DE102018119402B4

DE102018119402B4 - Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102018119402B4
Application number: DE102018119402.1A
Authority: DE
Inventors: Naoki MIKAMI
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2018-08-09
Publication date: 2023-03-30
Anticipated expiration: 2038-08-10
Also published as: US20190093590A1; JP7021491B2; DE102018119402A1; JP2019065721A; US10473055B2

Abstract

Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung, welche auf ein Kraftstoffeinspritzsystem angewendet wird, das einen Druckspeicher (11), welcher einen Hochdruckkraftstoff sammelt, eine Kraftstoffpumpe (12), welche den Hochdruckkraftstoff hin zu dem Druckspeicher führt, einen Kraftstoffinjektor (30), welcher den Hochdruckkraftstoff einspritzt, und einen Kraftstoffdrucksensor (40), welcher einen Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffdurchlass zwischen dem Druckspeicher und einer Einspritzöffnung (35) des Kraftstoffinjektors erfasst, umfasst, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung aufweist:einen Kraftstoffdruckerhaltungsabschnitt (50), welcher derart konfiguriert ist, dass dieser den durch den Kraftstoffdrucksensor erfassten Kraftstoffdruck erhält;einen Differentialwertberechnungsabschnitt (50), welcher derart konfiguriert ist, dass dieser den durch den Kraftstoffdruckerhaltungsabschnitt erhaltenen Kraftstoffdruck differenziert, um einen Kraftstoffdruckdifferentialwert zu berechnen; undeinen Endzeitpunktberechnungsabschnitt (50), welcher derart konfiguriert ist, dass dieser einen Einspritzendzeitpunkt berechnet, zu welchem der Kraftstoffinjektor eine Kraftstoffeinspritzung beendet,wobei der Endzeitpunktberechnungsabschnitt derart konfiguriert ist, dass dieser den Einspritzendzeitpunkt unter einer Bedingung, bei welcher der Kraftstoffdruckdifferentialwert größer als eine Schwelle (dP_th) ist, basierend auf einem Zeitpunkt berechnet, zu welchem der Kraftstoffdruckdifferentialwert maximal (dP_max) ist, während der Kraftstoffdruck einhergehend mit einem abgeschalteten Einspritzbefehlssignal zunimmt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung, welche einen in einem Common-Rail gespeicherten Hochdruckkraftstoff einspritzt.
Hintergrund
Bei einem Kraftstoffeinspritzsystem, bei welchem Kraftstoff von einem Common-Rail (Druckspeicher) hin zu einem Kraftstoffinjektor geführt wird, variiert ein Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffinjektor gemäß einer Einspritzratenvariation, wenn der Kraftstoffinjektor den Kraftstoff einspritzt. Ein Kraftstoffdrucksensor erfasst eine Variationwellenform des Kraftstoffdrucks, wenn der Kraftstoff eingespritzt wird. Basierend auf einer erfassten Variationwellenform des Kraftstoffdrucks wird eine Wellenform abgeschätzt, welche die Einspritzratenvariation angibt.
Die JP 2017 - 53 309 A zeigt, dass ein gleitender Mittelwert von Kraftstoffdruckdifferentialwerten berechnet wird und eine Kraftstoffdruckcharakteristik basierend auf einer durch den gleitenden Mittelwert identifizierten Kraftstoffdruckwellenform des Kraftstoffdrucks analysiert wird. Insbesondere werden ein Maximalwert und ein Minimalwert des gleitenden Mittelwerts erfasst und eine Näherungslinie wird durch eine Methode der kleinsten Quadrate berechnet. Schnittpunkte der Näherungslinie und einer geraden Referenzlinie sind als ein Einspritzstartzeitpunkt und ein Einspritzendzeitpunkt definiert.
Es wurde bestätigt, dass eine Druckstoßwelle (Druckwelle) aufgrund eines Starts einer Kraftstoffeinspritzung erzeugt wird, und eine solche Druckstoßwelle beeinflusst eine Erfassung eines Einspritzendzeitpunkts. Gemäß der Technologie, welche in der JP 2017 - 53 309 A gezeigt ist, ist es wahrscheinlich, dass ein Einspritzendzeitpunkt fehlerhaft erfasst werden kann.
Insbesondere bei einem Common-Rail ist es denkbar, dass der Einfluss der Druckstoßwelle von einer Fertigungstoleranz abhängt. Eine Kraftstoffleitung ist über eine Blende mit dem Common-Rail verbunden. Ein Blendendurchmesser besitzt aufgrund einer Fertigungstoleranz eine Variation. Die Variation des Blendendurchmessers beeinflusst eine Kraftstoffdruckvariation, welche aufgrund der Druckstoßwelle erzeugt wird, so dass ein Einspritzendzeitpunkt fehlerhaft erfasst werden kann.
Ferner offenbart die DE 10 2004 007 048 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, wobei ausgehend von der Druckänderung in einem Druckspeicher der Beginn und/oder das Ende der Kraftstoffeinspritzung erkannt wird.
Die DE 10 2010 016 094 A1 zeigt eine Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Kraftstoffeinspritzzustandes, wobei die Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung bei einem Kraftstoffeinspritzsystem Anwendung findet, in welchem ein Kraftstoffinjektor einen Kraftstoff einspritzt, der in einem Sammler angesammelt ist, wobei die Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung aufweist: einen Kraftstoffdrucksensor, der in einer Kraftstoffpassage vorgesehen ist, die den Sammler und eine Kraftstoffeinspritzöffnung des Kraftstoffinjektors fluid-leitend verbindet, wobei der Kraftstoffdrucksensor einen Kraftstoffdruck erfasst, welcher sich aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung von der Kraftstoffeinspritzöffnung verändert; und eine Kraftstoffeinspritzung-Endzeitpunkt-Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines tatsächlichen Kraftstoffeinspritzung-Endzeitpunkts, basierend auf einem ansteigenden Kurvenverlauf des Kraftstoffdrucks während einer Dauer, in welcher der Kraftstoffdruck aufgrund eines Abfalls der Kraftstoffeinspritzrate ansteigt.
Zudem offenbart die DE 10 2010 016 079 A1 eine Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Kraftstoffeinspritzzustandes, wobei die Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung bei einem Kraftstoffeinspritzsystem Anwendung findet, in welchem ein Kraftstoffinjektor einen Kraftstoff einspritzt, der in einem Sammler angesammelt ist, wobei die Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung aufweist: einen Kraftstoffdrucksensor, der in einer Kraftstoffpassage vorgesehen ist, die im Sammler in eine Kraftstoffeinspritzöffnung des Kraftstoffinjektors fluid-leitend verbindet, wobei der Kraftstoffdrucksensor einen Kraftstoffdruck erfasst, welcher sich aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung von der Kraftstoffeinspritzöffnung verändert; und eine Maximale-Kraftstoffeinspritzrate-Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer maximalen Kraftstoffeinspritzrate, basierend auf einem abfallenden Kurvenverlauf des Kraftstoffdrucks während einer Dauer, in welcher der Kraftstoffdruck aufgrund eines Kraftstoffeinspritzratenanstiegs abfällt, und einem ansteigenden Kurvenverlauf des Kraftstoffdrucks während einer Dauer, in welcher der Kraftstoffdruck aufgrund eines Kraftstoffeinspritzratenabfalls ansteigt.
Kurzfassung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung bereitzustellen, welche einen Einspritzendzeitpunkt geeignet erfassen kann.
Die vorstehende Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der sich daran anschließenden abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem erläuternden Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung auf ein Kraftstoffeinspritzsystem angewendet, das einen Druckspeicher bzw. Drucksammler, welcher einen Hochdruckkraftstoff sammelt, eine Kraftstoffpumpe, welche den Hochdruckkraftstoff hin zu dem Druckspeicher führt, einen Kraftstoffinjektor, welcher den Hochdruckkraftstoff einspritzt, und einen Kraftstoffdrucksensor, welcher einen Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffdurchlass zwischen dem Druckspeicher und einer Einspritzöffnung des Kraftstoffinjektors erfasst, umfasst. Die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung umfasst einen Kraftstoffdruckerhaltungsabschnitt, welcher den durch den Kraftstoffdrucksensor erfassten Kraftstoffdruck erhält; einen Differentialwertberechnungsabschnitt, welcher den durch den Kraftstoffdruckerhaltungsabschnitt erhaltenen Kraftstoffdruck differenziert, um einen Kraftstoffdruckdifferentialwert zu berechnen; und einen Endzeitpunktberechnungsabschnitt, welcher einen Einspritzendzeitpunkt berechnet, zu welchem der Kraftstoffinjektor eine Kraftstoffeinspritzung beendet.
Wenn die Kraftstoffeinspritzung beendet wird, wird eine Kraftstoffausströmung von einer Einspritzöffnung gestoppt. Eine Neigung einer Kraftstoffdruckwellenform wird variiert. Eine Variation der Neigung kann basierend auf einem Kraftstoffdruckdifferentialwert erhalten werden. Der Einspritzendzeitpunkt wird basierend auf dem Kraftstoffdruckdifferentialwert berechnet.
Figurenliste

1 ist eine Abbildung, welche einen Umriss eines Kraftstoffeinspritzsystems zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht, welche eine innere Struktur eines Common-Rails zeigt.
3 ist ein Zeitdiagramm, welches Kraftstoffdruckverhalten zu einer Zeit einer Kraftstoffeinspritzung durch einen Kraftstoffinjektor zeigt.
4 ist ein Zeitdiagramm, welches eine Maximalwert-Erfassungszeitdauer TA, einen Differentialmaximalwert dP_max und eine Schwelle dP_th zeigt.
5 ist ein Flussdiagramm, welches einen Ablauf zum Berechnen eines Kraftstoffdruckdifferentialwerts zeigt.
6 ist ein Flussdiagramm, welches einen Ablauf zum Berechnen eines Einspritzendzeitpunktes zeigt.
7 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einem negativen Maximalwert dP_neg und einer Schwelle dP_th zeigt.
8 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen einem Kraftstoffdruck, einer Kraftstofftemperatur und einer Druckausbreitungszeit zeigt.
9 ist ein Zeitdiagramm, welches Kraftstoffdruckverhalten zu einer Zeit einer Kraftstoffeinspritzung durch einen Kraftstoffinjektor zeigt.
10A ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einem Einspritzstartkraftstoffdruck P1 und einer Schwelle dP_th zeigt.
10B ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einem Kraftstoffdruckabnahmebetrag ΔPf und der Schwelle dP_th zeigt.
10C ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen der Kraftstoffdruckabnahmezeit Tpf und der Schwelle dP_th zeigt.
11 ist ein Flussdiagramm, welches einen Ablauf zum Berechnen eines Einspritzendzeitpunktes zeigt.

Detaillierte Beschreibung
Ausführungsformen einer Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung werden unter Bezugnahme auf die Abbildungen beschrieben. 1 zeigt eine Konfiguration eines Kraftstoffeinspritzsystems, auf welches eine Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung angewendet wird. Das Kraftstoffeinspritzsystem wird auf einen Vierzylinder-Dieselmotor (Mehrzylinder-Verbrennungskraftmaschine) angewendet. Das Kraftstoffeinspritzsystem umfasst ein Common-Rail 11 (Druckspeicher), welches Hochdruckkraftstoff sammelt bzw. speichert, eine Kraftstoffpumpe 12, welche den Kraftstoff unter Druck zu dem Common-Rail 11 fördert, und einen Kraftstoffinjektor 30, welcher bei jedem Zylinder #1 - #4 vorgesehen ist, und einen Kraftstoffdrucksensor 40, welcher einen Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffdurchlass erfasst.
Ein Kraftstofftank 13 speichert Kraftstoff, welcher zu jedem Zylinder #1 - #4 des Motors geführt wird. Der Kraftstoff in dem Kraftstofftank 13 wird durch eine Kraftstoffpumpe 12 hin zu dem Common-Rail 11 geführt. Der Kraftstoffdruck in dem Common-Rail 11 entspricht einem Kraftstoffzuführdruck, welcher zu dem Kraftstoffinjektor 30 geführt wird. Der Kraftstoff in dem Common-Rail 11 wird über eine Hochdruckleitung 14 (Kraftstoffdurchlass) zu jedem Kraftstoffinjektor 30 verteilt.
2 zeigt eine innere Struktur des Common-Rails 11. Das Common-Rail 11 besitzt einen rohrförmigen Hauptkörper 21 und eine Mehrzahl von Leitungsverbindungsabschnitten 22. Der rohrförmige Hauptkörper 21 definiert eine Aufnahmekammer 23. Jeder Leitungsverbindungsabschnitt 22 definiert ein Kommunikationsloch 24, das mit der Aufnahmekammer 23 kommuniziert bzw. in Verbindung steht. Eine Blende 25 ist zwischen der Aufnahmekammer 23 und dem Kommunikationsloch 24 vorgesehen. Die Hochdruckleitung 14 ist mit jedem Leitungsverbindungsabschnitt 22 verbunden. Der Hochdruckkraftstoff in der Aufnahmekammer 23 strömt über die Blende 25 und das Kommunikationsloch 24 in jede Hochdruckleitung 14.
Nachfolgend wird eine Konfiguration des Kraftstoffinjektors 30 beschrieben. Der Kraftstoffinjektor 30 ist integral mit einem Drucksensor vorgesehen.
Der Kraftstoffinjektor 30 ist mit einem Körper 31, einem Nadelventil 32 und einem Stellglied 33 einschließlich einer elektromagnetischen Spule, einem Piezoelement und dergleichen vorgesehen. Der Körper 31 besitzt einen ersten Abschnitt 31a und einen zweiten Abschnitt 31b, welche miteinander verbunden sind. Der Körper 31 definiert einen Hochdruckdurchlass 34, eine Einspritzöffnung 35 und einen Niederdruckdurchlass 36.
Der von dem Common-Rail 11 zugeführte Kraftstoff strömt über den Hochdruckdurchlass 34 hin zu der Einspritzöffnung 35. Das Nadelventil 32 gleitet in dem Körper 31, um die Einspritzöffnung 35 zu öffnen/schließen.
Ferner definiert der Körper 31 eine Gegendruckkammer 37, welche von dem Hochdruckdurchlass 34 abgezweigt ist. Hochdruckkraftstoff wird in die Gegendruckkammer 37 eingeführt. Ein Gegendruck wird auf das Nadelventil 32 in der Gegendruckkammer 37 aufgebracht. Ein Steuerungsventil 38 ist zwischen der Gegendruckkammer 37 und dem Niederdruckdurchlass 36 angeordnet. Eine Kommunikation zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite wird durch das Steuerungsventil 38 umgeschaltet.
Insbesondere wenn das Stellglied 33 abgeschaltet ist, sind die Hochdruckseite und die Niederdruckseite durch das Steuerungsventil 38 fluidtechnisch getrennt. Das Nadelventil 32 schließt die Einspritzöffnung 35. Das heißt, das Nadelventil 32 ist bei einer Ventilschließposition positioniert. Wenn das Stellglied 33 bestromt wird, wird das Steuerungsventil 38 nach unten gedrückt, so dass die Hochdruckseite und die Niederdruckseite miteinander verbunden sind. Folglich nimmt der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer 37 ab und das Nadelventil 32 bewegt sich nach oben, um die Einspritzöffnung 35 zu öffnen. Der Hochdruckkraftstoff wird von der Einspritzöffnung 35 eingespritzt.
Jeder Kraftstoffinjektor 30 ist mit einem Kraftstoffdrucksensor 40 vorgesehen. Der Kraftstoffdrucksensor 40 umfasst einen Schaft 41 als einen Formänderungskörper, ein Drucksensorelement 42 und eine Kommunikationsschaltung 43. Der Schaft 41 ist an dem Körper 31 angebracht und besitzt einen Membranabschnitt 41a. Der Membranabschnitt 41a wird unter dem Druck des durch den Hochdruckdurchlass 34 strömenden Hochdruckkraftstoffes elastisch verformt. Das Drucksensorelement 42 ist an dem Membranabschnitt 41a angebracht und gibt ein Drucksignal gemäß dem elastischen Verformungsbetrag des Membranabschnitts 41a aus. Außerdem wird das von dem Drucksensorelement 42 ausgegebene Drucksignal über die Kommunikationsschaltung 43 zu der ECU 50 übertragen.
Die ECU 50 ist durch einen Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM, einer I/O und einer Busleitung, welche diese verbindet, konfiguriert. Der RAM entspricht einem Datenspeicher und der ROM entspricht einem Programmspeicher. Die ECU 50 berechnet einen Ziel- bzw. Soll-Einspritzzustand (Anzahl von Einspritzstufen, Einspritzstartzeitpunkt, Einspritzendzeitpunkt, Einspritzbetrag usw.) basierend auf einem Gaspedalbetätigungsbetrag des Fahrzeugs, einer Maschinenlast, einer Maschinendrehzahl und dergleichen. Die ECU 50 führt eine Kraftstoffeinspritzsteuerung basierend auf dem Soll-Einspritzzustand durch.
Die ECU 50 berechnet den Soll-Einspritzzustand insbesondere basierend auf der aktuellen Maschinenlast und der aktuellen Maschinendrehzahl mit Blick auf ein Einspritzzustandskennfeld, welches einen optimalen Einspritzzustand definiert. Ferner berechnet die ECU 50 einen tatsächlichen Einspritzzustand basierend auf einem Kraftstoffdruck Pf, welcher durch den Kraftstoffdrucksensor 40 erfasst wird. Basierend auf dem Soll-Einspritzzustand und dem tatsächlichen Einspritzzustand stellt die ECU 50 ein Einspritzbefehlssignal ein. Es wird beispielsweise eine Feedback-Steuerung durchgeführt, so dass der tatsächliche Einspritzendzeitpunkt mit dem Soll-Einspritzendzeitpunkt übereinstimmt. Der Kraftstoffinjektor 30 wird gemäß dem Einspritzbefehlssignal angetrieben.
Unter Bezugnahme auf 3 wird ein Kraftstoffdruckverhalten beschrieben. 3 zeigt das Einspritzbefehlssignal, die Einspritzrate, den Kraftstoffdruck und den Kraftstoffdruckdifferentialwert. Der Kraftstoffdruck wird durch den Kraftstoffdrucksensor 40 erfasst. Der erfasste Kraftstoffdruck besitzt eine Druckausbreitungsverzögerung mit Bezug auf die Variation der Einspritzrate.
In 3 wird das Einspritzbefehlssignal zu einem Zeitpunkt t1 angeschaltet. Der Kraftstoffinjektor 30 wird bestromt und das Nadelventil 32 wird geöffnet, so dass die Kraftstoffeinspritzung gestartet wird. Zu einem Zeitpunkt t2 beginnt die Einspritzrate mit dem Start der Kraftstoffeinspritzung mit einer Zunahme. Wenn die Druckausbreitungsverzögerungszeit zu einem Zeitpunkt t3 verstrichen ist, beginnt die Abnahme des Kraftstoffdrucks als die Kraftstoffdruckwellenform. Nachdem der Kraftstoffdruck zu einem Minimalwert wird, wird der Kraftstoffdruck im Wesentlichen konstant.
Wenn das Kraftstoffeinspritzbefehlssignal zu dem Zeitpunkt t4 abgeschaltet wird, wird das Nadelventil 32 geschlossen, so dass die Einspritzrate abnimmt. Zu einem Zeitpunkt t5 wird die Kraftstoffeinspritzung beendet, so dass die Einspritzrate gleich null wird. Der Kraftstoffdruck steigt auf einen Maximalwert an und nimmt anschließend ab.
Ein Kraftstoffeinspritzendzeitpunkt Tend kann basierend auf der Kraftstoffdruckwellenform berechnet werden. Wenn der Kraftstoffdruck zu einem spezifizierten Wert wird, nachdem das Einspritzbefehlssignal abgeschaltet ist, kann der Kraftstoffeinspritzendzeitpunkt Tend geschaffen werden.
Wenn die Kraftstoffeinspritzung jedoch gestartet ist, tritt in dem Hochdruckdurchlass 34 eine Druckwellenform auf. Das Kraftstoffdruckniveau wird aufgrund der Druckwelle variiert. In einem Fall, in welchem der Kraftstoffeinspritzendzeitpunkt Tend basierend auf den Kraftstoffdruck-Zeitreihendaten berechnet wird, kann der Kraftstoffeinspritzendzeitpunkt Tend streuen. Es ist ebenso denkbar, dass ein Innendurchmesser der bei dem Leitungsverbindungsabschnitt 22 vorgesehenen Blende 25 aufgrund von Herstellungsschwankungen variieren kann. Daher kann eine Berechnungsgenauigkeit des Einspritzendzeitpunkts Tend aufgrund einer Variation des Blendendurchmessers verschlechtert sein.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der durch den Kraftstoffdrucksensor 40 erfasste Kraftstoffdruck Pf differenziert, um einen Kraftstoffdruckdifferentialwert dP zu erhalten. Basierend auf dem Kraftstoffdruckdifferentialwert dP wird der Kraftstoffeinspritzendzeitpunkt Tend berechnet. Wenn die Kraftstoffeinspritzung beendet ist, wird eine Neigung der Kraftstoffdruckwellenform variiert. Die Variation der Neigung kann durch den Kraftstoffdruckdifferentialwert dP erhalten werden. Daher kann der Kraftstoffeinspritzendzeitpunkt Tend geeignet erhalten werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht die ECU 50 einem Kraftstoffdruckerhaltungsabschnitt, einem Differentialwertberechnungsabschnitt und einem Endzeitpunktberechnungsabschnitt.
Wenn unter Bezugnahme auf 3 der Kraftstoffdruck Pf im Ansprechen auf das Einspritzbefehlssignal variiert, wird der Kraftstoffdruckdifferentialwert dP sequenziell berechnet. Dann wird der Einspritzendzeitpunkt Tend basierend auf dem Zeitpunkt t6 berechnet, zu welchem der Kraftstoffdruckdifferentialwert dP zu dem lokalen Maximalwert (Differentialmaximalwert dP_max) wird. Der Einspritzendzeitpunkt Tend kann durch Subtrahieren der Druckausbreitungszeit von dem Zeitpunkt t6 berechnet werden. Der Kraftstoffdruckdifferentialwert dP hängt von einer Variation der Neigung der Kraftstoffdruckwellenform ab, dieser hängt jedoch nicht von der Größe des Kraftstoffdrucks Pf ab. Daher kann der Einspritzendzeitpunkt Tend geeignet erhalten werden.
Außerdem nimmt der Kraftstoffdruck Pf zu, nachdem das Einspritzbefehlssignal abgeschaltet ist. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass der Kraftstoffdruck Pf wiederholend zu- und abnimmt, nachdem dieser den Maximalwert einmal erreicht. Das heißt, wenn der Kraftstoffdruck Pf wiederholend zu- und abnimmt, treten eine Mehrzahl von Differentialmaximalwerten dP_max auf. In diesem Fall ist es notwendig, den Einspritzendzeitpunkt Tend aus der Mehrzahl von lokalen Maximalwerten korrekt zu erfassen. Der Differentialmaximalwert dP_max wird bei der ersten Amplitude, nachdem das Einspritzbefehlssignal abgeschaltet ist, am größten und schwächt sich dann allmählich ab.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird eine Zeitdauer, bis der Kraftstoffdruck Pf den Einspritzstartkraftstoffdruck P 1 erreicht, nachdem das Einspritzbefehlssignal abgeschaltet ist, als die Maximalwert-Erfassungszeitdauer TA bestimmt. Der Differentialmaximalwert dP_max wird in der Maximalwert-Erfassungszeitdauer TA erfasst. Ferner wird, nachdem das Einspritzbefehlssignal abgeschaltet ist, der Differentialmaximalwert dP_max erfasst, wenn der Kraftstoffdruckdifferentialwert dP größer als eine Schwelle dP_th ist.
4 ist ein Zeitdiagramm, welches die Maximalwert-Erfassungszeitdauer TA, den Differentialmaximalwert dP_max und die Schwelle dP_th zeigt. Die Maximalwert-Erfassungszeitdauer TA ist als eine Zeitdauer ausgehend davon, wenn das Einspritzbefehlssignal angeschaltet wird, bis der Kraftstoffdruck Pf den Einspritzstartkraftstoffdruck P1 erreicht, definiert. In dieser Zeitdauer TA wird der Differentialmaximalwert dP_max erfasst. Unter einer Bedingung, bei welcher der Kraftstoffdruckdifferentialwert dP größer als die Schwelle dP_th ist, wird der Differentialmaximalwert dP_max erfasst. Dann wird der Einspritzendzeitpunkt Tend basierend auf dem Differentialmaximalwert dP_max berechnet.
Die Maximalwert-Erfassungszeitdauer TA kann einer Zeitdauer ausgehend davon, wenn das Einspritzbefehlssignal abgeschaltet wird, bis der Kraftstoffdruck Pf den Einspritzstartkraftstoffdruck P1 erreicht, entsprechen. In einem breiten Sinne kann die Maximalwert-Erfassungszeitdauer TA einer Zeitdauer ausgehend davon, wenn das Einspritzbefehlssignal abgeschaltet wird, bis der Kraftstoffdruck Pf einen Maximalwert erreicht, entsprechen.
Unter Bezugnahme auf die in den 5 und 6 gezeigten Flussdiagramme wird eine durch die ECU 50 durchgeführte arithmetische Verarbeitung beschrieben. 5 ist ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf zum Berechnen des Kraftstoffdruckdifferentialwerts dP zeigt. 6 ist ein Flussdiagramm, welches einen Verarbeitungsablauf zum Berechnen des Einspritzendzeitpunkts Tend basierend auf dem Kraftstoffdruckdifferentialwert dP zeigt.
Bei S11 von 5 wird ein Kraftstoffdruck Pf durch den Kraftstoffdrucksensor 40 erfasst. Bei S12 wird der Kraftstoffdruckdifferentialwert dP berechnet. Der Kraftstoffdruckdifferentialwert dP wird beispielsweise durch Subtrahieren eines vorhergehenden Werts des Kraftstoffdrucks Pf von einem aktuellen Wert des Kraftstoffdrucks Pf berechnet.
Bei S201 von 6 wird bestimmt, ob das Einspritzbefehlssignal An ist. Bei S202 wird bestimmt, ob man sich in der Maximalwert-Erfassungszeitdauer TA befindet. Wenn die Antwort bei S201 oder S202 Ja ist, schreitet der Ablauf zu S203 voran. Wenn das Einspritzbefehlssignal An ist, ist die Antwort bei S201 Ja. Bei S203 wird der Einspritzstartkraftstoffdruck P1 erhalten. Bei S204 wird bestimmt, ob eine Kraftstoffdruckabfall- bzw. abnahmezeit vorliegt, in welcher der Kraftstoffdruck einhergehend mit einer Zunahme der Kraftstoffeinspritzrate abfällt, nachdem die Kraftstoffeinspritzung gestartet ist. Wenn der Kraftstoffdruckdifferentialwert dP kleiner als null ist, wird bestimmt, dass der Kraftstoffdruck abfällt. Wenn die Antwort bei S204 Ja ist, schreitet der Ablauf zu S205 voran. Wenn die Antwort bei S204 Nein ist, schreitet der Ablauf zu S207 voran.
Bei S205 wird ein negativer Maximalwert dP_neg erfasst, der einem negativen Maximalwert des Kraftstoffdruckdifferentialwerts dP entspricht. Der vorhergehende Wert des Kraftstoffdruckdifferentialwerts dP wird mit dem aktuellen Wert verglichen. Wenn der aktuelle Wert größer als der vorhergehende Wert ist, wird der vorhergehende Wert als der negative Maximalwert dP_neg eingestellt. Der negative Maximalwert dP_neg ist in 4 gezeigt.
Bei S206 wird die Schwelle dP_th eingestellt. Der Schwellenwert dP_th dient zum Erfassen des Differentialmaximalwerts dP_max. Der Schwellenwert dP_th ist beispielsweise basierend auf einer in 7 gezeigten Beziehung definiert. 7 zeigt eine Beziehung zwischen dem negativen Maximalwert dP_neg und der Schwelle dP_th. Wenn der negative Maximalwert dP_neg größer ist, ist die Schwelle dP_th größer eingestellt.
Bei S207 wird bestimmt, ob der Kraftstoffdruckdifferentialwert dP größer als der Schwellenwert dP_th ist. Wenn dP > dP_th gilt, schreitet der Ablauf zu S208 voran, bei welchem eine Maximalwert-Auftrittszeit T_dPmax berechnet wird. Zu der Maximalwert-Auftrittszeit T_dPmax tritt der Differentialmaximalwert dP_max auf. Zu dieser Zeit kann der Differentialmaximalwert dP_max durch aufeinanderfolgendes Vergleichen des vorhergehenden Werts des Kraftstoffdruckdifferentialwerts dP und des aktuellen Werts abgerufen werden.
Es ist anzumerken, dass ein einfacher Mittelwert oder ein gewichteter Mittelwert mit Bezug auf die Zeitdauer berechnet werden kann, während welcher der Kraftstoffdruckdifferentialwert dP größer als der Schwellenwert dP_th ist. Basierend auf dem Mittelwertergebnis kann die Maximalwert-Auftrittszeit T_dPmax berechnet werden.
Bei S209 wird bestimmt, ob die Maximalwert-Erfassungszeitdauer TA verstrichen ist. Wenn der Kraftstoffdruck Pf auf den Einspritzstartkraftstoffdruck P1 ansteigt, wird bestimmt, dass die Maximalwert-Erfassungszeitdauer TA verstrichen ist. Der Ablauf schreitet zu S210 voran.
Bei S210 wird die Druckausbreitungszeit Tdly berechnet. Die Druckausbreitungszeit Tdly gibt eine Zeitdauer an, in welcher der Druck von der Einspritzöffnung 35 zu dem Kraftstoffdrucksensor 40 ausgebreitet wird. Die Druckausbreitungszeit Tdly wird beispielsweise basierend auf einer in 8 gezeigten Beziehung berechnet. 8 zeigt eine Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck Pfund der Druckausbreitungszeit Tdly mit Bezug auf die Kraftstofftemperatur. Wenn der Kraftstoffdruck Pf höher ist, ist die Druckausbreitungszeit Tdly kürzer. Wenn die Kraftstofftemperatur höher ist, ist die Druckausbreitungszeit Tdly länger. Es ist vorzuziehen, als den Kraftstoffdruck Pf den Einspritzstartkraftstoffdruck P1 zu verwenden. Für einen Parameter, welcher die Kraftstofftemperatur angibt, ist es ebenso möglich, die Maschinenkühlmitteltemperatur zu verwenden.
Bei S211 wird der Einspritzendzeitpunkt Tend basierend auf der Maximalwert-Auftrittszeit T_dPmax und der Druckausbreitungszeit Tdly berechnet (Tend = T_dPmax - Tdly).
Gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform können die nachfolgenden Effekte erhalten werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der durch den Kraftstoffdrucksensor 40 erfasste Kraftstoffdruck Pf differenziert, um einen Kraftstoffdruckdifferentialwert dP zu erhalten. Basierend auf dem Kraftstoffdruckdifferentialwert dP wird der Kraftstoffeinspritzendzeitpunkt Tend berechnet. Wenn die Kraftstoffeinspritzung beendet wird, wird eine Neigung der Kraftstoffdruckwellenform variiert. Die Variation der Neigung kann durch den Kraftstoffdruckdifferentialwert dP erhalten werden. Der Kraftstoffdruckdifferentialwert dP hängt von einer Variation der Neigung der Kraftstoffdruckwellenform ab, dieser hängt jedoch nicht von der Größe des Kraftstoffdrucks Pf ab. Daher kann der Einspritzendzeitpunkt Tend geeignet erhalten werden, auch wenn Herstellungstoleranzen erzeugt werden.
Wenn das Einspritzbefehlssignal abgeschaltet wird, beginnt der Kraftstoffdruck Pf mit einer Zunahme. Dann wird die Neigung der Druckzunahme einhergehend mit einem Kraftstoffeinspritzende (Einspritzöffnung 35 wird geschlossen) kleiner. In diesem Fall kann basierend auf dem Differentialmaximalwert dP_max eine Variation des Kraftstoffdrucks Pf erhalten werden. Daher kann basierend auf einem Zeitpunkt, zu welchem der Differentialmaximalwert dP_max erhalten wird, der Einspritzendzeitpunkt Tend geeignet berechnet werden.
Nachdem das Einspritzbefehlssignal abgeschaltet ist, nimmt der Kraftstoffdruck Pf zu. Nachdem der Kraftstoffdruck Pf den Maximalwert erreicht, nimmt der Kraftstoffdruck Pf wiederholend zu und ab. Daher können eine Mehrzahl von Differentialmaximalwerten dP_max auftreten. Der Differentialmaximalwert dP_max wird bei der ersten Amplitude, nachdem das Einspritzbefehlssignal abgeschaltet ist, am größten und schwächt sich dann allmählich ab. Der Differentialmaximalwert dP_max wird in der Maximalwert-Erfassungszeitdauer TA erfasst. Auch wenn der Kraftstoffdruck Pf wiederholend zu- und abnimmt, nachdem die Kraftstoffeinspritzung beendet ist, kann der Differentialmaximalwert dP_max geeignet erfasst werden.
Insbesondere ist die Maximalwert-Erfassungszeitdauer TA als eine Zeitdauer definiert, bis der Kraftstoffdruck Pf den Einspritzstartkraftstoffdruck P 1 erreicht, nachdem das Einspritzbefehlssignal abgeschaltet ist. Das heißt, wenn der Kraftstoffdruck Pf zunimmt, nachdem das Einspritzbefehlssignal abgeschaltet ist, wird der Kraftstoff in der Hochdruckleitung 14 und dem Hochdruckdurchlass 34 durch eine Kraftstoffeinspritzung verbraucht. Es wird in Betracht gezogen, dass die Kraftstoffeinspritzung abgeschlossen wurde, wenn der Kraftstoffdruck weiter abgesenkt ist als der Einspritzstartkraftstoffdruck. Mit Blick auf das Vorstehende wird der Differentialmaximalwert dP_max geeignet erfasst.
Nachdem das Einspritzbefehlssignal abgeschaltet ist, nimmt der Kraftstoffdruckdifferentialwert dP ebenso gemäß der Veränderung des Kraftstoffdrucks Pf zu und ab. Dessen Amplitude nimmt allmählich ab. Nachdem das Einspritzbefehlssignal abgeschaltet ist, wird der Differentialmaximalwert dP_max unter einer Bedingung erfasst, bei welcher der Kraftstoffdruckdifferentialwert dP größer als die Schwelle dP_th ist. Auch wenn der Kraftstoffdruck Pf wiederholend zu- und abnimmt, nachdem die Kraftstoffeinspritzung beendet ist, kann der Differentialmaximalwert dP_max geeignet erfasst werden.
Die Kraftstoffdruckwellenform (Zunahmewellenform), nachdem das Einspritzbefehlssignal abgeschaltet ist, variiert gemäß dem Verhalten des abnehmenden Kraftstoffdrucks. Beispielsweise wenn der Kraftstoffdruck stärker abnimmt, unmittelbar nachdem das Einspritzbefehlssignal angeschaltet ist, nimmt der Kraftstoffdruck steiler zu, nachdem das Einspritzbefehlssignal abgeschaltet ist. Mit Blick darauf ist die Schwelle dP_th basierend auf dem negativen Maximalwert dP_neg geschaffen. Folglich kann der Differentialmaximalwert dP_max geeignet erfasst werden.
Der Einspritzendzeitpunkt Tend wird basierend auf einem Zeitpunkt, zu welchem der Differentialmaximalwert dP_max erhalten wird, und der Druckausbreitungszeit Tdly berechnet. Daher kann der Einspritzendzeitpunkt Tend genauer erhalten werden.
(Weitere Ausführungsformen)
Die vorstehende Ausführungsform kann wie folgt modifiziert werden.
Bei der vorstehenden Ausführungsform ist die Schwelle dP_th gemäß dem negativen Maximalwert dP_neg geschaffen. Die Schwelle dP_th kann jedoch basierend auf einem Kraftstoffdruckparameter geschaffen sein, der sich von dem negativen Maximalwert dP_neg unterscheidet. Wie in 9 gezeigt ist, umfasst der Kraftstoffdruckparameter irgendeine Größe aus dem Einspritzstartkraftstoffdruck P1, einem Kraftstoffdruckabnahmebetrag ΔPf und einer Kraftstoffdruckabnahmezeit Tpf. 10A zeigt eine Beziehung zwischen dem Einspritzstartkraftstoffdruck P1 und der Schwelle dP_th. 10B zeigt eine Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruckabnahmebetrag ΔPf und der Schwelle dP_th. 10C zeigt eine Beziehung zwischen der Kraftstoffdruckabnahmezeit Tpf und der Schwelle dP_th. Gemäß dem Vorstehenden kann der Differentialmaximalwert dP_max geeignet erfasst werden.
Der Differentialmaximalwert dP_max kann unter einer Bedingung erfasst werden, bei welcher die Maximalwert-Erfassungszeitdauer TA vorliegt. Alternativ kann der Differentialmaximalwert dP_max unter einer Bedingung erfasst werden, bei welcher der Kraftstoffdruckdifferentialwert dP größer als die Schwelle dP_th ist.
In einem Fall, in welchem eine Mehrzahl von Differentialmaximalwerten dP_max vorliegen, nachdem das Einspritzbefehlssignal abgeschaltet ist, kann der Einspritzendzeitpunkt Tend basierend auf dem größten lokalen Maximalwert berechnet werden. Die ECU 50 berechnet den Einspritzendzeitpunkt Tend insbesondere gemäß dem in 11 gezeigten Ablauf.
Bei S31 von 11 wird bestimmt, ob eine Kraftstoffdruckvariationszeitdauer vorliegt, nachdem das Einspritzbefehlssignal abgeschaltet ist. Die Kraftstoffdruckvariationszeitdauer kann einer vorbestimmten Zeitdauer entsprechen, solange die Kraftstoffdruckvariation überwacht werden kann. Die Maximalwert-Erfassungszeitdauer TA kann als die Kraftstoffdruckvariationszeitdauer eingestellt sein. Wenn die Antwort bei S31 Ja ist, schreitet der Ablauf zu S32 voran, bei welchem bestimmt wird, ob der Kraftstoffdruckdifferentialwert dP dem Maximalwert entspricht. Wenn die Antwort bei S32 Ja ist, schreitet der Ablauf zu S33 voran, bei welchem der aktuelle Maximalwert und die Zeit in einem Speicher gespeichert werden. Der Ablauf bei S32 und S33 wird während der Kraftstoffdruckvariationszeitdauer wiederholend ausgeführt. Es ist ebenso möglich, dass der aktuelle Maximalwert und die Zeit in dem Speicher gespeichert werden, solange der Kraftstoffdruckdifferentialwert dP größer als die Schwelle dP_th ist (dP > dP_th).
Wenn die Antwort bei S31 Nein ist, schreitet der Ablauf zu S34 voran, bei welchem bestimmt wird, ob ein Ende der Kraftstoffdruckvariationszeitdauer vorliegt. Wenn die Antwort bei S34 Ja ist, schreitet der Ablauf zu S35 voran, bei welchem der Differentialmaximalwert dP_max bestimmt wird. Bei S36 wird die Druckausbreitungszeit Tdly berechnet. Bei S37 wird der Einspritzendzeitpunkt Tend basierend auf T_dPmax und Tdly berechnet. Gemäß der vorstehenden Konfiguration kann der Differentialmaximalwert dP_max genau erfasst werden, auch wenn der Kraftstoffdruck Pf wiederholend zu- und abnimmt, nachdem die Kraftstoffeinspritzung beendet ist.
Der Kraftstoffdrucksensor 40 kann in dem Körper 31 des Kraftstoffinjektors 30, der Hochdruckleitung 14 oder dem Leitungsverbindungsabschnitt 22 angeordnet sein.
Die vorliegende Offenbarung kann auf ein Kraftstoffeinspritzsystem für einen Ottomotor angewendet werden.

Claims

Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung, welche auf ein Kraftstoffeinspritzsystem angewendet wird, das einen Druckspeicher (11), welcher einen Hochdruckkraftstoff sammelt, eine Kraftstoffpumpe (12), welche den Hochdruckkraftstoff hin zu dem Druckspeicher führt, einen Kraftstoffinjektor (30), welcher den Hochdruckkraftstoff einspritzt, und einen Kraftstoffdrucksensor (40), welcher einen Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffdurchlass zwischen dem Druckspeicher und einer Einspritzöffnung (35) des Kraftstoffinjektors erfasst, umfasst, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung aufweist: einen Kraftstoffdruckerhaltungsabschnitt (50), welcher derart konfiguriert ist, dass dieser den durch den Kraftstoffdrucksensor erfassten Kraftstoffdruck erhält; einen Differentialwertberechnungsabschnitt (50), welcher derart konfiguriert ist, dass dieser den durch den Kraftstoffdruckerhaltungsabschnitt erhaltenen Kraftstoffdruck differenziert, um einen Kraftstoffdruckdifferentialwert zu berechnen; und einen Endzeitpunktberechnungsabschnitt (50), welcher derart konfiguriert ist, dass dieser einen Einspritzendzeitpunkt berechnet, zu welchem der Kraftstoffinjektor eine Kraftstoffeinspritzung beendet, wobei der Endzeitpunktberechnungsabschnitt derart konfiguriert ist, dass dieser den Einspritzendzeitpunkt unter einer Bedingung, bei welcher der Kraftstoffdruckdifferentialwert größer als eine Schwelle (dP_th) ist, basierend auf einem Zeitpunkt berechnet, zu welchem der Kraftstoffdruckdifferentialwert maximal (dP_max) ist, während der Kraftstoffdruck einhergehend mit einem abgeschalteten Einspritzbefehlssignal zunimmt.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Zeitdauer, nachdem eine Zunahme des Kraftstoffdrucks beginnt, bis der Kraftstoffdruck einen Maximalwert erreicht, als eine Maximalwert-Erfassungszeitdauer definiert ist, und der Endzeitpunktberechnungsabschnitt derart konfiguriert ist, dass dieser den Maximalwert des Kraftstoffdruckdifferentialwerts in der Maximalwert-Erfassungszeitdauer erfasst, um den Einspritzendzeitpunkt zu berechnen.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Maximalwert-Erfassungszeitdauer einer Zeitdauer ausgehend davon, wenn das Einspritzbefehlssignal abgeschaltet wird, bis der Kraftstoffdruck einen Einspritzstartkraftstoffdruck erreicht, entspricht.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schwelle basierend auf irgendeiner Größe aus einem Maximalwert des Kraftstoffdruckdifferentialwerts, nachdem das Einspritzbefehlssignal angeschaltet ist, einem Kraftstoffdruckabnahmebetrag, nachdem das Einspritzbefehlssignal angeschaltet ist, und einer Kraftstoffdruckabnahmezeit, nachdem das Einspritzbefehlssignal angeschaltet ist, geschaffen ist.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schwelle basierend auf einem Einspritzstartkraftstoffdruck geschaffen ist.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Endzeitpunktberechnungsabschnitt derart konfiguriert ist, dass dieser den Einspritzendzeitpunkt in einem Fall, in welchem mehrere Maximalwerte des Kraftstoffdruckdifferentialwerts vorliegen, basierend auf einem größten Maximalwert berechnet.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend einen Druckausbreitungsberechnungsabschnitt, welcher derart konfiguriert ist, dass dieser eine Druckausbreitungszeit berechnet, in welcher ein Druck von der Einspritzöffnung hin zu dem Kraftstoffdrucksensor ausgebreitet wird, wobei der Endzeitpunktberechnungsabschnitt derart konfiguriert ist, dass dieser den Einspritzendzeitpunkt basierend auf der Druckausbreitungszeit und einem Zeitpunkt, zu welchem der Kraftstoffdruckdifferentialwert maximal wird, berechnet.