DE102018104035B4

DE102018104035B4 - Steuerungsvorrichtung eines Motors

Info

Publication number: DE102018104035B4
Application number: DE102018104035.0A
Authority: DE
Inventors: Minoru Toyoshima
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2017-03-10
Filing date: 2018-02-22
Publication date: 2023-07-06
Anticipated expiration: 2038-02-23
Also published as: JP2018150825A; DE102018104035A1

Abstract

Steuerungsvorrichtung (100) eines Motors (10), welcher eine Zylindereinheit (11) und einer Kraftstoffinjektionsvorrichtung zum Zuführen von Kraftstoff zu der Zylindereinheit (11) aufweist, mit:einer Steuerung (148), welche die Kraftstoffinjektionsvorrichtung (13) basierend auf einer Anzahl von Steuerungsparametern steuert, wobei die Steuerungsparameter einen Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag aufweisen;einem ersten Speicher (150a), welcher einen Lernwert speichert;einem zweiten Speicher (150b), welcher ein Referenzfehlerbetragsspeicherabbild speichert, undeinem Drucksensor (21), welcher in einem Commonrail (15) angeordnet ist und einen Rail-Druck in dem Commonrail (15) ermittelt,dadurch gekennzeichnet, dassdas Referenzfehlerbetragsspeicherabbild einen Referenzfehlerbetrag für die Steuerungsparameter anzeigt, wobei der Referenzfehlerbetrag einen Referenzwert einer Differenz zwischen dem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag und einem durch die Kraftstoffinjektionsvorrichtung (13) basierend auf dem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag eingespritzten Kraftstoffbetrag repräsentiert, wobei der Referenzwert abhängig von den Steuerungsparametern voreingestellt ist, wobei die Steuerungsparameter den Rail-Druck und den Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag aufweisen,die Steuerung (148) einen der Anzahl von Steuerungsparametern als einen Lernsteuerungsparameter bestimmt, wenn Lernsteuerungsvoraussetzungen erfüllt sind, und die Kraftstoffinjektionsvorrichtung (13) basierend auf dem Lernsteuerungsparameter steuert, wobei die Steuerung (148) einen Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag basierend auf einem Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Zylindereinheit (11) und einer Strömungsrate von in die Zylindereinheit (11) gesaugter Ansaugluft berechnet, wobei die Steuerung (148) eine Differenz zwischen dem Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag und dem Lernsteuerungsparameter entsprechenden Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag als einen Ist-Fehlerbetrag berechnet, wobei die Steuerung (148) aus dem in dem zweiten Speicher (150b) gespeicherten Referenzfehlerbetragsspeicherabbild, vorzugsweise mittels des Rail-Drucks, des Soll-Kraftstoffinjektionsbetrags und des Referenzfehlerbetragsspeicherabbilds, einen dem Lernsteuerungsparameter entsprechenden Referenzfehlerbetrag bestimmt und ein Verhältnis des Ist-Fehlerbetrags zu dem Referenzfehlerbetrag als einen den Lernsteuerungsparametern entsprechenden Korrekturfaktor berechnet, unddie Steuerung (148) den in dem ersten Speicher (150a) gespeicherten Lernwert mit dem auf sämtliche der Steuerungsparameter anwendbaren Korrekturfaktor aktualisiert.

Description

Hintergrund
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung eines Motors, welcher einen Fehler eines Kraftstoffinjektionsbetrags des Motors lernt.
In einer Kraftstoffinjektionsvorrichtung eines Verbrennungsmotors wie einem Dieselmotor kann eine Differenz oder ein Fehler zwischen dem durch eine Steuerungsvorrichtung angewiesenen Kraftstoffinjektionsbetrag (dem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag) und dem tatsächlich eingespritzten Betrag (dem Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag) auftreten. Ein solcher Fehler kann aufgrund von Unterschieden zwischen individuellen Kraftstoffinjektionsvorrichtungen oder durch eine Änderung der Leistung von individuellen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen über die Zeit auftreten. Es kann in Betracht gezogen werden, dass der Fehler des Kraftstoffinjektionsbetrags zwischen dem Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag und dem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag als ein Fehlerbetrag erlernt wird. Der erlernte Fehlerbetrag wird in einem Speichermedium wie einem Speicher gespeichert und wird zur Korrektur des Soll-Kraftstoffinjektionsbetrags genutzt. Dies reduziert den Fehler des Kraftstoffinjektionsbetrags oder die Differenz zwischen dem Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag und dem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag, sodass der Kraftstoffinjektionsbetrag präzise gesteuert werden kann.
Ein solcher Fehler eines Kraftstoffinjektionsbetrags variiert abhängig von den Betriebsbedingungen des Motors. Die Betriebsbedingungen des Motors können in eine Anzahl von Zonen unterteilt werden, wobei der Lernwert für jede unterschiedliche Zone der Betriebsbedingungen des Motors gespeichert wird. JP 2015 - 145 665 A offenbart einen Verbrennungsmotor mit einer Steuerungsvorrichtung, welche einen Lernwert in einer Zone, in welcher kein Lernwert gespeichert ist, mittels Daten eines Lernwerts in einer Zone, in welcher ein Lernwert gespeichert ist, schätzt.
Für eine kontinuierliche Korrektur des Kraftstoffinjektionsbetrags des Motors der vorstehend zitierten Veröffentlichung muss die Steuerungsvorrichtung konfiguriert sein, um den Fehler des Kraftstoffinjektionsbetrags mit einem vorbestimmten Timing zu lernen, um den Lernwert zu aktualisieren und um Daten des Lernwerts zu behalten, während eine elektrische Leistungszufuhr unterbrochen ist. Als das Speichermedium zum Speichern von Daten des Fehlers des Kraftstoffinjektionsbetrags kann ein nicht volatiler Speicher verwendet werden, welcher überschreibbar ist und Daten gespeichert halten kann, während elektrische Leistung unterbrochen ist (z. B. ein elektrisch löschbarer, programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EEPROM)). In einer Steuerungsvorrichtung für einen Motor, in welchem die Betriebsbedingungen des Motors in eine Anzahl von Zonen aufgeteilt sind, und Daten für jede unterschiedliche Zone gespeichert sind, wird ein Speichermedium mit einer großen Speicherkapazität benötigt, was die Kosten des Speichermediums erhöht.
Die DE 38 02 274 A1 offenbart eine Steuerungsvorrichtung eines Motors, welche eine Kraftstoffinjektionsvorrichtung basierend auf einer Anzahl von Steuerungsparametern steuert. Dabei weisen die Steuerungsparameter einen Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag, einen abgespeicherten Lernwert sowie abgespeicherte Korrekturgrundwerte auf. Aus den Korrekturgrundwerten wird ein Referenzfehlerbetrag aus einer Differenz zwischen einem Lambda-Sollwert und einem Lambda-Istwert berechnet und die Steuerungsparameter mittels einer Adaptionseinheit entsprechend adaptiert.
Die DE 103 41 786 A1 offenbart eine elektronische Fahrzeugsteuervorrichtung. Ein Referenzdatenspeicher speichert hierbei Referenzdaten entsprechend zu variablen Steuerungsdaten, welche in einem Datenspeicher gespeichert werden. Ein sogenannter Datenspeicher-Abormalitätsbeurteilungsabschnitt beurteilt, ob die in dem Datenspeicher gespeicherten variablen Steuerungsdaten normal oder abormal sind.
Die US 2008 / 0 308 065 A1 offenbart eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung sowie ein Motorsteuersystem. Hierbei können die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung bzw. das Motorsteuersystem abhängig von einer ersten Bedingung und einer zweiten Bedingung bei unterschiedlichen Zuständen eine Kraftstoffeinspritzcharakteristik erfassen.
Die US 2010 / 0 170 474 A1 offenbart ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem welches eine Einspritzmenge und eine Einspritzfrequenz steuert. Bei diesem Kraftstoffeinspritzsteuersystem wird eine Anpassung über einen Korrekturbetrag durchgeführt.
Die JP 2000 - 110 647 A offenbart eine Steuervorrichtung eines Motors mit einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Hierbei wird in Abhängigkeit einer erfassten tatsächlichen Sauerstoffkonzentration eine Kraftstoffeinspritzmenge geregelt.
Die JP H06 - 173 743 A offenbart eine Vorrichtung mit einer Gewichtungsfaktor-Entscheidungseinrichtung, welche einen Gewichtungsfaktor basierend auf einer Ansaugluftmenge und eines Fahrzustands eines Fahrzeugs anpasst. Es wird ein entsprechender Korrekturwert bereitgestellt.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine Steuerungsvorrichtung eines Motors bereit, welche einen Kraftstoffinjektionsbetrag des Motors bei einem minimalen Kostenzuwachs steuert.
Zusammenfassung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Steuerungsvorrichtung eines Motors mit einer Zylindereinheit und einer Kraftstoffinjektionsvorrichtung zum Zuführen eines Kraftstoffs zu der Zylindereinheit bereitgestellt. Die Steuerungsvorrichtung hat ein Steuerungsgerät, welches die Kraftstoffinjektionsvorrichtung basierend auf einer Anzahl von Steuerungsparametern steuert, wobei die Steuerungsparameter einen Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag aufweisen, einen ersten Speicher, welcher einen Lernwert speichert, und einen zweiten Speicher, welcher ein Referenzfehlerbetragsspeicherabbild speichert. Das Referenzfehlerbetragsspeicherabbild zeigt einen Referenzfehlerbetrag für die Steuerungsparameter an, wobei der Referenzfehlerbetrag einen Referenzwert einer Differenz zwischen dem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag und einem durch die Kraftstoffinjektionsvorrichtung basierend auf dem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag eingespritzten Kraftstoffbetrag repräsentiert. Der Referenzwert ist abhängig von den Steuerungsparametern voreingestellt. Das Steuerungsgerät bestimmt einen der Mehrzahl von Steuerungsparametern als einen Lernsteuerungsparameter, wenn Lernsteuerungsvoraussetzungen erfüllt sind, und steuert die Kraftstoffinjektionsvorrichtung basierend auf dem Lernsteuerungsparameter. Das Steuerungsgerät berechnet einen Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag basierend auf einem Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Zylindereinheit und einer Strömungsrate von in die Zylindereinheit eingesaugter Ansaugluft. Das Steuerungsgerät berechnet eine Differenz zwischen dem Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag und dem dem Lernsteuerungsparameter entsprechenden Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag als einen Ist-Fehlerbetrag. Das Steuerungsgerät bestimmt einen dem Lernsteuerungsparameter entsprechenden Referenzfehlerbetrag aus dem Referenzfehlerbetragsspeicherabbild, welches in dem zweiten Speicher gespeichert ist, und berechnet ein Verhältnis des Ist-Fehlerbetrags zu dem Referenzfehlerbetrag als einen den Lernsteuerungsparametern entsprechenden Korrekturfaktor. Das Steuerungsgerät aktualisiert den in dem ersten Speicher gespeicherten Lernwert mit dem Korrekturfaktor, welcher auf sämtliche Steuerungsparameter anwendbar ist.
Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich, welche beispielhaft die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellen.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung sowie deren Aufgaben und Vorteile sind am besten durch Referenz auf die nachfolgende Beschreibung der Ausführungsformen zusammen mit den entsprechenden Zeichnungen verständlich, wobei:

1 eine schematische Gesamtansicht eines Motors mit einer Steuerungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform ist;
2 ein Blockdiagramm ist, welches verschiedene Abschnitte der Steuerungsvorrichtung des Motors aus 1 zeigt;
3 ein Speicherabbild in Form einer Tabelle ist, welche die Beziehung zwischen einem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag, einem Rail-Druck und einem Referenzfehlerbetrag repräsentiert;
4 ein Flussdiagramm eines Steuerungsprozesses ist, in welchem ein Lernwert aktualisiert wird, welcher durch die Steuerungsvorrichtung des Motors aus 1 durchgeführt wird;
5 ein Flussidagramm eines Steuerungsprozesses ist, in welchem eine Kraftstoffinjektion gesteuert wird, welcher durch die Steuerungsvorrichtung durchgeführt wird; und
6A, 6B, 6C und 6D Zeitdiagramme sind, welche dazu vorgesehen sind, den Betrieb der Steuerungsvorrichtung zu beschreiben.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Referenz auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es ist anzumerken, dass gleiche oder ähnliche Teile oder Elemente der Ausführungsform und ihrer Modifikationen durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden und ihre Beschreibung nicht wiederholt wird.
1 ist eine schematische Gesamtansicht eines Motors 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Der Motor 10 entspricht einem Verbrennungsmotor wie einem Dieselmotor. Der Motor 10 ist an einem Fahrzeug oder einer Baumaschine als eine Antriebsleistungsquelle montiert.
Wie in 1 gezeigt, hat der Motor 10 eine Zylindereinheit 11, einen Ansaugdurchgang 8 und einen Abgasdurchgang 7. Der Ansaugdurchgang 8 hat an seinem einen Ende einen Luftreiniger (nicht gezeigt) und ist an seinem anderen Ende mit der Zylindereinheit 11 verbunden. Ein Luftströmungsmesser 2 ist zwischen dem einen Ende des Ansaugdurchgangs 8 und einem Punkt angeordnet, an dem der Ansaugdurchgang 8 und ein AGR-Durchgang 18 verbunden sind.
Der Luftströmungsmesser 2 ermittelt die Strömungsrate von Frischluft, welche von dem Ansaugdurchgang 8 in den Motor 10 strömt (Strömungsrate der Ansaugluft), erzeugt ein Signal, welches die ermittelte Strömungsrate anzeigt, und stellt ein solches einer Steuerungsvorrichtung 100 bereit.
Ein Einlassdrosselventil 16 ist in dem Ansaugdurchgang 8 an einer Position stromabwärts des Luftströmungsmessers 2 angeordnet. Das Einlassdrosselventil 16 hat einen Drosselventilsensor 17, welcher den Öffnungsgrad des Einlassdrosselventils 16 ermittelt. Der Drosselventilsensor 17 erzeugt ein Signal, welches den ermittelten Öffnungsgrad des Einlassdrosselventils 16 anzeigt, und stellt das Signal der Steuerungsvorrichtung 100 bereit. Das Einlassdrosselventil 16 kann betätigt werden, um sich in Antwort auf ein Steuerungssignal von der Steuerungsvorrichtung 100 zu öffnen und zu schließen.
Die Zylindereinheit hat einen Zylinder 11 a und einen Kolben 11b. Eine Kraftstoffinjektionsvorrichtung 13 ist an einem Kopfbereich der Zylindereinheit 11 angeordnet. Die Kraftstoffinjektionsvorrichtung 13 hat einen Injektor mit einem Körper, welcher ein Injektionsloch und eine Injektionsnadel hat, welche in dem Körper aufgenommen ist, um das Injektionsloch zu öffnen und zu schließen. Die Kraftstoffinjektionsvorrichtung 13 ist durch einen Commonrail 15 mit einer Kraftstoffpumpe 14 und einem Kraftstofftank 12 verbunden. Die Kraftstoffpumpe 14 kann in Antwort auf ein Steuerungssignal von der Steuerungsvorrichtung 100 betätigt werden, um Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 12 des Commonrails 15 derart zuzuführen, dass der Druck des Kraftstoffs in dem Commonrail 15 einen vorbestimmten Wert annimmt. Die Kraftstoffinjektionsvorrichtung 13 aktuiert die Injektionsnadel in Antwort auf ein Steuerungssignal von der Steuerungsvorrichtung 100, um das Injektionsloch derart zu öffnen, dass der Kraftstoff in dem Commonrail 15 einem Verbrennungsraum in der Zylindereinheit 11 zugeführt wird. Demgemäß führt die Kraftstoffinjektionsvorrichtung 13 der Zylindereinheit 11 Kraftstoff zu.
Ein Drucksensor 21 ist in dem Commonrail 15 angeordnet und ermittelt den Druck in dem Commonrail 15 (nachfolgend als Rail-Druck bezeichnet). Der Drucksensor 21 erzeugt ein Signal, welches den Rail-Druck anzeigt und stellt ein solches Signal der Steuerungsvorrichtung 100 bereit.
Die Steuerungsvorrichtung 100 bestimmt einen Sollwert, welcher den durch die Kraftstoffinjektionsvorrichtung 13 pro Zyklus einzuspritzenden von Kraftstoffbetrag repräsentiert. Die Steuerungsvorrichtung 100 steuert die Kraftstoffinjektionsvorrichtung 13 basierend auf dem Sollwert. Der Sollwert repräsentiert die Injektionsdauer, während der der Kraftstoff durch die Kraftstoffinjektionsvorrichtung 13 eingespritzt wird (die Dauer, während der das Injektionsloch geöffnet ist), oder den Betrag von durch die Kraftstoffinjektionsvorrichtung 13 eingespritztem Kraftstoff (den Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag). In anderen Worten steuert die Steuerungsvorrichtung 100 die Kraftstoffinjektionsvorrichtung 13 basierend auf dem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag.
Der Kolben 11 b der Zylindereinheit 11 ist mit einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) verbunden. Ein Motordrehzahlsensor 20 ist neben der Kurbelwelle angeordnet, um die Drehzahl der Kurbelwelle (die Drehzahl des Motors) zu ermitteln. Der Motordrehzahlsensor 20 ist mit der Steuerungsvorrichtung 100 verbunden, erzeugt ein Signal, welches die ermittelte Motordrehzahl anzeigt, und stellt ein solches Signal der Steuerungsvorrichtung 100 bereit.
Der Abgasdurchgang 7 hat einen ersten, zweiten, dritten und vierten Bereich 7a, 7b, 7c, 7d, welche in dieser Reihenfolge verbunden sind, wobei ein Ende des ersten Bereichs 7a des Abgasdurchgangs 7 mit der Zylindereinheit 11 verbunden ist. Das Ende des vierten Bereichs 7d ist mit dem Ausgang verbunden, aus welchem Abgas in die Atmosphäre entlassen wird.
Eine Abgasbehandlungsvorrichtung 1 ist in dem Abgasdurchgang 7 angeordnet. Die Abgasbehandlungsvorrichtung 1 hat einen Dieselpartikelfilter (DPF) 4 und einen Oxidationskatalysator 9. Der DPF 4 ist aus einem Material wie Keramik oder rostfreiem Stahl gefertigt und ist in dem dritten Bereich 7c des Abgasdurchgangs 7 angeordnet. Der DPF 4 entfernt und sammelt Partikel aus dem Abgas, welches den DPF 4 passiert.
Der Oxidationskatalysator 9 ist in dem zweiten Bereich 7b des Abgasdurchgangs 7 angeordnet, welcher stromaufwärts des DPF 4 befindlich ist. Abgas kann den Oxidationskatalysator 9 passieren und während das Abgas den Oxidationskatalysator 9 passiert, findet eine Oxidation von Stickoxiden (NOx) und Kohlenoxiden (COx) in dem Abgas statt.
Ein Abgastemperatursensor 5 ist an dem Eingang des zweiten Bereichs 7b des Abgasdurchgangs 7 angeordnet. Der Abgastemperatursensor 5 misst die Temperatur eines Abgases an einer Position stromaufwärts des Oxidationskatalysators 9, erzeugt ein Signal, welches die gemessene Temperatur anzeigt, und stellt ein solches Signal der Steuerungsvorrichtung 100 bereit.
Ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 3 ist in dem vierten Bereich 7d des Abgasdurchgangs 7 angeordnet und misst das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, d. h., das Verhältnis der Konzentration von Sauerstoff zu der Konzentration von unverbranntem Kraftstoff in dem den vierten Bereich passierenden Abgas. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 3 erzeugt ein Signal, welches das gemessene Luft-Kraftstoff-Verhältnis anzeigt, und stellt ein solches Signal der Steuerungsvorrichtung 100 bereit. Die Steuerungsvorrichtung 100 bestimmt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Zylindereinheit 11 basierend auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Signal von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 3.
Der Motor 10 hat ein Abgasrezirkulations-(AGR)-System. Das AGR-System hat den vorstehend genannten AGR-Durchgang 18 und ein AGR-Ventil 19. Der AGR-Durchgang 18 ist verbunden, um die Zylindereinheit 11 zu umgehen, und ist mit dem Abgasdurchgang 7 und dem Ansaugdurchgang 8 derart verbunden, dass ein Teil von in den Abgasdurchgang 7 ausgelassenem Abgas in den Ansaugdurchgang 8 rezirkuliert wird. Das AGR-Ventil 19 steuert die Strömungsrate des durch den AGR-Durchgang 18 strömenden Gases in Antwort auf ein Steuerungssignal, welches durch die Steuerungsvorrichtung 100 erzeugt wird. Die Steuerungsvorrichtung 100 steuert den Öffnungsgrad des AGR-Ventils 19 basierend auf den Betriebsbedingungen des Motors 10.
Genauer ausgedrückt stellt die Steuerungsvorrichtung 100 einen Sollwert für die AGR-Rate basierend auf dem Kraftstoffinjektionsbetrag und der Motordrehzahl ein. Die Steuerungsvorrichtung 100 hat einen Speicher 150, in welchem Daten eines Speicherabbilds gespeichert werden, welche die Beziehung zwischen dem Kraftstoffinjektionsbetrag, der Motordrehzahl und der Soll-AGR-Rate repräsentieren. Die Steuerungsvorrichtung 100 bestimmt die Soll-AGR-Rate basierend auf dem Kraftstoffinjektionsbetrag, welcher dem Sollwert und der Motordrehzahl entspricht, sowie dem vorstehenden Speicherabbild. Die Steuerungsvorrichtung 100 steuert das Öffnen des AGR-Ventils 19, um die Soll-AGR-Rate zu erzielen.
Die Steuerungsvorrichtung 100 hat eine zentrale Recheneinheit (CPU) 148, um verschiedene Prozesse durchzuführen, den Speicher 150, um Programme, Daten und Verarbeitungsergebnisse der CPU 148 zu speichern, sowie Eingangs- und Ausgangsanschlüsse (beide nicht gezeigt), durch welche Daten zu und von externen Vorrichtungen übertragen werden. Die CPU 148 entspricht der Steuerung der vorliegenden Offenbarung.
Der Speicher 150 hat einen ersten Speicher 150a, welcher durch einen elektrisch löschbaren, programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM) gebildet wird, einen zweiten Speicher 150b, welcher durch einen Nur-Lese-Speicher (ROM) gebildet wird, und einen dritten Speicher 150c, welcher durch einen Arbeitsspeicher (RAM) gebildet wird.
Der erste Speicher 150a kann betrieben werden, um Daten selbst dann zu speichern, während eine Leistungszufuhr zu der Steuerungsvorrichtung 100 unterbrochen ist, und die in dem ersten Speicher 150a gespeicherten Daten können durch die CPU 148 überschrieben werden. Der zweite Speicher 150b kann betrieben werden, um Daten selbst dann zu speichern, während eine Leistungszufuhr zu der Steuerungsvorrichtung 100 unterbrochen ist, die in dem zweiten Speicher 150b gespeicherten Daten können jedoch nicht überschrieben werden. Der dritte Speicher 150c kann betrieben werden, um Daten zu speichern, während der Steuerungsvorrichtung 100 Strom zugeführt wird, aber die in dem dritten Speicher 150c gespeicherten Daten werden gelöscht, sobald eine Leistungszufuhr zu der Steuerungsvorrichtung 100 unterbrochen wird.
Der Eingangsanschluss ist mit verschiedenen Vorrichtungen wie dem Luftströmungsmesser 2, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 3, dem Abgastemperatursensor 5, dem Drosselventilsensor 17 und dem Motordrehzahlsensor 20 verbunden.
Die Steuerungsvorrichtung 100 erhält verschiedene Signale von den verschiedenen Vorrichtungen, welche mit dem Eingangsanschluss verbunden sind. Basierend auf den erhaltenen Signalen steuert die Steuerungsvorrichtung 100 den Drosselventilsensor 17, die Kraftstoffinjektionsvorrichtung 13, die Kraftstoffpumpe 14 und das AGR-Ventil 19, welche mit dem Ausgangsanschluss verbunden sind.
In der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann der tatsächlich eingespritzte Kraftstoffbetrag (der Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag) sich von dem Kraftstoffbetrag unterscheiden, welcher durch die Steuerungsvorrichtung 100 vorgegeben ist (der Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag), beispielsweise aufgrund der Unterschiede zwischen den Injektionslöchern und den Injektionsnadeln in den Kraftstoffinjektionsvorrichtungen 13 sowie aufgrund einer zeitlichen Änderung der Leistung von individuellen Kraftstoffinjektionsvorrichtungen 13. Es kann in Betracht gezogen werden, die Differenz zwischen dem Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag und dem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag als den Fehler des Kraftstoffinjektionsbetrags zu lernen. Der erlernte Fehler des Kraftstoffinjektionsbetrags kann in dem Speicher 150 gespeichert werden und zur Korrektur des Soll-Kraftstoffinjektionsbetrags verwendet werden. Dies erlaubt es, die Differenz zwischen dem Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag und dem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag zu reduzieren, und der Kraftstoffinjektionsbetrag wird entsprechend präzise gesteuert.
Der Fehler des Kraftstoffinjektionsbetrags ändert sich abhängig von den Betriebsbedingungen des Motors 10. Beim Speichern der Daten des Fehlers des Kraftstoffinjektionsbetrags als einem Lernwert in dem Speicher 150 kann in Betracht gezogen werden, die Betriebsbedingungen des Motors 10 in eine Anzahl von Antriebszonen aufzuteilen und Daten des Lernwerts für jede unterschiedliche Antriebszone zu speichern, um alle Betriebsbedingungen des Motors 10 abzudecken.
Für eine kontinuierliche Korrektur des Kraftstoffinjektionsbetrags in diesem Motor 10 muss die Steuerungsvorrichtung 100 konfiguriert sein, um den Fehler des Kraftstoffeinspritzbetrags mit einem angemessenen Timing als einen Lernwert zu lernen, den Lernwert zu aktualisieren und zudem den Lernwert gespeichert zu halten, während eine Leistung unterbrochen ist (die Steuerungsvorrichtung 100 energielos ist). Im Falle einer Baumaschine wird beispielsweise eine Zufuhr von elektrischer Leistung von einer Leistungsquelle unterbrochen, um Funktionen der Baumaschinen zu stoppen. Folglich kann ein nicht volatiler Speicher, welcher überschreibbar ist und Daten gespeichert halten kann, während ein Strom unterbrochen ist, (zum Beispiel EEPROM) als ein Speichermedium für den Speicher verwendet werden.
In dem Fall, dass die Steuerungsvorrichtung 100 dazu ausgelegt ist, den Lernwert für jede unterschiedliche Antriebszone des Motors 10 zu lernen, wird ein Speichermedium mit einer großen Speicherkapazität benötigt, was die Kosten für das Speichermedium erhöht.
Die Steuerungsvorrichtung 100 der vorliegenden Offenbarung hat die folgende Konfiguration. Insbesondere hat die Steuerungsvorrichtung 100 die CPU 148, welche die Kraftstoffinjektionsvorrichtung 13 basierend auf einer Anzahl von Steuerungsparametern steuert, die den Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag aufweisen. Die Steuerungsvorrichtung 100 hat ferner den ersten Speicher 150a, welcher den Lernwert speichert, und den zweiten Speicher 150b, welcher ein Referenzfehlerbetragsspeicherabbild speichert. Das Referenzfehlerbetragsspeicherabbild zeigt einen Referenzfehlerbetrag für eine Anzahl von Steuerungsparametern an, welche einen Referenzwert der Differenz zwischen dem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag und dem durch die Kraftstoffinjektionsvorrichtung 13 basierend auf dem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag eingespritzten Kraftstoffbetrag repräsentiert. Die Steuerungsvorrichtung 100 (CPU 148) bestimmt einen der Anzahl von Steuerungsparametern als einen Lernsteuerungsparameter, wenn die Steuerungsvorrichtung bestimmt, dass Lernsteuerungsvoraussetzungen erfüllt sind, und steuert die Kraftstoffinjektionsvorrichtung 13 basierend auf dem bestimmten Lernsteuerungsparameter. Die Steuerungsvorrichtung 100 (CPU 148) berechnet den Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag basierend auf dem Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Zylindereinheit 11 und der Strömungsrate von Ansaugluft, welche in die Zylindereinheit 11 gesaugt wird. Die Steuerungsvorrichtung 100 (CPU 148) berechnet die Differenz zwischen dem Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag und dem dem Lernsteuerungsparameter entsprechenden Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag als einen Ist-Fehlerbetrag. Die Steuerungsvorrichtung 100 (CPU 148) bestimmt den Referenzfehlerbetrag entsprechend dem Lernsteuerungsparameter aus dem in dem zweiten Speicher 150b gespeicherten Referenzfehlerbetragsspeicherabbild. Die Steuerungsvorrichtung 100 (CPU 148) erhält ein Verhältnis des Ist-Fehlerbetrags zu dem Referenzfehlerbetrag als einen den Lernsteuerungsparametern entsprechenden Korrekturfaktor. Die Steuerungsvorrichtung 100 (CPU 148) aktualisiert den in dem ersten Speicher 150a gespeicherten Lernwert mit dem Korrekturfaktor, welcher auf alle Steuerungsparameter anwendbar ist. In anderen Worten speichert der erste Speicher 150a den Korrekturfaktor als einen sämtlichen Steuerungsparamatern entsprechenden, aktualisierten Lernwert. In der vorliegenden Ausführungsform weisen die Steuerungsparameter sowohl den Rail-Druck als auch den Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag auf.
Auf diese Weise wird die Differenz zwischen dem Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag und dem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag (Fehler des Kraftstoffinjektionsbetrags) mittels des Lernwerts und des Referenzfehlerbetrags berechnet. Dies ermöglicht eine präzise Steuerung des Kraftstoffinjektionsbetrags des Motors 10. Zudem wird lediglich ein einzelner Wert als der Lernwert genutzt, sodass die Speicherkapazität für den ersten Speicher 150a, welcher den Lernwert speichert, nicht erhöht werden muss.
Unter Bezugnahme auf 2 wird ein Blockschaubild gezeigt, welches verschiedene arithmetische Verarbeitungsabschnitte in der Steuerungsvorrichtung 100 repräsentiert. Und zwar hat die Steuerungsvorrichtung 100 (CPU 148) einen Ist-Kraftstoffinjektionsbetragsberechnungsabschnitt 102, einen Soll-Kraftstoffinjektionsbetragsberechnungsabschnitt 104, einen Fehlerbetragsberechnungsabschnitt 106, einen Verhältnisberechnungsabschnitt 108 und einen Lernwertaktualisierungsabschnitt 110.
Der Ist-Kraftstoffinjektionsbetragsberechnungsabschnitt 102 der Steuerungsvorrichtung 100 berechnet den Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag basierend auf dem Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Zylindereinheit 11, welches durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 3 gemessen wird, und der Strömungsrate von in die Zylindereinheit 11 eingesaugter Ansaugluft. Genauer ausgedrückt erhält der Ist-Kraftstoffinjektionsbetragsberechnungsabschnitt 102 die Strömungsrate der Ansaugluft von dem Luftströmungsmesser 2 und berechnet die Strömungsrate der Ansaugluft pro Zyklus. Dann berechnet der Ist-Kraftstoffinjektionsberechnungsabschnitt 102 den Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag pro Zyklus, indem er die Strömungsrate der Ansaugluft pro Zyklus durch das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis teilt.
Der Soll-Kraftstoffinjektionsbetragsberechnungsabschnitt 104 der Steuerungsvorrichtung 100 berechnet einen Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag basierend auf dem Sollwert. Beispielsweise berechnet der Soll-Kraftstoffinjektionsbetragsberechnungsabschnitt 104 den Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag pro Zyklus mittels einer Umrechnungsformel, welche den Sollwert pro Zyklus in den Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag pro Zyklus umwandelt.
Der Fehlerbetragsberechnungsabschnitt 106 berechnet die Differenz zwischen dem Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag und dem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag als einen Fehlerbetrag (Ist-Fehlerbetrag). Beispielsweise berechnet der Fehlerbetragsberechnungsabschnitt 106 den Fehlerbetrag, indem er den Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag von dem Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag abzieht.
Der Verhältnisberechnungsabschnitt 108 berechnet ein Verhältnis des berechneten Fehlerbetrags zu dem Referenzfehlerbetrag. Der Verhältnisberechnungsabschnitt 108 bestimmt den Referenzfehlerwert basierend auf der Betriebsbedingung der Kraftstoffinjektionsvorrichtung 13. Der abhängig von dem Rail-Druck und dem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag voreingestellte Referenzfehlerbetrag entspricht einem Referenzwert der Differenz zwischen dem Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag und dem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag. Der Verhältnisberechnungsabschnitt 108 berechnet den Referenzfehlerbetrag mittels des Speicherabbilds, welches die Beziehung zwischen dem Rail-Druck, dem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag und dem Referenzfehlerbetrag repräsentiert.
3 zeigt das vorstehend beschriebene, in Form einer Tabelle dargestellte Referenzfehlerbetragsspeicherabbild, welches die Beziehung zwischen dem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag, dem Rail-Druck und dem Referenzfehlerbetrag repräsentiert. In der Vorspalte links in der Tabelle in dem Referenzfehlerbetragsspeicherabbild aus 3 sind verschiedene Werte des Soll-Kraftstoffinjektionsbetrags von oben ausgehend in aufsteigender Reihenfolge angeordnet. Solche Werte des Soll-Kraftstoffinjektionsbetrags sind in vorbestimmten Intervallen eingestellt. In der Kopfzeile oben in der Tabelle aus 3 sind verschiedene Werte den Rail-Drucks ausgehend von links in aufsteigender Reihenfolge angeordnet. Derartige Werte des Rail-Drucks sind in einem vorbestimmten Intervall eingestellt. Werte des dem Soll-Injektionsbetrag und dem Rail-Druck entsprechenden Referenzfehlerbetrags sind in den Zellen der Tabelle angezeigt. In dem Referenzfehlerbetragsspeicherabbild aus 3 ist nur ein Teil der Werte des Soll-Kraftstoffinjektionsbetrags, des Rail-Drucks und des Referenzfehlerbetrags beispielhaft gezeigt, die mit den Werten des Soll-Kraftstoffinjektionsbetrags und den Werten des Rail-Drucks assoziierten Werte des Referenzfehlerbetrags sind jedoch innerhalb einer vorbestimmten Zone eingestellt.
In dem Referenzfehlerbetragsspeicherabbild in 3 entsprechen beispielsweise der Rail-Druck von 30 MPa und der Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag pro Zyklus von 20 mm³ dem Referenzfehlerbetrag von 0,6 mm³. Der Rail-Druck von 150 MPa und der Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag pro Zyklus von 60 mm³ entsprechen dem Referenzfehlerbetrag von 1,0 mm³. Das Referenzfehlerbetragsspeicherabbild wird basierend auf experimentellen Ergebnissen und einer Gestaltung erstellt.
Nachdem der Referenzfehlerbetrag anhand des Rail-Drucks, des Soll-Kraftstoffinjektionsbetrags und des in 3 gezeigten Referenzfehlerbetragsspeicherabbilds ermittelt wurde, berechnet der Verhältnisberechnungsabschnitt 108 einen Korrekturfaktor, indem er den berechneten Fehlerbetrag durch den bestimmten Referenzfehlerbetrag teilt. Der Verhältnisberechnungsabschnitt 108 erhält den Rail-Druck basierend auf einem durch den Drucksensor 21 erzeugten Signal.
Der Lernwertaktualisierungsabschnitt 110 aktualisiert den Lernwert, welcher in dem ersten Speicher 150a gespeichert ist, mit dem durch den Verhältnisberechnungsabschnitt 108 berechneten Korrekturfaktor.
Nachfolgend werden durch die Steuerungsvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform durchgeführte Steuerungsprozesse mit Referenz auf 4 und 5 beschrieben. Die 4 zeigt ein Flussidagramm des Steuerungsprozesses zum Aktualisieren des Lernwerts. 5 zeigt ein Flussdiagramm des Steuerungsprozesses zum Steuern der Kraftstoffinjektion. Der in 5 gezeigte Steuerungsprozess wird als ein Beispiel der Kraftstoffinjektionssteuerung bereitgestellt. Die in 4 und 5 gezeigten Steuerungsprozesse werden durch die CPU 148 in einem vorbestimmten Steuerungsintervall (Einheitszeit) von der Hauptroutine (nicht gezeigt) aufgerufen und ausgeführt. Die Schritte der in den Flussdiagrammen in 4 und 5 gezeigten Steuerungsprozesse werden durch die Softwareverarbeitung durch die Steuerungsvorrichtung 100 ausgeführt, ein Teil oder sämtliche der Schritte (in dem Blockdiagramm in 2 gezeigte Verarbeitungsabschnitte) können jedoch durch eine beliebige in der Steuerungsvorrichtung 100 bereitgestellte Hardware (elektrischer Schaltkreis) ausgeführt werden.
Nachfolgend wird ein Steuerungsprozess zum Aktualisieren des Lernwerts mit Bezug auf 4 beschrieben, welcher durch die Steuerungsvorrichtung 100 (CPU 148) durchgeführt wird.
Wie in 4 und in Schritt S100 gezeigt, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 100 (CPU 148), ob die Lernsteuerungsvoraussetzungen erfüllt sind. Die Lernsteuerungsvoraussetzungen enthalten beispielsweise, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb einer vorbestimmten Zone liegt, welche gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und dass ein Aufwärmen des Motors 10 vollendet ist. Die Zone des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, welche als fett kategorisiert ist, wird als die vorstehende, vorbestimmte Zone des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eingestellt. Die Steuerungsvorrichtung 100 bestimmt, dass das Aufwärmen des Motors 10 vollendet ist, wenn die Wassertemperatur des Motors 10 höher als ein Schwellenwert ist. Falls bestimmt wird, dass die Lernsteuerungsvoraussetzungen erfüllt sind (in Schritt S100 ja), fährt der Steuerungsprozess mit Schritt S102 fort.
In Schritt S102 berechnet die Steuerungsvorrichtung 100 (CPU 148) den Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag pro Zyklus. In Schritt S104 berechnet die Steuerungsvorrichtung 100 (CPU 148) den Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag pro Zyklus. Die Verfahren zum Berechnen des Soll-Kraftstoffinjektionsbetrags und des Ist-Kraftstoffinjektionsbetrags sind vorstehend beschrieben worden und werden somit nicht wiederholt.
In Schritt S106 berechnet die Steuerungsvorrichtung 100 (CPU 148) einen Fehlerbetrag, indem sie den Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag von dem Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag abzieht. In Schritt S108 bestimmt die Steuerungsvorrichtung 100 (CPU 148) den Referenzfehlerbetrag mittels des aktuellen Rail-Drucks, des aktuellen Soll-Kraftstoffinjektionsbetrags und des Referenzfehlerbetragsspeicherabbilds aus 3. Es ist anzumerken, dass der Rail-Druck und der Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag den Lernsteuerungsparametern entsprechen, wenn die Lernsteuerungsvoraussetzungen erfüllt sind. Die Steuerungsvorrichtung 100 berechnet ein Verhältnis (Korrekturfaktor), indem sie den berechneten Fehlerbetrag durch den Referenzfehlerbetrag teilt.
In Schritt S110 aktualisiert die Steuerungsvorrichtung 100 (CPU 148) den Lernwert mit dem berechneten Korrekturfaktor. Insbesondere überschreibt die Steuerungsvorrichtung den in dem ersten Speicher 150a gespeicherten Lernwert mit dem neu berechneten Korrekturfaktor. Falls die Lernsteuerungsvoraussetzungen nicht erfüllt sind (in Schritt S100 nein), endet der aktuelle Steuerungsprozess.
Nachfolgend wird ein Beispiel eines Steuerungsprozesses für eine durch die Steuerungsvorrichtung 100 durchgeführte Kraftstoffinjektionssteuerung mit Referenz auf 5 beschrieben.
Wie in 5 gezeigt und in S200 gezeigt, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 100 (CPU 148) den der Betriebsbedingung des Motors 10 entsprechenden Rail-Druck und Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag. Beispielsweise bestimmt die Steuerungsvorrichtung 100 (CPU 148) den Rail-Druck basierend auf einem durch den Drucksensor 21 erzeugten Signal. Die Steuerungsvorrichtung 100 (CPU 148) bestimmt ferner den Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag basierend auf dem Sollwert. Der Rail-Druck und der Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag entsprechen den nicht lernenden Steuerungsparametern, wenn die Lernsteuerungsvoraussetzungen nicht erfüllt sind.
In Schritt S202 bestimmt die Steuerungsvorrichtung 100 (CPU 148) den dem nicht lernenden Steuerungsparameter entsprechenden Referenzfehlerbetrag mittels des Rail-Drucks, des Soll-Kraftstoffinjektionsbetrags und des in dem zweiten Speicher 150b gespeicherten Referenzfehlerbetragsspeicherabbilds (3). In Schritt S204 berechnet die Steuerungsvorrichtung 100 (CPU 148) einen Korrekturbetrag (Korrekturwert), indem sie den vorbestimmten Referenzfehlerbetrag mit dem in dem ersten Speicher 150a gespeicherten Lernwert multipliziert.
In Schritt S206 passt die Steuerungsvorrichtung 100 (CPU 148) den Sollwert mittels des berechneten Korrekturbetrags an. Beispielsweise korrigiert die Steuerungsvorrichtung 100 den Sollwert, indem sie eine dem Korrekturbetrag entsprechende Injektionszeit zu dem Sollwert addiert. In Schritt S208 führt die Steuerungsvorrichtung 100 (CPU 148) die Kraftstoffinjektionssteuerung mittels des korrigierten Sollwerts durch. Insbesondere steuert die Steuerungsvorrichtung 100 die Kraftstoffinjektionsvorrichtung 13 derart, dass das Injektionsloch während einer dem korrigierten Sollwert entsprechenden Zeitdauer geöffnet ist. Somit nutzt die Steuerungsvorrichtung 100 (CPU 148) den Korrekturwert, welcher durch Multiplizieren des Referenzfehlerbetrags mit dem in dem ersten Speicher 150a gespeicherten Lernwert berechnet wird, um die Kraftstoffinjektionsvorrichtung 13 zu steuern.
Nachfolgend wird der Betrieb der Steuerungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit Referenz auf die Diagramme aus 6 beschrieben. Die in 6 gezeigten Diagramme sind Zeitdiagramme, welche den Betrieb der Steuerungsvorrichtung 100 repräsentieren, in welchen die vertikalen Achsen entsprechend die Motordrehzahl, den Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag, den Rail-Druck und den Korrekturbetrag repräsentieren, sowie die horizontalen Achsen die Zeit repräsentieren. In 6 repräsentieren Linien LN1, LN2, LN3, LN4 entsprechend eine Änderung der Motordrehzahl, eine Änderung des Soll-Kraftstoffinjektionsbetrags, eine Änderung des Rail-Drucks und eine Änderung des Korrekturbetrags.
Mit Bezug auf 6 repräsentiert T(0) die Zeit, zu welcher die Steuerungsvoraussetzungen erfüllt sind. Der Sollwert wird basierend auf der Öffnung der Drossel des Motors 10 und den Betriebsbedingungen des Motors 10 (z. B. die durch die Linie LN1 in 6A repräsentierte Motordrehzahl und die Strömungsrate der Ansaugluft) bestimmt.
Wenn die Lernsteuerungsvoraussetzungen erfüllt sind (in Schritt S100 JA), wird der Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag (z. B. 60 mm³ pro Zyklus) basierend auf dem Sollwert berechnet (Schritt S102) und wird der Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag (z. B. 62 mm³ pro Zyklus) berechnet (Schritt S104). Die Differenz zwischen dem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag und dem Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag (2 mm³) wird als der Fehlerbetrag berechnet, indem der Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag von dem Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag abgezogen wird (Schritt S106). Der Rail-Druck (z. B. 150 MPa) wird durch den Drucksensor 21 gemessen und der Referenzfehlerbetrag (1,0) wird mittels des vorbestimmten Rail-Drucks, des Soll-Kraftstoffinjektionsbetrags und des Referenzfehlerbetragsspeicherabbilds bestimmt. Das Verhältnis (2,0) des Fehlerbetrags zu dem Referenzfehlerbetrag wird durch Teilen des Fehlerbetrags durch den Referenzfehlerbetrag erhalten (Schritt S108). Das berechnete Verhältnis wird in dem ersten Speicher 150a als der aktualisierte Lernwert gespeichert (Schritt S110).
Vorausgesetzt, der in dem ersten Speicher 150a gespeicherte Lernwert ist aktualisiert, führt die Steuerungsvorrichtung (CPU 148) die Kraftstoffinjektionssteuerung mittels des aktualisierten Lernwerts durch, wenn die Lernsteuerungsvoraussetzungen nicht erfüllt sind. Angenommen, zu der Zeit T(1) ist der Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag pro Zyklus ist 70 mm³ und der Rail-Druck 200 MPa (S200), welche in 6B entsprechend durch die Linie LN2 und in 6C durch die Linie LN3 gezeigt sind, wird der Referenzfehlerbetrag von 1,5 aus dem Referenzfehlerbetragsspeicherabbild aus 3 erhalten (S202). Folglich wird der Korrekturbetrag von 3,0 durch Multiplizieren des Referenzfehlerbetrags von 1,5 mit dem aktualisierten Lernwert von 2,0 erhalten (S202). Der Sollwert wird mit dem berechneten Korrekturbetrag korrigiert (S206) und der Kraftstoffinjektionsbetrag wird mittels des korrigierten Sollwerts gesteuert (S208).
Auf diese Weise berechnet die Steuerungsvorrichtung 100 des Motors 10 der vorliegenden Ausführungsform die Differenz zwischen dem Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag und dem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag (d. h., den Fehler des Kraftstoffinjektionsbetrags), indem sie den Lernwert mit dem dem Rail-Druck und dem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag entsprechenden Referenzfehlerbetrag multipliziert. Infolgedessen kann der Betrag des in den Motor 10 eingespritzten Kraftstoffs präzise gesteuert werden. Da ein Einzelwert als der Lernwert verwendet wird, muss die Speicherkapazität des ersten Speichers 150a, in welchem der Lernwert gespeichert ist, nicht erhöht werden und wird somit eine Kostenzunahme verhindert. Die vorliegende Offenbarung stellt somit eine Steuerungsvorrichtung eines Motors bereit, welche den Betrag von in den Motor eingespritzten Kraftstoff unter einer minimalen Kostenzunahme präzise steuert.
Da die Steuerungsvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform den durch Multiplizieren des Referenzfehlerbetrags mit dem Lernwert erhaltenen Wert (Korrekturwert) zum Steuern der Kraftstoffinjektionsvorrichtung 13 verwendet, kann der Kraftstoffinjektionsbetrag des Motors 10 exakt gesteuert werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nur der Lernwert einer Aktualisierung unterzogen, sodass der Lernwert verglichen mit dem Fall, in welchem die Betriebsbedingungen des Motors 10 in eine Anzahl von Antriebszonen aufgeteilt sind und der Fehlerbetrag für jede unterschiedliche Antriebszone des Motors 10 aktualisiert wird, in kurzer Zeit aktualisiert werden kann.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung benötigt das Referenzfehlerbetragsspeicherabbild keine Aktualisierung. Dies ermöglicht es, einen Nur-Lese-Speicher wie den zweiten Speicher 150b zum Speichern des Referenzfehlerbetragsspeicherabbilds zu verwenden und verhindert somit eine Zunahme der Kosten für den Speicher.
Die präzise Steuerung des Kraftstoffinjektionsbetrags ermöglicht es, eine angemessene Soll-AGR-Rate einzustellen, mit dem Ergebnis, dass die Kraftstoffeffizienz und die Emissionsreinigungsleistung erhöht werden können.
Nachfolgend wird eine modifizierte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Lernsteuerungsvoraussetzungen, d. h., dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb einer vorbestimmten Zone bei einem vorbestimmten Wert oder niedriger liegt und ein Aufwärmen des Motors 10 vollendet ist, weist der Steuerungsprozess in der Steuerungsvorrichtung 100 wenigstens eine der folgenden Voraussetzungen auf, nämlich, dass die Drehzahl des Motors 10 innerhalb einer vorbestimmten Zone in einer normalen Drehzahlzone des Motors 10 liegt, die Temperatur der Ansaugluft innerhalb einer vorbestimmten Zone in einer normalen Ansauglufttemperaturzone liegt, der Atmosphärendruck innerhalb einer vorbestimmten Zone liegt (auf Nullniveau) und eine vorbestimmte Zeitdauer seit der vorhergehenden Aktualisierung des Lernwerts vergangen ist.
Obwohl in der vorangegangenen Beschreibung ein Motor 10 ohne einen Turbolader beschrieben wurde, kann der Motor 10 mit einem Turbolader ausgestattet sein. In diesem Fall ist das AGR-System nicht auf ein HPL-AGR-System (Hochdruckkreis-Abgasrezirkulationssystem) beschränkt, in welchem ein Teil eines aus der Zylindereinheit 11 zu dem Abgasdurchgang 7 ausgelassenen Abgases in den Ansaugdurchgang 8 zurückgeführt wird, welcher stromabwärts des Kompressors des Turboladers angeordnet ist, sondern kann ein LPL-AGR-System sein (Niederdruckkreis-Abgasrezirkulationssystem), in welchem ein Teil eines von der Zylindereinheit 11 in den Abgasdurchgang 7 ausgelassenen Abgases in einen Teil des Ansaugdurchgangs 8 zurückgeführt wird, welcher sich stromaufwärts des Kompressors des Turboladers befindet.
Die Steuerungsvorrichtung 100 aktualisiert den Lernwert, wenn die Lernsteuerungsvoraussetzungen aus der vorangehenden Beschreibung erfüllt sind. In einem Fall, in welchem der Lernwert eingestellt worden ist (der Lernwert ist in dem ersten Speicher 150a gespeichert), kann die Steuerungsvorrichtung 100 konfiguriert sein, um den Lernwert mit einem neu berechneten Wert zu aktualisieren, falls die Differenz eines Wertes zwischen dem zuvor eingestellten Lernwert und dem neu berechneten Lernwert gleich oder größer als ein Schwellenwert ist. Die Steuerungsvorrichtung 100 kann konfiguriert sein, um den Lernwert mit einem Wert zu aktualisieren, was erreicht wird, indem zu dem zuvor eingestellten Lernwert eine vorbestimmte Proportion der Differenz zwischen dem zuvor eingestellten Lernwert und dem neu berechneten Lernwert addiert wird.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird der Lernwert durch Teilen der Differenz zwischen dem Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag pro Zyklus und dem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag pro Zyklus durch den Referenzfehlerbetrag erhalten. Der Lernwert kann jedoch für eine vorbestimmte Zeitdauer erhalten werden. In diesem Fall berechnet die Steuerungsvorrichtung beispielsweise die Anzahl von Betriebszyklen des Motors 10 aus der Motordrehzahl und berechnet den Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag für die vorbestimmte Dauer durch Multiplizieren der berechneten Anzahl von Betriebszyklen mit dem dem Sollwert entsprechenden Kraftstoffinjektionsbetrag.
Obwohl in der vorstehenden Beschreibung ein Dieselmotor als der Motor 10 beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung auf einen Benzinmotor anwendbar.
In den vorstehenden, modifizierten Ausführungsformen können die Steuerungsprozesse mit einer Kombination von beliebigen Schritten oder allen Schritten ausgeführt werden. Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind Beispiele und sollen den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht begrenzen. Der Umfang der vorliegenden Erfindung soll nicht anhand der vorstehenden Beschreibung, sondern anhand der Ansprüche ausgelegt werden und soll beliebige, dem Umfang der Ansprüche entsprechende Modifikationen umfassen.

Claims

Steuerungsvorrichtung (100) eines Motors (10), welcher eine Zylindereinheit (11) und einer Kraftstoffinjektionsvorrichtung zum Zuführen von Kraftstoff zu der Zylindereinheit (11) aufweist, mit: einer Steuerung (148), welche die Kraftstoffinjektionsvorrichtung (13) basierend auf einer Anzahl von Steuerungsparametern steuert, wobei die Steuerungsparameter einen Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag aufweisen; einem ersten Speicher (150a), welcher einen Lernwert speichert; einem zweiten Speicher (150b), welcher ein Referenzfehlerbetragsspeicherabbild speichert, und einem Drucksensor (21), welcher in einem Commonrail (15) angeordnet ist und einen Rail-Druck in dem Commonrail (15) ermittelt, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzfehlerbetragsspeicherabbild einen Referenzfehlerbetrag für die Steuerungsparameter anzeigt, wobei der Referenzfehlerbetrag einen Referenzwert einer Differenz zwischen dem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag und einem durch die Kraftstoffinjektionsvorrichtung (13) basierend auf dem Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag eingespritzten Kraftstoffbetrag repräsentiert, wobei der Referenzwert abhängig von den Steuerungsparametern voreingestellt ist, wobei die Steuerungsparameter den Rail-Druck und den Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag aufweisen, die Steuerung (148) einen der Anzahl von Steuerungsparametern als einen Lernsteuerungsparameter bestimmt, wenn Lernsteuerungsvoraussetzungen erfüllt sind, und die Kraftstoffinjektionsvorrichtung (13) basierend auf dem Lernsteuerungsparameter steuert, wobei die Steuerung (148) einen Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag basierend auf einem Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Zylindereinheit (11) und einer Strömungsrate von in die Zylindereinheit (11) gesaugter Ansaugluft berechnet, wobei die Steuerung (148) eine Differenz zwischen dem Ist-Kraftstoffinjektionsbetrag und dem Lernsteuerungsparameter entsprechenden Soll-Kraftstoffinjektionsbetrag als einen Ist-Fehlerbetrag berechnet, wobei die Steuerung (148) aus dem in dem zweiten Speicher (150b) gespeicherten Referenzfehlerbetragsspeicherabbild, vorzugsweise mittels des Rail-Drucks, des Soll-Kraftstoffinjektionsbetrags und des Referenzfehlerbetragsspeicherabbilds, einen dem Lernsteuerungsparameter entsprechenden Referenzfehlerbetrag bestimmt und ein Verhältnis des Ist-Fehlerbetrags zu dem Referenzfehlerbetrag als einen den Lernsteuerungsparametern entsprechenden Korrekturfaktor berechnet, und die Steuerung (148) den in dem ersten Speicher (150a) gespeicherten Lernwert mit dem auf sämtliche der Steuerungsparameter anwendbaren Korrekturfaktor aktualisiert.
Steuerungsvorrichtung (100) des Motors (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Steuerung (148) einen der Anzahl von Steuerungsparametern als einen nicht lernenden Steuerungsparameter bestimmt, welcher einer Betriebsbedingung des Motors (10) entspricht, wenn die Lernsteuerungsvoraussetzungen nicht erfüllt sind, wobei die Steuerung (148) den dem nicht lernenden Steuerungsparameter entsprechenden Referenzfehlerbetrag aus dem in dem zweiten Speicher (150b) gespeicherten Referenzfehlerbetragsspeicherabbild bestimmt und wobei die Steuerung (148) einen Korrekturwert berechnet, indem sie den Referenzfehlerbetrag mit dem in dem ersten Speicher (150a) gespeicherten Lernwert multipliziert, und den berechneten Wert nutzt, um die Kraftstoffinjektionsvorrichtung (13) zu steuern.