DE102012105294A1

DE102012105294A1 - Abschätzvorrichtung für einen Kraftstoffeinspritzungszustand

Info

Publication number: DE102012105294A1
Application number: DE102012105294A
Authority: DE
Inventors: Naoki MIKAMI
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-06-24
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2013-05-08
Also published as: CN102840046A; US20120330576A1; DE102012105294A8; JP2013007341A

Abstract

Eine Kraftstoffeinspritzungszustand-Ermittlungsvorrichtung wird bei einem Kraftstoffeinspritzungssystem angewandt, welches einen Kraftstoffinjektor enthält, der Kraftstoff, der in einem Sammler angesammelt wird, einspritzt, und einen Kraftstoffdrucksensor enthält, der einen Kraftstoffdruck in einer Kraftstoffzuführpassage vom Sammler zu einer Einspritzöffnung des Kraftstoffinjektors erfasst. Die Kraftstoffeinspritzungszustand-Ermittlungsvorrichtung enthält: einen Kraftstoffdruckkurvenverlauferfassungsabschnitt (S11), welcher, basierend auf einem Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors (22), eine Veränderung des Kraftstoffdrucks als Kraftstoffdruckkurvenverlauf erfasst; und einen Einspritzratenkurvenverlaufberechnungsabschnitt (S17), welcher einen Einspritzratenkurvenverlauf, der indikativ für eine Veränderung einer Einspritzrate ist, basierend auf dem Kraftstoffdruckkurvenverlauf berechnet. Der Einspritzratenkurvenverlaufberechnungsabschnitt (S17) berechnet einen Kurvenverlaufanstieg-Abschnitt, bei dem die Einspritzrate aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung derart ansteigt, dass eine Einspritzratenanstiegsgeschwindigkeit langsamer als an einem festgelegten Punkt (Rx) auf dem Kurvenverlaufanstieg-Abschnitt (R1 bis Ry) wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kraftstoffeinspritzungszustand-Ermittlungsvorrichtung, welche einen Einspritzratenkurvenverlauf berechnet, der indikativ für eine Veränderung der Einspritzrate eines Kraftstoffs ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die JP 2010-223182 A ( US 2010-0250096 A1 ), die JP 2010-223183 A ( US 2010-0250102 A1 ), die JP 2010-223184 A ( US 2010-0250097 A1 ) und JP 2010-223185 A ( US 2010-0250095 A1 ) stellen jeweils ein Kraftstoffeinspritzungssystem vor, welches mit einem Kraftstoffdrucksensor vorgesehen ist, der einen Kraftstoffdruck in einer Kraftstoffpassage zwischen einer Common-Rail und einer Einspritzöffnung eines Kraftstoffinjektors erfasst. Basierend auf einem Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors wird ein Kraftstoffdruckkurvenverlauf erfasst, der indikativ für eine Veränderung eines Kraftstoffdrucks aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung ist. Gemäß diesem System kann, da der Einspritzratenkurvenverlauf, der indikativ für eine Einspritzrate ist, basierend auf dem erfassten Kraftstoffdruckkurvenverlauf berechnet werden kann, eine Kraftstoffeinspritzmenge anhand einer Fläche des Einspritzratenkurvenverlaufs (schattierte Fläche in 2B) ermittelt werden und eine Kraftstoffeinspritzungsstartzeit kann anhand eines Startpunkts eines Anstiegs der Einspritzrate ermittelt werden. Das heißt, der Kraftstoffeinspritzungszustand kann basierend auf dem Einspritzratenkurvenverlauf ermittelt bzw. abgeschätzt werden.
Der Einspritzratenkurvenverlauf des vorstehenden Systems ist dabei trapezförmig. Das heißt, ein Einspritzratenanstiegsstartzeitpunkt R1 und ein Einspritzratenanstiegsendzeitpunkt R2, ein Einspritzratenabfallstartzeitpunkt R3 und ein Einspritzratenabfallendzeitpunkt R4 werden miteinander derart verbunden, dass ein trapezförmiger Einspritzratenkurvenverlauf gebildet wird.
Abhängig vom Kraftstoffinjektor ist der tatsächliche Einspritzratenkurvenverlauf jedoch eher fünfeckig bzw. weist die Form eines Pentagons, an Stelle der eines Trapezes, auf. 3 stellt einen Einspritzratenkurvenverlauf dar, dessen Form ähnlich der eines Pentagons ist. Bezugszeichen (1) bis (7) zeigen Messergebnisse bezüglich Fällen, in welchen die Kraftstoffeinspritzmenge 2 mm³, 25 mm³, 50 mm³, 75 mm³, 100 mm³, 125 mm³ bzw. 150 mm³ ist.
Gemäß diesem in 3 dargestellten Messergebnis wird eine Einspritzratenanstiegsgeschwindigkeit in der Nähe eines durch ”BP” gekennzeichneten Punkts langsamer bzw. kleiner. Das heißt, die Einspritzratenanstiegsgeschwindigkeit nimmt, wie in 4 schematisch dargestellt, von einem Knickpunkt ”Rx” ab, bevor die Einspritzrate den Einspritzratenanstiegsendpunkt R2 erreicht. Der gemessene Einspritzratenkurvenverlauf weist eher die Form eines Pentagons auf, das die Punkte R1, Rx, Ry, R3 und R4 verbindet, als die Form eines Trapezes, das die Punkte R1, R2, R3 und R4 verbindet.
Daher wird der Einspritzratenkurvenverlauf in einem System, in dem der Einspritzratenkurvenverlauf trapezförmig modelliert bzw. dargestellt wird, nicht mit einer hohen Genauigkeit berechnet. Wenn der Einspritzungszustand basierend auf dem Einspritzratenkurvenverlauf abgeschätzt bzw. ermittelt wird, kann die Ermittlungsgenauigkeit nicht ausreichend verbessert werden. Insbesondere wenn die Kraftstoffeinspritzmenge anhand des Bereichs des Einspritzratenkurvenverlaufs abgeschätzt bzw. ermittelt wird, ist es schwierig, die Kraftstoffeinspritzmenge mit einer hohen Genauigkeit abzuschätzen.
Für gewöhnlich enthält ein Kraftstoffinjektor ein Nadelventil, das eine Einspritzöffnung öffnet/schließt, eine Gegendruckkammer zum Erzeugen eines Gegendrucks, der auf das Nadelventil aufgebracht wird, ein Steuerventil, das einen Auslass der Gegendruckkammer öffnet/schließt, und eine Blende, die die Kraftstoffmenge, die aus der Gegendruckkammer fließt, beschränkt. Wenn eine Kraftstoffeinspritzung beginnt, wird das Steuernventil geöffnet, um den Gegendruck derart zu vermindern, dass das Nadelventil die Einspritzöffnung öffnet.
Jedoch weisen manche Kraftstoffinjektoren eine spezielle Charakteristik auf, gemäß welcher ein Öffnungsbereich der Blende ziemlich klein wird, bevor die Kraftstoffeinspritzung die maximale Kraftstoffeinspritzrate erreicht. In diesem Fall wird, da die Abfallgeschwindigkeit des Gegendrucks langsamer bzw. kleiner wird, auch die Öffnungsgeschwindigkeit des Nadelventils langsamer bzw. kleiner. Als Ergebnis wird die Anstiegsgeschwindigkeit der Einspritzrate langsamer bzw. kleiner, bevor die Kraftstoffeinspritzung die maximale Einspritzrate erreicht.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
In Anbetracht des Vorstehenden, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Kraftstoffeinspritzungszustand-Ermittlungsvorrichtung zu schaffen, in welcher eine Berechnungsgenauigkeit des Einspritzratenkurvenverlaufs verbessert wird.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist eine Kraftstoffeinspritzungszustand-Ermittlungsvorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzungssystem vorgesehen, welches einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen eines Kraftstoffs, der in einem Sammler angesammelt ist, und einen Kraftstoffdrucksensor zum Erfassen eines Kraftstoffdrucks in einer Kraftstoffzuführpassage von dem Sammler zur Einspritzöffnung des Kraftstoffinjektors, aufweist.
Die Kraftstoffeinspritzungszustand-Ermittlungsvorrichtung enthält: einen Kraftstoffdruckkurvenverlauferfassungsabschnitt, welcher, basierend auf einem Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensor, eine Veränderung des Kraftstoffdrucks als Kraftstoffdruckkurvenverlauf erfasst; und einen Einspritzratenkurvenverlaufberechnungsabschnitt, welcher einen Einspritzratenkurvenverlauf, der indikativ für eine Veränderung einer Einspritzrate (Kraftstoffeinspritzmenge pro Zeiteinheit) ist basierend auf dem Kraftstoffdruckkurvenverlauf berechnet.
Der Einspritzratenkurvenverlaufberechnungsabschnitt berechnet einen Kurvenverlaufanstieg-Abschnitt, bei dem die Einspritzrate aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung derart ansteigt, dass eine Einspritzratenanstiegsgeschwindigkeit bei einem festgelegten Punkt auf dem Kurvenverlaufanstieg-Abschnitt langsamer bzw. kleiner wird.
Gemäß des Vorstehenden kann ein Einspritzratenkurvenverlauf berechnet werden, welcher einem tatsächlichen Einspritzratenkurvenverlauf sehr ähnlich ist. Daher kann ein Kraftstoffeinspritzungszustand, wie z. B. eine Kraftstoffeinspritzmenge, basierend auf dem berechneten Einspritzratenkurvenverlauf genau berechnet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gemacht wird, deutlicher ersichtlich. In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Konstruktionsdiagramm, das eine Skizze eines Kraftstoffeinspritzungssystems darstellt, bei welchem eine Kraftstoffeinspritzungszustand-Ermittlungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform montiert ist;
2A, 2B und 2C Graphen, die Veränderungen einer Kraftstoffeinspritzrate und eines Kraftstoffdrucks mit Bezug auf das Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignal darstellen;
3 einen Graph, der ein Messergebnis darstellt, das der Erfinder der vorliegenden Erfindung erhalten hat;
4 ein Diagramm, das einen fünfeckigen Einspritzratenkurvenverlauf gemäß der ersten Ausführungsform schematisch darstellt,
5 ein Blockdiagramm, das einen Einstellprozess eines Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignals gemäß der ersten Ausführungsform darstellt,
6A, 6B und 6C Diagramme, welche jeweils einen Einspritzungs-Zylinder-Druckkurvenverlauf Wa, einen Keine-Einspritzung-Zylinder-Druckkurvenverlauf Wu und einen Einspritzdruckkurvenverlauf Wb darstellten;
7 ein Flussdiagramm, das einen Prozessverlauf zum Berechnen eines fünfeckigen Einspritzratenkurvenverlaufs gemäß der ersten Ausführungsform darstellt; und
8 ein Diagramm, das einen sechseckigen Einspritzratenkurvenverlauf gemäß einer zweiten Ausführungsform schematisch darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Hiernach werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezüglich den Zeichnungen detailliert beschrieben. Bei einer Verbrennungsmaschine (Dieselmaschine) mit vier Zylindern #1 bis #4 ist eine Kraftstoffeinspritzungszustand-Ermittlungsvorrichtung vorgesehen.
[Erste Ausführungsform]
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftstoffinjektors 10, der für jeden Zylinder vorgesehen ist, einen Kraftstoffdrucksensor 22, der für jeden Injektor 10 vorgesehen ist, eine elektronische Steuereinheit (ECU) 30 und dergleichen.
Zuerst wird ein Kraftstoffeinspritzungssystem der Maschine einschließlich dem Kraftstoffinjektor 10 erläutert. Kraftstoff in einem Kraftstofftank 40 wird durch eine Hochdruckpumpe 41 gepumpt und in einer Common-Rail (Akkumulator bzw. Sammler) 42 angesammelt, um jedem Kraftstoffinjektor 10 (#1 bis #4) zugeführt zu werden. Jeder der Kraftstoffinjektoren 10 (#1 bis #4) führt eine Kraftstoffeinspritzung in einer vorbestimmten Reihenfolge sequentiell durch.
Die Hochdruckkraftstoffpumpe 41 ist eine Kolbenpumpe, welche Hochdruckkraftstoff intermittierend auslässt. Da die Kraftstoffpumpe 41 durch die Kurbelwelle der Maschine angetrieben wird, lässt die Kraftstoffpumpe 41 den Kraftstoff während eines Verbrennungszyklus vorbestimmte Male aus.
Der Kraftstoffinjektor 10 weist einen Körper 11, einen Nadelventilkörper 12, einen Aktor 13 und dergleichen auf. 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 zwischen der Hochdruckpassage 11a und der Niederdruckpassage 11d derart hin und her, 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 in der Gegendruckkammer 11c vermindert wird. Entsprechend wird der Gegendruck, der auf den Ventilkörper 12 aufgebracht wird, derart vermindert, dass der Ventilkörper 12 nach oben bewegt wird (Ventil öffnen). Eine obere Fläche 12a des Ventilkörpers 12 wird von der Sitzfläche des Körpers 11 gelöst, wodurch Kraftstoff durch die Einspritzöffnung 11b eingespritzt wird.
Wenn hingegen der Aktor 13 nicht mehr erregt wird bzw. abgeschaltet wird und sich das Steuerventil 14 nach oben bewegt, steht die Gegendruckkammer 11c mit der Hochdruckpassage 11a derart in Verbindung, dass der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer 11c erhöht wird. Dadurch wird der Gegendruck, der auf den Ventilkörper 12 aufgebracht wird, derart erhöht, dass der Ventilkörper 12 nach unten bewegt wird (Ventilschließen). Die obere Fläche 12a des Ventilkörpers 12 wird auf die Sitzoberfläche 11 gesetzt, wodurch die Kraftstoffeinspritzung beendet wird.
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 durch die Einspritzöffnung 11b in eine Verbrennungskammer (nicht dargestellt) der Maschine eingespritzt. Zudem ist eine Blende 11e an einem Auslass der Gegendruckkammer 11c ausgebildet. Wenn der Hochdruckkraftstoff aus der Gegendruckkammer 11c in die Niederdruckpassage 11d fließt, beschränkt die Blende 11e die Kraftstoffmenge durch eine festgelegte Menge. Es sollte erwähnt sein, dass der Kraftstoffinjektor 10 eine Charakteristik bzw. einen Kennlinienverlauf aufweist, bei welchem der Öffnungsbereich der Blende 11e merklich kleiner wird, bevor die Einspritzrate die maximale Einspritzrate erreicht, nachdem das Steuerventil 14 geöffnet wird.
Eine Kraftstoffdrucksensoreinheit 22 enthält einen Schaft (Lastzelle) 21, den Kraftstoffdrucksensor 22, einen Kraftstofftemperatursensor 23 und eine geformte IC 24. Der Schaft 21 ist am Körper 11 vorgesehen. Der Schaft 21 weist eine Membran 21a auf, welche sich in Reaktion auf den Hochdruckkraftstoff in der Hochdruckpassage 11a elastisch deformiert. Der Kraftstoffdrucksensor 22 ist auf einer Membran 21a angeordnet, um ein Druckerfassungssignal abhängig von einer elastischen Deformation der Membran 21a in Richtung der ECU 30 zu übertragen.
Der Kraftstofftemperatursensor 23 ist auf der Membran 21a angeordnet. Die Kraftstofftemperatur, die durch den Temperatursensor 20 erfasst wird, kann als Temperatur des Hochdruckkraftstoffs in der Hochdruckpassage 11a angenommen werden. Das heißt, die Sensoreinheit 20 funktioniert als Kraftstofftemperatursensor und Kraftstoffdrucksensor.
Die geformte IC (engl.: Integrated Circuit; das heißt, integrierte Schaltung) 24 enthält einen nicht-flüchtigen Speicher 24a (Speicherabschnitt), eine Verstärkerschaltung, welche ein Druckerfassungssignal, das von den Sensoren 22, 23 übertragen wird, verstärkt, und eine Übertragungsschaltung, welche die Erfassungssignale an die ECU 30 überträgt.
Die ECU 30 weist einen Mikrocomputer auf, welcher einen Soll-Kraftstoffeinspritzungszustand bzw. eine entsprechende Bedingung, wie z. B. eine Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen, eine Kraftstoffeinspritzungsstartzeit, eine Kraftstoffeinspritzungsendzeit und eine Kraftstoffeinspritzmenge berechnet. Zum Beispiel speichert der Mikrocomputer einen optimalen Kraftstoffeinspritzungszustand bezüglich der Maschinenlast und der Maschinendrehzahl in einem Kraftstoffeinspritzungszustandskennfeld. Anschließend wird, basierend auf der gegenwärtigen Maschinenlast und der Maschinendrehzahl, der Soll-Kraftstoffeinspritzungszustand hinsichtlich des Kraftstoffeinspritzungszustandskennfelds berechnet. Anschließend werden die Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignale ”t1”, ”t2”, ”Tq” entsprechend dem berechneten Soll-Kraftstoffeinspritzungszustand (siehe 2A) basierend auf den Einspritzratenparametern ”td”, ”te”, ”Rα”, ”Rβ”, ”Rmax”, einer Knick-Startzeit ”tx”, und einer Neigung bzw. Steigung ”Δtb”, welche später beschrieben werden, ermittelt.
Bezüglich den 2A bis 7 wird hiernach ein Prozessablauf einer Kraftstoffeinspritzungssteuerung beschrieben.
Falls z. B. der #2 Kraftstoffinjektor 10, der am #2 Zylinder montiert ist, Kraftstoff einspritzt, wird eine Veränderung des Kraftstoffdrucks aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung als Kraftstoffdruckkurvenverlauf (siehe durchgehende Linie in 2C) basierend auf Erfassungswerten des Kraftstoffdrucksensors 22, der am #2 Kraftstoffinjektor 10 vorgesehen ist, erfasst. Basierend auf dem erfassten Kraftstoffdruckkurvenverlauf wird ein Kraftstoffeinspritzratenkurvenverlauf (siehe 2B und 4), der eine Veränderung der Kraftstoffeinspritzmenge pro Zeiteinheit darstellt, berechnet. Anschließend werden die Einspritzratenparameter Rα, Rα und Rmax, welche den Einspritzratenkurvenverlauf kennzeichnen bzw. identifizieren, gelernt, und die Einspritzratenparameter ”te” und ”td”, welche die Korrelation zwischen den Einspritzungsbefehlssignalen (Puls-Ein-Zeitpunkt t1, Puls-Aus-Zeitpunkt t2 und Puls-Ein-Dauer Tq) und dem Einspritzungszustand identifizieren bzw. kennzeichnen, werden gelernt.
Genauer gesagt wird ein abfallender Druckkurvenverlauf von einem Punkt P1 zu einem Punkt P2 an eine abfallende Gerade Lα durch ein Kleinstes-Quadrate-Verfahren angenähert. Am Punkt P1 beginnt der Kraftstoffdruck aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung abzufallen. Am Punkt P2 stoppt der Kraftstoffdruckabfall. Anschließend wird ein Zeitpunkt LBα, bei welchem der Kraftstoffdruck einen Referenzwert Bα annimmt, auf der angenäherten abfallenden Geraden Lα berechnet. Da der Zeitpunkt Lα und die Kraftstoffeinspritzungsstartzeit (Einspritzratenanstieg-Startzeit) R1 eine hohe Korrelation zueinander aufweisen, wird die Kraftstoffeinspritzungsstartzeit (Einspritzratenanstieg-Startzeit) R1 basierend auf dem Zeitpunkt LBα berechnet. Genauer gesagt wird ein Zeitpunkt vor dem Zeitpunkt LBα durch eine festgelegte Zeitverzögerung Cα als die Kraftstoffeinspritzungsstartzeit (Einspritzratenanstieg-Startzeit) R1 definiert. Das heißt, die Kraftstoffeinspritzungsstartzeit (Einspritzratenanstieg-Startzeit) R1 wird basierend auf dem abfallenden Kurvenverlauf im Kraftstoffdruckkurvenverlauf berechnet.
Ferner wird ein ansteigender Druckkurvenverlauf von einem Punkt P3 zu einem Punkt P5 durch ein Kleinstes-Quadrat-Verfahren an eine ansteigende Gerade Lβ angenähert. Am Punkt P3 beginnt der Kraftstoffdruck aufgrund einer Beendigung einer Kraftstoffeinspritzung anzusteigen. Am Punkt P5 stoppt der Kraftstoffdruckanstieg. Anschließend wird ein Zeitpunkt Lβ, bei welchem der Kraftstoffdruck einen Referenzwert Bβ auf der angenäherten ansteigenden Geraden Lβ annimmt, berechnet. Da der Zeitpunkt LBβ und der Kraftstoffeinspritzungsendzeitpunkt (Einspritzratenabfall-Endzeit) R4 eine Korrelation zueinander aufweisen, wird die Kraftstoffeinspritzungsendzeit bzw. der Kraftstoffeinspritzungsendzeitpunkt (Einspritzratenabfall-Endzeit) R4 basierend auf dem Zeitpunkt LBβ berechnet. Genauer gesagt wird ein Zeitpunkt vor dem Zeitpunkt LBβ durch eine festgelegte Zeitverzögerung Cβ als die Kraftstoffeinspritzungsendzeit (Einspritzratenabfall-Endzeit) R4 definiert. Das heißt, basierend auf dem ansteigenden Kurvenverlauf im Kraftstoffdruckkurvenverlauf wird der Kraftstoffeinspritzungsendzeitpunkt (Einspritzratenabfall-Endzeit) R4 berechnet.
In Anbetracht der Tatsache, dass eine Neigung bzw. Steigung der abfallenden Geraden Lα und eine Steigung des Einspritzratenanstiegs eine hohe Korrelation zueinander aufweisen, wird eine Steigung einer Geraden Rα, welche den Anstieg der Kraftstoffeinspritzrate in 2B darstellt, basierend auf der Steigung der abfallenden Geraden Lα berechnet. Genauer gesagt wird die Steigung der Geraden Lα mit einem festgelegten Koeffizienten multipliziert, um die Steigung der Geraden Rα zu erhalten. Ähnlich wird, in Anbetracht der Tatsache, dass eine Steigung der ansteigenden Geraden Lβ und eine Steigung des Einspritzratenabfalls eine hohe Korrelation zueinander aufweisen, eine Steigung einer Geraden Rβ, welche einen Abfall einer Kraftstoffeinspritzrate darstellt, basierend auf der ansteigenden Geraden Lβ berechnet.
Anschließend wird, basierend auf der Geraden Rα und Rβ ein Ventilverschlussstartzeitpunkt R23 berechnet. Zu der Zeit bzw. dem Zeitpunkt R23 beginnt sich der Ventilkörper R12 entsprechend einem Kraftstoffeinspritzungsendbefehlssignal nach unten zu bewegen. Genauer gesagt wird ein Schnittpunkt der Geraden Rα und Rβ als der Ventilverschlussstartzeitpunkt R23 definiert. Ferner wird eine Kraftstoffeinspritzungsstartzeitverzögerung ”td” der Kraftstoffeinspritzungsstartzeit (Einspritzratenanstieg-Startzeit) R1 bezüglich dem Puls-Ein-Zeitpunkt t1 berechnet. Außerdem wird eine Zeitverzögerung ”te” der Ventilverschlusszeit R23 bezüglich dem Puls-Aus-Zeitpunkt t2 berechnet.
Ein Schnittpunkt der abfallenden Geraden Lα und der ansteigenden Geraden Lβ wird erhalten und ein Druck entsprechend dieses Schnittpunkts wird als Schnittpunktdruck Pαβ berechnet. Ferner wird ein Differentialdruck ΔPγ zwischen einem Referenzdruck ”Pbase” und dem Schnittpunktdruck Pαβ berechnet. In Anbetracht der Tatsache, dass der Differentialdruck ΔPγ und die maximale Einspritzrate Rmax eine hohe Korrelation zueinander aufweisen, wird die maximale Einspritzrate Rmax basierend auf dem Differentialdruck ΔPγ berechnet. Genauer gesagt wird der Differentialdruck ΔPγ mit einem Korrelationskoeffizienten Cγ multipliziert, um die maximale Einspritzrate Rmax zu berechnen. Allerdings wird, falls der Differentialdruck ΔPγ kleiner als ein festgelegter Wert ΔPγth (kleine Einspritzung) ist, die maximale Kraftstoffeinspritzrate Rmax wie folgt definiert: Rmax = ΔPγ × Cγ
Falls der Differentialdruck ΔPγ nicht kleiner als der festgelegte Wert ΔPγth (große Einspritzung) ist, wird ein vorbestimmter Wert Rγ als die maximale Einspritzrate Rmax definiert.
Die kleine Einspritzung entspricht einem Pfeil, bei welchem das Ventil 12 beginnt sich nach unten zu bewegen, bevor die Einspritzrate den vorbestimmten Wert Rγ erreicht. Die Kraftstoffeinspritzrate wird durch die Sitzoberfläche 12a beschränkt. Andererseits entspricht die große Einspritzung einem Pfeil, in welchem das Ventil 12 beginnt, sich nach unten zu bewegen, nachdem die Einspritzrate den vorbestimmten Wert Rγ erreicht hat. Die Kraftstoffeinspritzmenge hängt vom Flussbereich bzw. vom Querschnitt der Einspritzöffnung 11b ab. Das heißt, wenn die Einspritzungsbefehlsdauer Tq lang genug ist, und die Einspritzöffnung geöffnet ist, selbst nachdem die Einspritzrate die maximale Einspritzrate erreicht hat, wird die Form des Einspritzratenkurvenverlaufs fünfeckig, wie gemäß der gestrichelten Linie in 4 dargestellt. Im Fall der kleinen Einspritzung wird die Form des Einspritzratenkurvenverlaufs, wie durch eine gestrichelte Linie in 2B dargestellt, dreiecksförmig.
Der vorstehende vorbestimmte Wert Rγ, welcher der maximalen Einspritzrate Rmax im Falle der großen Einspritzung entspricht, verändert sich gemäß einer Alterung bzw. eines Verschleißes des Kraftstoffinjektors 10. Falls z. B. Verunreinigungen in der Einspritzöffnung 11b angesammelt sind und die Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend der Alterung abnimmt, wird der Druckabfallbetrag ΔP, der in 2C dargestellt ist, kleiner. Außerdem wird, falls die Sitzoberfläche 12a verschlissen ist und die Kraftstoffeinspritzmenge erhöht wird, der Druckabfallbetrag ΔP größer. Es sollte erwähnt sein, dass der Druckabfallbetrag ΔP einem erfassten Druckabfallbetrag entspricht, welcher aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung verursacht wird. Zum Beispiel entspricht er einem Druckabfallbetrag vom Referenzdruck ”Pbase” zu Punkt P2, oder von Punkt P1 zu Punkt P2.
In der vorliegenden Ausführungsform wird in Anbetracht der Tatsache, dass die maximale Einspritzrate Rmax (vorbestimmter Wert Rγ) in einer großen Einspritzung eine hohe Korrelation zu dem Druckabfallbetrag ΔP aufweist, der vorbestimmte Wert Rγ basiert auf dem Druckabfallbetrag ΔP ermittelt. Das heißt, der Lernwert der maximalen Einspritzrate Δmax in der großen Einspritzung entspricht einem Lernwert des vorbestimmten Werts Rγ basierend auf dem Druckabfallbetrag ΔP.
Wie vorstehend können die Einspritzratenparameter ”td”, ”te”, ”Rα”, ”Rβ” und ”Rmax” anhand des Kraftstoffdruckkurvenverlaufs erhalten werden. Darüber hinaus kann der trapezförmige Einspritzratenkurvenverlauf, der durch eine durchgehende Linie in 2B und 4 dargestellt ist, berechnet werden. Dieser trapezförmige Einspritzratenkurvenverlauf wird wie folgt auf einen fünfeckigen bzw. pentagonalen Einspritzratenkurvenverlauf korrigiert.
3 zeigt einen Graph, der Versuchsergebnisse für einen tatsächlichen Einspritzratenkurvenverlauf darstellt, welcher durch eine Testvorrichtung tatsächlich gemessen wurde. Bezugszeichen (1) bis (7) zeigen Messergebnisse gemäß einer Kraftstoffeinspritzmenge von 2 mm³, 25 mm³, 50 mm³, 75 mm³, 100 mm³, 125 mm³ bzw. 150 mm³.
Gemäß diesem in 3 dargestellten Messergebnis wird eine Einspritzratenanstiegsgeschwindigkeit von der Nähe eines Punkts, der durch ”BP” gekennzeichnet ist, langsamer bzw. geringer. Das heißt, wie in 4 schematisch dargestellt, wird die Einspritzratenanstiegsgeschwindigkeit von einem Knickpunkt ”Rx” langsamer bzw. kleiner, bevor die Einspritzrate den Einspritzratenanstiegsendpunkt R2 erreicht. Der gemessene Einspritzratenkurvenverlauf ähnelt eher einem Pentagon, bei dem die Punkte R1, Rx, Ry, R3 und R4 verbunden sind, als einer Trapezform, bei der die Punkte R1, R2, R3 und R4 verbunden sind.
In Anbetracht des Vorstehenden wird der trapezförmige Einspritzratenkurvenverlauf in den pentagonalen bzw. fünfeckigen Einspritzratenkurvenverlauf korrigiert. Dieser fünfeckige Einspritzratenkurvenverlauf ist ein Einspritzratenkurvenverlauf entsprechend den Einspritzungsbefehlssignalen (siehe 2A). Ein Bereich des berechneten fünfeckigen Einspritzratenkurvenverlaufs (schattierter Bereich in 4) entspricht einer Kraftstoffeinspritzmenge. Somit kann die Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf diesem Bereich berechnet werden.
5 zeigt ein Blockdiagramm, das einen Lernprozess eines Einspritzratenparameters und einen Einstellprozess eines Einspritzungsbefehlssignals, das zum Kraftstoffinjektor 10 übertragen wird, darstellt. Genauer gesagt stellt 5 eine Konfiguration und Funktion in der ECU 30 dar. Ein Einspritzratenparameterberechnungsabschnitt 31 berechnet die Einspritzratenparameter ”td”, ”te”, ”Rα”, ”Rβ” und ”Rmax” basierend auf dem Kraftstoffdruckkurvenverlauf, der durch den Kraftstoffdrucksensor 22 erfasst wird.
Ein Lernabschnitt 32 lernt die berechneten Einspritzratenparameter und speichert die aktualisierten Parameter in einem Speicher der ECU 30. Der anhand der berechneten Einspritzratenparameter erhaltene trapezförmige Einspritzratenkurvenverlauf wird in einen fünfeckigen Einspritzratenkurvenverlauf korrigiert. Der Bereich des fünfeckigen Einspritzratenkurvenverlaufs wird berechnet, um die Kraftstoffeinspritzmenge zu erhalten. Die erhaltene Kraftstoffeinspritzmenge wird im Speicher der ECU 30 gespeichert.
Da sich die Einspritzratenparameter und die Kraftstoffeinspritzmenge gemäß dem zugeführten Kraftstoff (Kraftstoffdruck der Common-Rail 42) verändern, ist es bevorzugt, dass die Einspritzratenparameter und die Kraftstoffeinspritzmenge zusammen bzw. in Assoziation mit dem zugeführten Kraftstoffdruck oder einem Referenzdruck ”Pbase” gelernt werden (siehe 2C). Die Kraftstoffeinspritzratenparameter bezüglich dem Kraftstoffdruck werden in einem Einspritzratenparameterkennfeld M, dargestellt in 5, gespeichert.
Ein Erstellungsabschnitt 33 erstellt die Einspritzratenparameter und die Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend dem gegenwärtigen Kraftstoffdruck vom Einspritzratenparameterkennfeld M. Anschließend werden, basierend auf den erhaltenen Einspritzratenparametern und der Kraftstoffeinspritzmenge, die Einspritzungsbefehlssignale ”t1”, ”t2”, ”Tq” entsprechend dem Soll-Einspritzungszustand ermittelt. Wenn der Kraftstoffinjektor 10 gemäß den vorstehenden Einspritzungsbefehlssignalen betrieben bzw. betätigt wird, erfasst der Kraftstoffdrucksensor 22 den Kraftstoffdruckkurvenverlauf. Basierend auf diesem Kraftstoffdruckkurvenverlauf berechnet der Einspritzratenparameterberechnungsabschnitt 31 die Einspritzratenparameter ”td”, ”te”, ”Rα”, ”Rβ”, ”Rmax” und die Kraftstoffeinspritzmenge.
Das heißt, der tatsächliche Kraftstoffeinspritzungszustand (Einspritzratenparameter ”td”, ”te”, ”Rα”, ”Rβ”, ”Rmax” und die Kraftstoffeinspritzmenge) wird bezüglich dem Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignalen erfasst und gelernt. Basierend auf diesem Lernwert, werden die Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignale entsprechend dem Soll-Einspritzungszustand ermittelt bzw. abgeschätzt. Daher sind die Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignale basierend auf dem tatsächlichen Einspritzungszustand Feedback-gesteuert, wodurch der tatsächliche Einspritzungszustand derart genau gesteuert werden kann, dass er mit einem Soll-Einspritzungszustand selbst dann übereinstimmt, wenn sich die Alterung bzw. der Verschleiß in einem fortgeschrittenen Stadium befindet. Genauer gesagt ist die Einspritzungsbefehlsdauer ”Tq” derart Feedback-gesteuert, dass die tatsächliche Kraftstoffeinspritzungsmenge mit der Soll-Kraftstoffeinspritzungsmenge übereinstimmt. In der nachfolgenden Beschreibung wird ein Zylinder, in welchem gegenwärtig eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, als Einspritzungszylinder bezeichnet, und ein Zylinder, in welchem gegenwärtig keine Einspritzung durchgeführt wird, als Keine-Einspritzung-Zylinder bezeichnet. Ferner wird ein Kraftstoffdrucksensor 22, der am Einspritzungszylinder 10 vorgesehen ist, als Einspritzungszylinder-Drucksensor bezeichnet, und ein Kraftstoffdrucksensor 22, der am Keine-Einspritzung-Zylinder 10 vorgesehen ist, als Keine-Einspritzung-Zylinder-Drucksensor bezeichnet.
Der durch den Einspritzungszylinder-Drucksensor 22 erfasste Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa (siehe 6A) enthält keinen Druckkurvenverlauf aufgrund der Kraftstoffeinspritzung, sondern den Druckkurvenverlauf aufgrund anderer nachfolgend beschriebener Umstände. Falls die Kraftstoffpumpe 41 der Common-Rail 42 intermittierend Kraftstoff zuführt, steigt der gesamte Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa an, wenn die Kraftstoffpumpe den Kraftstoff zuführt, während der Kraftstoffinjektor 10 den Kraftstoff einspritzt. Das heißt, der Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa enthält einen Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wb (siehe 6C), der eine Kraftstoffdruckveränderung aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung darstellt, und einen Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wud (siehe 6B), der einen Kraftstoffdruckanstieg durch die Kraftstoffpumpe 41 darstellt.
Selbst wenn die Kraftstoffpumpe 41 keinen Kraftstoff zuführt, während der Kraftstoffinjektor 10 den Kraftstoff einspritzt, fällt 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 enthält einen Kurvenverlauf Wb, der eine Kraftstoffdruckveränderung aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung darstellt, und einen Kurvenverlauf Wu (siehe 6B), der einen Kraftstoffdruckabfall im Kraftstoffeinspritzungssystem darstellt.
Da der Druckkurvenverlauf Wub (Wu), der durch den Keine-Einspritzung-Zylinder-Drucksensor 22, der im Keine-Einspritzung-Zylinder vorgesehen ist, erfasst wird, den Kraftstoffdruck in der Common-Rail 42 darstellt, wird der Keine-Einspritzung-Druckkurvenverlauf Wud (Wu) vom Einspritzungsdruckkurvenverlauf Wa, der durch den Einspritzungszylinder-Drucksensor 22 erfasst wird, subtrahiert, um den Einspritzungskurvenverlauf Wb zu erhalten. Der in 2C dargestellte Kraftstoffdruckkurvenverlauf ist der Einspritzungskurvenverlauf Wb.
Darüber hinaus überlagert sich in einem Fall, in dem eine Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird, eine Druckpulsation Wc aufgrund einer vorherigen Einspritzung, welche in 2C dargestellt ist, mit dem Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa. Genauer gesagt wird in einem Fall, in dem ein Intervall bzw. Abstand zwischen zwei Einspritzungen kurz ist, der Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa signifikant durch die Druckpulsation Wc beeinflusst. Somit ist es bevorzugt, dass die Druckpulsation Wc und der Keine-Einspritzung-Druckkurvenverlauf Wu (Wud) vom Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa subtrahiert werden, um den Einspritzungskurvenverlauf Wb zu berechnen.
Bezüglich 7 wird ein Prozessablauf zum Korrigieren eines trapezförmigen Einspritzratenkurvenverlaufs in einen fünfeckigen Einspritzratenkurvenverlauf beschrieben. Dieser in 7 dargestellte Prozessablauf wird bei einem festgelegten Intervall durch einen Mikrocomputer der ECU 30 ausgeführt.
In Schritt S1 bestimmt der Computer, ob eine Kraftstoffeinspritzung durch den Kraftstoffinjektor 10 durchgeführt wurde oder nicht. Wenn die Antwort JA ist, schreitet der Prozessablauf zu Schritt S11 voran, in welchem die Druckpulsation Wc und der Keine-Einspritzung-Druckkurvenverlauf Wu (Wub) vom Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa subtrahiert werden, um den Einspritzungskurvenverlauf Wb zu erhalten. Dieser Prozess entspricht einem Kraftstoffdruckkurvenverlauferfassungsabschnitt. Im Schritt S12 berechnet der Einspritzratenparameterberechnungsabschnitt 31 die Einspritzratenparameter ”td”, ”te”, ”Rα”, ”Rβ” und ”Rmax” basierend auf dem in Schritt S11 erhaltenen Kraftstoffdruckkurvenverlauf. In Schritt S13 wird der trapezförmige Einspritzratenkurvenverlauf basierend auf den Einspritzratenparametern berechnet.
In der nachfolgenden Beschreibung wird ein Teil des Einspritzratenkurvenverlaufs, bei dem die Einspritzrate ansteigt, als Kurvenverlaufanstieg-Abschnitt bezeichnet. In dem Kurvenverlaufanstieg-Abschnitt wird ein Punkt, bei dem die Einspritzratenanstiegsgeschwindigkeit langsamer bzw. kleiner wird, als Knickpunkt ”Rx” bezeichnet. Ein Zeitpunkt, von dem der Einspritzratenanstieg beginnt, bis dahin, wenn der Knickpunkt ”Rx” auftritt, wird als Knick-Startzeit-Dauer ”tx” bezeichnet. Ferner wird im Kurvenverlaufanstieg-Abschnitt eine Steigung vor dem Knickpunkt ”Rx” als vorherige Steigung ”Δta” bezeichnet, und eine Steigung nach dem Knickpunkt ”Rx” als nachfolgende Steigung ”Δtb”.
Bevor der Kraftstoffinjektor 10 in der Verbrennungsmaschine montiert wird, werden die Knick-Startzeit-Dauer ”tx” und die vorherige Steigung ”Δtb”, welche anhand der Versuchsergebnisse, die in 3 dargestellt sind, erhalten werden, im Speicher 24a (Speicherabschnitt), der im Kraftstoffinjektor 10 vorgesehen ist, gespeichert. Ferner werden auch, falls der Referenzdruck ”Pbase” verändert wird, die Knick-Startzeit-Dauer ”tx” und die nachfolgende Steigung ”Δtb” verändert. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die Knick-Startzeit-Dauer ”tx” und die nachfolgende Steigung ”Δtb” entsprechend dem Referenzdruck ”Pbase” vorher experimentell ermittelt. Die ermittelten bzw. erhaltenen Werte ”tx” und ”Δtb” werden im Speicher 24a zusammen bzw. in Assoziation mit dem Referenzdruck ”Pbase” gespeichert.
In Schritt S14 berechnet der Computer den Referenzdruck ”Pbase” anhand des in Schritt S11 erhaltenen Kraftstoffdruckkurvenverlaufs. Anschließend wird die Knick-Startzeit-Dauer ”tx” entsprechend dem Referenzdruck ”Pbase” erhalten. In Schritt S15 bestimmt der Computer, ob ein Zeitpunkt ”TA”, bei welchem die Zeitdauer ”tx” vergangen ist, nach dem Zeitpunkt ”TB” ist, bei welchem die Einspritzrate die maximale Einspritzrate Rmax annimmt.
Im Falle der kleinen Einspritzung tritt der Knickpunkt ”Rx” nicht auf, da der Einspritzratenkurvenverlauf dreiecksförmig ist. Somit ist, falls der Zeitpunkt ”TA” nach dem Zeitpunkt ”TB” ist, die Kraftstoffeinspritzung die kleine Einspritzung, in welcher die Kraftstoffeinspritzrate abfällt, bevor der Knickpunkt ”Rx” auftritt. Das heißt, wenn die Antwort in Schritt S15 JA ist, schreitet der Prozessablauf zu Schritt S18 voran.
Wenn die Antwort in Schritt S15 NEIN ist, das heißt, wenn bestimmt wird, dass der Zeitpunkt ”TA” nicht nach dem Zeitpunkt ”TB” liegt, schreitet der Prozessablauf zu Schritt S16 voran, in welchem die nachfolgende Steigung ”Δtb” entsprechend dem Referenzdruck ”Pbase” erhalten wird. Im Schritt S17 (Einspritzratenkurvenverlaufberechnungsabschnitt) wird der trapezförmige Einspritzratenkurvenverlauf, der in Schritt S13 berechnet wird, mittels der Zeitdauer ”tx” und der nachfolgenden Steigung ”Δtb”, die in den Schritten S14 und S16 berechnet worden sind, in den fünfeckigen Einspritzratenkurvenverlauf korrigiert. Das heißt, die durch eine durchgängige Linie in 4 dargestellte Trapezform wird in eine Pentagonform, die in 4 als gestrichelte Linie dargestellt ist, korrigiert.
In Schritt S18 wird ein Bereich eines korrigierten fünfeckigen Einspritzratenkurvenverlaufs (schattierter Bereich in 4) oder ein Bereich des dreiecksförmigen Einspritzratenkurvenverlaufs bei der kleinen Einspritzung als die Kraftstoffeinspritzmenge berechnet. Anschließend wird die berechnete Kraftstoffeinspritzmenge durch den Lernabschnitt 32 in Assoziierung mit dem Referenzdruck ”Pbase” gelernt. Der Erstellungsabschnitt 33 erstellt die Einspritzungsbefehlsdauer ”Tq” basierend auf der Kraftstoffeinspritzmenge, die in Schritt S18 gelernt wird.
Wie vorstehend beschrieben, wird der trapezförmige Einspritzratenkurvenverlauf gemäß der vorliegenden Ausführungsform in den fünfeckigen Einspritzratenkurvenverlauf mit dem Knickpunkt ”Rx” korrigiert. Daher kann, da der Einspritzratenkurvenverlauf in einen tatsächlichen Einspritzratenkurvenverlauf gebracht bzw. korrigiert werden kann, die Kraftstoffeinspritzmenge mit einer hohen Genauigkeit berechnet (geschätzt bzw. ermittelt) werden.
Darüber hinaus kann, da die Zeitdauer ”tx” und die nachfolgende Steigung ”Δtb” im Speicher 24a in Assoziierung mit dem Referenzdruck ”Pbase” gespeichert werden, der fünfeckige Einspritzratenkurvenverlauf genau berechnet werden.
[Zweite Ausführungsform]
Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird der trapezförmige Einspritzratenkurvenverlauf in einen sechseckigen bzw. hexagonalen Einspritzratenkurvenverlauf korrigiert. Wenn sich das Nadelventil 12 nach unten bewegt, um die Einspritzrate zu vermindern, verändert sich die Einspritzratenabfallgeschwindigkeit am zweiten Knickpunkt ”Rv”, wie in 8 dargestellt.
In der nachfolgenden Beschreibung wird ein Teil des Einspritzratenkurvenverlaufs, bei dem die Einspritzrate abfällt, als Kurvenverlaufabfall-Abschnitt (R3 bis Rw in 8) bezeichnet. Bei dem Kurvenverlaufabfall-Abschnitt wird ein Punkt, bei dem die Einspritzratenabfallgeschwindigkeit größer wird, als zweiter Knickpunkt ”Rv” bezeichnet. Eine Zeitdauer von da an, wenn der Einspritzratenabfall beginnt, bis dann, wenn der zweite Knickpunkt ”Rv” auftritt, wird als zweite Knick-Startzeit-Dauer ”tv” bezeichnet. Ferner wird bei dem Kurvenverlaufabfall-Abschnitt eine Steigung vor dem zweiten Knickpunkt ”Rv” als zweite vorherige Steigung ”Δtc”, und eine Steigung nach dem Knickpunkt ”Rv” als zweite nachfolgende Steigung ”Δtw” bezeichnet.
Der Einspritzratenkurvenverlauf wird derart korrigiert, dass die zweite vorherige Steigung ”Δtc” kleiner als die zweite nachfolgende Steigung ”Δtd” wird.
Die zweite Knick-Startzeit-Dauer ”tv” und die zweite vorherige Steigung ”Δtc” werden zuvor in einem Speicher 24a in Assoziierung mit dem Referenzdruck ”Pbase” gespeichert. Die Trapezform, die durch eine durchgehende Linie in 8 dargestellt ist, wird in eine Hexagonalform, wie durch die gestrichelte Linie in 8 dargestellt, korrigiert. Der Bereich des hexagonalen bzw. sechseckigen Einspritzratenkurvenverlaufs wird als Kraftstoffeinspritzmenge berechnet.
Wie vorstehend beschrieben, wird der trapezförmige Einspritzratenkurvenverlauf gemäß der zweiten Ausführungsform in den hexagonalen Einspritzratenkurvenverlauf mit dem zweiten Knickpunkt ”Rv” korrigiert. Daher kann, da der Einspritzratenkurvenverlauf auf einen tatsächlichen Einspritzratenkurvenverlauf gebracht werden kann, die Kraftstoffeinspritzmenge mit einer hohen Genauigkeit berechnet (ermittelt bzw. abgeschätzt) werden.
Darüber hinaus kann, da die zweite Zeitdauer ”tv” und die zweite vorherige Steigung ”Δtc” im Speicher 24a in Assoziierung mit dem Referenzdruck ”Pbase” gespeichert werden, der hexagonale Einspritzratenkurvenverlauf genau berechnet werden.
[Weitere Ausführungsform]
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann z. B. auch auf die nachfolgende Weise durchgeführt werden. Ferner können die charakteristischen Konfigurationen der jeweiligen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden.
Abhängig von der Kraftstofftemperatur zum Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung werden die Zeitdauer ”tx”, die nachfolgende Steigung ”Δtb”, die zweite Zeitdauer ”tv” und die zweite vorherige Steigung ”Δtc” verändert. Somit können ”tx”, ”Δtb”, ”tv” und ”Δtc” vorher experimentell erhalten und im Speicher 24a in Assoziierung mit der Kraftstofftemperatur gespeichert werden. Außerdem kann die Kraftstofftemperatur durch den Kraftstofftemperatursensor 23 erhalten werden.
In der vorstehenden Ausführungsform wird der Einspritzratenkurvenverlauf in eine Pentagonform oder Sechsecksform, bei der jeder Punkt mit einer geraden verbunden ist, korrigiert. Der Einspritzratenkurvenverlauf kann jedoch auch in eine Form korrigiert werden, welche durch eine Verbindung von Punkten durch gekrümmte Linien definiert ist.
In der zweiten Ausführungsform wird der Einspritzratenkurvenverlauf in eine Sechseckform mit zwei Knickpunkten ”Rx” und ”Rv” korrigiert. Durch Entfernen der Knickpunkte ”Rx” kann der Einspritzratenkurvenverlauf jedoch auch in eine Pentagonform korrigiert werden, bei der die fünf Punkte ”R1”, ”R2”, ”R3”, ”Rv” und ”Rw” miteinander verbunden werden.
Der Kraftstoffdrucksensor 22 kann an einer beliebigen Stelle in einer Kraftstoffzuführpassage zwischen einem Auslass 42a und der Common-Rail 42 und der Einspritzöffnung 11b angeordnet sein. Zum Beispiel kann der Kraftstoffdrucksensor 20 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 gemäß der vorliegenden Erfindung einer Kraftstoffzuführpassage.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010-223182 A [0002]
US 2010-0250096 A1 [0002]
JP 2010-223183 A [0002]
US 2010-0250102 A1 [0002]
JP 2010-223184 A [0002]
US 2010-0250097 A1 [0002]
JP 2010-223185 A [0002]
US 2010-0250095 A1 [0002]

Claims

Kraftstoffeinspritzungszustand-Ermittlungsvorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzungssystem mit einem Kraftstoffinjektor (10), der Kraftstoff, der in einem Sammler (42) gesammelt wird, einspritzt, und einem Kraftstoffdrucksensor (22), der einen Kraftstoffdruck in einer Kraftstoffzuführpassage, die vom Sammler (42) zu einer Einspritzöffnung (11b) des Kraftstoffinjektors (10) führt, erfasst, wobei die Kraftstoffeinspritzungszustand-Ermittlungsvorrichtung aufweist: einen Kraftstoffdruckkurvenverlauferfassungsabschnitt (S11), welcher basierend auf einem Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors (22), eine Veränderung des Kraftstoffdrucks als Kraftstoffdruckkurvenverlauf erfasst; und einen Einspritzratenkurvenverlaufberechnungsabschnitt (S17), welcher einen Einspritzratenkurvenverlauf, der indikativ für eine Veränderung einer Einspritzrate ist, basierend auf dem Kraftstoffdruckkurvenverlauf berechnet, wobei: der Einspritzratenkurvenverlaufberechnungsabschnitt (S17) einen Kurvenverlaufanstieg-Abschnitt berechnet, bei dem die Einspritzrate aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung derart ansteigt, dass eine Einspritzratenanstiegsgeschwindigkeit bei einem festgelegten Punkt auf dem Kurvenverlaufanstieg-Abschnitt langsamer wird.
Kraftstoffeinspritzungszustand-Ermittlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der festgelegte Punkt, bei welchem die Einspritzratenanstiegsgeschwindigkeit langsamer wird, als Knickpunkt (Rx) bezeichnet wird; eine Zeitdauer von da an, wenn der Einspritzratenanstieg beginnt, bis dahin, wenn der Knickpunkt (Rx) auftritt, als Knick-Startzeit-Dauer (tx) bezeichnet wird; die Kraftstoffeinspritzungszustand-Ermittlungsvorrichtung ferner einen Speicherabschnitt (24a) aufweist, welcher die Knick-Startzeit-Dauer (tx), die experimentell erhalten wird, vorher speichert; und der Einspritzratenkurvenverlaufberechnungsabschnitt (S17) den Kurvenverlaufanstieg-Abschnitt basierend auf der Knick-Startzeit-Dauer (tx), die in Speicherabschnitt (24a) gespeichert ist, berechnet.
Kraftstoffeinspritzungszustand-Ermittlungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei: der Speicherabschnitt (24a) die Knick-Startzeit-Dauer (tx) entsprechend einem Referenzdruck (Pbase) speichert, welcher ein Kraftstoffdruck ist, der dem Kraftstoffinjektor (10) zugeführt wird; der Einspritzratenkurvenverlaufberechnungsabschnitt (S17) die Knick-Startzeit-Dauer (tx) zu einer Zeit erhält, wenn der Kraftstoffdruckkurvenverlauf erfasst wird; und der Einspritzratenkurvenverlaufberechnungsabschnitt (S17) den Kurvenverlaufanstieg-Abschnitt basierend auf der erhaltenen Knick-Startzeit-Dauer (tx) berechnet.
Kraftstoffeinspritzungszustand-Ermittlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: eine Steigung des Kurvenverlaufanstieg-Abschnitts nach dem Knickpunkt (Rx) als nachfolgende Steigung (Δtb) bezeichnet wird; wobei die Kraftstoffeinspritzungszustand-Ermittlungsvorrichtung ferner einen Speicherabschnitt (24a) aufweist, welcher die nachfolgende Steigung (Δtb), die experimentell erhalten wird, vorher speichert, wobei der Einspritzratenkurvenverlaufberechnungsabschnitt (S17) den Kurvenverlaufanstieg-Abschnitt basierend auf der nachfolgenden Steigung (Δtb), die im Speicherabschnitt (24a) gespeichert ist, berechnet.
Kraftstoffeinspritzungszustand-Ermittlungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Speicherabschnitt (24a) die nachfolgende Steigung (Δtb) entsprechend einem Referenzdruck (Pbase) speichert, welcher ein Kraftstoffdruck ist, der dem Kraftstoffinjektor (10) zugeführt wird; der Einspritzratenkurvenverlaufberechnungsabschnitt (S17) die nachfolgende Steigung (Δtb) zu einer Zeit erhält, wenn der Kraftstoffdruckkurvenverlauf erfasst wird; und der Einspritzratenkurvenverlaufberechnungsabschnitt (S17) den Kurvenverlaufanstieg-Abschnitt basierend auf der erhaltenen nachfolgenden Steigung (Δtb) berechnet.
Kraftstoffeinspritzungszustand-Ermittlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: der festgelegte Punkt, bei welchem die Einspritzratenanstiegsgeschwindigkeit langsamer wird, als Knickpunkt (Rx) bezeichnet wird; und der Einspritzratenkurvenverlauf-Berechnungsabschnitt (S17) den Einspritzratenkurvenverlauf basierend auf einem fünfeckigen Modellkurvenverlauf berechnet, der durch die Verbindung der fünf Punkte Einspritzratenanstiegsstartzeitpunkt (R1), Knickpunkt (Rx), Einspritzratenanstiegsendzeitpunkt (R2), Einspritzratenabfallstartzeitpunkt (R3) und Einspritzratenabfallendzeitpunkt (R4) definiert ist.