DE102016109772A1 - Steuervorrichtung und Steuerverfahren für eine Kraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Während des schnellen Aufwärmens eines Katalysators zur Zeit eines Kaltstarts einer Kraftmaschine (10) wird ein Kraftstoff mit einer erforderlichen Einspritzmenge durch eine Mehrstufeneinspritzung eingespritzt, die aus einer Kraftstoffeinspritzung durch eine Vollhubeinspritzung während eines Einlasstakts und aus einer Kraftstoffeinspritzung durch eine Teilhubeinspritzung während eines Kompressionstakts besteht. In einem Fall, in dem eine Verschlechterung eines Verbrennungszustands bestätigt wird, wird eine Korrektur zum Erhöhen der erforderlichen Einspritzmenge durchgeführt, die dem Fettmachen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dient. Zur Zeit der fettmachenden Mengenerhöhung wird eine Summe von Einspritzmengen der Mehrstufeneinspritzung um den Betrag der Korrektur zum Erhöhen der erforderlichen Einspritzmenge erhöht, ohne dass die Einspritzmenge und die Einspritzzeitgebung der Kraftstoffeinspritzung durch die Teilhubeinspritzung bezüglich einer Basiszeit geändert werden.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung und auf ein Steuerverfahren für eine Kraftmaschine.
  • 2. Beschreibung der zugehörigen Technologie
  • Ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil, das in einer Kraftmaschine, etwa einer Automobilkraftmaschine, angeordnet ist, ist mit einem elektromagnetischen Solenoid und einem Ventilkörper versehen, und der Ventilkörper wird in Antwort auf das Erregen des elektromagnetischen Solenoids geöffnet. Das elektromagnetische Kraftstoffeinspritzventil ist so konfiguriert, dass es in der Lage ist, eine Einspritzmenge durch Ändern einer Erregungszeit des elektromagnetischen Solenoids einzustellen. Der Ventilkörper des Kraftstoffeinspritzventils wird unmittelbar nach dem Erreichen einer vollständig geöffneten Position infolge einer Reaktion auf eine Kollision zum Zeitpunkt der Ankunft an der vollständig geöffneten Position einer Prallbewegung unterzogen. Diese Prallbewegung des Ventilkörpers führt zu einer Variation der Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils. Wenn die Einspritzung vollendet wird bevor der Ventilkörper die vollständig geöffnete Position erreicht, dann wird die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt, ohne dass sie durch die Prallbewegung des Ventilkörpers beeinträchtigt wird. Diesbezüglich ist eine Teilhubeinspritzungstechnik bekannt für das Realisieren einer Einspritzung mit kleiner Menge mit einem hohen Genauigkeitsniveau, indem die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, wobei eine Erregungszeit auf eine Zeitspanne festgelegt wird, die kürzer als eine Zeitspanne ist, die dafür erforderlich ist, dass der Ventilkörper die vollständig geöffnete Position erreicht.
  • Die Erregungszeit des Kraftstoffeinspritzventils wird auf Grundlage einer erforderlichen Einspritzmenge festgelegt, die durch einen Basiswert berechnet wird, der in Übereinstimmung mit einer Kraftmaschinendrehzahl und einer Kraftmaschinenlast, die erforderlichenfalls korrigiert werden, und dem Druck eines zu dem Kraftstoffeinspritzventil zugeführten Kraftstoffs (Kraftstoffdruck) eingestellt wird. Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2011-106349 ( JP 2011-106349 A ) offenbart eine Technologie, die es ermöglicht, dass eine erforderliche Einspritzmenge einer Mengenerhöhungskorrektur in Übereinstimmung mit einer Verringerung der Kraftmaschinendrehzahl zum Zeitpunkt eines Leerlaufbetriebs der Kraftmaschine unterzogen wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Das Einspritzen einer kleinen Menge von Kraftstoff, die durch die zuvor beschriebene Teilhubeinspritzung realisiert wird, wird in einer Situation verwendet, in der eine präzise Einspritzsteuerung erforderlich ist. In dieser Situation beeinträchtigen geringfügige Änderungen in der Einspritzmenge und einer Einspritzzeitgebung die Verbrennung in der Kraftmaschine und eine Abgaseigenschaft beträchtlich. Insbesondere in einem Fall, in dem die Einspritzmenge der Teilhubeinspritzung erhöht ist, nimmt eine Eindringkraft des Kraftstoffnebels zu und dann ändert sich eine Kraftstoffkonzentrationsverteilung eines in einem Zylinder ausgebildeten Luft-Kraftstoff-Gemischs oder eine obere Kolbenfläche und eine Zylinderwandfläche werden einer Erhöhung der Kraftstoffanhaftung unterzogen, wobei der Nebel eine verlängerte Reichweite hat. Dementsprechend verschlechtern sich die Verbrennung und die Abgaseigenschaft in einigen Fällen, sobald die erforderliche Einspritzmenge der Mengenerhöhungskorrektur unterzogen wird, wenn die Kraftstoffeinspritzung durch die Teilhubeinspritzung ausgeführt wird.
  • Die Erfindung stellt eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für eine Kraftmaschine bereit, die das Durchführen einer Kraftstoffeinspritzung durch eine Teilhubeinspritzung auf geeignete Weise erlauben.
  • Ein erster Gesichtspunkt der Erfindung stellt eine Steuervorrichtung für eine Kraftmaschine bereit. Die Kraftmaschine weist ein Kraftstoffeinspritzventil auf und das Kraftstoffeinspritzventil hat einen Ventilkörper. Die Steuervorrichtung weist eine elektronische Steuereinheit auf. Die elektronische Steuereinheit ist dazu konfiguriert: eine erforderliche Einspritzmenge in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand der Kraftmaschine zu berechnen; das Kraftstoffeinspritzventil derart zu steuern, dass ein Kraftstoff mit der erforderlichen Einspritzmenge eingespritzt wird; und eine Summe von Einspritzmengen einer mehrstufigen Einspritzung um einen Betrag einer Einspritzmengenerhöhung infolge einer Betragerhöhungskorrektur zu erhöhen, wobei die Einspritzmenge und eine Einspritzzeitgebung einer Teilhubeinspritzung beibehalten werden, wenn der Kraftstoff mit der erforderlichen Einspritzmenge durch die Mehrstufeneinspritzung eingespritzt wird und die erforderliche Einspritzmenge der Betragerhöhungskorrektur unterzogen wird, wobei die Mehrstufeneinspritzung die Teilhubeinspritzung aufweist, und wobei die Teilhubeinspritzung eine Kraftstoffeinspritzung ist, die beendet wird, bevor der Ventilkörper eine vollständig geöffnete Position erreicht.
  • Gemäß der Kraftmaschinensteuervorrichtung wird die Kraftstoffeinspritzung durch die Teilhubeinspritzung, in der Änderungen der Einspritzmenge und der Einspritzzeitgebung die Verbrennung in der Kraftmaschine und eine Abgaseigenschaft signifikant beeinträchtigen, mit einer Einspritzmenge und einer Einspritzzeitgebung durchgeführt, die seit dem Beginn sogar in einem Fall festgelegt ist, in dem die Betragerhöhungskorrektur an der erforderlichen Einspritzmenge durchgeführt wird, während die Mehrstufeneinspritzung ausgeführt wird, die die Kraftstoffeinspritzung durch die Teilhubeinspritzung aufweist. Dementsprechend kann die Kraftstoffeinspritzung durch die Teilhubeinspritzung auf geeignete Weise durchgeführt werden.
  • Bei der Steuervorrichtung kann die elektronische Steuereinheit so konfiguriert sein, dass sie die Einspritzmenge einer Kraftstoffeinspritzung in der Mehrstufeneinspritzung, die anders als die Teilhubeinspritzung ist, so erhöht, dass die Summe der Einspritzmengen der Mehrstufeneinspritzung um den Betrag der Einspritzmengenerhöhung infolge der Betragserhöhungskorrektur erhöht wird. Bei der Steuervorrichtung kann die elektronische Steuereinheit so konfiguriert sein, dass sie die Anzahl der Teilhubeinspritzungen in der Mehrstufeneinspritzung derart erhöht, dass die Summe der Einspritzmengen der Mehrstufeneinspritzung um den Betrag der Einspritzmengenerhöhung infolge der Betragserhöhungskorrektur erhöht wird.
  • Bei der Steuervorrichtung kann die elektronische Steuereinheit so konfiguriert sein, dass sie die Mehrstufeneinspritzung während eines Leerlaufbetriebs während eines Kaltstarts der Kraftmaschine durchführt, und die Mehrstufeneinspritzung kann eine Kraftstoffeinspritzung während eines Einlasstakts durch eine Vollhubeinspritzung und eine Kraftstoffeinspritzung während eines Kompressionstakts durch die Teilhubeinspritzung aufweisen, wobei die Vollhubeinspritzung eine Einspritzung ist, die beendet wird, nachdem der Ventilkörper die vollständig geöffnete Position erreicht hat. Die Kraftstoffeinspritzung während des Kompressionshubs durch die Teilhubeinspritzung wird in diesem Fall derart durchgeführt, dass eine Kraftstoffkonzentration in der Nähe einer Zündkerze lokal erhöht ist. Wenn sich die Einspritzmenge und die Einspritzzeitgebung der Kraftstoffeinspritzung ändern, dann kann sich der eingespritzte Kraftstoff nicht in der Nähe der Zündkerze sammeln oder eine Zylinderwandfläche und eine obere Kolbenfläche werden einer Erhöhung der Kraftstoffanhaftung unterzogen, was zu einer Verschlechterung der Verbrennung führt. Diesbezüglich ändern sich in der zuvor beschriebenen Kraftmaschinensteuervorrichtung die Einspritzmenge und die Einspritzzeitgebung der Kraftstoffeinspritzung während des Kompressionstakts durch die Teilhubeinspritzung selbst in dem Fall nicht, dass die erforderliche Einspritzmenge so korrigiert wird, dass sie erhöht wird, und daher wird die Verschlechterung der Verbrennung vermieden. Bei der Steuervorrichtung kann die elektronische Steuereinheit so konfiguriert sein, dass sie die Betragserhöhungskorrektur an der erforderlichen Einspritzmenge durchführt, wenn eine Verschlechterung eines Verbrennungszustands der Kraftmaschine bestätigt wird. Gemäß der zuvor beschriebenen Konfiguration wird die Betragserhöhungskorrektur durchgeführt, wenn die Verschlechterung des Verbrennungszustands als ein Beispiel der Korrektur zum Erhöhen der erforderlichen Einspritzmenge bestätigt wird, die durchgeführt wird, während die vorstehend beschriebene Mehrstufeneinspritzung zur Zeit des Leerlaufbetriebs der Kraftmaschine durchgeführt wird, während das Aufwärmen eines Katalysators ausgeführt wird.
  • Ein zweiter Gesichtspunkt der Erfindung stellt ein Steuerungsverfahren für eine Kraftmaschine bereit. Die Kraftmaschine weist ein Kraftstoffeinspritzventil auf und das Kraftstoffeinspritzventil hat einen Ventilkörper. Das Steuerungsverfahren weist Folgendes auf: Berechnen einer erforderlichen Einspritzmenge in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand der Kraftmaschine; Steuern des Kraftstoffeinspritzventils derart, dass ein Kraftstoff mit der erforderlichen Einspritzmenge eingespritzt wird; und Erhöhen einer Summe von Einspritzmengen einer Mehrstufeneinspritzung um einen Betrag einer Einspritzmengenerhöhung infolge einer Betragserhöhungskorrektur, wobei die Einspritzmenge und eine Einspritzzeitgebung einer Teilhubeinspritzung beibehalten werden, wenn der Kraftstoff mit der erforderlichen Einspritzmenge durch die Mehrstufeneinspritzung eingespritzt wird und die erforderliche Einspritzmenge der Betragserhöhungskorrektur unterzogen wird, wobei die Mehrstufeneinspritzung die Teilhubeinspritzung aufweist und die Teilhubeinspritzung eine Kraftstoffeinspritzung ist, die beendet wird, bevor der Ventilkörper eine vollständig geöffnete Position erreicht.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Merkmale, Vorteile, sowie die technische und gewerbliche Bedeutung der beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und in welchen:
  • 1 eine schematische Zeichnung ist, die eine Konfiguration eines Kraftstoffsystems einer Kraftmaschine darstellt, auf die ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kraftmaschinensteuerungsvorrichtung angewandt wird;
  • 2 eine Schnittansicht eines Innenzylindereinspritzventils ist, das in dem Kraftstoffsystem der Kraftmaschine angeordnet ist;
  • 3 ein Graph ist, der eine Beziehung einer Einspritzmenge des Innenzylindereinspritzventils und einer Variation der Einspritzmenge bzgl. einer Erregungszeit darstellt;
  • 4 ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitungsroutine gemäß einer Rotationsstabilisierungssteuerung zum Zeitpunkt des Schnellaufwärmens eines Katalysators ist, die durch die Steuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird;
  • 5 eine Zeichnung ist, die die Verteilung der Einspritzmengen jeweiliger Einspritzungen zu einer Basiszeit und zu einer Zeit einer fettmachenden Mengenerhöhung in der Steuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
  • 6 eine Zeichnung ist, die darstellt, wie der Kraftstoffnebel in einem Zylinder ausgebildet wird, wenn eine Teilhubeinspritzung bei einer von Beginn an festgelegten Einspritzmenge durchgeführt wird;
  • 7 eine Zeichnung ist, die darstellt, wie der Kraftstoffnebel in dem Zylinder ausgebildet wird, wenn die Teilhubeinspritzung mit einer Einspritzmenge durchgeführt wird, die so korrigiert ist, dass sie erhöht ist;
  • 8 eine Zeichnung ist, die die Verteilung der Einspritzmengen der jeweiligen Einspritzungen zu einer Basiszeit und zu einer Zeit einer fettmachenden Mengenerhöhung in einer Kraftmaschinensteuervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt; und
  • 9 eine Zeichnung ist, die die Verteilung der Einspritzmengen jeweiliger Einspritzungen zu einer Basiszeit und zu einer Zeit einer fettmachenden Mengenerhöhung in einer Kraftmaschinensteuervorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel darstellt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • Im weiteren Verlauf wird ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kraftmaschinensteuervorrichtung unter Bezugnahme auf 1 bis 7 ausführlich beschrieben. In einem Einlassdurchlass 11 einer Kraftmaschine 10, auf die die Steuervorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel angewandt wird, sind eine Luftreiniger 12, ein Luftmengenmesser 13, ein Drosselventil 14 und ein Einlasskrümmer 11A in der Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite des Einlassdurchlasses 11 angeordnet, wie in 1 dargestellt ist. Der Luftreiniger 12 filtert Staub oder dergleichen in der in den Einlassdurchlass 11 strömenden Einlassluft. Der Luftmengenmesser 13 erfasst den Durchfluss der Einlassluft (angesaugte Luftmenge GA). Das Drosselventil 14 stellt die angesaugte Luftmenge durch eine Änderung eines Ventilöffnungsgrads des Drosselventils 14 ein. Der Einlassdurchlass 11 zweigt an dem Einlasskrümmer 11A ab und ist dann durch Einlassanschlüsse 15 der jeweiligen Zylinder 16 mit den jeweiligen Zylindern 16 verbunden.
  • Ein Kolben 16A ist so angeordnet, dass er sich in jedem der Zylinder 16 der Kraftmaschine 10 hin und her bewegen kann. Eine Zündkerze S, die ein Luft-Kraftstoff-Gemisch durch Funkenentladung zündet, ist in jedem der Zylinder 16 angeordnet (siehe 6 und 7).
  • In einem Abgasdurchlass 17 der Kraftmaschine 10 sind ein Abgaskrümmer 17A, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 18 und eine Katalysatorvorrichtung 19 in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite des Abgasdurchlasses 17 angeordnet. Von den jeweiligen Zylindern 16 zu dem Abgasdurchlass 17 abgegebene Abgase werden in dem Abgaskrümmer 17A zusammengeführt, strömen in die Katalysatorvorrichtung 19 und werden in der Katalysatorvorrichtung 19 gereinigt. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 18 gibt ein Signal in Übereinstimmung mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zur Zeit der Verbrennung des in die Katalysatorvorrichtung 19 strömenden Abgases aus.
  • Ein Kraftstoffzuführsystem der Kraftmaschine 10 ist mit einer Förderpumpe 21 versehen, die einen Kraftstoff in einem Kraftstofftank 20 herauspumpt und abgibt. Die Förderpumpe 21 ist jeweils mit einem Niederdruckkraftstoffrohr 23 und einer Hochdruckkraftstoffpumpe 24 über einen Niederdruckkraftstoffdurchlass 22 verbunden. Das Niederdruckkraftstoffrohr 23 ist ein Kraftstoffbehälter, der den von der Förderpumpe 21 geschickten Kraftstoff speichert. Ein Saugrohreinspritzventil 25 eines jeden der Zylinder 16 der Kraftmaschine 10 ist mit dem Niederdruckkraftstoffrohr 23 verbunden. Das Saugrohreinspritzventil 25 ist ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil. Die Saugrohreinspritzventile 25 sind so konfiguriert, dass sie den in dem Niederdruckkraftstoffrohr 23 gespeicherten Kraftstoff in Antwort auf die Erregung in die Einlassanschlüsse 15 der Kraftmaschine 10 einspritzen. Die Hochdruckkraftstoffpumpe 24 beaufschlägt den von der Förderpumpe 21 geschickten Kraftstoff weiter mit Druck und gibt den Kraftstoff zu einem Hochdruckkraftstoffrohr 26 aus. Ein Filter 27 und ein Druckregler 28 sind an dem Niederdruckkraftstoffdurchlass 22 angeordnet. Der Filter 27 filtert den von der Förderpumpe 21 abgegebenen Kraftstoff. Wenn der Druck des Kraftstoffs in dem Niederdruckkraftstoffdurchlass 22 (Förderdruck) einen vorbestimmten Entlastungsdruck überschreitet, dann wird der Druckregler 28 geöffnet, damit der Kraftstoff in dem Niederdruckkraftstoffdurchlass 22 einer Entlastung in dem Kraftstofftank 20 unterzogen wird.
  • Zwei Volumenabschnitte, von denen einer ein Saugraum 29 und der andere eine Druckbeaufschlagungskammer 30 ist, sind in der Hochdruckkraftstoffpumpe 24 angeordnet. Der Kraftstoff, der von der Förderpumpe 21 geschickt wird, wird durch den Niederdruckkraftstoffdurchlass 22 in den Saugraum 29 eingebracht. Ein Pulsationsdämpfer zum Dämpfen einer Pulsation des Kraftstoffdrucks ist in dem Saugraum 29 angeordnet. Ein Tauchkolben 34 ist in der Hochdruckkraftstoffpumpe 24 angeordnet. Der Tauchkolben 34 kann sich durch einen Pumpenantriebsnocken 33, der an einer Nockenwelle 32 der Kraftmaschine 10 angeordnet ist, hin und her bewegen und ändert das Volumen der Druckbeaufschlagungskammer 30.
  • Der Saugraum 29 und die Druckbeaufschlagungskammer 30 sind über ein elektromagnetisches Überströmventil 35 miteinander verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist das elektromagnetische Überströmventil 35 ein normal offenes Ventil, das in Antwort auf eine Erregung geschlossen wird. Wenn das elektromagnetische Überströmventil 35 offen ist, dann erlaubt das elektromagnetische Überströmventil 35, dass der Saugraum 29 und die Druckbeaufschlagungskammer 30 miteinander in Verbindung sind. Wenn das elektromagnetische Überströmventil 35 geschlossen ist, dann blockiert das elektromagnetische Überströmventil 35 die Verbindung zwischen dem Saugraum 29 und der Druckbeaufschlagungskammer 30. Die Druckbeaufschlagungskammer 30 ist über ein Rückschlagventil 36 mit dem Hochdruckkraftstoffrohr 26 in Verbindung. Wenn der Druck in der Druckbeaufschlagungskammer 30 höher als der Druck in dem Hochdruckkraftstoffrohr 26 wird, dann wird das Rückschlagventil 36 geöffnet, sodass es dem Kraftstoff ermöglich wird, von der Druckbeaufschlagungskammer 30 zu dem Hochdruckkraftstoffrohr 26 abgegeben zu werden. Wenn der Druck in dem Hochdruckkraftstoffrohr 26 höher als der Druck in der Druckbeaufschlagungskammer 30 wird, dann wird das Rückschlagventil 36 geschlossen, sodass ein Zurückströmen des Kraftstoffs von dem Hochdruckkraftstoffrohr 26 zu der Druckbeaufschlagungskammer 30 beschränkt wird.
  • Das Hochdruckkraftstoffrohr 26 ist ein Kraftstoffbehälter, der den Hochdruckkraftstoff speichert, der von der Hochdruckkraftstoffpumpe 24 geschickt wird. In den jeweiligen Zylindern 16 der Kraftmaschine 10 installierte Innenzylindereinspritzventile 37 sind mit dem Hochdruckkraftstoffrohr 26 verbunden. Die Innenzylindereinspritzventile 37 sind als elektromagnetische Kraftstoffeinspritzventile konfiguriert, die den in dem Hochdruckkraftstoffrohr 26 gespeicherten Kraftstoff in Antwort auf die Erregung in die Zylinder 16 einspritzen. Ein Kraftstoffdrucksensor 38, der den Kraftstoffdruck in dem Hochdruckkraftstoffrohr 26 (hochdruckseitiger Kraftstoffdruck) erfasst, ist an dem Hochdruckkraftstoffrohr 26 angebracht. Ein Entlastungsventil 39A ist an dem Hochdruckkraftstoffrohr 26 angebracht. Wenn der Druck in dem Hochdruckkraftstoffrohr 26 übermäßig ansteigt, dann wird das Entlastungsventil 39A geöffnet, damit der Kraftstoff in dem Hochdruckkraftstoffrohr 26 einer Entlastung durch einen Entlastungsdurchlass 39 in dem Kraftstofftank 20 unterzogen wird.
  • Das Kraftstoffzuführsystem der Kraftmaschine 10 ist mit einer elektronischen Steuereinheit 40 versehen. Die elektronische Steuereinheit 40 ist mit einer zentralen Verarbeitungseinheit, die verschiedene Arten von Berechnungsverarbeitungen durchführt, einem Nur-Lesespeicher, in welchem ein Programm sowie Daten für die Berechnungsverarbeitungen im Vorfeld gespeichert werden, und einem Lese- und Schreibspeicher versehen, der ein Ergebnis der Berechnung durch die zentrale Verarbeitungseinheit, Erfassungsergebnisse von verschiedenen Sensoren und dergleichen temporär speichert. Die elektronische Steuereinheit 40 ist mit einem nicht flüchtigen Speicher zum Speichern und Behalten von Daten, selbst wenn der Storm ausgeschaltet ist, versehen.
  • Erfassungssignale des Luftmengenmessers 13, des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 18, des Kraftstoffdrucksensors 38, eines Kurbelwinkelsensors 41 und eines Beschleunigungspedalsensors 42 werden in die elektronische Steuereinheit 40 eingegeben. Der Kurbelwinkelsensor 41 erfasst eine Rotationsphase einer Kurbelwelle (Kurbelwinkel) der Kraftmaschine 10. Der Beschleunigungspedalsensor 42 erfasst einen Betrag, um den ein Beschleunigungspedal durch einen Fahrer niedergedrückt wird. Die elektronische Steuereinheit 40 führt eine Erregungssteuerung des elektromagnetischen Überströmventils 35 der Hochdruckkraftstoffpumpe 24, des Saugrohreinspritzventils 25 und des Innenzylindereinspritzventils 37 auf Grundlage von Ergebnissen der Erfassung durch diese Sensoren durch. Die elektronische Steuereinheit 40 berechnet und ermittelt eine Kraftmaschinendrehzahl NE aus dem Ergebnis der Erfassung durch den Kurbelwinkelsensor 41 und berechnet und ermittelt einen Kraftmaschinenlastfaktor KL aus den Ergebnissen der Erfassung durch den Luftmengenmesser 13 und den Beschleunigungspedalsensor 42. Der Kraftmaschinenlastfaktor KL gibt das Verhältnis einer gegenwärtigen Zylindereinströmluftmenge zu einer Zeit an, zu der der maximale Wert der Zylindereinströmluftmenge bei der gegenwärtigen Kraftmaschinendrehzahl NE bei natürlicher Ansaugung „100 %“ beträgt. Der Kraftmaschinenlastfaktor KL wird als ein Kraftmaschinenlastindexwert verwendet.
  • Nachstehend wird eine Kraftstoffdrucksteuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben. Die elektronische Steuereinheit 40 führt eine variable Steuerung an einem hochdruckseitigen Kraftstoffdruck Pm, der der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckkraftstoffrohr 26 ist, durch Erregungssteuerung des elektromagnetischen Überströmventils 35 der Hochdruckkraftstoffpumpe 24 durch. Ein Druckbeaufschlagungsbetrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe 24 wird zuerst beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird eine Bewegung des Tauchkolbens 34, der das Volumen der Druckbeaufschlagungskammer 30 bezüglich der Hinund Herbewegung des Tauchkolbens 34 durch den Pumpenantriebsnocken 33 schrumpfen lässt, als ein Ansteigen des Tauchkolbens 34 bezeichnet, während eine Bewegung des Tauchkolbens 34, die das Volumen der Druckbeaufschlagungskammer 30 expandieren lässt, als ein Herabbewegen des Tauchkolbens 34 bezeichnet wird.
  • Der durch die Förderpumpe 21 abgegebene Kraftstoff wird durch den Niederdruckkraftstoffdurchlass 22 in den Saugraum 29 der Hochdruckkraftstoffpumpe 24 eingebracht. Wenn sich der Tauchkolben 34 in einem Zustand, in dem das elektromagnetische Überströmventil 35 offen ist, herabbewegt, wird der Kraftstoff von dem Saugraum 29 in Antwort auf das Expandieren des Volumens der Druckbeaufschlagungskammer 30 in die Druckbeaufschlagungskammer 30 gesaugt. Wenn der Tauchkolben 34 nach dem Herabbewegen ansteigt, schrumpft das Volumen der Druckbeaufschlagungskammer 30 allmählich. Wenn das elektromagnetische Überströmventil 35 zu diesem Zeitpunkt offen bleibt, wird der Kraftstoff in Antwort auf das Schrumpfen des Volumens der Druckbeaufschlagungskammer 30 von der Druckbeaufschlagungskammer 30 zu dem Saugraum 29 zurückgeführt. Sobald die Erregung des elektromagnetischen Überströmventils 35 während des Ansteigens des Tauchkolbens 34 begonnen wird, wird das elektromagnetische Überströmventil 35 geschlossen und die Druckbeaufschlagungskammer 30 wird abgedichtet. Dementsprechend steigt der Kraftstoffdruck in der Druckbeaufschlagungskammer 30 in Antwort auf das Schrumpfen des Volumens der Druckbeaufschlagungskammer 30. Sobald der Kraftstoffdruck in der Druckbeaufschlagungskammer 30 höher als der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckkraftstoffrohr 36 wird, wird das Rückschlagventil 36 dann geöffnet und der Kraftstoff in der Druckbeaufschlagungskammer 30 wird mit einem erhöhten Druck zu dem Hochdruckkraftstoffrohr 36 druckgefördert. Sobald die Erregung des elektromagnetischen Überströmventils 35 gestoppt wird, wenn sich der Tauchkolben 34 nach dem Ansteigen herabbewegt, wird dann der Kraftstoff von dem Saugraum 29 in Antwort auf das Herabbewegen des Tauchkolbens 34 wieder in die Druckbeaufschlagungskammer 30 gesaugt. Die Hochdruckkraftstoffpumpe 24 führt die Druckbeaufschlagung und das Abgeben des Kraftstoffs in Richtung des Hochdruckkraftstoffrohrs 26 durch Wiederholen des Ansaugens des Kraftstoffs während des zuvor beschriebenen Herabbewegens des Tauchkolbens 34 und die Druckbeaufschlagung und das Abgeben des Kraftstoffs während des zuvor beschriebenen Ansteigens des Tauchkolbens 34 durch.
  • Die Menge des Kraftstoffs, der jedes Mal dann von der Hochdruckkraftstoffpumpe 24 abgegeben wird, wenn ein Anhebebetrieb des Tauchkolbens 34 durchgeführt wird (im weiteren Verlauf als eine Kraftstoffabgabemenge der Hochdruckkraftstoffpumpe 24 bezeichnet) nimmt zu, wenn eine Zeitgebung des Beginns der Erregung des elektromagnetischen Überströmventils 35 in einer Zeitspanne, in der der Tauchkolben 34 ansteigt, früh ist, und nimmt ab, wenn die Erregungsbeginnzeitgebung spät ist. Die elektronische Steuereinheit 40 führt eine variable Kraftstoffdrucksteuerung zum Variieren des hochdruckseitigen Kraftstoffdrucks Pm in dem Hochdruckkraftstoffrohr 26 durch, indem die Zeitgebung des Beginns der Erregung des elektromagnetischen Überströmventils 35 eingestellt wird.
  • Während der variablen Kraftstoffdrucksteuerung berechnet die elektronische Steuereinheit 40 zuerst einen Sollkraftstoffdruck Pt, der ein Sollwert des hochdruckseitigen Kraftstoffdrucks Pm ist, auf Grundlage des Kraftmaschinenlastfaktors KL und dergleichen. Im Wesentlichen wird der Sollkraftstoffdruck Pt auf einen niedrigen Druck festgelegt, wenn der Kraftmaschinenlastfaktor KL niedrig ist, und wird auf einen hohen Druck festgelegt, wenn der Kraftmaschinenlastfaktor KL hoch ist.
  • Die elektronische Steuereinheit 40 stellt die Erregungsbeginnzeitgebung des elektromagnetischen Überströmventils 35 in der Zeitspanne des Ansteigens des Kolbens 34 so ein, dass der hochdruckseitige Kraftstoffdruck Pm den Sollkraftstoffdruck Pt annähert, und zwar in Übereinstimmung mit einer Abweichung zwischen dem von dem Kraftstoffdrucksensor 38 erfassten hochdruckseitigen Kraftstoffdruck Pm und dem Sollkraftstoffdruck Pt. Genauer gesagt dann, wenn der hochdruckseitige Kraftstoffdruck Pm niedriger als der Sollkraftstoffdruck Pt ist, stellt die elektronische Steuereinheit 40 die Erregungsbeginnzeitgebung des elektromagnetischen Überströmventils 35 vor und erhöht und den Kraftstoffabgabebetrag der Hochdruckkraftstoffpumpe 24. Wenn der hochdruckseitige Kraftstoffdruck Pm höher als der Sollkraftstoffdruck Pt ist, dann stellt die elektronische Steuereinheit 40 die Erregungsbeginnzeitgebung des elektromagnetischen Überströmventils 35 aus und verringert die Kraftstoffabgabemenge der Hochdruckkraftstoffpumpe 24. Auf diese Weise stellt die elektronische Steuereinheit 40 die Kraftstoffabgabemenge der Hochdruckkraftstoffpumpe 24 durch Rückkopplung so ein, dass der hochdruckseitige Kraftstoffdruck Pm auf dem Sollkraftstoffdruck Pt gehalten wird.
  • Im weiteren Verlauf wird eine Kraftstoffeinspritzsteuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben. Die elektronische Steuereinheit 40 führt eine Steuerung der Einspritzung des Kraftstoffs durch die Saugrohreinspritzventile 25 und die Innenzylindereinspritzventile 37 durch. Die Kraftstoffeinspritzsteuerung wird auf folgende Art durchgeführt.
  • Während der Kraftstoffeinspritzsteuerung berechnet die elektronische Steuereinheit 40 zuerst eine erforderliche Einspritzmenge Qt auf Grundlage von Kraftmaschinenbetriebssituationen (etwa der Kraftmaschinendrehzahl NE und dem Kraftmaschinenlastfaktor KL). Die erforderliche Einspritzmenge Qt ist ein erforderlicher Wert der Summe des pro Verbrennungszyklus in den jeweiligen Zylindern eingespritzten Kraftstoffs. Die elektronische Steuereinheit 40 bestimmt ein Einspritzverteilungsverhältnis für das Saugrohreinspritzventil 25 und das Innenzylindereinspritzventil 37 auf Grundlage der Kraftmaschinenbetriebssituationen. Dann verteilt die elektronische Steuereinheit 40 die erforderliche Einspritzmenge Qt in Übereinstimmung mit dem Einspritzverteilungsverhältnis auf eine Saugrohreinspritzmenge Qi und eine Innenzylindereinspritzmenge Qd. Die Saugrohreinspritzmenge Qi ist die Menge des Kraftstoffs, der durch die Saugrohreinspritzventile 25 eingespritzt wird. Die Innenzylindereinspritzmenge Qd ist die Menge des Kraftstoffs, der von den Innenzylindereinspritzventilen 37 eingespritzt wird. Die elektronische Steuereinheit 40 berechnet die Erregungszeit des Saugrohreinspritzventils 25, die für eine zu der Saugrohreinspritzmenge Qi äquivalenten Kraftstoffeinspritzung erforderlich ist, und berechnet die Erregungszeit des Innenzylindereinspritzventils 37, die für eine zu der Innenzylindereinspritzmenge Qd äquivalente Kraftstoffeinspritzung erforderlich ist. Die elektronische Steuereinheit 40 führt eine zu den berechneten Erregungszeiten äquivalente Erregung jeweils an den Saugrohreinspritzventilen 25 und den Innenzylindereinspritzventilen 37 durch.
  • Wie zuvor beschrieben ist, wird der hochdruckseitige Kraftstoffdruck Pm, mit dem der Kraftstoff zu den Innenzylindereinspritzventilen 37 zugeführt wird, variabel gesteuert. Wenn sich der hochdruckseitige Kraftstoffdruck Pm ändert, dann ändert sich die Menge des Kraftstoffs, der durch das Innenzylindereinspritzventil 37 pro Einheitszeit eingespritzt wird, in Antwort auf die Erregung. Dementsprechend berechnet die elektronische Steuereinheit 40 die Erregungszeit, die für die Kraftstoffeinspritzung erforderlich ist, die zu der Innenzylindereinspritzmenge Qd äquivalent ist, indem auf den durch den Kraftstoffdrucksensor 38 erfassten hochdruckseitigen Kraftstoffdruck Pm Bezug genommen wird.
  • Nachstehend wird eine Teilhubeinspritzung beschrieben. Das Innenzylindereinspritzventil 37, das den Kraftstoff mit einem höheren Druck als jener des von dem Saugrohreinspritzventil 35 eingespritzten Kraftstoffs einspritzt, spritzt eine größere Menge an Kraftstoff als das Saugrohreinspritzventil 25 durch Erregung über eine kürzere Zeitspanne ein. In dem Innenzylindereinspritzventil 37 wird die Einspritzmengengenauigkeit bezüglich der Einspritzung einer kleinen Menge von Kraftstoff signifikant durch die folgende Struktur beeinträchtigt.
  • In 2 ist eine Schnittstruktur des Innenzylindereinspritzventils 37 dargestellt. In der folgenden Beschreibung wird die untere Seite in der Zeichnung, wo der Kraftstoff eingespritzt wird, als eine Vorderseite des Innenzylindereinspritzventils 37 bezeichnet. Wie in 2 dargestellt ist, ist ein elektromagnetisches Solenoid 51 in ein Gehäuse 50 des Innenzylindereinspritzventils 37 eingebaut. Das elektromagnetische Solenoid 51 ist mit einem festen Kern 52, einer elektromagnetischen Spule 53 und einem bewegbaren Kern 54 versehen. Der feste Kern 52 ist an dem Gehäuse 50 befestigt. Die elektromagnetische Spule 53 ist um den festen Kern 52 herum angeordnet. Der bewegbare Kern 54 ist benachbart zu dem festen Kern 52 an der Vorderseite angeordnet. In dem Gehäuse 50 ist der bewegbare Kern 54 so installiert, dass er in der Vertikalrichtung der Zeichnung verschoben werden kann. Ein Ventilkörper 55 ist mit dem bewegbaren Kern 54 integriert und ist so mit dem bewegbaren Kern 54 verbunden, dass er verschoben werden kann. Eine Feder 56 ist ebenso in dem Gehäuse 50 angeordnet und die Feder 56 spannt den bewegbaren Kern 54 zu der Vorderseite vor.
  • Ein Düsenkörper 57 ist an einem vorderseitigen Teil des Gehäuses 50 angebracht, sodass er einen Vorderteil des Ventilkörpers 55 umgibt. Ein schlitzförmiges Einspritzloch 58 ist an einer Vorderseite des Düsenkörpers 57 so ausgebildet, dass das Innere und das Äußere des Düsenkörpers 57 miteinander in Verbindung sind. Eine Kraftstoffkammer 59, in die der von dem Hochdruckkraftstoffrohr 26 geschickte Kraftstoff eingebracht wird, ist in dem Gehäuse 50 ausgebildet.
  • In dem Innenzylindereinspritzventil 37 ist der Ventilkörper 55 zusammen mit dem bewegbaren Kern 54 durch die Feder 56 zu der Vorderseite vorgespannt. In einem Zustand, in dem die Erregung des elektromagnetischen Solenoids 54 nicht durchgeführt wird, wird der Ventilkörper 55 infolge einer Vorspannkraft der Feder 56 auf eine Position verschoben, an der der Ventilkörper 55 auf dem Düsenkörper 57 aufsitzt (im weiteren Verlauf als eine vollständig geschlossene Position bezeichnet), und dann schließt der Ventilkörper 55 das Einspritzloch 58.
  • Sobald mit dem Erregen des elektromagnetischen Solenoids 51 begonnen wird, wird zwischen dem festen Kern 52 und dem bewegbaren Kern 54 eine elektromagnetische Saugkraft erzeugt und der Ventilkörper 55 wird zusammen mit dem bewegbaren Kern 54 auf eine Seite verschoben, die dem festen Kern 52 näher ist. Sobald eine Vorderseite des Ventilkörpers 55 als ein Ergebnis den Düsenkörper 57 verlässt, wird das Einspritzloch 58 geöffnet und der Kraftstoff in der Kraftstoffkammer 59 wird zu der Außenseite eingespritzt. Der Ventilkörper 55 kann auf eine Position verschoben werden, an der der bewegbare Kern 54 an dem festen Kern 52 mit Bezug auf die Seite, an der die Vorderseite des Ventilkörpers 55 von dem Düsenkörper 57 getrennt ist, anliegt (im Weiteren als eine vollständig geöffnete Position bezeichnet).
  • Sobald das Erregen des elektromagnetischen Solenoids 51 gestoppt ist, wird der Ventilkörper 55 in Richtung der vollständig geschlossenen Position verschoben. Sobald der Ventilkörper 55 die vollständig geschlossene Position erreicht, wird dann das Einspritzloch 58 geschlossen und die Kraftstoffeinspritzung wird gestoppt. In der folgenden Beschreibung wird der Betrag, um den die Vorderseite des Ventilkörpers 55 den Düsenkörper 57 verlässt, als ein Düsenhubbetrag des Innenzylindereinspritzventils 37 bezeichnet.
  • Eine Beziehung der Einspritzmenge des Innenzylindereinspritzventils 37 und einer Variation der Einspritzmenge zu einer Erregungszeit mit Bezug auf das elektromagnetische Solenoid 51 ist in 3 dargestellt. In 3 gibt „T0“ eine Erregungszeit an, die dafür erforderlich ist, dass der Ventilkörper 55 das Verlassen (Anheben) von dem Düsenkörper 57 beginnt (Hubbeginnerregungszeit). In 3 gibt „Tpmax“ eine Erregungszeit an, die dafür erforderlich ist, dass der Ventilkörper 55 die vollständig geöffnete Position erreicht (P/L-Maximalerregungszeit).
  • In dem Abschnitt „T0 bis Tpmax“ ändert sich der Düsenhubbetrag während der Erregung und somit wird die Änderungsrate der Einspritzmenge des Innenzylindereinspritzventils 37 mit Bezug auf die Erregungszeit relativ höher. In dem Abschnitt, der auf „Tpmax“ folgt, wird der Düsenhubbetrag bei einem Betrag zu einer Zeit des vollständigen Öffnens beibehalten, und somit ist die Änderungsrate der Einspritzmenge des Innenzylindereinspritzventils 37 mit Bezug auf die Erregungszeit niedriger als in dem Abschnitt „T0 bis Tpmax“. In der folgenden Beschreibung wird der Abschnitt „T0 bis Tpmax“, in dem der Ventilkörper 55 das vollständige Öffnen noch zu erreichen hat, als Teilhub-(P/L)-Abschnitt bezeichnet, während der auf „Tpmax“ folgende Abschnitt, in dem der Ventilkörper 55 das vollständige Öffnen erreicht hat, als Vollhub-(F/L)-Abschnitt bezeichnet wird.
  • In der Dauer der Zeit bis zum Beginn des Anhebens des Ventilkörpers 55 nach dem Beginn der Erregung (Hubbeginnerregungszeit TO) ist ein gewisser Variationsgrad vorhanden und diese Variation führt zu einer Variation der Einspritzmenge in dem P/L-Abschnitt. Zudem wird die Wirkung der Variation der Hubbeginnerregungszeit TO auf die Einspritzmengenvariation mit zunehmender Einspritzmenge relativ kleiner und somit nimmt die Variation der Einspritzmenge in dem P/L-Abschnitt mit zunehmender Erregungszeit ab.
  • Sobald der Ventilkörper 55, an dem der bewegbare Kern 54 an dem festen Kern 52 anliegt, die vollständig geöffnete Position erreicht, tritt infolge einer Reaktion auf eine Kollision zwischen dem bewegbaren Kern 54 und dem festen Kern 52 eine Prallbewegung des Ventilkörpers 55 auf. Ferner verursacht eine winzige Schwingung des Düsenhubbetrags, die durch die Prallbewegung verursacht wird, eine Zunahme der Einspritzmengenvariation. Die Wirkung, die die Prallbewegung des Ventilkörpers 55 zum Zeitpunkt des vollständigen Öffnens auf die Einspritzmengenvariation hat, wird mit zunehmender Einspritzmenge relativ kleiner. Dementsprechend nimmt die Variation der Einspritzmenge des Innenzylindereinspritzventils 37 unmittelbar nachdem die Erregungszeit den F/L-Abschnitt betritt zu und nimmt dann in Antwort auf eine Zunahme der Erregungszeit ab. Wenn dementsprechend die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, wobei die Erregungszeit auf zumindest eine vorbestimmte Zeit eingestellt ist, die länger als die P/L-Maximalerregungszeit Tpmax (F/L-Minimalerregungszeit Tfmin) ist, kann die Einspritzmengenvariation auf oder unter einem zulässigen Wert gehalten werden.
  • Wie zuvor beschrieben ist, ist die Einspritzmengenvariation sogar in dem P/L-Abschnitt während der Erregungszeit, unmittelbar bevor die Erregungszeit in den F/L-Abschnitt eintritt, relativ klein. Dementsprechend kann die Einspritzmengenvariation auf oder unter dem zulässigen Wert gehalten werden, selbst wenn die Erregungszeit in einem Abschnitt festgelegt ist, der die P/L-Maximalerregungszeit Tpmax unterschreitet, aber gleich wie oder länger als eine vorbestimmte Zeit (P/L-Minimalerregungszeit Tpmin) ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Einspritzung einer kleinen Menge des Kraftstoffs durch das Innenzylindereinspritzventil 37 mit einem hohen Niveau einer Einspritzmengengenauigkeit durch die Kraftstoffeispritzung durchgeführt, währenddessen der Ventilkörper 55 das vollständige Öffnen noch zu erreichen hat, welches die sogenannte Teilhubeinspritzung ist, die mit der in diesem Abschnitt festgelegten Erregungszeit durchgeführt wird. Im Gegensatz zu der Teilhubeinspritzung wird die Kraftstoffeinspritzung, während der der Ventilkörper 55 das vollständige Öffnen erreicht hat, als eine Vollhubeinspritzung bezeichnet.
  • Das Saugrohreinspritzventil 25 hat ähnliche strukturelle Eigenschaften. Da die Erregungszeit des Saugrohreinspritzventils 25 selbst dann länger als die F/L-Minimalerregungszeit Tfmin des Saugrohreinspritzventils 25 ist, wenn die Saugrohreinspritzmenge Qi der untere Grenzwert des Steuerungsabschnitts ist, wird die Kraftstoffeinspritzung durch das Saugrohreinspritzventil 25 trotzdem ohne Ausnahme durch die Vollhubeinspritzung durchgeführt, während der der Ventilkörper das vollständige Öffnen erreicht hat.
  • Im weiteren Verlauf wird eine Rotationsstabilisierungssteuerung während eines schnellen Aufwärmens eines Katalysators beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Kraftstoffeinspritzsteuerung während eines Kaltstarts der Kraftmaschine 10 für das schnelle Aufwärmen der Katalysatorvorrichtung 19 auf die folgende Art durchgeführt. Mit anderen Worten wird während des Kaltstarts der Kraftmaschine 10 der zu der erforderlichen Einspritzmenge Qt äquivalente Kraftstoff durch eine Mehrstufeneinspritzung eingespritzt (bei der Kraftstoff von dem Innenzylindereinspritzventil 37 mehrere Male in einem Verbrennungszyklus eingespritzt wird), die aus einer Kraftstoffeinspritzung während eines Einlasstakts durch die Vollhubeinspritzung des Innenzylindereinspritzventils 37 und aus einer Kraftstoffeinspritzung während eines Kompressionstakts durch die Teilhubeinspritzung des Innenzylindereinspritzventils 37 besteht. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Rotationsstabilisierungssteuerung zum Stabilisieren der Kraftmaschinendrehzahl NE während des schnellen Aufwärmens des Katalysators zum Zeitpunkt des Kaltstarts der Kraftmaschine 10 wie zuvor beschrieben durchgeführt.
  • Eine Verarbeitungsroutine der elektronischen Steuereinheit 40 gemäß der Rotationsstabilisierungssteuerung während des schnellen Aufwärmens des Katalysators ist in 4 dargestellt. Die Verarbeitung der Routine, die in 4 dargestellt ist, wird bei einem vorbestimmten Steuerungszyklus durch die elektronische Steuereinheit 40 während einer Aufwärmzeitspanne der Katalysatorvorrichtung 19 wiederholt ausgeführt. In diesem Ausführungsbeispiel schätzt die elektronische Steuereinheit 40 eine Katalysatorbetttemperatur der Katalysatorvorrichtung 19 aus einer Kühlwassertemperatur der Kraftmaschine 10, einem integrierten Wert der Kraftstoffeinspritzmenge nach einem Start der Kraftmaschine 10 und dergleichen. Die elektronische Steuereinheit 40 führt die Steuerung für eine Zeitspanne durch, bis die geschätzte Katalysatorbetttemperatur einen vorbestimmten Aufwärmbestimmungswert erreicht, nachdem die Kraftmaschine 10 gestartet wurde, die als die Aufwärmzeitspanne der Katalysatorvorrichtung 19 betrachtet wird.
  • Nachdem die Verarbeitung der in 4 dargestellten Routine begonnen hat, wird zuerst in Schritt S100 die erforderliche Einspritzmenge Qt auf Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl NE und des Kraftmaschinenlastfaktors KL berechnet. Der Wert der erforderlichen Einspritzmenge Qt zu diesem Zeitpunkt wird derart berechnet, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in dem Zylinder 16 verbrannten Luft-Kraftstoff-Gemischs ein vorbestimmtes Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird.
  • Dann wird in Schritt S101 eine P/L-Einspritzmenge Qp, die die Einspritzmenge Kraftstoffeinspritzung durch die Teilhubeinspritzung während des Kompressionstakts bezüglich der zuvor beschriebenen Mehrstufeneinspritzung ist, auf Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl NE und dem hochdruckseitigen Kraftstoffdruck Pm berechnet. Dann wird in Schritt S102 eine F/L-Einspritzmenge Qf, die die Einspritzmenge der Kraftstoffeinspritzung durch die Vollhubeinspritzung während des Einlasstakts bezüglich der zuvor beschriebenen Mehrstufeneinspritzung ist, als der Wert berechnet, der durch Abziehen der P/L-Einspritzmenge Qp von der erforderlichen Einspritzmenge Qt erhalten wird.
  • Dann wird in Schritt S103 bestimmt, ob das Dekrement ΔNE der Kraftmaschinendrehzahl NE mit Bezug auf die Sollleerlaufdrehzahl NT, die im Vorfeld eingestellt wurde, (= NT – NE) gleich wie oder größer als ein vorbestimmter erster Bestimmungswert α ist oder nicht. Die Differenz zwischen der Sollleerlaufdrehzahl NT und einem zulässigen unteren Grenzwert NEmin der Kraftmaschinendrehzahl NE zum Zeitpunkt eines Leerlaufbetriebs (= NT – NEmin) ist auf den Wert des ersten Bestimmungswerts α festgelegt.
  • Die Verarbeitung schreitet zu Schritt S104 vor, wenn das Dekrement ΔNE kleiner als der erste bestimmungswert α ist (S103: NEIN). Dann wird in Schritt S104 eine Luftmengenrückkopplung ausgeführt. Die Luftmengenrückkopplung wird auf Grundlage eines Dekrements ΔNE der Kraftmaschinendrehzahl NE und dadurch durchgeführt, dass der Öffnungsgrad des Drosselventils 14 durch Rückkopplung so eingestellt wird, dass die angesaugte Luftmenge GA der Kraftmaschine 10 so erhöht oder verringert wird, dass das Dekrement ΔNE den Wert „0“ annähert. Mit anderen Worten, wenn das Dekrement ΔNE ein negativer Wert ist, das heißt, wenn die Kraftmaschinendrehzahl NE eine Sollleerlaufdrehzahl NT überschreitet, dann wird der Öffnungsgrad des Drosselventils 14 allmählich verringert, sodass die angesaugte Luftmenge GA verringert wird. Wenn das Dekrement ΔNE ein positiver Wert ist, das heißt, wenn die Kraftmaschinendrehzahl die Sollleerlaufdrehzahl NE unterschreitet, dann wird der Öffnungsgrad des Drosselventils 14 allmählich derart verringert, dass die angesaugte Luftmenge GA zunimmt. Eine vorbestimmte maximale Leerlaufluftmenge GAmax wird als der obere Grenzwert der angesaugten Luftmenge GA für die Luftmengenrückkopplung festgelegt. Mit anderen Worten wird eine Erhöhung der angesaugten Luftmenge GA während der Luftmengenrückkopplung beschränkt, sobald die angesaugte Luftmenge GA die maximale Leerlaufluftmenge GAmax erreicht.
  • In Schritt S105 wird bestimmt, ob ein Variationsbetrag ω der Kraftmaschinendrehzahl NE einen vorbestimmten zulässigen Wert γ überschreitet. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Variationsbetrag ω der Kraftmaschinendrehzahl NE auf folgende Art erhalten. Mit anderen Worten misst die elektronische Steuereinheit 40 eine Zeit, die für eine Kurbelwellenrotation, die zu einem vorbestimmten Kurbelwinkel bei einem konstanten Zyklus äquivalent ist, erforderlich ist. Die elektronische Steuereinheit 40 ermittelt als den Variationsbetrag ω der Kraftmaschinendrehzahl NE die Differenz zwischen der Zeit, die gegenwärtig gemessen wird, und einem allmählichen Änderungswert der Zeit, die zuvor gemessen wurde.
  • Die gegenwärtige Verarbeitung dieser Routine wird wie sie ist beendet, wenn der Variationsbetrag ω gleich wie oder kleiner als der zulässige Wert γ ist (S105: NEIN). Wenn im Gegensatz dazu der Variationsbetrag ω den zulässigen Wert γ überschreitet (S105: JA), dann schreitet die Verarbeitung zu Schritt S108 vor, und dann wird die gegenwärtige Verarbeitung dieser Routine beendet, nachdem eine Korrektur zum Erhöhen der erforderlichen Einspritzmenge Qt, die dem Verfetten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dient, in Schritt S108 durchgeführt wird. Einzelheiten der Verarbeitung, die sich auf die Korrektur zum Erhöhen der erforderlichen Einspritzmenge Qt zu diesem Zeitpunkt beziehen, werden später ausführlich beschrieben.
  • Wenn das Dekrement ΔNE gleich wie oder größer als der erste Bestimmungswert α ist (S103: JA), dann schreitet der Ablauf zu Schritt S106 vor und in Schritt S106 wird eine Zündzeitgebungsrückkopplung durchgeführt. Während der Zündzeitgebungsrückkopplung wird eine Zeitgebung der Zündung durch die Zündkerze S durch Rückkopplung derart eingestellt, dass das Dekrement ΔNE der Kraftmaschinendrehzahl NE den ersten Bestimmungswert α unterschreitet. Genauer gesagt wird die Zündzeitgebung in einem Fall, in dem das Dekrement ΔNE der Kraftmaschinendrehzahl NE gleich wie oder größer als der erste Bestimmungswert α ist, allmählich vorgerückt.
  • Dann wird in Schritt S107 bestimmt, ob das Dekrement ΔNE der Kraftmaschinendrehzahl NE gleich wie oder größer als ein vorbestimmter zweiter Bestimmungswert β ist. Ein Wert, der den ersten Bestimmungswert α überschreitet, wird auf den zweiten Bestimmungswert β festgelegt. Die Verarbeitung schreitet zu dem zuvor beschriebenen Schritt S105 vor, wenn das Dekrement ΔNE den zweiten Bestimmungswert β unterschreitet (S107: NEIN). In diesem Fall wird die gegenwärtige Verarbeitung beendet wie sie ist, falls im Schritt S105 bestimmt wird, dass der Variationsbetrag ω der Kraftmaschinendrehzahl NE gleich wie oder kleiner der zulässige Wert γ ist, und in Schritt S108 wird eine fettmachende Mengenerhöhung in der erforderlichen Einspritzmenge Qt durchgeführt, falls bestimmt wird, dass der Variationsbetrag ω den zulässigen Wert γ überschreitet.
  • Die Verarbeitung schreitet zu Schritt S108 vor wie sie ist, wenn das Dekrement ΔNE gleich wie oder größer als der zweite bestimmungswert β ist (S107: JA). Mit anderen Worten wird die fettmachende Mengenerhöhung in der erforderlichen Einspritzmenge Qt ungeachtet der Größe des Variationsbetrags ω der Kraftmaschinendrehzahl NE durchgeführt.
  • Die Korrektur zum Erhöhen der erforderlichen Einspritzmenge Qt in Schritt S108 dieser Routine, die dem Fettmachen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dient, wird in der folgenden Art durchgeführt. In der folgenden Beschreibung wird eine Zeit, zu der die Korrektur zum Erhöhen der erforderlichen Einspritzmenge Qt nicht durchgeführt wird, als eine Basiszeit bezeichnet, und eine Zeit, zu der die Korrektur zum Erhöhen der erforderlichen Einspritzmenge Qt durchgeführt wird, wird als eine Zeit der fettmachenden Mengenerhöhung bezeichnet.
  • Mit anderen Worten wird der Wert der F/L-Einspritzmenge Qf zur Zeit der fettmachenden Mengenerhöhung auf den Wert nachgeführt, der durch den Wert ermittelt wird, der in Schritt S102 berechnet wird, indem er mit einem vorbestimmten Mengenerhöhungskoeffizienten Kr multipliziert wird. Die P/L-Einspritzmenge Qp wird bei dem in Schritt S101 berechneten Wert gehalten. Selbst zum Zeitpunkt der fettmachenden Mengenerhöhung werden dementsprechend die Einspritzzeitgebungen der Kraftstoffeinspritzung während des Einlasstakts durch die Vollhubeinspritzung und die Kraftstoffeinspritzung während des Kompressionstakts durch die Teilhubeinspritzung (Einspritzungsbeginnzeitgebungen) bei den gleichen Zeitgebungen wie zu dieser Basiszeit beibehalten.
  • Wie in 5 dargestellt ist, wird die Korrektur zum Erhöhen der erforderlichen Einspritzmenge Qt zur Zeit der fettmachenden Mengenerhöhung durchgeführt, indem lediglich die Einspritzmenge der Kraftstoffeinspritzung durch die Vollhubeinspritzung (F/L-Einspritzung) während des Einlasstakts (F/L-Einspritzmenge Qf) aus der Mehrstufeneinspritzung erhöht wird, die für das schnelle Aufwärmen des Katalysators ausgeführt wird. Dementsprechend wird die Summe der Einspritzmengen der Mehrstufeneinspritzung zur Zeit der fettmachenden Mengenerhöhung durch den Betrag einer Betragserhöhungskorrektur infolge der fettmachenden Mengenerhöhung erhöht, ohne dass die Einspritzmenge (P/L-Einspritzmenge Qp) und die Einspritzzeitgebung der Kraftstoffeinspritzung durch die Teilhubeinspritzung (P/L-Einspritzung) von der Basiszeit geändert werden.
  • Im weiteren Verlauf wird eine Wirkung der Kraftmaschinensteuervorrichtung gemäß diesem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel beschrieben. Zur Zeit des Kaltstarts der Kraftmaschine 10 hat eine Zylinderwandfläche eine niedrige Temperatur und die Zylinderwandfläche hat einen zunehmenden Kraftstoffanhaftungsbetrag und somit kann das Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs durch die Zündkerze S mit dem mager werdenden Luft-Kraftstoff-Verhältnis schwierig werden. Als ein Ergebnis verschlechtert sich ein Verbrennungszustand, die Temperatur des Abgases wird verringert und das Aufwärmen der Katalysatorvorrichtung 19 wird in einigen Fällen verspätet. In der Kraftmaschinensteuervorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Verschlechterung des Verbrennungszustands unterdrückt und das Aufwärmen der Katalysatorvorrichtung 19 wird durch die Mehrstufeneinspritzung gefördert, die aus der Kraftstoffeinspritzung durch die Vollhubeinspritzung während des Einlasstakts und aus der Kraftstoffeinspritzung durch die Teilhubeinspritzung während des Kompressionstakts besteht, die zur Zeit des Kaltstarts der Kraftmaschine 10 durchgeführt werden.
  • Wie in 6 dargestellt ist, wird die Kraftstoffeinspritzung durch die Teilhubeinspritzung während des Kompressionstakts zu diesem Zeitpunkt durchgeführt, wobei die Einspritzmenge und die Einspritzzeitgebung der Kraftstoffeinspritzung derart festgelegt sind, dass ein Nebel A des eingespritzten Kraftstoffs an einen Innenzylinderluftstrom F gebracht wird, der in dem Kompressionstakt in dem Zylinder 16 ausgebildet wird und der sich in der Nähe der Zündkerze S sammelt. Sobald diese Teilhubeinspritzung durchgeführt wird, tritt eine Erhöhung der Kraftstoffanhaftung auf und an einem Abschnitt in der Nähe der Zündkerze S ist ein ausreichend fettes Luft-Kraftstoff-Gemisch vorhanden, obwohl das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs in dem Zylinder 16 insgesamt mager ist. Dementsprechend kann das Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs auf geeignete Weise durchgeführt werden und die Verschlechterung des Verbrennungszustands wird unterdrückt, und somit wird das Absinken der Abgastemperatur unterdrückt und das Aufwärmen der Katalysatorvorrichtung 19 wird gefördert.
  • In der Kraftmaschinensteuervorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Rotationsstabilisierungssteuerung zum Halten der Kraftmaschinendrehzahl NE auf der Sollleerlaufdrehzahl NT zu einer Zeit des schnellen Aufwärmens des Katalysators durchgeführt. Während der Rotationsstabilisierungssteuerung wird die Kraftmaschinendrehzahl NE so eingestellt, dass sie auf der Sollleerlaufdrehzahl NT gehalten wird, während die Luftmengenrückkopplung, die Zündzeitgebungsrückkopplung und die Verfettungskorrektur der erforderlichen Einspritzmenge Qt in Übereinstimmung mit dem Dekrement ΔNE der Kraftmaschinendrehzahl NE mit Bezug auf die Sollleerlaufdrehzahl NT und dem Variationsbetrag ω der Kraftmaschinendrehzahl NE auf geeignete Weise angewandt werden.
  • Genauer gesagt wird die Kraftmaschinendrehzahl NE alleine durch die Luftmengenrückkopplung in einem Fall eingestellt, in dem die Kraftmaschinendrehzahl NE relativ stabil ist, wobei das Dekrement ΔNE den ersten Bestimmungswert α unterschreitet und der Variationsbetrag ω gleich wie oder kleiner als der zulässige Wert γ ist. Wenn die Kraftmaschinendrehzahl NE zu dieser Zeit die Sollleerlaufdrehzahl NT unterschreitet, wird die angesaugte Luftmenge GA durch die Luftmengenrückkopplung erhöht und die erforderliche Einspritzmenge Qt wird zusammen mit der Erhöhung der angesaugten Luftmenge GA erhöht. Dementsprechend nimmt das durch die Kraftmaschine 10 erzeugte Drehmoment zu und die Kraftmaschinendrehzahl NE steigt an. Wenn die Kraftmaschinendrehzahl NE die Sollleerlaufdrehzahl NT überschreitet, dann wird die angesaugte Luftmenge GA durch die Luftmengenrückkopplung verringert und die erforderliche Einspritzmenge Qt wird zusammen mit der Verringerung der angesaugten Luftmenge GA verringert. Dementsprechend nimmt das durch die Kraftmaschine 10 erzeugte Drehmoment ab und die Kraftmaschinendrehzahl NE fällt.
  • In einem Fall, in dem die Kraftmaschinendrehzahl NE beträchtlich verringert ist, erreicht die angesaugte Luftmenge GA die Maximalleerlaufluftmenge GAmax, und eine weitere Zunahme der Kraftmaschinendrehzahl NE durch die Luftmengenrückkopplung wird in einigen Fällen unmöglich. In diesem Fall kann ein Abwürgen der Kraftmaschine allein durch die Luftmengenrückkopplung hervorgerufen werden, die eine gewisse Zeitspanne für das Reflektieren eines Rückkopplungsergebnisses in der Kraftmaschinendrehzahl NE wegen einer Einlasslufttransportverzögerung benötigt. Diesbezüglich wird in einem Fall, in dem das Dekrement ΔNE gleich wie oder größer als der erste Bestimmungswert α ist, die Kraftmaschinendrehzahl NE eingestellt, indem die Zündzeitgebungsrückkopplung durchgeführt wird.
  • In einem Fall, in dem eine große Menge des Kraftstoffs an der Zylinderwandfläche anhaftet, kann die Zündung auf ungeeignete Weise durchgeführt werden und es kann eine Fehlzündung auftreten, selbst wenn die Mehrstufeneinspritzung einschließlich der zuvor beschriebenen Teilhubeinspritzung während des Kompressionstakts durchgeführt wird. Selbst wenn die Fehlzündung nicht auftritt, kann sich das auf das Zünden folgende Fortschreiten der Flamme verlangsamen und die Verbrennung kann sich verlangsamen. Wenn diese Verschlechterung des Verbrennungszustands intermittierend auftritt, dann nimmt der Variationsbetrag ω der Kraftmaschinendrehzahl NE zu. Diesbezüglich wird in diesem Ausführungsbeispiel die fettmachende Mengenerhöhung in der erforderlichen Einspritzmenge Qt durchgeführt, wenn der Variationsbetrag ω den zulässigen Wert γ in einem Fall überschreitet, in dem das Dekrement ΔNE der Kraftmaschinendrehzahl NE den zweiten Bestimmungswert β unterschreitet. Sobald die fettmachende Mengenerhöhung durchgeführt wird, wird die erforderliche Einspritzmenge Qt um mehr als den Betrag erhöht, der dafür erforderlich ist, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird fett. Dementsprechend kann die Verschlechterung des Verbrennungszustands, der eine Folge eines mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ist, unterdrückt werden.
  • In einem Fall, in dem die Kraftmaschinendrehzahl NE auf den Punkt beträchtlich verringert wurde, an dem das Dekrement ΔNE gleich wie oder größer als der zweite Bestimmungswert β wird, wurde die Verschlechterung des Verbrennungszustands zur Regel und der Wert des Variationsbetrags ω kann trotz der Verschlechterung des Verbrennungszustands nicht erhöht werden. Diesbezüglich wird in einem Fall, in dem das Dekrement ΔNE gleich wie oder größer als der zweite Bestimmungswert β ist, die Korrektur zum Erhöhen der erforderlichen Einspritzmenge Qt zum Fettmachen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ungeachtet der Größe des Variationsbetrags ω durchgeführt.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird die Korrektur zum Erhöhen der erforderlichen Einspritzmenge Qt durchgeführt, wenn die aus der Kraftstoffeinspritzung durch die Vollhubeinspritzung während des Einlasstaktes und aus der Kraftstoffeinspritzung durch die Teilhubeinspritzung während des Kompressionstakts bestehende Mehrstufeneinspritzung ausgeführt wird. Ein Fall, in dem sowohl die F/L-Einspritzmenge Qf als auch die P/L-Einspritzmenge Qp während der Mengenerhöhungskorrektur zu dieser Zeit erhöht werden, wird nachstehend beschrieben.
  • Wie zuvor beschrieben ist, wird die Einspritzmenge des Innenzylindereinspritzventils 37 durch die Erregungszeit gesteuert, und die Erregungszeit des Innenzylindereinspritzventils 37 nimmt mit zunehmender Einspritzmenge zu. In dem Teilhubbereich nimmt der Hubbetrag des Ventilkörpers 55 in Übereinstimmung mit der Erregungszeit zu und die Kraftstoffeinspritzung nimmt zusammen mit der Zunahme des Hubbetrags zu. Dementsprechend nimmt die Eindringkraft des eingespritzten Kraftstoffs zu, wenn die P/L-Einspritzmenge Qp erhöht ist.
  • Wie in 7 dargestellt ist, ist die Reichweite des Nebels A verlängert, wenn die Eindringkraft des durch die Teilhubeinspritzung während des Kompressionstakts eingespritzten Kraftstoffs zunimmt. Dann fällt der Nebel A aus dem Innenzylinderluftstrom F heraus. Dementsprechend wird es schwierig, dass sich der durch die Teilhubeinspritzung während des Kompressionstakts eingespritzte Kraftstoff in der Nähe der Zündkerze S sammelt, und es wird schwierig, den Verbrennungszustand zu verbessern. Diesbezüglich werden in diesem Ausführungsbeispiel die Einspritzmenge (P/L-Einspritzmenge Qp) und die Einspritzzeitgebung der Kraftstoffeinspritzung durch die Teilhubeinspritzung während des Kompressionstakts selbst zur Zeit der fettmachenden Mengenerhöhung in der erforderlichen Einspritzmenge Qt bzgl. der Basiszeit nicht geändert, und somit wird die Wirkung der Verbrennungsverbesserung durch die Teilhubeinspritzung beibehalten.
  • Durch die Kraftmaschinensteuervorrichtung gemäß dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel können die folgenden Wirkungen erhalten werden.
    • (1) Zur Zeit der Korrektur zum Erhöhen der erforderlichen Einspritzmenge Qt für das Fettmachen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird die Summe der Einspritzmengen der Vollhubeinspritzung und der Teilhubeinspritzung um den Betrag der Betragserhöhungskorrektur erhöht, ohne dass die Einspritzmenge (P/L-Einspritzmenge Qp) und die Einspritzzeitgebung der Kraftstoffeinspritzung durch die Teilhubeinspritzung während des Kompressionstakts geändert werden. Dementsprechend kann die Wirkung der Verbrennungsverbesserung durch die Teilhubeinspritzung während des Kompressionstakts selbst zur Zeit der Korrektur zum Erhöhen der erforderlichen Einspritzmenge Qt beibehalten werden.
    • (2) Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann mit der Wirkung fettgemacht werden, dass die Verbrennungsverbesserung durch die Teilhubeinspritzung beibehalten wird. Dementsprechend kann die Verschlechterung des Verbrennungszustands durch sowohl die Teilhubeinspritzung als auch das Fettmachen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses effektiver unterdrückt werden.
    • (3) Wenn die Kraftmaschinendrehzahl NE auf den Punkt verringert wird, an dem das Dekrement ΔNE mit Bezug auf die Sollleerlaufdrehzahl NT gleich wie oder größer als der erste Bestimmungswert α wird, wird die Zündzeitgebungsrückkopplung durchgeführt. Dementsprechend kann ein Wiederherstellen der Kraftmaschinendrehzahl NE auf die Sollleerlaufdrehzahl NT schneller und zuverlässiger durchgeführt werden. Eine Änderung der Zündzeitgebung verursacht in einigen Fällen eine Verschlechterung einer Abgaseigenschaft. Dementsprechend kann in einem Fall, in dem die Kraftmaschinendrehzahl NE ein kleines Dekrement hat, die Verschlechterung der Abgaseigenschaft unterdrückt werden, indem die Zündzeitgebungsrückkopplung nicht durchgeführt wird.
    • (4) Wenn sich der Verbrennungszustand verschlechtert und der Variationsbetrag ω der Kraftmaschinendrehzahl NE den zulässigen Wert γ überschreitet, dann wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fettgemacht, indem die erforderliche Einspritzmenge Qt der Betragserhöhungskorrektur unterzogen wird. Dementsprechend kann die Verschlechterung des Verbrennungszustands unterdrückt werden und die Kraftmaschinendrehzahl NE kann stabilisiert werden.
    • (5) Wenn die Kraftmaschinendrehzahl NE auf den Punkt verringert wird, an dem das Dekrement ΔNE mit Bezug auf die Sollleerlaufdrehzahl NT gleich wie oder größer als der zweite Bestimmungswert β wird, dann wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fettgemacht, indem die erforderliche Einspritzmenge Qt ungeachtet der Größe des Variationsbetrags ω der Betragserhöhungskorrektur unterzogen wird. Dementsprechend wird die Korrektur zum Erhöhen der erforderlichen Einspritzmenge Qt zum Fettmachen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses selbst in einem Fall zuverlässig ausgeführt, in dem die Verschlechterung des Verbrennungszustands zur Regel wurde.
  • Im weiteren Verlauf wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Kraftmaschinensteuerungsvorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen einschließlich 8 ausführlich beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um auf Konfigurationen Bezug zu nehmen, die in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel gemeinsam vorhanden sind, und deren ausführliche Beschreibung wird ausgelassen.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird die Anzahl der Teilhubeinspritzungen (P/L-Einspritzungen) mit Bezug auf die Basiszeit zu der Zeit der fettmachenden Mengenerhöhung erhöht, wie in 8 dargestellt ist. Mit anderen Worten wird in diesem Ausführungsbeispiel die Summe der Einspritzmengen der Mehrstufeneinspritzung um den Betrag der Betragserhöhungskorrektur durch eine zusätzliche Kraftstoffeinspritzung erhöht, indem die Teilhubeinspritzung getrennt von der Kraftstoffeinspritzung durch die in der Mehrstufeneinspritzung von der Basiszeit enthaltenen Teilhubeinspritzung hinzugefügt wird. In der folgenden Beschreibung wird die Kraftstoffeinspritzung durch die in der Mehrstufeneinspritzung von der Basiszeit enthaltene Teilhubeinspritzung als die Kraftstoffeinspritzung durch eine basisäquivalente Teilhubeinspritzung bezeichnet.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird die Kraftstoffeinspritzung durch die zusätzliche Teilhubeinspritzung zu einer Zeitgebung während des Kompressionstakts durchgeführt, nachdem die Kraftstoffeinspritzung durch die basisäquivalente Teilhubeinspritzung ausgeführt wird. Die Einspritzmengen der jeweiligen Teilhubeinspritzungen zu dieser Zeit werden auf die folgende Art festgelegt. Zuerst wird der Wert der erforderlichen Einspritzmenge Qt auf den Wert nachgeführt, der durch den Wert erhalten wird, der auf Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl NE und dem mit dem Mengenerhöhungskoeffizienten Kr multiplizierten Kraftmaschinenlastfaktor KL berechnet wird. Dann werden sowohl die Einspritzmengen der basisäquivalenten Teilhubeinspritzung und der zusätzlichen Teilhubeinspritzung berechnet. Dabei ist die Einspritzmenge der zusätzlichen Teilhubeinspritzung gleich wie die Einspritzmenge der basisäquivalenten Teilhubeinspritzung. Dann wird der Wert, der aus der Gesamtheit der Einspritzmengen beider Teilhubeinspritzungen, die von der nachgeführten, erforderlichen Einspritzmenge Qt abgezogen werden, erhalten wird, als der Wert der F/L-Einspritzmenge Qf festgelegt.
  • Selbst bei der Kraftmaschinensteuervorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann die Summe der Einspritzmengen der Mehrstufeneinspritzung durch den Betrag der Betragserhöhungskorrektur erhöht werden, ohne dass die Einspritzmenge und die Einspritzzeitgebung der Kraftstoffeinspritzung durch die Teilhubeinspritzung während des Kompressionstakts geändert werden, und zwar zu der Zeit der Korrektur zum Erhöhen der erforderlichen Einspritzmenge Qt für das Fettmachen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Dementsprechend kann die Kraftmaschinensteuervorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel Wirkungen hervorbringen, die ähnlich zu jenen sind, die durch jene gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hervorgebracht werden.
  • Im weiteren Verlauf wird ein drittes Ausführungsbeispiel der Kraftmaschinensteuervorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen einschließlich 9 ausführlich beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um Konfigurationen zu bezeichnen, die in dem ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel gemeinsam verwendet werden, und deren ausführliche Beschreibung wird ausgelassen.
  • In jedem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele wird die Kraftstoffeinspritzung zur Zeit des schnellen Aufwärmens des Katalysators in der Kraftmaschine 10 durch die Mehrstufeneinspritzung durchgeführt, die aus der Kraftstoffeinspritzung durch die Vollhubeinspritzung, die während des Einlasstakts durch das Innenzylindereinspritzventil 37 ausgeführt wird, und aus der Kraftstoffeinspritzung durch die Teilhubeinspritzung besteht, die während des Kompressionstakts durch das Innenzylindereinspritzventil 37 ausgeführt wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Kraftstoffeinspritzung zur Zeit des schnellen Aufwärmens des Katalysators in der Kraftmaschine 10 durch eine Mehrstufeneinspritzung durchgeführt, die aus einer Kraftstoffeinspritzung während des Einlasstakts, der durch das Saugrohreinspritzventil 25 (Saugrohreinspritzung) ausgeführt wird, und aus der Kraftstoffeinspritzung während des Kompressionstakts besteht, die durch das Innenzylindereinspritzventil 37 ausgeführt wird. Die Saugrohreinspritzung zu diesem Zeitpunkt wird durch die Vollhubeinspritzung durch das Saugrohreinspritzventil 25 ausgeführt.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird die Rotationsstabilisierungssteuerung wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen durchgeführt. Jedoch wird eine Erhöhung der erforderlichen Einspritzmenge Qt für das Fettmachen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gemäß diesem Ausführungsbeispiel auf folgende Art durchgeführt.
  • Wie in 9 dargestellt ist, wird in diesem Ausführungsbeispiel die Einspritzmenge der Saugrohreinspritzung (Saugrohreinspritzmenge Qi) mit Bezug auf die Basiszeit um den Betrag der Korrektur zum Erhöhen der erforderlichen Einspritzmenge Qt für das Fettmachen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zur Zeit der fettmachenden Mengenerhöhung erhöht. Sogar zur Zeit der fettmachenden Mengenerhöhung werden die Einspritzmenge und die Einspritzzeitgebung der Kraftstoffeinspritzung durch die Teilhubeinspritzung (P/L-Einspritzung) bei der gleichen Menge und Zeitgebung wie zu der Basiszeit gehalten. Dementsprechend wird sogar in diesem Ausführungsbeispiel die Summe der Einspritzmengen der Mehrstufeneinspritzung durch den Betrag der Betragserhöhungskorrektur erhöht, ohne dass die Einspritzmenge und die Einspritzzeitgebung der Kraftstoffeinspritzung durch die Teilhubeinspritzung während des Kompressionstakts zu der Zeit der fettmachenden Mengenerhöhung von der Basiszeit geändert werden. Dementsprechend kann die Kraftmaschinensteuervorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel Wirkungen hervorbringen, die ähnlich zu jenen sind, die durch jene gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hervorgebracht werden.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird die Berechnung der Saugrohreinspritzmenge Qi in der Mehrstufeneinspritzung zur Zeit des schnellen Aufwärmens des Katalysators auf die gleiche Art wie die Berechnung der F/L-Einspritzmenge Qf in der Mehrstufeneinspritzung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt. Mit anderen Worten wird die Saugrohreinspritzmenge Qi zur Basiszeit berechnet, indem die P/L-Einspritzmenge Qp von der erforderlichen Einspritzmenge Qt nach der Berechnung der erforderlichen Einspritzmenge Qt und der P/L-Einspritzmenge Qp subtrahiert wird. Zur Zeit der fettmachenden Mengenerhöhung wird die Saugrohreinspritzmenge Qi berechnet, indem der zuvor beschriebene berechnete Wert mit dem Mengenerhöhungskoeffizienten Kr multipliziert wird.
  • Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können in der Praxis eingesetzt werden, nachdem sie folgendermaßen modifiziert wurden. Die Berechnung der F/L-Einspritzmenge Qf gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und die Berechnung der Saugrohreinspritzmenge Qi gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zur Zeit der fettmachenden Mengenerhöhung können folgendermaßen durchgeführt werden. Die erforderliche Einspritzmenge Qt wird zuerst aus der Kraftmaschinendrehzahl NE und dem Kraftmaschinenlastfaktor KL berechnet, und dann wird der Wert der erforderlichen Einspritzmenge Qt auf den Wert nachgeführt, der erhalten wird, indem der berechnete Wert mit dem Mengenerhöhungskoeffizienten Kr multipliziert wird. Dann wird nach der Berechnung der P/L-Einspritzmenge Qp der Wert, der erhalten wird, indem die P/L-Einspritzmenge Qp von dem nachgeführten Wert der erforderlichen Einspritzmenge Qt subtrahiert wird, auf den Wert der F/L-Einspritzmenge Qf oder der Saugrohreinspritzmenge Qi festgelegt. Selbst in diesem Fall kann die Summe der Einspritzmengen der Mehrstufeneinspritzung zur Zeit der fettmachenden Mengenerhöhung erhöht werden, ohne dass die Einspritzmenge und Einspritzzeitgebung der Teilhubeinspritzung von der Basiszeit geändert werden.
  • Die zusätzliche Teilhubeinspritzung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann zu jeder Zeitgebung durchgeführt werden, die anders als die zuvor beschriebene ist, solange die anderen Einspritzungen zu dieser Zeitgebung nicht behindert werden. Beispielsweise kann die zusätzliche Teilhubeinspritzung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zu einer Zeitgebung während des Kompressionstakts durchgeführt werden, bevor die Kraftstoffeinspritzung durch die in der Mehrstufeneinspritzung enthaltene Teilhubeinspritzung von dem Beginn ausgeführt wird, oder kann während des Einlasstakts durchgeführt werden.
  • In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Einspritzmenge der zusätzlichen Teilhubeinspritzung gleich der Einspritzmenge der basisäquivalenten Teilhubeinspritzung. Jedoch kann sich die Einspritzmenge der zusätzlichen Teilhubeinspritzung von der Einspritzmenge der basisäquivalenten Teilhubeinspritzung unterscheiden. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Kraftstoffeinspritzung durch die Teilhubeinspritzung von einmal wie in der Basiszeit auf zweimal zur Zeit der fettmachenden Mengenerhöhung erhöht. In einem Fall, in dem eine Erhöhung einer erforderlichen Menge um dem Betrag der Betragserhöhungskorrektur mit der Erhöhung der Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen alleine nicht erfüllt ist, kann die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen durch die Teilhubeinspritzung zur Zeit der fettmachenden Mengenerhöhung auf zumindest dreimal erhöht werden.
  • In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Kraftstoffeinspritzung durch die Vollhubeinspritzung des Innenzylindereinspritzventils 37 oder des Saugrohreinspritzventils 25 in der Mehrstufeneinspritzung zur Zeit des schnellen Aufwärmens des Katalysators lediglich einmal durchgeführt. Jedoch kann die Kraftstoffeinspritzung durch die Vollhubeinspritzung bei einer Vielzahl von getrennten Gelegenheiten durchgeführt werden.
  • In jedem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele wird die Kraftstoffeinspritzung, die zu der erforderlichen Einspritzmenge Qt äquivalent ist, zur Zeit des schnellen Aufwärmens des Katalysators durch die Mehrstufeneinspritzung durchgeführt, die die Kraftstoffeinspritzung durch die Teilhubeinspritzung aufweist. Dann wird die Korrektur zum Erhöhen der erforderlichen Einspritzmenge Qt durchgeführt, wenn die Verschlechterung des Verbrennungszustands bestätigt wird. Jedoch kann die Korrektur zum Erhöhen der erforderlichen Einspritzmenge Qt sogar dann durchgeführt werden, wenn die Verschlechterung des Verbrennungszustands nicht bestätigt wird, wobei Beispiele dafür eine Betragserhöhungskorrektur in Übereinstimmung mit der Temperatur eines Katalysators zum Schützen des Katalysators vor Überhitzung, eine Betragserhöhungskorrektur zum Erhöhen einer Kraftmaschinenabgabe während der Beschleunigung oder dergleichen, eine Betragserhöhungskorrektur in Übereinstimmung mit der Kühlwassertemperatur zum Fördern des Aufwärmens der Kraftmaschine 10 und eine Betragserhöhungskorrektur in Übereinstimmung mit dem Verzögern der Zündzeitgebung aufweisen. Selbst in solchen Fällen kann die Wirkung der Verbrennungsverbesserung durch die Teilhubeinspritzung trotz der Betragserhöhungskorrektur beibehalten werden, solange als die Summe der Einspritzmengen der Mehrstufeneinspritzung um den Betrag der Betragserhöhungskorrektur erhöht wird, ohne dass die Einspritzmenge und die Einspritzzeitgebung der Kraftstoffeinspritzung durch die Teilhubeinspritzung geändert werden.
  • In jedem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele wird die Mehrstufeneinspritzung, die die Kraftstoffeinspritzung durch die Teilhubeinspritzung aufweist, so durchgeführt, dass der Verbrennungszustand während des schnellen Aufwärmens des Katalysators verbessert wird. Es ist zudem denkbar, dass die Mehrstufeneinspritzung, die die Kraftstoffeinspritzung durch die Teilhubeinspritzung aufweist, für einen anderen Zweck durchgeführt wird. Sogar in diesem Fall wird die Einspritzung einer kleinen Menge von Kraftstoff, die durch die Teilhubeinspritzung realisiert wird, in einer Situation verwendet, in der eine präzise Einspritzsteuerung erforderlich ist, und geringfügige Änderungen in der Einspritzmenge und der Einspritzzeitgebung beeinträchtigen die Verbrennung in der Kraftmaschine und die Abgaseigenschaft in dieser Situation signifikant. Dementsprechend kann selbst in diesem Fall die Summe der Einspritzmengen der Mehrstufeneinspritzung um den Betrag der Betragserhöhungskorrektur erhöht werden, ohne dass die Einspritzmenge und die Einspritzzeitgebung des durch die Teilhubeinspritzung eingespritzten Kraftstoffs geändert werden, wenn die erforderliche Einspritzmenge Qt der Mengenerhöhungskorrektur unterzogen wird, während die Mehrstufeneinspritzung ausgeführt wird, die die Kraftstoffeinspritzung durch die Teilhubeinspritzung aufweist. In diesem Fall kann die Wirkung der Teilhubeinspritzung sogar zur Zeit der Betragserhöhungskorrektur beibehalten werden.
  • Während des schnellen Aufwärmens eines Katalysators zur Zeit eines Kaltstarts einer Kraftmaschine (10) wird ein Kraftstoff mit einer erforderlichen Einspritzmenge durch eine Mehrstufeneinspritzung eingespritzt, die aus einer Kraftstoffeinspritzung durch eine Vollhubeinspritzung während eines Einlasstakts und aus einer Kraftstoffeinspritzung durch eine Teilhubeinspritzung während eines Kompressionstakts besteht. In einem Fall, in dem eine Verschlechterung eines Verbrennungszustands bestätigt wird, wird eine Korrektur zum Erhöhen der erforderlichen Einspritzmenge durchgeführt, die dem Fettmachen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dient. Zur Zeit der fettmachenden Mengenerhöhung wird eine Summe von Einspritzmengen der Mehrstufeneinspritzung um den Betrag der Korrektur zum Erhöhen der erforderlichen Einspritzmenge erhöht, ohne dass die Einspritzmenge und die Einspritzzeitgebung der Kraftstoffeinspritzung durch die Teilhubeinspritzung bezüglich einer Basiszeit geändert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2011-106349 A [0003]

Claims (6)

  1. Steuervorrichtung für eine Kraftmaschine (10), wobei die Kraftmaschine (10) ein Kraftstoffeinspritzventil (37) aufweist und das Kraftstoffeinspritzventil (37) einen Ventilkörper (55) aufweist, wobei die Steuervorrichtung Folgendes aufweist: eine elektronische Steuereinheit (40), die dazu konfiguriert ist, eine erforderliche Einspritzmenge in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand der Kraftmaschine (10) zu berechnen; das Kraftstoffeinspritzventil (37) derart zu steuern, dass ein Kraftstoff mit der erforderlichen Einspritzmenge eingespritzt wird; und eine Summe von Einspritzmengen einer Mehrstufeneinspritzung um einen Betrag einer Einspritzmengenerhöhung infolge einer Betragserhöhungskorrektur zu erhöhen, wobei die Einspritzmenge und die Einspritzzeitgebung einer Teilhubeinspritzung beibehalten werden, wenn der Kraftstoff durch die Mehrstufeneinspritzung mit der erforderlichen Einspritzmenge eingespritzt wird und die erforderliche Einspritzmenge der Betragserhöhungskorrektur unterzogen wird, wobei die Mehrstufeneinspritzung eine Teilhubeinspritzung aufweist, und die Teilhubeinspritzung eine Kraftstoffeinspritzung ist, die beendet wird, bevor der Ventilkörper (55) eine vollständig geöffnete Position erreicht.
  2. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die elektronische Steuereinheit (40) so konfiguriert ist, dass sie die Einspritzmenge einer Kraftstoffeinspritzung in der Mehrstufeneinspritzung, die sich von der Teilhubeinspritzung unterscheidet, derart erhöht, dass die Summe der Einspritzmengen der Mehrstufeneinspritzung um den Betrag der Einspritzmengenerhöhung infolge der Betragserhöhungskorrektur erhöht wird.
  3. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die elektronische Steuereinheit (40) dazu konfiguriert ist, die Anzahl der Teilhubeinspritzungen in der Mehrstufeneinspritzung zu erhöhen, sodass die Summe der Einspritzmengen der Mehrstufeneinspritzung um den Betrag der Einspritzmengenerhöhung infolge der Betragserhöhungskorrektur erhöht wird.
  4. Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektronische Steuereinheit (40) dazu konfiguriert ist, die Mehrstufeneinspritzung während eines Leerlaufbetriebs bei einem Kaltstart der Kraftmaschine (10) durchzuführen, und die Mehrstufeneinspritzung eine Kraftstoffeinspritzung während eines Einlasstakts durch eine Vollhubeinspritzung und eine Kraftstoffeinspritzung während eines Kompressionstakts durch die Teilhubeinspritzung aufweist, wobei die Vollhubeinspritzung eine Einspritzung ist, die beendet wird, nachdem der Ventilkörper (55) die vollständig geöffnete Position erreicht hat.
  5. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die elektronische Steuereinheit (40) dazu konfiguriert ist, die Betragserhöhungskorrektur an der erforderlichen Einspritzmenge durchzuführen, wenn eine Verschlechterung eines Verbrennungszustands der Kraftmaschine (10) bestätigt wird.
  6. Steuerverfahren für eine Kraftmaschine (10), wobei die Kraftmaschine (10) ein Kraftstoffeinspritzventil (37) aufweist und das Kraftstoffeinspritzventil (37) einen Ventilkörper (55) hat, wobei das Steuerverfahren Folgendes aufweist: Berechnen einer erforderlichen Einspritzmenge in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand der Kraftmaschine (10); Steuern des Kraftstoffeinspritzventils (37) derart, dass ein Kraftstoff mit der erforderlichen Einspritzmenge eingespritzt wird; und Erhöhen einer Summe von Einspritzmengen einer Mehrstufeneinspritzung um einen Betrag einer Einspritzmengenerhöhung infolge einer Betragserhöhungskorrektur, wobei die Einspritzmenge und die Einspritzzeitgebung einer Teilhubeinspritzung beibehalten werden, wenn der Kraftstoff mit der erforderlichen Einspritzmenge durch die Mehrstufeneinspritzung eingespritzt wird, und die erforderliche Einspritzmenge der Betragserhöhungskorrektur unterzogen wird, wobei die Mehrstufeneinspritzung die Teilhubeinspritzung aufweist und die Teilhubeinspritzung eine Kraftstoffeinspritzung ist, die beendet wird, bevor der Ventilkörper (55) eine vollständig geöffnete Position erreicht.
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