DE102016102528B4

DE102016102528B4 - Dieselmotorsteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102016102528B4
Application number: DE102016102528.3A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Suzuki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-03-10
Filing date: 2016-02-15
Publication date: 2017-11-30
Anticipated expiration: 2036-02-16
Also published as: JP6414492B2; JP2016166592A; DE102016102528A1

Abstract

Dieselmotorsteuerungsvorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung durch ein Kraftstoffeinspritzventil (17) in eine Verbrennungskammer (11b) in einem Dieselmotor (10), aufweisend: eine erste Berechnungseinheit, die eingerichtet ist, eine Auftreffzeit zu berechnen, wenn ein von dem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzter Kraftstoffstrahl auf eine Wandoberfläche der Verbrennungskammer trifft; eine zweite Berechnungseinheit, die eingerichtet ist, eine vordefinierte spezifische Verbrennungszeit zwischen einem Start der Verbrennung und einem Ende der Verbrennung des Kraftstoffstrahls zu berechnen; und eine Kraftstoffeinspritzsteuerungseinheit, die eingerichtet ist, ein Einspritzverhalten durch das Kraftstoffeinspritzventil basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen der von der ersten Berechnungseinheit berechneten Auftreffzeit und der von der zweiten Berechnungseinheit berechneten spezifischen Verbrennungszeit zu steuern.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Dieselmotorsteuerungsvorrichtung.
Hintergrund
Bei den Eigenschaften von Kraftstoff, welcher bei Dieselmotoren verwendet wird (hauptsächlich Dieselkraftstoff bzw. Dieselöl, das heißt, Leichtöl), existieren große Abweichungen bzw. Schwankungen. Diese Schwankungen können die Verbrennungscharakteristika innerhalb einer Verbrennungskammer beeinflussen. Herkömmlich werden die Verbrennungscharakteristika von Kraftstoff, welcher bei Dieselmotoren verwendet wird, insbesondere als eine Cetanzahl (CN) erfasst, welche die Zündfähigkeit des Kraftstoffes angibt. Außerdem ist eine Technologie vorgesehen, um einen Ziel-Zündzeitpunkt basierend auf dieser CN zu korrigieren (siehe beispielsweise JP 2007-278119 A ). Gemäß dieser Technologie wird der Ziel-Zündzeitpunkt nach vorne bzw. früh gerückt, wenn die Kraftstoff-CN zunimmt, um günstige Kraftstoffbedingungen aufrechtzuerhalten.
Wenn jedoch Kraftstoff von einem Kraftstoffeinspritzventil in eine Verbrennungskammer eines Dieselmotors eingespritzt wird, bewegt sich der Kraftstoff in Richtung hin zu einer Wandoberfläche, welche die Verbrennungskammer umgibt. Während der Kraftstoffbetrag, welcher die Wandoberfläche erreicht, zunimmt, kann der Verbrennungsbereich zu nahe an die Wandoberfläche heran gelangen. In diesem Fall besteht die Gefahr, dass eine Kühl-Fehlfunktion auftreten kann, und dass Emissionen, wie Kohlenwasserstoffe (HC), zunehmen. Herkömmliche Technologien berücksichtigten diesen Punkt (das heißt, dass sich der Verbrennungsbereich zu nahe an der Wandoberfläche befindet) jedoch nicht, und daher wird erachtet, dass in diesem Bereich Raum für eine Verbesserung besteht.
Aus der DE 10 2015 102 167 A1 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem bekannt, welches die Einspritzung von Kraftstoff von einem Spritzloch eines Kraftstoffinjektors in eine Verbrennungskammer einer Verbrennungskraftmaschine steuert. Das Kraftstoffeinspritzsystem ermittelt eine Reichweite, welche ein Kraftstoffstrahl ausgehend von dem Spritzloch in einer Spritzrichtung voraussichtlich zurücklegt, in Bezug auf einen Kurbelwinkel der Maschine, und berechnet die Verbrennungsposition des Kraftstoffes basierend auf der Reichweite und dem Druck in der Verbrennungskammer. Das Kraftstoffeinspritzsystem arbeitet derart, dass dieses die Einspritzrate verringert, mit welcher der Kraftstoff durch den Kraftstoffinjektor in die Verbrennungskraftmaschine eingespritzt werden soll, basierend auf der Verbrennungsposition des Kraftstoffes und einem Spritzloch-zu-Wand-Abstand zwischen dem Spritzloch und einer Wandoberfläche der Verbrennungskammer. Wenn eine Wahrscheinlichkeit besteht, dass die Verbrennungsposition des Kraftstoffstrahls die Wandoberfläche der Verbrennungskammer erreicht, verringert das Kraftstoffeinspritzsystem die Einspritzrate, was in einer Abnahme des Impulses des Kraftstoffes resultiert. Dies verhindert, dass der verbrennende Kraftstoffstrahl die Wandoberfläche der Verbrennungskammer erreicht, wodurch ein Abfall der Temperatur des Kraftstoffstrahls oder der Temperatur, mit welcher der Kraftstoffstrahl verbrennt, vermieden wird, um die Emission von unverbranntem Kraftstoff zu minimieren.
Mit Blick auf das Vorstehende ist es Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Dieselmotorsteuerungsvorrichtung vorzusehen, welche die Verbrennungsbedingungen für einen Kraftstoffstrahl in einem Dieselmotor optimiert.
Kurzfassung
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, sind die nachfolgenden Konfigurationen und Effekte erläutert. Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Eine Dieselmotorsteuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst eine erste Berechnungseinheit, welche eine Ankunfts- bzw. Auftreffzeit berechnet, wenn ein von einem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzter Kraftstoffstrahl auf eine Wandoberfläche der Verbrennungskammer trifft bzw. dort ankommt, eine zweite Berechnungseinheit, welche eine vordefinierte spezifische Verbrennungszeit zwischen einem Start der Verbrennung und einem Ende der Verbrennung des Kraftstoffstrahls berechnet, und eine Kraftstoffeinspritzsteuerungseinheit, welche ein Einspritzverhalten bzw. eine Art und Weise der Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen der von der ersten Berechnungseinheit berechneten Auftreffzeit und der von der zweiten Berechnungseinheit berechneten spezifischen Verbrennungszeit steuert.
Wenn die Verbrennungsbedingungen eines Kraftstoffstrahls in einem Dieselmotor betrachtet werden, ist es notwendig, die Beziehung zwischen der Position des Kraftstoffstrahls und der Verbrennungsposition in der Verbrennungskammer zu berücksichtigen, und insbesondere deren Positionsbeziehungen bezüglich der Wandoberfläche der Verbrennungskammer. Diesbezüglich werden gemäß der vorstehenden Konfiguration die Ankunftszeit bzw. Auftreffzeit, wenn der von dem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzte Kraftstoffstrahl bei der Wandoberfläche der Verbrennungskammer ankommt bzw. dort auftrifft, und die vordefinierte spezifische Verbrennungszeit zwischen dem Start der Verbrennung und dem Ende der Verbrennung des Kraftstoffstrahls berechnet. Entsprechend ist es möglich, die zeitlichen und räumlichen Charakteristika mit Bezug auf die Verbrennung des Kraftstoffstrahls in der Verbrennungskammer zu verstehen. Außerdem wird das Einspritzverhalten durch das Kraftstoffeinspritzventil basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen der Auftreffzeit und der spezifischen Verbrennungszeit gesteuert. Folglich kann durch Berücksichtigen davon, wie die Verbrennungsposition zu der Wandoberfläche der Verbrennungskammer in Beziehung steht, die Kraftstoffeinspritzung geeignet gesteuert werden. Gemäß dem Vorstehenden können die Verbrennungsbedingungen in einem Dieselmotor verbessert werden.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
Es zeigt:
1 eine Konfigurationsansicht, welche einen Umriss eines Steuerungssystems eines Dieselmotors darstellt;
2 eine Ansicht, welche einen Kraftstoffstrahl darstellt;
3 ein Zeitdiagramm, welches Veränderungen einer Kraftstoffeinspritzrate, einer Strahlspitzenposition und einer Wärmeerzeugungsrate darstellt;
4 ein Zeitdiagramm, welches Abweichungen einer Verbrennungs-Startzeit und einer Verbrennungs-Spitzen-Zeit darstellt;
5 ein Zeitdiagramm, welches Abweichungen einer Verbrennungs-Schwerpunkt-Zeit und einer Verbrennungs-Endzeit darstellt;
6 ein Flussdiagramm, welches Verarbeitungsschritte eines Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorgangs darstellt; und
7 ein Flussdiagramm, welches Verarbeitungsschritte eines Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorgangs darstellt.
Detaillierte Beschreibung
Nachstehend ist eine Erläuterung mit Bezug auf eine Mehrzahl von Ausführungsformen angegeben, welche eine Steuerungsvorrichtung verkörpern, die einem Fahrzeugdieselmotor steuert. Ferner sind Abschnitte jeder Ausführungsform, welche identisch oder äquivalent sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und auf überlappende Beschreibungen davon ist der Kürze halber gegebenenfalls verzichtet.
(Erste Ausführungsform)
Zunächst ist ein Umriss eines Dieselmotors (nachfolgend einfach „Maschine”) 10 mit Bezug auf 1 erläutert. Die Maschine 10 kann beispielsweise ein Reihen-4-Zylinder-Dieselmotor sein. In 1 ist lediglich ein Zylinder dargestellt. Ferner umfasst die Maschine, wie in 1 gezeigt ist, einen Zylinderblock 11, einen Kolben 12, einen Zylinderkopf 13, einen Einlassdurchlass 14, einen Auslassdurchlass 15, ein Einlassventil 16, einen Injektor 17, ein Auslassventil 18, eine Vorrichtung 21 für eine variable Ventilsteuerzeit (VVT), eine Maschinengasrückführ(AGR)-Vorrichtung 26, einen Turbolader 29 und dergleichen.
Der Zylinderblock 11 ist aus vier Zylindern 11a ausgebildet. Jeder Zylinder 11a nimmt einen jeweiligen Kolben 12 reziprokierend auf. Der Zylinderkopf 13 ist an dem Zylinderblock 11 angebracht. Auf der oberen Fläche jedes Kolbens 12 ist eine Vertiefung bzw. Aussparung ausgebildet und in dieser Vertiefung ist eine Verbrennungskammer 11b ausgebildet.
Der Einlassdurchlass 14 ist als ein Durchlass innerhalb eines Einlasskrümmers und des Zylinderkopfes ausgebildet und mit jedem Zylinder 11a verbunden. Wenn eine Kurbelwelle (nicht gezeigt) der Maschine 10 rotiert, rotieren Nockenwellen 19A, 19B. Die Rotation der Nockenwelle 19A treibt jedes Einlassventil 16 an und eine Einlassluft strömt in die Verbrennungskammern 11b, wenn jedes Einlassventil 16 angetrieben wird. Die VVT-Vorrichtung 21 passt die Rotationsphasen der Kurbelwelle und der Nockenwelle 19A an, um eine Öffnungs- und Schließzeit der Einlassventile 16 anzupassen.
Der Auslassdurchlass 15 ist als ein Durchlass innerhalb eines Auslasskrümmers und des Zylinderkopfes 13 ausgebildet und mit jedem Zylinder 11a verbunden. Die Rotation der Nockenwelle 198 treibt jedes Auslassventil 18 an und Abgas wird von den Verbrennungskammern 11b ausgestoßen, wenn jedes Auslassventil 18 angetrieben wird.
Ein Common-Rail 20 (Drucksammelbehälter) nimmt einen Kraftstoff in einem verdichteten Zustand auf und hält diesen bereit. Eine Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) verdichtet den Kraftstoff und fördert den Kraftstoff in einem Hochdruckzustand hin zu dem Common-Rail 20. Der Injektor 17 (Kraftstoffeinspritzventil) spritzt den in dem Common-Rail 20 gespeicherten verdichteten Kraftstoff in die Verbrennungskammer 11b ein. Der Injektor 17 kann ein bekanntes angetriebenes Ventil vom elektromagnetischen Typ oder vom Piezo-Typ sein, welches einen Kraftstoffdruck steuert, der einen Druck auf eine Düsennadel in einer Schließrichtung in einer Steuerungskammer aufbringt, wodurch die Öffnungsphase des Injektors 17 gesteuert wird. Insbesondere wenn die Öffnungsphase eines angetriebenen Injektors vom elektromagnetischen Typ oder vom Piezo-Typ mit einer Bestromungsphase gesteuert wird, nimmt, während die Öffnungsphase des Injektors 17 zunimmt, der Einspritzbetrag ebenso zu.
Die AGR-Vorrichtung 26 umfasst einen AGR-Durchlass 27 und ein AGR-Ventil 28. Der AGR-Durchlass 27 ist mit dem Auslassdurchlass 15 und dem Einlassdurchlass 14 verbunden. Das AGR-Ventil 28 ist in dem AGR-Durchlass 27 angeordnet, um den AGR-Durchlass 27 zu öffnen und zu schließen. Die AGR-Vorrichtung 26 führt einen Teil des Abgases in dem Auslassdurchlass 15 basierend auf dem Öffnungswinkel des AGR-Ventils 28 in den Einlassdurchlass 14.
Während eines Einlass- bzw. Ansaugtaktes der Maschine 10 wird Luft über den Einlassdurchlass 14 und in den Zylinder 11a eingebracht. Anschließend wird die Luft während eines Verdichtungstaktes durch den Kolben 12 komprimiert. In der Nähe des oberen Totpunkts (OT) wird Kraftstoff während der Verdichtung durch den Injektor 17 in den Zylinder 11a (insbesondere in die Verbrennungskammer 11b) eingespritzt. Anschließend, während eines Arbeit- bzw. Verbrennungstaktes, entzündet sich der eingespritzte Kraftstoff und verbrennt. Während eines Auslasstaktes wird Abgas in dem Zylinder 11a über den Auslassdurchlass 15 ausgestoßen. Anschließend wird ein Teil des Abgases in dem Auslassdurchlass 15 durch die AGR-Vorrichtung 26 in den Einlassdurchlass 14 geführt.
Der Turbolader 29 kann beispielsweise ein Turbolader vom variablen Kapazitätstyp sein (Aufladeeinheit). Der Turbolader 29 betätigt eine variable Düse, um den Ausgang einer Abgasturbine anzupassen, und dieser kann daher die Ansaugdichte der Maschine 10 anpassen.
Ein Zylinderdrucksensor 31 ist bei der Maschine 10 angeordnet. Der Zylinderdrucksensor 31 erfasst einen Druck in einem der Zylinder 11a (Zylinderdruck). Es ist nicht notwendig, dass bei sämtlichen Zylindern 11a ein Zylinderdrucksensor 31 enthalten ist, solange zumindest ein Zylinder 11a einen solchen umfasst. Ein Kraftstoffdichtesensor 32, ein Sensor 33 für eine kinematische Viskosität und ein Kraftstoffmengensensor 34 sind bei einem Kraftstofftank (nicht gezeigt) der Maschine 10 angeordnet. Der Kraftstoffdichtesensor 32 erfasst eine Dichte des hin zu dem Injektor 17 geführten Kraftstoffes. Der Kraftstoffdichtesensor 32 kann die Kraftstoffdichte beispielsweise basierend auf einem Eigenschwingungsphasen-Messverfahren erfassen. Der Sensor 33 für eine kinematische Viskosität erfasst eine kinematische Viskosität des Kraftstoffes in dem Kraftstofftank beispielsweise basierend auf einem Kapillarviskosimeter oder einem Heizdrahtverfahren. Der Kraftstoffmengensensor 34 erfasst den Kraftstoffbetrag in dem Kraftstofftank. Ferner umfassen der Kraftstoffdichtesensor 32 und der Sensor 33 für eine kinematische Viskosität eine Heizvorrichtung, und diese erfassen die Dichte und die kinematische Viskosität des Kraftstoffes nach dem Erhöhen des Kraftstoffes auf eine vorbestimmte Temperatur unter Verwendung der Heizvorrichtung.
Eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 40 entspricht einem Mikrocomputer, welcher eine CPU, einen ROM, einen RAM, I/O-Vorrichtungen und dergleichen umfasst. Die ECU 40 entspricht einer Steuerungsvorrichtung, welche die Maschine 10 steuert. Die ECU 40 steuert den Injektor 17, die VVT-Vorrichtung 21, die AGR-Vorrichtung 26 und dergleichen basierend auf Erfassungswerten von einer Vielzahl an Sensoren einschließlich eines Kurbelwinkelsensors, eines Kühlwassertemperatursensors, eines Gaspedal-Öffnungssensors, des Zylinderdrucksensors 31, des Kraftstoffdichtesensors 32, des Kraftstoffviskositätssensors 33, des Kraftstoffmengensensors 34 und dergleichen. Insbesondere werden der Injektor 17, die VVT-Vorrichtung 21 und die AGR-Vorrichtung 26 gemäß dem Betriebsstatus der Maschine 10 gesteuert, so dass durch das Annehmen vorbestimmter Standardcharakteristika die Verbrennungsbedingungen des Kraftstoffes optimiert werden. Die ECU 40 steuert jede Vorrichtung basierend auf den Erfassungswerten jedes Sensors, um in einem geeigneten Steuerungszustand zu arbeiten (eine normale Verbrennungssteuerung). Ferner führt die ECU 40 eine mehrstufige Einspritzung mit dem Injektor 17 einschließlich zumindest einer Pilot- bzw. Voreinspritzung und einer Haupteinspritzung aus.
Die CPU führt ferner verschiedene Programme aus, welche in den ROM gespeichert sind. Folglich implementiert die ECU 40 eine Vielzahl von Funktionen einschließlich einer ersten Berechnungseinheit, einer zweiten Berechnungseinheit und einer Kraftstoffeinspritzsteuerungseinheit.
Bei einem Spitzenabschnitt des Injektors 17 sind eine Mehrzahl von Einspritzlöchern angeordnet. Wenn eingespritzt wird, bewegt sich ein Kraftstoffstrahl ausgehend von den Einspritzlöchern in Richtung hin zu einer Wandoberfläche, welche die Verbrennungskammer 11b umgibt. Insbesondere wird, wie in 2 gezeigt ist, Kraftstoff ausgehend von einem zylindrischen Mittenabschnitt des Injektors 17 eingespritzt und der eingespritzte Kraftstoffstrahl F bewegt sich in Richtung hin zu einem Randabschnitt, welcher den maximalen Durchmesser der Verbrennungskammer 11b definiert. In diesem Fall ist, wenn sich der Kolben 12 nahe dem OT befindet, eine Strecke L zwischen dem Einspritzpunkt und der Wandoberfläche des Verbrennungskammer-Randabschnitts definiert. Wenn die Spitzenposition des Strahls die Strecke L ausgehend von dem Einspritzpunkt (das heißt, dem Spitzenabschnitt des Injektors 17) zurückgelegt, erreicht der Kraftstoffstrahl F die Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11b. Ferner verbrennt der Kraftstoffstrahl F aufgrund der Verdichtung durch eine Selbstentzündung, wenn sich dieser durch die Verbrennungskammer 11b bewegt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden eine Ankunftszeit bzw. Auftreffzeit, wenn ein von dem Injektor 17 eingespritzter Kraftstoffstrahl die Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11b erreicht bzw. dort auftritt, und eine vordefinierte spezifische Verbrennungszeit, welche zwischen dem Start der Verbrennung und dem Ende der Verbrennung des Kraftstoffstrahls definiert ist, berechnet. Basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen der Auftreffzeit und der spezifischen Verbrennungszeit wird das Einspritzverhalten des Injektors 17 gesteuert. Die Details dieser Steuerung sind nachstehend erläutert.
Zunächst sind Grundvorgänge während der Verbrennung des Kraftstoffstrahls erläutert. 3 ist ein Zeitdiagramm, welches Veränderungen einer Einspritzrate, einer Strahlspitzenposition und einer Wärmeerzeugungsrate zeigt, nachdem der Injektor 17 mit der Einspritzung beginnt. Ferner sind in 3 Veränderungen der Einspritzrate als Veränderungen der Geschwindigkeit des Kraftstoffes gezeigt, wenn dieser von den Einspritzlöchern ausgestoßen wird, das heißt, eine Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit.
Bei einem Zeitpunkt t1 von 3 beginnt der Injektor 17 damit, Kraftstoff gemäß einem Einspritzimpuls (nicht gezeigt) einzuspritzen. Entsprechend nimmt die Einspritzrate (das heißt, die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit) zu. Ferner bewegt sich die Strahlspitzenposition allmählich von dem Einspritzpunkt (das heißt, dem Injektorspitzenabschnitt) weg. Dann entzündet sich der Kraftstoffstrahl zu einem Zeitpunkt t2, und wie gezeigt ist, nimmt die Wärmeerzeugungsrate nach dem Zeitpunkt t2 zu. In diesem Fall erreicht die Wärmeerzeugungsrate nach dem Zündzeitpunkt rasch einen Spitzenwert und beginnt anschließend damit, abzufallen. Entsprechend gibt der Zeitpunkt t1 den Start der Verbrennung an, während der Zeitpunkt t4 das Ende der Verbrennung angibt. Zusätzlich werden Veränderungen der Wärmeerzeugungsrate als Veränderungen des Kraftstoffdrucks, wie durch den Zylinderdrucksensor 31 gemessen, erfasst.
Die Strahlspitzenposition erreicht beispielsweise zu dem Zeitpunkt t3 die Strecke L. Mit anderen Worten, der Zeitpunkt t3 entspricht der Ankunftszeit bzw. Auftreffzeit des Kraftstoffstrahls, welcher die Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11b erreicht.
Die Wellenform, welche Veränderungen der Wärmeerzeugungsrate im Zeitverlauf zeigt, entspricht einer Verbrennungs-Wellenform, welche den Verbrennungszustand des Kraftstoffstrahls zeigt. Die vordefinierte spezifische Verbrennungszeit zwischen dem Start und dem Ende der Verbrennung des Kraftstoffstrahls (t1 bis t4) kann aus der Verbrennungs-Wellenform erhalten werden. Der Bereich dieser Wellenform entspricht der Menge der erzeugten Wärme.
Die spezifische Verbrennungszeit umfasst zumindest einen der nachfolgenden Zeitpunkte (1) bis (4).

(1) Verbrennungs-Startzeit
(2) Verbrennungs-Spitzen-Zeit
(3) Verbrennungs-Schwerpunkt-Zeit
(4) Verbrennungs-Endzeit

Von diesen Zeitpunkten befindet sich die Verbrennungs-Schwerpunkt-Zeit bei dem Schwerpunkt der durch die Verbrennung des Kraftstoffstrahls erzeugten Wärme. In 3 entspricht ta der Verbrennungs-Startzeit (Zündzeitpunkt), tb entspricht der Verbrennungs-Spitzen-Zeit, tc entspricht der Verbrennungs-Schwerpunkt-Zeit und td entspricht der Verbrennungs-Endzeit.
Von den vorstehenden Zeitpunkten (1) bis (4) decken die Verbrennungszeit ta und die Verbrennungs-Spitzen-Zeit tb eine Phase zwischen dem Start der Verbrennung bis zu der Verbrennungsspitze (das heißt, wenn sich die Wärmeerzeugungsrate auf deren Maximalwert befindet) ab und entsprechen einer „ersten spezifischen Zeit”. Ferner stehen die Verbrennungs-Schwerpunkt-Zeit tc und die Verbrennungs-Endzeit td mit dem Ende der Verbrennung in Zusammenhang und entsprechen einer „zweiten spezifischen Zeit”.
Jeder der Zeitpunkte ta bis td kann basierend auf Variationen der Verbrennungscharakteristika derart verschoben werden, dass dieser nach vorne bzw. früh gerückt oder verzögert bzw. nach spät gerückt ist. Falls sich diese Zeiten ta bis td verschieben, können bei einer Zeitdifferenz zwischen diesen Zeiten ta bis td und der Wandoberflächen-Auftreffzeit t3 (das heißt, wenn der Kraftstoffstrahl die Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11b erreicht), Abweichungen auftreten. Diesbezüglich wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform jede der vorstehenden Zeiten (1) bis (4) mit der Auftreffzeit, wenn der Kraftstoffstrahl bei der Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11b auftritt, verglichen. Anschließend wird das Einspritzverhalten durch den Injektor 17 basierend auf diesem Vergleichsergebnis geeignet gesteuert.
Es ist anzumerken, dass der Kraftstoff einem Gemisch aus Komponenten, welche relativ einfach verbrennen, und aus Komponenten, welche relativ schwer zu verbrennen sind, entspricht. Die schwer zu verbrennenden Komponenten umfassen verbranntes Gas, welches bereits verbrannt wurde. In diesem Fall kann während der Zeit zwischen dem Verbrennungsstart und der Verbrennungsspitze die Verbrennungs-Startzeit ta oder die Verbrennungs-Spitzen-Zeit tb aufgrund von Abweichungen der relativ einfach zu verbrennenden Komponenten abweichen. Mit anderen Worten können, wie in 4 gezeigt ist, wenn in den Charakteristika der relativ einfach zu verbrennenden Komponenten Abweichungen auftreten, dann die Wärmeerzeugungscharakteristika während der frühen Phase der Verbrennung abweichen. Daher weichen die Verbrennungs-Startzeit ta und die Verbrennungs-Spitzen-Zeit tb in 4 im Vergleich zu einer durch eine strichpunktierte Linie gezeigten Referenz-Wellenform ab. Ferner kann, auch wenn die Verbrennungs-Startzeit ta im Wesentlichen unverändert ist, die Verbrennungs-Spitzen-Zeit tb durch eine große Spanne bzw. Differenz verzögert sein.
Zusätzlich wird die Verbrennungs-Endzeit durch die relativ schwer zu verbrennen Komponenten leichter beeinflusst. Entsprechend können die Verbrennungs-Schwerpunkt-Zeit tc und die Verbrennungs-Endzeit td abweichen, wenn Abweichungen bei den relativ schwer zu verbrennen Komponenten auftreten. Mit anderen Worten, wie in 5 gezeigt ist, wenn bei den Charakteristika der relativ schwer zu verbrennen Komponenten Abweichungen auftreten, treten dann während der späteren Phase der Verbrennung Abweichungen in den Wärmeerzeugungscharakteristika auf. Daher treten in 5 im Vergleich zu einer durch eine strichpunktierte Linie gezeigten Referenz-Wellenform Abweichungen in der Verbrennungs-Schwerpunkt-Zeit tc und der Verbrennungs-Endzeit td auf.
6 ist ein Flussdiagramm, welches einen Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorgang zeigt. Dieser Vorgang wird durch die ECU 40 mit einer vorbestimmten Frequenz wiederholend durchgeführt.
Bei Schritt S11 von 6 werden Parameter mit Bezug auf den Kraftstoffstrahl berechnet, welche eine Kraftstoffstrahlgeschwindigkeit u0 bei den Einspritzlöchern, eine Luftdichten pa und einen Spritzwinkel α umfassen (siehe 2). Beispielsweise kann die Kraftstoffstrahlgeschwindigkeit u0 aus der nachstehenden Gleichung (1) berechnet werden, die Luftdichte ρa kann aus der nachstehenden Gleichung (2) berechnet werden und der Spritzwinkel α kann aus der nachstehenden Gleichung (3) berechnet werden.
In Gleichung (1) entspricht ρf der Kraftstoffdichte, Pc entspricht dem Kraftstoffdruck innerhalb des Common-Rails 20 (Raildruck), Pcyl(θinj) entspricht dem Zylinderdruck mit Bezug auf den Kurbelwinkel θinj während der Kraftstoff-Einspritzphase und c entspricht dem Strömungskoeffizienten. Ferner können die Kraftstoffdichte ρf, der Kraftstoffeinspritzdruck Pc und der Zylinderdruck Pcyl(θinj) als Erfassungswerte von dem Kraftstoffdichtesensor 32, einem innerhalb des Common-Rails 20 angeordneten Raildrucksensors bzw. dem Zylinderdrucksensor 31 erhalten werden. Alternativ kann der Kraftstoffeinspritzdruck Pc aus Informationen erhalten werden, die durch einen innerhalb des Injektors 17 montierten Drucksensor erfasst werden.
Ferner entspricht in Gleichung (2) Pim dem Einlasskrümmerdruck, R entspricht der Gaskonstante, Tim entspricht der Einlasskrümmertemperatur, Mair entspricht dem durchschnittlichen Luft-Molekulargewicht, V(θclose) entspricht dem Zylindervolumen bei der Einlassventil-Schließzeit und V(θing) entspricht dem Zylindervolumen mit Bezug auf den Kurbelwinkel B. Ferner können der Einlasskrümmerdruck Pim und die Einlasskrümmertemperatur Tim von einem Einlasskrümmer-Drucksensor bzw. einem Einlasskrümmer-Temperatursensor erhalten werden. Das durchschnittliche Luft-Molekulargewicht Mair kann basierend auf der Erfassung von einem Luftströmungsmesser und dem AGR-Öffnungswinkel berechnet werden. Das Zylindervolumen V kann basierend auf der Kurbelwinkelposition berechnet werden.
In Gleichung (3) entspricht d0 dem Einspritzlochdurchmesser, μa entspricht dem Luftviskositätskoeffizienten und μf entspricht dem Kraftstoffviskositätskoeffizienten. Der Kraftstoffviskositätskoeffizient μf kann durch Multiplizieren der von dem Kraftstoffdichtesensor 32 erfassten Kraftstoffdichte ρf mit einer von dem Sensor 33 für eine kinematische Viskosität erfassten kinematischen Viskosität ν berechnet werden.
Nachfolgend wird bei Schritt S12 die Strahlspitzenposition x(t) mit Bezug auf die Zeit unter Verwendung der Kraftstoffeinspritz-Startzeit als die Referenz mit Gleichung (4) basierend auf der Kraftstoffstrahlgeschwindigkeit u0, der Luftdichte ρa und dem Spritzwinkel α, wie bei Schritt S11 berechnet, berechnet.
Es ist anzumerken, dass die Strahlspitzenposition x(t) nicht darauf beschränkt ist, dass diese auf die vorstehende Art und Weise berechnet wird.
Nachfolgend wird bei Schritt S13 eine Wand-Ankunftszeit bzw. -Auftreffzeit basierend auf der Strahlspitzenposition x(t) und der Strecke L zwischen der Strahlposition und der Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11b berechnet. Die Wand-Auftreffzeit entspricht insbesondere einem Zeitpunkt, wenn der Kraftstoffstrahl die Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11b erreicht.
Ferner wird bei Schritt S14 die spezifische Verbrennungszeit basierend auf Veränderungen der Wärmeerzeugungsraten-Wellenform, das heißt, Veränderungen der Zylinderdruck-Wellenform, berechnet. Die spezifische Verbrennungszeit entspricht zumindest einer Zeit aus der Verbrennungs-Startzeit ta, der Verbrennungs-Spitzen-Zeit tb, der Verbrennungs-Schwerpunkt-Zeit tc und der Verbrennungs-Endzeit td, wie vorstehend beschrieben. Von diesen Zeiten können die Verbrennungs-Startzeit ta, die Verbrennungs-Spitzen-Zeit tb und die Verbrennungs-Endzeit td durch kontinuierliches Überwachen von Veränderungen der Wärmeerzeugungsrate (das heißt, Veränderungen des Zylinderdrucks) erhalten werden. Ferner kann die Verbrennungs-Schwerpunkt-Zeit tc aus der Wärmeerzeugungsrate während der gesamten Verbrennungsphase (das heißt, ausgehend von dem Start der Verbrennung bis hin zu dem Ende der Verbrennung) beispielsweise unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung (5) erhalten werden.
In Gleichung (5) entspricht x(t) der Wärmeerzeugungsrate zu der Zeit t, und Δt entspricht der Abtastzeit für die Wärmeerzeugungsrate.
Ferner werden die Berechnungen für die Wand-Auftreffzeit und die spezifische Verbrennungszeit bei den Schritten S11 bis S14 vorzugsweise während einem oder mehreren Leerlaufpunkten, während das Fahrzeug normal fährt, durchgeführt. Ferner werden diese Berechnungen vorzugsweise zu jeder Zeit durchgeführt, wenn die zurückgelegte Strecke eine vorbestimmte Strecke (beispielsweise 10 km) erreicht, oder zu jeder Zeit, wenn eine vorbestimmte Zeitphase verstreicht.
Bei Schritt S15 wird eine Zeitdifferenz ΔT zwischen der Wand-Auftreffzeit des Kraftstoffstrahls und der spezifischen Verbrennungszeit berechnet. Anschließend wird basierend auf dieser Zeitdifferenz ΔT ermittelt, ob sich die Verbrennungsposition des Kraftstoffstrahls zu nahe an der Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11b befindet. Insbesondere ermittelt dieser Vorgang, ob der Anteil der Verbrennung, nachdem die Strahlspitze die Verbrennungskammer-Wandoberfläche erreicht, oberhalb eines vorbestimmten Anteils liegt.
Falls die Zeitdifferenz ΔT innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, welcher basierend auf einer Verbrennungs-Wellenform mit Standardcharakteristika definiert ist, wird anschließend ermittelt, dass sich die Verbrennungsposition des Kraftstoffstrahls nicht zu nahe an der Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11b befindet. Zu dieser Zeit wird der aktuelle Vorgang beendet. Falls die Zeitdifferenz ΔT außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, wird anschließend ermittelt, dass sich die Verbrennungsposition des Kraftstoffstrahls zu nahe an der Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11b befindet, und der Vorgang läuft weiter zu Schritt S17. Es ist anzumerken, dass der vorbestimmte Bereich demnach ermittelt ist, welcher Zeitpunkt als die spezifische Verbrennungszeit ausgewählt ist. Ferner wird der vorbestimmte Bereich vorzugsweise gemäß der Drehzahl und der Last der Maschine 10 variiert.
Insbesondere ermittelt der Vorgang von Schritt S16 zumindest eine der Ermittlungen, ob eine Zeitdifferenz zwischen der Verbrennungs-Startzeit ta und der Wand-Auftreffzeit in dem vorbestimmten Bereich liegt, ob eine Zeitdifferenz zwischen der Verbrennungs-Spitzen-Zeit tb und der Wand-Auftreffzeit in dem vorbestimmten Bereich liegt, ob eine Zeitdifferenz zwischen der Verbrennungs-Schwerpunkt-Zeit tc und der Wand-Auftreffzeit in dem vorbestimmten Bereich liegt, und ob eine Zeitdifferenz zwischen der Verbrennungs-Endzeit td und der Wand-Auftreffzeit in dem vorbestimmten Bereich liegt. Falls mehrere Bedienungsüberprüfungen durchgeführt werden, ermittelt Schritt S16 dann, ob zwei oder mehr Bedingungen erfüllt sind.
Beispielsweise werden, wie in 4 durch die durchgehende Linie gezeigt ist, die Verbrennungs-Startzeit ta und die Verbrennungs-Spitzen-Zeit tb nach später verschoben (das heißt verzögert). In diesem Fall liegt die Zeitdifferenz ΔT außerhalb des vorbestimmten Bereichs und bei Schritt S16 erfolgt eine positive Ermittlung. Ferner werden, wie in 5 durch die durchgehende Linie gezeigt ist, die Verbrennungs-Schwerpunkt-Zeit tc und die Verbrennungs-Endzeit td nach später verschoben (das heißt verzögert). In diesem Fall liegt die Zeitdifferenz ΔT außerhalb des vorbestimmten Bereichs und bei Schritt S16 erfolgt eine positive Ermittlung.
Bei Schritt S17 wird ermittelt, ob eine Aufteilung einer Pilot- bzw. Voreinspritzung für eine mehrstufige Einspritzung möglich ist. Insbesondere wird basierend auf der Anzahl von Voreinspritzstufen und einer Intervallzeit ermittelt, ob die Intervallzeit verkürzt werden kann, um die Anzahl von Einspritzstufen zu erhöhen. Anschließend schreitet der Vorgang zu Schritt S18 voran, falls die Aufteilung einer Voreinspritzung möglich ist.
Bei Schritt S18 wird eine Aufteilung einer Voreinspritzung durchgeführt, um die Verbrennungsposition des Kraftstoffstrahls von der Wandoberfläche zu entfernen. Hierbei wird die Anzahl von Voreinspritzstufen um eins erhöht und die Intervallzeit wird entsprechend angepasst. Insbesondere ist der gesamte Einspritzbetrag der Voreinspritzung festgelegt, während die Anzahl von Einspritzstufen um eins erhöht wird. Ferner werden die Intervallphasen verkürzt, so dass ein Intervall zwischen der ersten Voreinspritzungsstufe und dem Start der Haupteinspritzung unverändert ist.
Durch das Aufteilen der Voreinspritzung auf diese Art und Weise wird der Kraftstoffstrahl jeder Einspritzstufe daran gehindert, zu nahe an die Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11b heran zu gelangen. Mit anderen Worten, die Kraftstoffstrahlen verbleiben näher an dem Spitzenabschnitt des Injektors. Folglich kann die Zündquelle des Kraftstoffes während der Haupteinspritzung näher hin zu der Mitte der Verbrennungskammer 11b verschoben sein.
Nachfolgend wird bei Schritt S19 ein Verbrennungskorrektur-Steuerungsvorgang durchgeführt. Dieser Verbrennungskorrektur-Steuerungsvorgang kann beispielsweise das Durchführen von Korrekturen mit Bezug auf den Einspritzzeitpunkt der Haupteinspritzung, den Einspritzdruck, die Einlassluftdichte oder die Sauerstoffkonzentration umfassen, um das Verhältnis bzw. den Anteil der Verbrennung, welche auftritt, nachdem die Strahlspitze die Verbrennungskammer-Wandoberfläche erreicht, zu reduzieren. Insbesondere kann durch Verschieben des Einspritzimpulses nach früher (das heißt, um nach vorne bzw. früh verschoben zu sein) die Einspritzzeit der Haupteinspritzung nach vorne verschoben werden. Ferner ist der Betrag der Strecke, welche durch die Strahlspitze zurückgelegt wird, durch Steuern des Abführbetrags der Kraftstoffpumpe, um den Einspritzdruck zu senken, über eine gleiche Zeitphase kürzer. Ferner wird die Einlassluftdichte durch Anpassen des Öffnungsgrads der variablen Düse des Turboladers 29 erhöht und der Betrag der durch die Strahlspitze zurückgelegten Strecke ist über eine gleiche Zeitphase und für den gleichen Einspritzbetrag kürzer. Zusätzlich kann die Verbrennungszeit durch Reduzieren des Öffnungsgrads der AGR, um die Sauerstoffkonzentration zu erhöhen, verkürzt werden. Vorzugsweise wird zumindest einer dieser Vorgänge durchgeführt.
Ferner kann der Verbrennungskorrektur-Steuerungsvorgang demgemäß variiert werden, ob die Voreinspritzung bei Schritt S18 aufgeteilt wird.
Die vorliegende Ausführungsform, wie vorstehend erläutert, bietet zumindest die nachfolgenden Effekte.
Wenn der Verbrennungszustand eines Kraftstoffstrahls in dem Dieselmotor 10 betrachtet wird, ist es notwendig, die Beziehung zwischen der Verbrennungsposition und der Position des Kraftstoffstrahls in der Verbrennungskammer 11b zu berücksichtigen. Es sollten insbesondere deren Positionsbeziehungen mit Bezug auf die Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11b berücksichtigt werden. Diesbezüglich werden gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration einer Wand-Auftreffzeit und eine spezifische Verbrennungszeit berechnet. Die Wand-Auftreffzeit entspricht einer Zeit, wenn ein von dem Injektor 17 eingespritzter Kraftstoffstrahl die Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11b erreicht. Die spezifische Verbrennungszeit entspricht einer Zeit zwischen dem Start der Verbrennung und dem Ende der Verbrennung. Folglich ist es möglich, die räumlichen und zeitlichen Charakteristika der Verbrennung des Kraftstoffstrahls innerhalb der Verbrennungskammer 11b zu verstehen. Anschließend wird basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen dieser Wand-Auftreffzeit und dieser spezifischen Verbrennungszeit das Einspritzverhalten durch den Injektor 17 gesteuert. Folglich kann die Kraftstoffeinspritzung geeignet gesteuert werden, während die Beziehung zwischen der Verbrennungsposition mit Bezug auf die Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11b berücksichtigt wird. Gemäß dem Vorstehenden können die Verbrennungsbedingungen in einem Dieselmotor verbessert werden.
Es ist insbesondere möglich, basierend auf der Zeitdifferenz zwischen der Wand-Auftreffzeit und der spezifischen Verbrennungszeit zu ermitteln, ob sich die Verbrennungsposition in der Verbrennungskammer 11b zu nahe an der Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11b befindet. Anschließend, falls ermittelt wird, dass sich die Verbrennungsposition zu nahe an der Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11b befindet, wird das Einspritzverhalten bzw. die Art und Weise der Einspritzung durch den Injektor 17 gesteuert, um die Verbrennungsposition von der Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11b zu entfernen. Folglich können die Verbrennungsbedingungen verbessert werden.
Bei einer Konfiguration wird das Einspritzverhalten durch Aufteilen einer Voreinspritzung gesteuert, um die Verbrennungsposition von der Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11b entfernt zu halten. In diesem Fall wird der Kraftstoffstrahl von der Voreinspritzung um die Verbrennungskammermitte gehalten und daher kann die Zündquelle für die Hauptverbrennung um die Mitte der Verbrennungskammer 11b herum konzentriert werden. Folglich kann die Zündung daran gehindert werden, verzögert zu werden, und auch wenn die Kraftstoffeigenschaften in unerwünschter Art und Weise abweichen (beispielsweise falls ein Kraftstoff mit niedriger CN verwendet wird), können Verbrennungsbedingungen erreicht werden, welche gleich diesen eines Standardkraftstoffes sind.
Bei einer Konfiguration wird die spezifische Verbrennungszeit als eine erste spezifische Zeit (das heißt, die Verbrennungs-Startzeit oder die Verbrennungs-Spitzen-Zeit) während des Intervalls zwischen dem Start der Verbrennung und bis die Wärmeerzeugungsrate einen Spitzenwert bei deren Maximalwert einnimmt, das heißt, der Verbrennungsspitze, berechnet. Anschließend wird das Einspritzverhalten durch den Injektor 17 basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen der ersten spezifischen Zeit und der Wand-Auftreffzeit des Kraftstoffstrahls gesteuert. Entsprechend kann die Kraftstoffeinspritzung unter Berücksichtigung von Variationen der relativ einfach zu verbrennenden Komponenten geeignet gesteuert werden.
Bei einer Konfiguration wird die spezifische Verbrennungszeit als eine zweite spezifische Zeit (das heißt, die Verbrennungs-Schwerpunkt-Zeit oder die Verbrennungs-Endzeit) mit Bezug auf das Ende der Verbrennung berechnet. Anschließend wird das Einspritzverhalten durch den Injektor 17 basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen der zweiten spezifischen Zeit und der Wand-Auftreffzeit des Kraftstoffstrahls gesteuert. Entsprechend kann die Kraftstoffeinspritzung unter Berücksichtigung von Variationen der relativ schwer zu verbrennenden Komponenten geeignet gesteuert werden.
(Weitere Ausführungsformen)
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform kann zumindest in der nachfolgenden Art und Weise modifiziert werden.
Der Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorgang kann durchgeführt werden, wie in 7 gezeigt ist. In 7 sind, während einige Schritte von 6 ersetzt sind und durch die ECU 40 durchgeführt werden, die Schritte S11 bis S14 nicht verändert und auf diese ist der Kürze halber verzichtet.
Bei Schritt S21 von 7 wird ermittelt, ob sich die aktuellen Maschinenbetriebsbedingungen in einem vorbestimmten Niedriglastbereich befinden. Dieser Schritt ermittelt insbesondere, ob sich die Maschinenbetriebsbedingungen in dem vorbestimmten Niedriglastbereich oder einem Hochlastbereich mit einer höheren Last als der Niedriglastbereich befinden. Beispielsweise kann der Niedriglastbereich bestätigt werden, falls die Betriebsbedingungen eine Leerlaufbedingung oder eine Bedingung bzw. einen Zustand nahe dem Leerlauf angeben. Zusätzlich zu dem Leerlaufbereich kann der Niedriglastbereich ebenso bestätigt werden, falls sich die Betriebsbedingungen in einem mittleren Lastbereich befinden. Ferner kann der Niedriglastbereich auch unter Berücksichtigung der Maschinendrehzahl ermittelt werden. Falls bei Schritt S21 „Ja” ermittelt wird, schreitet der Vorgang zu Schritt S22 voran. Andererseits, falls bei Schritt S21 „Nein” ermittelt wird, schreitet der Vorgang zu Schritt S23 voran. Bei Schritt S22 wird eine Zeitdifferenz ΔT zwischen der Wand-Auftreffzeit des Kraftstoffstrahls und der ersten spezifischen Zeit (das heißt, der Verbrennungs-Startzeit ta oder der Verbrennungs-Spitzen-Zeit tb) berechnet. Ferner wird bei Schritt S23 eine Zeitdifferenz ΔT wischen der Wand-Auftreffzeit des Kraftstoffstrahls und der zweiten spezifischen Zeit (das heißt, der Verbrennungs-Schwerpunkt-Zeit tc oder der Verbrennungs-Endzeit td) berechnet.
Die nachfolgenden Schritte (S16 bis S19) nach dem Berechnen der Zeitdifferenz ΔT sind gleich diesen von 6. Insbesondere wird die Verbrennungsposition des Kraftstoffstrahls ermittelt, der Pilot- bzw. Vorstrahl wird basierend auf diesem Ermittlungsergebnis aufgeteilt und der Verbrennungssteuerungsvorgang wird durchgeführt, wie vorstehend beschrieben.
Die vorstehend beschriebene Konfiguration bringt zumindest die nachfolgenden Effekte mit sich. Im Allgemeinen wird erachtet, dass, wenn sich die Maschine 10 unter einer hohen Last befindet, die Verbrennungsumgebung in der Verbrennungskammer 11b im Vergleich dazu, wenn sich die Maschine 10 unter niedriger Last befindet, vorzuziehen ist. Die Verbrennungsumgebung kann unter hoher Last insbesondere durch Reduzieren des AGR-Gasbetrags, durch Erhöhen des Frischluft-Zuführverhältnisses über die Aufladung oder dergleichen verbessert werden. Daher haben unter hoher Last, auch wenn temporäre Variationen der relativ einfach zu verbrennenden Komponenten vorliegen, diese Variationen einen geringen Effekt. Dieser Punkt wird durch Ermitteln der Verbrennungsposition des Kraftstoffstrahls und Steuern des Einspritzverhaltens basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen der Wand-Auftreffzeit des Kraftstoffstrahls und der ersten spezifischen Zeit (das heißt, der Verbrennungs-Startzeit, der Verbrennungs-Spitzen-Zeit), wenn sich die Maschine 10 und niedriger Last befindet, und durch Ermitteln der Verbrennungsposition des Kraftstoffstrahls und Steuern des Einspritzverhaltens basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen der Wand-Auftreffzeit des Kraftstoffstrahls und der zweiten spezifischen Zeit (das heißt, der Verbrennungs-Schwerpunkt-Zeit, der Verbrennungs-Endzeit), wenn sich die Maschine 10 unter hoher Last befindet, verkörpert. Folglich kann der Kraftstoffstrahl durch Berücksichtigen des Zustands des Auftretens der Variationen der Charakteristika geeignet gesteuert werden.
Ferner dient in 7 eine alternative Implementierung dazu, die Verbrennungsposition des Kraftstoffstrahls lediglich dann zu ermitteln und das Einspritzverhalten lediglich dann zu steuern, wenn sich die Maschinenbetriebsbedingungen in einem vorbestimmten Niedriglastbereich befinden. In diesem Fall wird das Einspritzverhalten unter hoher Last nicht gesteuert und die Verbrennungsposition des Kraftstoffstrahls wird nicht ermittelt.
Zusätzlich kann als ein Indikator der Verbrennungsposition des Kraftstoffstrahls, welcher sich zu nahe an der Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11b befindet, anders als die vorstehend beschriebene Verbrennungs-Startzeit (Zündzeitpunkt), die Verbrennungs-Spitzen-Zeit, die Verbrennungs-Schwerpunkt-Zeit und die Verbrennungs-Endzeit, die Länge der Verbrennungsphase Tx ausgehend von dem Start der Verbrennung hin zu dem Ende der Verbrennung berücksichtigt werden. Mit anderen Worten, wie in 3 gezeigt, wenn Tx als die Verbrennungsphasenlänge definiert ist und Ty als die Zeitdifferenz zwischen den spezifischen Verbrennungszeiten der Verbrennungs-Startzeit ta (t2) und der Wand-Auftreffzeit t3 definiert ist, wird anschließend ein Verhältnis zwischen der Verbrennungsphasenlänge Tx und der Zeitdifferenz Ty berechnet (Ty/Tx). Anschließend wird basierend auf diesem Ty/Tx ermittelt, ob sich die Verbrennungsposition des Kraftstoffstrahls zu nahe an der Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11b befindet. Basierend auf diesem Ermittlungsergebnis kann das Einspritzverhalten des Injektors 17 gesteuert werden.
Ferner, wenn Tz als die Zeitdifferenz zwischen den spezifischen Verbrennungszeiten der Verbrennungs-Endzeit td (t4) und der Wand-Auftreffzeit t3 definiert ist, wird dann ein Verhältnis zwischen der Verbrennungsphasenlänge Tx und der Zeitdifferenz Tz berechnet (Tz/Tx). Anschließend wird basierend auf diesem Tz/Tx ermittelt, ob sich die Verbrennungsposition des Kraftstoffstrahls zu nahe an der Wandoberfläche der Verbrennungskammer 11b befindet. Basierend auf diesem Ermittlungsergebnis kann das Einspritzverhalten durch den Injektor 17 gesteuert werden.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird die Voreinspritzung aufgeteilt, wenn eine Kraftstoffstrahlaufteilung für eine mehrstufige Einspritzung durchgeführt wird. Stattdessen kann jedoch eine andere Einspritzung, wie die Haupteinspritzung, aufgeteilt werden.
Wenn das Einspritzverhalten des Injektors 17 gesteuert wird, kann anstelle des Aufteilens einer Kraftstoffeinspritzung während einer mehrstufigen Einspritzung der Einspritzdruck gesenkt werden und/oder die Einspritzzeit kann stattdessen nach vorne bzw. früh verschoben werden.

Claims

Dieselmotorsteuerungsvorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung durch ein Kraftstoffeinspritzventil (17) in eine Verbrennungskammer (11b) in einem Dieselmotor (10), aufweisend: eine erste Berechnungseinheit, die eingerichtet ist, eine Auftreffzeit zu berechnen, wenn ein von dem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzter Kraftstoffstrahl auf eine Wandoberfläche der Verbrennungskammer trifft; eine zweite Berechnungseinheit, die eingerichtet ist, eine vordefinierte spezifische Verbrennungszeit zwischen einem Start der Verbrennung und einem Ende der Verbrennung des Kraftstoffstrahls zu berechnen; und eine Kraftstoffeinspritzsteuerungseinheit, die eingerichtet ist, ein Einspritzverhalten durch das Kraftstoffeinspritzventil basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen der von der ersten Berechnungseinheit berechneten Auftreffzeit und der von der zweiten Berechnungseinheit berechneten spezifischen Verbrennungszeit zu steuern.
Dieselmotorsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Ermittlungseinheit, die eingerichtet ist, basierend auf der Zeitdifferenz zwischen der Auftreffzeit und der spezifischen Verbrennungszeit zu ermitteln, dass sich eine Verbrennungsposition des Kraftstoffstrahls zu nahe an der Wandoberfläche der Verbrennungskammer befindet, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuerungseinheit ferner eingerichtet ist, das Einspritzverhalten des Kraftstoffeinspritzventils derart zu steuern, dass die Verbrennungsposition von der Wandoberfläche entfernt wird, wenn die Ermittlungseinheit ermittelt, dass sich die Verbrennungsposition zu nahe an der Wandoberfläche der Verbrennungskammer befindet.
Dieselmotorsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuerungseinheit ferner eingerichtet ist, eine Anzahl von Teilstufen einer mehrstufigen Einspritzung von dem Kraftstoffeinspritzventil zu erhöhen, um die Kraftstoffeinspritzung aufzuteilen, wodurch die Verbrennungsposition von der Wandoberfläche entfernt ist, wenn die Ermittlungseinheit ermittelt, dass sich die Verbrennungsposition zu nahe an der Wandoberfläche der Verbrennungskammer befindet.
Dieselmotorsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zw eite Berechnungseinheit ferner eingerichtet ist, die spezifische Verbrennungszeit während eines Intervalls zwischen dem Start der Verbrennung und einer Verbrennungs-Spitzen-Zeit, wenn eine Wärmeerzeugungsrate einen Spitzenwert annimmt, als eine erste spezifische Zeit zu berechnen, und die Kraftstoffeinspritzsteuerungseinheit ferner eingerichtet ist, das Einspritzverhalten durch das Kraftstoffeinspritzventil basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen der Auftreffzeit und der ersten spezifischen Zeit zu steuern.
Dieselmotorsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweite Berechnungseinheit ferner eingerichtet ist, die spezifische Verbrennungszeit als eine zweite spezifische Zeit mit Bezug auf das Ende der Verbrennung zu berechnen, und die Kraftstoffeinspritzsteuerungseinheit ferner eingerichtet ist, das Einspritzverhalten durch das Kraftstoffeinspritzventil basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen der Auftreffzeit und der zweiten spezifischen Zeit zu steuern.
Dieselmotorsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Berechnungseinheit ferner eingerichtet ist, die spezifische Verbrennungszeit als eine erste spezifische Zeit während eines Intervalls zwischen dem Start der Verbrennung und einer Verbrennungs-Spitzen-Zeit, wenn eine Wärmeerzeugungsrate einen Spitzenwert annimmt, und eine zweite spezifische Zeit mit Bezug auf das Ende der Verbrennung zu berechnen, und die Kraftstoffeinspritzsteuerungseinheit derart konfiguriert ist, dass diese das Einspritzverhalten durch das Kraftstoffeinspritzventil basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen der Auftreffzeit und der ersten spezifischen Zeit steuert, wenn sich der Dieselmotor in einem vorbestimmten Niedriglastbereich befindet, und das Einspritzverhalten durch das Kraftstoffeinspritzventil basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen der Auftreffzeit und der zweiten spezifischen Zeit steuert, wenn sich der Dieselmotor in einem Hochlastbereich befindet, wobei der Hochlastbereich einer höheren Last entspricht als der Niedriglastbereich.
Dieselmotorsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Berechnungseinheit ferner eingerichtet ist, die Verbrennungs-Startzeit oder die Verbrennungs-Endzeit als die spezifische Verbrennungszeit zu berechnen, und die Kraftstoffeinspritzsteuerungseinheit ferner eingerichtet ist, das Einspritzverhalten durch das Kraftstoffeinspritzventil basierend auf einem Verhältnis einer Zeitdifferenz zwischen der Auftreffzeit und der spezifischen Verbrennungszeit mit Bezug auf eine Länge einer Verbrennungsphase ausgehend von dem Start der Verbrennung hin zu dem Ende der Verbrennung des Kraftstoffstrahls zu steuern.