DE102013105355A1

DE102013105355A1 - Kraftstoffeinspritzungssteuervorrichtung, die für Mehrfacheinspritzung optimiert ist

Info

Publication number: DE102013105355A1
Application number: DE201310105355
Authority: DE
Inventors: Sumitaka Ikeda; Naoyuki Yamada
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-05-28
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2013-11-28
Anticipated expiration: 2033-05-25
Also published as: JP5565435B2; DE102013105355B4; JP2013245633A; CN103511106B; CN103511106A

Abstract

Eine Vorrichtung, die zur Steuerung einer Mehrfacheinspritzung für eine Verbrennungsmaschine verwendet wird, enthält: eine Erfassungseinheit zum Erfassen eines Mehrfacheinspritzungskurvenverlaufs, der Veränderungen im Kraftstoffdruck anzeigt; eine Speichereinheit zum Speichern eines Modellprofils, das bestimmt wird, wenn die vorherige Einspritzung ohne eine durchgeführte Bezugseinspritzung während der Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird; eine Entnahmeeinheit zum Entnehmen eines Druckkurvenverlaufs der Bezugseinspritzung als Bezugskurvenverlauf; eine erste Berechnungseinheit zum Berechnen eines Referenzdrucks basierend auf einem Kraftstoffdruck, wenn eine Einspritzung im Bezugskurvenverlauf nicht durchgeführt wird; und eine zweite Berechnungseinheit zum Berechnen einer maximalen Einspritzungsrate der Bezugseinspritzung basierend auf einem ersten Parameter (ΔPγ und ΔP) im Bezugskurvenverlauf, der einen Wert eines Abfalls im Kraftstoffdruck vom Referenzdruck in Reaktion auf die Bezugseinspritzung, die durchgeführt wird, darstellt, und einem zweiten Parameter (ΔPdif), der den Kraftstoffdruck des Modellprofils darstellt, wenn die Bezugseinspritzung durchgeführt wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(Technisches Gebiet)
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kraftstoffeinspritzungssteuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine, die an einem Fahrzeug montiert ist.
(Beschreibung des Standes der Technik)
Die Kraftstoffeinspritzungssteuervorrichtung steuert eine Kraftstoffeinspritzung einer Verbrennungsmaschine über ein Kraftstoffeinspritzungsventil. Genauer gesagt bestimmt die Kraftstoffeinspritzungssteuervorrichtung einen Einspritzungszustand einer Einspritzung, die zu steuern ist (d. h., einer Bezugseinspritzung) und steuert das Kraftstoffeinspritzungsventil basierend auf Veränderungen im Kraftstoffdruck, die in Reaktion auf eine Einspritzung von Kraftstoff vom Kraftstoffeinspritzungsventil auftreten.
Um ein Ausgangsdrehmoment und einen Emissionszustand einer Verbrennungsmaschine genau zu steuern ist es wichtig, den Einspritzungszustand einer Kraftstoffeinspritzung wie eine Einspritzmenge des Kraftstoffs, der von einem Kraftstoffeinspritzungsventil eingespritzt wird, dem Einspritzungsstartzeitpunkt und dergleichen genau zu steuern. Bezüglich dieses Steuerbetriebs wird in der JP 2010-3004 A der folgende Steuerbetrieb offenbart.
Bei diesem Steuerbetrieb erfasst ein Kraftstoffdrucksensor die Veränderungen im Kraftstoffdruck, die in Reaktion auf eine Einspritzung in einem Kraftstoffzufuhrpfad auftreten, der sich zu einer Düse des Kraftstoffeinspritzungsventils erstreckt. Als Ergebnis wird ein Einspritzungsratenkurvenverlauf (Einspritzungszustand) der tatsächlichen Einspritzung erfasst. Einspritzungsbefehlssignale für anschließende Einspritzungen werden basierend auf dem Einspritzungsratenkurvenverlauf eingestellt. Der Einspritzungszustand wird dadurch genau auf einen gewünschten Zustand gesteuert.
Wenn eine Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird, bei welcher eine Kraftstoffeinspritzung mehrere Male pro einzelnen Verbrennungszyklus durchgeführt wird, muss das Folgende berücksichtigt werden. Das heißt, bei einem Druckkurvenverlauf (erfasster Mehrfacheinspritzungskurvenverlauf), der durch den Kraftstoffdrucksensor während einer Mehrfacheinspritzung erfasst wird, überlagern Rest-Kurvenverlaufkomponenten, die als Ergebnis einer Einspritzung erzeugt werden, die vor der Bezugseinspritzung stattfindet, den Druckkurvenverlauf.
Daher wird in der JP 2010-3004 A im Voraus ein Modellprofil gespeichert, wobei das Modellprofil einen Druckkurvenverlauf von einem Zeitpunkt als mathematische Formel darstellt, wenn die vorherige Einspritzung als solche durchgeführt wird. Das Modellprofil wird von dem vorstehend beschriebenen erfassten Mehrfacheinspritzungskurvenverlauf subtrahiert. Als Ergebnis kann ein Druckkurvenverlauf (Bezugskurvenverlauf) erhalten werden, der der Bezugseinspritzung entspricht. Der tatsächliche Einspritzungszustand wird dann basierend auf dem entnommenen Bezugskurvenverlauf erfasst.
Durch verschiedene Experimente bezüglich der vorstehenden Erfassung wurde durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung jedoch herausgefunden, dass eine Abweichung zwischen einer maximalen Einspritzungsrate, die basierend auf dem Bezugskurvenverlauf berechnet wird, und der tatsächlichen maximalen Einspritzungsrate auftritt. Das heißt, da der Bezugskurvenverlauf eine relative Druckveränderung bezüglich des Modellprofils anzeigt, wird der Effekt, den das Modellprofil, separat vom Bezugskurvenverlauf, auf die maximale Einspritzungsrate hat, aufgehoben.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung sieht eine Einspritzungssteuervorrichtung vor, die geeignet ist, mit einer hohen Genauigkeit eine maximale Einspritzungsrate einer Bezugseinspritzung zu berechnen, wobei die Bezugseinspritzung während einer Mehrfacheinspritzung eine zweite oder eine nachfolgende Einspritzung ist.
Die vorliegende Offenbarung ist eine Vorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung in einem Kraftstoffeinspritzungssystem mit einem Kraftstoffeinspritzungsventil (10), das Kraftstoff, der in einer Verbrennungsmaschine zu verbrennen ist, von einer Düse (11b) einspritzt, und einem Kraftstoffdrucksensor (20), der einen Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffzufuhrpfad (42b und 11a), der sich zur Düse erstreckt, erfasst. Die Vorrichtung ist geeignet, die Kraftstoffeinspritzung zu steuern, um eine Mehrfacheinspritzung durchzuführen, in welcher Kraftstoff während eines einzelnen Verbrennungszyklus der Verbrennungsmaschine mehrfach eingespritzt wird, wobei die Mehrfacheinspritzung eine zu steuernde Bezugseinspritzung und eine vorherige Einspritzung, die vor der Bezugseinspritzung stattfindet, aufweist.
Die Vorrichtung enthält: ein Erfassungsmittel zum Erfassen eines Mehrfacheinspritzungskurvenverlaufs, welcher ein Druckkurvenverlauf ist, der Veränderungen im Kraftstoffdruck anzeigt, die durch den Kraftstoffdrucksensor erfasst werden, wenn die Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird; ein Speichermittel zum Speichern eines Modellprofils (Wm), das als Modell für den Druckkurvenverlauf dient, der bestimmt wird, wenn die vorherige Einspritzung durchgeführt wird, ohne dass die Bezugseinspritzung während der Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird; ein Entnahmemittel zum Subtrahieren des Modellprofils vom Mehrfacheinspritzungskurvenverlauf und zum Entnehmen eines Druckkurvenverlaufs, der der Bezugseinspritzung zugeschrieben wird, als einen Bezugskurvenverlauf (Wt); ein erstes Berechnungsmittel zum Berechnen eines Referenzdrucks (Pbase) basierend auf einem Kraftstoffdruck, wenn eine Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzungsventil im Bezugskurvenverlauf nicht durchgeführt wird; und ein zweites Berechnungsmittel zum Berechnen einer maximalen Einspritzungsrate (Rmax) der Bezugseinspritzung basierend auf einem ersten Parameter (ΔPγ und ΔP) im Bezugskurvenverlauf, der einen Wert einer Verringerung des Kraftstoffdrucks vom Referenzdruck in Reaktion auf die durchzuführende Bezugseinspritzung anzeigt, und einem zweiten Parameter (ΔPdif), der den Kraftstoffdruck des Modellprofils darstellt, wenn die Bezugseinspritzung durchgeführt wird.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration erfasst der Kraftstoffdrucksensor den Kraftstoffdruck im Kraftstoffzufuhrpfad, der sich zur Düse erstreckt, wenn eine Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzungsventil durchgeführt wird. Wenn eine Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird, wird ein Druckkurvenverlauf, der die Veränderungen im Kraftstoffdruck anzeigt, der durch den Kraftstoffdrucksensor erfasst wird, als der erfasste Mehrfacheinspritzungskurvenverlauf erhalten.
Das Speichermittel speichert das Modellprofil, das als Modell für den Druckkurvenverlauf dient, wenn in einem Fall, in welchem eine von einer zweiten oder nachfolgenden Einspritzungen während der Mehrfacheinspritzung die Bezugseinspritzung ist, die Einspritzung vor einer Bezugseinspritzung durchgeführt wird, ohne dass die Bezugseinspritzung durchgeführt wird. Das Modellprofil wird dann von dem erfassten Mehrfacheinspritzungskurvenverlauf subtrahiert. Als Ergebnis wird der Druckkurvenverlauf, der der Bezugseinspritzung entspricht, als der Bezugskurvenverlauf entnommen. Zudem wird der Referenzdruck basierend auf dem Kraftstoffdruck berechnet, wenn eine Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzungsventil nicht im Bezugskurvenverlauf durchgeführt wird.
Die maximale Einspritzungsrate der Bezugseinspritzung wird basierend auf dem ersten Parameter, der den Wert der Verringerung des Kraftstoffdrucks vom Referenzdruck in Reaktion auf die Bezugseinspritzung, die im Bezugskurvenverlauf durchgeführt wird, anzeigt, und einem zweiten Parameter, der den Kraftstoffdruck des Modellprofils darstellt, wenn die Bezugseinspritzung durchgeführt wird, berechnet. Hierbei korreliert der erste Parameter stark mit der maximalen Einspritzungsrate der Bezugseinspritzung. Zudem stellt der zweite Parameter den Effekt dar, den das Modellprofil, abgesehen vom Bezugskurvenverlauf, auf die maximale Einspritzungsrate hat. Daher wird die maximale Einspritzungsrate basierend auf dem zweiten Parameter, der den Effekt darstellt, den das Modellprofil auf die maximale Einspritzungsrate hat, zusätzlich zum ersten Parameter, der stark mit der maximalen Einspritzungsrate der Bezugseinspritzung korreliert, berechnet. Als Ergebnis kann die maximale Einspritzungsrate mit einer hohen Genauigkeit berechnet werden, wenn die maximale Einspritzungsrate der Bezugseinspritzung basierend auf dem Bezugskurvenverlauf berechnet wird.
Ferner stellt die vorliegende Offenbarung eine Vorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung in einem Kraftstoffeinspritzungssystem dar, mit einem Kraftstoffeinspritzungsventil (10), das Kraftstoff, der in einer Verbrennungsmaschine zu verbrennen ist, von einer Düse (11b) einspritzt, und einem Kraftstoffdrucksensor (20), der einen Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffzufuhrpfad (42b und 11a) erfasst, der sich zur Düse erstreckt. Die Vorrichtung ist geeignet, die Kraftstoffeinspritzung zu steuern, um eine Mehrfacheinspritzung durchzuführen, in welcher Kraftstoff während eines einzelnen Verbrennungszyklus der Verbrennungsmaschine mehrfach eingespritzt wird, wobei die Mehrfacheinspritzung eine zu steuernde Bezugseinspritzung und eine vorherige Einspritzung, die vor der Bezugseinspritzung auftritt, aufweist.
Die Vorrichtung enthält ein Erfassungsmittel zum Erfassen eines Mehrfacheinspritzungskurvenverlaufs, welcher ein Druckkurvenverlauf ist, der Veränderungen im Kraftstoffdruck anzeigt, die durch den Kraftstoffdrucksensor erfasst werden, wenn die Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird; ein Speichermittel zum Speichern eines Modellprofils (Wm), das als Modell für den Druckkurvenverlauf dient, der bestimmt wird, wenn die vorherige Einspritzung durchgeführt wird, ohne dass die Bezugseinspritzung während der Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird; ein Entnahmemittel zum Subtrahieren des Modellprofils vom Mehrfacheinspritzungskurvenverlauf und Entnehmen eines Druckkurvenverlaufs, der der Bezugseinspritzung zugeschrieben wird, als Bezugskurvenverlauf (Wt); ein Berechnungsmittel zum Berechnen einer maximalen Einspritzungsrate (Rmax) der Bezugseinspritzung basierend auf einem ersten Parameter (Pe und Pc), der ein Kraftstoffdruck ist, wenn eine Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzungsventil im Mehrfacheinspritzungskurvenverlauf nicht durchgeführt wird, und einem zweiten Parameter (ΔPdif), der den Kraftstoffdruck des Modellprofils darstellt, wenn die Bezugseinspritzung durchgeführt wird.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird die maximale Einspritzungsrate der Bezugseinspritzung basierend auf dem ersten Parameter, der der Kraftstoffdruck ist, wenn die Einspritzung durch das Einspritzungsventil im erfassten Mehrfacheinspritzungskurvenverlauf nicht durchgeführt wird und dem zweiten Parameter, der den Kraftstoffdruck des Modellprofils darstellt, wenn die Bezugseinspritzung durchgeführt wird, berechnet. Hierbei korreliert der erste Parameter stark mit der maximalen Einspritzungsrate der Bezugseinspritzung. Zudem stellt der zweite Parameter den Effekt dar, den das Modellprofil, separat vom Bezugskurvenverlauf, auf die maximale Einspritzungsrate hat. Daher wird die maximale Einspritzungsrate basierend auf dem zweiten Parameter, der den Effekt darstellt, den das Modellprofil auf die maximale Einspritzungsrate hat, zusätzlich zum ersten Parameter, der stark mit der maximalen Einspritzungsrate der Bezugseinspritzung korreliert, berechnet. Dadurch kann die maximale Einspritzungsrate der Bezugseinspritzung mit einer hohen Genauigkeit berechnet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1 ein schematisches Diagramm einer Gesamtansicht eines Kraftstoffeinspritzungssystems, bei welchem eine Kraftstoffeinspritzungssteuervorrichtung vorgesehen ist;
2A, 2B und 2C Zeitdiagramme, die die Veränderungen der Einspritzungsrate und des Kraftstoffdrucks entsprechend Einspritzungsbefehlssignalen darstellen;
3 ein Blockdiagramm zum Erläutern von Funktionen, die durch eine ECU in 1 vorgesehen werden, wie zum Beispiel das Einstellen des Einspritzungsbefehlssignals für ein Kraftstoffeinspritzungsventil;
4 ein Flussdiagramm von Prozessverarbeitungsbetätigungen zum Berechnen der Einspritzungsratenparameter;
5A, 5B und 5C Zeitdiagramme, die einen Einspritzung-Kraftstoffdruckkurvenverlauf, einen keine-Einspritzung-Kraftstoffdruckkurvenverlauf und einen Einspritzungskurvenverlauf darstellen;
6 einen Graph, der eine Beziehung zwischen einem Einspritzungsintervall von einer vorherigen Einspritzung zu einer Bezugseinspritzung und einer tatsächlichen Einspritzungsmenge darstellt;
7A, 7B und 7C Zeitdiagramme, die eine tatsächliche Einspritzungsrate, einen erfassten Mehrfacheinspritzungskurvenverlauf und einen Bezugskurvenverlauf darstellen;
8A, 8B und 8C Zeitdiagramme, die Einspritzungsbefehlssignale, einen erfassten Mehrfacheinspritzungskurvenverlauf und einen Bezugskurvenverlauf darstellen; und
9A, 9B und 9C Zeitdiagramme, die verschiedene Beispiele von Modelldruckunterschieden darstellen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform, die eine Kraftstoffeinspritzungssteuervorrichtung spezifiziert, wird hiernach mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die Kraftstoffeinspritzungssteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist in einer Maschine (Verbrennungsmaschine) eines Fahrzeugs montiert. Die Maschine ist beispielsweise eine Dieselmaschine, die Hochdruckkraftstoff in eine Mehrzahl von Zylindern #1 bis #4 einspritzt und den Kraftstoff durch eine Verdichtungszündung verbrennt.
1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Kraftstoffeinspritzungsventil 10, einen Kraftstoffdrucksensor 20, eine elektronische Steuereinheit (ECU) 30 und dergleichen darstellt. Das Kraftstoffeinspritzungsventil 10 ist in jedem Zylinder #1 bis #4 der Maschine montiert. Der Kraftstoffdrucksensor 20 ist in jedem Kraftstoffeinspritzungsventil 10 montiert. Die ECU 30 ist im Fahrzeug montiert.
Zuerst wird ein Kraftstoffeinspritzungssystem der Maschine einschließlich der Kraftstoffeinspritzungsventile 10 beschrieben. Kraftstoff in einem Kraftstofftank 40 wird zu einer Common-Rail 42 (Sammler) durch eine Kraftstoffpumpe 41 gepumpt und gesammelt. Der Kraftstoff wird dann aufgeteilt und von jedem Zylinder zum Kraftstoffeinspritzungsventil 10 (#1 bis #4) zugeführt. Die Mehrzahl der Kraftstoffeinspritzungsventile 10 (#1 bis #4) führen sukzessive eine Kraftstoffeinspritzung in einer Reihenfolge durch, die im Voraus eingestellt wird.
Als die Kraftstoffpumpe 41 wird eine Kolbenpumpe verwendet. Daher wird Kraftstoff synchron zur Hin- und Herbewegung des Kolbens gepumpt. Die Kraftstoffpumpe 41 wird auf einer Kurbelwelle angetrieben, die durch die Maschinenausgabe als Antriebsquelle dient. Daher wird Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe 41 während eines einzelnen Verbrennungszyklus mit einer festgelegten Anzahl gepumpt.
Das Kraftstoffeinspritzungsventil 10 ist konfiguriert, einen Körper 11, ein nadelförmiges Ventilelement 12, einen Aktor 13 und dergleichen, die später beschrieben werden, zu enthalten. Der Hochdruckpfad 11a ist mit dem Körper 11 ausgebildet. Eine Düse 11b, von welcher der Kraftstoff eingespritzt wird, ist auch im Körper 11 ausgebildet. Das Ventilelement 12 befindet sich im Körper 11 und öffnet und schließt die Düse 11b.
Eine Gegendruckkammer 11c, die auf das Ventilelement 12 einen Gegendruck aufbringt, ist im Körper 11 ausgebildet. Der Hochdruckpfad 11a und ein Niederdruckpfad 11b sind mit der Gegendruckkammer 11c verbunden. Der Kommunikationszustand bzw. Verbindungszustand zwischen dem Hochdruckpfad 11a, dem Niederdruckpfad 11b und der Gegendruckkammer 11c wird durch ein Steuerventil 14 geschaltet. Wenn der Aktor 13, wie beispielsweise eine elektromagnetische Spule oder ein Piezoelement, erregt wird und das Steuerventil 14 derart betätigt wird, dass es in 1 nach unten gedrückt wird, steht die Gegendruckkammer 11 mit dem Niederdruckpfad 11b in Verbindung. Ein Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer 11c wird dadurch verringert. Als Ergebnis nimmt der Gegendruck, der auf das Ventilelement 12 aufgebracht wird, ab und das Ventilelement 12 wird nach oben bewegt (Ventilöffnungsbetätigung). Eine Ebenenoberfläche 12a des Ventilelements 12 bewegt sich dann von einer ebenen Oberfläche 11d des Körpers 11 weg und Kraftstoff wird von der Düse 11b eingespritzt.
Wenn die Erregung des Aktors 13 hingegen AUS geschaltet wird und das Steuerventil 14 in die in 1 dargestellte Richtung nach oben betätigt wird, steht die Gegendruckkammer 11c mit dem Hochdruckpfad 11a in Verbindung. Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer 11c wird dadurch erhöht. Als Ergebnis steigt der Gegendruck, der auf das Ventilelement 12 aufgebracht wird, an und das Ventilelement 12 wird nach unten bewegt (Ventilschließbetätigung). Die Ebenenoberfläche 12a des Ventilelements 12 berührt dann die Ebenenoberfläche 11e des Körpers 11 und eine Kraftstoffeinspritzung von der Düse 11b wird gestoppt.
Dadurch wird die Öffnungs- und Schließbetätigung des Ventilelements 12 durch die ECU 30 gesteuert, die auch die Erregung des Aktors 13 steuert. Als Ergebnis wird der Hochdruckkraftstoff, der von der Common-Rail 42 in den Hochdruckpfad 11a zugeführt wird, von der Düse 11b, abhängig von der Öffnungs- und Schließbetätigung des Ventilelements 12, eingespritzt.
Der Kraftstoffdrucksensor 20 ist in jedem Kraftstoffeinspritzungsventil 10 montiert. Der Kraftstoffdrucksensor 20 ist konfiguriert, einen Schaft 21 (elastischer Körper), ein Drucksensorelement 22 und dergleichen, wie sie nachfolgend beschrieben werden, zu enthalten. Der Schaft 21 ist am Körper 11 angeordnet. Ein Membranabschnitt 21a, der im Schaft 21 ausgebildet ist, deformiert sich bei Aufnahme eines Drucks vom Hochdruckkraftstoff, der durch den Hochdruckpfad 11a fließt, elastisch. Das Drucksensorelement 22 ist am Membranabschnitt 21a angeordnet und gibt, basierend auf dem Betrag der elastischen Deformation, die im Membranabschnitt 21a auftritt, an die ECU 30 ein Druckerfassungssignal aus.
Die ECU 30 berechnet einen Solleinspritzungszustand (wie beispielsweise eine Anzahl der Einspritzung, den Einspritzungsstartzeitpunkt, den Einspritzungsendzeitpunkt und die Einspritzungsmenge) basierend auf dem Betrag, durch welchen das Gaspedal betätigt wird, der Maschinenlast, der Maschinendrehzahl NE und dergleichen. Zum Beispiel werden optimale Einspritzungszustände entsprechend der Maschinenlast und der Maschinendrehzahl als Einspritzungszustandskennfeld gespeichert. Basierend auf der gegenwärtigen Maschinenlast und der Maschinendrehzahl berechnet die ECU 30 den Solleinspritzungszustand mit Bezug auf das Einspritzungszustandskennfeld. Anschließend stellt die ECU 30 Einspritzungsbefehlssignale t1, t2, Tq (siehe 2A) entsprechend dem berechneten Solleinspritzungszustand basierend auf den Einspritzungsratenparameter td, te, Rα, Rβ und Rmax, die später im Detail beschrieben werden, ein. Die ECU 30 gibt die Einspritzungsbefehlssignale t1, t2, Tq an das Kraftstoffeinspritzungsventil 10 aus, wodurch der Betrieb des Kraftstoffeinspritzungsventils 10 gesteuert wird. Die ECU 30 (Speichermittel) speichert darin ein Modellprofil, das als Modell für einen Druckkurvenverlauf dient. Der Druckkurvenverlauf ist der, wenn in einem Fall, in welchem während einer Mehrfacheinspritzung eine zweite oder eine von nachfolgenden Einspritzungen eine Bezugseinspritzung ist, eine Einspritzung vor der Bezugseinspritzung (d. h., eine vorherige Einspritzung) durchgeführt wird, ohne dass die Bezugseinspritzung durchgeführt wird. Dabei ist zu erwähnen, dass die Mehrfacheinspritzung derart definiert ist, dass eine Kraftstoffeinspritzung bei jedem einzelnen Verbrennungszyklus der Verbrennungsmaschine mehrfach durchgeführt wird. Das Modellprofil wird durch eine mathematische Formel ausgedrückt und gespeichert.
Als Nächstes wird ein Einspritzungssteuerverfahren zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung von dem Kraftstoffeinspritzungsventil 10 mit Bezug auf die 2A, 2B und 2C bis zu den 5A, 5B und 5C beschrieben.
Ein Druckkurvenverlauf (siehe 2C), der die Veränderungen im Kraftstoffdruck, die in Reaktion auf die Einspritzung auftreten, mit Bezug auf die Zeit darstellt, wird basierend auf den Erfassungswerten des Kraftstoffdrucksensors 20 erfasst. Basierend auf dem erfassten Druckkurvenverlauf wird ein Einspritzungsratenkurvenverlauf (siehe 2B) berechnet, der die Veränderungen der Einspritzungsrate in Bezug auf die Zeit darstellt. Anschließend werden die Einspritzungsratenparameter Rα, Rβ und Rmax, die den berechneten Einspritzungsratenkurvenverlauf (Einspritzungszustand) darstellen, gelernt. Zudem werden die Einspritzungsratenparameter td und te, die die Korrelation zwischen den Einspritzungsbefehlssignalen (Puls-EIN-Zeitpunkt t1 und Puls-EIN-Dauer Tq) und dem Einspritzungszustand darstellen, gelernt.
Genauer gesagt wird eine abfallende und sich annähernde bzw. angleichende Gerade Lα berechnet. Die abfallende und sich annähernde Gerade Lα ist ein abfallender Kurvenverlauf im Druckkurvenverlauf von einem Wendepunkt P1 zu einem Wendepunkt P2, der sich einer Geraden mittels kleinste-Quadrate-Verfahren oder dergleichen annähert bzw. angleicht. Am Wendepunkt P1 beginnt der Kraftstoffdruck in Reaktion auf den Einspritzungsstart abzufallen. Am Wendepunkt P2 endet der Abfall des Kraftstoffdrucks. Anschließend wird ein Zeitpunkt (Schnittstellenzeitpunkt LBα, an welchem sich Lα und Bα schneiden) auf der abfallenden und sich annähernden Geraden Lα, an welcher der Kraftstoffdruck ein Referenzwert Bα wird, berechnet. Mit Bezug auf die starke Korrelation zwischen dem Schnittstellenzeitpunkt LBα und dem Einspritzungsstartzeitpunkt R1 wird der Einspritzungsstartzeitpunkt R1 basierend auf dem Schnittstellenzeitpunkt LBα berechnet. Zum Beispiel kann ein Zeitpunkt, der um eine vorbestimmte Verzögerungszeit Cα vor dem Schnittstellenzeitpunkt LBα ist, als der Einspritzungsstartzeitpunkt R1 berechnet werden.
Zudem wird eine ansteigende und sich angleichende bzw. annähernde Gerade Lβ berechnet. Die ansteigende und sich annähernde Gerade Lβ ist ein ansteigender Kurvenverlauf im Druckkurvenverlauf von einem Wendepunkt P3 zu einem Wendepunkt P5, der sich einer Geraden mittels kleinste-Quadrate-Verfahren oder dergleichen annähert. Am Wendepunkt P3 beginnt der Kraftstoffdruck in Reaktion auf das Einspritzungsende anzusteigen. Am Wendepunkt P5 hört der Kraftstoffdruckanstieg auf. Anschließend wird ein Zeitpunkt (Schnittstellenzeitpunkt LBβ, bei welchem sich Lβ und Bβ schneiden) auf der ansteigenden und sich annähernden Geraden Lβ, an welcher der Kraftstoffdruck ein Referenzwert Bβ wird, berechnet. Mit Bezug auf die starke Korrelation zwischen dem Schnittstellenzeitpunkt LBβ und dem Einspritzungsendzeitpunkt R4 wird der Einspritzungsendzeitpunkt R4 basierend auf dem Schnittstellenzeitpunkt LBβ berechnet. Zum Beispiel kann ein Zeitpunkt, der um eine vorbestimmte Verzögerungszeit Cβ vor dem Schnittstellenzeitpunk LBβ liegt, als der Schnittstellenendzeitpunkt R4 berechnet werden.
Als Nächstes wird, mit Bezug auf die starke Korrelation zwischen der Neigung bzw. Steigung der abfallenden und sich annähernden Geraden Lα und der Neigung bzw. Steigung des Einspritzungsratenanstiegs die Steigung einer Geraden Rα, die den Einspritzungsratenanstieg im Einspritzungsratenkurvenverlauf darstellt, der in 2B dargestellt ist, basierend auf der Steigung der abfallenden und sich annähernden Geraden Lα berechnet. Zum Beispiel kann die Steigung von Lα durch eine Multiplikation der Steigung von Lα mit einem vorbestimmten Koeffizienten berechnet werden. Auf ähnliche Weise wird die Steigung der Geraden Rβ, die den Einspritzungsratenabfall im Einspritzungsratenkurvenverlauf darstellt, basierend auf der Steigung der ansteigenden und sich annähernden Geraden Lβ berechnet, da die Steigung der ansteigenden und sich annähernden Geraden Lβ und die Steigung des Einspritzungsratenabfalls stark korrelieren.
Als Nächstes wird, basierend auf den Geraden Rα und Rβ im Einspritzungsratenkurvenverlauf, ein Zeitpunkt (Ventilschließbetätigungsstartzeitpunkt R23), bei welchem das Ventilelement 12 beginnt, sich in Reaktion auf den Befehl, die Einspritzung zu beenden, nach unten zu bewegen, berechnet. Genauer gesagt wird eine Schnittstelle zwischen den Geraden Rα und Rβ berechnet und der Schnittstellenzeitpunkt wird als der Ventilschließbetätigungsstartzeitpunkt R23 berechnet. Zudem wird eine Verzögerungszeit (Einspritzungsstartverzögerungszeit td) des Einspritzungsstartzeitpunkts R1 mit Bezug auf den Einspritzungsstartbefehlszeitpunkt t1 berechnet. Ferner wird eine Verzögerungszeit (Einspritzungsendverzögerungszeit te) des Ventilschließbetätigungsstartzeitpunkts R23 mit Bezug auf den Einspritzungsendbefehlszeitpunkt t2 berechnet.
Zudem wird der Druck entsprechend der Schnittstelle zwischen der abfallenden sich annähernden Geraden Lα und der ansteigenden und sich annähernden Geraden Lβ als ein Schnittstellendruck Pαβ berechnet. Eine Druckdifferenz ΔPγ zwischen einem Referenzdruck Pbase, der später im Detail beschrieben wird, und dem Schnittstellendruck Pαβ wird berechnet. Die Druckdifferenz ΔPγ (erster Parameter) stellt den Wert dar, um welchen der Kraftstoffdruck vom Referenzdruck Pbase in Reaktion auf die Bezugseinspritzung, die durchgeführt wird, im Druckkurvenverlauf (Bezugskurvenverlauf) abgefallen ist. Mit Bezug auf die starke Korrelation zwischen der Druckdifferenz ΔPγ und einer maximalen Einspritzungsrate Rmax, wird die maximale Einspritzungsrate Rmax basierend auf der Druckdifferenz ΔPγ berechnet. Genauer gesagt wird die maximale Einspritzungsrate Rmax durch die Druckdifferenz ΔPγ berechnet, die mit einem Koeffizient einer Korrelation Cγ multipliziert wird. Je größer die Druckdifferenz ΔPγ ist, desto größer ist die berechnete maximale Einspritzungsrate Rmax. Wenn hingegen eine kleine Einspritzung durchgeführt wird, bei welcher die Druckdifferenz ΔPγ kleiner als ein vorbestimmter Wert ΔPγth ist, ist Rmax = ΔPγ × Cγ, wie vorstehend beschrieben. Wenn hingegen eine große Einspritzung durchgeführt wird, bei welcher ΔPγ ≥ ΔPγth, wird ein Wert (Einstellwert Rγ), der im Voraus eingestellt wird, basierend auf dem Kraftstoffdruck als die maximale Einspritzungsrate Rmax berechnet.
Hierbei wird davon ausgegangen, dass die vorstehend beschriebene „kleine Einspritzung” eine Einspritzung ist, bei welcher das Ventilelement 12 beginnt, sich nach unten zu bewegen, bevor die Einspritzungsrate Rγ erreicht. Zu dieser Zeit wird der Kraftstoff, der durch den Hochdruckpfad 11a des Kraftstoffeinspritzungsventils 10 fließt, durch die ebenen Oberflächen 11e und 12a gedrosselt, wodurch die maximale Einspritzungsrate Rmax bestimmt wird. Andererseits wird davon ausgegangen, dass die vorstehend beschriebene „große Einspritzung” eine Einspritzung ist, bei welcher das Ventilelement 12 beginnt, sich nach unten zu bewegen, nachdem die Einspritzungsrate Rγ erreicht hat. Zu dieser Zeit wird der Kraftstoff, der durch den Hochdruckpfad 11a fließt, durch die Düse 11b gedrosselt, wodurch die maximale Einspritzungsrate Rmax (Einstellwert Rγ) bestimmt wird. Das heißt, wenn die große Einspritzung durchgeführt wird, bei welcher die Einspritzungsbefehlsdauer Tq ausreichend lang ist und der Ventilöffnungszustand selbst dann bestehen bleibt, nachdem der Einstellwert Rγ erreicht ist, bildet der Einspritzungsratenkurvenverlauf eine Trapezform (siehe durchgehende Linie in 2B). Wenn hingegen die kleine Einspritzung durchgeführt wird, bei welcher die Ventilschließbetätigung gestartet wird, bevor der Einstellwert Rγ erreicht wird, nimmt der Einspritzungsratenkurvenverlauf eine Dreiecksform an (siehe gestrichelte Linien in 2B).
Als Ergebnis des Vorstehenden können die Einspritzungsratenparameter td, te, Rα, Rβ und Rmax anhand des Druckkurvenverlaufs berechnet werden. Basierend auf gelernten Werten, die die Veränderungen über die Zeit der Einspritzungsratenparameter td, te, Rα, Rβ und Rmax berücksichtigen, kann ein Einspritzungsratenkurvenverlauf (siehe 2B) entsprechend den Einspritzungsbefehlssignalen (siehe 2A) berechnet werden. Der Bereich des Einspritzungsratenkurvenverlaufs, der wie vorstehend beschrieben berechnet wird (schattierter Bereich in 2B), ist gleich der Einspritzmenge. Daher kann auch die Einspritzmenge basierend auf den Einspritzungsratenparametern berechnet werden. Zum Beispiel kann eine Beziehung zwischen der berechneten Einspritzmenge und der Einspritzungsbefehlsdauer Tq als ein Einspritzungsratenparameter berechnet (gelernt) werden.
3 zeigt ein Blockdiagramm einer Gesamtansicht eines Lernprozesses der Einspritzungsratenparameter, ein Einstellen der Einspritzungsbefehlssignale, die zum Kraftstoffeinspritzungsventil 10 ausgegeben werden und dergleichen. Bereiche 31, 32, 33 und 34, die durch die ECU 30 ausgeführt werden, werden hiernach mit Bezug auf 3 beschrieben. Ein Einspritzungsratenparameterberechnungsabschnitt 31 berechnet die Einspritzungsratenparameter td, te, Rα, Rβ und Rmax, wie vorstehend beschrieben, basierend auf dem Druckkurvenverlauf, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst wird.
Ein Lernabschnitt 32 speichert und aktualisiert die berechneten Einspritzungsratenparameter in einem Speicher der ECU 30, wodurch die Einspritzungsratenparameter gelernt werden. Die Einspritzungsratenparameter sind Werte, die sich abhängig vom zugeführten Kraftstoffdruck (Druck in der Common-Rail 42) und der Einspritzmenge zu dieser Zeit unterscheiden. Daher werden die Einspritzungsratenparameter in Assoziierung mit dem Kraftstoffdruck, wie beispielsweise dem Referenzdruck Pbase (siehe 2C) und dem zugeführten Kraftstoffdruck bzw. dem Druck des zugeführten Kraftstoffs, der Einspritzmenge Q, die anhand des Bereichs des Einspritzungsratenkurvenverlaufs berechnet wird, und der Einspritzmenge während der Einspritzungsbefehlsdauer Tq und dergleichen, wie nachstehend beschrieben, gelernt. Im Beispiel von 3 werden die Werte der Einspritzungsratenparameter, die mit der Einspritzmenge Q in Assoziierung sind, in Einspritzungsratenparameterkennfeldern M1 bis M5 gespeichert. Die Kennfelder M1 bis M5 werden als Kennfelder eingestellt, die sich bezüglich repräsentativer Kraftstoffdruckwerte (wie beispielsweise bezüglich 30 MPa, 50 MPa, 100 MPa, usw.) unterscheiden.
Ein Interpolationsabschnitt 33 berechnet die Einspritzungsratenparameter entsprechend einer aktuellen erforderlichen Einspritzmenge und einem Kraftstoffdruck durch Interpolieren der gelernten Werte der Einspritzungsratenparameter, die in den Einspritzungsratenparameterkennfeldern M1 bis M5 gespeichert sind.
Ein Einstellabschnitt 34 stellt die Einspritzungsbefehlssignale (Einspritzungsstartbefehlszeitpunkt t1 und Einspritzungsbefehlsdauer Tq) entsprechend dem Solleinspritzungszustand (erforderliche Einspritzmenge und erforderlicher Einspritzungsstartzeitpunkt) basierend auf den Einspritzungsratenparametern, die durch den Interpolationsabschnitt 33 berechnet werden, ein. Anschließend erfasst der Kraftstoffdrucksensor 20 den Druckkurvenverlauf, wenn das Kraftstoffeinspritzungsventil 10 bezüglich der Einspritzungsbefehlssignale, die, wie vorstehend beschrieben, eingestellt werden, betätigt wird. Basierend auf dem erfassten Druckkurvenverlauf berechnet der Einspritzungsratenparameterberechnungsabschnitt 31 die Einspritzungsratenparameter td, te, Rα, Rβ und Rmax.
Das heißt, der tatsächliche Einspritzungszustand (d. h., die Einspritzungsratenparameter td, te, Rα, Rβ und Rmax) bezüglich der Einspritzungsbefehlssignale wird erfasst und gelernt. Basierend auf den gelernten Werten werden die Einspritzungsbefehlssignale entsprechend dem Solleinspritzungszustand eingestellt. Daher werden die Einspritzungsbefehlssignale basierend auf dem tatsächlichen Einspritzungszustand Feedback-gesteuert. Der Kraftstoffeinspritzungszustand kann mit einer hohen Genauigkeit derart gesteuert werden, dass der tatsächliche Einspritzungszustand mit dem Solleinspritzungszustand übereinstimmt. Insbesondere wird als ein Ergebnis der Feedback-Steuerung, die derart durchgeführt wird, dass die Einspritzungsbefehlsdauer Tq basierend auf den Einspritzungsratenparametern eingestellt wird, so dass die tatsächliche Einspritzmenge die Solleinspritzmenge wird, die tatsächliche Einspritzmenge derart eingestellt, dass sie mit der Solleinspritzmenge übereinstimmt.
Als Nächstes werden Prozessverarbeitungen zum Analysieren des Einspritzungszustands durch Berechnen der Einspritzungsratenparameter td, te, Rα, Rβ und Rmax (siehe 2B) anhand des erfassten Druckkurvenverlaufs (siehe 2C) mit Bezug auf das Flussdiagramm in 4 beschrieben. Der Prozess, der in 4 dargestellt ist, wird durch einen Mikrocomputer, der in der ECU 30 enthalten ist, wiederholt durchgeführt.
Zuerst berechnet die ECU 30 bei Schritt S10 einen Einspritzungskurvenverlauf Wb, der hiernach beschrieben wird, basierend auf Erfassungswerten des Kraftstoffdrucksensors 20. In der folgenden Beschreibung wird der Zylinder, bei welchem die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, als Einspritzung-Zylinder bezeichnet. Zylinder, bei welchem die Einspritzung während der Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder gestoppt wird, werden als keine-Einspritzung-Zylinder bezeichnet. Zudem wird der Kraftstoffdrucksensor 20, der im Kraftstoffeinspritzungsventil 10 des Einspritzung-Zylinders montiert ist als Einspritzungssensor bezeichnet. Die Kraftstoffdrucksensoren 20, die in den Kraftstoffeinspritzungsventilen 10 der keine-Einspritzung-Zylinder montiert sind, werden als keine-Einspritzung-Sensoren bezeichnet.
Bei Schritt S10 erfasst die ECU 30 eine Mehrzahl von Erfassungswerten, die bei einem vorbestimmten Tastzyklus durch den Einspritzungssensor erfasst werden. Die ECU 30 erzeugt dann einen Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa (siehe 5A), der die Veränderungen im Kraftstoffdruck im Einspritzungssensor, die in Reaktion auf die Einspritzung auftreten, basierend auf den Erfassungswerten darstellt. Als Nächstes erfasst die ECU 30 eine Mehrzahl von Erfassungswerten, die bei einem vorbestimmten Tastzyklus durch den keine-Einspritzung-Sensor erfasst werden, und erzeugt einen Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wu (siehe 5B), der die Veränderungen im Kraftstoffdruck im keine-Einspritzung-Sensor, die in Reaktion auf die Einspritzung auftreten, basierend auf den Erfassungswerten anzeigt.
Wenn der Zeitpunkt bzw. das Timing, bei welchem der Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe 41 zur Common-Rail 42 gepumpt wird, mit dem Einspritzungszeitpunkt bzw. dem entsprechenden Timing überlagert, wird der Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wu ein Kurvenverlauf, in welchem der Gesamtdruck hoch ist, wie durch die durchgehende Linie in 5B dargestellt. Wenn hingegen das vorstehende Pumpen während der Kraftstoffeinspritzung nicht durchgeführt wird, verringert sich kurz nach der Kraftstoffeinspritzung der Kraftstoffdruck im Gesamteinspritzungssystem um einen Betrag, der gleich dem Einspritzungsbetrag ist. Daher wird ein Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wu' ein Kurvenverlauf, in welchem der Gesamtdruck niedrig ist, wie durch die gestrichelte Linie in 5B dargestellt.
Komponenten der Kraftstoffkurvenverläufe Wu und Wu' sind außerdem im Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa enthalten. Das heißt, der Kraftstoffkurvenverlauf Wa enthält den Einspritzungskurvenverlauf Wb (s. 5C), der die Veränderungen im Kraftstoffdruck, die durch die Einspritzung verursacht werden, und die Komponenten bzw. Bestandteile der Kraftstoffdruckkurvenverläufe Wu und Wu' anzeigt. Daher wird bei Schritt S10 ein Prozessablauf durchgeführt, um den Einspritzungskurvenverlauf Wb durch Subtrahieren der Kraftstoffdruckkurvenverläufe Wu und Wu' der keine-Einspritzung-Zylinder vom Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa des Einspritzung-Zylinders (Wb = Wa – Wu) zu entnehmen.
Als Nächstes führt die ECU 30 bei Schritt S11 in 4 einen Druckkurven-(Wellen)-Entfernungsprozess durch, der später beschrieben wird. Das heißt, wenn die Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird, überlagert eine Druckkurven-(Wellen)-Komponente einer vorherigen Einspritzung Wc (siehe 2C), die eine Pulsation des Druckkurvenverlaufs ist, die nach dem Ende der vorherigen Einspritzung verbleibt, den Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa. Insbesondere wenn das Intervall zwischen der vorherigen Einspritzung und der Bezugseinspritzung kurz ist, wird der Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa der Bezugseinspritzung durch die Druckkurvenkomponente Wc der vorherigen Einspritzung signifikant beeinflusst. Daher führt die ECU 30 bei Schritt S11 den Druckkurvenentfernungsprozess zum Subtrahieren der Druckkurvenkomponente Wc der vorherigen Einspritzung von dem Einspritzungskurvenverlauf Wb durch. Die Druckkurvenkomponente Wc der vorherigen Einspritzung (Modellprofil) kann anhand des Einspritzungszustands der vorherigen Einspritzung erhalten werden.
Beim nachfolgenden Schritt S12 berechnet die ECU 30 einen durchschnittlichen Kraftstoffdruck des Referenzkurvenverlaufs als den Referenzdruck Pbase basierend auf einem Referenzkurvenverlauf, der, innerhalb des Einspritzungskurvenverlaufs Wb (Bezugskurvenverlauf), an welchem der vorstehend beschriebene Druckwellenentfernungsprozess durchgeführt wurde, ein Kurvenverlauf eines Abschnitts entsprechend einer Dauer ist, bis der Kraftstoffdruck beginnt, in Reaktion auf den Einspritzungsstart abzufallen. Die ECU 30 kann z. B. einen Abschnitt entsprechend einer Dauer TA vom Einspritzungsstartbefehlszeitpunkt t1 bis dahin, wenn eine vorbestimmte Zeitdauer als der Referenzkurvenverlauf vergangen ist, einstellen. Alternativ kann die ECU 30 den Wendepunkt P1 basierend auf einer Ableitung des abfallenden Kurvenverlaufs einstellen und einen Abschnitt äquivalent zur Dauer vom Einspritzungsstartbefehlszeitpunkt t1 zu einer vorbestimmten Zeitdauer vor dem Wendepunkt P1 als Referenzkurvenverlauf einstellen. Das heißt, der Referenzkurvenverlauf ist, im Einspritzungskurvenverlauf Wb, bei welchem der Druckwellenentfernungsprozess durchgeführt wurde, ein Druckkurvenverlauf einer Dauer, bei welcher eine Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzungsventil 10 nicht durchgeführt wurde. Genauer gesagt ist der Referenzkurvenverlauf ein Druckkurvenverlauf, kurz bevor die vorherige Einspritzung durchgeführt wurde.
Beim nachfolgenden Schritt S13 berechnet die ECU 30 die sich annähernde Gerade Lα des abfallenden Kurvenverlaufs basierend auf einem abfallenden Kurvenverlauf, der ein Kurvenverlauf im Einspritzungskurvenverlauf Wb eines Abschnitts entsprechend einer Dauer ist, bei welcher der Kraftstoffdruck in Reaktion auf den Anstieg einer Einspritzungsrate abfällt. Zum Beispiel kann die ECU 30 einen Abschnitt entsprechend einer vorbestimmten Dauer TB von einem Punkt, bei welchem eine vorbestimmte Zeitdauer vom Einspritzungsstartbefehlszeitpunkt t1 vergangen ist, als den abfallenden Kurvenverlauf einstellen. Alternativ kann die ECU 30 Wendepunkte P1 und P2 basierend auf der Ableitung des abfallenden Kurvenverlaufs berechnen und einen Abschnitt äquivalent zum Kurvenverlauf zwischen den Wendepunkten P1 und P2 als den abfallenden Kurvenverlauf einstellen. Die ECU 30 kann dann die sich annähernde Gerade Lα durch ein kleinste-Quadrate-Verfahren aus einer Mehrzahl von Kraftstoffdruckerfassungswerten (Beispielwerten), die den abfallenden Kurvenverlauf konfigurieren, berechnen. Alternativ kann die ECU 30 als die sich annähernde Gerade Lα eine Tangente bezüglich des abfallenden Kurvenverlaufs bei dem Punkt berechnen, bei welchem die Ableitung die kleinste ist.
Beim anschließenden Schritt S14 berechnet die ECU 30 die sich annähernde Gerade Lβ des ansteigenden Kurvenverlaufs basierend auf einem ansteigenden Kurvenverlauf, der ein Kurvenverlauf im Einspritzungskurvenverlauf Wb eines Abschnitts entsprechend einer Dauer ist, bei welcher der Kraftstoffdruck in Reaktion auf den Abfall einer Einspritzungsrate ansteigt. Die ECU 30 kann z. B. einen Abschnitt entsprechend einer vorbestimmten Dauer Tc von einem Punkt, bei welchem eine vorbestimmte Zeitdauer von dem Einspritzungsendbefehlszeitpunkt t2 vergangen ist, als den ansteigenden Kurvenverlauf einstellen. Alternativ kann die ECU 30 Wendepunkte P3 und P5 basierend auf der Ableitung des ansteigenden Kurvenverlaufs berechnen und einen Abschnitt äquivalent zum Kurvenverlauf zwischen den Wendepunkten P3 und P5 als den ansteigenden Kurvenverlauf einstellen. Die ECU 30 kann dann die sich annähernde Gerade Lβ durch ein kleinste-Quadrate-Verfahren aus einer Mehrzahl von Kraftstoffdruckabweichungswerten (abgetasteten Werten), die den ansteigenden Kurvenverlauf konfigurieren, berechnen. Alternativ kann die ECU 30 als die sich annähernde Gerade Lβ eine Tangente im ansteigenden Kurvenverlauf bei dem Punkt berechnen, bei welchem die Ableitung am größten ist.
Beim nachfolgenden Schritt S15 berechnet die ECU 30 Referenzwerte Bα und Bβ basierend auf dem Referenzdruck Pbase. Die ECU 30 kann z. B. einen Wert als die Referenzwerte Bα und Bβ berechnen, der um einen vorbestimmten Betrag niedriger als der Referenzdruck Pbase ist. Die Referenzwerte Bα und Bβ müssen nicht auf denselben Wert eingestellt werden. Zudem kann der vorbestimmte Betrag abhängig vom Wert des Referenzdrucks Pbase, der Kraftstofftemperatur und dergleichen variabel eingestellt werden.
Beim anschließenden Schritt S16 berechnet die ECU 30 einen Zeitpunkt (Schnittstellenzeitpunkt LBα zwischen Lα und Bα), bei welchem der Kraftstoffdruck an der sich annähernden Geraden Lα der Referenzwert Bα wird. Mit Bezug auf die starke Korrelation zwischen dem Schnittstellenzeitpunkt LBα und dem Einspritzungsstartzeitpunkt R1 berechnet die ECU 30 den Einspritzungsstartzeitpunkt R1 basierend auf dem Schnittstellenzeitpunkt LBα. Die ECU 30 kann z. B. ein Zeitpunkt vor dem Schnittstellenzeitpunkt LBα um eine vorbestimmte Verzögerungszeit Cα als den Einspritzungsstartzeitpunkt R1 berechnen.
Beim nachfolgenden Schritt S17 berechnet die ECU 30 einen Zeitpunkt (Schnittstellenzeitpunkt LBβ zwischen Lβ und Bβ), bei welchem der Kraftstoffdruck an der sich annähernden Geraden Lβ der Referenzwert Bβ wird. Mit Bezug auf die starke Korrelation zwischen dem Schnittstellenzeitpunkt LBβ und dem Einspritzungsendzeitpunkt R4 berechnet die ECU 30 den Schnittstellenstartzeitpunkt R4 basierend auf dem Schnittstellenzeitpunkt LBβ. Die ECU 30 kann z. B. einen Zeitpunkt vor dem Schnittstellenzeitpunkt LBβ um eine vorbestimmte Verzögerungszeit Cβ als den Einspritzungsstartzeitpunkt R4 berechnen. Die Verzögerungszeiten Cα und Cβ können abhängig vom Wert des Referenzdrucks Pbase der Kraftstofftemperatur und dergleichen variabel eingestellt werden.
Beim anschließenden Schritt S18 berechnet die ECU 30 mit Bezug auf die starke Korrelation zwischen der Steigung der sich annähernden Geraden Lα und der Steigung des Einspritzungsratenanstiegs die Steigung der Geraden Rα, die den Einspritzungsratenanstieg im Einspritzungsratenkurvenverlauf, dargestellt in 2B, anzeigt, basierend auf der Steigung der sich annähernden Geraden Lα. Die ECU 30 kann z. B. die Steigung von Rα durch Multiplizieren der Steigung von Lα mit einem vorbestimmten Koeffizienten berechnen. Die Gerade Rα, die den ansteigenden Abschnitt des Einspritzungsratenkurvenverlaufs bezüglich der Einspritzungsbefehlssignale anzeigt, kann basierend auf dem Einspritzungsstartzeitpunkt R1, der bei Schritt S16 berechnet wird, und der Steigung von Rα, die bei Schritt S18 berechnet wird, identifiziert werden.
Ferner berechnet die ECU 30 bezüglich der starken Korrelation zwischen der Steigung und der sich annähernden Geraden Lβ und der Steigung des Einspritzungsratenabfalls bei Schritt S18 die Steigung der Geraden Rβ, die den Einspritzungsratenabfall im Einspritzungsratenkurvenverlauf basierend auf der Steigung der sich annähernden Geraden Lβ anzeigt. Die ECU 30 kann z. B. die Steigung von Rβ durch Multiplizieren der Steigung von Lβ mit einem vorbestimmten Koeffizienten berechnen. Die Gerade Rβ, die den abfallenden Abschnitt des Einspritzungsratenkurvenverlaufs bezüglich der Einspritzungsbefehlssignale anzeigt, kann basierend auf dem Einspritzungsendzeitpunkt R4, der bei Schritt S17 berechnet wird, und der Steigung von Rβ, die bei Schritt S18 berechnet wird, identifiziert werden. Der vorbestimmte Koeffizient kann abhängig vom Wert des Referenzdrucks Pbase, der Kraftstofftemperatur und dergleichen variabel eingestellt werden.
Beim nachfolgenden Schritt S19 berechnet die ECU 30 einen Zeitpunkt (Ventilschließbetätigungsstartzeitpunkt R23), bei welchem das Ventilelement 12 beginnt, sich in Reaktion auf den Befehl zum Beenden der Einspritzung nach untern zu bewegen, basierend auf den Geraden Rα und Rβ im Einspritzungsratenkurvenverlauf, berechnet bei Schritt S18. Genauer gesagt berechnet die ECU 30 die Schnittstelle zwischen den Geraden Rα und Rβ und berechnet den Schnittstellenzeitpunkt als Ventilschließbetätigungsstartzeitpunkt R23.
Beim nachfolgenden Schritt S20 berechnet die ECU 30 eine Verzögerungszeit (Einspritz- und Startverzögerungszeit td) des Einspritzungsstartzeitpunkts R1, der bei Schritt S16 bezüglich des Einspritzungsstartbefehlszeitpunkts t1 berechnet wird. Zudem berechnet die ECU 20 eine Verzögerungszeit (Einspritzungsendverzögerungszeit te) des Ventilschließbetätigungsstartzeitpunkts R23, der bei Schritt S19 bezüglich des Einspritzungsendbefehlszeitpunkts t2 berechnet wird. Die Einspritzungsendverzögerungszeit te bezieht sich auf eine Verzögerungszeit vom Zeitpunkt t2, bei welchem der Befehl zum Beenden der Einspritzung bis zu dem Zeitpunkt gegeben ist, bei welchem die Betätigung des Steuerventils 14 gestartet wird. Das heißt, die Verzögerungszeiten td und te sind Parameter, die die Antwortverzögerung bei den Veränderungen der Einspritzungsrate bezüglich der Einspritzungsbefehlssignale anzeigen. Zudem können eine Verzögerungszeit vom Einspritzungsstartbefehlszeitpunkt t1 zum Zeitpunkt R2, bei welchem die maximale Einspritzungsrate erreicht wurde, eine Verzögerungszeit vom Einspritzungsendbefehlszeitpunkt t2 zu einem Einspritzungsratenabfallstartzeitpunkt R3, eine Verzögerungszeit vom Einspritzungsendbefehlszeitpunkt t2 zum Einspritzungsendzeitpunkt R4 und dergleichen gegeben sein.
Beim anschließenden Schritt S21 beurteilt die ECU 30, ob die Druckdifferenz zwischen dem Referenzdruck Pbase und dem Schnittstellendruck ΔPγ (erster Parameter) kleiner als der vorbestimmte Wert ΔPγth ist oder nicht. Wenn beurteilt wird, dass ΔPγ < ΔPγth (JA bei Schritt 21), führt die ECU 30 beim anschließenden Schritt S22 eine Korrektur der Druckdifferenz ΔPγ durch, um den Effekt, den das vorstehend beschriebene Modellprofil auf die maximale Einspritzungsrate Rmax hat, zu berücksichtigen. Dieser Prozessablauf wird nachfolgend beschrieben. In diesem Fall berücksichtigt die ECU 30 die Einspritzung als kleine Einspritzung. Beim nachfolgenden Schritt S23 berechnet die ECU 30 die maximale Einspritzungsrate Rmax basierend auf der korrigierten Druckdifferenz ΔPγ (Rmax = ΔPγ × Cγ).
Wenn hingegen beurteilt wird, dass ΔPγ ≥ ΔPγth (NEIN bei Schritt S21), berechnet die ECU 30 beim nachfolgenden Schritt S24 einen Wert (Einstellwert Rγ), der basierend auf dem Druck des Kraftstoffs, der mit einer maximalen Einspritzungsrate Rmax zum Kraftstoffeinspritzungsventil 10 zugeführt wird, im Voraus eingestellt wird. Als der Druck (erster Parameter) des Kraftstoffs, der zum Kraftstoffeinspritzungsventil 10 zugeführt wird, kann Kraftstoffdruck Pc in der Common-Rail 42, oder Kraftstoffdruck Pi, wenn die Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzungsventil im Einspritzungskurvenverlauf Wb nicht durchgeführt wird, verwendet werden. Je größer der erste Parameter ist, desto größer ist die berechnete maximale Einspritzungsrate Rmax. In diesem Fall berücksichtigt die ECU 30 die Einspritzung als große Einspritzung. Beim nachfolgenden Schritt S25 korrigiert die ECU 30 die maximale Einspritzungsrate Rmax (Einstellwert Rγ), um den Effekt, den das vorstehend beschriebene Modellprofil auf die maximale Einspritzungsrate Rmax hat, zu berücksichtigen. Diese Prozessverarbeitung wird später beschrieben.
Die ECU 30 beendet dann vorübergehend die Serie der Prozessverarbeitungen (ENDE). Die Prozessverarbeitung bei Schritt S10 entspricht einer Prozessverarbeitung als Erfassungsmittel. Die Prozessverarbeitung bei Schritt S11 entspricht einer Prozessverarbeitung als Entnahmemittel. Die Prozessverarbeitung bei Schritt S12 entspricht einer Prozessverarbeitung als erstes Berechnungsmittel. Die Prozessverarbeitungen bei Schritt S22 und Schritt S23 sowie die Prozessverarbeitungen bei Schritt S24 und Schritt S25 entsprechen jeweils Prozessverarbeitungen als zweites Berechnungsmittel.
6 zeigt einen Graph zum Darstellen einer Beziehung zwischen einem Einspritzungsintervall von der vorherigen Einspritzung und der Bezugseinspritzung der tatsächlichen Einspritzmenge in einem Fall, in welchem die Prozessverarbeitungen bei Schritt S22 und Schritt S25 in 4 nicht durchgerührt werden. Hierbei wird der Solleinspritzungszustand (einschließlich dem Sollwert der Einspritzmenge) basierend auf derselben Maschinenlast und Maschinendrehzahl (Maschinenbetriebszustand) berechnet. Die Einspritzungsbefehlssignale t1, t2 und Tq entsprechend dem berechneten Solleinspritzungszustand werden basierend auf den vorstehend beschriebenen Einspritzungsratenparametern td, te, Rα, Rβ und Rmax eingestellt, und die Betätigung bzw. der Betrieb des Kraftstoffeinspritzungsventils 10 wird gesteuert. Eine Feedbacksteuerung der tatsächlichen Einspritzmenge bezüglich des Sollwerts der Einspritzmenge wird nicht durchgerührt.
Wie in 6 dargestellt, verändert sich die tatsächliche Einspritzmenge abhängig vom Einspritzungsintervall periodisch. Eine Abweichung tritt zwischen dem Sollwert der Einspritzmenge und der tatsächlichen Einspritzmenge auf. Insbesondere steigt, wie durch die umkreiste strichpunktierte Linie dargestellt, wenn das Einspritzungsintervall kurz ist, die Abweichung zwischen dem Sollwert und der tatsächlichen Einspritzmenge an.
Als Nächstes wird der Grund für die Abweichung zwischen dem Sollwert und der tatsächlichen Einspritzmenge beschrieben. 7A bis 7C zeigen Zeitdiagramme, bei welchen 7A die Einspritzungsrate, 7B einen erfassten Mehrfacheinspritzungskurvenverlauf und 7C den Bezugskurvenverlauf anzeigt. Hierbei wird nur das Einspritzungsintervall von der vorherigen Einspritzung zur Bezugseinspritzung verändert, und es werden kleine Einspritzungen durchgeführt. Die Ergebnisse der tatsächlichen Messung der Einspritzungsrate werden dargestellt. Ein Bezugskurvenverlauf Wt wird durch eine Druckwelle (Modellprofil Wm), die durch die vorherige Einspritzung verursacht wird, die von dem erfassten Mehrfacheinspritzungskurvenverlauf subtrahiert wird, erhalten. Die Bezugszeichen in 7A bis 7C entsprechen den Bezugszeichen in 2A bis 2B. Eine Ergänzung ”1” wird zur Einspritzung (Kurvenverlauf, der durch eine durchgehende Linie angezeigt wird) mit dem kürzesten Einspritzungsintervall hinzugefügt. Eine Ergänzung ”2” wird zu der Einspritzung (Kurvenverlauf, der durch eine gestrichelte Linie angezeigt ist) mit dem längsten Einspritzungsintervall hinzugefügt.
Wie in den 7A und 7B dargestellt, hängen die Veränderungen der maximalen Einspritzungsrate Rmax (Rmax1 bis Rmax2) und die Veränderungen der Druckdifferenz ΔPγ (ΔPγ1 bis ΔPγ2) zwischen dem tatsächlichen Einspritzungsratenkurvenverlauf und dem erfassten Mehrfacheinspritzungskurvenverlauf voneinander ab. Demhingegen stehen, wie in den 7A und 7C dargestellt, die Veränderungen der maximalen Einspritzungsrate Rmax (Rmax1 bis Rmax2) und die Veränderungen der Druckdifferenz ΔPγ (ΔPγ1 bis ΔPγ2) zwischen dem tatsächlichen Einspritzungsratenkurvenverlauf und dem Bezugskurvenverlauf Wt in keiner Korrelation. Daher tritt, wenn die maximale Einspritzungsrate Rmax basierend auf dem Bezugskurvenverlauf Wt berechnet wird, eine Abweichung von der tatsächlichen maximalen Einspritzungsrate Rmax auf.
Dies ist deshalb so, da die Unterschiede im Kraftstoffdruck beim Start der Einspritzung im Bezugskurvenverlauf Wt, wie in 7C dargestellt, aufgehoben bzw. entfernt werden, obwohl sich der Kraftstoffdruck beim Start der Einspritzung (Wendepunkt P1) aufgrund von Unterschieden im Einspritzungsintervall, wie in 7B dargestellt, unterscheidet. Das heißt, im Bezugskurvenverlauf Wt ist die Veränderung nicht in der Berechnung der maximalen Einspritzungsrate Rmax wiedergegeben, selbst wenn sich der Kraftstoffdruck des Modellprofils Wm zum Start der Einspritzung abhängig vom Einspritzungsintervall verändert, da der Schnittstellendruck Pαβ mit Bezug auf den Kraftstoffdruck des Modellprofils Wm zum Start der Einspritzung berechnet wird. Wie in den 7A und 7B dargestellt, weicht die maximale Einspritzungsrate Rmax, die basierend auf dem Bezugskurvenverlauf Wt berechnet wird, jedoch von der tatsächlichen maximalen Einspritzungsrate Rmax ab, da die tatsächliche Einspritzungsrate durch den Kraftstoffdruck beim Start der Einspritzung und den Kraftstoffdruck während der Einspritzung beeinflusst wird.
Zudem, wenn auch große Einspritzungen durchgeführt werden, müssen der Kraftstoffdruck beim Start der Einspritzung und der Kraftstoffdruck während der Einspritzung berücksichtigt werden, wenn die maximale Einspritzungsrate Rmax berechnet wird, da die tatsächliche Einspritzungsrate durch den Kraftstoffdruck beim Start der Einspritzung und den Kraftstoffdruck während der Einspritzung beeinflusst wird.
Hierbei werden, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, um die Abweichung der maximalen Einspritzungsrate Rmax entsprechend zu korrigieren, die folgenden Prozessabläufe bei Schritt S22 und Schritt S23, sowie Schritt S24 und Schritt S25 in 4 durchgeführt. 8A bis 8C zeigen Zeitdiagramme, wobei 8A Ansteuereinspritzungsbefehle, 8B den erfassten Mehrfacheinspritzungskurvenverlauf und 8C den Bezugskurvenverlauf anzeigt.
Bei Schritt S22 korrigiert die ECU 30 die Druckdifferenz ΔPγ (erster Parameter) im Bezugskurvenverlauf Wt basierend auf einer Modelldruckdifferenz ΔPdif (zweiter Parameter), die den Kraftstoffdruck des Modellprofils Wm darstellt, wenn die Bezugseinspritzung durchgeführt wird. Genauer gesagt ist die Modelldruckdifferenz ΔPdif die Differenz zwischen dem Kraftstoffdruck P11 bei einem Startzeitpunkt t11 der Bezugseinspritzung im Modellprofil Wm und dem Kraftstoffdruck P12 des Modellprofils Wm bei einem Zeitpunkt t12, bei welchem ein Betrag des Kraftstoffdrucks des Bezugskurvenverlaufs Wt in Reaktion auf die Bezugseinspritzung, die durchgeführt wird, am niedrigsten wird (oder einem Zeitpunkt bezüglich des Schnittstellendrucks Pαβ). Die ECU 30 addiert das Produkt der Modelldruckdifferenz ΔPdif, die mit einem Korrekturkoeffizienten Km1 multipliziert wird, auf die Druckdifferenz ΔPγ und stellt die Summe als die korrigierte Druckdifferenz ΔPγ ein. Der Korrekturkoeffizient Km1 kann ein festgelegter Wert sein und alternativ kann der Korrekturkoeffizient Km1 abhängig vom Kraftstoffdruck Pc in der Common-Rail 42 oder dem Kraftstoffdruck Pi, wenn die Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzungsventil 10 im erfassten Mehrfacheinspritzungskurvenverlauf nicht durchgeführt wird (kurz vor der vorherigen Einspritzung), variabel sein. Anschließend berechnet die ECU 30 bei Schritt S23 die maximale Einspritzungsrate Rmax basierend auf der korrigierten Druckdifferenz ΔPγ (Rmax = ΔPγ × Cγ).
Zudem berechnet die ECU 30 bei Schritt S24, wie vorstehend beschrieben, einen Wert (Einstellwert Rγ), der im Voraus basierend auf dem Druck (ersten Parameter) des Kraftstoffs, der zum Kraftstoffeinspritzungsventil 10 zugeführt wird, als die maximale Einspritzungsrate Rmax eingestellt wird. Anschließend korrigiert die ECU 30 bei Schritt S25 die maximale Einspritzungsrate Rmax (Einstellwert Rγ) basierend auf der Modelldruckdifferenz ΔPdif (zweiter Parameter). Genauer gesagt addiert die ECU 30 das Produkt, Modelldruckdifferenz ΔPdif multipliziert mit einem Korrekturkoeffizienten Km2, auf die maximale Einspritzungsrate Rmax und stellt die Summe als die korrigierte maximale Einspritzungsrate Rmax ein. Alternativ multipliziert die ECU 30 die maximale Einspritzungsrate Rmax mit einem Verhältnis der Summe der Druckdifferenz ΔPγ und der Modelldruckdifferenz ΔPdif (ΔPγR) zur Druckdifferenz ΔPγ, oder dem Produkt des Verhältnisses, multipliziert mit dem Korrekturkoeffizienten Km2, und stellt das Produkt als die korrigierte maximale Einspritzungsrate Rmax ein. Der Korrekturkoeffizient Km2 kann ein festgelegter Wert sein. Alternativ kann der Korrekturkoeffizient Km2 abhängig vom Kraftstoffdruck Pc in der Common-Rail 42, oder dem Kraftstoffdruck Pi, während die Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzungsventil 10 nicht im erfassten Mehrfacheinspritzungskurvenverlauf durchgeführt wird (kurz vor der vorherigen Einspritzung) variabel sein.
Die vorliegende Ausführungsform, die vorstehend im Detail beschrieben wurde, weist die folgenden Vorteile auf.
Wenn eine kleine Einspritzung durchgeführt wird, wird die maximale Einspritzungsrate Rmax der Bezugseinspritzung basierend auf dem Schnittstellendruck Pαβ (erster Parameter), der den Wert des Abfalls im Kraftstoffdruck vom Referenzdruck Pbase in Reaktion auf die Bezugseinspritzung darstellt, die im Bezugskurvenverlauf Wt durchgeführt wird, und der Modelldruckdifferenz ΔPdif (zweiter Parameter), die den Kraftstoffdruck im Modellprofil Wm darstellt, wenn die Bezugseinspritzung durchgeführt wird, berechnet. Hierbei weist der Schnittstellendruck Pαβ eine starke Korrelation zur maximalen Einspritzungsrate Rmax der Bezugseinspritzung auf. Zudem stellt die Modelldruckdifferenz ΔPdif den Effekt dar, den das Modellprofil Wm, separat vom Bezugskurvenverlauf Wt, auf die maximale Einspritzungsrate Rmax hat. Daher wird die maximale Einspritzungsrate Rmax basierend auf der Modelldruckdifferenz ΔPdif, die den Effekt darstellt, den das Modellprofil Wm auf die maximale Einspritzungsrate Rmax hat, zusätzlich zum Schnittstellendruck Pαβ, der stark mit der maximalen Einspritzungsrate Rmax der Bezugseinspritzung korreliert, berechnet. Als Ergebnis kann, wenn die maximale Einspritzungsrate Rmax der Bezugseinspritzung basierend auf dem Bezugskurvenverlauf Wt berechnet wird, die maximale Einspritzungsrate Rmax mit einer hohen Genauigkeit berechnet werden.
Wenn eine große Einspritzung durchgeführt wird, wird die maximale Einspritzungsrate Rmax (Einstellwert Rγ) der Bezugseinspritzung basierend auf dem Kraftstoffdruck Pi (erster Parameter), wenn die Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzungsventil 10 im erfassten Mehrfacheinspritzungskurvenverlauf nicht durchgeführt wird, und der Modelldruckdifferenz ΔPdif (zweiter Parameter), die den Kraftstoffdruck des Modellprofils Wm darstellt, wenn die Bezugseinspritzung durchgeführt wird, berechnet. Hierbei weist der Kraftstoffdruck Pi eine starke Korrelation mit der maximalen Einspritzungsrate Rmax der Bezugseinspritzung auf. Zudem steht die Modelldruckdifferenz ΔPdif für den Effekt, den das Modellprofil Wm, separat vom Bezugskurvenverlauf Wt, auf die maximale Einspritzungsrate Rmax hat. Daher wird die maximale Einspritzungsrate Rmax basierend auf der Modelldruckdifferenz ΔPdif, die den Effekt darstellt, den das Modellprofil Wm auf die maximale Einspritzungsrate Rmax hat, zusätzlich zum Kraftstoffdruck Pi, der stark mit der maximalen Einspritzungsrate Rmax der Bezugseinspritzung korreliert, berechnet. Als Ergebnis kann die maximale Einspritzungsrate Rmax der Bezugseinspritzung mit einer hohen Genauigkeit berechnet werden.
Die Modelldruckdifferenz ΔPdif, die die Differenz zwischen dem Kraftstoffdruck P11 beim Startzeitpunkt t11 der Bezugseinspritzung im Modellprofil Wm und dem Kraftstoffdruck P12 des Modellprofils Wm zum Zeitpunkt t12, bei welchem der Kraftstoffdruck des Bezugskurvenverlaufs Wt in Reaktion auf die Bezugseinspritzung, die durchgeführt wird, am niedrigsten wird (oder dem Zeitpunkt entsprechend dem Schnittstellendruck Pαβ), darstellt, ist der zweite Parameter. Daher kann die maximale Einspritzungsrate Rmax der Bezugseinspritzung mit einer höheren Genauigkeit berechnet werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschriebene beschränkt und kann wie folgt modifiziert werden. Zudem können die charakteristischen Konfigurationen jeder Ausführungsform beliebig kombiniert werden.
Die Prozessverarbeitungen bei Schritt S22 und Schritt S23 in 4 können wie folgt modifiziert werden. Das heißt, bei Schritt S22 berechnet die ECU 30 die maximale Einspritzungsrate Rmax basierend auf der Druckdifferenz ΔPγ (erster Parameter) des Bezugskurvenverlaufs Wt. Bei Schritt S23 korrigiert die ECU 30 die maximale Einspritzungsrate Rmax basierend auf der Modelldruckdifferenz ΔPdif (zweiter Parameter). Genauer gesagt kann die ECU 30 die maximale Einspritzungsrate Rmax ähnlich wie in Schritt S24 in 4 wie vorstehend beschrieben korrigieren.
Die Prozessverarbeitungen bei Schritt S24 und Schritt S25 in 4 können wie folgt modifiziert werden. Das heißt, bei Schritt S24 korrigiert die ECU 30 den Kraftstoffdruck Pi (erster Parameter) des Kraftstoffs, der dem Kraftstoffeinspritzungsventil 10 zugeführt wird, basierend auf der Modelldruckdifferenz ΔPdif (zweiter Parameter), die den Kraftstoffdruck des Modellprofils Wm darstellt, wenn die Bezugseinspritzung durchgeführt wird. Genauer gesagt addiert die ECU 30 das Produkt, Modelldruckdifferenz ΔPdif multipliziert mit dem Korrekturkoeffizienten Km1, auf den Kraftstoffdruck Pi und stellt die Summe als den korrigierten Kraftstoffdruck Pi ein. Der Korrekturkoeffizient Km1 kann ein festgelegter Wert sein. Alternativ kann der Korrekturkoeffizient Km1 abhängig vom Kraftstoffdruck Pc in der Common-Rail 42 oder dem Kraftstoffdruck Pi, wenn die Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzungsventil 10 nicht im erfassten Mehrfacheinspritzungskurvenverlauf durchgeführt wird (kurz vor der vorherigen Einspritzung), variabel sein. Anschließend berechnet die ECU 30 bei Schritt S25 die maximale Einspritzungsrate Rmax basierend auf dem korrigierten Kraftstoffdruck Pi.
Wie in den 9A bis 9C dargestellt, kann die Differenz zwischen dem Kraftstoffdruck P11 beim Startzeitpunkt t11 der Bezugseinspritzung im Modellprofil Wm und dem Kraftstoffdruck P13, wenn die Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzungsventil 10 im Modellprofil Wm nicht durchgeführt wird (kurz vor der vorherigen Einspritzung), verwendet werden. Die Modelldruckdifferenz ΔPdif unterscheidet sich in diesem Fall von der Modelldruckdifferenz ΔPdif, dargestellt in 8, durch einen fehlerhaften Druck ΔPer. Die Tendenz ist jedoch ähnlich. Als Ergebnis dieser Konfiguration kann die maximale Einspritzungsrate Rmax der Bezugseinspritzung mittels einer einfachen Konfiguration mit einer hohen Genauigkeit berechnet werden.
Wie in den 2A bis 2C und 7A bis 7C dargestellt, kann als der erste Parameter die Druckdifferenz ΔP zwischen dem Referenzdruck Pbase und dem Kraftstoffdruck bei den Wechselpunkten P2 und P23 im Bezugskurvenverlauf Wt verwendet werden. Die Druckdifferenz ΔP zeigt außerdem den Wert des Abfalls im Kraftstoffdruck vom Referenzdruck Pbase in Reaktion auf das Durchführen der Bezugseinspritzung im Bezugskurvenverlauf Wt.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die Kraftstoffdrucksensoren 20 in den Kraftstoffeinspritzungsventilen 10 montiert. Der Kraftstoffdrucksensor 20 muss jedoch lediglich ein Kraftstoffdrucksensor sein, der derart angeordnet ist, dass er dazu geeignet ist, den Kraftstoffdruck im Kraftstoffzufuhrpfad von einer Auslassöffnung 42a der Common-Rail 42 zur Düse 11b zu erfassen. Daher können die Kraftstoffdrucksensoren in Hochdruckleitungen 42b, die die Common-Rail 42 und die Kraftstoffeinspritzungsventile 10 verbinden, montiert sein. Das heißt, die Hochdruckleitungen 42b, welche die Common-Rail 42 und die Kraftstoffeinspritzungsventile 10 verbinden, und der Hochdruckpfad 11a im Körper 11, stellen entsprechende Äquivalente des „Kraftstoffzufuhrpfads” dar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010-3004 A [0003, 0006]

Claims

Vorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung in einem Kraftstoffeinspritzungssystem mit einem Kraftstoffeinspritzungsventil (10), das Kraftstoff, der in einer Verbrennungsmaschine zu verbrennen ist, von einer Düse (11b) einspritzt, und einem Kraftstoffdrucksensor (20), der Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffzufuhrpfad (42b und 11a), der sich zur Düse erstreckt, erfasst, wobei die Vorrichtung geeignet ist, die Kraftstoffeinspritzung zu steuern, um eine Mehrfacheinspritzung durchzuführen, in welcher Kraftstoff während eines einzelnen Verbrennungszyklus der Verbrennungsmaschine mehrfach eingespritzt wird, wobei die Mehrfacheinspritzung eine Bezugseinspritzung, die zu steuern ist, und eine vorherige Einspritzung, die vor der Bezugseinspritzung stattfindet, aufweist, wobei die Vorrichtung aufweist: ein Erfassungsmittel zum Erfassen eines Mehrfacheinspritzungskurvenverlaufs, welcher ein Druckkurvenverlauf ist, der Veränderungen im Kraftstoffdruck anzeigt, die durch den Kraftstoffdrucksensor erfasst werden, wenn die Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird; ein Speichermittel zum Speichern eines Modellprofils (Wm), das als ein Modell für den Druckkurvenverlauf dient, der bestimmt wird, wenn die vorherige Einspritzung durchgeführt wird, ohne dass die Bezugseinspritzung während der Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird; ein Entnahmemittel zum Subtrahieren des Modellprofils vom Mehrfacheinspritzungskurvenverlauf und Entnehmen eines Druckkurvenverlaufs, der der Bezugseinspritzung zugeschrieben wird, als einen Bezugskurvenverlauf (Wt); ein erstes Berechnungsmittel zum Berechnen eines Referenzdrucks (Pbase) basierend auf einem Kraftstoffdruck, wenn eine Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzungsventil im Bezugskurvenverlauf nicht durchgeführt wird; und ein zweites Berechnungsmittel zum Berechnen einer maximalen Einspritzungsrate (Rmax) der Bezugseinspritzung basierend auf einem ersten Parameter (ΔPγ und ΔP) im Bezugskurvenverlauf, der einen Wert eines Abfalls im Kraftstoffdruck vom Referenzdruck in Reaktion auf die Bezugseinspritzung, die durchgeführt wird, darstellt, und einem zweiten Parameter (ΔPdif), der den Kraftstoffdruck des Modellprofils darstellt, wenn die Bezugseinspritzung durchgeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Parameter als eine Druckdifferenz (ΔPγ) zwischen dem Referenzdruck und einem Kraftstoffdruck (Pαβ) definiert ist, bei welchem sich eine abfallende Gerade (Lα), die eine Annäherung eines Abschnitts darstellt, wo Kraftstoffdruck im Bezugskurvenverlauf abfällt und eine ansteigende Gerade (Lβ), die eine Annäherung eines Abschnitts darstellt, wo Kraftstoffdruck im Bezugskurvenverlauf ansteigt, schneiden.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das zweite Berechnungsmittel konfiguriert ist, die maximale Einspritzungsrate derart zu berechnen, dass umso größer die Druckdifferenz, desto höher die maximale Einspritzungsrate ist.
Vorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung für ein Kraftstoffeinspritzungssystem mit einem Kraftstoffeinspritzungsventil (10), das Kraftstoff, der in einer Verbrennungsmaschine zu verbrennen ist, von einer Düse (11b) einspritzt, und einem Kraftstoffdrucksensor (20), der Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffzufuhrpfad (42b und 11a), der sich zur Düse erstreckt, erfasst, wobei die Vorrichtung geeignet ist, die Kraftstoffeinspritzung zu steuern, um eine Mehrfacheinspritzung durchzuführen, wobei Kraftstoff während eines einzelnen Verbrennungszyklus der Verbrennungsmaschine mehrfach eingespritzt wird, wobei die Mehrfacheinspritzung eine Bezugseinspritzung, die zu steuern ist, und eine vorherige Einspritzung, die vor der Bezugseinspritzung auftritt, aufweist, wobei die Vorrichtung aufweist: ein Erfassungsmittel zum Erfassen eines Mehrfacheinspritzungskurvenverlaufs, welcher ein Druckkurvenverlauf ist, der Veränderungen im Kraftstoffdruck anzeigt, die durch den Kraftstoffdrucksensor erfasst werden, wenn die Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird; ein Speichermittel zum Speichern eines Modellprofils (Wm), das als Modell für den Druckkurvenverlauf dient, der bestimmt wird, wenn die vorherige Einspritzung durchgeführt wird, ohne dass die Bezugseinspritzung während der Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird; ein Entnahmemittel zum Subtrahieren des Modellprofils von dem Mehrfacheinspritzungskurvenverlauf und Entnehmen eines Druckkurvenverlaufs, der der Bezugseinspritzung zugeschrieben wird, als einen Bezugskurvenverlauf (Wt); ein Berechnungsmittel zum Berechnen einer maximalen Einspritzungsrate (Rmax) der Bezugseinspritzung basierend auf einem ersten Parameter (Pi und Pc), der ein Kraftstoffdruck ist, wenn eine Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzungsventil im Mehrfacheinspritzungskurvenverlauf nicht durchgeführt wird, und einem zweiten Parameter (ΔPdif), der den Kraftstoffdruck des Modellprofils darstellt, wenn die Bezugseinspritzung durchgeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Berechnungsmittel konfiguriert ist, die maximale Einspritzungsrate derart zu berechnen, dass umso größer der erste Parameter ist, desto höher die maximale Einspritzungsrate ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der zweite Parameter als eine Differenz zwischen einem Kraftstoffdruck (P11) bei einem Startzeitpunkt der Bezugseinspritzung im Modellprofil und einem Kraftstoffdruck (P12) des Modellprofils bei einem Zeitpunkt, bei welchem der Kraftstoffdruck des Bezugskurvenverlaufs in Reaktion auf die durchgeführte Bezugseinspritzung am niedrigsten wird, ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der zweite Parameter als eine Differenz zwischen einem Kraftstoffdruck (P11) bei einem Startzeitpunkt der Bezugseinspritzung im Modellprofil und einem Kraftstoffdruck (P13), wenn eine Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzungsventil im Modellprofil nicht durchgeführt wird, definiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3, 6 und 7, wobei das zweite Berechnungsmittel konfiguriert ist, die maximale Einspritzungsrate, die zu erhöhen oder zu verringern ist, basierend auf dem zweiten Parameter zu berechnen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das Berechnungsmittel konfiguriert ist, die maximale Einspritzungsrate, die zu erhöhen oder zu verringern ist, basierend auf dem zweiten Parameter zu berechnen.