DE102012100622B4

DE102012100622B4 - Kraftstoffeinspritzungssteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102012100622B4
Application number: DE102012100622.9A
Authority: DE
Inventors: Naoyuki Yamada
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2012-01-25
Publication date: 2018-04-05
Anticipated expiration: 2032-01-26
Also published as: DE102012100622A1; JP5321606B2; JP2012158999A

Abstract

Kraftstoffeinspritzungssteuerungsvorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzungssystem, welches einen Kraftstoffinjektor (10), der Kraftstoff, der in einem Sammler (42) gesammelt ist, einspritzt, und einen Kraftstoffdrucksensor (20) zum Erfassen eines Kraftstoffdrucks in einer Kraftstoffdruckzuführpassage vom Sammler (42) zu einer Einspritzöffnung (11b) des Kraftstoffinjektors (10) enthält, wobei die Kraftstoffeinspritzungssteuerungsvorrichtung aufweist: einen Kraftstoffdruckkurvenverlauferfassungsabschnitt (S10), welcher eingerichtet ist, eine Veränderung des Kraftstoffdrucks basierend auf einem Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors (20) als einen Kraftstoffdruckkurvenverlauf zu erfassen; einen Einspritzratenparameterberechnungsabschnitt (31, S30), welcher eingerichtet ist, einen Einspritzratenparameter, der zum Bestimmen eines Einspritzratenkurvenverlaufs entsprechend des Kraftstoffdruckkurvenverlaufs erforderlich ist, zu berechnen; einen Einspritzratenparameterlernabschnitt (32, S34), welcher eingerichtet ist, den Einspritzratenparameter zu erlernen; einen Einspritzungsbefehlssignaleinstellabschnitt (33, S43), welcher eingerichtet ist, ein Einspritzungsbefehlssignal entsprechend einem erforderlichen Einspritzungszustand basierend auf dem gelernten Einspritzratenparameter einzustellen, und welcher eingerichtet ist, das Einspritzungsbefehlssignal an den Kraftstoffinjektor (10) zu übertragen; einen Korrelationsmodellspeicherabschnitt (30m), welcher eingerichtet ist, ein Korrelationsmodell, das eine Korrelation zwischen dem Einspritzratenparameter und einem Umgebungswert, welcher einen Wert des Einspritzratenparameters verändert, zu speichern; und einen Referenzumgebungskonvertierungsabschnitt (S33), welcher eingerichtet ist, den Einspritzratenparameter, welcher durch den Einspritzratenparameterberechnungsabschnitt (31, S30) berechnet wird, basierend auf dem gegenwärtigen Umgebungswert und dem ...

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzungssteuerungsvorrichtung zum Steuern eines Einspritzungszustands von Kraftstoff, welcher in einer Verbrennungsmaschine verbrannt wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine Kraftstoffeinspritzungssteuerungsvorrichtung überträgt ein Einspritzungsbefehlssignal an einen Kraftstoffinjektor, so dass eine Kraftstoffeinspritzungsstartzeit und eine Kraftstoffeinspritzmenge gesteuert werden. Allerdings liegt zwischen einem Einspritzungsbefehlszeitpunkt und einem tatsächlichen Einspritzungszeitpunkt eine gewisse Zeit. Kraftstoffeinspritzratenparameter, wie z. B. eine Zeitverzögerung und individuelle Unterschiede beim Kraftstoffinjektor selbst werden zuvor durch Tests erhalten und in einen Speicher gespeichert. Basierend auf den gespeicherten Einspritzratenparametern erstellt die Steuerung ein Einspritzungsbefehlssignal, so dass eine gewünschte Kraftstoffeinspritzungsstartzeit und eine gewünschte Kraftstoffeinspritzmenge erhalten werden.
Die vorstehenden Einspritzratenparameter variieren jedoch aufgrund einer vorangeschrittenen Verschlechterung bzw. Alterung des Kraftstoffinjektors. In der JP 2008-144 749 A , der JP 2009-74 535 A und der JP 2010-223 185 A wird eine Kraftstoffeinspritzungssteuerungsvorrichtung dargestellt, in welcher ein Kraftstoffdrucksensor stromabwärts einer Common-Rail angeordnet ist, und ein Einspritzratenkurvenverlauf erhalten wird. Basierend auf dem Einspritzratenkurvenverlauf werden die Einspritzratenparameter berechnet. Gemäß dieser Steuerung kann, da die Einspritzrate gelernt werden kann, der Kraftstoffeinspritzungszustand derart genau gesteuert werden, dass der gewünschte Kraftstoffeinspritzungsstartzeitpunkt und die gewünschte Kraftstoffeinspritzmenge erhalten werden können. Genauer gesagt enthalten die Einspritzratenparameter eine Einspritzungsstartzeitverzögerung ”td”, eine Einspritzungsendzeitverzögerung ”te”, eine Einspritzratenanstiegsneigung Rα, eine Einspritzratenabfallneigung Rβ und eine maximale Einspritzrate Rmax, wie in den 2A bis 2C dargestellt.
Die Werte der Einspritzratenparameter variieren jedoch gemäß eines gegenwärtigen Umgebungszustands, wie z. B. einer Kraftstofftemperatur, einem Verbrennungsdruck, einem Ladedruck, einer EGR-Menge, einem Einspritzintervall bei einer Mehrfacheinspritzung, und dergleichen. Falls die Einspritzdatenparameter nicht bezüglich des vorstehenden Umgebungszustands gelernt werden und dieser Umgebungszustand sich plötzlich verändert hat, kann der Kraftstoffeinspritzungszustand während einer Übergangsdauer, bis der Einspritzratenparameter entsprechend des veränderten Umgebungszustands gelernt worden ist, nicht mit einer hohen Genauigkeit gesteuert werden.
Falls hingegen die Einspritzratenparameter unter Berücksichtigung aller Umgebungsbedingungen bzw. Umgebungszustände gelernt werden, wird eine Speicherkapazität eines Speichers erhöht und dabei auch eine Lernprozessverarbeitungslast.
Weiterer Stand der Technik ist aus der DE 10 2010 017 326 A1 , der DE 10 2010 017 367 A1 und der EP 1 986 067 B1 bekannt.
Die DE 10 2010 017 326 A1 offenbart eine Lernvorrichtung, welche einen Steuerparameter (beispielsweise eine Einspritzungsbeginn-Ansprechverzögerung) welche zur Entscheidung eines Steuerinhaltes einer Einspritzvorrichtung (gesteuertes Objekt) in Beziehung zu einer Kriteriumsvariablen (beispielsweise dem Brennstoffdruck) verwendet wird, lernt. Die Lernvorrichtung besitzt einen Speicherabschnitt zur Speicherung eines Lernvektors, welcher aus dem Steuerparameter und der Kriteriumsvariablen besteht. Die Lernvorrichtung besitzt einen Messvektor-Gewinnungsabschnitt zur Gewinnung eines Messvektors, welcher aus einem Messwert des Steuerparameters und einem Messwert der Kriteriumsvariablen besteht. Die Lernvorrichtung besitzt einen Korrekturabschnitt zur Korrektur des Lernvektors auf der Basis des Messvektors und zur Durchführung einer Speicherung und Aktualisierung des Lernvektors in dem Speicherabschnitt.
Die DE 10 2010 017 367 offenbart eine Kraftstofftemperaturerfassungsvorrichtung, welche Kraftstofftemperatursensoren der jeweiligen Zylinder zum Erfassen der Kraftstofftemperatur umfasst. Jeder Kraftstofftemperatursensor ist näher an einer Einspritzöffnung angeordnet als zu einem Druckspeicher in einer Kraftstoffleitung, die sich von dem Kraftstoffspeicher zur Einspritzöffnung erstreckt. Die Vorrichtung umfasst einen Mittelwertberechnungsabschnitt zum Berechnen eines Mittelwerts der Kraftstofftemperaturerfassungswerte, welche von den Kraftstofftemperatursensoren der jeweiligen Zylinder erfasst wurden. Die Vorrichtung umfasst einen Abweichungsberechnungsabschnitt zum Berechnen von Abweichungen zwischen dem Mittelwert und der Kraftstofftemperaturerfassungswerte der jeweiligen Kraftstofftemperatursensoren. Die Vor- richtung umfasst einen Korrekturabschnitt zum Korrigieren der Kraftstofftemperaturerfassungswerte von jedem der Kraftstofftemperatursensoren, um die Abweichung für jeden Kraftstofftemperatursensor an Null anzunähern.
Die EP 1 986 067 B1 offenbart ein elektronisches Steuersystem zur Steuerung einer Anlagentemperatur das nichtlineare Funktionen (Tabelle und Kennfeld) eines Temperaturschätzmodells auf der Basis von Ausgängen eines Temperatursensors korrigiert. Das elektronische Steuerungssystem berechnet für ein Anlagenmodell, das zur Berechnung eines geschätzten Anlagen-Temperaturwerts erstellt wurde, einen geschätzten Temperaturwert unter Verwendung eines Korrelationsmodells zwischen einem ersten Parameter bezüglich der Anlage und einem zweiten Parameter bezüglich des Anlagenmodells. Dieses Steuerungssystem steuert die Anlagen-Temperatur auf der Grundlage des berechneten geschätzten Anlagen-Temperaturwerts. Das Steuersystem definiert auch eine Vielzahl von Funktionen (Wi) in einem Bereich von mehreren der ersten Parameter für das Korrelationsmodell, berechnet Korrekturkoeffizienten (Kli, Kci), die die Höhe der Vielzahl von Funktionen auf der Grundlage der Ausgabe des Temperatursensors und dem berechneten geschätzten Temperaturwert der Anlage einstellen, und korrigiert das Korrelationsmodell durch die Vielzahl von Funktionen (Wi) und Korrekturkoeffizienten (Kli, Kci).
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich der vorstehenden Problematik geschaffen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Kraftstoffeinspritzungssteuerungsvorrichtung vorzusehen, welche einen Kraftstoffeinspritzungszustand mittels eines Einspritzratenparameters entsprechend eines gegenwärtigen Umgebungszustands genau steuern kann, während eine Speicherkapazität eines Speichers und eine Lernprozessverarbeitungslast nur begrenzt erhöht werden.
Diese Aufgabe wird mit Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Kraftstoffeinspritzungssteuerungsvorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzungssystem vorgesehen, welches einen Kraftstoffinjektor, der Kraftstoff, der in einem Sammler angesammelt ist, einspritzt, und einen Kraftstoffdrucksensor zum Erfassen eines Kraftstoffdrucks in einer Kraftstoffzuführpassage von dem Sammler zur Einspritzöffnung des Kraftstoffinjektors, enthält. Die Kraftstoffeinspritzungssteuerungsvorrichtung enthält: einen Kraftstoffdruckkurvenverlauferfassungsabschnitt, welcher eingerichtet ist, eine Veränderung des Kraftstoffdrucks basierend auf einem Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors als Kraftstoffdruckkurvenverlauf zu erfassen; einen Einspritzratenparameterberechnungsabschnitt, welcher eingerichtet ist, einen Einspritzratenparameter zu berechnen, der zum Bestimmen eines Einspritzratenkurvenverlaufs entsprechend des Kraftstoffdruckkurvenverlaufs erforderlich ist; einen Einspritzratenparameterlernabschnitt, welcher eingerichtet ist, den Einspritzratenparameter zu erlernen; und einen Einspritzungsbefehlssignaleinstellabschnitt, welcher eingerichtet ist, ein Einspritzungsbefehlssignal entsprechend einem erforderlichen Einspritzungszustand basierend auf dem gelernten Einspritzratenparameter einstellt, und welcher das Einspritzungsbefehlssignal an den Kraftstoffinjektor überträgt.
Die Kraftstoffeinspritzungssteuerungsvorrichtung enthält ferner: einen Korrelationsmodellspeicherabschnitt, welcher eingerichtet ist, ein Korrelationsmodell speichert, das eine Korrelation zwischen dem Einspritzratenparameter und einem Umgebungswert, welcher einen Wert des Einspritzratenparameters verändert, speichert; und einen Referenzumgebungskonvertierungsabschnitt, welcher eingerichtet ist, den Einspritzratenparameter, der durch den Einspritzratenparameterberechnungsabschnitt berechnet wird, basierend auf dem gegenwärtigen Umgebungswert und dem Korrelationsmodell in einen Einspritzratenparameter entsprechend einem Referenzumgebungswert konvertiert. Der Einspritzratenparameterlernabschnitt ist eingerichtet, den Einspritzratenparameter, welcher durch den Referenzumgebungskonvertierungsabschnitt konvertiert worden ist, zu erlernen.
Gemäß den Versuchen des Erfinders hat sich herausgestellt, dass die Korrelation zwischen dem Einspritzratenparameter und dem Umgebungswert ermittelt bzw. abgeschätzt werden kann. Zum Beispiel wird die Viskosität des Kraftstoffs niedriger und eine Kraftstoffeinspritzungsstartzeitverzögerung ”Td” (Einspritzratenparameter) wird verlängert, wenn die Kraftstofftemperatur (Umgebungstemperatur) höher wird, wie in 7(a) dargestellt. Darüber hinaus wird die Kraftstoffeinspritzungsstartzeitverzögerung ”Td”, gemäß einer Veränderung in dem Einspritzintervall (Umgebungswert) bei einer Mehrfacheinspritzung, gemäß einer spezifischen bzw. festgelegten Regel, wie in den 8(a1) und 8(a2) dargestellt, periodisch verändert.
Hinsichtlich des vorstehenden wird ein Korrelationsmodell, das eine Korrelation zwischen dem Einspritzratenparameter und dem Umgebungswert darstellt, zuvor gespeichert. Anschließend werden die Einspritzratenparameter (erfasste Parameter), die basierend auf dem erfassten Kraftstoffdruckkurvenverlauf berechnet werden, entsprechend dem Referenzumgebungswert basierend auf dem gegenwärtigen Umgebungswert und dem Korrelationsmodell in die Einspritzratenparameter (Referenzparameter) zu konvertieren.
Gemäß des Vorstehenden, da der Einspritzratenparameter, der derart konvertiert wird, dass er dem Referenzumgebungswert entspricht, gelernt wird, ist es beschränkt, dass eine Speicherkapazität zum Lernen und eine Lernprozessverarbeitungslast vergrößert werden.
Darüber hinaus, wenn das Einspritzungsbefehlssignal basierend auf dem gelernten Einspritzratenparameter hinsichtlich einer Differenz zwischen dem gegenwärtigen Umgebungswert und dem Referenzumgebungswert erstellt wird, kann das Einspritzungsbefehlssignal gemäß dem gegenwärtigen Umgebungswert erstellt werden. Daher, selbst wenn sich die Umgebungswerte plötzlich verändern, können die Einspritzungsbefehlssignale gemäß den plötzlich veränderten Umgebungswerten ermittelt bzw. erstellt werden, auch bevor das Lernen der Einspritzratenparameter abgeschlossen ist. Selbst während der Übergangsdauer, in welcher sich der Umgebungswert plötzlich verändert, kann der Kraftstoffeinspritzungszustand genau gesteuert werden.
Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung enthält eine Kraftstoffeinspritzungssteuerungsvorrichtung: einen Kraftstoffdruckkurvenverlauferfassungsabschnitt, welcher eingerichtet ist, eine Veränderung des Kraftstoffdrucks basierend auf einem Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors als einen Kraftstoffdruckkurvenverlauf zu erfassen; einen Einspritzratenparameterberechnungsabschnitt, welcher eingerichtet ist, einen Einspritzratenparameter zu berechnen, der zum Bestimmen eines Einspritzratenkurvenverlaufs entsprechend dem Kraftstoffdruckkurvenverlauf erforderlich ist; einen Einspritzratenparameterlernabschnitt, welcher eingerichtet ist, den Einspritzratenparameter zu erlernen; und einen Einspritzungsbefehlssignaleinstellabschnitt, welcher eingerichtet ist, ein Einspritzungsbefehlssignal basierend auf dem gelernten Einspritzratenparameter entsprechend einem erforderlichen Einspritzungszustand einzustellen, und welcher das Einspritzungsbefehlssignal an den Kraftstoffinjektor überträgt.
Ferner enthält die Steuerung: einen Korrelationsmodellspeicherabschnitt, welcher eingerichtet ist, ein Korrelationsmodell zu speichern, das eine Korrelation zwischen dem Einspritzratenparameter und einem Umgebungswert, welcher einen Wert des Einspritzratenparameters verändert, darstellt; und einen Gegenwärtige-Umgebung-Konvertierungsabschnitt, welcher eingerichtet ist, den Einspritzratenparameter, der durch den Einspritzratenparameterlernabschnitt gelernt wird, basierend auf dem gegenwärtigen Umgebungswert und dem Korrelationsmodell in einen Einspritzratenparameter entsprechend einem gegenwärtigen Umgebungswert zu konvertieren. Der Einspritzungsbefehlssignaleinstellabschnitt ist eingerichtet, ein Einspritzungsbefehlssignal entsprechend dem erforderlichen Einspritzungszustand basierend auf dem Einspritzratenparameter, welcher durch den Gegenwärtige-Umgebung-Konvertierungsabschnitt konvertiert worden ist, einzustellen.
Ein Korrelationsmodell, das eine Korrelation zwischen dem Einspritzratenparameter und dem Umgebungswert darstellt, wird zuvor gespeichert. Anschließend werden die gelernten Einspritzratenparameter basierend auf dem gegenwärtigen Umgebungswert und dem Korrelationsmodell in die Einspritzratenparameter (gegenwärtige Parameter) entsprechend dem gegenwärtigen Umgebungswert konvertiert. Anschließend, basierend auf den konvertierten Einspritzratenparametern, werden die Einspritzungsbefehlssignale entsprechend einem erforderlichen Einspritzungszustand erstellt. Daher können, selbst wenn die Umgebungswerte plötzlich verändert werden, die Einspritzungsbefehlssignale gemäß der plötzlich veränderten Umgebungswerte erstellt werden, auch bevor das Lernen der Einspritzratenparameter abgeschlossen ist. Selbst während eine Übergangsdauer, in welcher der Umgebungswert plötzlich verändert wird, kann der Kraftstoffeinspritzungszustand genau gesteuert werden.
Ferner kann durch Lernen des Einspritzratenparameters entsprechend dem Referenzumgebungswert das Einspritzungsbefehlssignal gemäß dem gegenwärtigen Umgebungswert erstellt werden. Somit ist es beschränkt, dass eine Speicherkapazität zum Lernen und eine Lernprozessverarbeitungslast erhöht werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung, die bezüglich der beigefügten Zeichnungen, in welchen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, ausgeführt ist, deutlicher ersichtlich. In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Konstruktionsdiagramm, das einen Grundriss eines Kraftstoffeinspritzungssystems darstellt, bei welchem eine Steuerungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung montiert ist;
2(a), 2(b), 2(c) und 2(d) Graphen, die Veränderungen bei einer Einspritzrate, einem Kraftstoffdruck, und einer Unterscheidungswertveränderung bezüglich einem Einspritzungsbefehlssignal darstellen;
3 ein Blockdiagramm, das einen Lernprozess eines Einspritzratenparameters und einen Einstellprozess eines Einspritzungsbefehlssignals gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
4 ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf zum Berechnen von Einspritzratenparametern gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
5(a), 5(b) und 5(c) Diagramme, welche jeweils einen Einspritzzylinder-Druckkurvenverlauf Wa, einen Nicht-Einspritzzylinder-Druckkurvenverlauf Wu, und einen Einspritzdruckkurvenverlauf Wb darstellen;
6 ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf zum Konvertieren eines erfassten Parameters in einen zu lernenden Referenzparameter darstellt;
7(a), 7(b), 7(c), 7(d) und 7(e) Graphen, die jeweils ein Korrelationskennfeld MTh zwischen einer Kraftstofftemperatur und einem Einspritzratenparameter darstellen;
8(a1), 8(b1), 8(c1), 8(d1), 8(a2), 8(b2), 8(c2) und 8(d2) Graphen, die jeweils eine Korrelation zwischen einem Einspritzintervall ”Int” und einen Einspritzratenparameter darstellen;
9(a) und 9(b) Graphen, die jeweils einen Effekt einer Korrelation durch einen Konvertierungsabschnitt darstellen;
10 ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf zum Konvertieren eines Referenzparameters in einen gegenwärtigen Parameter und Einstellen eines Einspritzungsbefehlssignals darstellt; und
11 ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf zum Lernen von Pulsationsparametern Uf und Korrelationsparametern Uint darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Hiernach werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Eine Kraftstoffeinspritzungssteuerungsvorrichtung ist für ein Kraftstoffeinspritzungssystem mit einer Verbrennungsmaschine (Dieselmaschine) mit vier Zylindern #1 bis #4 vorgesehen.
[Erste Ausführungsform]
1 zeigt eine schematische Ansicht von Kraftstoffinjektoren 10, die für jeden Zylinder vorgesehen sind, einen Kraftstoffdrucksensor 20, der für jeden Kraftstoffinjektor 10 vorgesehen ist, eine elektronische Steuereinheit (ECU) 30 und dergleichen.
Zuerst wird ein Kraftstoffeinspritzungssystem der Maschine einschließlich des Kraftstoffinjektors 10 erläutert. Kraftstoff in einem Kraftstofftank 40 wird durch eine Hochdruckpumpe 41 gepumpt und in einer Common-Rail (Sammler) 42 gesammelt, um jedem Kraftstoffinjektor 10 (#1 bis #4) zugeführt zu werden. Jeder der Kraftstoffinjektoren 10 (#1 bis #4) führt in einer vorbestimmten Reihenfolge sequentiell eine Kraftstoffeinspritzung durch. Die Hochdruckkraftstoffpumpe 41 ist eine Kolbenpumpe, welche Hochdruckkraftstoff intermittierend auslässt.
Der Kraftstoffinjektor 10 besteht aus einem Körper 11, einem Nadelventilkörper 12, einem Aktor 13 und dergleichen. Der Körper 11 definiert eine Hochdruckpassage 11a und eine Einspritzöffnung 11b. Der Nadelventilkörper 12 ist im Körper 11 aufgenommen, um die Einspritzöffnung 11b zu öffnen/schließen.
Der Körper 11 definiert eine Gegendruckkammer 11c, mit welcher die Hochdruckpassage 11a und eine Niederdruckpassage 11d in Verbindung stehen. Ein Steuerventil 14 schaltet derart zwischen der Hochdruckpassage 11a und der Niederdruckpassage 11d, dass die Hochdruckpassage 11a mit der Gegendruckkammer 11c oder die Niederdruckpassage 11d mit der Gegendruckkammer 11c in Verbindung steht. Wenn der Aktor 13 erregt wird und sich das Steuerventil 14 in 1 nach unten bewegt, steht die Gegendruckkammer 11c mit der Niederdruckpassage 11d derart in Verbindung, dass der Kraftstoffdruck von der Gegendruckkammer 11c erhöht wird. Entsprechend wird der Gegendruck, der auf den Ventilkörper 12 aufgebracht wird, derart vermindert, dass sich der Ventilkörper 12 nach oben bewegt (Ventil-Öffnen). Wenn der Aktor 13 währenddessen nicht mehr erregt wird, und sich das Steuerventil 14 nach oben bewegt, steht die Gegendruckkammer 11c derart mit der Hochdruckpassage 11a in Verbindung, dass der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer 11c erhöht wird. Demnach wird der Gegendruck, der auf den Ventilkörper 12 aufgebracht wird, derart erhöht, dass sich der Ventilkörper 12 nach unten bewegt (Ventil-Schließen).
Die ECU 30 steuert den Aktor 13, um den Ventilkörper 12 anzusteuern. Wenn der Nadelventilkörper 12 die Einspritzöffnung 11b öffnet, wird Hochdruckkraftstoff in der Hochdruckpassage 11a in die Verbrennungskammer (nicht dargestellt) der Maschine durch die Einspritzöffnung 11b eingespritzt.
Der Kraftstoffdrucksensor 20 enthält einen Schafft 21 (für Ladezelle), ein Drucksensorelement 22 und eine geformte IC (integrierte Schaltung, englisch: integrated circuit) 23. Der Schaft 21 ist am Körper 11 vorgesehen. Der Schaft 21 weist eine Blende bzw. Membran 21a auf, welche sich in Reaktion auf den Hochdruckkraftstoff in der Hochdruckpassage 11a elastisch deformiert. Das Drucksensorelement 22 ist auf der Membran 21a vorgesehen, um ein Druckerfassungssignal abhängig von einer elastischen Verformung der Membran 21a auszugeben.
Die Membran 21a ist mit einem Temperatursensorelement 22a (Kraftstofftemperatursensor) vorgesehen. Die Kraftstofftemperatur, die durch das Temperatursensorelement 22a erfasst wird, kann als Temperatur des Hochdruckkraftstoffs angesehen werden, und wird als ein Umgebungswert verwendet, welcher später beschrieben wird.
Die geformte IC 23 enthält eine Verstärkerschaltung, welche ein Druckerfassungssignal, das vom Drucksensorelement 22 übertragen wird, verstärkt, und eine Übertragungsschaltung, welche das Druckerfassungssignal überträgt. Am Körper 11 ist ein Verbinder 15 vorgesehen. Die geformte IC 23, der Aktor 13 und die ECU 30 sind durch einen Kabelbaum 16 (Signalleitung), der mit dem Verbinder 15 verbunden ist, elektrisch miteinander verbunden. Das verstärkte Druckerfassungssignal wird an die ECU 30 übertragen. Eine derartige Signalverbindungsverarbeitung wird für jeden Zylinder ausgeführt.
Die ECU 30 weist einen Mikrocomputer auf, welcher einen Soll-Kraftstoffeinspritzungszustand, wie eine Anzahl an Kraftstoffeinspritzungen, eine Kraftstoffeinspritzungsstartzeit, eine Kraftstoffeinspritzungsendzeit und eine Kraftstoffeinspritzmenge berechnet. Der Mikrocomputer speichert z. B. einen optimalen Kraftstoffeinspritzungszustand bezüglich der Maschinenlast und der Maschinengeschwindigkeit bzw. -drehzahl in ein Kraftstoffeinspritzungszustandskennfeld. Anschließend wird, basierend auf der gegenwärtigen Maschinenlast und Maschinengeschwindigkeit, der Soll-Kraftstoffeinspritzungszustand hinsichtlich des Kraftstoffeinspritzungszustandskennfelds berechnet. Die Einspritzungsbefehlssignale t1, t2, Tq (2(a)) entsprechend dem berechneten Soll-Einspritzungszustand werden basierend auf Kraftstoffeinspritzparametern td, te, Rα, Rβ, Rmax erstellt, welche später im Detail beschrieben werden. Diese Befehlssignale werden an den Kraftstoffinjektor 10 übermittelt.
Es sollte erwähnt sein, dass sich der tatsächliche Kraftstoffeinspritzungszustand bezüglich des Einspritzungsbefehlssignals aufgrund einer vorangeschrittenen Verschlechterung bzw. Alterung des Kraftstoffinjektors 10 derart verändert, dass eine Abnutzung und eine Verschmutzung bzw. Verstopfung der Einspritzöffnung 11b auftritt. Daher wird, basierend auf dem Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors 20, eine Veränderung des Kraftstoffdrucks durch einen Kraftstoffdruckkurvenverlauf dargestellt (siehe 2(c)) und ferner, basierend auf diesem Kraftstoffdruckkurvenverlauf, ein Einspritzratenkurvenverlauf (2(b)), der eine Veränderung der Einspritzrate darstellt, berechnet, wodurch ein Kraftstoffeinspritzungszustand erfasst wird. Anschließend werden die Einspritzratenparameter Rα, Rβ, Rmax, welche den Einspritzratenkurvenverlauf bestimmen, gelernt, und die Einspritzratenparameter ”te”, ”td”, welche die Korrelation zwischen den Einspritzungsbefehlssignalen (Puls-Ein-Zeitpunkt t1, Puls-Aus-Zeitpunkt t2 und Puls-Ein-Dauer Tq) und dem Kraftstoffeinspritzungszustand bestimmen, werden gelernt. Genauer gesagt werden die Kraftstoffeinspritzungsstartverzögerung ”td”, die Kraftstoffeinspritzungsendverzögerung ”te”, die Einspritzratenanstiegssteigung Rα, die Einspritzratenabfallssteigung Rβ und die maximale Einspritzrate Rmax gelernt, welche in 2(b) dargestellt sind.
3 zeigt ein Blockdiagramm, das einen Lernprozess eines Einspritzratenparameters und einen Einstellprozess eines Einspritzungsbefehlssignals darstellt. Ein Einspritzratenparameterberechnungsabschnitt (Einspritzratenparametererfassungsabschnitt) 31 berechnet die Einspritzratenparameter td, te, Rα, Rβ basierend auf dem Kraftstoffdruckkurvenverlauf, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst wird. Ein Lernabschnitt (Einspritzratenparameterlernabschnitt) 32 lernt Einspritzratenparameter, welche durch einen Konvertierungsabschnitt (Referenzumgebungskonvertierungsabschnitt) 34 konvertiert worden sind. Ferner speichert der Lernabschnitt 32 die konvertierten Parameter in einem Speicher 30m der ECU 30.
Es sollte beachtet werden, dass die Einspritzratenparameter abhängig von einem gegenwärtigen Umgebungszustand, wie z. B. der Kraftstofftemperatur, dem Verbrennungsdruck, dem Ladedruck, der EGR-Menge, dem Einspritzungsintervall bei einer Mehrfacheinspritzung und dergleichen abhängen. Somit konvertiert der Konvertierungsabschnitt 34 die Einspritzratenparameter, die durch den Einspritzratenparameterberechnungsabschnitt 31 berechnet werden, in Einspritzratenparameter, welche einem Referenzumgebungszustand entsprechen. Die vorherigen Parameter werden als erfasste Parameter bezeichnet, und die späteren Parameter werden als Referenzparameter bezeichnet. Der Lernabschnitt 32 aktualisiert die Referenzparameter, die im Speicher 30m gespeichert sind bzw. werden.
Die Einspritzratenparameter hängen von einem gegenwärtigen Zuführdruck (Kraftstoffdruck in der Common-Rail 42) ab. Daher ist es bevorzugt, dass die Referenzparameter unter Berücksichtigung des Zuführdrucks oder einem Referenzdruck Pbase, welcher später beschreiben wird, gelernt werden. Ferner werden die Einspritzratenparameter, die nicht die maximale Einspritzrate Rmax sind, bevorzugt unter Berücksichtigung der Kraftstoffeinspritzmenge gelernt. In einer in 3 dargestellten Ausführungsform werden die Referenzparameter in einem Referenzparameterkennfeld Mn zusammen mit einem Kraftstoffdruck (dem Zuführdruck oder dem Referenzdruck Pbase) gespeichert. Dieses Referenzparameterkennfeld Mn wird für jeden Einspritzratenparameter (td, te, Rα, Rβ, Rmax) erstellt.
Ferner weist der Konvertierungsabschnitt 34 eine Funktion eines Gegenwärtige-Umgebung-Konvertierungsabschnitts auf, welcher den Referenzparameter, der im Referenzparameterkennfeld M gespeichert ist, in einen Einspritzratenparameter entsprechend dem gegenwärtigen Umgebungszustand konvertiert, welcher als gegenwärtiger Parameter bezeichnet wird. Der Konvertierungsprozessablauf wird später beschrieben.
Ein Einstellabschnitt 33 (Einspritzungsbefehlssignaleinstellabschnitt) erhält bzw. ermittelt den Referenzparameter entsprechend dem gegenwärtigen Kraftstoffdruck anhand des Referenzparameterkennfelds Mn und stellt die Einspritzungsbefehlssignale t1, t2, Tq entsprechend dem Solleinspritzungszustand basierend auf dem gegenwärtigen Parameter, der durch den Konvertierungsabschnitt 34 konvertiert ist, ein. Wenn der Kraftstoffinjektor 10 gemäß den vorstehenden Einspritzungsbefehlssignalen betrieben wird, erfasst der Kraftstoffdrucksensor 20 den Kraftstoffdruckkurvenverlauf. Basierend auf diesem Kraftstoffdruckkurvenverlauf berechnet der Einspritzratenparameterberechnungsabschnitt 31 die Einspritzratenparameter td, te, Rα, Rβ und Rmax.
Das heißt, der tatsächliche Kraftstoffeinspritzungszustand (Einspritzratenparameter td, te, Rα, Rβ, Rmax) entsprechend den Einspritzungsbefehlssignalen, wird erfasst und gelernt. Basierend auf diesem Lernwert werden die Einspritzungsbefehlssignale entsprechend dem Solleinspritzungszustand erstellt. Daher wird das Einspritzungsbefehlssignal feedback-gesteuert, und zwar basierend auf dem tatsächlichen Einspritzungszustand, wodurch der tatsächliche Kraftstoffeinspritzungszustand derart genau gesteuert wird, dass er mit dem Solleinspritzungszustand selbst dann übereinstimmt, wenn sich die Alterung in einem fortgeschrittenen Zustand befindet.
Bezüglich 4 wird ein Prozessablauf zum Erhalten der Einspritzratenparameter td, te, Rα, Rβ und Rmax anhand des Kraftstoffdruckkurvenverlaufs beschrieben. Dieser Prozessablauf, der in 4 dargestellt ist, wird durch einen Mikrocomputer der ECU 30 jedes Mal dann durchgeführt, wenn eine Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird.
In Schritt S10 (Kraftstoffdruckkurvenverlauferfassungsabschnitt) berechnet ein Computer einen Kraftstoffeinspritzungskurvenverlauf Wb (korrigierter Druckkurvenverlauf), welcher zum Berechnen der Einspritzratenparameter verwendet wird. Bei der nachfolgenden Beschreibung wird ein Zylinder, in welchem eine Kraftstoffeinspritzung gegenwärtig durchgeführt wird, als Einspritzzylinder bezeichnet, und ein Zylinder, in welchem gegenwärtig keine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, als Nicht-Einspritzzylinder. Ferner ist ein Kraftstoffdrucksensor 20, der am Einspritzzylinder 10 vorgesehen ist, als ein Einspritzzylinder-Drucksensor bezeichnet, und ein Kraftstoffdrucksensor 20, der am Nicht-Einspritzzylinder 10 vorgesehen ist, als Nicht-Einspritzzylinder-Drucksensor.
Der Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa (vgl. 5(a)), der durch den Einspritzzylinder-Drucksensor 20 erfasst wird, enthält nicht nur den Kurvenverlauf aufgrund der Kraftstoffeinspritzung, sondern auch den Kurvenverlauf aufgrund anderer Umstände, die nachstehend beschrieben werden. Falls die Kraftstoffpumpe 41 Kraftstoff intermittierend zur Common-Rail 42 zuführt, steigt der gesamte Kraftstoffkurvenverlauf Wa an, wenn die Kraftstoffpumpe den Kraftstoff zuführt, während der Kraftstoffinjektor 10 den Kraftstoff einspritzt. Das heißt, der Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa weist einen Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wb auf (siehe 5(c)), der eine Kraftstoffdruckveränderung aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung darstellt, und einen Druckkurvenverlauf Wu (siehe 5(b)), der einen Kraftstoffdruckanstieg durch die Kraftstoffpumpe 41 darstellt.
Selbst in einem Fall, in dem die Kraftstoffpumpe 41 keinen Kraftstoff zuführt, während der Kraftstoffinjektor 10 den Kraftstoff einspritzt, nimmt der Kraftstoffdruck im Kraftstoffeinspritzungssystem ab, kurz nachdem der Kraftstoffinjektor 10 den Kraftstoff einspritzt. Somit fällt der gesamte Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa ab. Das heißt, der Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa weist einen Kurvenverlauf Wb auf, der eine Kraftstoffdruckveränderung aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung darstellt, und einen Kurvenverlauf Wud, der einen Kraftstoffdruckabfall im Kraftstoffeinspritzungssystem darstellt.
In Anbetracht der Tatsache, dass der Keine-Einspritzung-Druckkurvenverlauf Wu (Wud), der durch den Nicht-Einspritzzylinder-Drucksensor 20 erfasst wird, eine Kraftstoffdruckveränderung in der Common-Rail 42 darstellt, wird der Keine-Einspritzung-Druckkurvenverlauf Wu (Wud) vom Einspritzdruckkurvenverlauf Wa, der durch den Einspritzzylinder-Drucksensor 20 erfasst wird, subtrahiert, um den Einspritzkurvenverlauf Wb zu erhalten. Der Einspritzkurvenverlauf Wb wird um 2(c) dargestellt.
In Schritt S11 wird ein durchschnittlicher Kraftstoffdruck des Referenzdruckkurvenverlaufs als Referenzdruck Pbase berechnet. Der Referenzdruckkurvenverlauf entspricht einem Teil des Einspritzkurvenverlaufs Wb bei einer Dauer, bei welcher der Kraftstoffdruck noch nicht aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung abgefallen ist. Zum Beispiel kann ein Teil des Einspritzkurvenverlaufs Wb entsprechend einer Zeitdauer ”TA” von der Einspritzungsstartbefehlszeit t1, bis eine festgelegte Zeit vergangen ist, als der Referenzdruckkurvenverlauf definiert werden. Alternativ wird ein Wendepunkt basierend auf Differentialwerten des abfallenden Druckkurvenverlaufs (siehe 2(d)) berechnet und ein Teil des Einspritzkurvenverlaufs Wb entsprechend einer Zeitdauer von der Einspritzungsstartbefehlszeit t1 zum Wendepunkt P1 wird als der Referenzdruckkurvenverlauf definiert.
In Schritt S12 wird ein abfallender Abschnitt des Einspritzkurvenverlaufs Wb an eine abnehmende Gerade Lα angenähert. Zum Beispiel kann ein Teil des Einspritzkurvenverlaufs Wb entsprechend einer festgelegten Zeitdauer TB, von der Einspritzungsstartbefehlszeit t1 bis eine festgelegte Zeit vergeht, als der abnehmende Druckkurvenverlauf definiert werden. Alternativ werden Wendepunkte P1 und P2 basierend auf Differentialwerten des abnehmenden Druckkurvenverlaufs (siehe 2(d)) berechnet, und ein Teil des Einspritzkurvenverlaufs Wb entsprechend zwischen den Wendepunkten P1 und P2 kann als der abnehmende Druckkurvenverlauf definiert werden. Anschließend, basierend auf den Kraftstoffdruckwerten des abnehmenden Druckkurvenverlaufs, wird die Gerade Lα durch das Kleinste-Quadrate-Verfahren angenähert bzw. abgeschätzt. Alternativ kann eine Tangente bei einem Punkt des abnehmenden Kurvenverlaufs, bei welchem der Differentialwert minimal ist (siehe 2(b)) als die angenäherte bzw. abgeschätzte Gerade Lα definiert werden.
In Schritt S13 wird ein ansteigender Abschnitt des Einspritzkurvenverlaufs Wb an eine ansteigende Gerade Lβ angenähert. Zum Beispiel kann ein Teil des Einspritzkurvenverlaufs Wb entsprechend einer festgelegten Zeitdauer TC, von der Einspritzungsendbefehlszeit t2 bis eine festgelegte Zeit vergeht, als der ansteigende Druckkurvenverlauf definiert werden. Alternativ können Wendepunkte P3 und P5 basierend auf Differentialwerten des ansteigenden Druckkurvenverlaufs berechnet werden (siehe 2(b)), und ein Teil des Einspritzkurvenverlaufs Wb zwischen den entsprechenden Wendepunkten P3 und P5 kann als der ansteigende Druckkurvenverlauf definiert werden. Anschließend, basierend auf den Kraftstoffdruckwerten des ansteigenden Druckkurvenverlaufs, wird die Gerade Lβ durch das Kleinste-Quadrate-Verfahren angenähert bzw. abgeschätzt. Alternativ kann eine Tangente bei einem Punkt des ansteigenden Kurvenverlaufs, bei welchem der Differentialwert maximal ist (siehe 2(b)), als die angenäherte bzw. abgeschätzte Gerade Lβ definiert werden.
In Schritt S14 werden die Referenzwerte Bα und Bβ basierend auf dem Referenzdruck Pbase berechnet. Zum Beispiel können Druckwerte, welche um eine festgelegte Größe niedriger als der Referenzdruck Pbase sind, als die Referenzwerte Bα und Bβ definiert werden. Es sollte beachtet werden, dass die Referenzwerte Bα und Bβ nicht immer gleich sind. Ferner kann die vorstehend festgelegte Menge bzw. Größe des Druckwerts gemäß des Referenzdrucks Pbase und der Kraftstofftemperatur verändert werden.
Anschließend wird in Schritt S15 ein Zeitpunkt Lα berechnet, bei welchem der Kraftstoffdruck einen Referenzwert Bα auf der angenäherten Geraden Lα annimmt. Da der Zeitpunkt LBα und die Kraftstoffeinspritzungsstartzeit R1 eine Korrelation zueinander aufweisen, wird die Kraftstoffeinspritzungsstartzeit R1 basierend auf dem Zeitpunkt LBα berechnet. Genauer gesagt wird ein Zeitpunkt, der um eine festgelegte Zeitverzögerung Cα vor dem Zeitpunkt LBα liegt, als die Kraftstoffeinspritzungsstartzeit R1 definiert.
Anschließend wird in Schritt S16 ein Zeitpunkt LBβ berechnet, bei welchem der Kraftstoffdruck einen Referenzwert Bβ auf der angenäherten Geraden Lβ annimmt. Da der Zeitpunkt LBβ und die Kraftstoffeinspritzungsendzeit R4 eine hohe Korrelation zueinander aufweisen, wird die Kraftstoffeinspritzungsendzeit R4 basierend auf dem Zeitpunkt LBβ berechnet. Genauer gesagt wird ein Zeitpunkt, der um eine festgelegte Zeitverzögerung Cβ vor dem Zeitpunkt LBβ liegt, als die Kraftstoffeinspritzungsendzeit R4 definiert. Die vorstehenden Zeitverzögerungen Cα, Cβ können gemäß dem Referenzdruck Pbase und der Kraftstofftemperatur verwendet werden.
Anschließend wird in Schritt S17 in Anbetracht der Tatsache, dass eine Neigung bzw. Steigung der Geraden Lα und eine Neigung bzw. Steigung des Einspritzratenanstiegs eine hohe Korrelation zueinander aufweisen, eine Steigung einer Geraden Rα, welche einen Anstieg der Einspritzrate in 2(b) darstellt, basierend auf einer Steigung der Geraden Lα berechnet. Genauer gesagt wird eine Steigung der Geraden Lα mit einem festgelegten Koeffizienten multipliziert, um die Steigung der Geraden Rα zu erhalten. Zudem kann die Gerade Rα, basierend auf der Kraftstoffeinspritzungsstartzeit R1, die in Schritt S15 berechnet wird, und der Steigung der Geraden Rα, die in Schritt S17 berechnet wird, bestimmt werden.
Ferner wird in Schritt S17, in Anbetracht der Tatsache, dass eine Steigung der Geraden Lβ und eine Steigung des Einspritzratenabfalls eine hohe Korrelation zueinander aufweisen, eine Steigung einer Geraden Rβ, welche einen Abfall der Einspritzrate darstellt, basierend auf einer Steigung der Geraden Lβ berechnet. Genauer gesagt wird eine Steigung der Geraden Lβ mit einem festgelegten Koeffizienten multipliziert, um die Steigung der Geraden Rβ zu erhalten. Zudem, basierend auf der Kraftstoffeinspritzungsendzeit R4, die in Schritt S16 berechnet wird, und der Steigung der Geraden Rβ, die in Schritt S17 berechnet wird, kann die Gerade Rβ bestimmt werden. Der vorstehend festgelegte Koeffizient des Druckwerts kann gemäß dem Referenzdruck Pbase und der Kraftstofftemperatur verändert werden.
In Schritt S18, wird basierend auf den Geraden Rα, Rβ, die in Schritt S17 berechnet werden, eine Ventil-Schließen-Startzeit R23 berechnet. Bei dieser Zeit R23 beginnt sich der Ventilkörper 12 mit einem Kraftstoffeinspritzungsendbefehlssignal nach unten zu bewegen. Genauer gesagt wird ein Schnittpunkt der Geraden Rα und Rβ als die Ventil-Schließen-Startzeit R23 definiert.
In Schritt S19 wird eine Einspritzungsstartzeitverzögerung ”td” der Kraftstoffeinspritzungsstartzeit R1 bezüglich der Puls-Ein-Zeit t1 berechnet. Außerdem wird eine Einspritzungsendzeitverzögerung ”te” der Ventil-Schließen-Startzeit R23 bezüglich der Puls-Aus-Zeit t2 berechnet.
In Schritt S20 wird, in Anbetracht der Tatsache, dass eine maximale Kraftstoffdruckabfallmenge ΔP auf dem Einspritzungskurvenverlauf Wb und eine maximale Einspritzrate Rmax eine hohe Korrelation zueinander aufweisen, die maximale Einspritzrate Rmax basierend auf der maximalen Kraftstoffdruckabfallmenge ΔP berechnet. Genauer gesagt wird die maximale Kraftstoffdruckabfallmenge ΔP mit einem festgelegten Koeffizienten multipliziert, um die maximale Einspritzrate Rmax zu erhalten. Der vorstehende festgelegte Koeffizient kann gemäß dem Referenzdruck Pbase und der Kraftstofftemperatur verändert werden.
Wie vorstehend werden die Einspritzratenparameter td, te, Rα, Rβ und Rmax anhand des Kraftstoffdruckkurvenverlaufs Wb berechnet. Anschließend, basierend auf diesen Parametern td, te, Rα, Rβ, Rmax, kann der Einspritzratenkurvenverlauf (siehe 2(b)) entsprechend dem Einspritzungsbefehlssignal (2(a)) berechnet werden. Ein Bereich des berechneten Einspritzratenkurvenverlaufs (schattierter Bereich in 2(b)) entspricht einer Kraftstoffeinspritzmenge. Somit kann die Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf den Einspritzratenparametern berechnet werden. Entsprechend, wenn die Einspritzungsbefehlsdauer Tq lang genug ist und selbst die Einspritzöffnung nach der maximalen Einspritzrate geöffnet worden ist, nimmt die Form des Einspritzratenkurvenverlaufs eine Trapezform an, wie in 2(b) dargestellt. Falls währenddessen eine kleine Einspritzung vorliegt, nimmt die Form des Einspritzratenkurvenverlaufs eine Dreiecksform an.
Bezüglich einem in 6 dargestellten Flussdiagramm wird ein Prozessablauf zum Konvertieren der erfassten Parameter in Referenzparameter geschrieben. Dieser in 6 dargestellte Prozessablauf wird durch einen Mikrocomputer der ECU 30 jedes mal dann ausgeführt, wenn eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird.
In Schritt S30 (Einspritzratenparameterberechnungsabschnitt) werden die Einspritzratenparameter td, te, Rα, Rβ, Rmax als die erfassten Parameter erhalten. In Schritt S31 wird ein gegenwärtiger Umgebungswert erhalten. Genauer gesagt enthält der Umgebungswert eine Kraftstofftemperatur Th, ein Einspritzintervall ”Int” bei einer Mehrfacheinspritzung (siehe 2(a)), einen Verbrennungsdruck P(θ) zur Zeit der Kraftstoffeinspritzung, eine Anzahl bzw. Zahl der Einspritzstufe, einen Einlassdruck (oder Ladedruck) und/oder eine EGR-Menge.
Auch wenn sich das Einspritzungsbefehlssignal nicht verändert, verändert sich der Einspritzungszustand (Einspritzratenkurvenverlauf) gemäß des Umgebungswerts. Die erfassten Parameter verändern sich auch. Darüber hinaus kann eine Korrelation zwischen dem Umgebungswert und den erfassten Parametern ermittelt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Korrelation zwischen den erfassten Parametern und dem Umgebungswert zuvor durch Versuche erhalten. Korrelationskennfelder Mth, MInt, MP(θ), die die erhaltenen Korrelationen darstellen, werden in einem Speicher 30m (Korrelationsmodellspeicherabschnitt) gespeichert.
Diese Korrelationskennfelder Mth, MInt und MP(θ) entsprechen Korrelationsmodellen, welche Korrelationen zwischen den Umgebungswerten und den Einspritzratenparametern darstellen. Alternativ können, anstelle der Korrelationskennfelder, Modell- bzw. Musterformeln, die die Korrelation dazwischen darstellen, im Speicher 30m als die Korrelationsmodelle gespeichert werden. Derartige Korrelationsmodelle (Korrelationskennfelder oder Modellformeln bzw. Musterformeln) zeigen eine Korrelation zwischen dem Umgebungswert und einer Differenz zwischen den Referenzparametern und den erfassten Parameter an. Das Korrelationsmodell wird mit Bezug auf den Einspritzratenparameter td, te, Rα, Rβ und Rmax erstellt.
7(a) bis 7(e) zeigen die Korrelationskennfelder Mth, welche entsprechend die Korrelation zwischen der Kraftstofftemperatur (Umgebungswert) und dem Einspritzratenparameter darstellen. Wenn die Kraftstofftemperatur höher ist, werden die Kraftstoffeinspritzungsstartzeitverzögerung ”td” und die Kraftstoffeinspritzungsendzeitverzögerung ”te” verlängert. In den in 7(a) und 7(b) dargestellten Korrelationskennfeldern werden, wenn die Kraftstofftemperatur höher ist, eine Differenz (td – tdn) zwischen der Zeitverzögerung ”td” und einem Referenzparameter ”tdn” und einer Differenz (te – ten) zwischen der Zeitverzögerung ”te” und einem Referenzparameter ”ten” verlängert.
Außerdem wird die Steigung der ansteigenden Geraden Rα und die Steigung der abnehmenden Geraden Rβ kleiner, wenn die Kraftstofftemperatur höher wird. Im Korrelationskennfeld Mth, das in 7(c) dargestellt ist, wird eine Differenz (Rα – Rαn) zwischen einer Steigung der ansteigenden Geraden Rα und ein Referenzparameter Rαn kleiner, wenn die Kraftstofftemperatur höher wird. Außerdem wird im Korrelationskennfeld Mth, das in 7(b) dargestellt ist, eine Differenz (Rβ – Rβn) zwischen einer Steigung der abnehmenden Geraden Rβ und einem Referenzparameter Rβn größer, wenn die Kraftstofftemperatur höher wird.
Ferner wird die maximale Einspritzrate Rmax kleiner, wenn die Kraftstofftemperatur höher wird. In dem in 7(e) dargestellten Korrelationskennfeld Mth wird eine Differenz (Rmax – Rmaxn) zwischen der maximalen Einspritzrate Rmax und einem Referenzparameter Rmaxn kleiner, wenn die Kraftstofftemperatur höher wird.
8(a1) bis 8(d2) zeigen Graphen, die eine Korrelation zwischen dem Einspritzintervall ”Int” (Umgebungswert) und einem Einspritzratenparameter darstellen. In den 8(a1) bis 8(d2) werden tatsächlich gemessene Einspritzratenparameter mit ”+” gekennzeichnet. Diese tatsächlich gemessenen Parameter werden durch Durchführen des nachfolgend beschriebenen Versuchs erhalten. Durchgehende Linien ohne die Kennzeichnung ”+” stellen hingegen gegenwärtige Parameter (Modellwerte) dar, die durch den Konvertierungsabschnitt 34, der in 3 dargestellt ist, berechnet werden. Bei dem vorstehenden Versuch wird die Kraftstoffeinspritzung bei einem einzelnen Verbrennungstakt unter Zufuhr eines Kraftstoffdrucks von 80 MPa zweifach durchgeführt. Der Einspritzratenparameter wird bezüglich einer zweiten Kraftstoffeinspritzung gemessen. 8(a1) bis 8(d1) zeigen Versuchsergebnisse, in welchen die Kraftstoffeinspritzmengen einer ersten Kraftstoffeinspritzung und einer zweiten Kraftstoffeinspritzung 2 mm³ sind. 8(a2) bis 8(d2) zeigen Versuchsergebnisse, in welchen die Kraftstoffeinspritzmenge der ersten Kraftstoffeinspritzung 2 mm³ und die Kraftstoffeinspritzmenge der zweiten Kraftstoffeinspritzung 10 mm³ ist.
Wie bei den vorstehenden Versuchsergebnissen dargestellt fluktuieren Einspritzratenparameter gemäß einer Veränderung des Einspritzintervalls. Darüber hinaus sind gegenwärtige Parameter (Modellwerte), die durch den Konvertierungsabschnitt 34 berechnet werden, nahe an den tatsächlich gemessenen Werten, was anzeigt, dass eine Modellwertberechnungsgenauigkeit durch den Konvertierungsabschnitt 34 genau genug ist.
9(a) und 9(b) zeigen Graphen, die Versuchsergebnisse darstellen, in welchen das Einspritzungsbefehlssignal und die Zufuhr von Kraftstoffdruck bzw. das Beaufschlagen eines Kraftstoffdrucks (80 MPa) nicht verändert werden. Das Einspritzungsintervall wird verändert, um eine tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge zu messen.
In diesem Graphen steht eine vertikale Achse für eine Differenz zwischen der gemessenen Kraftstoffeinspritzmenge und der Sollkraftstoffeinspritzmenge und eine horizontale Achse für ein Einspritzintervall. Durchgehende Linien ohne ”+”-Kennzeichnung stehen für eine Differenz zwischen der gemessenen Kraftstoffeinspritzmenge und der Sollkraftstoffeinspritzmenge falls der Einspritzabschnitt 33 ein Einspritzungsbefehlssignal einstellt, um eine Kraftstoffeinspritzung basierend auf den Modellparameterwerten durchzuführen. Der Konvertierungsabschnitt 34 konvertiert die Referenzparameter in die gegenwärtigen Parameter, um die Modellparameterwerte zu erhalten. Das heißt, die Modellparameterwerte sind korrigierte Werte der Referenzparameter. Linien mit der ”+”-Kennzeichnung stehen hingegen für die Differenz, falls die Referenzparameter nicht korrigiert sind.
Die vorstehenden Versuchsergebnisse zeigen an, dass die Differenz zwischen der gemessenen Kraftstoffeinspritzmenge und der Sollkraftstoffeinspritzmenge durch Durchführen der Korrektur der Referenzparameter kleiner wird, so dass die Kraftstoffeinspritzung genau durchgeführt werden kann. 9(a) stellt ein Versuchsergebnis dar, bei welchem die Kraftstoffeinspritzmengen einer ersten Kraftstoffeinspritzung und einer zweiten Kraftstoffeinspritzung je 2 mm³ sind. 9(b) stellt ein Versuchsergebnis dar, bei welchem die Kraftstoffeinspritzmenge der ersten Kraftstoffeinspritzung 2 mm³ ist und die Kraftstoffeinspritzmenge der zweiten Kraftstoffeinspritzung 10 mm³.
Rückbezogen auf 6 bestimmt der Computer, ob ein Lernzustand in Schritt S32 erstellt ist. Falls z. B. die Kraftstofftemperatur eine festgelegte obere Grenze überschreitet, wandelt sich der flüssige Kraftstoff in einen gas-flüssig-zweiphasigen Zustand um. Falls die Kraftstofftemperatur unter eine festgelegte untere Grenze fällt, verfestigt sich der flüssige Kraftstoff. Somit, wenn die Kraftstofftemperatur höher als die obere Grenze oder niedriger als die untere Grenze ist, bestimmt der Computer, dass der Lernzustand nicht erreicht ist, um das Lernen der Referenzparameter zu verbieten.
Wenn die Antwort in Schritt S32 JA ist, schreitet der Prozessablauf zu Schritt S33 (Referenzumgebungskonvertierungsabschnitt) voran, in welchem alle erfassten Parameter basierend auf dem gegenwärtigen Umgebungswert, der in Schritt S31 erhalten wird, und den Korrelationskennfeldern Mth, MInt und MP(θ), in die Referenzparameter konvertiert werden. Falls z. B. die Referenzkraftstofftemperatur ”Thn” 70°C ist und die gegenwärtige Kraftstofftemperatur ”Th” 100°C, wird gemäß dem Korrelationskennfeld Mth, das in 7(a) dargestellt ist, eine Differenz ”td – tdn” der Kraftstoffeinspritzungsstartzeitverzögerung ”td” entsprechend 100°C berechnet. In einer in 7(a) dargestellten Ausführungsform ist die Differenz ”td – tdn” ”+2 μsec”. Anschließend wird die Differenz ”td – tdn (2 μsec)” von der erfassten Kraftstoffeinspritzungsstartzeitverzögerung ”td” subtrahiert, um die Referenzkraftstoffeinspritzungsstartzeitverzögerung ”tdn” zu berechnen. Somit kann die erfasste Krafftstoffeinspritzungsstartzeitpunktverzögerung ”td” (erfasster Parameter) in die Referenzkraftstoffeinspritzungsstartzeitverzögerung ”tdn” (Referenzparameter) konvertiert werden.
In Schritt S34 (Einspritzratenparameterlernabschnitt) werden die Referenzparameter td, te, Rα, Rβ und Rmax, die in Schritt S33 konvertiert werden, gelernt und im Referenzparameterkennfeld Mn gespeichert. Im Referenzparameterkennfeld Mn, das in 3 dargestellt ist, werden die Referenzparameter unter Berücksichtigung des Kraftstoffdrucks (Zuführkraftstoffdruck oder Referenzdruck Phase) gelernt. Somit ist es bevorzugt, dass die Abweichungen der Einspritzratenparameter bezüglich der Umgebungswerte in den Korrelationskennfeldern Mth, MInt und MP(θ) unter Berücksichtigung des Kraftstoffdrucks (Zuführkraftstoffdruck oder Referenzdruck Pbase) gespeichert werden.
Bezüglich dem in 10 dargestellten Flussdiagramm wird ein Prozessablauf zum Konvertieren der Referenzparameter in gegenwärtige Parameter, um die Einspritzungsbefehlssignale einzustellen, beschrieben. Dieser in 10 dargestellte Prozessablauf wird beim festgelegten Intervall durch einen Mikrocomputer der ECU 30 ausgeführt.
In Schritt S40 werden die gegenwärtigen Umgebungswerte erhalten bzw. ermittelt. Das gegenwärtige Einspritzintervall ”Int” kann basierend auf der gegenwärtigen Puls-Ein-Zeit t1 und der vorherigen Puls-Ein-Zeit t1 berechnet werden. Da der Verbrennungsdruck P(θ) basierend auf der Puls-Ein-Zeit t1 ermittelt werden kann, wird der gegenwärtige Wert des Verbrennungsdrucks P(θ) basierend auf der gegenwärtigen Puls-Ein-Zeit t1 berechnet. Die in Schritt S31 erhaltene Kraftstofftemperatur kann als die gegenwärtige Kraftstofftemperatur Th verwendet werden.
In Schritt S41 (Gegenwärtige-Umgebung-Konvertierungsabschnitt) werden basierend auf den gegenwärtigen Umgebungswerten, die in Schritt S40 erhalten werden, den Korrelationskennfeldern Mth, MInt, MP(θ) und dem Referenzparameterkennfeld Mn, alle Referenzparameter in die gegenwärtigen Parameter konvertiert. Zum Beispiel wird, falls die Referenzkraftstofftemperatur ”Thn” 70°C ist und die Kraftstofftemperatur ”Th” 100°C, gemäß dem Korrelationskennfeld MTh, das in 7(a) dargestellt ist, eine Differenz ”Td – Tdn” der Kraftstoffeinspritzungsstartzeitverzögerung ”td” entsprechend 100°C berechnet. In einer in 7(a) dargestellten Ausführungsform ist die Differenz ”td – tDn” ”+2 μsec”. Anschließend wird die Differenz ”td – tdn (2 μsec)” zur Referenzkraftstoffeinspritzungsstartzeitverzögerung ”tdn” addiert, um die gegenwärtige Kraftstoffeinspritzungsstartzeitverzögerung ”td” zu berechnen. Somit kann die Referenzkraftstoffeinspritzungsstartzeitverzögerung ”tdn” (Referenzparameter) in die gegenwärtige Kraftstoffeinspritzungsstartzeitverzögerung ”td” (gegenwärtiger Parameter) konvertiert werden.
Wie vorstehend beschrieben werden im Referenzparameterkennfeld Mn die Referenzparameter unter Berücksichtigung des Kraftstoffdrucks (Zuführkraftstoffdruck oder Referenzdruck Pbase) gelernt. Daher wird der Referenzparameter entsprechend dem Kraftstoffdruck anhand des Referenzparameterkennfelds Mn erhalten, um den gegenwärtigen Parameter in Schritt S41 zu berechnen.
In Schritt S42 berechnet der Computer basierend auf einer Gaspedalposition, der Maschinenlast und der Maschinengeschwindigkeit NE, einen Sollkraftstoffeinspritzungszustand, wie z. B. eine Anzahl bzw. Zahl der Kraftstoffeinspritzungen, eine Kraftstoffeinspritzungsstartzeit, eine Kraftstoffeinspritzungsendzeit und eine Kraftstoffeinspritzmenge. In Schritt S43 (Einspritzungsbefehlssignaleinstellabschnitt) werden die Einspritzungsbefehlssignale entsprechend dem Soll-Einspritzungszustand, der in Schritt S42 berechnet wird, basierend auf den gegenwärtigen Parametern, die in Schritt S41 berechnet werden, erstellt.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden die nachfolgenden Vorteile erhalten.

(1) Die Korrelationskennfelder Mth, MInt, MP(θ), die die Korrelation zwischen den Einspritzratenparametern td, te, Rα, Rβ, Rmax und den Umgebungswerten Th, Int, P(θ) darstellen, werden zuvor im Speicher 30m gespeichert. Anschließend werden die Einspritzratenparameter (erfasste Parameter), die basierend auf dem erfassten Einspritzkurvenverlauf Wb berechnet werden, in die Einspritzratenparameter (Referenzparameter) entsprechend dem Referenzumgebungswert konvertiert. Diese konvertierten Einspritzratenparameter werden im Referenzparameterkennfeld Mn gespeichert. Da nur die Referenzparameter entsprechend den Referenzumgebungswerten im Referenzparameterkennfeld Mn gespeichert werden, kann eine Speicherkapazität für das Referenzparameterkennfeld Mn reduziert werden und ein Anstieg der Lernprozessverarbeitungslast kann beschränkt bzw. reduziert werden.
(2) Falls der Konvertierungsabschnitt 34 nicht funktioniert und die erfassten Parameter im Kennfeld des Lernabschnitts 32 gelernt und gespeichert werden, wird davon ausgegangen, dass die nachfolgenden Probleme auftreten. Das heißt, obwohl die optimalen Einspritzratenparameter (gegenwärtige Parameter) gemäß der Umgebungswerte variieren, können die Einspritzungsbefehlssignale durch die optimalen Einspritzratenparameter erstellt werden, falls das vorstehende Lernen durchgeführt wird. Da jedoch das Einspritzungsbefehlssignal nicht basierend auf dem optimalen Einspritzratenparametern erstellt werden kann bis das Lernen abgeschlossen ist, kann der Kraftstoffeinspritzungszustand, während einer Übergangszeit, in welcher sich die Umgebungswerte plötzlich verändern, nicht mit einer hohen Genauigkeit gesteuert werden,.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden, basierend auf den gegenwärtigen Umgebungswerten und dem Korrelationskennfeld, die Referenzparameter entsprechend den gegenwärtigen Umgebungswerten in die Einspritzratenparameter (gegenwärtige Parameter) konvertiert. Anschließend werden die Einspritzungsbefehlssignale basierend auf den konvertierten gegenwärtigen Parametern erstellt. Daher können, selbst wenn die Umgebungswerte plötzlich verändert werden, die Einspritzungsbefehlssignale gemäß der plötzlich veränderten Umgebungswerte selbst, bevor das Lernen der Einspritzratenparameter abgeschlossen ist erstellt werden. Selbst während einer Übergangsdauer, in welcher sich der Umgebungswert plötzlich verändert, kann der Einspritzungszustand genau gesteuert werden.
Wie vorstehend lernt der Lernabschnitt 32 gemäß der vorliegenden Erfindung die Referenzwerte mittels Feedbacksteuerung, und der Konvertierungsabschnitt 34 konvertiert (korrigiert) die Referenzparameter durch eine Feed-Forward-Steuerung in gegenwärtige Parameter.

(3) In dem in 6 dargestellten Referenzparameterlernprozessablauf und dem in 10 dargestellten Einspritzungsbefehlssignaleinstellprozessablauf wird das Korrelationskennfeld des Konvertierungsabschnitts 34 gemeinsam genutzt. Somit kann eine Genauigkeit des Konvertierens der Referenzparameter in gegenwärtige Parameter verbessert werden. Die Speicherkapazität des Speichers 30m, welche zum Speichern des Korrelationskennfelds erforderlich ist, kann reduziert werden.
(4) Die Korrelation bzw. das Verhältnis zwischen den Umgebungswerten Th, Int, P(θ) und den Einspritzratenparametern td, te, Rα, Rβ und Rmax kann ermittelt werden, bevor der Kraftstoffinjektor 10 ausgeliefert wird. Somit werden, bevor der Kraftstoffinjektor 10 ausgeliefert wird, die Korrelationskennfelder Mth, MInt, MP(θ) im Speicher 30m erstellt und gespeichert. Andererseits hängt das Verhältnis zwischen dem Zuführkraftstoffdruck, wie z. B. dem Referenzdruck Pbase und den Einspritzrateparametern von der Alterung des Kraftstoffinjektors 10 ab. Somit ist es schwierig, das Korrelationskennfeld zu erstellen, bevor der Kraftstoffinjektor 10 ausgeliefert wird.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden, wenn der Einspritzratenparameter (Referenzparameter) basierend auf dem Referenzparameterkennfeld Mn des Lernabschnitts 32 gelernt wird, die Referenzparameter unter Berücksichtigung des Zuführkraftstoffdrucks gelernt. Somit können die Referenzparameter hinsichtlich des Verhältnisses zwischen den Referenzparametern und dem Zuführkraftstoffdruck gemäß des Alterungszustands gelernt werden. Die Lerngenauigkeit des Referenzparameters kann verbessert werden. Entsprechend wird, wenn der Auswählabschnitt 32 die Einspritzungsbefehlssignale einstellt, der Referenzparameter entsprechend dem gegenwärtigen Zuführkraftstoffdruck aus einem Referenzparameterkennfeld Mn ausgewählt. Somit können die Einspritzungsbefehlssignale hinsichtlich des Verhältnisses zwischen den Einspritzungsbefehlssignalen und dem Zuführkraftstoffdruck gemäß des Alterungszustands erstellt werden. Der Kraftstoffeinspritzungszustand kann mit einer hohen Genauigkeit gesteuert werden.
Wie vorstehend wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Korrelationskennfeld zwischen den Einspritzratenparametern und den Umgebungswerten Th, Int, P(θ) erstellt. Anschließend werden die erfassten Parameter in die Referenzparameter konvertiert und die Referenzparameter werden in die gegenwärtigen Parameter konvertiert. Bezüglich des Umgebungswerts (Zuführkraftstoffdruck), dessen Korrelation nicht ermittelt werden kann, wird das Korrelationskennfeld hingegen nicht erstellt. Der Referenzparameter wird unter Berücksichtigung des Zuführkraftstoffdrucks gelernt und gespeichert.
[Zweite Ausführungsform]
Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird ein Pulsationskurvenverlauf Wm gelernt und ein Korrelationsmodel (Korrelationskennfeld MInt), das in 3 dargestellt ist, wird basierend auf dem gelernten Pulsationskurvenverlauf Wm gelernt. Eine Definition des Pulsationskurvenverlaufs Wm und eine technische Bedeutung des Lernens des Pulsationskurvenverlaufs Wm wird nachfolgend beschrieben. Danach wird ein Prozessablauf zum Lernen des Korrelationsmodells basierend auf dem Pulsationskurvenverlauf Wm beschrieben.
Falls eine Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird, sollten die nachfolgenden Punkte beachtet werden. Das heißt, ein Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa, der durch eine n-te Kraftstoffeinspritzung nach einer ersten Kraftstoffeinspritzung erzeugt wird, wird mit einem Pulsationskurvenverlauf Wm (siehe 2(c) und 5(c)) eines anderen Kraftstoffdruckkurvenverlaufs Wa, welcher durch eine m-te Kraftstoffeinspritzung (m = n – 1) erzeugt wird, überlagert. Dies macht es schwierig, den Einspritzratenparameter vom durch die n-te Kraftstoffeinspritzung erzeugten Druckkurvenverlauf Wb genau zu erfassen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden, wenn der Druckkurvenverlauf Wb für die Schritte S10 und S30 berechnet wird, der Keine-Einspritzung-Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wu und der Pulsationskurvenverlauf Wm vom Einspritzung-Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa derart subtrahiert, dass der Druckkurvenverlauf Wb erhalten wird. Der Pulsationskurvenverlauf Wm, der mit dem Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa überlagert, kann entfernt werden, wodurch die Einspritzratenparameter genau erfasst werden können.
Anschließend wird ein Prozessablauf zum Erhalten des Pulsationskurvenverlaufs Wm beschrieben.
Der Speicher 30m der ECU 30 speichert vorher eine Mustergleichung, welche den Pulsationskurvenverlauf Wm ausdrückt. Der Modellkurvenverlauf, der durch die Pulsationsmusterformel ausgedrückt wird, wird als Pulsationskurvenverlauf Wm erhalten. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Mehrzahl von gedämpften Schwingungsgleichungen kombiniert, um die Pulsationsmusterformel (1) zu erhalten, welche nachfolgend beschrieben ist.
In der vorstehenden Formel (1) steht ”p” für einen Druckwert des Modellkurvenverlaufs, der durch die Pulsationsmusterformel ausgedrückt wird. Der Druckwert wird durch den Drucksensor 20 erfasst. Dieser Modellkurvenverlauf, der durch die Pulsationsmusterformel ausgedrückt wird, ist ein gedämpfter Kurvenverlauf, welcher einen einfachen Anstieg und einen einfachen Abfall wiederholt.
In der Formel (1) steht ”p₀” für einen Versatzbetrag des Modellkurvenverlaufs bezüglich eines Kraftstoffdruckkurvenverlaufs, in welchem kein Pulsationskurvenverlauf Wm der vorherigen Kraftstoffeinspritzung überlagert ist. ”n” steht für eine Anzahl von gedämpften Schwingungsgleichungen, welche kombiniert werden. ”A”, ”k”, ”ω” und ”θ” sind Parameter, welche jeweils eine Amplitude der abgeschwächten Schwingung, ein Abschwächungskoeffizient, eine Frequenz und eine Phase darstellen. Das heißt, gemäß der Pulsationsmusterformel, die durch die Formel (1) ausgedrückt ist, kann der Wert ”p” des Modellkurvenverlaufs basierend auf den vorstehenden Parametern ”A”, ”k”, ”ω” und ”θ”, welche als Pulsationsparameter Uf bezeichnet werden, erhalten werden.
Die ECU 30 berechnet die Pulsationsparameter Uf basierend auf dem erfassten Pulsationskurvenverlauf Wm und aktualisiert die gespeicherten Pulsationsparameter Uf. Genauer gesagt werden die Pulsationsparameter Uf unter Berücksichtigung der Kraftstoffeinspritzmenge und des Zuführkraftstoffdrucks gelernt. Anschließend wird der Pulsationskurvenverlauf Wm gemäß der Pulsationsmusterformel berechnet, welche auf den gelernten Pulsationsparametern Uf basiert. Der berechnete Pulsationskurvenverlauf Wm wird von dem Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa subtrahiert, um den Einspritzkurvenverlauf Wb zu erhalten, welcher in den Schritten S10 und S30 verwendet wird.
Das Korrelationsmodell, das die Korrelation zwischen den Einspritzratenparametern td, te, Rα, Rβ, Rmax und dem Einspritzintervall ”Int” darstellt, kann durch die nachfolgende Musterformel (2) dargestellt werden, welche als Intervallkorrelationsmusterformel bezeichnet wird. Das Korrelationskennfeld MInt, das in 3 dargestellt ist, kann durch die Intervallkorrelationsmusterformel ersetzt werden.
In der vorstehenden Formel (2) steht ”pint” für eine Differenz zwischen dem Differenzparameter und dem Einspritzratenparameter (erfasster Parameter). Das heißt, ”pint” entspricht einer vertikalen Achse im Korrelationskennfeld MInt, das in 3 dargestellt ist. Genauer gesagt steht ”pint” für einen der Ausdrücke ”td – tdn”, ”te – ten”, ”Rα – Rαn”, ”Rβ – Rβn” und ”Rmax – Rmaxn”. Dieser Modellkurvenverlauf, der durch die Intervallkorrelationsmusterformel ausgedrückt wird, ist ein gedämpfter Kurvenverlauf, welcher einen einfachen Anstieg und eine einfache Abnahme bzw. einen einfachen Abfall wiederholt. Das heißt, der erfasste Parameter wiederholt einen Anstieg und einen Abfall gemäß einer Veränderung des Einspritzintervalls ”Int”.
In der vorstehenden Formel (2) sind ”p_0td”, ”A_td”, ”k_td”, ”ω_td” und ”θ_td” Parameter, welche jeweils einen Versatzbetrag, eine Amplitude eine abgeschwächten Schwingung, einen Abschwächungskoeffizienten, eine Frequenz und eine Phase anzeigen. Das heißt, gemäß der Intervallkorrelationsmusterformel, die durch die Formel (2) ausgedrückt ist, kann der Wert ”pint” basierend auf den vorstehenden Parametern ”p_0td”, ”A_td”, ”k_td”, ”ω_td” und ”θ_td”, welche als Intervallkorrelationsparameter Uint bezeichnet werden, erhalten werden.
Die Intervallkorrelationsmusterformel (2) und die Pulsationsmusterformel (1) stellen den gedämpften Kurvenverlauf dar. Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat festgestellt, dass beide Musterformeln eine Korrelation zueinander aufweisen. Zum Beispiel können die nachfolgenden Beziehungen hergestellt werden: A_td = G1 × A, k_td = G2 × k, ω_td = ω, θ_td = G3 × θ, wobei G1, G2 und G3 proportionale Konstanten sind.
In Anbetracht des vorstehenden und gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die Intervallkorrelationsparameter Uint anhand der gelernten Pulsationsparameter Uf berechnet. Die Intervallkorrelationsparameter Uint werden aktualisiert. Es ist bevorzugt, dass jeder der Intervallkorrelationsparameter Uint unter Berücksichtigung der Kraftstoffeinspritzmenge und des Zuführkraftstoffdrucks gelernt wird.
Bezüglich eines in 11 dargestellten Flussdiagramms wird ein Prozessablauf zum Lernen des Pulsationsparameters Uf und des Korrelationsparameters Uint beschrieben. Dieser in 11 dargestellte Prozessablauf wird bei einem festgelegten Intervall durch einen Mikrocomputer der ECU 30 ausgeführt.
In Schritt S50 bestimmt der Computer, ob ein Zustand zum Ausführen eines Lernens vorliegt. Wenn z. B. die Kraftstofftemperatur höher als die obere Grenze oder niedriger als die untere Grenze ist, bestimmt der Computer, dass der Lernzustand nicht hergestellt ist, um das Lernen beider Parameter Uf, Uint zu verbieten. Wenn die Antwort in Schritt S59 JA ist, schreitet der Prozessablauf zu Schritt S51 (Pulsationskurvenverlaufentnahmeabschnitt) voran, in welchem der Pulsationskurvenverlauf Wm anhand des Einspritzkurvenverlaufs Wb entnommen wird. Basierend auf dem entnommenen Pulsationskurvenverlauf Wm wird der Pulsationsparameter Uf erfasst.
In Schritt S52 wird der Pulsationsparameter Uf, der in Schritt S51 erfasst wird, gelernt und aktualisiert. In Schritt S53 (Korrelationslernwert-Berechnungsabschnitt) werden die Werte des Intervallkorrelationsparameters Uint basierend auf den Pulsationsparametern Uf, die in Schritt S52 gelernt werden, und den proportionalen Konstanten G1, G2, G3 berechnet. In Schritt S54 (Korrelationsmodelllernabschnitt) werden die Intervallkorrelationsparameter Uint, die in Schritt S53 berechnet werden, gelernt und aktualisiert.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn der Druckkurvenverlauf Wb für die Schritte S10 und S30 berechnet wird, der Pulsationskurvenverlauf Wn, welcher basierend auf der Pulsationsmusterformel (1) erstellt wird, vom Einspritzungs-Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa subtrahiert, so dass der Druckkurvenverlauf Wb erhalten wird. Der Pulsationskurvenverlauf Wm, der mit dem Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa überlagert, kann entfernt werden, wodurch die Einspritzratenparameter genau erfasst werden können.
Ferner kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform, da die Intervallkorrelationsparameter Uint basierend auf den gelernten Pulsationsparametern Uf berechnet und gelernt werden, die Intervallkorrelationsmusterformel genau definiert werden. Daher kann, wenn die erfassten Parameter in die Referenzparameter konvertiert werden, und die Referenzparameter anschließend in die gegenwärtigen Parameter konvertiert werden, dessen Konvertierungsgenauigkeit verbessert und der Kraftstoffeinspritzungszustand genauer gesteuert werden.
[Weitere Ausführungsformen]
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann z. B. auch auf die nachfolgende Weise ausgeführt werden. Ferner können die kennzeichnenden Konfigurationen jeder Ausführungsform miteinander kombiniert werden.
Die Einspritzratenparameter können eine Zeitverzögerung von der Puls-Aus-Zeit t2 bis zur Kraftstoffeinspritzungsendzeit R4 und ein Verhältnis zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftstoffeinspritzungsbefehlsdauer Tq enthalten.
Der Kraftstoffdrucksensor 20 kann an einer beliebigen Stelle in der Kraftstoffzuführpassage zwischen einem Auslass 42a der Common-Rail 42 und der Einspritzöffnung 11b angeordnet sein. Der Kraftstoffdrucksensor 20 kann z. B. in einer Hochdruckleitung 42b angeordnet sein, die die Common-Rail 42 und den Kraftstoffinjektor 10 verbindet. Die Hochdruckleitung 42b und die Hochdruckpassage 11a im Körper 11 entsprechen einer Kraftstoffzuführpassage der vorliegenden Erfindung.

Claims

Kraftstoffeinspritzungssteuerungsvorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzungssystem, welches einen Kraftstoffinjektor (10), der Kraftstoff, der in einem Sammler (42) gesammelt ist, einspritzt, und einen Kraftstoffdrucksensor (20) zum Erfassen eines Kraftstoffdrucks in einer Kraftstoffdruckzuführpassage vom Sammler (42) zu einer Einspritzöffnung (11b) des Kraftstoffinjektors (10) enthält, wobei die Kraftstoffeinspritzungssteuerungsvorrichtung aufweist: einen Kraftstoffdruckkurvenverlauferfassungsabschnitt (S10), welcher eingerichtet ist, eine Veränderung des Kraftstoffdrucks basierend auf einem Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors (20) als einen Kraftstoffdruckkurvenverlauf zu erfassen; einen Einspritzratenparameterberechnungsabschnitt (31, S30), welcher eingerichtet ist, einen Einspritzratenparameter, der zum Bestimmen eines Einspritzratenkurvenverlaufs entsprechend des Kraftstoffdruckkurvenverlaufs erforderlich ist, zu berechnen; einen Einspritzratenparameterlernabschnitt (32, S34), welcher eingerichtet ist, den Einspritzratenparameter zu erlernen; einen Einspritzungsbefehlssignaleinstellabschnitt (33, S43), welcher eingerichtet ist, ein Einspritzungsbefehlssignal entsprechend einem erforderlichen Einspritzungszustand basierend auf dem gelernten Einspritzratenparameter einzustellen, und welcher eingerichtet ist, das Einspritzungsbefehlssignal an den Kraftstoffinjektor (10) zu übertragen; einen Korrelationsmodellspeicherabschnitt (30m), welcher eingerichtet ist, ein Korrelationsmodell, das eine Korrelation zwischen dem Einspritzratenparameter und einem Umgebungswert, welcher einen Wert des Einspritzratenparameters verändert, zu speichern; und einen Referenzumgebungskonvertierungsabschnitt (S33), welcher eingerichtet ist, den Einspritzratenparameter, welcher durch den Einspritzratenparameterberechnungsabschnitt (31, S30) berechnet wird, basierend auf dem gegenwärtigen Umgebungswert und dem Korrelationsmodell in einen Einspritzratenparameter entsprechend einem Referenzumgebungswert zu konvertieren, wobei der Einspritzratenparameterlernabschnitt (32, S34) eingerichtet ist, den Einspritzratenparameter zu erlernen, welcher durch den Referenzumgebungskonvertierungsabschnitt (S33) konvertiert worden ist.
Kraftstoffeinspritzungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Gegenwärtige-Umgebung-Konvertierungsabschnitt (S41), welcher eingerichtet ist, den Einspritzratenparameter, der durch den Einspritzratenparameterlernabschnitt (32, S34) gelernt worden ist, basierend auf dem gegenwärtigen Umgebungswert und dem Korrelationsmodell in einen Einspritzratenparameter entsprechend einem gegenwärtigen Umgebungswert zu konvertieren, wobei der Einspritzungsbefehlssignaleinstellabschnitt (33, S43) eingerichtet ist, basierend auf dem Einspritzratenparameter, welcher durch den Gegenwärtige-Umgebung-Konvertierungsabschnitt (S41) konvertiert worden ist, ein Einspritzungsbefehlssignal entsprechend dem erforderlichen Einspritzungszustand einzustellen.
Kraftstoffeinspritzungssteuerungsvorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzungssystem, welches einen Kraftstoffinjektor (10) zum Einspritzen von Kraftstoff der in einem Sammler (42) gesammelt ist, und einen Kraftstoffdrucksensor (20) zum Erfassen eines Kraftstoffdrucks in einer Kraftstoffdruckzuführpassage von einem Sammler (42) zu einer Einspritzöffnung (11b) des Kraftstoffinjektors (10) enthält, wobei die Kraftstoffeinspritzungssteuerungsvorrichtung aufweist: einen Kraftstoffdruckkurvenverlauferfassungsabschnitt (S10), welcher eingerichtet ist, eine Veränderung des Kraftstoffdrucks basierend auf einem Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors (20) als einen Kraftstoffdruckkurvenverlauf zu erfassen; einen Einspritzratenparameterberechnungsabschnitt (31, S30), welcher eingerichtet ist, einen Einspritzratenparameter zu berechnen, der zum Bestimmen eines Einspritzratenkurvenverlaufs entsprechend dem Kraftstoffdruckkurvenverlauf erforderlich ist; einen Einspritzratenparameterlernabschnitt (32, S34), welcher eingerichtet ist, den Einspritzratenparameter zu erlernen; einen Einspritzungsbefehlssignaleinstellabschnitt (33, S43), welcher eingerichtet ist, ein Einspritzungsbefehlssignal basierend auf dem gelernten Einspritzratenparameter entsprechend einem erforderlichen Einspritzungszustand einzustellen, und welcher eingerichtet ist, das Einspritzungsbefehlssignal an den Kraftstoffinjektor (10) zu übertragen; einen Korrelationsmodellspeicherabschnitt (30m), welcher eingerichtet ist, ein Korrelationsmodell zu speichern, welches eine Korrelation zwischen dem Einspritzratenparameter und einem Umgebungswert, welcher einen Wert des Einspritzratenparameters verändert, darstellt; und einen Gegenwärtige-Umgebung-Konvertierungsabschnitt (S41), welcher eingerichtet ist, den Einspritzratenparameter, der durch den Einspritzratenparameterlernabschnitt (32, S34) gelernt wird, basierend auf dem gegenwärtigen Umgebungswert und dem Korrelationsmodell in einen Einspritzratenparameter entsprechend einem gegenwärtigen Umgebungswert zu konvertieren, wobei der Einspritzungsbefehlssignaleinstellabschnitt (33, S43) eingerichtet ist, ein Einspritzungsbefehlssignal entsprechend dem erforderlichen Einspritzungszustand basierend auf dem Einspritzratenparameter einzustellen, welcher durch den Gegenwärtige-Umgebung-Konvertierungsabschnitt (S41) konvertiert worden ist.
Kraftstoffeinspritzungssteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Umgebungswert einem Einspritzungsintervall bei einer Mehrfacheinspritzung entspricht, wobei während eines Verbrennungszyklus eine Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen durchgeführt werden, wobei die Kraftstoffeinspritzungssteuerungsvorrichtung ferner aufweist: einen Pulsationskurvenverlaufsentnahmeabschnitt (S51), welcher eingerichtet ist, einen Pulsationskurvenverlauf von dem erfassten Kraftstoffdruckkurvenverlauf zu entnehmen, wobei der Pulsationskurvenverlauf eine Pulsation eines Kraftstoffdrucks nach Abschluss einer Kraftstoffeinspritzung darstellt; einen Korrelationslernwertberechnungsabschnitt (S53), welcher eingerichtet ist, einen Lernwert des Korrelationsmodells basierend auf dem entnommenen Pulsationskurvenverlauf zu berechnen; und einen Korrelationsmodelllernabschnitt (S54), welcher eingerichtet ist, das Korrelationsmodell basierend auf dem Lernwert, der durch den Korrelationslernwertberechnungsabschnitt (S53) berechnet wird, zu erlernen.
Kraftstoffeinspritzungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Korrelationsmodellspeicherabschnitt (30m) eingerichtet ist, die Korrelation zwischen dem Einspritzratenparameter und dem Umgebungswert unter Berücksichtigung eines Zuführkraftstoffdrucks, der von dem Sammler (42) zum Kraftstoffinjektor (10) zugeführt wird, zu speichern, und der Korrelationsmodelllernabschnitt (S54) eingerichtet ist, das Korrelationsmodell unter Berücksichtigung des Zuführkraftstoffdrucks zu erlernen.
Kraftstoffeinspritzungssteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Einspritzratenparameterlernabschnitt (32, S34) eingerichtet ist, den Einspritzratenparameter unter Berücksichtigung eines Zuführkraftstoffdrucks, der vom Sammler (42) zum Kraftstoffinjektor (10) zugeführt wird, zu erlernen.