DE102011054753B4

DE102011054753B4 - Kraftstoffeinspritzeigenschafts-Erfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102011054753B4
Application number: DE102011054753.3A
Authority: DE
Inventors: Kenichiro Nakata; Koji Ishizuka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-11-02
Filing date: 2011-10-24
Publication date: 2018-11-22
Anticipated expiration: 2031-10-25
Also published as: JP5327197B2; DE102011054753A1; JP2012097672A

Abstract

Kraftstoffeinspritzeigenschafts-Erfassungsvorrichtung, aufweisend:
einen Speicher (12), welcher unter hohem Druck stehenden Kraftstoff darin speichert;
eine Kraftstoffpumpe (11), welche den Kraftstoff in den Speicher (12) zuführt;
einen Kraftstoffinjektor (14), welcher den unter hohem Druck stehenden Kraftstoff, welcher in dem Speicher gespeichert ist, einspritzt;
einen Behälter (21), welcher den Kraftstoff, welcher durch den Kraftstoffinjektor (14) eingespritzt wird, hermetisch beinhaltet;
einen ersten Drucksensor (26), welcher einen Druck in dem Behälter (21) erfasst;
ein Volumenerfassungsmittel (23) zum Erfassen eines Volumens des Kraftstoffs, welcher in dem Behälter (21) beinhaltet ist;
einen Temperatursensor (27), welcher eine Temperatur des Kraftstoffs erfasst, wenn das Volumenerfassungsmittel (23) das Volumen des Kraftstoffs erfasst;
ein Umwandlungsmittel (S14) zum Umwandeln des Volumens des Kraftstoffes, welcher durch das Volumenerfassungsmittel (23) erfasst wird, in ein Volumen oder eine Menge des Kraftstoffs, welcher durch den Kraftstoffinjektor (14) eingespritzt wird, basierend auf der Temperatur des Kraftstoffes, welche durch den Temperatursensor (27) erfasst wird;
ein erstes Variationserlangungsmittel (S12) zum Erlangen einer Variation in einer relativen Einspritzrate des Kraftstoffs, welcher durch den Kraftstoffinjektor (14) eingespritzt wird, basierend auf einer Variation in dem Druck, welcher durch den ersten Drucksensor (26) erfasst wird; und
ein erstes Eigenschaftserlangungsmittel (S15) zum Erlangen einer Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den ersten Drucksensor (26) erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate des Kraftstoffs, welcher durch den Kraftstoffinjektor (14) eingespritzt wird, basierend auf der Variation in der relativen Einspritzrate, welche durch das erste Variationserlangungsmittel (S12) erlangt wird, und dem Volumen oder der Menge des Kraftstoffs, welche(s) durch das Umwandlungsmittel (S14) umgewandelt wird, sowie
einen zweiten Drucksensor (16) zum Erfassen eines Drucks in einer Kraftstoffzuführpassage zwischen dem Speicher (12) und einer Einspritzmündung des Kraftstoffinjektors (14);
ein zweites Variationsererlangungsmittel (S11) zum Erlangen einer Variation in der relativen Einspritzrate des Kraftstoffs, welcher durch den Kraftstoffinjektor (14) eingespritzt wird, basierend auf der Variation in dem Druck, welcher durch den ersten Drucksensor (26) erfasst wird; und
ein zweites Eigenschaftserlangungsmittel (S16) zum Erlangen einer Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den zweiten Drucksensor (16) erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate von Kraftstoff, welcher durch den Kraftstoffinjektor (14) eingespritzt wird, basierend auf der Variation in der relativen Einspritzrate, welche durch das zweite Variationserlangungsmittel (S11) erlangt wird, und dem Volumen oder der Menge des Kraftstoffs, welche(s) durch das Umwandlungsmittel (S14) umgewandelt wird.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzeigenschafts-Erfassungsvorrichtung, welche eine Eigenschaft einer Kraftstoffeinspritzung in einem Kraftstoffeinspritzsystem erfasst.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die JP 2009-57924 A zeigt ein Kraftstoffeinspritzsystem, in welchem ein Kraftstoffdrucksensor an einem Einlass eines Kraftstoffinjektors bzw. einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung vorgesehen ist, um einen Kraftstoffdruck zu erfassen basierend darauf, welche verschiedene Zeitpunkte des Kraftstoffinjektors erfasst werden. Basierend auf einer Variation bzw. Änderung im Kraftstoffdruck werden eine Kraftstoffeinspritzstartzeit, eine Maximalkraftstoffeinspritzratenzeit, eine Kraftstoffeinspritzmaschinenzeit und dergleichen erfasst.
Um eine Kraftstoffeinspritzmenge und eine Kraftstoffeinspritzrate basierend auf der Variation im Kraftstoffdruck zu berechnen, ist es notwendig, vorhergehend eine Beziehung zwischen der Variation im Kraftstoffdruck, der Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftstoffeinspritzrate durch ein Durchführen von Experimenten und dergleichen zu erlangen.
Es ist jedoch wahrscheinlich, dass ein tatsächlicher Kraftstoffeinspritzzustand unterschiedlich von einem Kraftstoffeinspritzzustand ist, welcher durch Experimente erlangt wird. Demnach ist es relativ schwierig, die Beziehung zwischen der Variation im Kraftstoffdruck, der Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftstoffeinspritzrate genau zu erlangen.
US 7 080 550 B1 offenbart ein Ratenrohr-Messsystem zum Messen von eingespritztem Brennstoff und ein entsprechendes Verfahren. Bei einer Ausführungsform umfasst das System eine Halterungsanordnung, eine Ratenröhre, die fluidisch mit der Halterungsanordnung verbunden ist, um durch die Kraftstoffeinspritzdüse eingespritzten Kraftstoff zu empfangen, einen Drucksensor, der stromaufwärts der Ratenröhre angeordnet ist und Druckänderungen im eingespritzten Kraftstoff messen sowie eine Ausgabe der Druckänderungen bereitstellen kann, ein Durchflussmesser, der den Fluss von eingespritztem Kraftstoff misst und eine Durchflussausgabe bereitstellt, die den gemessenen Kraftstofffluss anzeigt, und eine Rechenvorrichtung, die die Dauer der Betätigung, die Druckausgabe und die Durchflussausgabe verarbeitet, um Einspritzinformationen wie etwa die Kraftstoffeinspritzmenge, -änderung und Ratenform, zu bestimmen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde in Hinsicht auf die obigen Begebenheiten getätigt und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzeigenschafts-Erfassungsvorrichtung vorzusehen, welche in der Lage ist, eine Kraftstoffeinspritzeigenschaft in einem Kraftstoffeinspritzsystem genau zu erfassen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Weiterentwicklungen und vorteilhafts Ausfürhungsformen sind Gegenstand der sich daran anschließenden Ansprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Kraftstoffeinspritzeigenschafts-Erfassungsvorrichtung Folgendes auf:

einen Speicher zum Speichern von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff darin;
eine Kraftstoffpumpe, welche den Kraftstoff dem Speicher zur Verfügung stellt;
einen Kraftstoffinjektor, welcher den unter hohem Druck stehenden Kraftstoff, welcher in dem Speicher gespeichert ist, einspritzt;
einen Behälter, welcher den Kraftstoff, welcher durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, hermetisch beinhaltet;
einen ersten Drucksensor, welcher einen Druck in dem Behälter erfasst;
ein Volumenerfassungsmittel zum Erfassen eines Volumens des Kraftstoffs, welcher in dem Behälter beinhaltet ist;
einen Temperatursensor, welcher eine Temperatur des Kraftstoffes erfasst, wenn das Volumenerfassungsmittel das Volumen des Kraftstoffs erfasst;
ein Umwandlungsmittel zum Umwandeln des Volumens des Kraftstoffs, welcher durch das Volumenerfassungsmittel erfasst wird, in ein Volumen oder eine Menge des Kraftstoffes, welcher durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, basierend auf der Temperatur des Kraftstoffes, welche durch den Temperatursensor erfasst wird;
ein erstes Variationserlangungsmittel zum Erlangen einer Variation in einer relativen Einspritzrate des Kraftstoffs, welcher durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird basierend auf einer Variation in dem Druck, welcher durch den ersten Drucksensor erfasst wird; und
ein erstes Eigenschaftserlangungsmittel zum Erlangen einer Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den ersten Drucksensor erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate des Kraftstoffes, welcher durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, basierend auf der Variation in der relativen Einspritzrate, welche durch das erste Variationserlangungsmittel erlangt wird und dem Volumen oder der Menge des Kraftstoffes, welches bzw. welche durch das Umwandlungsmittel umgewandelt wird.

Gemäß der obigen Konfiguration bzw. dem obigen Aufbau wird der Kraftstoff dem Speicher von der Kraftstoffpumpe zur Verfügung gestellt, und ein Kraftstoffinjektor bzw. eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung spritzt den unter hohem Druck stehenden in dem Speicher gespeicherten Kraftstoff ein. Der Kraftstoff, welcher durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, wird in den Behälter eingeführt. Der interne Druck des Behälters variiert entsprechend dem Volumen des eingespritzten Kraftstoffs. Diese Variation im Druck wird durch den ersten Drucksensor erfasst.
Das Kraftstoffvolumen, welches in dem Druckbehälter beinhaltet ist, wird durch das Volumenerfassungsmittel erfasst. Zu dieser Zeit hat sich die Temperatur des Kraftstoffs, welcher durch das Volumenerfassungsmittel hindurchtritt, gegenüber der der Temperatur des Kraftstoffes, welcher durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, geändert. Der Temperatursensor erfasst die Kraftstofftemperatur, wenn der Kraftstoff durch das Volumenerfassungsmittel hindurchtritt. Basierend auf der Kraftstofftemperatur, welche durch den Temperatursensor erfasst wird, wird das Volumen des Kraftstoffs, welcher durch das Volumenerfassungsmittel erfasst wird, in ein Volumen oder eine Menge des Kraftstoffes umgewandelt, welcher durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird. Demzufolge kann das Volumen oder die Menge des Kraftstoffes entsprechend dem Volumen oder der Menge des tatsächlich durch den Kraftstoffinjektor eingespritzten Kraftstoffes berechnet werden.
Die vorliegenden Erfinder fanden heraus, dass die Variation in dem Kraftstoffdruck in dem Behälter, welche durch den ersten Drucksensor erfasst wird, und die Variation in der Einspritzrate des Kraftstoffes, welcher durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, eine Korrelation zueinander haben. In Hinsicht auf diese Korrelation wird, basierend auf der Variation in dem Kraftstoffdruck, welcher durch den ersten Drucksensor erfasst wird, die Variation in der relativen Einspritzrate des Kraftstoffs, welcher durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, durch das erste Variationserlangungsmittel erlangt. Diese relative Einspritzrate entspricht der Kraftstoffeinspritzrate und variiert in Übereinstimmung mit einer Variation im Druck, welche durch den ersten Drucksensor erfasst wird.
Dann wird, basierend auf der Variation in der relativen Einspritzrate und dem umgewandelten Volumen oder der umgewandelten Menge von Kraftstoff die Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den ersten Drucksensor erfasst wird, und der tatsächliche Einspritzrate von Kraftstoff, welcher durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, erlangt. Das heißt, es kann an Stelle der relativen Einspritzrate, basierend auf dem umgewandelten Volumen oder der umgewandelten Menge von Kraftstoff, welcher dem Kraftstoffvolumen oder der Kraftstoffmenge entspricht, welche tatsächlich durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, die Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den ersten Drucksensor erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate mit hoher Genauigkeit erlangt werden.
Wie obenstehend beschrieben ist, fanden die vorliegenden Erfinder heraus, dass die Variation im Kraftstoffdruck in dem Behälter und die Variation in der Einspritzrate von Kraftstoff, welcher durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, eine Korrelation zueinander haben. Besonders die Menge des erhöhten Drucks in dem Behälter und das Volumen des Kraftstoffes, welcher in den Behälter eingespritzt wird, haben eine Proportionalitätsbeziehung. Weiterhin haben der Differentiationswert bzw. Ableitungswert des Druckes in dem Behälter und die Einspritzrate des Kraftstoffs, welcher in den Behälter eingespritzt wird, eine Proportionalitätsbeziehung.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung erlangt das erste Variationserlangungsmittel eine Variation in einem Differentiationswert des Druckes, welcher durch den ersten Drucksensor erfasst wird, als eine Variation in der relativen Einspritzrate des Kraftstoffs, welcher durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird. Demzufolge kann die relative Einspritzrate des Kraftstoffs leicht mit hoher Genauigkeit erlangt werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung weist die Kraftstoffeinspritzeigenschafts-Erfassungsvorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt weiterhin Folgendes auf: einen zweiten Drucksensor zum Erfassen eines Druckes in einer Kraftstoffversorgungspassage zwischen dem Speicher und einem Einspritzanschluss bzw. Einspritzauslass des Kraftstoffinjektors; ein zweites Variationserlangungsmittel zum Erlangen einer Variation in der relativen Einspritzrate des Kraftstoffes, welcher durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, basierend auf der Variation im Druck, welche durch den ersten Drucksensor erfasst wird; und ein zweites Eigenschaftserlangungsmittel zum Erlangen einer Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den zweiten Drucksensor erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate von Kraftstoff, welcher durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, basierend auf der Variation in der relativen Einspritzrate, welche durch das zweite Variationserlangungsmittel erlangt wird, und dem Volumen oder der Menge des Kraftstoffes, welche(s) durch das Umwandlungsmittel umgewandelt wird.
Gemäß dem obigen Aufbau erfasst der zweite Drucksensor einen Druck in einer Kraftstoffversorgungspassage zwischen dem Speicher und einer Einspritzmündung des Kraftstoffinjektors. Der Druck in der Kraftstoffversorgungspassage reflektiert bzw. spiegelt eine Kraftstoffeinspritzeigenschaft wider. Besonders haben die Variation im Kraftstoffdruck in der Kraftstoffversorgungspassage und die Variation in der Einspritzrate von Kraftstoff, welcher durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, eine Korrelation zueinander. In Hinsicht auf diese Korrelation wird, basierend auf der Variation in dem Kraftstoffdruck, welcher durch den zweiten Drucksensor erfasst wird, die Variation in der relativen Einspritzrate des Kraftstoffes, welcher durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, durch das zweite Variationserlangungsmittel erlangt. Diese relative Einspritzrate entspricht der Kraftstoffeinspritzrate und variiert in Übereinstimmung mit einer Variation in dem Druck, welcher durch den zweiten Drucksensor erfasst wird.
Dann wird, basierend auf der Variation in der relativen Einspritzrate und dem umgewandelten Volumen oder der umgewandelten Menge von Kraftstoff die Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den zweiten Drucksensor erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate des Kraftstoffes, welcher durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, erlangt. Das heißt, an Stelle der relativen Einspritzrate kann, basierend auf dem umgewandelten Volumen oder der umgewandelten Menge des Kraftstoffs, die Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den zweiten Drucksensor erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate mit hoher Genauigkeit erlangt werden.
Weiterhin kann, basierend auf dem Kraftstoffdruck, welcher durch den zweiten Kraftstoffdrucksensor erfasst wird, die tatsächliche Einspritzrate zu derselben Zeit erlangt werden, wenn die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird. Demnach kann das Kraftstoffeinspritzsystem während des Erlangens der tatsächlichen Einspritzrate eine präzise Kraftstoffeinspritzsteuerung bzw. -regelung durchführen.
Es ist denkbar, dass der Kraftstoffdruck in dem Behälter einen Einfluss der Kraftstoffeinspritzung durch den Kraftstoffinjektor direkter reflektiert bzw. widerspiegelt als den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffversorgungspassage. Demnach wird die Genauigkeit der Beziehung zwischen dem Druck in dem Behälter, welcher durch den ersten Drucksensor erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate höher gemacht als diejenige zwischen dem Kraftstoffdruck in der Kraftstoffversorgungspassage, welcher durch den zweiten Drucksensor erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung weist die Kraftstoffeinspritzeigenschafts-Erfassungsvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt weiterhin ein Korrekturmittel zum Korrigieren der Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch das zweite Eigenschaftserlangungsmittel erlangt wird, und der tatsächlichen Einspritzrate des Kraftstoffes basierend auf der Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch das erste Eigenschaftserlangungsmittel erlangt wird, auf. Demnach kann die Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den zweiten Drucksensor erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate korrigiert werden, so das ihre Genauigkeit weiter verbessert ist.
Gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung weist eine Kraftstoffeinspritzeigenschafts-Erfassungsvorrichtung Folgendes auf:

einen Speicher, welcher unter hohem Druck stehenden Kraftstoff darin speichert;
eine Kraftstoffpumpe, welche den Kraftstoff in dem Speicher zur Verfügung stellt;
einen Kraftstoffinjektor, welcher den unter hohem Druck stehenden Kraftstoff, welcher in dem Speicher gespeichert ist, einspritzt;
einen Behälter, welcher den Kraftstoff, welcher durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, hermetisch beinhaltet;
einen zweiten Drucksensor zum Erfassen eines Drucks in einer Kraftstoffversorgungspassage zwischen dem Speicher und einer Einspritzmündung des Kraftstoffinjektors;
ein Volumenerfassungsmittel zum Erfassen eines Volumens des Kraftstoffs, welcher in dem Behälter beinhaltet ist;
einen Temperatursensor, welcher eine Temperatur des Kraftstoffs erfasst, wenn das Volumenerfassungsmittel das Volumen des Kraftstoffs erfasst;
ein Umwandlungsmittel zum Umwandeln des Volumens des Kraftstoffes, welcher durch das Volumenerfassungsmittel erfasst ist, in ein Volumen oder eine Menge des Kraftstoffes, welcher durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, basierend auf der Temperatur des Kraftstoffes, welche durch den Temperatursensor erfasst wird;
ein zweites Variationserlangungsmittel zum Erlangen einer Variation in der relativen Einspritzrate des Kraftstoffes, welcher durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, basierend auf der Variation in dem Druck, welcher durch den ersten Drucksensor erfasst wird; und
ein zweites Eigenschaftserlangungsmittel zum Erlangen einer Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den zweiten Drucksensor erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate des Kraftstoffs, welcher durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, basierend auf der Variation in der relativen Einspritzrate, welche durch das zweite Variationserlangungsmittel erlangt wird, und dem Volumen oder der Menge des Kraftstoffes, welche(s) durch das Umwandlungsmittel umgewandelt wird.

Gemäß dem obigen Aufbau können dieselben Vorteile wie im dritten Aspekt der Erfindung erreicht werden.
Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung weist die Kraftstoffeinspritzeigenschafts-Erfassungsvorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt weiterhin Folgendes auf: einen zweiten Drucksensor zum Erfassen eines Drucks in einer Kraftstoffversorgungspassage zwischen dem Speicher und einer Einspritzmündung des Kraftstoffinjektors; ein zweites Variationserlangungsmittel zum Erlangen einer Variation in der relativen Einspritzrate des Kraftstoffs, welcher durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, basierend auf der Variation in dem Druck, welcher durch den ersten Drucksensor erfasst wird; und ein drittes Eigenschaftserlangungsmittel zum Erlangen einer Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den zweiten Drucksensor erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate von Kraftstoff, welche durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, basierend auf der Variation in der relativen Einspritzrate, welche durch das zweite Variationserlangungsmittel erlangt wird, und der Beziehung, welche durch das erste Eigenschaftserlangungsmittel erlangt wird.
Gemäß der obigen Konfiguration erfasst ein zweiter Drucksensor einen Druck in einer Kraftstoffversorgungspassage zwischen dem Speicher und einer Einspritzmündung des Kraftstoffinjektors. Basierend auf der Variation in dem Kraftstoffdruck, welcher durch den zweiten Drucksensor erfasst wird, wird die Variation in der relativen Einspritzrate des Kraftstoffs, welcher durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird, durch das zweite Variationserlangungsmittel erlangt.
Wie obenstehend beschrieben ist, erlangt das erste Eigenschaftserlangungsmittel die Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den ersten Drucksensor erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate. Die Genauigkeit dieser Beziehung ist höher als diejenige zwischen dem Kraftstoffdruck, welcher durch das zweite Eigenschaftserlangungsmittel berechnet wird, und der tatsächlichen Einspritzrate. Demnach kann, an Stelle der relativen Einspritzrate, durch ein Anwenden der Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch das erste Eigenschaftserlangungsmittel erlangt wird, und der tatsächlichen Einspritzrate eine Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den zweiten Drucksensor erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate mit hoher Genauigkeit erlangt werden.
Figurenliste
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher werden aus der folgenden Beschreibung, welche unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen angefertigt ist, in welchen gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind, und in welchen:

1 ein Blockdiagramm ist, welches eine Steuer- bzw. Regelvorrichtung zeigt, welche auf eine Kraftstoffeinspritzeigenschafts-Erfassungsvorrichtung angewandt wird;
2 eine schematische Ansicht ist, welche ein Kraftstoffeinspritzsystem und eine Kraftstoffeinspritzeigenschafts-Erfassungsvorrichtung zeigt;
3 eine schematische Ansicht ist, welche einen Teil der Kraftstoffeinspritzeigenschafts-Erfassungsvorrichtung zeigt;
4 ein Diagramm ist, welches die Verarbeitung zum Lernen eines Einspritzraten-Modells zeigt;
5 ein Flussdiagramm ist, welches eine Verarbeitung eines Einspritzraten-Modell-Lemens zeigt;
6 ein Flussdiagramm ist, welches eine Verarbeitung zum Definieren eines Einspritzraten-Modells in einem Druckbehälter ist; und
7 eine Darstellung zum Erklären eines Einspritzraten-Modells ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Hierin wird nachstehend eine Ausführungsform, welche die vorliegende Erfindung verkörpert, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Eine Vorrichtung dieser Ausführungsform ist beispielsweise in einem Kraftstoffeinspritzsystem vom Common Rail Typ bzw. Typ mit einer gemeinsamen Kraftstoffleitung (System zum Versorgen mit Kraftstoff, welcher unter hohem Druck eingespritzt wird) montiert, in welchem eine Dieselmaschine für ein Automobil gesteuert bzw. geregelt wird. Unter hohem Druck stehender Kraftstoff bzw. Hochdruckkraftstoff (beispielsweise Leichtöl von 1000 Atmosphären oder mehr) wird direkt in eine Verbrennungskammer der Dieselmaschine eingespritzt.
Bezug nehmend auf 1 wird eine Kurzdarstellung des Kraftstoffeinspritzsystems vom Common Rail Typ hierin nachstehend beschrieben werden. Die Maschine ist eine reziproke Viertakt-Dieselmaschine.
Eine elektronische Steuer- bzw. Regeleinheit (ECU=Electronic Control Unit=Elektronische Steuer- bzw. Regeleinheit) empfängt Sensorausgaben (Erfassungsergebnisse) von verschiedenen Sensoren und steuert bzw. regelt Komponenten bzw. Bauteile einer Kraftstoffversorgungsvorrichtung auf der Basis dieser jeweiligen Sensorausgaben.
Die ECU ist aus einem wohlbekannten Mikrocomputer aufgebaut. Die ECU erfasst den Betriebszustand der Maschine und eine Anfrage eines Verwenders auf der Basis des Erfassungssignals von verschiedenen Sensoren und betätigt verschiedene Aktuatoren wie beispielsweise ein Saugsteuerventil und einen Kraftstoffinjektor.
Der Mikrocomputer, welcher in der ECU montiert ist, ist im Wesentlichen aus verschiedenen Berechnungseinrichtungen, Speichereinrichtungen, Signalverarbeitungseinrichtungen, Kommunikationseinrichtungen und einer Leistungsquellenschaltung aufgebaut. Besonders weist der Mikrocomputer Folgendes auf: eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU=Central Processing Unit) zum Durchführen verschiedener Berechnungen; einen Lese- und Schreibspeicher (RAM=Random Access Memory=Schreib-Lese-Speicher) als einen Hauptspeicher zum vorübergehenden Speichern von Daten und Betriebsergebnissen; einen Lesespeicher (ROM=Read Only Memory) als einen Programmspeicher; einen elektrisch beschreibbaren nichtflüchtigen Speicher (EEPROM) als einen Datenspeicher-Speicher (Backup-Speicher); ein Backup-RAM (RAM, welchem elektrische Leistung von einer Backup-Leistungsquelle wie beispielsweise einer im Fahrzeug montierten Batterie zur Verfügung gestellt wird); einen A-D (Analog-Digital)-Wandler, einen Taktgeber und Eingabe-/Ausgabeanschlüsse zum Eingeben/Ausgeben von Signalen. Das ROM speichert verschiedene Arten von Programmen zum Steuern bzw. Regeln der Maschine einschließlich Programme betreffend die Kraftstoffeinspritzeigenschaft und eine Einspritzbefehlskorrektur. Das EEPROM speichert eine unterschiedliche Art von Daten wie beispielsweise Aufbaudaten der Maschine.
Die ECU berechnet ein Drehmoment (benötigtes Drehmoment), welches an einer Ausgabewelle (einer Kurbelwelle) erzeugt werden sollte, eine benötigte Kraftstoffeinspritzmenge Q und eine benötigte Kraftstoffeinspritzstartzeit T zum Erlangen des benötigten Drehmoments basierend auf den Ausgaben von diesen Sensoren. Ein Kraftstoffdrucksensor, welcher in einem Kraftstoffinjektor vorgesehen ist, erfasst einen tatsächlichen Kraftstoffdruck Pc in einer Kraftstoffpassage zwischen einer gemeinsamen Kraftstoffleitung und einem Kraftstoffinjektor. Die ECU berechnet die benötigte Kraftstoffeinspritzmenge Q und die benötigte Kraftstoffeinspritzstartzeit T gemäß einem Antriebszustand einer Maschine und einer Gaspedalposition.
Die benötigte Kraftstoffeinspritzmenge Q, die benötigte Kraftstoffeinspritzstartzeit T und der tatsächliche Kraftstoffdruck Pc werden in ein Einspritzraten-Modell M eingegeben, um eine Befehlseinspritzzeitdauer Tq und eine Befehlseinspritzstartzeit Tc zu berechnen. Demzufolge wird basierend auf der Befehlseinspritzzeitdauer Tq und der Befehlseinspritzstartzeit Tc eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt, so dass ein Ausgabedrehmoment der Maschine an einen Zielwert angepasst wird.
Während die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, wird ein tatsächlicher Kraftstoffdruck Pc durch den Kraftstoffdrucksensor erfasst. Basierend auf der Variation im tatsächlichen Kraftstoffdruck Pc können eine tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge Qr und eine tatsächliche Kraftstoffeinspritzstartzeit Tr mittels des Einspritzraten-Modells M abgeschätzt werden. Aufeinanderfolgende Kraftstoffeinspritzungen können geregelt bzw. gesteuert werden basierend auf der tatsächlichen bzw. gegenwärtigen Kraftstoffeinspritzmenge Qr und der tatsächlichen bzw. gegenwärtigen Kraftstoffeinspritzstartzeit Tr. Alternativ kann eine folgende Kraftstoffeinspritzung gesteuert bzw. geregelt werden basierend auf dem tatsächlichen Kraftstoffdruck Pc und der tatsächlichen Kraftstoffeinspritzrate.
Als Nächstes wird hierin nachstehend ein Vorgang zum Bilden des Einspritzraten-Modells M beschrieben werden.
In der vorliegenden Ausführungsform werden basierend auf dem tatsächlichen Kraftstoffdruck Pc, welchen der Kraftstoffdrucksensor erfasst, eine Einspritzstartzeit „tsta“, eine Maximaleinspritzratenzeit „tinc“, eine Einspritzratenabnahmestartzeit „tdec“, eine Einspritzendzeit „Tend“ und eine maximale Einspritzrate „dQmax“ gelernt.
Ein Eingabeverarbeitungsabschnitt IT führt ein Filtern durch, in welchem die Ausgabe des Kraftstoffdrucksensors (tatsächlicher Kraftstoffdruck Pc) durch einen Lowpass-Filter gefiltert wird, um Hochfrequenzstörungen bzw. Hochfrequenzrauschen davon zu entfernen. Dann wird ein Druckerhöhungsbestandteil aufgrund einer Kraftstoffpumpe von der gefilterten Ausgabe entfernt, auf welche Bezug genommen wird als Nichteinspritzzylinderkorrektur. Besonders während eine Kraftstoffeinspritzung in einem bestimmten Zylinder durchgeführt wird, wird eine Druckerhöhung in einem anderen Zylinder, in dem keine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, von dem Kraftstoffdruck in dem bestimmten Zylinder subtrahiert. Der Eingabeverarbeitungsabschnitt IT entfernt eine Druckpulsation, welche aufgrund eines Kraftstoffeinspritzstartes (eines Öffnens des Kraftstoffinjektors) erzeugt wird, von der Ausgabe des Kraftstoffdrucksensors. Auf dies wird Bezug genommen als eine Injektoröffnungsdruckpulsationskompensation. Weiterhin wird in einem Fall, dass mehrere Kraftstoffinjektionen in einem einzelnen Arbeitstakt durchgeführt werden, die Druckpulsation aufgrund vorangehender Injektionen von der Ausgabe des Kraftstoffdrucksensors entfernt, worauf Bezug genommen wird als vorangehende Einspritzdruckpulsationskompensation.
Ein Analyseabschnitt AD erfasst jedes mal betreffend eine Kraftstoffeinspritzung basierend auf der Variation im Kraftstoffdruck. Als erstes berechnet der Analyseabschnitt AD einen Differentiationswert bzw. Ableitungswert erster Ordnung und einen Differentiationswert bzw. Ableitungswert zweiter Ordnung zu jedem Zeitpunkt hinsichtlich der obigen Variation im Kraftstoffdruck. Wenn der Differentiationswert der zweiten Ordnung geringer ist als ein Grenzwert K, welcher ein negativer Wert ist, wird die Einspritzstartzeit (tsta) erfasst. Zu dieser Zeit sollte eine Druckausbreitungsverzögerungszeit, welche notwendig ist, dass sich der Kraftstoffdruck zu dem Kraftstoffdrucksensor nach dem Einspritzstart ausbreitet, berücksichtigt werden.
Weiterhin definiert, wenn ein vorangehender Wert des Differentiationswerts der ersten Ordnung ein positiver Wert ist, und ein gegenwärtiger Differentiationswert erster Ordnung geringer als ein Grenzwert von einem negativen Wert ist, der Analyseabschnitt AD die vorliegende Zeit als die Einspritzendzeit „tend“. Zu dieser Zeit sollte eine Druckausbreitungsverzögerungszeit, welche für den Kraftstoffdruck nötig ist, um zu dem Drucksensor ausgebreitet zu werden, nach dem Einspritzende berücksichtigt werden.
Weiterhin definiert, wenn der vorangehende Wert des Differentiationswerts der ersten Ordnung ein negativer Wert ist, und ein gegenwärtiger Differentiationswert der ersten Ordnung größer als ein Grenzwert von einem positiven Wert ist, der Analyseabschnitt AD die vorliegende Zeit als die Maximaleinspritzratenzeit „tinc“. Auch definierte der Analyseabschnitt AD eine Zeit, welche um eine bestimmte Zeitdauer früher ist als die Zeit „tend“, als die Einspritzratenabnahmestartzeit „tdinc“.
Ein Lernabschnitt LE lernt (speichert) die Einspritzstartzeit „tsta“, die Maximaleinspritzratenzeit „tinc“, die Einspritzratenverringerungsstartzeit „tdec“ und die Einspritzendzeit „tend“. Basierend auf diesen Zeiten wird eine Variation in der relativen Einspritzrate erlangt. Diese relative Einspritzrate entspricht der Kraftstoffeinspritzrate und variiert in Übereinstimmung mit einer Variation im tatsächlichen Kraftstoffdruck Pc. Weiterhin wandelt der Lernabschnitt LE die relative Einspritzrate in die tatsächliche Einspritzrate um, basierend auf einem Einspritzraten-Modell-Lernen, welches später beschrieben werden wird und lernt (speichert) die maximale Einspritzrate „dQmax“. Die tatsächliche Einspritzrate und die maximale Einspritzrate „dQmax“ sind absolute Werte, welche die tatsächliche Kraftstoffeinspritzrate anzeigen.
Die ECU definiert das Einspritzraten-Modell M hinsichtlich der Parameter, welche durch den Lernabschnitt LE gelernt werden.
2 ist eine schematische Ansicht, welche ein Kraftstoffeinspritzsystem 10 und eine Kraftstoffeinspritzeigenschafts-Erfassungsvorrichtung 20 zeigt. Das Kraftstoffeinspritzsystem 10 ist aufgebaut aus einer Kraftstoffpumpe 11, einer gemeinsamen Kraftstoffleitung 12, einer Kraftstoffleitung 13 und einem Kraftstoffinjektor bzw. einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14.
Die Kraftstoffpumpe 11 weist eine Hochdruckpumpe und eine Niedrigdruckpumpe auf und ist in einer derartigen Art und Weise konstruiert bzw. aufgebaut, dass der Kraftstoff, welcher von dem Kraftstofftank durch die Niedrigdruckpumpe gesaugt bzw. angesaugt wird, durch die Hochdruckpumpe unter Druck gesetzt und ausgestoßen wird. Der Kraftstoff, welcher durch die Kraftstoffpumpe 11 von dem Kraftstofftank hochgepumpt wird, wird der gemeinsamen Kraftstoffleitung 12 unter Hochdruck eingespeist. Die gemeinsame Kraftstoffleitung 12 speichert den Kraftstoff in einem Hochdruckzustand und führt eine Kraftstoffverteilung zu dem Injektor 14 jedes Zylinders durch die Kraftstoffleitung 13 durch.
An einem Verbindungsabschnitt zwischen der gemeinsamen Kraftstoffleitung 12 und der Kraftstoffleitung 13 ist eine Düse bzw. Blende vorgesehen, um die Kraftstoffpulsation zu verringern, welche über bzw. durch die Kraftstoffleitung 13 zu der gemeinsamen Kraftstoffleitung 12 ausgebreitet wird. Diese Düse bzw. Blende ist durch ein Drosseln der Kraftstoffleitung 13 gebildet. Demnach wird die Kraftstoffpulsation in der gemeinsamen Kraftstoffleitung 12 verringert, so dass Kraftstoff jedem Kraftstoffinjektor 14 unter einem stabilen Druck zur Verfügung gestellt werden kann. Ein Kraftstoffauslass des Kraftstoffinjektors 14 ist mit einem Rohr zum Zurückverbringen übermäßigen Kraftstoffs zu dem Kraftstofftank verbunden.
Die Kraftstoffeinspritzeigenschafts-Erfassungsvorrichtung 20 ist aufgebaut aus einem Druckbehälter 21, einem Führungsrohr 22 und einem Durchflussmesser 23. Jeder Kraftstoffinjektor 14 ist mit dem Druckbehälter 21 verbunden. Der Druckbehälter 21 ist ein hohler Behälter, welcher in der Lage ist, unter hohem Druck stehenden Kraftstoff zu empfangen. Der interne Druck bzw. innere Druck des Druckbehälters 21 leckt nicht nach außen. Ein Einspritzanschluss des Kraftstoffinjektors 14 ist in dem Druckbehälter 21 angeordnet, so dass der Kraftstoff in den Druckbehälter 21 eingespritzt wird. Der eingespritzte Kraftstoff fließt nach unten zu einem Bodenabschnitt des Druckbehälters 21.
Ein oberes Ende des Führungsrohres 22 ist mit dem Bodenabschnitt des Druckbehälters 21 verbunden und ein unteres Endes des Führungsrohres 22 ist mit dem Durchflussmesser 23 verbunden. Der Kraftstoff in dem Bodenabschnitt des Druckbehälters 21 wird in den Durchflussmesser 23 eingeführt.
3 ist eine schematische Ansicht, welche einen Teil der Kraftstoffeinspritzeigenschafts-Erfassungsvorrichtung 20 zeigt. Die Kraftstoffeinspritzeigenschafts-Erfassungsvorrichtung 20 ist mit einem ersten Drucksensor 26 versehen, welcher in dem Druckbehälter 21 angeordnet ist, einem zweiten Drucksensor 16, welcher in dem Kraftstoffinjektor 14 angeordnet ist, einem ersten Temperatursensor 27, welcher in dem Durchflussmesser 23 angeordnet ist, einem zweiten Temperatursensor 17, welcher in dem Kraftstoffinjektor 14 angeordnet ist und einem Personal Computer (PC) 25.
Besonders der zweite Drucksensor 16 ist in einer Nachbarschaft eines Kraftstoffeinlasses des Kraftstoffinjektors 15 angeordnet. Der zweite Drucksensor 16 erfasst den Kraftstoffdruck an dem Kraftstoffeinlass, welcher mit der Kraftstoffleitung 13 verbunden ist. Es sollte festgehalten werden, dass der zweite Drucksensor an anderen Abschnitten angeordnet werden kann, so lange als der zweite Drucksensor den Kraftstoffdruck zwischen der gemeinsamen Kraftstoffleitung 12 und der Einspritzöffnung des Kraftstoffinjektors 14 erfasst.
Der zweite Temperatursensor 17 ist auch in einer Nachbarschaft des Kraftstoffeinlasses des Kraftstoffinjektors 14 angeordnet. Der zweite Temperatursensor 17 erfasst die Kraftstofftemperatur an dem Kraftstoffeinlass. Es sollte festgehalten werden, dass der zweite Temperatursensor 17 in der Kraftstoffleitung 13 oder der gemeinsamen Kraftstoffleitung 12 angeordnet sein kann.
Der erste Drucksensor 26 ist in dem Druckbehälter 21 angeordnet. Der erste Drucksensor 26 erfasst den Kraftstoffdruck in dem Druckbehälter 21. Wenn der Kraftstoffinjektor 14 den Kraftstoff in den Druckbehälter 21 einspritzt, wird der Druck in dem Druckbehälter 21 variiert. Demnach kann der erste Drucksensor 26 eine Kraftstoffdruckänderung bzw. Kraftstoffdruckvariation aufgrund der Kraftstoffeinspritzung durch den Injektor 14 erfassen.
Der Durchflussmesser 23 kann eine genaue Durchflussrate erfassen. Der Durchflussmesser 23 erfasst eine Volumenflussrate von Flüssigkeit, welche durch den Durchflussmesser 23 hindurchtritt. Besonders erfasst der Durchflussmesser 23 eine Volumenflussrate des Kraftstoffes, welcher durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wird.
Der erste Temperatursensor 27 ist in dem Durchflussmesser 23 angeordnet, um die Temperatur von Kraftstoff zu erfassen, welcher durch den Durchflussmesser 23 hindurchtritt. Das heißt, wenn der Durchflussmesser 23 die Kraftstoffflussrate erfasst, erfasst der erste Temperatursensor 27 die Kraftstofftemperatur. Es sollte festgehalten werden, dass der erste Temperatursensor 27 in dem Führungsrohr 22 angeordnet sein könnte.
Der PC 25 baut eine Testvorrichtung auf, welche aufgebaut ist aus einer CPU, einem RAM, einem ROM, einer Speichervorrichtung, einer Signalverarbeitungseinrichtung, Eingabe/Ausgabeanschlüssen, einer Leistungsquellenschaltung und dergleichen.
Die Ausgaben des zweiten Drucksensors 16, des zweiten Temperatursensors 17, des ersten Drucksensors 26, des Durchflussmesser 23 und des ersten Temperatursensors 27 werden dem PC 25 eingegeben bzw. zugeführt. Der PC 25 integriert die Kraftstoffflussrate, welche durch den Durchflussmesser 23 erfasst wird, so dass ein Volumen des Kraftstoffs, welches durch den Durchflussmesser 23 hindurchgetreten ist, d.h., das Volumen des Kraftstoffs, welches durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt worden ist, berechnet wird. Wie oben beschrieben, entspricht der Durchflussmesser 23 und der PC 25 einem Volumenerfassungsmittel, welches das Volumen des Kraftstoffs, welcher in dem Druckbehälter 21 beinhaltet ist, erfasst.
Weiterhin wandelt, basierend auf den Ausgaben der verschiedenen Sensoren, der PC 25 das Volumen des Kraftstoffes, welches durch den Durchflussmesser 23 erfasst wird, in das Volumen von Kraftstoff, welcher durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wird, um und berechnet eine relative Einspritzrate von Kraftstoff, welche durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wird. Dann definiert der PC 25 basierend auf der Variation in der relativen Einspritzrate und dem umgewandelten Kraftstoffvolumen ein Einspritzraten-Modell, welches eine Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den ersten Drucksensor 26 erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate von Kraftstoff, welcher durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wird, repräsentiert.
4 ist ein Diagramm, welches eine Verarbeitung zum Lernen des Einspritzraten-Modells zeigt. Wenn der Kraftstoffinjektor 14 den Kraftstoff einspritzt, erfasst der zweite Drucksensor 16 den Kraftstoffdruck, welcher in einem oberen Abschnitt von 4 gezeigt ist. Wie unter Bezugnahme auf 1 erklärt ist, werden basierend auf dieser Variation im Kraftstoffdruck die Einspritzstartzeit „tsta“, die Maximaleinspritzratenzeit „tinc“, die Einspritzratenverringerungsstartzeit „tdec“ und die Einspritzendzeit „tend“ genannt. Dann wird basierend auf diesen Zeiten eine Variation in der relativen Einspritzrate erlangt, welche durch eine gestrichelte Linie in 4 gezeigt ist.
Weiterhin erfasst, wenn der Kraftstoffinjektor 14 den Kraftstoff einspritzt, der erste Drucksensor 26 den Kraftstoffdruck, welcher in einem unteren Teil von 4 gezeigt ist. Der Druck in dem Druckbehälter 21 steigt übereinstimmend mit dem Volumen des Kraftstoffs, welcher durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wird, an.
Die vorliegenden Erfinder fanden heraus, dass eine Druckzunahmemenge in dem Druckbehälter 21 und das Volumen des Kraftstoffs, welcher in den Druckbehälter 21 eingespritzt wird, eine Proportionalitätsbeziehung haben. Der Differentiationswert bzw. Ableitungswert des Drucks in dem Druckbehälter 21 und der Differentiationswert des Volumens des Kraftstoffes haben eine Proportionalitätsbeziehung. Demnach repräsentiert eine Variation in dem Differentiationswert des Druckes eine relative Variation in der Einspritzrate, d.h. der relativen Einspritzrate, welche durch eine durchgezogene Linie in einem rechten Abschnitt von 4 gezeigt ist.
Da ein integrierter Wert der relativen Einspritzrate ein Kraftstoffvolumen repräsentiert, wird die relative Einspritzrate in die tatsächliche Einspritzrate umgewandelt durch ein Anwenden des Kraftstoffvolumens, welches durch den Durchflussmesser 23 erfasst wird. Zu dieser Zeit ist die Temperatur des Kraftstoffes, welcher durch den Durchflussmesser 23 hindurchtritt, unterschiedlich von der Temperatur des Kraftstoffs, welcher durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wird. Das Volumen des Kraftstoffs variiert in Übereinstimmung mit seiner Temperatur. Demnach ist es, wenn das Kraftstoffvolumen, welches durch den Durchflussmesser 23 erfasst ist, auf den integrierten Wert der relativen Einspritzrate angewandt wird, wahrscheinlich, dass die erlangte tatsächliche Einspritzrate ungenau sein kann.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, basierend auf dem Erfassungswert des ersten Temperatursensors 27 und dem Erfassungswert des zweiten Temperatursensors 17 das Volumen des Kraftstoffs, welcher durch den Durchflussmesser 23 erfasst wird, in das Volumen des Kraftstoffs, welcher durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wird, umgewandelt. Dieses umgewandelte Volumen des Kraftstoffs wird auf den integrierten Wert der relativen Einspritzrate angewandt, so dass die relative Einspritzrate in die tatsächliche Einspritzrate umgewandelt wird. Demzufolge wird die Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den zweiten Drucksensor 16 erfasst wird und der tatsächlichen Einspritzrate genau erlangt. Weiterhin wird die Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den ersten Drucksensor 26 erfasst wird und der tatsächlichen Einspritzrate genau erlangt.
5 ist ein Flussdiagramm, welches eine Verarbeitung des Einspritzraten-Modell-Lernens zeigt. Diese Verarbeitung wird durch den PC 25 ausgeführt, wenn der Kraftstoffinjektor 14 Kraftstoff einspritzt.
In Schritt S11 wird das Einspritzraten-Modell definiert basierend auf der Ausgabe des zweiten Drucksensors 16 und der zweite Temperatursensor 17 erfasst die Temperatur des Kraftstoffs. Genauer wird die Variation in der relativen Einspritzrate erlangt. Dann wird in Schritt S12 basierend auf der Ausgabe des ersten Drucksensors 26 das Einspritzraten-Modell (Variation in der relativen Einspritzrate) definiert. Die Vorgänge zum Definieren des Einspritzraten-Modells werden später im Detail beschrieben werden.
In Schritt S13 erfasst der erste Temperatursensor 27 die Temperatur von Kraftstoff, welcher durch den Durchflussmesser 23 hindurchtritt, und das Volumen von Kraftstoff, welcher durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wird, wird basierend auf dem Ausgabewert des Durchflussmessers 23 erfasst. Genauer wird durch ein Integrieren der Flussrate, welche durch den Durchflussmesser 23 erfasst wird, das Volumen von Kraftstoff, welcher durch den Durchflussmesser 23 hindurchtritt, d.h. das Volumen von Kraftstoff, welcher durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wird, erfasst.
In Schritt S14 wird das Volumen des Kraftstoffs, welcher durch den Durchflussmesser 23 erfasst wird, in das Volumen von Kraftstoff umgewandelt, welcher durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wird. Genauer wird, basierend auf einem Koeffizienten einer thermischen Ausdehnung des Kraftstoffs, der Kraftstofftemperatur, welche durch den ersten Temperatursensor 27 erfasst wird, und der Kraftstofftemperatur, welche durch den zweiten Temperatursensor 17 erfasst wird, das Volumen des Kraftstoffs umgewandelt.
Dann wird in Schritt S15 durch Verwendung des umgewandelten Kraftstoffvolumens die Einheit des Einspritzraten-Modells, welche basiert ist auf der Ausgabe des ersten Drucksensors 26, in die Einheit der tatsächlichen Einspritzrate umgewandelt. Besonders wird das umgewandelte Volumen von Kraftstoff auf den integrierten Wert der relativen Einspritzrate in dem Druckbehälter 21 angewandt, wodurch die relative Einspritzrate in die tatsächliche Einspritzrate umgewandelt wird. Das heißt, die tatsächliche Einspritzrate und die maximale Einspritzrate des Kraftstoffinjektors 14 werden berechnet. Weiterhin wird eine Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den ersten Drucksensor 26 erfasst wird, und der obigen tatsächlichen Einspritzrate erlangt.
In Schritt S16 wird durch Verwendung des obigen umgewandelten Volumens des Kraftstoffs die Einheit des Einspritzraten-Modells, welche auf der Ausgabe des zweiten Drucksensors 16 basiert ist, in die Einheit der tatsächlichen Einspritzrate umgewandelt. Besonders wird das umgewandelte Volumen von Kraftstoff auf den integrierten Wert der relativen Einspritzrate in dem Kraftstoffinjektor 14 angewandt, wodurch die relative Einspritzrate in die tatsächliche Einspritzrate umgewandelt wird. D.h., die tatsächliche Einspritzrate und die maximale Einspritzrate des Kraftstoffinjektors 14 werden berechnet. Weiterhin wird eine Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den zweiten Drucksensor 16 erfasst wird, und der obigen tatsächlichen Einspritzrate erlangt.
Es sollte festgehalten werden, dass der Vorgang in Schritt S11 einem zweiten Variationserlangungsmittel entspricht, der Vorgang in Schritt S12 einem ersten Variationserlangungsmittel entspricht, der Vorgang in Schritt S14 einem Umwandlungsmittel entspricht, der Vorgang in Schritt S15 einem ersten Eigenschaftserlangungsmittel entspricht und der Vorgang in Schritt S16 einem zweiten Eigenschaftserlangungsmittel entspricht.
6 ist ein Flussdiagramm, welches eine Verarbeitung zum Definieren des Einspritzraten-Modells in dem Druckbehälter 21 zeigt. Diese Verarbeitung wird durch den PC 25 ausgeführt, wenn der Kraftstoffinjektor 14 Kraftstoff einspritzt.
In Schritt S121 wird die Ausgabe des ersten Drucksensors 26 zu einem Tiefpass-Filter übertragen. In Schritt S122 werden die gefilterten Daten differenziert. Dadurch wird eine Kurve, welche den differenzierten Druckwert anzeigt, welcher im unteren Abschnitt der 7 gezeigt ist, von einer Kurve abgeleitet, welche den Druck anzeigt, welcher in dem oberen Abschnitt von 7 gezeigt ist.
Dann wird in Schritt S123 einen horizontale bzw. waagrechte Linie entlang eines Peaks bzw. einer Spitze der Kurve gezogen, welche den differenzierten Druckwert anzeigt. Das heißt, dass, wie in 7 gezeigt ist, eine horizontale Linie H in einer derartigen Art und Weise gezogen wird, dass sie eine durchschnittliche Höhe der Peaks der Kurve passiert. Alternativ kann die horizontale Linie H in einer derartigen Art und Weise gezogen werden, dass sie einen Punkt passiert, wo der Differentiationswert von einem positiven Wert zu Null geändert wird oder einem Punkt, wo der Differentiationswert von Null oder einem positiven Wert auf einen negativen Wert geändert wird. Weiterhin kann die horizontale Linie H in einer derartigen Art und Weise gezogen werden, um die obigen zwei Punkte zu verbinden.
In Schritt S124 werden zwei Linien, welche jeweils durch einen Punkt von 25% Höhe und einem Punkt von 75% Höhe relativ zu dem Peak hindurchtreten, gezogen. Das heißt, dass, wie in 7 gezeigt ist, eine Linie L1 in einer derartigen Art und Weise gezogen wird, um einen Punkt P11 und einen Punkt P12 zu verbinden und eine Linie L2 in einer derartigen Art und Weise gezogen wird, um einen Punkt P21 und einen Punkt P22 zu verbinden. Es sollte festgehalten werden, dass die Positionen der obigen Punkte P11, P12, P21 und P22 definiert sind in Übereinstimmung mit einer Spezifikation des Kraftstoffinjektors 14, experimentellen Resultaten und dergleichen. Demnach sind diese Punkte nicht beschränkt auf 25% Höhe und 75% Höhe. Wendepunkte der Kurve, welche den Differentiationswert des Druckes anzeigen, können definiert sein als die Punkte P11, P12, P21 und P22.
In Schritt S125 werden Schnittlinien zwischen den Linien L1, L2 und einer Nulllinie L0 und Schnitte zwischen Linien L1, L2 und der horizontalen Linie H berechnet. Wie in 7 gezeigt ist, werden der Schnittpunkt P13 zwischen der Linie L1 und der Nulllinie L0, der Schnittpunkt P14 zwischen der Linie L1 und der horizontalen Linie H, der Schnittpunkt P23 zwischen der Linie L2 und der Nulllinie L0, und der Schnittpunkt P24 zwischen der Linie L2 und der horizontalen Linie H berechnet. Diese Schnittpunkte P13, P14, P24 und P23 entsprechen jeweils der Einspritzstartzeit „tsta“, der Maximaleinspritzratenzeit „tinc“, der Einspritzratenverringerungsstartzeit „tdec“ und der Einspritzendzeit „tend“. Basierend auf diesen Zeiten wird eine Variation in der relativen Einspritzrate erlangt. Diese Verarbeitung in den Schritten S121 bis S125 entspricht einem ersten Variationserlangungsmittel.
Gemäß der obigen Ausführungsform können die folgenden Vorteile erlangt werden.
Der Kraftstoff, welcher durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wird, wird in den Druckbehälter 21 eingeführt. Der interne Druck des Druckbehälters 21 variiert in Übereinstimmung mit dem Volumen des eingespritzten Kraftstoffs. Diese Variation im Druck wird durch den ersten Drucksensor 26 erfasst. Das Kraftstoffvolumen, welches in dem Druckbehälter 21 beinhaltet ist, wird durch den Durchflussmesser 23 erfasst. Zu derselben Zeit erfasst der erste Temperatursensor 27 die Temperatur des Kraftstoffs. Dann wird, basierend auf der Kraftstofftemperatur, welche durch den ersten Temperatursensor 27 erfasst wird, das Volumen des Kraftstoffs, welches durch den Durchflussmesser 23 erfasst wird, in das Volumen von Kraftstoff umgewandelt, welches durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wird. Demzufolge kann das Kraftstoffvolumen, das dem Kraftstoffvolumen entspricht, welches tatsächlich durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wird, berechnet werden.
Die Variation im Kraftstoffdruck in dem Druckbehälter 21, welche durch den ersten Drucksensor 26 erfasst wird, und die Variation in der Einspritzrate des Kraftstoffs, welcher durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wird, haben eine Korrelation zueinander. In Hinsicht auf diese Korrelation wird, basierend auf der Variation in dem Kraftstoffdruck, welcher durch den ersten Drucksensor 26 erfasst wird, die Variation in der relativen Einspritzrate des Kraftstoffs, welcher durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wird, erlangt. Dann wird, basierend auf der Variation in der relativen Einspritzrate und dem umgewandelten Kraftstoffvolumen, die Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den ersten Drucksensor 26 erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate von Kraftstoff, welcher durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wird, erlangt. Das heißt, dass an Stelle der relativen Einspritzrate basierend auf dem umgewandelten Volumen des Kraftstoffs, welches dem Volumen des Kraftstoffs entspricht, welcher tatsächlich durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wird, die Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den ersten Drucksensor 26 erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate mit hohe Genauigkeit erlangt werden kann.
Die Menge des erhöhten Druckes in dem Druckbehälter 21 und das Volumen des Kraftstoffs, welcher in dem Druckbehälter 21 eingespritzt wird, haben eine Proportionalitätsbeziehung. Weiterhin haben der Differentiationswert des Druckes in dem Druckbehälter 21 und die Einspritzrate des Kraftstoffs, welcher in den Druckbehälter 21 eingespritzt wird, eine Proportionalitätsbeziehung. Die Variation in dem Differentiationswert des Druckes, welcher durch den ersten Drucksensor 26 erfasst wird, wird als die Variation in der relativen Einspritzrate des Kraftstoffs, welcher durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wird, erlangt. Demzufolge kann die relative Einspritzrate des Kraftstoffs leicht mit hoher Genauigkeit erlangt werden.
Die Variation im Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffinjektor 14, welche durch den zweiten Drucksensor 16 erfasst wird, und die Variation in der Einspritzrate des Kraftstoffs, welcher durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wird, haben eine Korrelation zueinander. In Hinsicht auf die Korrelation wird, basierend auf der Variation in dem Kraftstoffdruck, welcher durch den zweiten Drucksensor 16 erfasst wird, die Variation in der relativen Einspritzrate des Kraftstoffes, welcher durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wird, erlangt. Dann wird, basierend auf der Variation in der relativen Einspritzrate und dem umgewandelten Kraftstoffvolumen, die Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den zweiten Drucksensor 16 erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate des Kraftstoffs, welcher durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wird, erlangt. Das heißt, dass an Stelle der relativen Einspritzrate basierend auf dem umgewandelten Kraftstoffvolumen die Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den zweiten Drucksensor 16 erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate mit hoher Genauigkeit erlangt werden kann.
Basierend auf dem Kraftstoffdruck, welcher von dem zweiten Drucksensor 16 erfasst wird, kann die tatsächliche Einspritzrate zu derselben Zeit erlangt werden, zu der die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird. Demzufolge kann das Kraftstoffeinspritzsystem während es die tatsächliche Einspritzrate erhält, eine präzise Kraftstoffeinspritzsteuerung bzw. -regelung durchführen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die untenstehenden Ausführungsformen beschränkt, sondern kann beispielsweise auf die folgende Art und Weise durchgeführt werden.
In der obigen Ausführungsform wird die Kraftstofftemperatur in dem Injektor 14 durch den zweiten Temperatursensor 17 erfasst. Diese Kraftstofftemperatur kann basierend auf dem Kraftstoffdruck abgeschätzt werden.
Es mag nur einer der Vorgänge in Schritt S15 und Schritt S16 ausgeführt werden.
Es ist denkbar, dass der Kraftstoffdruck in dem Druckbehälter 21 einen Einfluss der Kraftstoffeinspritzung durch den Kraftstoffinjektor 14 direkter reflektiert als der Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffinjektor 14. Demnach ist die Genauigkeit der Beziehung zwischen dem Druck in dem Druckbehälter 21, welcher durch den ersten Drucksensor 26 erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate höher als diejenige zwischen dem Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffinjektor 14, welcher durch den zweiten Drucksensor 16 erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate.
In Hinsicht auf das Obenstehende kann die Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck und der tatsächlichen Einspritzrate, welche durch das Einspritzraten-Modell erlangt wird, welches auf der Ausgabe des zweiten Drucksensors 16 basiert ist, basierend auf der Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck und der tatsächlichen Einspritzrate korrigiert werden, welche durch das Einspritzraten-Modell erlangt wird, welches auf der Ausgabe des ersten Drucksensors 26 basiert ist. Demnach kann die Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den zweiten Drucksensor 16 erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate korrigiert werden, so dass ihre Genauigkeit weiter verbessert ist. Besonders ist es wirksam bzw. effektiv, die maximale Einspritzrate, die durchschnittliche Einspritzrate und die Einspritzrate teilweise zu korrigieren.
In der obigen Ausführungsform wird die Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den ersten Drucksensor 26 erfasst wird, und der obigen tatsächlichen Einspritzrate erlangt. Die Genauigkeit dieser Beziehung ist höher als diejenige zwischen dem Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffinjektor 14, welcher durch den zweiten Drucksensor 16 erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate. Demnach kann durch ein Anwenden der Beziehung zwischen dem Druck und der tatsächlichen Einspritzrate, welche von dem Einspritzraten-Modell basierend auf der Ausgabe des ersten Drucksensors 26 erlangt wird, an Stelle der relativen Einspritzrate die Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den zweiten Drucksensor 16 erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate mit einer hohen Genauigkeit erlangt werden.
In der obigen Ausführungsform wird basierend auf der Kraftstofftemperatur, welche durch den ersten Temperatursensor 27 erfasst wird, das Kraftstoffvolumen, welches durch den Durchflussmesser 23 erfasst wird, in das Kraftstoffvolumen, welches durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wird, umgewandelt. Alternativ kann das Kraftstoffvolumen in die Kraftstoffmenge umgewandelt werden durch eine Verwendung der Dichte und des Koeffizienten der thermischen Ausdehnung des Kraftstoffs. Dann wird basierend auf der Variation in der relativen Einspritzrate und der umgewandelten Kraftstoffmenge die Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den zweiten Drucksensor 16 erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate (Menge der Einspritzrate) von Kraftstoff, welcher durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wird, erlangt.
Die vorliegende Erfindung kann auf eine Direkt-Einspritz-Benzinmaschine angewendet werden, welche ein Zuführrohr hat.

Claims

Kraftstoffeinspritzeigenschafts-Erfassungsvorrichtung, aufweisend: einen Speicher (12), welcher unter hohem Druck stehenden Kraftstoff darin speichert; eine Kraftstoffpumpe (11), welche den Kraftstoff in den Speicher (12) zuführt; einen Kraftstoffinjektor (14), welcher den unter hohem Druck stehenden Kraftstoff, welcher in dem Speicher gespeichert ist, einspritzt; einen Behälter (21), welcher den Kraftstoff, welcher durch den Kraftstoffinjektor (14) eingespritzt wird, hermetisch beinhaltet; einen ersten Drucksensor (26), welcher einen Druck in dem Behälter (21) erfasst; ein Volumenerfassungsmittel (23) zum Erfassen eines Volumens des Kraftstoffs, welcher in dem Behälter (21) beinhaltet ist; einen Temperatursensor (27), welcher eine Temperatur des Kraftstoffs erfasst, wenn das Volumenerfassungsmittel (23) das Volumen des Kraftstoffs erfasst; ein Umwandlungsmittel (S14) zum Umwandeln des Volumens des Kraftstoffes, welcher durch das Volumenerfassungsmittel (23) erfasst wird, in ein Volumen oder eine Menge des Kraftstoffs, welcher durch den Kraftstoffinjektor (14) eingespritzt wird, basierend auf der Temperatur des Kraftstoffes, welche durch den Temperatursensor (27) erfasst wird; ein erstes Variationserlangungsmittel (S12) zum Erlangen einer Variation in einer relativen Einspritzrate des Kraftstoffs, welcher durch den Kraftstoffinjektor (14) eingespritzt wird, basierend auf einer Variation in dem Druck, welcher durch den ersten Drucksensor (26) erfasst wird; und ein erstes Eigenschaftserlangungsmittel (S15) zum Erlangen einer Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den ersten Drucksensor (26) erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate des Kraftstoffs, welcher durch den Kraftstoffinjektor (14) eingespritzt wird, basierend auf der Variation in der relativen Einspritzrate, welche durch das erste Variationserlangungsmittel (S12) erlangt wird, und dem Volumen oder der Menge des Kraftstoffs, welche(s) durch das Umwandlungsmittel (S14) umgewandelt wird, sowie einen zweiten Drucksensor (16) zum Erfassen eines Drucks in einer Kraftstoffzuführpassage zwischen dem Speicher (12) und einer Einspritzmündung des Kraftstoffinjektors (14); ein zweites Variationsererlangungsmittel (S11) zum Erlangen einer Variation in der relativen Einspritzrate des Kraftstoffs, welcher durch den Kraftstoffinjektor (14) eingespritzt wird, basierend auf der Variation in dem Druck, welcher durch den ersten Drucksensor (26) erfasst wird; und ein zweites Eigenschaftserlangungsmittel (S16) zum Erlangen einer Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch den zweiten Drucksensor (16) erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate von Kraftstoff, welcher durch den Kraftstoffinjektor (14) eingespritzt wird, basierend auf der Variation in der relativen Einspritzrate, welche durch das zweite Variationserlangungsmittel (S11) erlangt wird, und dem Volumen oder der Menge des Kraftstoffs, welche(s) durch das Umwandlungsmittel (S14) umgewandelt wird.
Kraftstoffeinspritzeigenschafts-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Variationserlangungsmittel (S12) eine Variation in einem Differentiationswert des Druckes, welcher durch den ersten Drucksensor (26) erfasst wird, als eine Variation in der relativen Einspritzrate des Kraftstoffs, welcher durch den Kraftstoffinjektor (14) eingespritzt wird, erlangt.
Kraftstoffeinspritzeigenschafts-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin aufweisend: ein Korrekturmittel (25) zum Korrigieren der Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch das zweite Eigenschaftserlangungsmittel (S16) erlangt wird, und der tatsächlichen Einspritzrate des Kraftstoffes basierend auf der Beziehung zwischen dem Druck, welcher durch das erste Eigenschaftserlangungsmittel (S15) erlangt wird.