitt zum Erhalten einer Druckwellenform), der in 5 gezeigt ist, die vorstehend erwähnte Druckwellenform W (durchgezogene Linie in 4(a)), die mit dem Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst wird, der mit der die Kraftstoffeinspritzung ausführenden Einspritzdüse 10 des Zylinders #1 korrespondiert, erhalten. Im nachstehenden Schritt S20 wird die vorstehend erwähnte Nicht-Einspritzungszeit-Druckwellenform PC (gestrichelte Linie in 4(a)) erhalten, die mit dem Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst wird, der mit der keine Kraftstoffeinspritzung ausführenden Einspritzdüse 10 des Zylinders #2 korrespondiert. Im nachstehenden Schritt S30 wird die Einspritzzeit-Druckwellenform W korrigiert, indem die Nicht-Einspritzzeit-Druckwellenform PC, die in Schritt S20 erhalten wird, von der Einspritzzeit-Druckwellenform W subtrahiert wird, die in Schritt S10 erhalten wird (siehe durchgezogene Linie in 4(b)). Somit wird die Wellenformkomponente (Veränderung des Zuführdrucks PC) des Nicht-Einspritzungszylinders (Gegenzylinders), die in der Einspritzzeit-Druckwellenform W beinhaltet ist, aus der Einspritzzeit-Druckwellenform W entfernt.
Die vorstehend erwähnte Pulsation B wird im Voraus in mehrere Mustertypen modelliert, wie sie z. B. durch die Zeichen M1, M2, M3 in 2(c) gezeigt sind. Die Pulsationsmodelle M1, M2, M3 weisen unterschiedliche Pulsationsformen auf. Insbesondere sind die Modelle M1, M2, M3 so definiert, dass eine Höhe (Amplitude) der Pulsation, die einen Druckerhöhungsbetrag anzeigt, und eine Pulsationslänge (Zyklus), die eine Druckanstiegszeitspanne anzeigt, sich von den Modellen M1, M2, M3 unterscheiden. Die mehreren Pulsationsmodelltypen M1–M3 werden im Voraus in einem nichtflüchtigen Speicher, wie einem EEPROM, der ECU 30 (Pulsationsmodell-Speicherabschnitt) gespeichert.
In S40 von 5 (Pulsationsmodell-Auswählabschnitt) wird das Pulsationsmodell (optimales Pulsationsmodell M) nahe der Ist-Pulsation B, die in der korrigierten Einspritzzeit-Druckwellenform W-PC auftritt, aus den mehreren Pulsationsmodelltypen M1–M3 ausgewählt. Insbesondere wird eine Beziehung zwischen dem Zuführdruck PC und dem optimalen Pulsationsmodell im Voraus in der ECU 30 in Form eines Kennfeldes oder dergleichen gespeichert. Dann wird das optimale Pulsationsmodell M, das die Form aufweist, die der Form der Wellenform der Ist-Pulsation B am nächsten ist, unter Bezugnahme auf das Kennfeld basierend auf dem Zuführdruck PC, der in S20 erhalten wird, ausgewählt. Die Form des Pulsationsmodells ändert sich mit dem Zuführdruck PC. Die Pulsationshöhe des Pulsationsmodells steigt beispielsweise mit einem Anstieg des Zuführdrucks PC an. Die Pulsationslänge des Pulsationsmodells nimmt mit Anstieg des Zuführdrucks PC zu. Daher kann das optimale Pulsationsmodell M basierend auf dem Zuführdruck PC ausgewählt werden.
Die Beziehung zwischen dem Zuführdruck PC und dem optimalen Pulsationsmodell kann beispielsweise im Voraus so eingestellt werden, dass das Pulsationsmodell ausgewählt wird, das einen Abweichungsbetrag zwischen einem der Pulsationsmodelle M1–M3 und der Pulsation B (d. h. die Summe der Differenzdrücke zu den jeweiligen Zeitpunkten) minimiert. Dieses Schema ist zu bevorzugen, wenn das nächste und optimale Pulsationsmodell M ausgewählt werden soll. Alternativ kann die Beziehung zwischen dem Zuführdruck PC und dem optimalen Pulsationsmodell im Voraus so eingestellt werden, dass das Pulsationsmodell ausgewählt wird, das die Amplitudendifferenz und/oder Frequenzdifferenz zwischen einem der Pulsationsmodelle M1–M3 und die Pulsation B minimiert.
Ein Druck P0 vor dem Einspritzungsstart (siehe 2(c)) kann als der Zuführdruck PC für die vorstehend erwähnte Auswahl verwendet werden. Insbesondere ist zu bevorzugen, den Zuführdruck PC bei oder nach dem Zeitpunkt t2, wenn das Einspritzende-Befehlssignal ausgegeben wild, zu verwenden. Zum Beispiel kann der Zuführdruck PC in einer Zeitspanne T20, in der die Pulsation M auftritt (siehe 4(b)), verwendet werden. Insbesondere kann ein Durchschnittswert des Zuführdrucks PC während der Zeitspanne T20 verwendet werden. Ein Zeitpunkt, wenn eine vorbestimmte Zeitspanne T10 nach dem der Zeitpunkt t2, zu dem das Einspritzende-Befehlssignal ausgegeben wird, verstrichen ist (siehe 2(a)), kann als ein Startzeitpunkt t3 der Zeitspanne T20 verwendet werden kann. Alternativ kann für die vorstehend erwähnte Auswahl der Zuführdruck PC zum Zeitpunkt t2 oder der Zuführdruck PC zum Zeitpunkt t3 als der Zuführdruck PC verwendet werden.
Im nachfolgenden Schritt S50 (Pulsationsbeseitigungsabschnitt) wird eine Verarbeitung (Pulsationsbeseitigungsverarbeitung) zum Subtrahieren des Pulsationsmodells M, das in S40 ausgewählt wurde, von der Druckwellenform W-PC, die in S30 berechnet wurde, ausgeführt, um eine Wellenform W-PC-M, aus der die Pulsation entfernt wurde, die in 4(c) gezeigt ist, zu berechnen. Die Beeinflussung durch die Pulsation B ist aus der auf diese Art und Weise berechneten Wellenform W-PC-M, aus der die Pulsation entfernt wurde, entfernt worden.
Die Genauigkeit der Wellenform W-PC-M, aus der die Pulsation entfernt wurde, nimmt ab, bis die Pulsationsbeseitigungsverarbeitung in einem Zustand ausgeführt wird, wo eine Phase der Druckwellenform W-PC und eine Phase des Pulsationsmodells M einander genau zugeordnet und aneinander angepasst werden. Daher werden in der vorliegenden Ausführungsform die Phase der Druckwellenform und die Phase des Pulsationsmodells einander basierend auf dem Ausgabezeitpunkt des Einspritzende-Befehlssignals zugeordnet. Ein Startzeitpunkt des Pulsationsmodells M kann beispielsweise an den Zeitpunkt t3 angepasst und diesem zugeordnet werden. Somit kann die Berechnungsgenauigkeit der Wellenform W-PC-M, aus der die Pulsation entfernt wurde, verbessert werden.
Im nachfolgenden Schritt S60 (Abschnitt zum Schätzen eines Einspritzzustands) wird die Einspritzraten-Wellenform, die in 2(b) gezeigt ist, basierend auf der Wellenform W-PC-M, aus der die Pulsation beseitigt wurde, die in Schritt S50 berechnet wurde, geschätzt. Die Korrelationen zwischen den verschiedenen Veränderungspunkten P1, P2, P3, P5, Neigungen Pα, Pβ, einem Druckveränderungsbetrag von P1 bis P2 und dergleichen, die in der Wellenform W-PC-M, aus der die Pulsation beseitigt wurde, auftreten, und den verschiedenen Veränderungspunkten R1, R2, R3, R4, Neigungen Rα, Rβ und der maximalen Einspritzrate Rh der Einspritzratenwellenform werden in der ECU 30 im Voraus gespeichert. Die Einspritzratenwellenform wird anhand der Wellenform W-PC-M, aus der die Pulsation beseitigt wurde, basierend auf den Korrelationen geschätzt. In dem Beispiel von 2(b) ist die Einspritzraten-Wellenform schätzungsweise trapezförmig. Wenn alternativ die Einspritzbefehlszeitdauer Tq kurz und die Einspritzmenge gering ist, wird die Form der Einspritzraten-Wellenform dreieckig.
Auf diese Weise wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Pulsation B in der Druckwellenform, die mit der Bewegung des Ventilelements 12 in Richtung der Ventilschließposition (Sitzposition auf einer Sitzoberfläche 11e) auftritt, zu mehreren Mustertypen modelliert und gespeichert. Dann wird das der Ist-Pulsation B am nächsten befindliche Pulsationsmodell M aus den mehreren Pulsationsmodelltypen M1–M3 ausgewählt. Dann wird das ausgewählte Pulsationsmodell M von der Druckwellenform W-PC subtrahiert, um die Wellenform W-PC-M, aus der die Pulsation entfernt wurde, zu berechnen. Daher wird die Pulsation B aufgrund eines anderen Einflusses als der Einspritzung aus der Druckwellenform W entfernt. Somit kann die Korrelation zwischen der korrigierten Druckwellenform (d. h. Wellenform, aus der die Pulsation entfernt wurde) und der Ist-Einspritzratenveränderung erhöht werden. Die Einspritzraten-Wellenform wird basierend auf der Wellenform W-PC-M, aus der die Pulsation entfernt wurde, die die erhöhte Korrelation mit der Einspritzratenveränderung aufweist, geschätzt. Daher kann die Einspritzraten-Wellenform (d. h. der Einspritzzustand) mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
Das Pulsationsmodell M, das der Ist-Pulsation B am nächsten ist, wird basierend auf dem aktuellen Zuführdruck PC ausgewählt. Daher kann das der Ist-Pulsation B am nächsten befindliche Pulsationsmodell M mit hoher Genauigkeit ausgewählt werden. Somit können die Berechnungsgenauigkeit der Wellenform W-PC-M, aus der die Pulsation beseitigt wurde, sowie die Schätzungsgenauigkeit des Kraftstoffeinspritzzustands verbessert werden.
Die Wellenform (Nicht-Einspritzungszeit-Druckwellenform), die mit dem Kraftstoffdrucksensor 20 des Nicht-Einspritzungszylinders zum gleichen Zeitpunkt wie die Einspritzzeit-Druckwellenform W erfasst wird, stellt die Veränderung des Verteilungszuführdrucks PC dar. Unter besonderer Beachtung dieses Punkts wird der Zuführdruck PC, der für die Auswahl verwendet wird, basierend auf der Nicht-Einspritzzeit-Druckwellenform erhalten. Daher kann darauf verzichtet werden, an der Common-Rail 42 einen für die Erfassung des Zuführdrucks vorgesehenen Kraftstoffdrucksensor anzuordnen.
Außerdem wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Korrektur ausgeführt, indem die Wellenform, die die Veränderung des Verteilungszuführdrucks PC anzeigt, von der Einspritzzeit-Druckwellenform W subtrahiert wird. Daher wird der Einfluss durch die Veränderung des Verteilungszuführdrucks PC aus der Einspritzzeit-Druckwellenform W entfernt. Daher kann die Korrelation zwischen der Wellenform W-PC-M, aus der die Pulsation entfernt wurde, erhöht werden. Somit kann auch eine Verbesserung der Berechnungsgenauigkeit der Einspritzratenwellenform begünstigt werden.
(Weitere Ausführungsformen)
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt. So können z. B. folgende Modifikationen verwendet werden. Die charakteristischen Konstruktionen der Ausführungsform sind willkürlich kombinierbar.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird das optimale Pulsationsmodell M basierend auf dem Zuführdruck PC ausgewählt. Alternativ kann die Anpassungsverarbeitung zum Berechnen von Abweichungsbeträgen der mehreren Pulsationsmodelltypen M1–M3 von der Druckwellenform W-PC ausgeführt werden, und es kann das Pulsationsmodell mit der geringsten Abweichung ausgewählt werden. Die Abweichungsbeträge können beispielsweise durch die Methode der kleinsten Quadrate berechnet werden.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird der Verteilungszuführdruck PC basierend auf der Druckwellenform, die mit dem Kraftstoffdrucksensor 20 des Nicht-Einspritzungszylinders erfasst wird, erhalten. Alternativ kann der Kraftstoffdrucksensor (nicht-gezeigt) an der Common-Rail 42 montiert werden, und der Verteilungszuführdruck PC kann basierend auf einer Druckwellenform erhalten werden, die mit dem Kraftstoffdrucksensor erfasst wird.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Verarbeitung zum Korrigieren des Einspritzzeit-Druckwellenform W durch Subtrahieren der Einspritzzeit-Druckwellenform von der Einspritzzeit-Druckwellenform W und zum Subtrahieren des Pulsationsmodells M von der korrigierten Einspritzzeit-Druckwellenform W-PC ausgeführt. Alternativ kann auf die vorstehend beschriebene Korrektur verzichtet werden, und eine Verarbeitung zum Subtrahieren des Pulsationsmodells M von der Einspritzzeit-Druckwellenform W kann ausgeführt werden.
In der vorstehend beschriebenen, in 1 gezeigten Ausführungsform ist der Kraftstoffdrucksensor 20 an der Einspritzdüse montiert. Alternativ kann der Kraftstoffdrucksensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Kraftstoffdrucksensor sein, der so angeordnet ist, dass er den Kraftstoffdruck in einer Kraftstoffleitung erfasst, die sich von einem Abführloch 42a der Common-Rail 42 zu dem Einspritzloch 11b erstreckt. Daher kann ein Kraftstoffdrucksensor beispielsweise an einer Hochdruckleitung 42b montiert sein, die die Common-Rail 42 und die Einspritzdüse 10 verbindet. Das heißt, dass die Hochdruckleitung 42b, die die Common-Rail 42 und die Einspritzdüse 10 und die Hochdruckleitung 11a in dem Körper 11 verbindet, der Kraftstoffzuführleitung entsprechen.
Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt werden, sondern kann auf viele verschiedene Weisen ohne Abweichung von dem in den angehängten Ansprüchen definierten Schutzbereich der Erfindung implementiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010-3004 A [0002]
JP 2009-57924 A [0002]

Claims

Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung, die auf ein Kraftstoffeinspritzungssystem angewendet wird, das eine Einspritzdüse (10) zum Einspritzen eines in einem Verbrennungsmotor zu verbrennenden Kraftstoffs aus einem Einspritzloch (11b) aufweist, indem ein Öffnungsvorgang eines Ventilelements (12) bewirkt wird, der das Einspritzloch (11b) öffnet und schließt, und einen Kraftstoffdrucksensor (20) zum Erfassen des Kraftstoffdrucks in einer Kraftstoffzuführleitung (11a, 42b) aufweist, die sich zu dem Einspritzloch (11b) erstreckt, wobei die Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung aufweist: eine Einrichtung zum Erhalten einer Druckwellenform (S10), die eine Veränderung eines Kraftstoffdrucks anzeigt, die in der Kraftstoffzuführleitung (11a, 42b) bei der Kraftstoffeinspritzung auftritt, basierend auf einem Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors (20); eine Pulsationsmodell-Speichereinrichtung (30) zum im Voraus erfolgenden Speichern eines Pulsationsmodells, das eine Pulsation in der Druckwellenform, die mit einer Bewegung des Ventilelements (12) in Richtung einer Ventilschließposition auftritt, in eine Mehrzahl von Mustertypen modelliert; eine Pulsationsmodell-Auswähleinrichtung (S40) zum Auswählen des Pulsationsmodells nahe einer Ist-Pulsation, die in der Druckwellenform auftritt, aus der Mehrzahl der Pulsationsmodelltypen, eine Pulsationsbeseitigungseinrichtung (S50) zum Berechnen einer Wellenform, aus der die Pulsation beseitigt wurde, indem das Pulsationsmodell, das durch die Pulsationsmodell-Auswähleinrichtung (S40) ausgewählt wird, von der Druckwellenform subtrahiert wird; und eine Einrichtung zum Schätzen eines Einspritzzustands (S60) zum Schätzen eines Kraftstoffeinspritzzustands der Kraftstoffeinspritzung aus dem Einspritzloch (11b) basierend auf der Wellenform, aus der die Pulsation beseitigt wurde.
Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Pulsationsmodell-Auswähleinrichtung (S40) das Pulsationsmodell basierend auf einem Zuführdruck des der Einspritzdüse (10) zugeführten Kraftstoffs auswählt.
Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Einspritzdüsen (10) jeweils für eine Mehrzahl von Zylindern eines mehrzylindrigen Verbrennungsmotors vorgesehen sind, und die Kraftstoffdrucksensoren (20) jeweils für die Einspritzdüsen (10) vorgesehen sind, und die Pulsationsmodell-Auswähleinrichtung (S40) die Auswahl durch Betrachtung desjenigen Drucks als Zuführdruck ausführt, der mit dem Kraftstoffdrucksensor (20) von den Kraftstoffdrucksensoren erfasst wird, der mit der Einspritzdüse (10) korrespondiert, die keine Einspritzung ausführt.
Kraftstoffeinspritzzustands-Erfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Pulsationsbeseitigungseinrichtung (S50) eine Phase der Druckwellenform und eine Phase des Pulsationsmodells einander zuordnet, basierend auf einem Zeitpunkt, wenn ein Einspritzende-Befehlssignal an die Einspritzdüse (10) ausgegeben wird, und die Wellenform, aus der die Pulsation entfernt wurde, berechnet, indem das Pulsationsmodell von der Druckwellenform in dem zugeordneten Zustand subtrahiert wird.