DE102011055779A1

DE102011055779A1 - Kraftstoffeinspritzcharakteristiken-Lernvorrichtung

Info

Publication number: DE102011055779A1
Application number: DE201110055779
Authority: DE
Inventors: Kenichiro Nakata; Koji Ishizuka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2011-11-28
Publication date: 2012-06-21
Anticipated expiration: 2031-11-29
Also published as: US9127612B2; CN102536491B; CN102536491A; JP2012127264A; JP5287839B2; US20120158268A1; DE102011055779B4

Abstract

Ein erfassender Abschnitt (AP) für einen Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik analysiert basierend auf einer Kraftstoffdrucksignalform, die eine Variation eines Erfassungswerts des Kraftstoffdrucksensors darstellt, eine Kraftstoffeinspritzbedingung und erfasst dann basierend auf der analysierten Kraftstoffeinspritzbedingung den Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik. Der erfasste Parameter wird gelernt und zusammen mit einer Kraftstofftemperatur, die durch einen Kraftstofftemperatursensor erfasst wird, in einem Speicher gespeichert. Ein Kraftstoffeinspritzratenmodell (M) wird basierend auf den gelernten erfassten Parameter eingerichtet. Eine Befehls-Kraftstoffeinspritzstartzeit und eine Befehls-Kraftstoffeinspritzperiode werden mittels des Kraftstoffeinspritzratenmodells und der aktuellen Kraftstofftemperatur definiert.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzcharakteristiken-Lernvorrichtung, die einen Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik, wie zum Beispiel eine Kraftstoffeinspritzstart-Zeitverzögerung „Td”, die ein Kraftstoffinjektor individuell hat, lernt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Wenn ein Kraftstoffinjektor Kraftstoff in eine Verbrennungskammer einer internen Verbrennungsmaschine bzw. einer Maschine mit einer internen Verbrennung einspritzt, gibt es eine Zeitverzögerung von dem Zeitpunkt, zu dem ein Kraftstoffeinspritzbefehlssignal übertragen wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Kraftstoff tatsächlich eingespritzt wird. Jeder Kraftstoffinjektor hat eine individuelle Variation einer Korrelation zwischen einer Ausgangsperiode des Kraftstoffeinspritzbefehlssignals und der Kraftstoffeinspritzmenge. Die Zeitverzögerung und die Kraftstoffeinspritzkorrelation werden durch Experimente vorausgehend erhalten und in einem Speicher als ein Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik gespeichert. Nachdem der Kraftstoffinjektor ausgeliefert ist, wird das Kraftstoffeinspritzbefehlssignal basierend auf dem gespeicherten Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik eingerichtet.
Die JP-2009-74535A und die JP-2009-57926A zeigen, dass ein Kraftstoffdrucksensor an einem Kraftstoffinjektor vorgesehen ist, um eine Variation in einem Kraftstoffdruck (einen Kraftstoffdrucksignalverlauf) zu erfassen. Basierend auf dieser Variation des Kraftstoffdrucks wird eine Variation der Kraftstoffeinspritzrate (Kraftstoffeinspritzbedingung) analysiert. Wenn beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzung gestartet wird, startet die Kraftstoffdrucksignalform damit, aufgrund der Kraftstoffeinspritzung abzusteigen bzw. zu sinken. Basierend auf einer Zeit, zu der die Kraftstoffdrucksignalform damit startet, abzusteigen, kann somit die Kraftstoffeinspritzstartzeit berechnet (analysiert) werden.
Gemäß dem Vorhergehenden kann, selbst nachdem der Kraftstoffinjektor ausgeliefert ist, die tatsächliche Kraftstoffeinspritzbedingung so analysiert werden, dass der Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik erfasst werden kann. Selbst wenn der Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik aufgrund eines Alterungsverschleißes variiert, kann der Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik gelernt werden, sodass die Kraftstoffeinspritzbedingung mit einer hohen Genauigkeit gesteuert werden kann.
Der Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik hängt unterdessen von einer Kraftstofftemperatur ab. Wenn der Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik ohne Rücksicht auf die Kraftstofftemperatur gelernt wird, und das Kraftstoffeinspritzbefehlssignal eingerichtet wird, kann die Kraftstoffeinspritzbedingung nicht genau gesteuert werden. Die vorliegenden Erfinder haben solche Probleme herausgefunden.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist angesichts der vorhergehenden Schwierigkeiten gemacht, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kraftstoffeinspritzcharakteristiken-Lernvorrichtung zu schaffen, die eine Steuerung einer Kraftstoffeinspritzbedingung mit einer hohen Genauigkeit ermöglicht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung lernt eine Kraftstoffeinspritzcharakteristiken-Lernvorrichtung einen Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik eines Kraftstoffeinspritzsystems. Das Kraftstoffeinspritzsystem weist einen Kraftstoffinjektor, der den Hochdruckkraftstoff, der in einem Akkumulator akkumuliert ist, durch eine Kraffstoffeinspritzöffnung einspritzt, einen Speicherabschnitt, der einen Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik, den der Kraftstoffinjektor individuell hat, speichert, und einen Kraftstoffeinspritzbefehlsabschnitt, der basierend auf dem Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik ein Kraftstoffeinspritzbefehlssignal erzeugt, auf.
Die Kraftstoffeinspritzcharakteristiken-Lernvorrichtung weist einen Kraftstoffdrucksensor, der in einem Kraftstoffkanal, der den Akkumulator und die Kraftstoffeinspritzöffnung fluidmäßig verbindet, vorgesehen ist, auf. Dieser Kraftstoffdrucksensor erfasst einen Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffkanal. Die Lernvorrichtung weist ferner einen erfassenden Abschnitt für einen Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik, der basierend auf einem Kraftstoffdrucksignalverlauf, der eine Variation eines Erfassungswerts des Kraftstoffdrucksensors darstellt, eine Kraftstoffeinspritzbedingung analysiert und basierend auf der analysierten Kraftstoffeinspritzbedingung den Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik erfasst, einen Kraftstofftemperatursensor, der eine Kraftstofftemperatur erfasst, und einen Lernabschnitt auf, der den Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik in dem Speicherabschnitt zusammen mit der Kraftstofftemperatur, die durch den Kraftstofftemperatursensor erfasst wird, speichert.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann, da der Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik zusammen mit der Kraftstofftemperatur gespeichert ist, basierend auf dem Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik, der der tatsächlichen Kraftstofftemperatur entspricht, das Kraftstoffeinspritzbefehlssignal eingerichtet werden, wodurch die Kraftstoffeinspritzbedingung mit einer hohen Genauigkeit gesteuert werden kann.
Der Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik weist die folgenden Werte auf

(a) eine Kraftstoffeinspritzstart-Zeitverzögerung, von dem Zeitpunkt, zu dem ein Kraftstoffeinspritzbefehl erzeugt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Kraftstoffeinspritzung tatsächlich gestartet wird;
(b) eine Kraftstoffeinspritzende-Zeitverzögerung von dem Zeitpunkt, zu dem ein Befehl zum Beenden der Kraftstoffeinspritzung erzeugt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Kraftstoffeinspritzung tatsächlich beendet wird;
(c) eine Einspritzratenanstiegsgeschwindigkeit (oder eine Kraftstoffdruckabstiegsgeschwindigkeit);
(d) eine Einspritzratenabstiegsgeschwindigkeit (oder eine Kraftstoffdruckanstiegsgeschwindigkeit);
(e) eine maximale Kraftstoffeinspritzrate (oder ihre Kraftstoffdruckabfallmenge); und
(f) einen charakteristischen Wert, der eine Korrelation zwischen einer Befehls-Kraftstoffeinspritzperiode und einer tatsächlichen Kraftstoffeinspritzmenge angibt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung offensichtlicher, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vorgenommen ist, in denen gleiche Teile durch gleiche Bezugsziffern angegeben sind. Es zeigen:
1 ein Aufbaudiagramm, das einen Entwurf eines Kraftstoffeinspritzsystems, an dem eine Kraftstoffeinspritzcharakteristiken-Lernvorrichtung angebracht ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Funktionsblockdiagramm einer ECU;
3A, 3B, 3C und 3D Diagramme zum Erläutern einer Korrelation zwischen einer Kraftstoffdrucksignalform und einer Kraftstoffeinspritzratensignalform;
4 eine schematische Ansicht, die eine erfassende Vorrichtung für eine Kraftstoffeinspritzeigenschaft zeigt;
5 eine grafische Darstellung, die charakteristische Formeln eines erfassten Parameters Td zeigt;
6 ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitung zum Lernen eines erfassten Parameters Td zeigt; und
7 eine grafische Darstellung zum Erläutern eines Verfahrens zum Korrigieren des erfassten Parameters Td basierend auf einer Bezugskraftstofftemperatur Ts.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel, das die vorliegende Erfindung ausführt, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die Kraftstoffeinspritzcharakteristiken-Lernvorrichtung ist an einer internen Verbrennungsmaschine (Dieselmaschine), die vier Zylinder Nr. 1–Nr. 4 hat, angebracht.
1 ist eine schematische Ansicht, die Kraftstoffinjektoren 10, die an jedem Zylinder vorgesehen sind, einen Kraffstoffdrucksensor 20, der an jedem Kraftstoffinjektor 10 vorgesehen ist, eine elektronische Steuereinheit (ECU; ECU = electronic control unit) 30 und dergleichen zeigt.
Ein Kraftstoffeinspritzsystem der Maschine, das Kraftstoffinjektoren 10 aufweist, ist als Erstes erläutert. Ein Kraftstoff in einem Kraftstofftank 40 wird durch eine Hochdruckpumpe 41 hochgepumpt und in einer gemeinsamen Druckleitung (einem Akkumulator) 42 akkumuliert, um jeden Kraftstoffinjektor 10 (Mr. 1–Nr. 4) durch ein Hochdruckrohr 42b damit zu versorgen. Die Kraftstoffinjektoren 10 (Nr. 1–Nr. 4) führen in einer vorbestimmten Reihenfolge aufeinanderfolgend eine Kraftstoffeinspritzung durch. Die Hochdruckpumpe 41 ist eine Tauchkolbenpumpe, die einen Hochdruckkraftstoff intermittierend entlädt.
Bei einem Verbindungsabschnitt zwischen der gemeinsamen Druckleitung 42 und dem Hochdruckrohr 42b ist eine Mündung (ein Drosselabschnitt des Hochdruckrohrs 42b) vorgesehen, um eine Kraftstoffpulsation, die sich durch das Hochdruckkraftstoffrohr 42b zu der gemeinsamen Druckleitung 42 ausbreitet, zu reduzieren. Die Kraftstoffpulsation in der gemeinsamen Druckleitung 42 wird somit so reduziert, dass jeder Kraftstoffinjektor 10 mit einem stabilen Druck mit einem Kraftstoff versorgt werden kann.
Der Kraftstoffinjektor 10 weist einen Körper 11, einen Nadelventilkörper 12, eine Betätigungsvorrichtung 13 und dergleichen auf. Der Körper 11 definiert einen Hochdruckkanal 11a und eine Einspritzöffnung 11b. Der Nadelventilkörper 12 ist in dem Körper 11 untergebracht, um die Einspritzöffnung 11b zu öffnen/schließen.
Der Körper 11 definiert eine Gegendruckkammer 11c, mit der der Hochdruckkanal 11a und ein Niederdruckkanal 11d kommunizieren. Ein Steuerventil 14 schaltet zwischen dem Hochdruckkanal 11a und dem Niederdruckkanal 11d, sodass der Hochdruckkanal 11a mit der Gegendruckkammer 11c kommuniziert, oder der Niederdruckkanal 11d mit der Gegendruckkammer 11c kommuniziert. Wenn die Betätigungsvorrichtung 13 erregt wird und sich das Steuerventil 14 nach unten in 1 bewegt, kommuniziert die Gegendruckkammer 11c mit dem Niederdruckkanal 11d, sodass der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer 11c verringert wird. Der Gegendruck, der an den Ventilkörper 12 angelegt ist, wird folglich verringert, sodass der Ventilkörper 12 geöffnet wird. Wenn unterdessen die Betätigungsvorrichtung 13 entregt wird, und sich das Steuerventil 14 nach oben bewegt, kommuniziert die Gegendruckkammer 11c mit dem Hochdruckkanal 11a, sodass der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer 11c erhöht wird. Der Gegendruck, der an den Ventilkörper 12 angelegt ist, wird folglich erhöht, sodass der Ventilkörper 12 geschlossen wird.
Die ECU 30 steuert die Betätigungsvorrichtung 13, um den Ventilkörper 12 anzutreiben. Wenn der Nadelventilkörper 12 die Einspritzöffnung 11b öffnet, wird der Hochdruckkraftstoff in dem Hochdruckkanal 11a durch die Einspritzöffnung 11b in eine Verbrennungskammer (nicht gezeigt) der Maschine eingespritzt.
Eine Struktur des Kraftstoffdrucksensors 20 ist im Folgenden beschrieben. Der Kraftstoffdrucksensor 20 weist einen Fuß (eine Last- bzw. Kraftmesszelle), ein Drucksensorelement 22, einen Kraftstofftemperatursensor 22a und eine geformte IC 23 auf.
Der Fuß 21 ist an dem Körper 11 vorgesehen. Der Fuß 21 hat ein Diaphragma 21a, das sich ansprechend auf einen hohen Kraftstoffdruck in dem Hochdruckkanal elastisch verformt. Das Drucksensorelement 22 ist auf dem Diaphragma 21a angeordnet, um abhängig von einer elastischen Verformung des Diaphragmas 21a ein Druckerfassungssignal auszugeben. Der Kraftstofftemperatursensor 22a ist ebenfalls auf dem Diaphragma 21a angeordnet, um als die Kraftstofftemperatur eine Temperatur des Diaphragmas 21a zu erfassen.
Die geformte IC 23 weist eine Verstärkerschaltung, die Erfassungssignale, die von dem Drucksensorelement 22 und dem Kraftstofftemperatursensor 22a übertragen werden, verstärkt. Die geformte IC 23 hat ferner eine Übertragungsschaltung, die die Erfassungssignale überträgt, und einen Speicher 23a, der den Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik speichert. Die geformte IC ist mit dem Fuß 21 an dem Kraftstoffinjektor 10 angebracht. Der Speicher 23a ist ein nicht flüchtiger Speicher, wie zum Beispiel ein EEPROM.
Ein Verbinder 15 ist an dem Körper 11 vorgesehen. Die geformte IC 23, die Betätigungsvorrichtung 13 und die ECU 30 sind durch einen Kabelbaum 16, der mit dem Verbinder 15 verbunden ist, miteinander elektrisch verbunden. Das verstärkte Erfassungssignal wird zu der ECU 30 übertragen. Eine solche Signalkommunikationsverarbeitung wird hinsichtlich jedes Zylinders ausgeführt.
Die ECU 30 empfängt von verschiedenen Sensoren Erfassungssignale. Basierend auf diesen Erfassungssignalen wird jede Komponente des Kraftstoffversorgungssystems gesteuert. Die ECU 30 ist aus einem gut bekannten Mikrocomputer aufgebaut. Die ECU erfasst auf der Basis der Erfassungssignale von verschiedenen Sensoren den Betriebszustand der Maschine und eine Anfrage eines Benutzers und betreibt verschiedene Betätigungsvorrichtungen, wie zum Beispiel ein Saugsteuerventil und einen Kraftstoffinjektor 10.
Der Mikrocomputer, der in der ECU 30 angebracht ist, ist im Wesentlichen aus verschiedenen Berechnungsvorrichtungen, Speicherungsvorrichtungen, Signalverarbeitungsvorrichtungen, Kommunikationsvorrichtungen und einer Leistungsquellenschaltung aufgebaut. Der Mikrocomputer weist genauer gesagt eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU; CPU = central processing unit) zum Durchführen von verschiedenen Berechnungen, einen Zufallszugriffsspeicher (RAM; RAM = Random Access Memory) als einen Hauptspeicher zum temporären Speichern von Daten und Operationsresultaten, einen Nur-Lese-Speicher (ROM; ROM = Read Only Memory) als einen Programmspeicher, einen elektrisch beschreibbaren nicht flüchtigen Speicher (EEPROM; EEPROM = electrically veritable non-volatile memory) als einen Datenspeicherungsspeicher (Sicherungsspeicher), einen Sicherungs-RAM (RAM, der von einer Sicherungsleistungsquelle, wie zum Beispiel einer in einem Fahrzeug angebrachten Batterie, mit einer elektrischen Leistung versorgt wird), einen A-D-Wandler, einen Taktgeber und Eingangs-/Ausgangs-Tore (engl.: Ports) zum Eingeben/Ausgeben von Signalen auf. Der ROM speichert verschiedene Arten von Programmen zum Steuern der Maschine. Die Programme weisen Programme betreffend die Kraftstoffeinspritzcharakteristiken und eine Einspritzbefehlskorrektur auf. Der EEPROM speichert verschiedene Arten von Daten, wie zum Beispiel ein Konstruktionsdatum der Maschine.
Wie in 2 gezeigt ist, berechnet basierend auf den Ausgangssignalen von den Sensoren die ECU 30 (der Einspritzbefehlsabschnitt) ein Drehmoment (erforderliches Drehmoment), das an einer Ausgangswelle (einer Kurbelwelle) erzeugt werden sollte, eine erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge „Q” und eine erforderliche Kraftstoffeinspritzstartzeit „T” zum Erhalten des erforderlichen Drehmoments. Ein tatsächlicher Druck „Pc” in dem Hochdruckkanal 11a wird beispielsweise durch den Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst, und eine tatsächliche Kraftstofftemperatur „Th” in dem Hochdruckkanal 11a wird durch den Kraftstofftemperatursensor 22a erfasst. Die ECU 30 berechnet gemäß einer Treibbedingung einer Maschine und einer Beschleuniger- bzw. Gaspedalposition die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge „Q”. und die erforderliche Kraftstoffeinspritzstartzeit „T”.
Der Speicher der ECU 30 speichert ein Kraftstoffeinspritzratenmodell, das eine Variation der Kraftstoffeinspritzrate darstellt, wenn ein Kraftstoffeinspritzbefehlssignal unter einer spezifischen Kraftstoffeinspritzbedingung (einem tatsächlichen Druck „Pc” und einer tatsächlichen Temperatur „Th”) ausgegeben wird. Das Kraftstoffeinspritzbefehlssignal gibt eine Befehls-Einspritzperiode „Tq” und eine Befehls-Einspritzstartzeit „Tc” an. Die Befehls-Einspritzperiode „Tq”, die Befehls-Einspritzstartzeit „Tc”, der tatsächliche Druck „Pc” und die tatsächliche Temperatur „Th” werden mit anderen Worten als Eingangsparameter in das Kraftstoffeinspritzratenmodell eingegeben, wodurch die tatsächliche Kraftstoffeinspritzstartzeit und die tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge als Ausgangsparameter ausgegeben werden.
Mittels dieses Kraftstoffeinspritzratenmodells berechnet die ECU 30 die Befehls-Einspritzperiode „Tq” und die Befehls-Einspritzstartzeit „Tc”, die der erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge „Q” und der erforderlichen Kraftstoffeinspritzstartzeit „T” entsprechen, basierend auf dem tatsächlichen Kraftstoffdruck „Pc” (beispielsweise einem Kraftstoffdruck „P0” in 3C) und der tatsächlichen Kraftstofftemperatur „Th”. Basierend auf der Befehls-Einspritzperiode „Tq” und der Befehls-Einspritzstartzeit „Tc” wird folglich durch den Kraftstoffinjektor 10 eine Kraftstoffeinspritzung ausgeführt, sodass ein Ausgangsdrehmoment der Maschine an einen Zielwert angepasst wird, und eine Emissionsmenge von Feststoffpartikeln bzw. Ruß, NOx und dergleichen reduziert werden kann. Währen die ECU 30 das Kraftstoffeinspritzbefehlssignal zu dem Kraftstoffinjektor 10 überträgt, wird die Betätigungsvorrichtung 13 erregt. Die Zeit, zu der das Kraftstoffeinspritzbefehlssignal ausgegeben wird, entspricht somit der Befehls-Einspritzstartzeit „Te”, und die Zeitperiode, während der das Kraftstoffeinspritzbefehlssignal ausgegeben wird, entspricht der Befehls-Einspritzperiode „Tq”.
Bezug nehmend auf 3A bis 3D ist eine Korrelation zwischen einer Variation des tatsächlichen Kraftstoffdrucks „Pc”, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst wird, und einer Variation der Kraftstoffeinspritzrate im Folgenden beschrieben. Die Variation des tatsächlichen Kraftstoffdrucks ist durch eine Kraftstoffdrucksignalform dargestellt, und die Variation der Kraftstoffeinspritzrate ist durch eine Einspritzratensignalform dargestellt.
3A zeigt ein Kraftstoffeinspritzbefehlssignal, das die ECU 30 zu der Betätigungsvorrichtung 13 liefert. Basierend auf diesem Kraftstoffeinspritzbefehlssignal ist die Betätigungsvorrichtung 13 in Betrieb, um die Einspritzöffnung 11b zu öffnen. Das heißt eine Kraftstoffeinspritzung wird zu einem Puls-ein-Zeitpunkt „t1 (Tc)” des Kraftstoffeinspritzbefehlssignals gestartet, und die Kraftstoffeinspritzung wird zu einem Puls-aus-Zeitpunkt „t2” des Kraftstoffeinspritzbefehlssignals beendet. Während der Befehls-Einspritzperiode „Tq” von dem Zeitpunkt „t1” zu dem Zeitpunkt „t2” ist die Einspritzöffnung 11b geöffnet. Durch Steuern der Befehls-Einspritzperiode „Tq” wird die Kraftstoffeinspritzmenge „Q” gesteuert.
3B zeigt eine Einspritzratensignalform, die eine Variation der Kraftstoffeinspritzrate darstellt, und 3C zeigt eine Kraftstoffdrucksignalform, die eine Variation des Kraftstoffdrucks, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst wird, darstellt. Die in 3C gezeigte Kraftstoffdrucksignalform wird durch fortlaufend Abtasten des Erfassungswerts des Kraftstoffdrucksensors 20 in vorbestimmten Zeitintervallen erhalten. Diese Kraftstoffdrucksignalform stellt eine Variation des Kraftstoffdrucks in dem Hochdruckkanal 11a während einer Kraftstoffeinspritzung dar. Die Abtastperiode ist kürzer als die tatsächliche Kraftstoffeinspritzperiode eingestellt.
Da die Drucksignalform und die Einspritzratensignalform eine Korrelation haben, die im Folgenden beschrieben ist, kann die Einspritzratensignalform aus der erfassten Drucksignalform geschätzt werden. Das heißt, wie in 3A gezeigt ist, dass, nachdem das Kraftstoffeinspritzbefehlssignal zu dem Zeitpunkt „t1” steigt, die Kraftstoffeinspritzung startet, und die Einspritzrate damit startet, sich zu einem Zeitpunkt „R1(tsta)” zu erhöhen. Wenn eine Verzögerungszeit „C1” nach dem Zeitpunkt „R1” verstrichen ist, startet der Erfassungsdruck damit, sich an einem Punkt „P1” zu verringern. Wenn dann die Einspritzrate zu einem Zeitpunkt „R2” die maximale Einspritzrate erreicht, wird an einem Punkt „P2” der Erfassungsdruckabfall gestoppt. Wenn die Einspritzrate damit startet, sich zu einem Zeitpunkt „R3” zu verringern, startet der Erfassungsdruck damit, sich an dem Punkt „P3” zu erhöhen. Danach wird, wenn die Einspritzrate null wird, und die tatsächliche Kraftstoffeinspritzung zu einem Zeitpunkt „R4(tend)” beendet wird, die Erhöhung des Erfassungsdrucks an dem Punkt „P5” gestoppt.
Wie im Vorhergehenden erläutert ist, haben die Drucksignalform und die Einspritzratensignalform eine hohe Korrelation. Da die Einspritzratensignalform den Kraftstoffeinspritzstart-Zeitpunkt (R1), den Kraftstoffeinspritzende-Zeitpunkt (R4) und die Kraftstoffeinspritzmenge (Bereich eines Schattierungsabschnitts in 3B) darstellt, kann durch Schätzen der Einspritzratensignalform aus der Drucksignalform die Kraftstoffeinspritzbedingung analysiert werden.
In der Kraftstoffdrucksignalform hat eine Abstiegsgeschwindigkeit Pα eine hohe Korrelation mit einer Anstiegsgeschwindigkeit Pβ. Basierend auf der Abstiegsgeschwindigkeit Pα und der Anstiegsgeschwindigkeit Pβ werden eine Einspritzratenanstiegsgeschwindigkeit Rα und eine Einspritzratenabstiegsgeschwindigkeit Rβ berechnet. Der Druck an dem Punkt „P1” ist als ein Bezugsdruck „PC” definiert. Eine Druckabfallmenge „dP” von denn Bezugsdruck „P0” wird erfasst, und eine maximale Kraftstoffeinspritzrate „dQmax” wird basierend auf der Druckabfallmenge „dP” berechnet. Nachdem eine Kraftstoffeinspritzung ausgeführt ist, wird der Druck „P0” um einen Druck, der der Kraftstoffeinspritzmenge entspricht, niedriger als der Bezugsdruck „P0”. Der Kraftstoffeinspritzende-Zeitpunkt „tend” wird basierend auf dem Zeitpunkt, zu dem der Kraftstoffdruck den Druck „P0d” an dem Punkt „P4” erreicht, berechnet.
Der Computer berechnet dann die Kraftstoffeinspritzstart-Zeitverzögerung „Td” zwischen dem Befehls-Einspritzstart-Zeitpunkt „Tc” und dem Kraftstoffeinspritzstart-Zeitpunkt „tsta”, und die Kraftstoffeinspritzende-Zeitverzögerung „te” zwischen dem Befehls-Einspritzende-Zeitpunkt „T2” und dem Kraftstoffeinspritzende-Zeitpunkt „tend”.
Die Kraftstoffeinspritzstart-Zeitverzögerung „Td”, der Kraftstoffeinspritzende-Zeitpunkt „tend”, die Einspritzratenanstiegsgeschwindigkeit Rα, die Einspritzratenabstiegsgeschwindigkeit Rβ und die maximale Kraftstoffeinspritzrate „dQmax” sind Erfassungsparameter, die durch Analysieren der Variation des tatsächlichen Kraftstoffdrucks „Pc” erhalten werden. Diese Parameter werden zum Identifizieren von verschiedenen Formeln, die das Einspritzratenmodell M konfigurieren, verwendet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden außerdem diese Erfassungsparameter zusammen mit der Kraftstofftemperatur erfasst.
Bezug nehmend auf 2 ist im Folgenden eine Verarbeitung zum Konfigurieren des Kraftstoffeinspritzratenmodells M beschrieben.
Ein Eingangsverarbeitungsabschnitt „IPP” führt ein Filtern aus, bei dem die Kraftstoffdrucksignalform, die eine Variation des Erfassungswerts (eines tatsächlichen Kraftstoffdrucks „Pc”) des Kraftstoffdrucksensors 20 angibt, durch ein Tiefpassfilter gefiltert wird, um daraus Hochfrequenzrauschen zu entfernen. Kraftstofferhöhungskomponenten aufgrund der Hochdruckpumpe 41 werden dann aus der gefilterten Kraftstoffdrucksignalform, worauf als eine Nicht-Einspritzzylinderkorrektur Bezug genommen ist, entfernt. Während eine Kraftstoffeinspritzung in einem spezifizierten Zylinder ausgeführt wird, wird genauer gesagt eine Druckerhöhung in einem anderen Zylinder, in dem keine Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird, von dem Kraftstoffdruck in dem spezifizierten Zylinder subtrahiert. Der Eingangsverarbeitungsabschnitt „IPP” entfernt aus der Kraftstoffdrucksignalform eine Druckpulsation, die aufgrund eines Kraftstoffeinspritzstarts (eines Öffnens einer Kraftstoffeinspritzöffnung 11b) erzeugt wird. Darauf ist als eine Injektoröffnungs-Druckpulsationskompensation (IOPPC; IOPPC = injector-opening Pressure pulsation compensation) Bezug genommen. In einem Fall, bei dem mehrere Kraftstoffeinspritzungen in einem einzelnen Arbeitstakt ausgeführt werden, wird eine Druckpulsation aufgrund vorangehender Einspritzungen aus der Kraftstoffdrucksignalform entfernt, worauf als eine Druckpulsationskompensation einer vorangehenden Einspritzung (AIPPC; AIPPC = anterior-injection Pressure pulsation compensation) Bezug genommen ist.
Ein Analyseabschnitt „AP” analysiert die Kraftstoffdrucksignalform, um die Kraftstoffeinspritzstartzeit „tsta”, die Kraftstoffeinspritzendezeit „tend”, die Einspritzratenanstiegsgeschwindigkeit Rα, die Einspritzratenabstiegsgeschwindigkeit Rβ und die maximale Kraftstoffeinspritzrate „dQmax” zu erhalten. Der Analyseabschnitt „AP” berechnet ferner Erfassungsparameter (Kraftstoffeinspritzcharakteristiken) der Kraftstoffeinspritzstart-Zeitverzögerung „Td”, des Kraftstoffeinspritzende-Zeitpunkts „tend” und dergleichen.
Der Analyseabschnitt „AP” berechnet genauer gesagt zu jedem Zeitpunkt hinsichtlich des vorhergehenden Übergangs des Kraftstoffdrucks einen Wert einer ersten Ableitung und einen Wert einer zweiten Ableitung. Wenn der Wert einer zweiten Ableitung kleiner als eine Schwelle K ist, die ein negativer Wert ist, wird der aktuelle Zeitpunkt in der Kraftstoffdrucksignalform als der Druckabfallzeitpunkt erfasst. Von dem Zeitpunkt, zu dem eine Kraftstoffeinspritzung gestartet wird, bis zum dem Zeitpunkt, zu dem die Kraftstoffdrucksignalform damit startet, abzusteigen, gibt es eine Zeitverzögerung „C1”, während der sich die Kraftstoffdruckpulsation, die in der Kraftstoffeinspritzöffnung 11b erzeugt wird, zu dem Kraftstoffdrucksensor 20 ausbreitet. Der Zeitpunkt, der um die Zeitverzögerung „C1” früher als der Druckabfallstartzeitpunkt ist, wird daher als der Kraftstoffeinspritzstart-Zeitpunkt „tsta” erfasst.
Wenn ferner ein vorausgehender Wert des Werts einer ersten Ableitung ein positiver Wert ist, und ein gegenwärtiger Wert einer ersten Ableitung kleiner als die Schwelle eines negativen Werts ist, definiert der Analyseabschnitt „AP” die gegenwärtige Zeit als den Druckanstiegsende-Zeitpunkt. Von dem Zeitpunkt, zu dem eine Kraftstoffeinspritzung beendet wird, zu dem Zeitpunkt, zu denn eine Kraftstoffdrucksignalform damit stoppt, anzusteigen, gibt es eine Zeitverzögerung „C2”, während der sich die Kraftstoffdruckpulsation, die in der Kraftstoffeinspritzöffnung 11b erzeugt wird, zu dem Kraftstofdrucksensor 20 ausbreitet. Der Zeitpunkt, der um die Zeitverzögerung „C2” früher als der Druckerhöhungsende-Zeitpunkt ist, wird daher als der Kraftstoffeinspritzende-Zeitpunkt „tend” erfasst.
Der Analyseabschnitt „AP” erfasst die Kraftstoffdruckabstiegsgeschwindigkeit Pα, die einer Neigung der Drucksignalform, mit der sich der Kraftstoffdruck zusammen mit einer Erhöhung der Kraftstoffeinspritzrate verringert, entspricht. Der Analyseabschnitt „AP” erfasst ferner die Kraftstoffdruckanstiegsgeschwindigkeit Pβ, die einer Neigung der Drucksignalform entspricht, mit der der Kraftstoffdruck zusammen mit einer Verringerung der Kraftstoffeinspritzrate ansteigt. Die Kraftstoffdruckabstiegsgeschwindigkeit Pα und die Einspritzratenanstiegsgeschwindigkeit Rα haben eine hohe Korrelation. Die Kraftstoffdruckanstiegsgeschwindigkeit Pβ und die Einspritzratenabstiegsgeschwindigkeit Rβ haben eine hohe Korrelation. Angesichts dessen wird die erfasste Kraftstoffdruckabstiegsgeschwindigkeit Pα mit einem Korrelationskoeffizienten α multipliziert, um die Einspritzratenanstiegsgeschwindkeit Rα zu berechnen. Die erfasste Kraftstoffdruckanstiegsgeschwindigkeit Pβ wird mit einem Korrelationskoeffizienten β multipliziert, um die Einspritzratenabstiegsgeschwindkeit Rβ zu berechnen.
Der Analyseabschnitt „AP” erfasst in der Kraftstoffdrucksignalform die Druckabfallmenge „dP”, die aufgrund der Kraftstoffeinspritzung erzeugt wird. Die Druckabfallmenge „dP” und die maximale Einspritzrate „dQmax” haben eine hohe Korrelation. Angesichts dessen wird die erfasste Druckabfallmenge „dP” mit einem Korrelationskoeffizienten γ multipliziert, um die maximale Einspritzrate „dQmax” zu berechnen.
Ein Lernabschnitt „LP” lernt und speichert die Kraftstoffeinspritzstartzeit „tsta”, den Kraftstoffeinspritzende-Zeitpunkt „tend”, die Einspritzratenanstiegsgeschwindigkeit Rα, die Einspritzratenabstiegsgeschwindigkeit Rβ, die maximale Kraftstoffeinspritzrate „dQmax” und die Kraftstoffeinspritzstart-Zeitverzögerung „Td”. Basierend auf diesen Lernwerten wird dann eine Variation der relativen Einspritzrate (Signalform einer relativen Einspritzrate) erhalten. Diese relative Einspritzrate entspricht der Kraftstoffeinspritzrate und variiert gemäß einer Variation des tatsächlichen Kraftstoffdrucks „Pc”, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst wird. Der Lernabschnitt „LP” wandelt ferner basierend auf einem Einspritzratenmodelllernen die relative Einspritzrate in die tatsächliche Einspritzrate, was später beschrieben ist, und lernt (speichert) die maximale Einspritzrate „dQmax”. Die tatsächliche Einspritzrate und die maximale Einspritzrate „dQmax” sind Absolutwerte, die die tatsächliche Kraftstoffeinspritzrate angeben.
Die ECU 30 definiert angesichts der Parameter (jedes Zeitpunkts und der maximalen Einspritzrate), die durch den Lernabschnitt „LP” gelernt werden, das Einspritzratenmodel M. Während die Kraftstoffeinspritzsteuerung ausgeführt wird, wird das Einspritzratenmodell M verwendet. Die Variation des tatsächlichen Kraftstoffdrucks „Pc” und der tatsächlichen Kraftstofftemperatur „Th” zu dem Zeitpunkt, zu dem das Kraftstoffeinspritzbefehlssignal ausgegeben wird, werden erfasst. Diese Erfassungswerte werden zu dem Einspritzratenmodell M übertragen.
Jeder der Parameter Td, Te, Rα, Rβ und dQmax, der durch den Analyseabschnitt „AP” erfasst wird, ist für jeden Kraftstoffinjektor 10 ein individueller Wert. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, bevor das Kraftstoffeinspritzsystem ausgeliefert wird, ein im Folgenden beschriebenes Experiment ausgeführt, um die Parameter Td, Te, Rα, Rβ und dQmax zu erhalten. Diese Parameter werden in einem Speicher 23a, der an dem Kraftstoffinjektor 10 angebracht ist, als der Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik gespeichert. Es sei bemerkt, dass diese Werte von Kraftstoffeinspritzcharakteristiken von der Kraftstofftemperatur abhängen. Das Experiment wird somit so ausgeführt, dass die Werte von Kraftstoffeinspritzcharakteristiken für jede Kraftstofftemperatur erhalten werden. 5 ist eine grafische Darstellung, die die Variation des Parameters relativ zu der Kraftstofftemperatur angibt und die in dem Speicher 23a gespeichert ist.
4 ist eine schematische Ansicht einer erfassenden Vorrichtung (Experimentalvorrichtung) 50 für eine Kraftstoffeinspritzeigenschaft zum Erhalten der Parameter Td, Te, Rα, Rβ und dQmax. Die Experimentalvorrichtung 50 ist für jeden Kraftstoffinjektor 10 mit einem Druckbehälter 51, einem Führungsrohr 52 und einem Durchflussmesser 53 versehen.
Vor dem Anbringen an der Maschine und dem Ausliefern wird der Kraftstoffinjektor 10 mit dem Druckbehälter 51 verbunden. Der Druckbehälter 51 ist ein hohler Behälter, der fähig ist, den Hochdruckkraftstoff aufzunehmen. Der Innendruck des Druckbehälters 51 leckt nicht nach außen. Die Einspritzöffnung 11b des Kraftstoffinjektors 10 ist in dem Druckbehälter 51 so angeordnet, dass der Kraftstoff in den Druckbehälter 51 eingespritzt wird. Der eingespritzte Kraftstoff fließt hinunter zu einem Bodenabschnitt des Druckbehälters 51. Ein oberes Ende des Führungsrohrs 52 ist mit dem Bodenabschnitt des Druckbehälters 51 verbunden, und ein unteres Ende des Führungsrohrs 52 ist mit dem Durchflussmesser 53 verbunden. Der Kraftstoff in dem Bodenabschnitt des Druckbehälters 51 wird durch das Führungsrohr 52 in den Durchflussmesser 53 eingeleitet.
Die Experhmentalvorrichtung 50 ist mit einem ersten Experimentalkraftstoffdrucksensor 56, der in dem Druckbehälter 51 angeordnet ist, einem zweiten Experimentalkraftstoffdrucksensor 20, der an jedem Kraftstoffinjektor 10 vorgesehen ist, einem ersten Experimentalkraftstofftemperatursensor 57, der an jedem Durchflussmesser 53 vorgesehen ist, einem zweiten Experimentalkraftstofftemperatursensor 22a, der an jedem Kraftstoffinjektor 10 vorgesehen ist, und einem Experimental-Personal-Computer (PC) 55 versehen. Es sei bemerkt, dass der zweite Experimentalkraftstoffdrucksensor dem Kraftstoffdrucksensor 20 in 1 entspricht, und dass der zweite Experimentalkraftstofftemperatursensor 22a dem Kraftstofftemperatursensor 22a in 1 entspricht.
Der erste Experimentalkraftstoffdrucksensor 56, der in dem Druckbehälter 51 angeordnet ist, erfasst einen Innendruck des Druckbehälters 51. Wenn der Kraftstoffinjektor 10 den Kraftstoff in den Druckbehälter 51 einspritzt, wird der Innendruck des Druckbehälters 51 variiert. Der erste Experimentaldrucksensor 56 kann somit aufgrund der Kraftstoffeinspritzung durch den Kraftstoffinjektor 10 eine Kraftstoffdruckvariation erfassen.
Der Durchflussmesser 53 kann eine winzige Flussrate erfassen. Der Durchflussmesser 53 erfasst eine Volumenflussrate eines Fluids, das durch den Durchflussmesser 23 geht. Der Durchflussmesser 53 erfasst genauer gesagt eine Volumenflussrate des Kraftstoffs, der durch den Kraftstoffinjektor 10 eingespritzt wird.
Der erste Experimentalkraftstofftemperatursensor 57 ist in dem Durchflussmesser 53 angeordnet, um eine Temperatur eines Kraftstoffs, der durch den Durchflussmesser 53 geht, zu erfassen. Das heißt, wenn der Durchflussmesser 53 die Kraftstoffflussrate erfasst, erfasst der erste Experimentalkraftstofftemperatursensor 57 die Kraftstofftemperatur. Es sei bemerkt, dass der erste Experimentalkraftstofftemperatursensor 57 in dem Führungsrohr 52 angeordnet sein kann.
Der Experimental-Personal-Computer 55 ist ein gut bekannter Computer, der eine CPU, einen RAM, einen ROM, eine Signalverarbeitungsvorrichtung, ein Eingangs-Ausgangs-Tor, eine Leistungsquellenschaltung und dergleichen hat.
Die Erfassungssignale der vorhergehenden Sensoren werden zu dem PC 55 geliefert. Der PC 55 integriert die Kraftstoffflussrate, die durch den Durchflussmesser 53 erfasst wird, sodass ein Volumen des Kraftstoffs, das durch den Durchflussmesser 53 gegangen ist, das heißt das Volumen des Kraftstoffs, das durch den Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wurde, berechnet wird. Wie im Vorhergehenden entsprechen der Durchflussmesser 53 und der PC 55 einem Volumen erfassenden Abschnitt, der das Volumen eines Kraftstoffs, der in dem Druckbehälter 51 enthalten ist, erfasst.
Basierend auf den Ausgangssignalen der verschiedenen Sensoren wandelt ferner der PC 55 das Volumen eines Kraftstoffs, das durch den Durchflussmesser 53 erfasst wird, in das Volumen eines Kraftstoffs, das durch den Kraftstoffinjektor 10 eingespritzt wird, um, und berechnet eine relative Einspritzrate eines Kraftstoffs, der durch den Kraftstoffinjektor 10 eingespritzt wird. Basierend auf der Variation der relativen Einspritzrate und dem gewandelten Volumen eines Kraftstoffs berechnet dann der PC 55 eine Beziehung zwischen dem Druck, der durch den Drucksensor 56 erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate des Kraftstoffs, der durch den Kraftstoffinjektor 10 eingespritzt wird. Der PC 55 berechnet ferner eine Beziehung zwischen dem Kraftstoffeinspritzbefehlssignal und der tatsächlichen Einspritzrate.
Wenn ferner der Kraftstoffinjektor 10 den Kraftstoff einspritzt, erfasst der Drucksensor 56 den Kraftstoffdruck, der in 3D gezeigt ist. Der Druck in dem Druckbehälter 51 erhöht sich gemäß dem Volumen des Kraftstoffs, der durch den Kraftstoffinjektor 10 eingespritzt wird.
Die vorliegenden Erfinder haben herausgefunden, dass eine Druckerhöhungsmenge in dem Druckbehälter 51 und das Volumen eines Kraftstoffs, der in den Druckbehälter 51 eingespritzt wird, eine Proportianalitätsbeziehung haben. Der Ableitungswert des Drucks in dem Druckbehälter 51 und der Ableitungswert des Kraftstoffvolumens haben eine Proportionalitätsbeziehung. Eine Variation des Ableitungswerts des Drucks stellt eine relative Variation der Einspritzrate, das heißt eine relative Einspritzrate (Bezug nehmend auf 3B), dar.
Da ein integrierter Wert der relativen Einspritzrate ein Volumen eines Kraftstoffs darstellt, wird die relative Einspritzrate durch Anwenden des Volumens eines Kraftstoffs, das durch den Durchflussmesser 53 erfasst wird, in die tatsächliche Einspritzrate gewandelt. Zu dieser Zeit unterscheidet sich die Temperatur eines Kraftstoffs, der durch den Durchflussmesser 53 fließt, von der Temperatur eines Kraftstoffs, der durch den Kraftstoffinjektor 10 eingespritzt wird. Das Volumen eines Kraftstoffs variiert gemäß seiner Temperatur. Wenn somit das Volumen eines Kraftstoffs, das durch den Durchflussmesser 53 erfasst wird, als der integrierte Wert der relativen Einspritzrate angewendet wird, ist es wahrscheinlich, dass die erhaltene tatsächliche Einspritzrate ungenau ist.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird basierend auf dem Erfassungswert des Temperatursensors 57 und dem Erfassungswert des Temperatursensors 22a das Volumen eines Kraftstoffs, das durch den Durchflussmesser 53 erfasst wird, in das Volumen eines Kraftstoffs, der durch den Kraftstoffinjektor 10 eingespritzt wird, gewandelt. Dieses gewandelte Volumen eines Kraftstoffs wird als der integrierte Wert der relativen Einspritzrate angewendet, sodass die relative Einspritzrate in die tatsächliche Einspritzrate gewandelt wird. Die Beziehung zwischen dem Druck, der durch den Drucksensor 20 erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate wird daher genau erhalten. Die Beziehung zwischen dem Druck, der durch den Drucksensor 56 erfasst wird, und der tatsächlichen Einspritzrate wird ebenfalls genau erhalten.
Jeder der Parameter wird zusammen mit der Kraftstofftemperatur gemäß einer folgenden Prozedur gelernt. In der folgenden Beschreibung ist erläutert, dass die Kraftstoffeinspritzstart-Zeitverzögerung „Td” gelernt wird. Die anderen Parameter Te, Rα, Rβ, dQmax werden ebenfalls auf eine gleiche Art und Weise gelernt.
5 zeigt eine charakteristische Formel, die eine Beziehung zwischen dem Parameter „Td” und der Kraftstofftemperatur zeigt. Diese charakteristische Formel ist eine lineare Funktion, in der sich der Parameter „Td” erhöht, sowie die Kraftstofftemperatur höher wird.
Hinsichtlich eines Hauptkraftstoffinjektors 10M als ein Testobjekt wird zuerst die Kraftstofftemperatur variiert, und eine Mehrzahl von Parametern „Td” wird mittels der Experimentalvorrichtung 50 erhalten. Gemäß dem Verfahren der kleinsten Quadrate basierend auf dem erfassten Parameter „Td” wird eine charakteristische Formel L1, die eine Beziehung zwischen der Kraftstofftemperatur und dem Parameter „Td” darstellt, berechnet. Eine Bezugskraftstofftemperatur Ts ist beispielsweise bei 40°C definiert.
Hinsichtlich eines anderen Kraftstoffinjektors 18 als der Hauptkraftstoffinjektor 10M wird dann der Parameter „Td” bei der Bezugskraftstofftemperatur Ts mittels der Experimentalvorrichtung 50 erfasst. Bei der Bezugskraftstofftemperatur Ts werden der Parameter „Td” des Hauptkraftstoffinjektors 10M und der Parameter „Td” eines anderen Kraftstoffinjektors 10 miteinander verglichen, um dazwischen einen Unterschied ΔTds zu erhalten. Basierend auf dem Unterschied ΔTds wird dann die charakteristische Formel L1 korrigiert, sodass eine andere charakteristische Formel L2 hinsichtlich eines anderen Kraftstoffinjektors 10 berechnet wird. Die Neigungen der charakteristischen Formeln (linearen Linien) L1 und L2 sind genauer gesagt einander gleich. Die lineare Linie L1 ist um den Unterschied ΔTds versetzt, um die lineare Linie L2 zu erhalten.
Diese lineare Linie (charakteristische Formel) L2 ist in dem Speicher 23a oder einem anderen Speicher der ECU 30 gespeichert. Nach dem Ausliefern wird der Parameter „Td”, der der aktuellen Kraftstofftemperatur entspricht, gemäß der gespeicherten Formel L2 berechnet. Dieser berechnete Parameter „Td” spiegelt sich in dem Kraftstoffeinspritzratenmodell M wider. Da der Parameter „Td” aufgrund eines Alterungsverschleißes des Kraftstoffinjektors 10 variiert, wird die charakteristische Formel L2 gelernt und fortlaufend aktualisiert, wie es durch Formeln L3 und L4 in 5 gezeigt ist.
Nachdem der Kraftstoffinjektor 10 ausgeliefert ist, wird die charakteristische Formel L2 wie folgt gelernt.
6 ist ein Flussdiagramm, das eine Lernverarbeitung der charakteristischen Formel, die zu spezifizierten Zeitintervallen wiederholt ausgeführt wird, zeigt. Bei einem Schritt S10 wird von dem Kraftstofftemperatursensor 22a eine aktuelle Kraftstofftemperatur erhalten. Bei einem Schritt S11 wird bestimmt, ob die erhaltene Kraftstofftemperatur innerhalb eines spezifizierten Bereichs (T1–T2) ist. Die vorhergehende Bezugtemperatur Ts ist in diesem spezifizierten Bereich (T1–T2) umfasst.
Wenn die Antwort bei dem Schritt S11 NEIN ist, schreitet die Prozedur zu einem Schritt S12 (Korrekturabschnitt) fort, bei dem der berechnete Parameter „Td” wie folgt korrigiert wird. Ein Bezug „Ga” in 7 markiert einen Wert des Parameters „Td” eines Falls, bei dem die Kraftstofftemperatur, die bei dem Schritt S10 erhalten wird, höher als 12 ist. In einem solchen Fall wird der Wert „Ga” des Parameters „Td” in einen Wert „Gb” bei der Bezugskraftstofftemperatur Ts gewandelt. Gemäß der Neigung bzw. Steigung der charakteristischen Formel L2 vor dem Lernen wird beispielsweise der Wert „Ga” auf den Wert „Gb” korrigiert.
Wenn die Antwort bei dem Schritt S11 JA ist, schreitet die Prozedur zu einem Schritt S13 fort, bei dem der berechnete Parameter „Td” als der Parameter „Td”, der der Bezugskraftstofftemperatur Ts entspricht, verwendet wird. Ein Bezug „Gc” in 7 markiert einen Wert des Parameters „Td” eines Falls, bei dem die Kraftstofftemperatur, die bei dem Schritt S10 erhalten wird, innerhalb des spezifizierten Bereichs (T1–T2) ist. In einem solchen Fall wird der Wert „Gc” des Parameters „Td” nicht korrigiert und als ein Wert des Parameters „Td” bei der Bezugskraftstofftemperatur „Ts” verwendet.
Bei einem Schritt S14 wird der korrigierte Parameter „Td”, der einen Wert „Gb” hat, oder der berechnete Parameter „Td”, der einen Wert „Gc” hat, in einem Speicher der ECU 30 als der Parameter „Td”, der der Bezugskraftstofftemperatur Ts entspricht, gespeichert.
Wenn die Kraftstofftemperatur eine spezifizierte obere Grenze überschreitet, wird der Flüssigkraftstoff in einen Gas-Flüssig-Zweiphasen-Zustand gewandelt. Wenn die Kraftstofftemperatur unter eine spezifizierte untere Grenze fällt, verfestigt sich der Flüssigkraftstoff. Wenn der Kraftstoff nicht in der Flüssigphase ist, ist es vorzuziehen, das Lernen des erfassten Parameters zu verbieten. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es verboten, dass der erfasste Parameter „Td” bei dem Schritt S14 in einem Speicher gespeichert wird, wenn die Kraftstofftemperatur höher als die obere Grenze oder niedriger als die untere Grenze ist. Das heißt das Lernen des erfassten Parameters „Td” ist verboten.
Bei einem Schritt S15 wird bestimmt, ob eine gespeicherte Anzahl „n” des erfassten Parameters „Td” kleiner als eine spezifizierte Anzahl „m” ist. Bis die Anzahl „n” die spezifizierte Anzahl „m” erreicht, wird die Prozedur von dem Schritt S10 bis zu dem Schritt S14 wiederholt ausgeführt. Wenn die Anzahl „n” die Anzahl „m” wird, schreitet die Prozedur zu einem Schritt S16 fort. Bei dem Schritt S16 wird ein Durchschnitt der erfassten Parameter „Td”, die in dem Speicher gespeichert sind, als ein Lernwert „Tdave” berechnet.
Bei einem Schritt S17 berechnet der Computer einen Unterschied ΔTd zwischen einem Lernwert „Tdave” und dem erfassten Parameter „Tds” bei der Bezugskraftstofftemperatur „Ts” auf der charakteristischen Formel L2. Bei einem Schritt S18 bestimmt der Computer, ob der Unterschied ΔTd größer als oder gleich einem spezifizierten Wert ist.
Wenn die Antwort bei dem Schritt S18 NEIN ist, schreitet die Prozedur zu einem Schritt S20 (Lernabschnitt) fort, bei dem die charakteristische Formel L2 um den Unterschied ΔTd versetzt wird, sodass die charakteristische Formel L3 erhalten wird. Wenn die Antwort bei dem Schritt S18 JA ist, schreitet die Prozedur zu einem Schritt S19 (Lernabschnitt) fort, bei dem eine Neigung der charakteristischen Formel L2 korrigiert wird, sodass die charakteristische Formel L4 erhalten wird. Eine Mehrzahl von Parameter „Td” (Ga oder Gc) wird beispielsweise, bevor dieselbe bei dem Schritt S12 korrigiert wird, erhalten, und eine gerade Linie wird gemäß dem Verfahren der kleinsten Quadrate basierend auf den vorhergehenden Parameter berechnet. Diese berechnete gerade Linie bzw. Gerade ist als die charakteristische Formel L4 definiert.
Die Lernprozedur der Kraftstoffeinspritzstart-Zeitverzögerung „Td” ist im Vorhergehenden beschrieben. Die anderen Parameter werden ferner zusammen mit der Kraftstofftemperatur gelernt. Betreffend die Kraftstoffeinspritzstart-Zeitverzögerung „Td”, wie in 5 gezeigt ist, wird die Kraftstoffeinspritzstart-Zeitverzögerung „Td” länger, sowie die Kraftstofftemperatur höher wird. Hinsichtlich der anderen Parameter werden, sowie die Kraftstofftemperatur höher wird, Parameter kleiner.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Werte von Einspritzcharakteristiken, die der Analyseabschnitt „AP” berechnet, als charakteristische Formeln L2, L3 und L4 zusammen mit der Kraftstofftemperatur gespeichert. Basierend auf den gespeicherten charakteristischen Formeln L2, L3 und L4 wird dann das Kraftstoffeinspritzratenmodell „M” eingerichtet. Basierend auf dem Kraftstoffeinspritzratenmodell „M” und der Kraftstofftemperatur, die durch den Kraftstofftemperatursensor 22a erfasst wird, berechnet der Computer ferner die Befehls-Einspritzperiode „Tq” und die Befehls-Einspritzstartzeit „Tc”, die der erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge „Q” und der erforderlichen Kraftstoffeinspritzstartzeit „T” entsprechen. Da die Befehls-Einspritzperiode „Tq” und die Befehls-Einspritzstartzeit „Tc” basierend auf den erfassten Parametern Td, Te, Rα, Rβ und dQmax berechnet werden, können die tatsächliche Kraftstoffeinspritzstartzeit und die tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge mit einer hohen Genauigkeit gesteuert werden.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird außerdem eine Mehrzahl von erfassten Parameter „Td”, die der Bezugskraftstofftemperatur Ts entsprechen, gespeichert, und ein Durchschnitt der Parameter wird als der Lernwert „Tdave” berechnet. Die Lerngenauigkeit der charakteristischen Formel kann somit verbessert werden.
Obwohl die Beziehung (charakteristische Formel) zwischen den erfassten Parametern Td, Te, Rα, Rβ, dQmax und der Kraftstofftemperatur aufgrund einer individuellen Streuung und einer Alterungsverschlechterung des Kraftstoffinjektors 10 variiert, ist es selten, dass die Neigung der charakteristischen Formel L2 variiert. Die Werte der erfassten Parameter in dem gesamten Bereich der Kraftstofftemperatur erhöhen sich gesamt oder verringern sich gesamt. Angesichts des Vorhergehenden ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn der Unterschied ΔTd kleiner als der spezifizierte Wert ist, die charakteristische Formel L2 um den Unterschied ΔTd versetzt, um die Formel L2 in die Formel L3 zu aktualisieren. Die charakteristische Formel L3 stellt mit einer hohen Genauigkeit die Beziehung zwischen dem tatsächlich erfassten Parameter „Td” und der Kraftstofftemperatur dar.
Wenn unterdessen der Unterschied ΔTd nicht kleiner als der spezifizierte Wert ist, ist es wahrscheinlich, dass die Kraftstoffeigenschaft variiert. In einem solchen Fall tendiert die Neigung der charakteristischen Formel dazu, zu variieren. Angesichts des Vorhergehenden wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn der Unterschied ΔTd nicht kleiner als der spezifizierte Wert ist, basierend auf einer Mehrzahl von erfassten Parametern „Td” die Neigung der ungelernten charakteristischen Formel L2 berechnet, um die charakteristische Formel L2 in die charakteristische Formel L4 zu aktualisieren. Die charakteristische Formel L4 stellt mit einer hohen Genauigkeit die Beziehung zwischen dem tatsächlich erfassten Parameter „Td” und der Kraftstofftemperatur dar.
[ANDERES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL]
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt, kann jedoch beispielsweise auf die folgende Art und Weise durchgeführt werden. Die charakteristische Konfiguration jedes Ausführungsbeispiels kann ferner kombiniert sein.
Der Kraftstofftemperatursensor 22a kann an dem Hochdruckrohr 42b oder der gemeinsamen Druckleitung 42 vorgesehen sein.
Der Kraftstoffdrucksensor 20 kann ferner stromabwärts von dem Auslass 42a der gemeinsamen Druckleitung 42 an dem Hochdruckrohr 42b vorgesehen sein.
Die Werte der Kraftstoffeinspritzcharakteristiken können zusammen mit der Kraftstofftemperatur und dem Kraftstoffdruck in der gemeinsamen Druckleitung 42 gespeichert sein.
Die vorliegende Erfindung kann auf eine Direkteinspritzmaschine, die ein Zuleitungsrohr, in dem Kraftstoff akkumuliert wird, hat, angewendet sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2009-74535 A [0003]
JP 2009-57926 A [0003]

Claims

Kraftstoffeinspritzcharakteristiken-Lernvorrichtung, die einen Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik eines Kraftstoffeinspritzsystems lernt, wobei das Kraftstoffeinspritzsystem folgende Merkmale aufweist: einen Kraftstoffinjektor (10), der den Hochdruckkraftstoff, der in einem Akkumulator (42) akkumuliert wird, durch eine Kraftstoffeinspritzöffnung (11b) einspritzt; einen Speicherabschnitt (23a), der Kraftstoffeinspritzcharakteristiken, die der Kraftstoffinjektor individuell hat, speichert; und einen Kraftstoffeinspritzbefehlsabschnitt (30), der basierend auf den Kraftstoffeinspritzcharakteristiken ein Kraftstoffeinspritzbefehlssignal erzeugt, wobei die Kraftstoffeinspritzcharakteristiken-Lernvorrichtung folgende Merkmale aufweist: einen Kraftstoffdrucksensor (20), der in einem Kraftstoffkanal (11a, 42b), der den Akkumulator (42) und die Kraftstoffeinspritzöffnung (11b) fluidmäßig verbindet, vorgesehen ist, wobei der Kraftstoffdrucksensor (20) einen Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffkanal erfasst; einen erfasssenden Abschnitt (AP) für einen Wert einer Kraffstoffeinspritzcharakteristik, der basierend auf einer Kraftstoffdrucksignalform, die eine Variation eines Erfassungswerts des Kraftstoffdrucksensors (20) darstellt, eine Kraftstoffeinspritzbedingung analysiert, wobei der erfassende Abschnitt (AP) für einen Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik basierend auf der analysierten Kraftstoffeinspritzbedingung den Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik erfasst; einen Kraftstofftemperatursensor (22a), der eine Kraftstofftemperatur erfasst; und einen Lernabschnitt (S19, S20), der die Kraftstoffcharakteristiken in dem Speicherabschnitt (23a) zusammen mit der. Kraftstofftemperatur, die durch den Kraftstofftemperatursensor (22a) erfasst wird, speichert.
Kraftstoffeinspritzcharakteristiken-Lernvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Speicherabschnitt (23a) eine charakteristische Formel, die eine Beziehung zwischen den Kraftstoffeinspritzcharakteristiken und der Kraftstofftemperatur darstellt, speichert, und der Lernabschnitt (S19, S20) basierend auf dem Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik, der durch den erfassenden Abschnitt (AP) für einen Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik erfasst wird, die charakteristische Formel aktualisiert.
Kraftstoffeinspritzcharakteristiken-Lernvorrichtung nach Anspruch 2, bei der wenn ein Unterschied zwischen dem Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik, der durch den erfassenden Abschnitt (AP) für einen Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik erfasst wird, und einem Wert einer nicht gelernten Kraftstoffeinspritzcharakteristik der in dem Speicherabschnitt gespeichert ist, kleiner als ein spezifizierter Wert ist, der Lernabschnitt die charakteristische Formel vor einem Lernen in eine charakteristische Formel, die durch den Unterschied versetzt ist, aktualisiert.
Kraftstoffeinspritzcharakteristiken-Lernvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der, wenn ein Unterschied zwischen dem Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik, der durch den erfassenden Abschnitt (AP) für einen Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik erfasst wird, und einem Wert einer nicht gelernten Kraftstoffeinspritzcharakteristik, der in dem Speicherabschnitt gespeichert ist, nicht kleiner als ein spezifizierter Wert ist, der Lernabschnitt die charakteristische Formel vor einem Lernen in eine charakteristische Formel, deren Neigung gemäß dem Unterschied variiert ist, aktualisiert.
Kraftstoffeinspritzcharakteristiken-Lernvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit ferner: einem Korrekturabschnitt (S12), der die Kraftstoffeinspritzcharakteristiken, die einer aktuellen Kraftstofftemperatur entsprechen, in Kraftstoffeinspritzcharakteristiken, die einer Bezugskraftstofftemperatur entsprechen, in einem Fall korrigiert, bei dem die aktuelle Kraftstofftemperatur, die durch den Kraftstofftemperatursensor erfasst wird, außerhalb eines spezifizierten Temperaturbereichs ist, wobei die Bezugskraftstofftemperatur innerhalb des spezifizierten Temperaturbereichs ist, wobei der Lernabschnitt (S19, S20) die korrigierten Kraftstoffeinspritzcharakteristiken zusammen mit der Bezugskraftstofftemperatur. in dem Speicherabschnitt (23a) speichert.
Kraftstoffeinspritzcharakteristiken-Lernvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der, wenn die Kraftstofftemperatur, die durch den Kraftstofftemperatursensor erfasst wird, einen spezifizierten oberen Grenzwert überschreitet oder unter einen unteren spezifizierten Grenzwert fällt, es verboten ist, dass der Wert einer Kraftstoffeinspritzcharakteristik, der der Kraftstofftemperatur entspricht, in dem Speicherabschnitt (23a) gespeichert wird.