DE102015113518A1

DE102015113518A1 - Kraftstoffdichte-Erfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102015113518A1
Application number: DE102015113518.3A
Authority: DE
Inventors: Naoki MIKAMI
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-09-02
Filing date: 2015-08-17
Publication date: 2016-03-10
Anticipated expiration: 2035-08-18
Also published as: JP2016050563A; US9664605B2; JP6168016B2; US20160061705A1; DE102015113518B4

Abstract

Eine Pulsationserfassungseinheit (S404) erfasst, als eine Ist-Kennlinie, eine Pulsationsfrequenz einer Druckpulsation, die in einem Kraftstoffdruck verursacht wird, oder eine physikalische Größe entsprechend der Pulsationsfrequenz gemäß einem Sensorsignal von einem Drucksensor (32). Der Drucksensor (32) erfasst einen Kraftstoffdruck eines Kraftstoffs, der einem Kraftstoffeinspritzventil, mit dem eine Brennkraftmaschine ausgestattet ist, zugeführt wird. Eine Speichereinheit (46, 48) speichert, als eine Referenzkennlinie, eine Referenzfrequenz einer vorbestimmten Referenzpulsation oder eine physikalische Größe entsprechend der Referenzfrequenz. Eine Dichteerfassungseinheit (S412) erfasst eine Kraftstoffdichte gemäß einem Betrag einer Abweichung zwischen der Referenzkennlinie, die in der Speichereinheit (46, 48) gespeichert ist, und der Ist-Kennlinie, die mit der Pulsationserfassungseinheit erfasst wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Erfassung einer Kraftstoffdichte.
Hintergrund
In einem Zustand, in dem eine Dichte eines Kraftstoffs differiert, differieren im Allgemeinen auch dementsprechend eine Schmierfähigkeit des Kraftstoffs und eine Verbrennungseigenschaft des Kraftstoffs. Somit kann gefordert werden, eine Dichte eines Kraftstoffs zu erfassen und eine Maschinensteuerung gemäß der erfassten Dichte des Kraftstoffs auszuführen. Patentschrift 1 kann z. B. entnommen werden, dass ein Zyklus einer Druckpulsation, die in einem Kraftstoffdruck verursacht wird, wenn ein Kraftstoffeinspritzventil Kraftstoff einspritzt, sich entsprechend einer Veränderung einer Dichte des Kraftstoffs verändert. Es kann z. B. eine Drucksensorvorrichtung verwendet werden, um eine Veränderung einer Druckpulsation zu erfassen. In diesem Fall kann eine physikalische Größe, die eine Frequenz einer Druckpulsation oder einen für die Frequenz relevanten Zyklus beinhaltet, als eine Ist-Charakteristik bzw. Ist-Kennlinie gemäß einem Sensorsignal von der Drucksensorvorrichtung erfasst werden. Mit der vorliegenden Vorgehensweise kann eine Erfassung einer Kraftstoffdichte ohne Verwendung eines Dichtesensors ermöglicht werden.
(Patentschrift 1)

Veröffentlichung der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2010-71187

In einer Konfiguration zum Erfassen einer Ist-Charakteristik bzw. Ist-Kennlinie gemäß einem Sensorsignal einer Drucksensorvorrichtung kann angenommen werden, dass die folgende Vorgehensweise angewendet wird. Eine Frequenz einer Druckpulsation oder ein Zyklus einer Druckpulsation kann insbesondere zunächst gemäß einer Länge zwischen Spitzen in einer Wellenform einer Druckpulsation erfasst werden. Anschließend kann eine Kraftstoffdichte gemäß der Ist-Kennlinie, wie z. B. die erfasste Frequenz der Druckpulsation oder der erfasste Zyklus der Druckpulsation, anhand z. B. eines Datenkennfelds und/oder dergleichen abgerufen werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn das Sensorsignal des Drucksensors ein Rauschen enthält, die Position der Spitze verschoben sein kann. Daraus folgt, dass eine Erfassungsgenauigkeit der Ist-Kennlinie der Druckpulsation abnehmen kann. Somit kann eine Erfassungsgenauigkeit der Ist-Kennlinie der Druckpulsation in einer Konfiguration zum Erfassen einer Kraftstoffdichte gemäß nur einer Ist-Kennlinie der Druckpulsation, die mit einer Drucksensorvorrichtung erfasst wird, abnehmen. Demzufolge kann eine direkte Folge der Verringerung der Erfassungsgenauigkeit eine Verringerung einer Erfassungsgenauigkeit einer Kraftstoffdichte sein.
Kurzfassung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Erfassungsgenauigkeit einer Kraftstoffdichte ungeachtet einer Verwendung einer Dichtesensorvorrichtung zu verbessern.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist eine Kraftstoffdichte-Erfassungsvorrichtung eine Pulsationserfassungseinheit auf, die so konfiguriert ist, dass, als eine Ist-Kennlinie, eine Pulsationsfrequenz einer Druckpulsation, die in einem Kraftstoffdruck verursacht wird, oder eine physikalische Größe, die der Pulsationsfrequenz entspricht, gemäß einem Sensorsignal von einem Drucksensor erfasst wird. Der Drucksensor ist so konfiguriert, dass er den Kraftstoffdruck des Kraftstoffs, der einem Kraftstoffeinspritzventil zugeführt wird, mit dem eine Brennkraftmaschine ausgestattet ist, erfasst. Die Kraftstoffdichte-Erfassungsvorrichtung weist zudem eine Speichereinheit auf, die so konfiguriert ist, dass sie, als eine Referenz-Kennlinie, eine Referenzfrequenz einer vorbestimmten Referenz-Pulsation oder eine physikalische Größe, die der Referenzfrequenz entspricht, speichert. Die Kraftstoffdichte-Erfassungsvorrichtung weist ferner eine Dichteerfassungseinheit auf, die so konfiguriert ist, dass sie eine Kraftstoffdichte gemäß einer Abweichungsgröße zwischen der Referenz-Kennlinie, die in der Speichereinheit gespeichert ist, und der Ist-Kennlinie, die mit der Pulsationserfassungseinheit erfasst wird, erfasst.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Die vorstehenden und weiteren Aspekte, Merkmale und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachstehenden ausfürlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das ein Kraftstoffeinspritzsystem, das eine Kraftstoffdichte-Erfassungsvorrichtung verwendet, zeigt;
2 eine Wellenform, die einen Betrag einer Abweichung zwischen einer Referenz-Pulsation und einer Druckpulsation zeigt;
3 eine vergrößerte Ansicht, die die Abweichung zwischen der Referenz-Pulsation und der Druckpulsation zeigt;
4 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen einer Phasendifferenz, die zwischen einer Referenz-Pulsation und einer Druckpulsation vorhanden ist, und einem Kraftstoffdruck oder einer Kraftstofftemperatur für jeden der Kraftstoffe, die eine unterschiedliche Kraftstoffdichte aufweisen, zeigt;
5 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen einer Phasendifferenz, die zwischen einer Referenz-Pulsation und einer Druckpulsation vorhanden ist, und einem Kraftstoffdruck oder einer Kraftstofftemperatur von maschinellen Differenzen in einer Hochdruckleitung zeigt; und
6 ein Flussdiagramm, das eine Kraftstoffdichte-Erfassungsverarbeitung zeigt.
Ausführliche Beschreibung
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beschrieben.
(1. Konfiguration)
Ein Kraftstoffeinspritzsystem 10, das in 1 gezeigt ist, dient zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine, wie z. B. eine Vier-Zylinder-Dieselmaschine, eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftstoffeinspritzsystem 10 beinhaltet eine Kraftstoffzuführpumpe 14, eine Common-Rail 20, ein Kraftstoffeinspritzventil 30 und eine elektronische Steuereinheit (ECU) 40.
In der Kraftstoffzuführpumpe 14 ist eine Speisepumpe zum Pumpen von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 12 aufgenommen. Die Kraftstoffzuführpumpe 14 kann eine allgemeine Konfiguration aufweisen, die einen Plunger-Kolben beinhaltet, der mit einer Rotation eines Nockens einer Nockenwelle vor- und zurückbewegt werden kann, wodurch der von der Speisepumpe gezogene Kraftstoff unter Druck gesetzt wird und der Kraftstoff einer Kompressionskammer unter Druck zugeführt wird.
Ein Dosierventil (nicht gezeigt) dosiert eine Kraftstoffmenge, die von der Kraftstoffzuführpumpe 14 abgeführt wird. Insbesondere wird ein elektrischer Strom, der dem Dosierventil zugeführt wird, so gesteuert, dass er eine Kraftstoffmenge, die durch einen jeweiligen Plunger-Kolben der Kraftstoffzuführpumpe 14 in einem Einlasshub gezogen wird, beeinflusst oder eine Kraftstoffmenge beeinflusst, die durch einen jeweiligen Plunger-Kolben der Kraftstoffzuführpumpe 14 in einem Druckzuführhub unter Druck zugeführt wird. Auf diese Weise steuert das Dosierventil die Kraftstoffmenge, die von einem jeweiligen Plunger-Kolben der Kraftstoffzuführpumpe 14 abgeführt wird.
Die Common-Rail 20 ist eine hohle Speicherleitung. Die Common-Rail 20 fungiert als ein Druckspeicher zum Halten eines Drucks eines Kraftstoffs, der von der Kraftstoffzuführpumpe 14 abgeführt wird. Ein Druckreglerventil 22 ist ein Elektromagnetventil, mit dem die Common-Rail 20 ausgestattet ist. Das Druckreglerventil 22 öffnet sich, um den Kraftstoff, der in der Common-Rail 20 gespeichert ist, in eine Niederdruckkomponente abzuführen. Das Druckreglerventil 22 wird so betätigt, dass es sich öffnet, um einen Kraftstoff in der Common-Rail 20 abzuführen. Auf diese Weise nimmt der Druck des Kraftstoffs, der dem Kraftstoffeinspritzventil 30 von der Common-Rail 20 zugeführt wird, ab.
Das Kraftstoffeinspritzsystem 10 ist mit verschiedenen Sensoren zum Erfassen eines Maschinenbetriebszustands ausgestattet. Die Sensoren können insbesondere einen Drehzahlsensor, einen Fahrpedalsensor, einen Temperatursensor und/oder dergleichen beinhalten. Der Drehzahlsensor erfasst eine Maschinendrehzahl (NE). Der Fahrpedalsensor erfasst eine Fahrpedalposition (ACCP), die einem Verstellweg des durch einen Fahrer betätigten Fahrpedals entspricht. Der Temperatursensor kann eine Temperatur (Wassertemperatur) eines Kühlwassers und/oder eine Temperatur (Ansauglufttemperatur) der Ansaugluft erfassen.
Jeder Zylinder der Maschine ist mit dem Kraftstoffeinspritzventil 30 ausgestattet. Das Kraftstoffeinspritzventil 30 spritzt Kraftstoff, der in der Common-Rail 20 druckgespeichert wird, in den entsprechenden Zylinder ein. Das Kraftstoffeinspritzventil 30 kann z. B. ein übliches Einspritzventil sein, das so konfiguriert ist, dass es eine Anhebung einer Düsennadel bei Ausübung eines Drucks in einer Steuerkammer steuert, wodurch ein Einspritzloch geöffnet und geschlossen wird. Eine Einspritzmenge des aus dem Kraftstoffeinspritzventil 30 eingespritzten Kraftstoffs wird gemäß einer Pulsweite eines Einspritzanweisungssignals, das von der ECU 40 gesendet wird, gesteuert. Insbesondere wenn die Pulsweite des Einspritzanweisungssignals zunimmt, kann die Einspritzmenge ansteigen.
Das Kraftstoffeinspritzventil 30 beinhaltet einen Drucksensor 32. Der Drucksensor 32 erfasst den Druck des Kraftstoffs, der dem Kraftstoffeinspritzventil 30 von der Common-Rail 20 zugeführt wird. Die ECU 40 besteht hauptsächlich aus einem Microcomputer, der mit z. B. einer CPU 42, einem RAM 44, einem ROM 46, einem Flash-Speicher 48 und/oder dergleichen ausgestattet ist. Die ECU 40 implementiert verschiedene Steuerungen des Kraftstoffeinspritzsystems 10 gemäß einem Sensorsignal, das von verschiedenen Sensoren einschließlich des Drucksensors 32 gesendet wird. Die CPU 42 führt ein Steuerprogramm aus, das in dem ROM 46 und/oder dem Flash-Speicher 48 gespeichert ist.
Die ECU 40 steuert z. B. eine Elektrizitätsmenge, die dem Dosierventil der Kraftstoffzuführpumpe 14 zugeführt wird, so dass der Kraftstoffdruck, der mit dem Drucksensor 32 erfasst wird, auf einem Soll-Druck beibehalten wird. Auf diese Weise dosiert die ECU 40 die Menge des Kraftstoffs, der von der Kraftstoffzuführpumpe 14 abgeführt wird.
Darüber hinaus steuert die ECU 40 verschiedene Parameter, wie z. B. eine Kraftstoffeinspritzmenge, einen Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 30 und/oder dergleichen. Die ECU 40 steuert zudem ein Muster einer mehrstufigen Einspritzung zum Implementieren einer Piloteinspritzung vor einer Haupteinspritzung und zum Implementieren einer Nacheinspritzung nach einer Haupteinspritzung. Die ECU 40 speichert ein Einspritzungskennlinien-Datenkennfeld in dem ROM 46 und/oder dem Flash-Speicher 48 für jeden vorbestimmten Bereich eines Drucks, der mit dem Drucksensor 32 erfasst wird. Das Einspritzungskennlinien-Datenkennfeld stellt eine Korrelation zwischen einer Pulsweite eines Einspritzungsanweisungssignals, mit dem das Kraftstoffeinspritzventil 30 zum Einspritzen von Kraftstoff angewiesen werden soll, und einer Einspritzmenge dar. Die ECU 40 bestimmt eine Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils 30 gemäß der Fahrpedalposition und/oder der Maschinendrehzahl. Die ECU 40 ruft ferner eine Pulsweite des Einspritzungsanweisungssignals von dem Einspritzungskennlinien-Datenkennfeld ab, das auf den zugehörigen Bereich des Kraftstoffdrucks bezogen ist, der mit dem Drucksensor 32 erfasst wird. Auf diese Weise ruft die ECU 40 die Pulsweite ab, um das Kraftstoffeinspritzventil 30 anzuweisen, den Kraftstoff in der bestimmten Menge einzuspritzen.
Eine Viskosität und eine Verbrennungseigenschaft des dem Kraftstoffeinspritzventil 30 zugeführten Kraftstoffs kann sich gemäß der Kraftstoffdichte ändern. Dementsprechend korrigiert die ECU 40 verschiedene Maschinensteuerungsparameter gemäß der Kraftstoffdichte. Wie später erläutert werden wird, verwendet die vorliegende Ausführungsform eine Konfiguration zum Erfassen einer Kraftstoffdichte ohne Verwendung eines Dichtesensors, der die Kraftstoffdichte erfassen soll.
(Druckpulsation)
Anschließend wird die Druckpulsation erläutert, die in dem Kraftstoff verursacht wird, der dem Kraftstoffeinspritzventil 30 zugeführt wird. Die Druckpulsation kann sich aufgrund einer abrupten Veränderung des Kraftstoffdrucks ereignen, die der Kraftstoffeinspritzung zugeschrieben wird, die mit dem Kraftstoffeinspritzventil 30 implementiert wird.
Wie durch eine durchgehende Linie in 2 gezeigt ist, verändert sich insbesondere der Kraftstoffdruck abrupt, so dass eine Druckpulsation 200 bewirkt wird, wenn das Kraftstoffeinspritzventil 30 einen Kraftstoff einspritzt. Die Druckpulsation 200 schwächt im Verlauf der Zeit ab. Die Druckpulsation 200 zeigt eine Ist-Druckpulsation, die durch eine Kraftstoffeinspritzung verursacht wird. Demgegenüber stellt in 2 eine gestrichelte Linie eine Referenz-Pulsation 202 dar. Die Referenz-Pulsation 202 ist eine im Kraftstoffverursachte Pulsation des Drucks, die bei einer vorbestimmten Referenz-Kraftstoffdichte auftritt.
Die ECU 40 speichert Informationen über die Referenz-Pulsation 202 im ROM 46 und/oder dem Flash-Speicher 48. Die Informationen über die Referenz-Pulsation 202 können eine Gleichung einer gedämpften Schwingung der Referenz-Pulsation 202 sein. Die Gleichung kann eine Funktion definieren, die einen Kraftstoffdruck und eine Kraftstofftemperatur als Parameter beinhaltet. Die Informationen über die Referenz-Pulsation 202 können Wellenformdaten einer gedämpften Schwingung der Referenz-Pulsation 202 sein, die mit verschiedenen Kraftstoffdrücken und/oder verschiedenen Kraftstofftemperaturen korrelieren. Im Hinblick auf ein Datenvolumen der Informationen über die Referenz-Pulsation 202 kann die Gleichung einer gedämpften Schwingung zum Reduzieren einer Menge von Daten verwendet werden, die einen Datenspeicher belegen.
In 2 entsteht eine Abweichung zwischen der Wellenform der Referenz-Pulsation 202 und der Wellenform der Druckpulsation 200. Die Abweichung bewirkt eine Phasendifferenz auf einer Zeitachse (Zeitbasis). Bei dem gleichen Kraftstoffdruck und der gleichen Kraftstofftemperatur entsteht die Abweichung aufgrund der Differenz zwischen einer Dichte des Kraftstoffs, die die Referenz-Pulsation 202 verursacht, und einer Dichte des Kraftstoffs, die die Druckpulsation 200 verursacht. Im Anschluss an das Auftreten der Druckpulsation 200 nimmt die Phasendifferenz zwischen der Druckpulsation 200 und der Referenz-Pulsation 202 im Verlauf der Zeit zu.
Demgegenüber wird die Amplitude der Druckpulsation 200 im weiteren Zeitverlauf gedämpft. Daher wird es im weiteren Zeitverlauf schwieriger, den Abweichungsbetrag zwischen der Referenz-Pulsation 202 und der Druckpulsation 200 zu erfassen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Phasendifferenz zwischen der Referenz-Pulsation 202 und der Druckpulsation 200 in einem Zyklus in einer Zeitspanne 2 erfasst. Der eine Zyklus in der Zeitspanne 2 folgt drei Zyklen oder vier Zyklen in einer Zeitspanne 1, die auf das Auftreten der Druckpulsation 200 folgt. Die Zeitspanne 1 kann gemäß einem Ergebnis eines Experiments, das an einem jeden Kraftstoffeinspritzsystem 10 implementiert wird, im Voraus bestimmt werden.
Wie in 3 gezeigt ist, berechnet die ECU 40 einen Durchschnittswert der Phasendifferenz zwischen der Referenz-Pulsation 202 und der Druckpulsation 200 an jedem der mehreren Zeitpunkte in der Zeitspanne 2. Auf diese Weise erfasst die ECU 40 die Phasendifferenz zwischen der Referenz-Pulsation 202 und der Druckpulsation 200. Die ECU 40 verwendet eine Methode der kleinsten Quadrate zum Berechnen der Bewegung der Druckpulsation 200, wenn die Bewegung der Referenz-Pulsation 202 relativ zu der Druckpulsation 200 dem Minimum auf der Zeitachse entspricht. Auf diese Weise ruft die ECU 40 das berechnete Ergebnis als ein Erfassungsergebnis der Phasendifferenz zwischen der Referenz-Pulsation 202 und der Druckpulsation 200 ab.
4 zeigt eine Veränderungskennlinie der Phasendifferenz (ΔT) zwischen der Referenz-Pulsation 202 und der Druckpulsation 200, wenn einer von dem Kraftstoffdruck und der Kraftstofftemperatur sich nicht verändert, und wenn der andere von dem Kraftstoffdruck und der Kraftstofftemperatur sich verändert. Kraftstoff A, Kraftstoff B und Kraftstoff C weisen unterschiedliche Kraftstoffdichten auf. Kraftstoff A, Kraftstoff B und Kraftstoff C zeigen eine Differenz in der Phasendifferenz relativ zu einer Veränderung des Kraftstoffdrucks oder einer Veränderung der Kraftstofftemperatur.
Im Allgemeinen nimmt die Anstiegsrate der Phasendifferenz relativ zu dem Kraftstoffdruck oder der Kraftstofftemperatur ab, wenn die Kraftstoffdichte zunimmt, und steigt an, wenn die Kraftstoffdichte abnimmt. In Anbetracht dessen wird die Relation zwischen der Phasendifferenz und dem Kraftstoffdruck oder die Relation wird mit einer Geraden angenähert. Die Neigung der Geraden für den verwendeten Kraftstoff wird erfasst. Somit kann die Kraftstoffdichte des verwendeten Kraftstoffs gemäß der Neigung der Geraden erfasst werden. Die Neigung der Geraden nimmt ab, wenn die Kraftstoffdichte zunimmt. Die Neigung der Geraden nimmt zu, wenn die Kraftstoffdichte abnimmt.
Die Kraftstoffdichte des verwendeten Kraftstoffs kann, anstelle der Neigung der Geraden, gemäß einer Differenz zwischen den Phasendifferenzen an zwei vorbestimmten Punkten des Kraftstoffdrucks oder der Kraftstofftemperatur erfasst werden. Insbesondere kann die Kraftstoffdichte des verwendeten Kraftstoffs gemäß der Phasendifferenz an einem vorbestimmten Punkt des Kraftstoffdrucks oder der Kraftstofftemperatur und der Phasendifferenz an einem vorbestimmten anderen Punkt des Kraftstoffdrucks oder der Kraftstofftemperatur erfasst werden. Die Differenz der Phasendifferenzen an den beiden Punkten nimmt ab, wenn die Kraftstoffdichte zunimmt, und nimmt zu, wenn die Kraftstoffdichte abnimmt.
Es wird darauf hingewiesen, dass, wie in 5 gezeigt ist, angenommen werden darf, dass in der Hochdruckleitung zum Zuführen des Kraftstoffs von der Common-Rail 20 zum Kraftstoffeinspritzventil 30 die Länge der Kraftstoffleitung, die den Kraftstoff dem Kraftstoffeinspritzventil 30 zuführen soll, und/oder der Durchmesser einer Öffnung, mit der ein Auslass der Common-Rail 20 ausgestattet ist, nach maschinellen Differenzen A, B und C variieren. Unter dieser Annahme können selbst in einem Fall, in dem die Kraftstoffdichte gleich (konstant) ist, die Phasendifferenzen entsprechend den maschinellen Differenzen A, B und C variieren. Wenn z. B. die Länge der Kraftstoffleitung zunimmt, nimmt der Zyklus der Druckpulsation ebenfalls zu. Dementsprechend nimmt auch die Phasendifferenz zu.
Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass in einem Fall, in dem die Kraftstoffdichte gleich ist, die Phasendifferenz nach maschinellen Differenzen A, B und C variieren kann, und dennoch die Neigung der Gerade, die die Relation zwischen der Phasendifferenz und dem Kraftstoffdruck oder der Kraftstofftemperatur darstellt, sich unter den maschinellen Differenzen A, B und C nicht verändern kann. Der Grund dafür ist folgender. Selbst in einem Fall, in dem die Länge der Kraftstoffleitung oder der Durchmesser der Öffnung unter den maschinellen Differenzen A, B und C variieren kann, muss sich die Kennlinie der Ausbreitung der Druckpulsation 200 durch den Kraftstoff unter der Voraussetzung der gleichen Kraftstoffdichte nicht verändern.
Daher ermöglicht die Erfassung der Neigung der Geraden, die die Relation zwischen der Phasendifferenz und dem Kraftstoffdruck oder der Kraftstofftemperatur darstellt, das Erfassen der Kraftstoffdichte des verwendeten Kraftstoffs ohne Beeinflussung der Variation unter den maschinellen Differenzen A, B und C. Alternativ ermöglicht die Erfassung der Differenz zwischen den Phasendifferenzen an zwei vorbestimmten Punkten des Kraftstoffrucks oder der Kraftstofftemperastur das Erfassen der Kraftstoffdichte des verwendeten Kraftstoffs ohne Beeinflussung der Variation unter den maschinellen Differenzen A, B und C.
(2. Verarbeitung)
Eine Kraftstoffdichte-Erfassungsverarbeitung wird unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm in 6 beschrieben. Eine Kraftstoffdichte-Erfassungsverarbeitung wird durch die ECU 40 ausgeführt. Die Kraftstoffdichte-Erfassungsverarbeitung in einem Verbrennungszyklus einmal ausgeführt. In 6 steht der Buchstabe S für einen Schritt.
Bei S400 bestimmt die ECU 40, dass eine Ausführungsbedingung der Kraftstoffdichte-Erfassungsverarbeitung, die auf einer dazugehörigen Einspritzung basiert, erfüllt ist, wenn eine beliebige der nachstehenden Bedingungen erfüllt ist.

(1) Einspritzung ist eine einstufige Einspritzung
(2) Ein Zeitintervall zwischen der Einspritzung der ersten Stufe und der Einspritzung der zweiten Stufe ist lange genug, wenn die Einspritzung eine mehrstufige Einspritzung ist.
(3) Sie ist eine einstufige Einspritzung, die zum Erlernen einer Einspritzmenge während eines Verlangsamungsfahrbetriebs implementiert wird.

Im Fall von (2) wird die Kraftstoffdichte-Erfassungsverarbeitung in der ersten Stufe der Einspritzung der mehrstufigen Einspritzung ausgeführt.
Wenn die Ausführungsbedingung der Kraftstoffdichte-Erfassungsverarbeitung erfüllt ist (S400: Ja), wird die Verarbeitung bei S402 fortgesetzt. Bei S402 wird bestimmt, ob bereits Daten erhalten worden sind. Mit den Daten bei S402 soll die Neigung der Geraden bestimmt werden, die die Relation zwischen der Phasendifferenz und dem Kraftstoffdruck der Kraftstofftemperatur darstellt, wie in 4 dargestellt ist. Um die Neigung der Geraden zu bestimmen, können die Erfassungsdaten der Phasendifferenzen an zwei oder mehr unterschiedlichen Punkten von einem von dem Kraftstoffdruck und der Kraftstofftemperatur in einem Zustand erhalten werden, in dem der andere von dem Kraftstoffdruck und der Kraftstofftemperatur konstant ist.
Wenn das Erhalten der linearen Bestimmungsdaten nicht beendet ist (S402: Nein), erfasst die ECU 40 eine Wellenform einer Druckpulsation von einem Sensorsignal von dem Drucksensor 32 (S404). Die ECU 40 kann die Wellenform von der Referenz-Pulsation, die dem Kraftstoffdruck und der Kraftstofftemperatur zu diesem Zeitpunkt entspricht, durch Verwendung von z. B. einer Gleichung einer gedämpften Schwingung erhalten (S406).
Nachdem im Anschluss an das Auftreten der Druckpulsation eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, wird der Durchschnitt der Phasendifferenzen berechnet (S408). Der berechnete Durchschnitt der Phasendifferenzen findet sich in z. B. einem Zyklus der Druckpulsation nach 3 oder 4 Zyklen der Druckpulsation nach deren Auftreten. Der Durchschnitt der Phasendifferenzen wird berechnet, indem ein Durchschnitt der Phasendifferenzen durch Verwendung einer Methode des kleinsten Quadrats an mehreren Zeitpunkten berechnet wird, wie in 3 gezeigt ist. Somit wird die Verarbeitung wieder bei S400 fortgesetzt.
Wenn das Erhalten der linearen Bestimmungsdaten beendet ist (S402: Ja), berechnet die ECU 40 die Neigung der Geraden, die die Relation zwischen der Phasendifferenz und dem Kraftstoffdruck oder der Kraftstofftemperatur darstellt (S410). Die ECU 40 speichert in dem ROM 46 oder dem Flash-Speicher 48 Datenkennfelder, die eine Korrespondenz zwischen der Neigung der Geraden und der Kraftstoffdichte darstellen. Die ECU 40 erfasst die Kraftstoffdichte gemäß der Neigung der Geraden unter Bezugnahme auf das Datenkennfeld (S412).
Wenn die Kraftstoffdichte niedriger ist als ein erster vorbestimmter Wert (S414: Ja), nimmt die Viskosität des Kraftstoffs ab, und somit nimmt die Schmierfähigkeit des Kraftstoffs ab. Daher führt die ECU 40 die nachstehenden Maschinensteuerungsvorgänge in Reaktion auf den eine geringe Dichte aufweisenden Kraftstoff aus (S416).

(1) Die ECU 40 steuert eine Abführmenge der Kraftstoffzuführpumpe 14, so dass dadurch der maximale Druck des Kraftstoffdrucks auf einen Wert verringert wird, der niedriger ist als der in einem Normalzustand.
(2) Die ECU 40 reduziert die maximale Umdrehung der Maschine auf einen Wert, der niedriger ist als im Normalzustand.

Wenn die Kraftstoffdichte höher ist als ein zweiter vorbestimmter Wert, der größer ist als der erste vorbestimmte Wert (S418: Ja), nimmt die Viskosität des Kraftstoffs zu. Somit wird der eine hohe Dichte aufweisende Kraftstoff so viskos, dass er kaum verbrennt. In diesem Fall wird die Verarbeitung bei S420 fortgesetzt, wo die ECU 40 die nachstehenden Maschinensteuerungsvorgänge in Reaktion auf den eine hohe Dichte aufweisenden Kraftstoff implementiert.

(1) Die ECU 40 erhöht eine Einspritzzeitspanne des Kraftstoffeinspritzventils 30, so dass sie länger als im Normalzustand ist.
(2) Die ECU 40 reduziert die Anzahl der Stufen der mehrstufigen Einspritzung in Reaktion auf eine Verlängerung der Einspritzzeitspanne.

Wenn die Kraftstoffdichte größer oder gleich dem ersten vorbestimmten Wert ist, und wenn die Kraftstoffdichte kleiner oder gleich dem zweiten vorbestimmten Wert ist (S416: Nein, S418: Nein), implementiert die ECU 40 einen normalen Maschinensteuerungsvorgang.
(3. Effekt)
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform kann folgende Effekte erzeugen.

(1) Nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeit im Anschluss an das Auftreten der Druckpulsation wird die Abweichung zwischen der Wellenform der Referenz-Pulsation und der Wellenform der Druckpulsation auf der Zeitachse groß. In diesem Zustand wird die Phasendifferenz zwischen der Referenz-Pulsation und der Druckpulsation erfasst. Auf diese Weise kann die Phasendifferenz mit hoher Genauigkeit erfasst werden. Mit der vorliegenden Konfiguration kann die Kraftstoffdichte mit hoher Genauigkeit gemäß der Phasendifferenz detektiert werden.
(2) Die vorbestimmte Zeitspanne findet nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeit im Anschluss an das Auftreten der Druckpulsation statt. In der vorbestimmten Zeitspanne werden die Phasendifferenzen zwischen der Wellenform der Referenz-Pulsation und der Wellenform der Druckpulsation zu mehreren Zeitpunkten erfasst, und der Durchschnitt der Phasendifferenzen zu mehreren Zeitpunkten wird erfasst. Selbst wenn somit der Kraftstoffdruck, der mit dem Drucksensor 32 erfasst wird, ein Rauschen enthält, kann mit der vorliegenden Konfiguration ein dem Rauschen zugeschriebener Fehler reduziert werden. Mit der vorliegenden Konfiguration kann die Kraftstoffdichte mit hoher Genauigkeit gemäß der Phasendifferenz detektiert werden.
(3) Die Kraftstoffdichte wird gemäß der Phasendifferenz, die ein Betrag der Abweichung zwischen der Referenz-Kennlinie der Referenz-Pulsation und der Ist-Kennlinie der Druckpulsation ist, erfasst. Daher kann mit der vorliegenden Konfiguration die Kraftstoffdichte des verwendeten Kraftstoffs ohne Beeinflussung der Variation der Phasendifferenz unter den maschinellen Differenzen erfasst werden.

(4. Andere Ausführungsform)
Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist vorstehend beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt ist und verschiedene Ausführungsformen herangezogen werden können.

(1) In der vorstehenden Ausführungsform wird die Kraftstoffdichte gemäß der Phasendifferenz zwischen der Referenz-Pulsation und der Druckpulsation erfasst. Die Phasendifferenz wird als ein Betrag der Abweichung zwischen der Referenz-Kennlinie und der Ist-Kennlinie herangezogen. Die Referenz-Kennlinie der Referenz-Pulsation ist die Referenz-Frequenz oder eine physikalische Größe, die der Referenz-Frequenz entspricht. Die Ist-Kennlinie der Druckpulsation ist die Pulsationsfrequenz oder eine physikalische Größe, die der Pulsationsfrequenz entspricht. Alternativ oder darüber hinaus kann eine Frequenz, ein Zyklus und/oder dergleichen als der Betrag der Abweichung zwischen der Referenz-Kennlinie und der Ist-Kennlinie verwendet werden.
(2) In der vorstehenden Ausführungsform wird der Drucksensor 32, mit dem das Kraftstoffeinspritzventil 30 ausgestattet ist, verwendet, um den Druck des dem Kraftstoffeinspritzventil 30 zugeführten Kraftstoffs zu erfassen. Alternativ oder darüber hinaus kann die Common-Rail 20 mit einem Drucksensor zum Erfassen des Kraftstoffs ausgestattet sein.
(3) In der vorstehenden Ausführungsform wird die Kraftstoffdichte-Erfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung auf den Common-Rail-Dieselmotor angewendet. Alternativ oder darüber hinaus kann die Kraftstoffdichte-Erfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung auf einen Benzinmotor angewendet werden. Die Kraftstoffdichte-Erfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf verschiedene Vorrichtungen zum Erfassen einer Druckpulsation angewendet werden, die in dem Druck des einem Kraftstoffeinspritzventil zugeführten Kraftstoffs verursacht wird.
(4) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann eine mit einer einzelnen Komponente (Element) implementierte Funktion von mehreren Komponenten gemeinsam verwendet werden, und eine Funktion, die von mehreren Komponenten gemeinsam verwendet wird, kann mit einer einzelnen Komponente implementiert werden. Zumindest ein Teil der Konfiguration der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann durch eine allgemein bekannte Konfiguration ersetzt werden, die die gleiche Funktion oder eine ähnliche Funktion besitzt. Auf einen Teil der Konfiguration der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann verzichtet werden. Zumindest ein Teil der Konfiguration der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann einer Konfiguration einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden oder kann ersatzweise in einer Konfiguration einer anderen Ausführungsform verwendet werden. Die vorliegende Offenbarung kann verschiedene technische Konzepte beinhalten, die auf die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bezogen sind.
(5) Darüber hinaus oder alternativ zu der vorstehend beschriebenen Kraftstoffdichte-Erfassungsvorrichtung kann die vorliegende Offenbarung in verschiedenen Ausführungsformen ausgeführt sein. Zum Beispiel kann die vorliegenden Offenbarung Ausführungsformen beinhalten, wie z. B. ein Kraftstoffeinspritzsystem, das die Kraftstoffdichte-Erfassungsvorrichtung als eine Komponente verwendet, ein Programmprodukt, das durch einen Computer ausgeführt wird, so dass es als die Kraftstoffdichte-Erfassungsvorrichtung funktioniert, ein nicht transitorisches Speichermedium, dass so konfiguriert ist, dass es Programmprodukt speichert, ein Kraftstoffdichte-Erfassungsverfahren und/oder dergleichen.

Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Dichteerfassungsvorrichtung die Pulsationserfassungseinheit, die Speichereinheit und die Dichteerfassungseinheit beinhalten. Die Pulsationserfassungseinheit kann als die Ist-Kennlinie die Pulsationsfrequenz der Druckpulsation, die in dem Kraftstoffdruck verursacht wird, oder die physikalische Größe entsprechend der Pulsationsfrequenz gemäß dem Sensorsignal des Drucksensors erfassen. Der Drucksensor kann so konfiguriert sein, dass er den Kraftstoffdruck des Kraftstoffs erfasst, der dem Kraftstoffeinspritzventil zugeführt wird, mit dem die Brennkraftmaschine ausgestattet ist. Die Speichereinheit kann so konfiguriert sein, dass sie, als die Referenz-Kennlinie, die Referenzfrequenz der vorbestimmten Referenz-Pulsation oder die physikalische Größe entsprechend der Referenzfrequenz speichert.
Die Dichteerfassungseinheit kann so konfiguriert sein, dass sie die Kraftstoffdichte gemäß dem Betrag der Abweichung zwischen der Referenzkennlinie, die in der Speichereinheit gespeichert ist, und der tatsächlichen Kennlinie, die mit der Pulsationserfassungseinheit erfasst wird, erfasst. Die vorliegende Konfiguration kann die Kraftstoffdichte gemäß dem Betrag der Abweichung zwischen der Referenzkennlinie der Referenz-Pulsation und der Ist-Kennlinie der Druckpulsation erfassen. Selbst wenn somit das Sensorsignal des Drucksensors ein Rauschen enthält, das in der Ist-Kennlinie der Druckpulsation, die mit der Pulsationserfassungseinheit erfasst wird, einen Fehler bewirkt, kann ein Einfluss des Fehlers der Ist-Kennlinie, der auf den Betrag der Abweichung zwischen der Referenz-Kennlinie und der Ist-Kennlinie einwirkt, indirekter Natur sein. Die vorliegende Konfiguration kann daher die Genauigkeit der Erfassung der Kraftstoffdichte im Vergleich zu einer Konfiguration verbessern, die die Kraftstoffdichte gemäß ausschließlich der Ist-Kennlinie der Druckpulsation erfassen soll.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Phasendifferenz, die zwischen der Referenz-Pulsation und der Druckpulsation vorhanden ist, unmittelbar nach dem Auftreten der Druckpulsation gering ist und ansteigt, nachdem eine Zeitspanne verstrichen ist. Daher kann eine Konfiguration zum Erfassen der Phasendifferenz zwischen der Referenz-Pulsation und der Druckpulsation als der Betrag der Abweichung zwischen der Referenzkennlinie und der Ist-Kennlinie, nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeit im Anschluss an das Auftreten der Druckpulsation angewendet werden. Das heißt, dass sich zunächst die Druckpulsation ereignet und anschließend die vorbestimmte Zeit verstreicht, und dabei der Betrag der Abweichung erfasst werden kann. Mit der vorliegenden Konfiguration kann die Kraftstoffdichte mit hoher Genauigkeit gemäß der großen Phasendifferenz zwischen der Referenz-Pulsation und der Druckpulsation erfasst werden.
Die vorstehenden Verarbeitungsvorgänge, wie z. B. Berechnungen und Bestimmungen, können durch eine beliebige oder beliebige Konfigurationen einer Software, eines elektrischen Schaltkreises, einer mechanischen Vorrichtung und dergleichen ausgeführt werden. Die Software kann in einem Speichermedium gespeichert werden und kann über eine Übertragungsvorrichtung, wie z. B. eine Netzwerkvorrichtung, übertragen werden. Der elektrische Schaltkreis kann eine integrierte Schaltung sein und kann eine diskrete Schaltung, wie z. B. eine Hardwarelogik, sein, die mit elektrischen oder elektronischen Elementen oder dergleichen konfiguriert ist. Die Elemente, die die vorstehenden Verarbeitungsvorgänge auslösen, können diskrete Elemente sein und können partiell oder vollständig integriert sein.
Es wird darauf hingewiesen, dass, obgleich die Verfahren der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hierin als einen spezifischen Ablauf von Schritten beinhaltend beschrieben worden sind, weiter alternative Ausführungsformen einschließlich verschiedener anderer Sequenzen dieser Schritte und/oder zusätzliche Schritt, die hierin nicht offenbart sind, als in den Schritten der vorliegenden Offenbarung enthalten aufzufassen sind.
Obgleich die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen derselben beschrieben worden ist, wird darauf hingewiesen, dass die Offenbarung nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung soll verschiedene Modifizierungs- und Äquivalenzanordnungen umfassen. Darüber liegen, wenngleich es verschiedene bevorzugte Kombinationen und Konfigurationen gibt, auch andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr, weniger oder nur ein einzelnes Element beinhalten, im Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010-71187 [0003]

Claims

Kraftstoffdichte-Erfassungsvorrichtung, aufweisend: eine Pulsationserfassungseinheit (S204), die so konfiguriert ist, dass sie, als eine Ist-Kennlinie, eine Pulsationsfrequenz einer Druckpulsation, die in einem Kraftstoffdruck verursacht wird, oder eine physikalische Größe, die der Pulsationsfrequenz entspricht, gemäß einem Sensorsignal von einem Drucksensor (32) erfasst, wobei der Drucksensor (32) so konfiguriert ist, dass er den Kraftstoffdruck des Kraftstoffs erfasst, der dem Kraftstoffeinspritzventil zugeführt wird, mit dem eine Brennkraftmaschine ausgestattet ist; eine Speichereinheit (46, 48), die so konfiguriert ist, dass sie, als eine Referenz-Kennlinie, eine Referenzfrequenz einer vorbestimmten Referenzpulsation oder eine physikalische Größe, die der Referenzfrequenz entspricht, speichert; und eine Dichteerfassungseinheit (S412), die so konfiguriert ist, dass sie eine Kraftstoffdichte gemäß einem Betrag einer Abweichung zwischen der Referenzkennlinie, die in der Speichereinheit (46, 48) gespeichert ist, und der Ist-Kennlinie, die mit der Pulsationsdetektionseinheit erfasst wird, erfasst (S404).
Kraftstoffdichte-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Phasendifferenz-Erfassungseinheit (S408), die so konfiguriert ist, dass sie, als den Betrag der Abweichung, eine Phasendifferenz zwischen der Referenzpulsation und der Druckpulsation, nach einem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitspanne im Anschluss an ein Auftreten der Druckpulsation, erfasst, wobei die Dichteerfassungseinheit (S412) weiterhin so konfiguriert ist, dass sie die Kraftstoffdichte gemäß der Phasendifferenz, die mit der Phasendifferenz-Erfassungseinheit erfasst wird, erfasst (S408).
Kraftstoffdichte-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Phasendifferenz-Erfassungseinheit (S408) ferner so konfiguriert ist, dass sie die Phasendifferenz gemäß einem Durchschnittswert von einer Mehrzahl von Werten, von denen ein jeder die Phasendifferenz zwischen der Referenzpulsation und der Druckpulsation darstellt, zu einer Mehrzahl von Zeitpunkten, jeweils nach Verstreichen der vorbestimmten Zeitspanne erfasst.
Kraftstoffdichte-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Phasendifferenz-Erfassungseinheit (S408) ferner so konfiguriert ist, dass sie den Durchschnittswert durch Verwenden einer Methoden der kleinsten Quadrate zum Erfassen der Phasendifferenz berechnet.
Kraftstoffdichte-Erfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Speichereinheit (46, 48) ferner so konfiguriert ist, dass sie, als die Referenz-Kennlinie, eine Gleichung einer gedämpften Schwingung der Referenzpulsation speichert, und die Phasendifferenz-Erfassungseinheit (S408) ferner so konfiguriert ist, dass sie die Phasendifferenz zwischen einer Wellenform der Referenzpulsation, die durch die Gleichung dargestellt wird, die in der Speichereinheit (46, 48) gespeichert ist, und einer Wellenform der Druckpulsation, die erfasst wird, als die Ist-Kennlinie mit der Pulsationserfassungseinheit erfasst (S404).
Kraftstoffdichte-Erfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Speichereinheit (46, 48) ferner so konfiguriert ist, dass sie, als die Referenzkennlinie, eine Wellenform der Referenzpulsation speichert, und die Phasendifferenz-Erfassungseinheit (S408) ferner so konfiguriert ist, dass sie die Phasendifferenz zwischen der Wellenform der Referenzpulsation, die in der Speichereinheit (46, 48) gespeichert wird, und einer Wellenform der Druckpulsation, die erfasst wird, als die Ist-Kennlinie, mit der Pulsationserfassungseinheit erfasst (S404).
Kraftstoffdichte-Erfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Speichereinheit (46, 48) ferner so konfiguriert ist, dass sie die Referenzkennlinie entsprechend zumindest einem von einem Kraftstoffdruck und einer Kraftstofftemperatur speichert, und die Dichteerfassungseinheit (S412) ferner so konfiguriert ist, dass sie die Kraftstoffdichte gemäß dem Betrag der Abweichung, die zwischen der Referenzkennlinie, die in der Speichereinheit (46, 48) gespeichert wird, und der Ist-Kennlinie vorliegt, entsprechend zumindest einem von dem Kraftstoffdruck und der Kraftstofftemperatur erfasst, wenn die Pulsationserfassungseinheit (S404) die Ist-Kennlinie erfasst.
Kraftstoffdichte-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Dichteerfassungseinheit (S412) ferner so konfiguriert ist, dass sie die Kraftstoffdichte gemäß einer Veränderungskennlinie des Betrags der Abweichung, die sich entsprechend einer Veränderung in dem zumindest einen von dem Kraftstoffdruck und der Kraftstofftemperatur verändert, erfasst.
Kraftstoffdichte-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Dichteerfassungseinheit (S412) ferner so konfiguriert ist, dass sie die Veränderungskennlinie einer Geraden annähert und die Kraftstoffdichte gemäß einer Neigung der Geraden erfasst.
Kraftstoffdichte-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Dichteerfassungseinheit (S412) ferner so konfiguriert ist, dass sie die Kraftstoffdichte gemäß einer Differenz zwischen dem Betrag der Abweichung, die an einem Punkt von dem zumindest einem von dem Kraftstoffdruck und der Kraftstofftemperatur vorliegt, und dem Betrag der Abweichung, die an dem anderen von dem zumindest einen von dem Kraftstoffdruck und der Kraftstofftemperatur vorliegt, in der Veränderungskennlinie erfasst.