DE102012100736B4

DE102012100736B4 - Kraftstoffeinspritzungs-Bedingungs-Analysator

Info

Publication number: DE102012100736B4
Application number: DE102012100736.5A
Authority: DE
Inventors: Naoyuki Yamada
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-02-08
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2018-06-14
Anticipated expiration: 2032-01-31
Also published as: DE102012100736A1; JP5375848B2; JP2012163073A

Abstract

Kraftstoffeinspritzungs-Bedingungs-Analysator zur Anwendung auf ein Kraftstoffeinspritzungssystem mit einem Kraftstoffinjektor (10), der an jedem Zylinder einer Mehrzylindermaschine bereitgestellt ist, um einen unter Hochdruck stehenden Kraftstoff, der in einem Sammelspeicher (42) gesammelt ist, übereinstimmend mit einer bestimmten Einspritzungsreihenfolge an jedem der Zylinder einzuspritzen, sowie mit einem Kraftstoffdrucksensor (20), der einen Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffzufuhrdurchlass von dem Sammelspeicher (42) zu einer Einspritzungsöffnung (11b) des Kraftstoffinjektors (10) erfasst, wobei der Kraftstoffeinspritzungs-Bedingungs-Analysator aufweist:einen Analysierungsabschnitt (31, S10 - S22), der zum Durchführen einer Analyse einer Kraftstoffeinspritzungsbedingung basierend auf einer Schwankung eines Erfassungswerts des Kraftstoffdrucksensors (20), die durch eine Kraftstoffeinspritzung verursacht wird, eingerichtet ist, wobeider Analysierungsabschnitt in der Lage ist, die Analyse der Kraftstoffeinspritzungsbedingung in Bezug auf einen k-ten Zylinder, in dem eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, durchzuführen, während der Kraftstoffinjektor (10) den Kraftstoff übereinstimmend mit der bestimmten Einspritzungsreihenfolge an jedem der Zylinder einspritzt, wobei k eine Sprungzahl bezeichnet und größer als 1 und kleiner als die Zahl der Zylinder ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstoffeinspritzungs-Bedingungs-Analysator, der eine Bedingung einer Kraftstoffeinspritzung analysiert, die durch einen Kraftstoffinjektor durchgeführt wird, der an einer Verbrennungsmaschine bereitgestellt ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Anmeldeschriften JP 2009 - 103 063 A , JP 2010- 3 004 A und JP 2010 - 223 184 A beschreiben, dass ein Kraftstoffdrucksensor einen Druck des Kraftstoffs, der dem Kraftstoffinjektor zugeführt wird, erfasst wird, um eine Schwankung in dem Kraftstoffdruck zu erfassen, die durch die Kraftstoffeinspritzung verursacht wird. Basierend auf der erfassten Schwankung des Kraftstoffdrucks wird eine Kraftstoffeinspritzungsbedingung analysiert. Da eine Druckabfallstartzeit aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung eine hohe Korrelation mit einer Kraftstoffeinspritzungsstartzeit aufweist, kann die Kraftstoffeinspritzungsstartzeit (Kraftstoffeinspritzungsbedingung) basierend auf der Druckabfallstartzeit berechnet (analysiert) werden. Ein Betrieb des Kraftstoffinjektors wird übereinstimmend mit der berechneten Kraftstoffeinspritzungsbedingung gesteuert, wobei die Kraftstoffeinspritzungsbedingung mit hoher Genauigkeit in eine gewünschte Bedingung überführt wird.
Um die Kraftstoffeinspritzungsbedingung basierend auf den Erfassungswerten des Kraftstoffdrucksensors zu analysieren, wird jedoch eine große Rechenleistung von dem Kraftstoffeinspritzungs-Bedingungs-Analysator abverlangt, der eine CPU, einen Speicher und dergleichen aufweist. Somit muss der Kraftstoffeinspritz-Bedingungs-Analysator die Berechnung mit hoher Geschwindigkeit durchführen und einen großen Speicher haben, was zu erhöhten Kosten desselben führt.
JP 2003 - 148 224 A offenbart eine weitere bekannte Einspritzvorrichtung für eine Mehrzylindermaschine, bei der eine Berechnung von Einspritzmenge und -zeitpunkt nicht für jeden Zylinder nacheinander, sondern für Gruppen aus zwei Zylindern durchgeführt und so eine Halbierung der Anzahl an Berechnungen erzielt wird.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf den oben genannten Sachverhalt gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Kraftstoffeinspritzungs-Bedingungs-Analysator zu schaffen, der es ermöglicht, eine Kraftstoffeinspritzungsbedingung mit hoher Effizienz zu analysieren.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Kraftstoffeinspritzungs-Bedingungs-Analysator an einem Kraftstoffeinspritzungssystem angewendet, das einen Kraftstoffinjektor (10), der an jedem Zylinder einer Mehrzylindermaschine bereitgestellt ist, um einen unter Hochdruck stehenden Kraftstoff, der in einem Sammelspeicher (42) gesammelt ist, übereinstimmend mit einer bestimmten Einspritzungsreihenfolge an jedem der Zylinder einzuspritzen, sowie einen Kraftstoffdrucksensor (20), der einen Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffzufuhrdurchlass von dem Sammelspeicher (42) zu einer Einspritzungsmündung (11b) des Kraftstoffinjektors (10) erfasst, umfasst. Der Kraftstoffeinspritzungs-Bedingungs-Analysator umfasst einen Analysierungsabschnitt (31, S10-S22) zum Durchführen einer Analyse einer Kraftstoffeinspritzungsbedingung basierend auf einer Schwankung eines Erfassungswerts des Kraftstoffdrucksensors (20), die durch eine Kraftstoffeinspritzung verursacht wird. Während der Kraftstoffinjektor (10) den Kraftstoff übereinstimmend mit der bestimmten Einspritzungsreihenfolge an jedem der Zylinder einspritzt, führt der Analysierungsabschnitt die Analyse der Kraftstoffeinspritzungsbedingung in Bezug auf einen Zylinder durch, in dem eine k-te Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, wobei k eine laufende Zahl bzw. Sprungzahl (jump number) bezeichnet und größer als 1 und kleiner als die Zahl der Zylinder ist.
Im Fall einer Vier-Zylindermaschine wird eine Kraftstoffeinspritzung in einem 1-Zylinder, 3-Zylinder, 4-Zylinder, 2-Zylinder in dieser Reihenfolge durchgeführt. Die Analyse der Kraftstoffeinspritzungsbedingung wird im Bezug auf die oben genannte Kraftstoffeinspritzungsreihenfolge intermittierend durchgeführt. Daher kann eine Berechnungsbearbeitung effizienter vorgenommen werden als in einem Fall, bei dem die Analyse in Bezug auf jeden Zylinder in der Kraftstoffeinspritzungsreihenfolge fortlaufend durchgeführt wird.
Figurenliste
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die begleitende Zeichnung, in der gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, besser verständlich:

1 ist ein Aufbaudiagramm, das einen Grundriss eines Kraftstoffeinspritzungssystem, an dem ein Kraftstoffeinspritzungs-Bedingungs-Analysator angebracht ist, gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2(a), 2(b), und 2(c) sind Graphen, die Schwankungen einer Kraftstoffeinspritzungsrate und eines Kraftstoffdrucks in Bezug auf ein Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignal zeigen;
3 ist ein Blockdiagramm, das einen Einstellungsablauf eines Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignals gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitung zum Berechnen eines Einspritzungsratenparameters gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Unterprogramm des in 4 gezeigten Flussdiagramms zeigt;
6(a), 6(b), und 6(c) sind Diagramme, die jeweils eine Wellenform eines Einspritzungszylinderdrucks Wa, eine Wellenform eines Nicht-Einspritzungszylinderdrucks Wu und eine Wellenform eines Einspritzungsdrucks Wb zeigen;
7 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Reihenfolge der Zylinder in denen ein Analyseablauf aus 4 durchgeführt wird;
8 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Reihenfolge der Zylinder, in denen ein Analyseablauf aus 4 gemäß einer zweiten Ausführungsform durchgeführt wird;
9 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Reihenfolge der Zylinder, in denen ein Analyseablauf aus 4 gemäß einer dritten Ausführungsform durchgeführt wird;
10 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Reihenfolge der Zylinder, in denen Analyseablauf aus 4 gemäß einer vierten Ausführungsform durchgeführt wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIGUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Ein Kraftstoffeinspritzungs-Bedingungs-Analysator wird an einer Verbrennungsmaschine (Dieselmaschine) mit N-Zylindern (N = 1, 2,..., n) angewendet.
[Erste Ausführungsform]
1 ist eine schematische Ansicht, die einen Kraftstoffinjektor 10, der an jedem Zylinder bereitgestellt ist, einen Kraftstoffdrucksensor 20, der an jedem Kraftstoffinjektor 10 bereitgestellt ist, eine elektronische Steuereinheit (ECU) 30 und dergleichen zeigt. Eine Maschine ist eine Vier-Zylindermaschine, die einen 1-Zylinder, einen 2-Zylinder, einen 3-Zylinder und einen 4-Zylinder umfasst.
Zunächst wird ein Kraftstoffeinspritzungssystem der Maschine erklärt, das den Kraftstoffinjektor 10 umfasst. Ein Kraftstoff, der sich in einem Kraftstofftank 40 befindet, wird durch eine Hochdruckpumpe 41 hoch gepumpt und wird in einer Sammelleitung (Sammelspeicher) 42 gesammelt, um an jedem Kraftstoffinjektor 10 (#1 - #4) zugeführt zu werden. Jeder der Kraftstoffinjektoren 10 (#1 - #4) führt eine Kraftstoffeinspritzung in einer vorbestimmten Reihenfolge sequenziell durch. Bei der vorliegenden Ausführungsform führen der #1 Kraftstoffinjektor 10, der #3 Kraftstoffinjektor 10, der #4 Kraftstoffinjektor und der #2 Kraftstoffinjektor die Kraftstoffeinspritzungen in dieser Reihenfolge durch.
Die Hochdruckkraftstoffpumpe 41 ist eine Kolbenpumpe, die den unter Hochdruck stehenden Kraftstoff intermittierend abführt. Da die Kraftstoffpumpe 41 durch die Kurbelwelle der Maschine angetrieben wird, führt die Kraftstoffpumpe 41 den Kraftstoff mit vorbestimmten Wiederholungen während eines Verbrennungszyklus durch.
Der Kraftstoffinjektor 10 setzt sich aus einem Gehäuse 11, einem Nadelventilkörper 12, einem Stellglied 13 und dergleichen zusammen. Das Gehäuse 11 grenzt einen Hochdruckdurchlass 11a und eine Einspritzungsmündung 11b ab. Der Nadelventilkörper 12 ist in dem Gehäuse 11 aufgenommen, um die Einspritzungsmündung 11b zu öffnen/ zu schließen.
Das Gehäuse 11 grenzt eine Gegendruckkammer 11c ab, mit welcher der Hochdruckdurchlass 11a und der Niedrigdruckdurchlass 11d in Verbindung stehen. Ein Steuerventil 14 schaltet zwischen dem Hochdruckdurchlass 11a und dem Niedrigdruckdurchlass 11d um, so dass entweder der Hochdruckdurchlass 11a mit der Gegendruckkammer 11c in Verbindung steht, oder der Niedrigdruckdurchlass 11d mit der Gegendruckkammer 11c in Verbindung steht. Wenn das Stellglied 13 erregt wird, bewegt sich das Steuerventil 14 in 1 nach unten, und die Gegendruckkammer 11c steht mit dem Niedrigdruckdurchlass 11d in Verbindung, so dass Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer 11c gesenkt wird. Demzufolge wird der Gegendruck gesenkt, der an dem Ventilkörper 12 anliegt, so dass der Ventilkörper 12 nach oben angehoben (geöffnet) wird. Eine obere Oberfläche 12a des Ventilkörpers 12 wird von einer Sitzoberfläche 11e abgehoben, wobei der Kraftstoff durch die Einspritzungsmündung 11b eingespritzt wird.
Wenn das Stellglied 13 nicht erregt wird, bewegt sich das Steuerventil 14 in 1 nach oben, und die Gegendruckkammer 11c steht mit dem Hochdruckdurchlass 11a in Verbindung, sodass der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer 11c erhöht wird. Demzufolge wird der Gegendruck erhöht, der an dem Ventilkörper 12 anliegt, so dass der Ventilkörper 12 nach unten gezogen (geschlossen) wird. Eine obere Oberfläche 12a des Ventilkörpers 12 wird auf die Sitzoberfläche 11e aufgesetzt, wodurch die Kraftstoffeinspritzung beendet wird.
Die ECU 30 steuert das Stellglied 13, welches den Ventilkörper 12 antreibt. Wenn der Nadelventilkörper 12 die Einspritzungsmündung 11b öffnet, wird der in dem Hochdruckdurchlass 11a unter Hochdruck stehende Kraftstoff durch die Einspritzungsmündung 11b in eine Verbrennungskammer (nicht dargestellt) der Maschine eingespritzt.
An jedem Kraftstoffinjektor 10 ist ein Kraftstoffdrucksensor 20 bereitgestellt. Der Kraftstoffdrucksensor 20 umfasst einen Schaft 21 (Wägezelle bzw. Kraftmessdose) und ein Drucksensorelement 22. Der Schaft 21 ist an dem Gehäuse 11 bereitgestellt. Der Schaft 21 weist eine Membran 21a auf, die sich in Reaktion auf einen unter Hochdruck stehenden Kraftstoff in dem Hochdruckdurchlass 11a elastisch verformt. Das Drucksensorelement 22 ist an der Membran 21a angeordnet, um ein Druckerfassungssignal, das von einer elastischen Verformung der Membran 21a abhängt, zu der ECU 30 zu übertragen.
Die ECU 30 ist mit einem Mikrocomputer 34 ausgestattet, der eine CPU 34a, einen Speicher 34b, wie z.B. ein RAM und einen ROM aufweist. Basierend auf einer Stellung eines Gaspedal, einer Maschinenlast und einer Maschinengeschwindigkeit NE berechnet der Mikrocomputer 34 eine Zielkraftstoffeinspritzungsbedingung, wie beispielsweise eine Zahl von Kraftstoffeinspritzungen, eine Kraftstoffeinspritzungsstartzeit, eine Kraftstoffeinspritzungsendzeitvorgabe, und eine Kraftstoffeinspritzungsmenge. Der Mikrocomputer speichert beispielsweise eine optimale Kraftstoffeinspritzungsbedingung in Bezug auf die Maschinenlast und der Maschinengeschwindigkeit in einem Kraftstoffeinspritzungs-Kennfeld. Anschließend wird basierend auf der derzeitigen Maschinenlast und der Maschinengeschwindigkeit die Kraftstoffeinspritzungsbedingung hinsichtlich des Kraftstoffeinspritzungsbedingungs-Kennfelds berechnet. Die Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignale t1, t2, Tq (2(a)), die den berechneten Zieleinspritzungsbedingungen entsprechen, werden basierend auf dem Kraftstoffeinspritzungsparametern td, te, Rα, Rβ, Rmax, die später näher beschrieben werden, eingeführt. Diese Befehlssignale werden zu den Kraftstoffinjektoren 10 übertragen.
Mit Bezug auf die 2(a) bis 5 wird nachstehend ein Ablauf der Kraftstoffeinspritzungssteuerung beschrieben.
Basierend auf dem Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors 20 wird eine Schwankung des Kraftstoffdrucks durch eine Kraftstoffdruckwellenform dargestellt (vergleiche 2(c)). Ferner wird basierend auf dieser Kraftstoffdruckwellenform eine Einspritzungsratenwellenform (2(b)) berechnet, die eine Schwankung der Kraftstoffeinspritzungsrate aufzeigt, wobei eine Kraftstoffeinspritzungsbedingung erfasst wird. Anschließend werden die Einspritzungsratenparameter Rα, Rβ, Rmax, welche die Einspritzungsratenwellenform identifizieren, eingelernt, und die Einspritzungsratenparameter „te“, „td“, welche die Korrelation zwischen den Einspritzungsbefehlssignalen (Puls-ein Zeitvorgabe t1, Puls-aus Zeitvorgabe t2 und Puls-ein Dauer tq) und der Einspritzungsbedingung identifizieren, werden eingelernt.
Insbesondere wird eine abfallende Druckwellenform von einem Punkt P1 zu einem Punkt P2 nach der Methode des kleinsten Fehlerquadrates an eine abfallende gerade Linie La angenähert. An dem Punkt P1 beginnt der Kraftstoffdruck aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung abzufallen. An dem Punkt P2 hört der Kraftstoffdruck auf abzufallen. Anschließend wird ein Zeitpunkt LBa berechnet, an dem der Kraftstoffdruck einen Bezugswert Bα auf der angenäherten abfallenden Geraden Linie La annimmt. Da der Zeitpunkt LBa und die Kraftstoffeinspritzungsstart R1 zusammen eine Korrelation aufweisen, wird die Kraftstoffeinspritzungsstart R1 basierend auf dem Zeitpunkt LBa berechnet. Insbesondere wird ein Zeitpunkt, der um eine spezifische Zeitverzögerung Ca vor dem Zeitpunkt LBa liegt, als die Kraftstoffeinspritzungsstartvorgabe R1 definiert.
Ferner wird eine ansteigende Druckwellenform von einem Punkt P3 zu einem Punkt P5 nach der Methode des kleinsten Fehlerquadrates an eine aufsteigende gerade Linie Lβ angenähert. An dem Punkt P3 beginnt der Kraftstoffdruck aufgrund einer Beendung einer Kraftstoffeinspritzung anzusteigen. An dem Punkt P5 hört der Kraftstoffdruck auf anzusteigen. Anschließend wird ein Zeitpunkt LBβ berechnet, an dem der Kraftstoffdruck einen Bezugswert Bβ auf der angenäherten ansteigenden geraden Linie Lβ einnimmt. Da der Zeitpunkt LBβ und die Kraftstoffeinspritzungsendzeit R4 zusammen eine Korrelation aufweisen, wird die Kraftstoffeinspritzungsendzeit R4 basierend auf dem Zeitpunkt LBβ berechnet. Insbesondere wird ein Zeitpunkt, der um eine spezifische Zeitverzögerung Cβ vor dem Zeitpunkt LBβ liegt, als Kraftstoffeinspritzungsendzeit R4 definiert.
Im Hinblick auf die Tatsache, dass eine Steigung der abfallenden geraden Linie La und einer Steigung der Einspritzungsrate zusammen eine hohe Korrelation aufweisen, wird basierend auf einer Steigung der abfallenden geraden Linie La eine Steigung einer geraden Linie Ra berechnet, welche eine Zunahme der Einspritzungsrate in 2(b) aufzeigt. Insbesondere wird eine Steigung der Linie La mit einem spezifischen Koeffizienten multipliziert, um die Steigung der geraden Linie Ra zu erhalten. In ähnlicher Weise wird im Hinblick darauf, dass eine Abnahme einer Steigung der ansteigenden geraden Linie Lβ und einer Steigung der Einspritzungsrate zusammen eine hohe Korrelation aufweisen, basierend auf einer Steigung der ansteigenden geraden Linie Lβ eine Steigung einer geraden Linie Rβ berechnet, welche eine Abnahme der Einspritzungsrate aufzeigt.
Anschließend wird basierend auf den geraden Linien Rα, Rβ eine Ventilschließstartzeit R23 berechnet. Zu dieser Zeit R23 beginnt der Ventilkörper 12 zusammen mit einem Kraftstoffeinspritzungsendbefehlssignal nach unten gezogen zu werden. Insbesondere wird eine Überschneidung der geraden Linien Rα und Rβ als Ventilschließstartzeit R23 definiert. Ferner wird eine Einspritzungsstartzeitverzögerung „td“ der Kraftstoffeinspritzungsstartzeit R1 in Bezug auf die Puls-Ein Zeit t1 berechnet. Ebenso wird eine Einspritzungsendzeitverzögerung „te“ der Ventilschließstartzeit R23 in Bezug auf die Puls-Aus Zeit t2 berechnet.
Eine Überschneidung der abfallenden geraden Linie La und der ansteigenden geraden Linie Lβ wird erhalten und ein Druck, der dieser Überschneidung entspricht, wird als ein Überschneidungsdruck Paß berechnet. Ferner wird ein Differenzialdruck ΔPγ zwischen einem Bezugsdruck Pbase und dem Überschneidungsdruck Paß berechnet. Im Hinblick auf die Tatsache, dass der Differenzialdruck Pγ die maximale Einspritzungsrate Rmax zusammen eine hohe Korrelation aufweisen, wird die maximale Einspritzungsrate Rmax basierend auf dem Differenzialdruck ΔPγ berechnet. Insbesondere wird der Differenzialdruck ΔPγ mit einem Korrelationskoeffizienten Cγ multipliziert, um die maximale Einspritzungsrate Rmax zu berechnen. Falls jedoch der Differenzialdruck ΔPγ kleiner als ein spezifischer Wert ΔPγth (kleine Einspritzung) ist, wird die maximale Einspritzungsrate Rmax wie folgt definiert: $Rmax = Δ P γ \times C γ$
Falls der Differenzialdruck ΔPγ nicht kleiner als der spezifische Wert ΔPγth ist (große Einspritzung) wird ein vorbestimmter Wert Rγ als die maximale Einspritzungsrate Rmax definiert.
Die kleine Einspritzung entspricht einem Fall, bei dem das Ventil 12 beginnt angehoben zu werden bevor die Einspritzungsrate den vorbestimmten Wert Rγ erreicht. Die Kraftstoffeinspritzungsmenge wird durch die Sitzoberfläche 11e und 12a begrenzt. Indessen entspricht die große Einspritzung einem Fall, bei dem das Ventil 12 beginnt nach unten gezogen zu werden nachdem die Einspritzungsrate den vorbestimmten Wert Rγ erreicht. Die Kraftstoffeinspritzungsmenge hängt von einer Strömungsfläche der Einspritzungsmündung 11b ab. Im Übrigen wird die Form der Einspritzungsratenwellenform trapezförmig, wie in 2 (b) gezeigt ist, wenn die Einspritzungsbefehlsdauer Tq ausreichend lang ist und die Einspritzungsmündung 11b selbst nachdem die maximale Einspritzungsrate erreicht ist, geöffnet worden ist. Indessen wird die Form der Einspritzungsratenwellenform im Fall einer kleinen Einspritzung dreieckig.
Der oben vorbestimmte Wert Rγ, welcher der maximalen Einspritzungsrate Rmax im Falle der großen Einspritzung entspricht, schwankt zusammen mit einer Alterungsbeeinträchtigung des Kraftstoffinjektors 10. Wenn sich beispielsweise Feinstaub in der Einspritzungsmündung 11b ansammelt und die Kraftstoffeinspritzungsmenge mit dem Alter abnimmt, wird der Druckabfallbetrag ΔP, der in 2(c) gezeigt ist, kleiner. Wenn die Sitzoberflächen 11e, 12a abgenutzt sind und die Kraftstoffeinspritzungsmenge zunimmt, wird ebenso der Druckabfallbetrag ΔP größer. Es ist zu beachten, dass der Druckabfallbetrag ΔP einem erfassten Druckabfallbetrag entspricht, der durch eine Kraftstoffeinspritzung verursacht wird. Beispielsweise entspricht er einem Druckabfallbetrag des Bezugsdrucks Pbase zu dem Punkt P2, oder von dem Punkt P1 zu dem Punkt P2.
Bei der vorliegenden Erfindung wird im Hinblick auf die Tatsache, dass die maximale Einspritzungsrate Rmax (vorbestimmter Wert Rγ) bei einer großen Einspritzung eine hohe Korrelation mit dem Druckabfallbetrag ΔP aufweist, der vorbestimmte Wert Rγ basierend auf dem Druckabfallbetrag ΔP eingeführt. Das heißt, der Lernwert der maximalen Einspritzungsrate Rmax bei der großen Einspritzung entspricht einem Lernwert des vorbestimmten Werts Rγ, der auf dem Druckabfallbetrag ΔP basiert.
Wie oben genannt, können die Einspritzungsratenparameter td, te, Rα, Rβ, Rmax aus der Kraftstoffdruckwellenform berechnet werden. Anschließend kann basierend auf den erlernten Werten dieser Parameter td, te, Rα, Rβ, Rmax die Einspritzungsratenwellenform (vgl. 2(b)), die dem Einspritzungsbefehlssignal (2(a)) entspricht, berechnet werden. Eine Fläche der berechneten Einspritzungsratenwellenform (schattierte Fläche in 2(b)) entspricht einer Kraftstoffeinspritzungsmenge. Somit kann die Kraftstoffeinspritzungsmenge basierend auf den Einspritzungsratenparametern berechnet werden.
3 ist ein Blockdiagramm, das einen Lernablauf eines Einspritzungsratenparameters und einen Einstellablauf eines Einspritzungsbefehlssignals, das an den Kraftstoffinjektor 10 übertragen wird, zeigt. Ein Einspritzungsratenparameter-Berechnungsabschnitt (Analysierungsabschnitt) 31 berechnet die Einspritzungsratenparameter td, te, Rα, Rβ, Rmax basierend auf der Kraftstoffdruckwellenform, die von dem Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst wird.
Ein Lernabschnitt 32 lernt die berechneten Einspritzungsratenparameter und speichert die aktualisierten Parameter in einem Speicher 34b der ECU 30 ab. Da die Einspritzungsratenparameter übereinstimmend mit dem zugeführten Kraftstoffdruck schwanken (Kraftstoffdruck in der Sammelleitung 42), werden die Einspritzungsratenparameter vorzugsweise im Zusammenhang mit dem zugeführten Kraftstoffdruck oder einem Bezugsdruck Pbase erlernt (vgl. 2(c)). Die Kraftstoffeinspritzungsratenparameter hinsichtlich des Kraftstoffdrucks werden in einem Einspritzungsratenparameter-Kennfeld M, das in 3 gezeigt ist, gespeichert.
Ein Ermittlungsabschnitt (Steuerungsabschnitt) 33 erhält den Einspritzungsratenparameter (Lernwert), der dem derzeitigen Kraftstoffdruck entspricht, aus dem Einspritzungsratenparameter-Kennfeld M. Anschließend werden basierend auf den Einspritzungsratenparametern die Einspritzungsbefehlssignale „t1“, „t2“, „Tq“, die der Zieleinspritzungsbedingung entsprechen, eingeführt. Wenn der Kraftstoffinjektor 10 übereinstimmend mit den oben genannten Einspritzungsbefehlssignalen betrieben wird, erfasst der Kraftstoffdrucksensor 20 die Kraftstoffdruckwellenform. Der Einspritzungsratenparameter-Berechnungsabschnitt 31 berechnet basierend auf dieser Kraftstoffdruckwellenform die Einspritzungsratenparameter td, te, Rα, Rβ, Rmax.
Das heißt, dass die tatsächliche Kraftstoffeinspritzungsbedingung (Einspritzungsratenparameter td, te, Rα, Rβ, Rmax) in Bezug auf die Einspritzungsbefehlssignale erfasst und erlernt werden. Basierend auf diesem Lernwert werden die Einspritzungsbefehlssignale, die der Zieleinspritzungsbedingung entsprechen, eingeführt. Daher ist das Einspritzungsbefehlssignal basierend auf der tatsächlichen Einspritzungsbedingung rückgekoppelt gesteuert bzw. geregelt, wobei die tatsächliche Kraftstoffeinspritzungsbedingung genau so gesteuert wird, dass sie mit der Zieleinspritzungsbedingung übereinstimmt, selbst wenn die Alterungsbeeinträchtigung fortgeschritten ist.
Insbesondere ist die Einspritzungsbefehlsdauer Tq basierend auf dem Einspritzungsratenparameter rückgekoppelt gesteuert bzw. geregelt, so dass die tatsächliche Kraftstoffeinspritzungsmenge mit der Zielkraftstoffeinspritzungsmenge übereinstimmt.
In Bezug auf 4 wird nachstehend ein Ablauf zum Analysieren der Einspritzungsbedingung anhand der abgeleiteten Einspritzungsratenparameter td, te, Rα, Rβ, Rmax aus der Kraftstoffdruckwellenform (2(c)) beschrieben. Der in 4 gezeigte Ablauf wird in spezifischen Intervallen durch einen Mirkocomputer 34 der ECU 30 ausgeführt.
Bei Schritt S5 bestimmt der Computer, ob eine Kraftstoffeinspritzung in einem bestimmten Zylinder, der übereinstimmend mit einer vorbestimmten Analysierungsreihenfolge analysiert werden sollte, durchgeführt worden ist. Diese Analysierungsreihenfolge wird später mit Bezug auf 7 näher beschrieben.
Wenn die Antwort bei Schritt S5 JA ist, setzt der Vorgang bei Schritt S10 fort, bei dem eine Einspritzungskomponente Wb zum Analysieren der Einspritzungsbedingung basierend auf dem Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors 20 berechnet wird.
5 ist ein Flussdiagramm, welches das Unterprogramm von Schritt S10 zeigt. In der nachfolgenden Beschreibung wird ein Zylinder, in dem derzeit eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, als ein Einspritzungszylinder bezeichnet und ein Zylinder, in dem derzeit keine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, wird als Nicht-Einspritzungszylinder bezeichnet. Ferner wird ein Kraftstoffdrucksensor 20, der in dem Einspritzungszylinder 10 bereitgestellt ist, als ein Einspritzungszylinder-Drucksensor bezeichnet und ein Kraftstoffdrucksensor 20, der in dem Nicht-Einspritzungszylinder 10 bereitgestellt ist, wird als ein Nicht-Einspritzungszylinder-Drucksensor bezeichnet.
Bei Schritt S10a wird basierend auf den Erfassungswerten des Kraftstoffdrucksensors 20 eine Kraftstoffdruckwellenform Wa (vgl. 6(a)) erzeugt. Diese Kraftstoffdruckwellenform Wa zeigt eine Schwankung des Kraftstoffdrucks auf, die durch eine Kraftstoffeinspritzung verursacht wird. Ein hochfrequentes Rauschen wird mittels eines Tiefpassfilters von der Kraftstoffdruckwellenform Wa entfernt.
Bei Schritt S10b wird eine Vielzahl von Erfassungswerten von dem Nicht-Einspritzungszylinder-Drucksensor 10 erhalten. Basierend auf diesen Erfassungswerten wird eine Nicht-Einspritzungsdruckwellenform Wu (vgl. 6(b)) erzeugt. Die Nicht-Einspritzungsdruckwellenform Wu zeigt eine Kraftstoffdruckschwankung in einem Nicht-Einspritzungszylinder auf, wenn eine Kraftstoffeinspritzung in dem Einspritzungszylinder durchgeführt wird. Das hochfrequente Rauschen wird mittels eines Tiefpassfilters von der Nicht-Einspritzungsdruckwellenform Wu entfernt.
Im Übrigen steigt die Nicht-Einspritzungsdruckwellenform Wu in einem Fall, bei dem sich ein Moment, bei dem die Kraftstoffpumpe 41 den Kraftstoff zu der Sammelleitung 42 zuführt, mit einem Moment überschneidet, bei dem der Kraftstoffinjektor 10 den Kraftstoff einspritzt, insgesamt an, wie durch die durchgezogene Linie in 6(b) gezeigt ist. Indessen nimmt der Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffeinspritzungssystem in einem Fall, bei dem die Kraftstoffpumpe 41 keinen Kraftstoff zuführt während der Kraftstoffinjektor 10 den Kraftstoff einspritzt, unmittelbar ab, nachdem der Kraftstoffinjektor 10 den Kraftstoff einspritzt. Somit fällt die Nicht-Einspritzungsdruckwellenform Wud ab, wie durch eine gestrichelte Linie in 6(b) gezeigt ist.
Diese Nicht-Einspritzungsdruckwellenformen Wu und Wud sind in der Einspritzungswellenform Wa umfasst, die in Schritt S10a erzeugt wird. Mit anderen Worten umfasst die Einspritzungsdruckwellenform Wa die Einspritzungskomponente Wb, die eine Kraftstoffdruckschwankung aufzeigt, die durch eine Kraftstoffeinspritzung verursacht wird, sowie Komponenten der Nicht-Einspritzungsdruckwellenformen Wu und Wud.
Bei Schritt S10c wird die Nicht-Einspritzungsdruckwellenform Wu, die in Schritt S10b erzeugt wird, von der Einspritzungsdruckwellenform Wa subtrahiert, um die Einspritzungskomponente Wb zu gewinnen (Wb = Wa - Wu).
Falls eine mehrfache Einspritzung durchgeführt wird, überschneidet sich eine Druckpulsierungskomponente Wc, die durch eine vorhergehende Einspritzung verursacht wird und die in 2(c) gezeigt ist, mit der Einspritzungsdruckwellenform Wa, die im Schritt 10a erzeugt wird. Falls insbesondere ein Intervall zwischen den Einspritzungen kurz ist, wird die Einspritzungsdruckwellenform Wa erheblich durch die Druckpulsierungskomponente Wc beeinflusst. Bei Schritt S10d bestimmt der Computer, ob eine mehrfache Einspritzung durchgeführt wird. Falls JA, setzt der Vorgang bei Schritt S10e fort, bei dem die Druckpulsierungskomponente Wc von der Einspritzungskomponente Wb abgezogen wird.
Wie oben genannt, wird die Einspritzungskomponente Wb mittels Durchführen des Unterprogramms, das in 5 gezeigt ist, berechnet, um die Einspritzungsbedingung (Einspritzungsratenparameter td, te, Rα, Rβ, Rmax) zu analysieren.
In Rückbezug auf 4 setzt der Vorgang bei Schritt S11 fort, nachdem die Einspritzungskomponente Wb in Schritt S10 berechnet ist. Bei Schritt S11 wird ein mittlerer Kraftstoffdruck einer Bezugsdruckwellenform als Bezugsdruck Pbase berechnet. Die Bezugsdruckwellenform entspricht einem Teil der Einspritzungskomponente Wb für eine Dauer, in welcher der Kraftstoffdruck nicht begonnen hat aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung abzufallen. Beispielsweise kann ein Teil der Einspritzungskomponente Wb, der einer Zeitdauer TA von einer Einspritzungsstartbefehlszeit t1 bis zum Ablauf einer bestimmten Zeit entspricht, als Bezugsdruckwellenform definiert werden. Wahlweise kann basierend auf Differenziationswerten der abfallenden Druckwellenform ein Wendepunkt P1 berechnet werden, und ein Teil der Einspritzungskomponente Wb, der einer Zeitdauer von der Einspritzungsstartbefehlszeit t1 bis zu dem Wendepunkt P1 entspricht, wird als Referenzdruckwellenform definiert.
Bei Schritt S12 (Annäherungsabschnitt), wird ein abfallender Abschnitt der Einspritzungskomponente Wb an eine abfallende gerade Linie La angenähert. Beispielsweise kann ein Teil der Einspritzungskomponente Wb, die einer bestimmten Zeitdauer TB entspricht, die von der Einspritzungsstartbefehlszeit t1 bis zum Ablauf einer bestimmten Zeit reicht, als die abfallende Druckwellenform definiert werden. Wahlweise werden Wendepunkt P1 und P2 basierend auf Differenzialwerten der abfallenden Druckwellenform berechnet, und ein Teil der Einspritzungskomponente Wb, die entsprechend zwischen den Wendepunkten P1 und P2 liegt, kann als die abfallende Druckwellenform definiert werden. Anschließend wird die gerade Linie La basierend auf den Kraftstoffdruckwerten der abfallenden Druckwellenform nach der Methode des kleinsten Fehlerquadrates angenähert. Wahlweise kann eine Tangentenlinie an einem Punkt der abfallenden Wellenform, an dem der Differenziationswert minimal ist, als die angenäherte gerade Linie La definiert werden.
Bei Schritt S13 (Annäherungsabschnitt) wird ein ansteigender Abschnitt der Einspritzungskomponente Wb an eine ansteigende gerade Linie Lβ angenähert. Beispielsweise kann ein Teil der Einspritzungskomponente Wb, die einer bestimmter Zeitdauer TC entspricht, die von der Einspritzungsendbefehlszeit t2 bis zum Ablauf einer bestimmten Zeit reicht, als die ansteigende Druckwellenform definiert sein. Wahlweise können Wendepunkte P3 und P5 basierend auf Differenzialwerten der ansteigenden Druckwellenform berechnet werden, und ein Teil der Einspritzungskomponente Wb, die entsprechend zwischen den Wendepunkten P3 und P5 liegt, kann als die ansteigende Druckwellenform definiert werden. Anschließend wird die gerade Linie Lβ basierend auf den Kraftstoffdruckwerten der ansteigenden Druckwellenform nach der Methode des kleinsten Fehlerquadrates angenähert. Wahlweise kann eine Tangentenlinie an einem Punkt der ansteigenden Druckwellenform, an dem der Differenziationswert maximal wird, als die angenäherte gerade Linie Lβ definiert werden.
Bei Schritt S14 werden die Bezugswerte Bα und Bβ basierend auf dem Bezugsdruck Pbase berechnet. Beispielsweise können die Druckwerte, die um eine bestimmte Menge kleiner als der Bezugsdruck Pbase sind, als die Bezugswerte Bα und Bβ definiert werden. Es ist zu beachten, dass die Bezugswerte Bα und Bβ nicht immer gleich zueinander sind. Ferner kann die oben genannte bestimmte Menge des Druckwerts übereinstimmend mit dem Bezugsdruck Pbase und der Kraftstofftemperatur schwanken.
Anschließend wird bei Schritt S15 ein Zeitpunkt LBα, an dem der Kraftstoffdruck einen Bezugsdruck Bα auf der angenäherten geraden Linie Lα einnimmt, berechnet. Da der Zeitpunkt LBa und die Kraftstoffeinspritzungsstartzeit R1 zusammen einen Korrelation aufweisen, wird die Kraftstoffeinspritzungsstartzeit R1 basierend auf dem Zeitpunkt LBa berechnet. Insbesondere wird ein Zeitpunkt, der um eine bestimmte Zeitverzögerung Ca vor dem Zeitpunkt LBa liegt, als die Kraftstoffeinspritzungsstartzeit R1 definiert.
Anschließend wird bei Schritt S16 ein Zeitpunkt LBβ, an dem der Kraftstoffdruck einen Bezugswert Bβ auf der angenäherten geraden Linie Lβ einnimmt, berechnet. Da der Zeitpunkt LBβ und die Kraftstoffeinspritzungsendzeit R4 zusammen einen Korrelation aufweisen, wird die Kraftstoffeinspritzungsendzeit basierend auf dem Zeitpunkt LBβ berechnet. Insbesondere wird ein Zeitpunkt, der um eine bestimmte Zeitverzögerung Cβ vor dem Zeitpunkt LBβ liegt, als die Kraftstoffeinspritzungsendzeit R4 definiert. Die oben genannten Zeitverzögerungen Cα, Cβ können übereinstimmend mit dem Bezugsdruck Pbase und der Kraftstofftemperatur schwanken.
Anschließend wird bei Schritt S17 im Hinblick auf die Tatsache, dass eine Steigung der Linie Lα und eine Steigung der Einspritzungsrate zunehmen und zusammen eine Korrelation aufweisen, eine Steigung einer geraden Linie Rα, die eine Zunahme der Kraftstoffeinspritzungsrate in 2(b) aufzeigt, basierend auf einer Steigung der geraden Linie La berechnet. Insbesondere wird eine Steigung der Linie La mit einem bestimmten Koeffizienten multipliziert, um die Steigung der geraden Linie Ra zu erhalten. Zudem kann basierend auf der Kraftstoffeinspritzungsstartzeit R1, die bei Schritt S15 berechnet wird, und der Steigung der geraden Linie Rα, die bei Schritt S17 berechnet wird, die gerade Linie Ra identifiziert werden.
Des Weiteren wird bei Schritt S17 im Hinblick auf die Tatsache, dass eine Steigung der Linie Lβ und eine Steigung der Einspritzungsrate abnehmen und zusammen eine hohe Korrelation aufweisen, eine Steigung einer geraden Linie Rβ, die eine Abnahme der Kraftstoffeinspritzungsrate aufzeigt, basierend auf einer Steigung der geraden Linie Lβ berechnet. Insbesondere wird eine Steigung der Linie Lβ mit einem bestimmten Koeffizienten multipliziert, um die Steigung der geraden Linie Rβ zu erhalten. Zudem kann basierend auf der Kraftstoffeinspritzungsendzeit R4, die bei Schritt S 16 berechnet wird, und der Steigung der geraden Linie Rβ, die bei Schritt S17 berechnet wird, die gerade Linie Rβ identifiziert werden. Die oben genannten bestimmten Koeffizienten des Druckwerts können übereinstimmend mit dem Bezugsdruck Pbase und der Kraftstofftemperatur schwanken.
Bei Schritt S18 wird basierend auf den geraden Linien Rα, Rβ, die bei Schritt S17 berechnet werden, eine Ventilschließstartzeit R23 berechnet. Zu dieser Zeit R23 beginnt der Ventilkörper 12 zusammen mit einem Kraftstoffeinspritzungsendbefehlssignal nach unten gezogen zu werden. Insbesondere wird eine Überschneidung der geraden Linien Ra und Rβ als die Ventilschließstartzeit R23 definiert.
Bei Schritt S19 wird eine Einspritzungsstartzeitverzögerung „td“ der Kraftstoffeinspritzungsstartzeit R1 in Bezug auf die Puls-Ein-Zeit t1 berechnet. Ebenso wird eine Einspritzungsendzeitverzögerung „te“ der Ventilschließstartzeit R23 in Bezug auf die Puls-Aus-Zeit t2 berechnet. Die Einspritzungsendzeitverzögerung „te“ ist eine Zeitverzögerung von der Einspritzungsendbefehlszeit t2 bis das Steuerventil 14 den Betrieb beginnt. Diese Zeitverzögerungen „td“, „te“ sind Parameter, die Ansprechverzögerungen der Einspritzungsratenschwankung in Bezug auf die Einspritzungsbefehlssignale aufzeigen. Ebenso sind die Zeitverzögerungen von der Zeit t1 bis zu der Zeit R2, von der Zeit t2 bis zu der Zeit R3 und von der Zeit t2 bis zu der Zeit R4 Parameter, welche die Ansprechverzögerungen aufzeigen.
Bei Schritt S20 wird bestimmt, ob ein Differenzialdruck ΔPγ zwischen dem Bezugsdruck Pbase und einem Überschneidungsdruck Pαβ kleiner als ein bestimmter Wert ΔPγth ist. Wenn die Antwort bei Schritt S20 JA ist, setzt der Vorgang bei Schritt S21 fort, bei dem eine maximale Einspritzungsrate Rmax basierend auf dem Differenzialdruck ΔPγ berechnet wird (Rmax = ΔPγ × Cγ). Wenn die Antwort bei Schritt S20 NEIN ist, setzt der Vorgang bei Schritt S22 fort (Maximale-Einspritzungsraten-Berechnungsabschnitt), bei dem der vorbestimmte Wert Rγ als die maximale Einspritzungsrate Rmax definiert wird.
Die Vorgänge bei Schritt S10 bis S22 entsprechen einem Analysierungsabschnitt und die Vorgänge bei Schritt S11 bis S22 entsprechen einem Berechnungsabschnitt.
In Bezug auf 7 wird die oben genannte Analysierungsreihenfolge nachstehend ausführlich beschrieben.
Die Zylinderzahlen der Einspritzungszylinder werden in einem oberen Abschnitt der 7 angezeigt. Das heißt, der Kraftstoffinjektor 10 führt Kraftstoffeinspritzung an jedem der Zylinder in der folgenden Reihenfolge durch: 1-Zylinder, 3-Zylinder, 4-Zylinder und 2-Zylinder. Der Kraftstoffinjektor 10 führt „M“ Einspritzungen in einem Zyklus durch, wobei jeder der Zylinder eine Einspritzung in einem Zyklus erhält. Demzufolge ist „M“ gleich mit „N“ und M = 1, 2, ..., m, sodass vier Einspritzungen pro Zyklus stattfinden, wenn vier Zylinder vorliegen. Es ist verständlich, dass die m-te Einspritzung in einem Zyklus nicht notwendigerweise an dem n-ten Zylinder durchgeführt wird. Beispielsweise wird basierend auf der Kraftstoffeinspritzungsreihenfolge, die oben genannt und in 7 gegeben ist, die zweite Einspritzung an dem 3-Zylinder und nicht an dem 2-Zylinder durchgeführt.
Die Einspritzungsbedingungs-Analyse wird in Bezug auf jeden der Zylinder durchgeführt. Die Einspritzungsbedingungs-Analyse wird nicht fortlaufend eingeleitet, insofern die Einspritzungsbedingungs-Analyse nicht jedes Mal durchgeführt wird, wenn der Kraftstoffinjektor 10 eine Kraftstoffeinspritzung durchführt. Die Einspritzungsbedingungs-Analyse wird intermittierend durchgeführt. Insbesondere wird die Einspritzungsbedingungs-Analyse bei jeder k-ten Einspritzung durchgeführt, wobei „k“ eine laufende Zahl bzw. Sprungzahl „k“ bezeichnet.
Bei der ersten Ausführungsform ist „k“ als „m-1“ gegeben, das heißt k = m-1. In Bezug auf eine Vier-Zylindermaschine, die vier Einspritzungen pro Zyklus erhält, ist die laufende Zahl „k“ als k = 4-1 = 3 gegeben. Die Einspritzungsbedingungs-Analyse wird bei der ersten Einspritzung durchgeführt und anschließend bei jeder dritten Einspritzung durchgeführt. Die schattierten Zylinderzahlen zeigen die Zahlen der Zylinder auf, deren Einspritzungsbedingung analysiert werden wird. Das heißt, die Einspritzungsbedingung wird in Bezug auf den 1-Zylinder, 2-Zylinder, 4-Zylinder und 3-Zylinder in dieser Reihenfolge analysiert. Das heißt, die Einspritzungsbedingung wird mit Bezug auf den 2-Zylinder analysiert, nachdem die Einspritzungsbedingung in Bezug auf den 1-Zylinder analysiert ist.
Wie oben beschrieben, wird demzufolge die Einspritzungsbedingungs-Analyse in der folgenden Reihenfolge durchgeführt:

die erste Einspritzung, die in dem 1-Zylinder durchgeführt wird, dann
die vierte Einspritzung, die in dem 2-Zylinder durchgeführt wird, dann
die siebte Einspritzung (d.h. die dritte Einspritzung des zweiten Zyklus), die in dem 4-Zylinder durchgeführt wird, dann
die zehnte Einspritzung (d.h. die dritte Einspritzung des vierten Zyklus), die in dem 1-Zylinder durchgeführt wird, dann
die dreizehnte Einspritzung (d.h. die erste Einspritzung des vierten Zyklus), die in dem 1-Zylinder durchgeführt wird,
die sechzehnte Einspritzung (d.h. die vierte Einspritzung des vierten Zyklus), die in dem 2-Zylinder durchgeführt wird, und so weiter.

Falls die Zahl der Zylinder in der Maschine mit „n“ bezeichnet wird, entspricht die laufende Zahl „k“ gleich „n-1“. Das heißt „k = (n-1)“. Da jeder der Zylinder gleich analysiert wird, ist die gesammelte Häufigkeit an Analysen in Bezug auf jeden Kraftstoffinjektor 10 gleich.
Ein unterer Abschnitt in 7 zeigt die Zylinderzahlen der Nicht-Einspritzungszylinder an. Die schattierten Zylinderzahlen zeigen die Zahlen der Zylinder auf, von denen die Nicht-Einspritzungsdruckwellenformen Wu, Wud abgeleitet werden. Die Nicht-Einspritzungsdruckwellenformen Wu, Wud werden von dem 3-Zylinder, 1-Zylinder, 2-Zylinder, 4-Zylinder, 3-Zylinder in dieser Reihenfolge erzeugt. Wie oben genannt, werden die Nicht-Einspritzungsdruckwellenformen Wu, Wud nicht für jeden Kraftstoffinjektor fortlaufend erzeugt. Die Nicht-Einspritzungsdruckwellenformen Wu, Wud werden intermittierend für jede k-te Kraftstoffeinspritzung erzeugt.
Da die Analyse der Einspritzungsbedingung intermittierend durchgeführt wird, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, eine Zeitdauer zum Durchführen der Analyse der Einspritzungsbedingung ausreichend sichergestellt werden. Diese Zeitdauer wird in 7 als „Tcal“ bezeichnet. Dadurch kann eine Rechenleistung für die CPU 34a und eine Speicherkapazität für den Speicher 34b verringert werden, wodurch eine Effizienz für die Berechnungsverarbeitung verbessert werden kann. Insbesondere wird die Analyse intermittierend durchgeführt, so dass eine erforderliche Kapazität der CPU 34a verringert werden kann, obwohl die Verarbeitung zur Beseitigung der Druckpulsierungskomponente Wc die Rechenleistung der CPU 34a erhöht, wenn die Analyse der Einspritzungsbedingung durchgeführt wird.
Ferner kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Einspritzungssteuerung in Bezug auf jeden Zylinder gleich durchgeführt werden, da die Lernhäufigkeit der Einspritzungsparameter td, te, Rα, Rβ, Rmax in Bezug auf jeden Kraftstoffinjektor 10 einheitlich vorgenommen werden kann, wodurch die Abgabe der Maschine verbessert und die Abgasemission gesenkt werden kann.
[Zweite Ausführungsform]
Bei der oben genannten Ausführungsform wird der Kraftstoffeinspritzungs-Bedingungs-Analysator an einer Vier-Zylindermaschine angewendet. Bei einer zweiten Ausführungsform, die in 8 gezeigt ist, wird der Kraftstoffeinspritzungs-Bedingungs-Analysator an einer Sechs-Zylindermaschine angewendet. Die laufende Zahl (k) wird als „5“ bezeichnet (k = 5). Die anderen Konfigurationen des Analysators und der Analysierungsablauf sind mit denjenigen der ersten Ausführungsform gleich.
Die Zylinderzahlen der Einspritzungszylinder werden in einem oberen Abschnitt der 8 gezeigt. Das heißt, die Kraftstoffeinspritzung wird in dem 1-Zylinder, 5-Zylinder, 3-Zylinder, 6-Zylinder, 2-Zylinder, 4-Zylinder, 1-Zylinder in dieser Reihenfolge durchgeführt. Die schattierten Zylinderzahlen zeigen die Zahlen der Zylinder auf, an denen eine Einspritzungsbedingung analysiert werden wird. Das heißt, die Einspritzungsbedingung wird in Bezug auf den 1-Zylinder, 4-Zylinder, 2-Zylinder, 6-Zylinder, 3-Zylinder, 5-Zylinder und 1-Zylinder in dieser Reihenfolge analysiert. Das heißt nachdem die Einspritzungsbedingung in Bezug auf den 1-Zylinder analysiert ist, wird die Einspritzungsbedingung in Bezug auf den 4-Zylinder analysiert.
Wie oben genannt, wird die Einspritzungsbedingungs-Analyse nicht fortlaufend in der Kraftstoffeinspritzungsreihenfolge eingeleitet. Die Einspritzungsbedingungs-Analyse wird intermittierend eingeleitet. Die Einspritzungsbedingungs-Analyse wird bei jeder k-ten Kraftstoffeinspritzung eingeleitet. Falls die Zahl der Zylinder der Maschine mit „n“ bezeichnet wird, entspricht die laufende Zahl „k“ gleich „n-1“. Das heißt „k = (n-1)“.
Ein unterer Abschnitt der 8 zeigt die Zylinderzahl der Nicht-Einspritzungszylinder an. Die schattierten Zylinderzahlen zeigen die Zahlen der Zylinder auf, von denen die Nicht-Einspritzungsdruckwellenformen Wu, Wud abgeleitet werden. Die Nicht-Einspritzungsdruckwellenformen Wu, Wud werden von dem 5-Zylinder, 1-Zylinder, 4-Zylinder, 2-Zylinder, 6-Zylinder, 3-Zylinder, 5-Zylinder in dieser Reihenfolge erzeugt. Wie oben genannt, werden die Nicht-Einspritzungsdruckwellenformen Wu, Wud nicht für jede Kraftstoffeinspritzung fortlaufend erzeugt. Die Nicht-Einspritzungsdruckwellenformen Wu, Wud werden für jede k-te Einspritzung intermittierend erzeugt. Die Zahl von „k“ ist dieselbe wie die oben genannte laufende Zahl „k“.
Da die Analyse der Einspritzungsbedingung intermittierend durchgeführt wird, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Rechenleistung der CPU 34a und eine Speicherkapazität des Speichers 34b verringert werden, wodurch eine Effizienz der Berechnungsverarbeitung verbessert werden kann.
Ferner kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Einspritzungssteuerung in Bezug auf jeden Zylinder gleich durchgeführt werden, da die Lernhäufigkeit der Einspritzungsratenparameter td, te, Rα, Rβ, Rmax in Bezug auf jeden Kraftstoffinjektor 10 einheitlich durchgeführt werden kann.
[Dritte Ausführungsform]
Gemäß einer dritten Ausführungsform, die in 9 gezeigt ist, wird eine laufende Zahl bzw. Sprungzahl „k1“ und eine zweite laufende Zahl „k2“ definiert. Die Einspritzungsbedingungs-Analyse wird für jede k1-te Einspritzung oder für jede k2-te Einspritzung, die sich abwechseln, eingeleitet. Die anderen Konfigurationen des Analysators und der Analyseablauf sind dieselben wie diejenigen der ersten Ausführungsform.
Die Zylinderzahlen der Einspritzungszylinder werden in einem oberen Bereich der 9 angezeigt. Das heißt, die Kraftstoffeinspritzung wird in dem 1-Zylinder, 3-Zylinder, 4-Zylinder, 2-Zylinder in dieser Reihenfolge durchgeführt. Die schattierten Zylinderzahlen zeigen die Zahlen der Zylinder auf, an denen die Einspritzungsbedingung analysiert werden wird. Das heißt, die Einspritzungsbedingung wird in Bezug auf den 1-Zylinder → 4-Zylinder → 3-Zylinder → 2-Zylinder in dieser Reihenfolge in einer ersten Hälfte analysiert. Anschließend wird in einer darauffolgenden Hälfte die Einspritzungsbedingung in Bezug auf den 4-Zylinder → 1-Zylinder → 2-Zylinder → 3-Zylinder in dieser Reihenfolge analysiert. Bei der ersten Ausführungsform, die in 7 gezeigt ist, entspricht ein Analysezyklus vier Analysen. Bei der vorliegenden Ausführungsform, die in 9 gezeigt ist, entspricht ein Analysezyklus acht Analysen.
Die erste laufende Zahl „k1“ und die zweite laufende Zahl „k2“ werden wie folgt definiert: $k1 = n/2$
$k2 = 1 + n/2$
Ein unterer Abschnitt der 9 zeigt die Zylinderzahlen der Nicht-Einspritzungszylinder an. Die schattierten Zylinderzahlen zeigen die Zahlen der Zylinder auf, von denen die Nicht-Einspritzungsdruckwellenformen Wu, Wud abgeleitet werden. Die Nicht-Einspritzungsdruckwellenformen Wu, Wud werden von dem 3-Zylinder → 2-Zylinder → 4-Zylinder → 1-Zylinder in dieser Reihenfolge in einer ersten Hälfte erzeugt. Anschließend werden in einer darauffolgenden Hälfte die Nicht-Einspritzungsdruckwellenformen Wu, Wud von dem 2-Zylinder → 3-Zylinder → 1-Zylinder → 4-Zylinder in dieser Reihenfolge erzeugt. Die erste Hälfte und die darauffolgende Hälfte wechseln sich wiederholt ab. Wie oben genannt, werden die Nicht-Einspritzungsdruckwellenformen Wu, Wud nicht für jede Kraftstoffeinspritzung fortlaufend erzeugt. Die Nicht-Einspritzungsdruckwellenform Wu, Wud werden für jeden k1-ten Zylinder oder jeden k2-ten Zylinder, die sich abwechseln, intermittierend erzeugt.
Da die Analysen der Einspritzungsbedingung intermittierend durchgeführt werden, kann auch gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Rechenleistung der CPU 34a und eine Speicherkapazität des Speichers 34b verringert werden, wodurch eine Effizienz der Berechnungsverarbeitung verbessert werden kann.
Da die Lernhäufigkeit der Einspritzungsratenparameter td, te, Rα, Rβ, Rmax in Bezug auf jeden Kraftstoffinjektor 10 einheitlich vorgenommen werden kann, kann ferner die Einspritzungssteuerung in Bezug auf jeden Zylinder gleich durchgeführt werden.
Des Weiteren kann die Genauigkeit der Kraftstoffeinspritzungssteuerung weiter verbessert werden, da die Analysehäufigkeit und die Lernhäufigkeit über diejenige der in 7 gezeigten ersten Ausführungsform erhöht wird.
[Vierte Ausführungsform]
Bei der oben genannten dritten Ausführungsform wird der Kraftstoffeinspritzungs-Bedingungs-Analysator an einer Vier-Zylindermaschine angewendet. In einer fünften Ausführungsform, die in 10 gezeigt ist, wird der Kraftstoffeinspritzungs-Bedingungs-Analysator an einer Sechs-Zylindermaschine angewendet.
Die erste laufende Zahl „k1“ wird als „3“ definiert und die zweite laufende Zahl „k2“ wird als „4“ definiert. Die anderen Konfigurationen des Analysators und der Analyseablauf sind mit denjenigen der ersten Ausführungsform gleich.
Die Zylinderzahlen der Einspritzungszylinder sind in einem oberen Abschnitt der 10 angezeigt. Die schattierten Zylinderzahlen zeigen die Zahlen der Zylinder auf, von denen die Einspritzungsbedingung analysiert werden wird. Das heißt, die Einspritzungsbedingung wird in Bezug auf den 1-Zylinder → 6-Zylinder → 5-Zylinder → 2-Zylinder → 3-Zylinder → 4-Zylinder in dieser Reihenfolge in einer ersten Hälfte analysiert. In einer darauffolgenden Hälfte wird die Einspritzungsbedingung mit Bezug auf den 6-Zylinder → 1-Zylinder → 2-Zylinder → 5-Zylinder → 4-Zylinder → 3-Zylinder in dieser Reihenfolge analysiert. Die erste Hälfte und die darauffolgende Hälfte wechseln sich wiederholt ab.
Bei der dritten Ausführungsform, die in 9 gezeigt ist, entspricht ein Analysezyklus acht Analysen. Bei der vorliegenden Ausführungsform, die in 10 gezeigt ist, entspricht ein Analysezyklus sechzehn Analysen.
Die erste laufende Zahl „k1“ und die zweite laufende Zahl „k2“ werden wie folgt definiert: $k1 = n/2$
$k2 = 1 + n/2$
Ein unterer Abschnitt der 10 zeigt die Zylinderzahlen der Nicht-Einspritzungszylinder an. Die schattierten Zylinderzahlen zeigen die Zahlen der Zylinder auf, von denen die Nicht-Einspritzungsdruckwellenformen Wu, Wud abgeleitet werden. Die Nicht-Einspritzungsdruckwellenformen Wu, Wud werden von dem 5-Zylinder → 2-Zylinder → 3-Zylinder → 4-Zylinder → 6-Zylinder → 1-Zylinder in dieser Reihenfolge in der ersten Hälfte analysiert. In der darauffolgenden Hälfte werden die Nicht-Einspritzungsdruckwellenformen Wu, Wud von dem 2-Zylinder → 5-Zylinder → 4-Zylinder → 3-Zylinder → 1-Zylinder → 6-Zylinder in dieser Reihenfolge analysiert. Diese erste Hälfte und die darauffolgende Hälfte wechseln sich wiederholt ab. Wie oben genannt, werden die Nicht-Einspritzungsdruckwellenformen Wu, Wud nicht für jede Kraftstoffeinspritzung fortlaufend erzeugt. Die Nicht-Einspritzungsdruckwellenformen Wu, Wud werden für jede k1-te Einspritzung oder für jede k2-te Einspritzung, die sich abwechseln intermittierend erzeugt.
Da die Analyse der Einspritzungsbedingung intermittierend durchgeführt wird, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform ebenso eine Rechenleistung der CPU 34a und eine Speicherkapazität des Speichers 34b verringert werden, wodurch eine Effizienz der Berechnungsverarbeitung verbessert werden kann.
Da ferner die Lernhäufigkeit der Einspritzungsratenparameter td, te, Rα, Rβ, Rmax in Bezug auf jeden Kraftstoffinjektor 10 einheitlich vorgenommen werden kann, kann die Einspritzungssteuerung in Bezug auf jeden Zylinder gleich durchgeführt werden.
Des Weiteren kann die Genauigkeit der Kraftstoffeinspritzungssteuerung weiter verbessert werden, da die Analysehäufigkeit und die Lernhäufigkeit über diejenige der in 8 gezeigten zweiten Ausführungsform erhöht wird.
[Fünfte Ausführungsform]
Bei jeder der oben genannten Ausführungsformen ist die laufende Zahl bzw. Sprungzahl zuvor auf „k“, „k1“ oder „k2“ festgelegt. Allerdings wird jedes Mal, wenn die Maschinengeschwindigkeit NE größer wird, die Zeitdauer Tcal zum Durchführen der Analyse verkürzt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die laufende Zahl veränderlich eingestellt während die Maschine läuft.
Insbesondere wenn die Maschinengeschwindigkeit NE höher wird, wird ein größerer Wert der laufenden Zahl eingeführt, um die Zeitdauer Tc zum Durchführen der Analyse zu verlängern. Wenn beispielsweise die Maschinengeschwindigkeit NE einen bestimmten Schwellwert überschreitet, verändert sich die laufende Zahl „k“ zu „k + NA x n“, wobei „NA“ eine ganze Zahl ist und „n“ die Zahl der Zylinder ist.
Wahlweise werden die erste laufende Zahl „k1“ und die zweite laufende Zahl „k2“ wie in den 9 und 10 gezeigt definiert, wenn die Maschinengeschwindigkeit NE kleiner als der Schwellwert ist. Wenn die Maschinengeschwindigkeit NE den Schwellwert überschreitet, wird die laufende Zahl „k“ wie in den 7 und 8 gezeigt definiert.
[Andere Ausführungsform]
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf oben beschriebene Ausführungsformen beschränkt, sondern sie kann zum Beispiel in der nachfolgenden Weise durchgeführt werden. Ferner können die charakteristischen Konfigurationen jeder Ausführungsform kombiniert werden.
Obwohl die laufenden Zahlen „k“, „k1“, „k2“ zum Erzeugen der Nicht-Einspritzungsdruckwellenform Wu dieselben wie diejenigen zum Erzeugen der Einspritzungswellenform Wa in den oben genannten Ausführungsformen sind, können sich diese laufenden Zahlen voneinander unterscheiden.
Zum Beispiel kann die laufende Zahl zum Erzeugen der Nicht-Einspritzungsdruckwellenform Wu als ein integrales Vielfaches der laufenden Zahl zum Erzeugen der Einspritzungswellenform Wa definiert werden.
Bei den oben genannten Ausführungsformen werden die Erfassungswerte des Kraftstoffdrucksensors 20 in einen bestimmten Abtastintervall erhalten. Dieses Abtastintervall kann verändert werden während die Maschine läuft. Wenn beispielsweise die Maschinengeschwindigkeit NE höher wird, kann das Abtastintervall länger eingestellt werden, um die Verarbeitungsleistung in den Schritten S10a und S10 zu verringern.
Bei der dritten und vierten Ausführungsform ist die erste laufende Zahl „k1“ als „n/2“ definiert und die zweite laufende Zahl „k2“ kann als „n/2 - 1“ definiert sein. Das heißt, falls die erste laufende Zahl „k1“ als „n/2“ definiert ist, weicht die zweite laufende Zahl „k2“ von der ersten laufenden Zahl „k1“ um „1“ ab. Falls die laufende Zahl kleiner als „2“ definiert ist, muss der Analyseablauf fortlaufend durchgeführt werden. Somit muss die laufende Zahl größer oder gleich „2“ sein.
Der Kraftstoffdrucksensor 20 kann an einer beliebigen Position in einem Kraftstoffzufuhrdurchlass zwischen einem Auslass 42a der Sammelleitung 42 und der Einspritzöffnung 11b angeordnet sein. Beispielsweise kann der Kraftstoffdrucksensor 20 in einer Hochdruckleitung 42b angeordnet sein, die eine Verbindung zwischen der Sammelleitung 42 und dem Kraftstoffinjektor 10 herstellt. Die Hochdruckleitung 42b und der Hochdruckdurchlass 11a in dem Gehäuse 11 entsprechen einem Kraftstoffzufuhrdurchlass der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise an einer Acht-Zylindermaschine angewendet werden.
Bei der ersten Ausführungsform führt die Kraftstoffpumpe 41 den Kraftstoff zweimal während eines Verbrennungszyklus ab. Die vorliegende Erfindung kann auf ein Kraftstoffeinspritzungssystem angewendet werden, in dem die Kraftstoffpumpe den Kraftstoff dreimal oder viermal während eines Verbrennungszyklus abführt.

Claims

Kraftstoffeinspritzungs-Bedingungs-Analysator zur Anwendung auf ein Kraftstoffeinspritzungssystem mit einem Kraftstoffinjektor (10), der an jedem Zylinder einer Mehrzylindermaschine bereitgestellt ist, um einen unter Hochdruck stehenden Kraftstoff, der in einem Sammelspeicher (42) gesammelt ist, übereinstimmend mit einer bestimmten Einspritzungsreihenfolge an jedem der Zylinder einzuspritzen, sowie mit einem Kraftstoffdrucksensor (20), der einen Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffzufuhrdurchlass von dem Sammelspeicher (42) zu einer Einspritzungsöffnung (11b) des Kraftstoffinjektors (10) erfasst, wobei der Kraftstoffeinspritzungs-Bedingungs-Analysator aufweist: einen Analysierungsabschnitt (31, S10 - S22), der zum Durchführen einer Analyse einer Kraftstoffeinspritzungsbedingung basierend auf einer Schwankung eines Erfassungswerts des Kraftstoffdrucksensors (20), die durch eine Kraftstoffeinspritzung verursacht wird, eingerichtet ist, wobei der Analysierungsabschnitt in der Lage ist, die Analyse der Kraftstoffeinspritzungsbedingung in Bezug auf einen k-ten Zylinder, in dem eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, durchzuführen, während der Kraftstoffinjektor (10) den Kraftstoff übereinstimmend mit der bestimmten Einspritzungsreihenfolge an jedem der Zylinder einspritzt, wobei k eine Sprungzahl bezeichnet und größer als 1 und kleiner als die Zahl der Zylinder ist.
Kraftstoffeinspritzungs-Bedingungs-Analysator nach Anspruch 1, wobei der Analysierungsabschnitt die Analyse der Kraftstoffeinspritzungsbedingung in Bezug auf jeden Zylinder derart durchführt, dass eine kumulative Zahl der Analysen der Kraftstoffeinspritzungsbedingung unter den Zylindern im Wesentlichen gleich ist.
Kraftstoffeinspritzungs-Bedingungs-Analysator nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sprungzahl k als eine Zahl definiert ist, die um eins kleiner als die Zahl der Zylinder ist.
Kraftstoffeinspritzungs-Bedingungs-Analysator nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sprungzahl k abwechselnd in eine erste Sprungzahl k1 und in eine zweite Sprungzahl k2 umgekehrt wird, wobei die erste Sprungzahl k1 als eine Hälfte der Zahl der Zylinder definiert ist, und die zweite Sprungzahl k2 größer oder gleich 2 ist und entweder gleich die Hälfte der Zahl der Zylinder minus 1, oder die Hälfte der Zahl der Zylinder plus 1 beträgt.
Kraftstoffeinspritzungs-Bedingungs-Analysator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Sprungzahl k basierend auf der Maschinengeschwindigkeit veränderlich eingestellt ist, so dass der Wert von k ansteigt, wenn die Maschinengeschwindigkeit ansteigt.
Kraftstoffeinspritzungs-Bedingungs-Analysator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Zylinder der Mehrzylindermaschine, in dem momentan eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, als Einspritzungszylinder bezeichnet wird, und ein anderer Zylinder der Mehrzylindermaschine, in dem momentan keine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, als Nicht-Einspritzungszylinder bezeichnet wird, wobei der Analysierungsabschnitt (31, S10 - S22) umfasst: einen Einspritzungsdruckwellenform-Erzeugungsabschnitt (S10a) zum Erzeugen einer Einspritzungsdruckwellenform, die für eine Schwankung eines Erfassungswerts des Kraftstoffdrucksensors (20), der in dem Einspritzungszylinder bereitgestellt ist, bezeichnend ist; einen Nicht-Einspritzungsdruckwellenform-Erzeugungsabschnitt (S10b) zum Erzeugen einer Nicht-Einspritzungsdruckwellenform, die für eine Schwankung eines Erfassungswerts des Kraftstoffdrucksensors (20), der in dem Nicht-Einspritzungszylinder bereitgestellt ist, bezeichnend ist; und einen Berechnungsabschnitt (31, S11 - S22) zum Berechnen der Kraftstoffeinspritzungsbedingung in dem Einspritzungszylinder basierend auf einer Druckwellenform, die durch Subtrahieren der Nicht-Einspritzungsdruckwellenform von der Einspritzungsdruckwellenform erhalten wird, wobei ferner die Einspritzungsdruckwellenform in Bezug auf einen k-ten Einspritzungszylinder erzeugt wird, in dem eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, und die Nicht-Einspritzungsdruckwellenform in Bezug auf einen Nicht-Einspritzungszylinder erzeugt wird, der dem Einspritzungszylinder entspricht, während der Kraftstoffinjektor (10) den Kraftstoff übereinstimmend mit der bestimmten Einspritzungsreihenfolge an jedem der Zylinder einspritzt.