DE102020110864A1

DE102020110864A1 - Steuervorrichtung für Hochdruck-Kraftstoffpumpe zur Kraftstoffeinspritzung

Info

Publication number: DE102020110864A1
Application number: DE102020110864.8A
Authority: DE
Inventors: Harufumi Muto; Naoya OKUBO; Akihiro Katayama; Yosuke Hashimoto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2020-04-22
Publication date: 2020-12-17
Also published as: CN112096534B; CN112096534A; US20200392915A1; JP2020204285A; JP6852754B2; US11008965B2

Abstract

Eine Steuervorrichtung für eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe (33) zur Kraftstoffeinspritzung (14), wobei Werte von mindestens sieben Parametern einer Motordrehzahl, einer Motorlast, einer Schmieröltemperatur, einer der Hochdruck-Kraftstoffpumpe (33) zugeführten Kraftstoffmenge, einer Temperatur von in den Motor eingeleiteter Ansaugluft, einer Temperatur des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe (33) abgegebenen Kraftstoffs und einer Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst werden und ein angelerntes neuronales Netz gespeichert wird, das Gewichte bzw. Gewichtungen unter Verwendung erfasster Werte der sieben Parameter als Eingabewerte des neuronalen Netzes sowie unter Verwendung, als Trainingsdaten, der Temperatur eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe (33) abgegebenen Kraftstoffs, die nach einem festen Zeitraum ab dem Erfassen der Werte der sieben Parameter erfasst wird, erlernt hat. Zum Zeitpunkt eines Motorbetriebes wird die Temperatur eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe (33) abgegebenen Kraftstoffs nach dem festen Zeitraum unter Verwendung des angelernten neuronalen Netzes anhand einer momentanen geschätzten Temperatur eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe (33) abgegebenen Kraftstoffs geschätzt.

Description

GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe zur Kraftstoffeinspritzung.
HINTERGRUND
In Kraftstoff gibt es eine Dämpfe erzeugende Region, in der Kraftstoffdämpfe im Inneren des Kraftstoffs erzeugt werden. In diesem Fall wird anhand der Kraftstofftemperatur und des Kraftstoffdrucks bestimmt, ob in dem Kraftstoff Kraftstoffdämpfe erzeugt werden. Wenn die Kraftstofftemperatur eine gewisse, anhand des Kraftstoffdrucks bestimmte Temperatur überschreitet, so werden im Inneren des Kraftstoffs Kraftstoffdämpfe erzeugt. Wenn zum Zeitpunkt des Motorstarts Kraftstoffdämpfe im Kraftstoff erzeugt werden, so steigt der Kraftstoffdruck nur schwer an, selbst wenn eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe zur Kraftstoffeinspritzung betrieben wird, und es ist eine lange Zeit erforderlich, bis der Kraftstoffdruck den Soll-Kraftstoffdruck erreicht. Andererseits ist ein Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr zur Verteilung des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe abgegebenen Kraftstoffs zu den Kraftstoffeinspritzdüsen gewöhnlich nicht mit einem Kraftstofftemperatursensor zum Detektieren der Kraftstofftemperatur versehen, sondern ist mit einem Kraftstoffdrucksensor zum Detektieren des Kraftstoffdrucks versehen. Außerdem ist der Motorkörper gewöhnlich mit einem Wassertemperatursensor zum Detektieren der Motorkühlwassertemperatur versehen.
Daher ist im Stand der Technik ein Verbrennungsmotor bekannt, bei dem anstelle der Kraftstofftemperatur die Motorkühlwassertemperatur verwendet wird, und wenn der Motor angelassen werden soll, so wird der Zustand der Entstehung von Kraftstoffdämpfen anhand der Ergebnisse der Detektion des Kraftstoffdrucksensors und des Wassertemperatursensors geschätzt, der Betrieb der Hochdruck-Kraftstoffpumpe vor dem Anlassen des Motors wird gestartet, wenn geschätzt wird, dass Kraftstoffdämpfe erzeugt werden, und je größer die geschätzte Menge der erzeugten Kraftstoffdämpfe ist, desto länger ist die Betriebszeit der Hochdruck-Kraftstoffpumpe vor dem Motorstart (siehe zum Beispiel die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2007-285128).
KURZDARSTELLUNG
Es besteht jedoch eine Temperaturdifferenz zwischen der Motorkühlwassertemperatur und der Kraftstofftemperatur. Insbesondere, wenn ein Fahrzeug fährt, ändert sich die Temperaturdifferenz zwischen der Wassertemperatur und der Kraftstofftemperatur in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors stark. Daher ist es selbst bei Verwendung der Motorkühlwassertemperatur anstelle der Kraftstofftemperatur und Schätzung des Zustands der Entstehung von Kraftstoffdämpfen anhand der Ergebnisse der Detektion des Kraftstoffdrucksensors und des Wassertemperatursensors schwierig, den Zustand der Entstehung von Kraftstoffdämpfen genau zu schätzen. In diesem Fall ist es zur genauen Beurteilung, ob Kraftstoffdämpfe erzeugt werden, notwendig, die Kraftstofftemperatur genau zu schätzen.
In der vorliegenden Erfindung wird eine Steuervorrichtung für eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe zur Kraftstoffeinspritzung bereitgestellt, welche die Kraftstofftemperatur mit Hilfe eines neuronalen Netzes genau schätzt und es dadurch ermöglicht, den Druck des von einem Kraftstoffinjektor eingespritzten Kraftstoffs so zu steuern, dass keine Kraftstoffdämpfe erzeugt werden.
Das heißt, gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Steuervorrichtung für eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe zur Kraftstoffeinspritzung bereitgestellt, die durch einen Motor angetrieben wird, um einem Kraftstoffinjektor Kraftstoff zuzuführen, wobei
Werte von mindestens sieben Parametern einer Motordrehzahl, einer Motorlast, einer Schmieröltemperatur, einer der Hochdruck-Kraftstoffpumpe zugeführten Kraftstoffmenge, einer Temperatur von in den Motor eingeleiteter Ansaugluft, einer Temperatur des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe abgegebenen Kraftstoffs und einer Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst werden,
ein angelerntes neuronales Netz gespeichert wird, das Gewichte bzw. Gewichtungen unter Verwendung erfasster Werte der sieben Parameter als Eingabewerte des neuronalen Netzes sowie unter Verwendung, als Trainingsdaten, einer Temperatur eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe abgegebenen Kraftstoffs, die nach einem festen Zeitraum ab dem Erfassen der Werte der sieben Parameter erfasst wird, erlernt hat,
zum Zeitpunkt eines Motorbetriebs die Temperatur eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe abgegebenen Kraftstoffs nach dem festen Zeitraum unter Verwendung des angelernten neuronalen Netzes anhand einer momentanen Motordrehzahl, einer momentanen Motorlast, einer momentanen Schmieröltemperatur, einer momentanen Kraftstoffmenge, die der Hochdruck-Kraftstoffpumpe zugeführt wird, einer momentanen Temperatur von in den Motor eingeleiteter Ansaugluft, einer momentanen Temperatur eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe abgegebenen Kraftstoffs und einer momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit geschätzt wird, wobei gemessene Ist-Werte für die momentane Motordrehzahl, die momentane Motorlast, die momentane Schmieröltemperatur, die momentane Kraftstoffmenge, die der Hochdruck-Kraftstoffpumpe zugeführt wird, die momentane Temperatur von in den Motor eingeleiteter Ansaugluft, und die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden und ein Schätzwert, der unter Verwendung des angelernten neuronalen Netzes geschätzt wird, für die momentane Temperatur des Kraftstoffs, der von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe abgegeben wird, verwendet wird, und
ein Druck eines von dem Kraftstoffinjektor eingespritzten Kraftstoffs auf der Grundlage des Schätzwertes der Temperatur des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe abgegebenen Kraftstoffs nach dem festen Zeitraum, der mit Hilfe des angelernten neuronalen Netzes geschätzt wird, gesteuert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, mit Hilfe eines neuronalen Netzes die Temperatur eines von einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe abgegebenen Kraftstoffs genau zu schätzen, wodurch es möglich ist, einen Druck eines von einem Kraftstoffinjektor eingespritzten Kraftstoffs so zu steuern, dass keine Kraftstoffdämpfe entstehen.
Figurenliste

1 ist eine Gesamtansicht eines Verbrennungsmotors.
2 ist eine seitliche Querschnittsansicht des in 1 gezeigten Verbrennungsmotors.
3 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die schematisch eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe zeigt.
4 ist eine Ansicht, die eine Zylindereinspritzregion und eine Porteinspritzregion zeigt.
5 ist eine Ansicht, die eine Dampfdruckkurve KK zeigt.
6 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines neuronalen Netzes zeigt.
7 ist eine Ansicht, die Änderungen einer Kraftstofftemperatur TF zeigt.
8 ist eine Ansicht, die ein neuronales Netz zeigt, das in einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
9 ist eine Ansicht, die eine Liste von Eingabeparametern zeigt.
10 ist eine Ansicht, die einen Trainingsdatensatz zeigt.
11A und 11B sind Ansichten zur Erläuterung eines Lernverfahrens.
12 ist ein Flussdiagramm zur Erstellung eines Trainingsdatensatzes.
13 ist ein Flussdiagramm zur Durchführung einer Lernverarbeitung.
14 ist ein Flussdiagramm zum Einlesen von Daten in eine elektronische Steuereinheit.
15 ist ein Flussdiagramm zur Steuerung einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Gesamtausgestaltung eines Verbrennungsmotors
1 zeigt eine Gesamtansicht eines Verbrennungsmotors. 2 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht des Verbrennungsmotors. In 2 bezeichnet 1 einen Motorkörper, 2 einen Zylinderblock, 3 einen Zylinderkopf, 4 einen Kolben, der sich innerhalb des Zylinderblocks 2 hin- und herbewegt, 5 eine Brennraum, 6 ein Einlassventil, 7 eine durch den Motor angetriebene Einlassventilbetätigungsnockenwelle, 8 einen Einlassport, 9 ein Auslassventil, 10 eine durch den Motor angetriebene Auslassventilbetätigungsnockenwelle, 11 einen Auslassport, 12 eine Zündkerze, die in dem Brennraum 5 angeordnet ist, 13 einen Kraftstoffinjektor zum Beschicken des Inneren des Einlassports 8 mit Kraftstoff, zum Beispiel Benzin, 14 einen Kraftstoffinjektor zum Beschicken des Inneren des Brennraums 5 mit Kraftstoff, zum Beispiel Benzin, und 15 einem variablen Ventilsteuermechanismus zur Steuerung der Öffnungszeit des Einlassventils 6.
Wie in 1 und 2 zu sehen, ist der Einlassport 8 über ein jeweils entsprechendes Einlassabzweigrohr 16 mit einem Ausgleichsbehälter 17 verbunden, während der Ausgleichsbehälter 17 über einen Einlasskanal 18 und einen Ansaugluftmengendetektor 19 mit einem Luftfilter 20 verbunden ist. Im Inneren des Einlasskanals 18 ist eine Drosselklappe 21 angeordnet. Andererseits ist der Auslassport 11 mit einem Auspuffkrümmer 22 verbunden, während der Auspuffkrümmer 22 über einen Abgasrückführungsdurchgang 23 (im Folgenden als AGR-Durchgang bezeichnet) und ein AGR-Steuerventil 24 mit dem Ausgleichsbehälter 17 verbunden ist. Innerhalb des AGR-Durchgangs 23 ist ein AGR-Kühler 25 zur Kühlung des AGR-Gases angeordnet. Es ist zu beachten, dass in 1 26 einen Kraftstofftank zeigt, 27 einen Kühler zeigt, 28 ein elektrisches Kühlgebläse des Kühlers 27 zeigt, und 29 eine Klimaanlage für den Einsatz in der Kabine zeigt.
Wie in 1 und 2 gezeigt, ist der Kraftstoffinjektor 13 mit einem Niederdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 31 zur Verteilung von Niederdruck-Kraftstoff zu den Kraftstoffinjektoren 13 verbunden, während der Kraftstoffinjektor 14 mit einem Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 30 zur Verteilung von Hochdruck-Kraftstoff zu den Kraftstoffinjektoren 14 verbunden ist. Andererseits ist im Inneren des Kraftstofftanks 26 eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe 32 angeordnet. Auf dem Zylinderkopf 3 des Motorkörpers 1 ist eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 angeordnet. Wie in 1 gezeigt, ist der Kraftstoff im Inneren des Kraftstofftanks 26 durch die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 32 einerseits über eine Kraftstoffzuleitung 34 mit dem Niederdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 31 und andererseits über eine von der Kraftstoffzuleitung 34 abgezweigte Kraftstoffzuleitung 35 mit der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 verbunden. Der von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebene Hochdruck-Kraftstoff wird durch eine Kraftstoffzuleitung 36 zu dem Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 30 geleitet.
Des Weiteren ist, wie in 1 gezeigt, der Motorkörper 1 mit einer durch den Motor angetriebenen Ölpumpe 37 versehen. Schmieröl im Inneren des Motorkörpers 1 wird durch die Ölpumpe 37 über eine Ölzuleitung 38 der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 zugeführt. Des Weiteren ist, wie in 1 gezeigt, im Inneren des Einlasskanals 18 ein Ansauglufttemperatursensor 40 zum Detektieren der Ansauglufttemperatur angeordnet. Im Inneren des Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohres 30 ist ein Kraftstoffdrucksensor 41 zum Detektieren des Kraftstoffdrucks im Inneren des Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohres 30 angeordnet. Der Motorkörper 1 ist mit einem Wassertemperatursensor 42 zum Detektieren einer Motorkühlwassertemperatur und einem Schmieröltemperatursensor 43 zum Detektieren einer Schmieröltemperatur versehen.
Andererseits zeigt 50 in 1 eine elektronische Steuereinheit zur Steuerung des Motorbetriebs. Wie in 1 gezeigt, umfasst die elektronische Steuereinheit 50 einen digitalen Computer, der mit einer Speichervorrichtung 52, das heißt einem Speicher 52, einer CPU (Mikroprozessor) 53, einem Eingangsport 54 und einem Ausgangsport 55 versehen ist, die durch einen bidirektionalen Bus 51 miteinander verbunden sind. Das Ausgangssignal des Ansaugluftmengendetektors 19, das Ausgangssignal des Ansauglufttemperatursensors 40, das Ausgangssignal des Kraftstoffdrucksensors 41, das Ausgangssignal des Wassertemperatursensors 42 und das Ausgangssignal des Schmieröltemperatursensors 43 werden über die jeweils entsprechenden AD-Wandler 56 in den Eingangsport 54 eingespeist.
Des Weiteren ist mit dem Gaspedal 60 ein Lastsensor 61 verbunden, der eine Ausgangsspannung erzeugt, die proportional zum Betrag des Niedertretens des Gaspedals 60 ist. Die Ausgangsspannung des Lastsensors 61 wird über den entsprechenden AD-Wandler 56 in den Eingangsport 54 eingespeist. Außerdem ist an den Eingangsport 54 ein Kurbelwinkelsensor 62 angeschlossen, der bei jeder Umdrehung einer Kurbelwelle um beispielsweise 30° einen Ausgangsimpuls erzeugt. Innerhalb der CPU 53 wird die Motordrehzahl auf der Grundlage des Ausgangssignals des Kurbelwinkelsensors 62 berechnet. Des Weiteren ist an den Eingangsport 54 ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 63 angeschlossen, der einen Ausgangsimpuls proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit erzeugt. Des Weiteren wird eine Empfangsvorrichtung 64 für den Empfang von Wetterinformationen bereitgestellt. Die in der Empfangsvorrichtung 64 empfangenen wetterbezogenen Informationen werden in den Eingangsport 54 eingespeist.
Andererseits ist der Ausgangsport 55 über entsprechende Treiberschaltkreise 57 mit der Zündkerze 12 jedes Zylinders, den Kraftstoffinjektoren 13 und 14 jedes Zylinders, dem variablen Ventilsteuermechanismus 15, dem AGR-Steuerventil 24, dem elektrischen Kühlgebläse 28, der Klimaanlage 29, der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 32 und der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 verbunden.
3 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht, die schematisch die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 veranschaulicht. In 3 bezeichnet 70 einen Pumpenkolben, 71 eine mit Kraftstoff gefüllte Druckkammer, und 72 ein elektromagnetisches Überlaufventil, das die Arbeit des Öffnens und Schließens einer Einlassöffnung 73 übernimmt. In dem in 3 gezeigten Beispiel wird der Pumpenkolben 70 während des Motorbetriebes durch einen an der Auslassventilbetätigungsnockenwelle 10 ausgebildeten Nocken 10 ständig auf und ab bewegt, und Schmieröl wird von der Schmierölzuleitung 38 in das Innere der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 eingeleitet. In 3 wird bei der Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 70 das elektromagnetische Überlaufventil 72 geöffnet. Zu diesem Zeitpunkt wird der von der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 32 abgegebene Niederdruck-Kraftstoff durch die Einlassöffnung 73 in das Innere der Druckkammer 71 geleitet.
Wenn sich der Pumpenkolben 70 nach oben bewegt, wird hingegen das elektromagnetische Überlaufventil 72 während der Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 70 vorübergehend geschlossen. Wenn das elektromagnetische Überlaufventil 72 während der Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 70 geschlossen wird, so wird der Kraftstoff in der Druckkammer 71 unter Druck gesetzt. Wenn der Kraftstoffdruck in der Druckkammer 71 höher wird als der Kraftstoffdruck in dem Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 30, so wird der Hochdruck-Kraftstoff in der Druckkammer 71 von der Druckkammer 71 durch ein Rückschlagventil 74, das den Durchfluss nur in Richtung des Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohres 30 ermöglicht, zu dem Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 30 geleitet. Zu diesem Zeitpunkt hängt die Menge des Hochdruck-Kraftstoffs, der in das Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 30 geleitet wird, von der Zeit ab, während der das elektromagnetische Überlaufventil 72 geschlossen wird, während sich der Pumpenkolben 70 nach oben bewegt. Durch Steuern der Schließzeit des elektromagnetischen Überlaufventils 72 wird es daher möglich, den Kraftstoffdruck in dem Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 30 frei zu steuern. Es ist zu beachten, dass das elektromagnetische Überlaufventil 72 in geöffnetem Zustand gehalten wird, wenn die Kraftstoffeinspritzung von dem Kraftstoffinjektor 14 gestoppt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Vorgang des Sendens von Hochdruck-Kraftstoff zu dem Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 30 gestoppt.
In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Porteinspritzung, bei der Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor 13 in das Innere des Einlassports 8 eingespritzt wird, und die Zylindereinspritzung, bei der Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor 14 in das Innere der Brennraum 5 eingespritzt wird, durchgeführt. 4 zeigt ein Beispiel für die Betriebsregionen, in denen diese Porteinspritzung und Zylindereinspritzung durchgeführt werden. Es ist zu beachten, dass in 4 die Ordinate L die Motorlast zeigt, während die Abszisse NE die Motorlast zeigt. Wie in 4 gezeigt, wird in diesem Beispiel die Porteinspritzung zum Zeitpunkt niedriger Motorlast und niedriger Drehzahl des Motors durchgeführt, während die Zylindereinspritzung zum Zeitpunkt hoher Motorlast oder hoher Drehzahl des Motors durchgeführt wird.
5 zeigt eine Dampfdruckkurve KK des Kraftstoffs, der in der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Es ist zu beachten, dass in 5 die Ordinate den gesättigten Dampfdruck (kPa) zeigt, während die Abszisse die Kraftstofftemperatur (°C) zeigt. In dieser 5 zeigt die Region oberhalb der Dampfdruckkurve KK die Region, wo im Inneren des Kraftstoffs keine Dämpfe erzeugt werden, während die Region unterhalb der Dampfdruckkurve KK die Dämpfe erzeugende Region zeigt, wo im Inneren des Kraftstoffs Kraftstoffdämpfe erzeugt werden. Daher werden zum Beispiel in 5, wenn der Kraftstoffdruck P1 (300 kPa) beträgt, wenn die Temperatur des Kraftstoffs niedriger als T1 (etwa 80°C) ist, keine Kraftstoffdämpfe im Inneren des Kraftstoffs erzeugt, während, wenn die Temperatur des Kraftstoffs über T1 liegt, Kraftstoffdämpfe im Inneren des Kraftstoffs erzeugt werden. In ähnlicher Weise werden, wenn der Kraftstoffdruck P2 (400 kPa) beträgt, wenn die Temperatur des Kraftstoffs über T2 liegt, Kraftstoffdämpfe im Inneren des Kraftstoffs erzeugt, während, wenn der Kraftstoffdruck P3 (530 kPa) beträgt, wenn die Temperatur des Kraftstoffs über T3 liegt, Kraftstoffdämpfe im Inneren des Kraftstoffs erzeugt werden.
In dieser Hinsicht steigt die Temperatur des Kraftstoffs in der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 32 nicht so stark an. Daher werden in dem Kraftstoff in der Kraftstoffzuleitung 34 und in dem Niederdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 31 keine Kraftstoffdämpfe erzeugt. Im Gegensatz dazu steigt in der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 die Temperatur des Kraftstoffs aufgrund der Druckbeaufschlagung des Kraftstoffs durch den Pumpenkolben 70. Infolgedessen besteht die Gefahr der Entstehung von Kraftstoffdämpfen im Inneren des durch die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 unter Druck gesetzten Kraftstoffs. In diesem Fall werden die Kraftstoffdämpfe zuerst innerhalb des unter Druck stehenden Kraftstoffs mit der höchsten Temperatur in dem unter Druck stehenden Kraftstoff erzeugt, der sich in dem Hochdruck-Kraftstoffzufuhrsystem befindet, das die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33, die Kraftstoffzuleitung 36 und das Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 30 umfasst. Ob Kraftstoffdämpfe entstehen oder nicht, hängt daher von der Temperatur des unter Druck stehenden Kraftstoffs mit der höchsten Temperatur in dem unter Druck stehenden Kraftstoff ab, der sich innerhalb des Hochdruck-Kraftstoffzufuhrsystems befindet.
In dieser Hinsicht ist der unter Druck stehende Kraftstoff, der in dem unter Druck stehenden Kraftstoff, der sich in dem Hochdruck-Kraftstoffzufuhrsystems befindet, die höchste Temperatur annimmt, der unter Druck stehende Kraftstoff unmittelbar nach dem Austritt aus der Druckkammer 71 in das Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 30, zum Beispiel der unter Druck stehende Kraftstoff, der in der Nähe der durch den Pfeil 75 in 3 gezeigten Position fließt, und ist der unter Druck stehende Kraftstoff unmittelbar nach dem Durchtritt durch das Rückschlagventil 74. Ob Kraftstoffdämpfe entstanden sind, wird daher durch die Temperatur des unter Druck stehenden Kraftstoffs unmittelbar nach dem Austritt aus der Druckkammer 71 in Richtung des Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohres 30 bestimmt. Es ist zu beachten, dass in der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung unten die Temperatur des unter Druck stehenden Kraftstoffs unmittelbar nach dem Austritt aus der Druckkammer 71 in Richtung des Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohres 30 als die „Temperatur TF des aus der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs“ bezeichnet wird. Ob Kraftstoffdämpfe entstehen oder nicht, hängt in der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung daher von der Temperatur TF des aus der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs ab.
Wenn nun in dem Hochdruck-Kraftstoffzufuhrsystem Kraftstoffdämpfe gebildet werden, so weicht die von dem Kraftstoffinjektor 14 eingespritzte Kraftstoffmenge stark von der geforderten Einspritzmenge ab, und eine normale Steuerung der Kraftstoffeinspritzung wird unmöglich. Daher ist es notwendig, die Entstehung von Kraftstoffdämpfen in dem Hochdruck-Kraftstoffzufuhrsystem zu vermeiden. Um die Entstehung von Kraftstoffdämpfen zu verhindern, wird daher in der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in 5 gezeigt, der Soll-Einspritzdruck des Kraftstoffinjektors 14, das heißt der Soll-Kraftstoffdruck in dem Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 30, in dem Maße allmählich von P1 zu P2 und dann allmählich zu P3 geändert, je höher die Temperatur TF des aus der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs wird. Es ist zu beachten, dass in diesem Fall die Abszisse von 5 die Temperatur TF des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs zeigt.
In dieser Hinsicht steigt die Antriebsenergie der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 in dem Maße, wie der Soll-Kraftstoffdruck in dem Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 30 höher wird, so dass der Kraftstoffverbrauch steigt. Daher wird der Soll-Kraftstoffdruck in dem Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 30 vorzugsweise so weit wie möglich gesenkt, das heißt, in dem Beispiel von 5 wird er vorzugsweise auf P1 gehalten. Wenn jedoch der Soll-Kraftstoffdruck in dem Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 30 auf P1 gehalten wird, so werden Kraftstoffdämpfe erzeugt, wenn die Temperatur TF des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs steigt. Um die Entstehung von Kraftstoffdämpfen zu vermeiden, wird daher in dem in 5 gezeigten Beispiel der Soll-Kraftstoffdruck in dem Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 30 von P2 auf P3 angehoben, wenn die Temperatur TF des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs den Sollwert TL überschreitet, der Soll-Kraftstoffdruck in dem Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 30 von P1 auf P2 angehoben wird, und die Temperatur TF des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs den Sollwert TM überschreitet.
Andererseits wird in 5, wenn der Soll-Kraftstoffdruck in dem Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 30 P3 ist, wenn Kraftstoff aus der Kraftstoffinjektor 14 eingespritzt wird, das heißt, wenn die Zylindereinspritzung durchgeführt wird, die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 weiterhin durch den Niedrigtemperaturkraftstoff gekühlt, der in die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 einströmt. Infolgedessen überschreitet die Temperatur TF des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs niemals die in 3 gezeigte Dämpfebildungstemperatur T3. Wenn jedoch der Einspritzmodus von der Zylindereinspritzung zur Porteinspritzung wechselt, so wird die Kühlwirkung der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 durch den Niedrigtemperaturkraftstoff nicht mehr realisiert, so dass die Gefahr besteht, dass aus irgend einem Grund die Kraftstofftemperatur innerhalb des Hochdruck-Kraftstoffzufuhrsystems steigt und dadurch Kraftstoffdämpfe in dem Kraftstoff in dem Hochdruck-Kraftstoffzufuhrsystem entstehen.
Deshalb wird in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn die Porteinspritzung ausgeführt wird, wenn die Temperatur TF des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs den in 5 gezeigten Sollwert TH überschreitet, die Porteinspritzung zur Zylindereinspritzung umgeschaltet. Dadurch wird bewirkt, dass die Kraftstofftemperatur innerhalb des Hochdruck-Kraftstoffzufuhrsystems aufgrund der Kühlwirkung der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 durch den Niedrigtemperaturkraftstoff sinkt. In diesem Fall wird in dem in 5 gezeigten Beispiel die Zylindereinspritzung so lange durchgeführt, bis die Temperatur TF des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs zum Beispiel auf eine Zwischentemperatur des Sollwertes TL und des Sollwertes TM, ausgehend von dem Sollwert TH, fällt, wie durch den Strichlinienpfeil gezeigt.
Wie oben erläutert, ist es nun zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs notwendig, den Soll-Kraftstoffdruck in dem Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 30 auf einem möglichst niedrigen Druck zu halten. Aus diesem Grund muss in 5 der Sollwert TL bzw. der Sollwert TM so nahe wie möglich an T1 und T2 herangeführt werden. Wenn jedoch der Sollwert TL und der Sollwert TM so nahe wie möglich an T1 bzw. T2 herangeführt werden, so besteht die Gefahr, dass am Ende Kraftstoffdämpfe entstehen, wenn der genaue Wert der Temperatur TF des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs nicht bekannt ist. Das heißt, um zu verhindern, dass Kraftstoffdämpfe entstehen, während der Sollwert TL und der Sollwert TM so nahe wie möglich an T1 bzw. T2 herangeführt werden, muss der genaue Wert der Temperatur TF des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs erfasst werden.
In dieser Hinsicht ist jedoch gewöhnlich aus Kostengründen kein Kraftstofftemperatursensor zum Detektieren der Temperatur TF des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs vorhanden. Da die Temperatur TF des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs die Temperatur TF ist, wird zum Beispiel stattdessen die durch den Ansauglufttemperatursensor detektierte Ansauglufttemperatur verwendet. Es gibt jedoch eine große Temperaturdifferenz zwischen der Ansauglufttemperatur und der Temperatur TF des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs. Deshalb wird zum gegenwärtigen Zeitpunkt der Sollwert TL im Vergleich zu T1 auf einen sehr kleinen Wert eingestellt, und der Sollwert TM wird im Vergleich zu T2 auf einen im Vergleich zu T2 sehr kleinen Wert eingestellt, so dass keine Kraftstoffdämpfe gebildet werden, selbst wenn die Temperaturdifferenz zwischen der Ansauglufttemperatur und der Temperatur TF des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs groß wird.
Solange jedoch der Kraftstoffdruck in dem Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 30 auf diese Weise auf den Soll-Kraftstoffdruck gesteuert wird, ohne dass ein genauer Wert der Temperatur TF des aus der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs erfasst wird, ist es nicht möglich, den Kraftstoffverbrauch zu verbessern. Daher wird in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein neuronales Netz verwendet, um die Temperatur TF des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs genau zu schätzen und dadurch den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.
Kurzdarstellung des neuronalen Netzes
Wie oben erläutert, wird in der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ein neuronales Netz zur Schätzung der Temperatur TF des aus der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs verwendet. Daher wird zunächst kurz ein neuronales Netz erläutert. 6 zeigt ein einfaches neuronales Netz. Die Kreismarkierungen in 6 zeigen künstliche Neuronen. In dem neuronalen Netz werden diese künstlichen Neuronen üblicherweise als „Knoten“ oder „Einheiten“ bezeichnet (in der vorliegenden Anwendung werden sie als „Knoten“ bezeichnet). In 6 zeigt L=1 eine Eingabeschicht, L=2 und L=3 zeigen verborgene Schichten, und L=4 zeigt eine Ausgabeschicht. Des Weiteren zeigen in 6 x ₁ und x₂ Ausgabewerte von Knoten der Eingabeschicht (L=1), y₁ und y₂ zeigen Ausgabewerte von den Knoten der Ausgabeschicht (L=4), z⁽²⁾ ₁, z⁽²⁾ ₂ und z⁽²⁾ ₃ zeigen Ausgabewerte von den Knoten einer verborgenen Schicht (L=2), und z⁽³⁾ ₁, z⁽³⁾ ₂ und z⁽³⁾ ₃ zeigen Ausgabewerte von den Knoten einer anderen verborgenen Schicht (L=3). Es ist zu beachten, dass die Anzahl der verborgenen Schichten eins oder jede andere Zahl sein kann, während die Anzahl der Knoten der Eingabeschicht und die Anzahl der Knoten der verborgenen Schichten ebenfalls eine beliebig Zahl sein können. Des Weiteren kann die Anzahl der Knoten der Ausgabeschicht zu einem einzelnen Knoten gemacht werden, kann aber auch zu mehreren Knoten gemacht werden.
In den Knoten der Eingabeschicht werden die Eingaben unverändert ausgegeben. Andererseits werden die Ausgabewerte x₁ und x₂ der Knoten der Eingabeschicht in den Knoten der verborgenen Schicht (L=2) eingespeist, während die jeweils entsprechenden Gewichte „w“ und Verzerrungen „b“ zur Berechnung der Summeneingabewerte „u“ in den Knoten der verborgenen Schicht (L=2) verwendet werden. Zum Beispiel wird ein Summeneingabewert Uk, der in einem durch z⁽²⁾ _k (k=1, 2, 3) der verborgenen Schicht (L=2) in 6 gezeigten Knoten berechnet wird, wie in der folgenden Gleichung gezeigt: $U_{k} = \sum_{m = 1}^{n} (x_{m} \cdot w_{km}) + b_{k}$
Als Nächstes wird dieser Summeneingabewert u_k durch eine Aktivierungsfunktion „f“ umgewandelt und von einem Knoten, der durch z^(Z) _k der verborgenen Schicht (L=2) gezeigt ist, als ein Ausgabewert z⁽²⁾ _k (=f(uk)) ausgegeben. Andererseits erhalten die Knoten der verborgenen Schicht (L=3) als Eingabe die Ausgabewerte z⁽²⁾ ₁, z⁽²⁾ ₂ und z⁽²⁾ ₃ der Knoten der verborgenen Schicht (L=2). In den Knoten der verborgenen Schicht (L=3) werden die jeweils entsprechenden Gewichte „w“ und Verzerrungen „b“ zur Berechnung der Summeneingabewerte „u“ (∑z·w+b) verwendet. Die Summeneingabewerte „u“ werden in ähnlicher Weise durch eine Aktivierungsfunktion umgewandelt und von den Knoten der verborgenen Schicht (L=3) als die Ausgabewerte z⁽³⁾ ₁, z⁽³⁾ ₂ und z⁽³⁾ ₃ ausgegeben. Als diese Aktivierungsfunktion wird zum Beispiel eine Sigmoid-Funktion σ verwendet.
Andererseits werden in den Knoten der Ausgabeschicht (L=4) die Ausgabewerte z⁽³⁾ ₁, z⁽³⁾ ₂ und z⁽³⁾ ₃ der Knoten der verborgenen Schicht (L=3) eingegeben. In den Knoten der Ausgabeschicht werden die jeweils entsprechenden Gewichte „w“ und Verzerrungen „b“ zur Berechnung der Summeneingabewerte „u“ (∑z·w+b) oder nur die jeweils entsprechenden Gewichte „w“ zur Berechnung der Summeneingabewerte „u“ (∑z·w) verwendet. In der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird in den Knoten der Ausgabeschicht eine Identitätsfunktion verwendet. Daher werden von den Knoten der Ausgabeschicht die in den Knoten der Ausgabeschicht berechneten Summeneingabewerte „u“ unverändert als Ausgabewerte „y“ ausgegeben.
Anlernen des neuronalen Netzwerks
Wenn nun die Trainingsdaten, welche die Wahrheitswerte der Ausgabewerte „y“ des neuronalen Netzes zeigen, als y_t bezeichnet werden, so werden die Gewichte „w“ und Verzerrungen „b“ in dem neuronalen Netz mit Hilfe des Fehlerrückpropagationsalgorithmus erlernt, so dass die Differenz zwischen den Ausgabewerten „y“ und den Trainingsdaten y_t kleiner wird. Dieser Fehlerrückpropagationsalgorithmus ist bekannt. Daher wird der Fehlerrückpropagationsalgorithmus im Folgenden einfach in seinen Grundzügen erläutert. Es ist zu beachten, dass eine Verzerrung „b“ eine Art von Gewicht „w“ ist, so dass im Folgenden auch eine Verzerrung „b“ in dem, was als Gewicht „w“ bezeichnet wird, enthalten ist. Wenn nun in einem neuronalen Netz, wie zum Beispiel in 6 gezeigt, die Gewichte an den Eingabewerten u^(L) zu den Knoten der Schichten von L=2, L=3 oder L=4 durch w^(L) ausgedrückt werden, so kann das Differential aufgrund der Gewichte w^(L) der Fehlerfunktion E, das heißt, die Steigung ∂E/∂w^(L), wie in der folgenden Gleichung gezeigt neu geschrieben werden: $\partial E / \partial w^{(L)} = (\partial E / \partial u^{(L)}) (\partial u^{(L)} / \partial w^{(L)})$
wobei z^(L-1)·∂w^(L)= ∂u^(L). Wenn also (∂E/∂u^(L)=δ^(L), so kann die obige Gleichung (1) durch die folgende Gleichung gezeigt werden: $\partial E / \partial w^{(L)} = δ^{(L)} \cdot z^{(L - 1)}$
wobei, wenn u^(L) fluktuiert, eine Fluktuation der Fehlerfunktion E durch die Änderung des Summeneingabewertes u^(L+1) der folgenden Schicht verursacht wird, so dass δ^(L) durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden kann: $δ^{(L)} = (\partial E / \partial u^{(L)}) = \sum_{k = 1}^{k} (\partial E / \partial u_{k}^{(L + 1)}) (\partial u_{k}^{(L+1)} / \partial) (k = 1,2 \dots)$
wobei, wenn z^(L)=f(u^(L)) ausgedrückt wird, der Eingabewert u_k ^(L+1), der auf der rechten Seite der obigen Gleichung (3) erscheint, durch die folgende Formel ausgedrückt werden kann: ${Eingabewert u}_{k}^{(L + 1)} = \sum_{k = 1}^{K} w_{k}^{(L + 1)} \cdot z^{(L)} = \sum_{k = 1}^{k} w_{k}^{(L + 1)} \cdot f (u^{(L)})$
wobei der erste Term (∂E/∂u^(L+1)) auf der rechten Seite der obigen Gleichung (3) δ^(L+1) ist und der zweite Term (∂u_k ^(L+1) /∂u^(L)) auf der rechten Seite der obigen Gleichung (3) durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden kann: $\partial (w_{k}^{(L + 1)} \cdot z^{(L)}) / \partial u^{(L)} = w_{k}^{(L + 1)} \cdot \partial f (u^{(L)}) / \partial u^{(L)} = w_{k}^{(L + 1)} \cdot f (u^{(L)})$
Daher wird δ^(L) durch die folgende Formel gezeigt. $δ^{(L)} = \sum_{k = 1}^{k} w_{k}^{(L + 1)} \cdot δ^{(L + 1)} \cdot f' (u^{(L)})$
Das heißt, $δ^{(L - 1)} = \sum_{k = 1}^{k} w_{k}^{(L)} \cdot δ^{(L)} \cdot f' (u^{(L - 1)})$
Das heißt, wenn δ^(L+1) gefunden wird, so ist es möglich, δ^(L) zu finden.
Wenn es nun einen einzelnen Knoten der Ausgabeschicht (L=4) gibt, Trainingsdaten yt für einen bestimmten Eingabewert gefunden werden und die Ausgabewerte von der Ausgabeschicht, die diesem Eingabewert entsprechend, „y“ sind, wenn der quadratische Fehler als die Fehlerfunktion verwendet wird, so wird der quadratische Fehler E durch E=1/2(y-y_t)² gefunden. In diesem Fall werden in dem Knoten der Ausgabeschicht (L=4) die Ausgabewerte „y“ zu f(u(L)). Daher wird in diesem Fall der Wert von δ^(L) in dem Knoten der Ausgabeschicht (L=4) wie in der folgenden Gleichung: $δ^{(L)} = \partial E / \partial u^{(L)} = (\partial E / \partial y) (\partial y / \partial u^{(L)}) = (y - y_{t}) \cdot f' (u^{(L)})$
In diesem Fall ist in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie oben erläutert, f(u^(L)) eine Identitätsfunktion und f(u^(L1))=1. Dies führt also zu δ^(L)=y-y_t, und δ^(L) wird gefunden.
Wenn δ^(L) gefunden wird, so wird die obige Gleichung (6) verwendet, um das δ^(L-1) der vorherigen Schicht zu finden. Die δs der vorherigen Schicht werden auf diese Weise nacheinander gefunden. Unter Verwendung dieser Werte von δs wird aus der obigen Gleichung (2) das Differential der Fehlerfunktion E, das heißt die Steigung ∂E/∂w^(L), für die Gewichte „w“ gefunden. Wenn die Steigung ∂E/∂w^(L) gefunden wird, so wird diese Steigung ∂E/∂w^(L) zur Aktualisierung der Gewichte „w“ verwendet, dergestalt, dass der Wert der Fehlerfunktion E abnimmt. Das heißt, die Werte der Gewichte „w“ werden erlernt. Es ist zu beachten, dass, wie in 6 gezeigt, wenn die Ausgabeschicht (L=4) mehrere Knoten hat, wenn die Ausgabewerte aus den Knoten zu y₁, y₂ ... gemacht werden und die entsprechenden Trainingsdaten zu y_t1, y_t2 ... gemacht werden, der folgende Quadratsummenfehler E als die Fehlerfunktion E verwendet wird: $Quadratsummenfehler E= \frac{1}{2} \sum_{k = 1}^{n} {(y_{k} - y_{tk})}^{2}$
(„n‟ ist die Anzahl von Knoten der Ausgabeschicht)
Auch in diesem Fall werden die Werte von δ^(L) in den Knoten der Ausgabeschicht (L=4) zu δ^(L)=y-y_tk (k=1, 2, ..., n). Aus den Werten dieser δ^(L) wird die obige Formel (6) verwendet, um die δ^(L-1) der vorherigen Schichten zu finden.
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
Zunächst wird unter Bezug auf 7 das Verfahren zur Schätzung der Temperatur TF eines aus der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs erläutert. Es ist zu beachten, dass 7 die Änderung im Lauf der Zeit der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs zeigt. In 7 ist es möglich, durch Konzentration auf die Zeit t_n und die Zeit t_n+1 , den Betrag des Temperaturanstiegs (TF_n+1-TF_n) der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs innerhalb eines festen Zeitraums (t_n+1-t_n) anhand des Zustand des Motors zum Zeitpunkt t_n zu schätzen. Das heißt, wenn der Zustand des Motors bestimmt wird, so werden die Wärmemenge, die durch die Wärmegenerierungsfaktoren generiert wird, welche die Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs ansteigen lassen, die Wärmemenge der Erwärmungsfaktoren, welche die Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs ansteigen lassen, der Kühlbetrag der Kühlfaktoren, welche die Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs sinken lassen, und die Abstrahlungsmenge der Wärmeabstrahlungsfaktoren, welche die Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs sinken lassen, bestimmt, so dass der Betrag des Temperaturanstiegs (TF_n+1-TF_n) der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs anhand des Zustand des Motors zum Zeitpunkt t_n geschätzt werden kann. Anders ausgedrückt, wird es möglich, die Temperatur TF_n+1 eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs nach dem festen Zeitraum (t_n+1-t_n) anhand des Zustand des Motors zum Zeitpunkt t_n (TF=TF_n) zu schätzen.
In diesem Fall wird in der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung das neuronale Netz zur Schätzung der Temperatur TF_n+1 eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs nach dem festen Zeitraum (t_n+1-t_n) anhand des Zustand des Motors zum Zeitpunkt t_n (TF=TF_n) verwendet. Zur Schätzung der Temperatur TF_n+1 eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs nach dem festen Zeitraum (t_n+1-t_n) anhand des Zustand des Motors zum Zeitpunkt t_n (TF=TF_n) wird ein Modell zur Schätzung der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs erstellt. Daher wird zunächst ein neuronales Netz zur Erstellung des Modells für die Schätzung der Temperatur des aus dieser Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs unter Bezug auf 8 erläutert. Unter Bezug auf 8 zeigt auch in diesem neuronalen Netz 80, in der gleichen Weise wie das in 6 gezeigte neuronale Netz, L=1 eine Eingabeschicht, L=2 und L=3 zeigen verborgene Schichten, und L=4 zeigt eine Ausgabeschicht. Wie in 8 gezeigt, umfasst die Eingabeschicht (L=1) eine Anzahl von „n“ Knoten. Eine Anzahl „n“ der Eingabewerte x₁ , x₂ , ..., x_n-1 , x_n werden in die Knoten der Eingabeschicht (L=1) eingegeben. Andererseits beschreibt 8 die verborgene Schicht (L=2) und die verborgene Schicht (L=3), jedoch kann die Anzahl dieser verborgenen Schichten auch eins oder jede andere Zahl sein. Des Weiteren kann die Anzahl der Knoten dieser verborgenen Schichten ebenfalls beliebig gewählt werden. Es ist zu beachten, dass die Anzahl der Knoten der Ausgabeschicht (L=4) auf „1“ eingestellt wird und der Ausgabewert von dem Knoten der Ausgabeschicht durch „y“ gezeigt wird. In diesem Fall ist der Ausgabewert „y“ der geschätzte Wert der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs.
Als Nächstes werden die Eingabewerte x₁ , x₂ ,..., x_n-1 , x_n in 8 erklärt, während auf die in 9 gezeigte Liste Bezug genommen wird. Wenn nun, wie oben erläutert, der Zustand des Motors bestimmt wird, so werden die Wärmemenge, die durch die Wärmegenerierungsfaktoren generiert wird, welche die Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs ansteigen lassen, die Wärmemenge der Erwärmungsfaktoren, welche die Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs ansteigen lassen, der Kühlbetrag der Kühlfaktoren, welche die Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs sinken lassen, und die Abstrahlungsmenge der Wärmeabstrahlungsfaktoren, welche die Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs sinken lassen, bestimmt. Daher ist es möglich, den Betrag des Temperaturanstiegs (TF_n+1-TF_n) der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs, das heißt, der Temperatur TF_n+1 eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs nach dem festen Zeitraum (t_n+1-t_n), anhand des Zustand des Motors zum Zeitpunkt t_n zu schätzen.
9 listet die Eingabeparameter in das neuronale Netz auf, die diese Wärmegenerierungsfaktoren, Erwärmungsfaktoren, Kühlfaktoren und Wärmeabstrahlungsfaktoren bilden. Darüber hinaus listet 9 die Eingabeparameter, die Änderungen der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs stark beeinflussen, als wesentliche Eingabeparameter auf und listet Eingabeparameter, die Änderungen der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs beeinflussen, wenn auch nicht im Ausmaß wesentlicher Eingabeparameter, als Hilfseingabeparameter auf. Wie 9 zu entnehmen ist, gelten die Motordrehzahl, die Motorlast, die Schmieröltemperatur, die der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 zugeführte Kraftstoffmenge, die Ansauglufttemperatur, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs als wesentliche Eingabeparameter. Unter diesen wesentlichen Eingabeparametern ist die Motordrehzahl ein Wärmegenerierungsfaktor, die Motordrehzahl, die Motorlast und die Schmieröltemperatur sind Erwärmungsfaktoren, die der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 zugeführte Kraftstoffmenge ist ein Kühlfaktor, und die Ansauglufttemperatur und die Fahrzeuggeschwindigkeit sind Wärmeabstrahlungsfaktoren.
Wenn die Motordrehzahl höher wird, so erhöht sich die Häufigkeit der Druckbeaufschlagungsarbeit des Pumpenkolbens 70 im Inneren der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33, und infolgedessen steigt die Temperatur TF des aus der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs. Daher wird die Motordrehzahl zu einem Wärmegenerierungsfaktor eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs. Des Weiteren nimmt die durch den Motor erzeugte Wärmemenge zu, je höher die Motordrehzahl wird, so dass sich der Erwärmungsbetrag der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 um so mehr erhöht. Des Weiteren nimmt die durch den Motor erzeugte Wärmemenge zu, je höher die Motorlast wird, so dass sich der Erwärmungsbetrag der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 um so mehr erhöht. Darüber hinaus wird die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 mit Schmieröl beschickt, so dass sich der Erwärmungsbetrag der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 um so mehr erhöht, je höher die Schmieröltemperatur wird. Daher werden die Motordrehzahl, die Motorlast und die Schmieröltemperatur zu Erwärmungsfaktoren des von der Hochdruckkraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs.
Des Weiteren versteht es sich von selbst, dass die Temperatur TF des aus der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 austretenden Kraftstoffs ein wesentlicher Eingabeparameter ist. In einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Werte nur dieser wesentlichen Eingabeparameter zu den Eingabewerten x₁ , x₂ , ..., x_n-1 , x_n in 8 gemacht.
Andererseits werden, wie in 9 gezeigt, der Zündzeitpunkt, die AGR-Rate, die Öffnungs- und Schließzeiten des Einlassventils 6, die Motorkühlwassertemperatur, der Betrieb der Klimaanlage 29, das elektrische Kühlgebläse 28 und Wetterinformationen zu zusätzlichen Eingabeparametern gemacht. Die Zündzeiten, die AGR-Rate, die Öffnungs- und Schließzeiten des Einlassventils 6, die Motorkühlwassertemperatur und der Betrieb der Klimaanlage 29 sind Wärmegenerierungsfaktoren, während das elektrische Kühlgebläse 28 ein Kühlfaktor ist. Das heißt, wenn der Zündzeitpunkt in Richtung Frühzündung verschoben wird, so steigt die Verbrennungstemperatur, während bei steigender AGR-Rate die Verbrennungstemperatur sinkt. Wenn des Weiteren der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils 6 auf früher gelegt wird und die Dauer der Ventilüberschneidung, bei der sowohl das Einlassventil 6 als auch das Auslassventil 9 geöffnet sind, länger wird, so nimmt die von der Auslassöffnung 11 ins Innere des Brennraums 5 zurückgeblasene Abgasmenge zu, und infolgedessen sinkt die Verbrennungstemperatur.
Wenn des Weiteren die Temperatur des Motorkühlwassers sinkt, so sinkt die Verbrennungstemperatur. Andererseits wird in der Klimaanlage 29 die Wärme der von dem Motorkörper 1 abgegebenen Motorkühlwassertemperatur zur Erwärmung oder Entfeuchtung genutzt. Wenn also die Klimaanlage 29 betrieben wird, so sinkt die Motorkühlwassertemperatur und die Verbrennungstemperatur sinkt. Auf diese Weise beeinflussen der Zündzeitpunkt, die AGR-Rate, die Öffnungs- und Schließzeiten des Einlassventils 6, die Motorkühlwassertemperatur und der Betriebszustand der Klimaanlage 29 die Verbrennungstemperatur, so dass dieser Zündzeitpunkt, die AGR-Rate, die Öffnungs- und Schließzeiten des Einlassventils 6, die Motorkühlwassertemperatur und der Betriebszustand der Klimaanlage 29 zu Wärmegenerierungsfaktoren werden. Wenn andererseits das elektrische Kühlgebläse 28 angetrieben wird, so wird durch das elektrische Kühlgebläse 28 bewirkt, dass Außenluft um den Motorkörper 1 zirkuliert, so dass die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 gekühlt wird. Daher wird der Antriebszustand des elektrischen Kühlgebläses 28 zu einem Kühlfaktor.
Andererseits wird das Wetter mitunter zu einem Erwärmungsfaktor, und mitunter wird es zu einem Kühlungsfaktor. Wenn zum Beispiel die Lufttemperatur hoch ist und der Himmel klar ist, so wird dies zu einem Erwärmungsfaktor, während es bei Regen oder Schnee zu einem Kühlungsfaktor wird. In diesem Zusammenhang ist es, wie oben erläutert, auch möglich, nur die Werte der wesentlichen Eingabeparameter als die Eingabewerte x₁ , x₂ ,..., x_n-1 , x_n in 8 zu verwenden. Natürlich können zusätzlich zu den Werten der wesentlichen Eingabeparameter auch die Werte der Hilfseingabeparameter zu den Eingabewerten x₁ , x₂ ,..., x_n-1 , x_n in 8 gemacht werden. Es ist zu beachten, dass im Folgenden der Fall, dass zusätzlich zu den Werten der wesentlichen Eingabeparameter auch die Werte der zusätzlichen Eingabeparameter zu den Eingabewerten x₁ , x₂ ,..., x_n-1 , x_n in 8 gemacht werden, als Beispiel verwendet wird, um die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
10 zeigt Trainingsdatensätze, die unter Verwendung der Eingabewerte x₁ , x₂ , ..., x_n-1 , x_n und der Trainingsdaten yt erstellt wurden. In dieser 10 zeigen die Eingabewerte x₁ , x₂ ,..., x_n-1 , x_n jeweils die Motordrehzahl, die Motorlast, die Schmieröltemperatur, die der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 zugeführte Kraftstoffmenge, die Ansauglufttemperatur, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs, den Zündzeitpunkt, die AGR-Rate, den Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils 6, die Motorkühlwassertemperatur, den Betriebszustand der Klimaanlage 29, den Antriebszustand des elektrischen Kühlgebläses 28 und Wetterinformationen. In diesem Fall wird die Motordrehzahl in der elektronischen Steuereinheit 30 berechnet. Als die Motorlast wird die von dem Ansaugluftmengendetektor 19 berechnete Menge der in den Motor gesaugten Luft verwendet. Daher wird die Motorlast durch den Ansaugluftmengendetektor 19 detektiert.
Darüber hinaus wird die Schmieröltemperatur durch den Schmieröltemperatursensor 43 detektiert, während die der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 zugeführte Kraftstoffmenge zum Beispiel anhand der von der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 32 abgegebenen Kraftstoffmenge berechnet wird, zum Beispiel anhand der elektrischen Leistung, welche die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 32 antreibt. Des Weiteren wird die Ansauglufttemperatur durch den Ansauglufttemperatursensor 40 detektiert, während die Fahrzeuggeschwindigkeit durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 63 detektiert wird. Darüber hinaus werden der Zündzeitpunkt, die AGR-Rate und die Öffnungs- und Schließzeiten des Einlassventils 6 in der elektronischen Steuereinheit 30 berechnet, während die Motorkühlwassertemperatur durch den Wassertemperatursensor 42 detektiert wird. Der Betriebszustand der Klimaanlage 29 wird aus den Betriebsbefehlen geschlussfolgert, die in der elektronischen Steuereinheit 30 gefunden werden. Wenn zum Beispiel kein Betriebsbefehl für die Klimaanlage 29 erteilt wird, so wird der Indikator, der den Betriebszustand der Klimaanlage 29 zeigt, auf Null gesetzt, während der Indikator, der den Betriebszustand der Klimaanlage 29 zeigt, auf „1“ gesetzt wird, wenn ein Betriebsbefehl erteilt wird. Andererseits wird der Antriebszustand des elektrischen Kühlgebläses 28 von den Antriebsbefehlen unterschieden, die in der elektronischen Steuereinheit 30 gefunden werden. Wenn kein Antriebsbefehl für das elektrische Kühlgebläse 28 erteilt wird, so wird zum Beispiel der Indikator, der den Antriebszustand des elektrischen Kühlgebläses 28 zeigt, auf Null gesetzt, während, wenn ein Antriebsbefehl erteilt wird, der Indikator, der den Antriebszustand des elektrischen Kühlgebläses 28 zeigt, auf „1“ gesetzt wird. Wenn des Weiteren der Eingabewert für die durch die Empfangsvorrichtung 64 empfangenen Wetterinformationen zum Beispiel klarer Himmel und eine Temperatur von mindestens einer bestimmten Höhe ist, so wird der Indikator, der den Wetterzustand zeigt, auf Null gesetzt; wenn der Himmel klar ist und eine Temperatur maximal eine bestimmte Höhe hat, so wird der Indikator, der den Wetterzustand zeigt, auf „1“ gesetzt; bei Regen wird der Indikator, der den Wetterzustand zeigt, auf „2“ gesetzt; und bei Schnee wird der Indikator, der den Wetterzustand zeigt, auf „3“ gesetzt.
Wenn die Erläuterung unter Verwendung der Zeiten t_n und t_n+1 in 7 erfolgt, so zeigen andererseits die Eingabewerte x₁ , x₂ ,..., x_n-1 , x_n in 10 die Eingabewerte zu den Zeiten t_n , während die Trainingsdaten ytt in 10 den gemessenen Ist-Wert der Temperatur TF des aus der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 angegebenen Kraftstoffs nach dem festen Zeitraum (t_n+1-t_n) zeigen. Wie in 10 gezeigt, werden in diesem Trainingsdatensatz eine Anzahl „m“ von Daten erfasst, welche die Beziehung zwischen den Eingabewerten x₁ , x₂ ,..., x_n-1 , x_n und den Trainingsdaten yt ausdrücken. Zum Beispiel listet der zweite Datensatz (Nr. 2) die erfassten Eingabewerte x₁₂, x₂₂,..., x_m-12, x_m2 und die Trainingsdaten yt2 auf, während der m-1-te Datensatz (Nr. m-1) die Eingabewerte x_1m-1, x_2m-1, ..., x_n-1m-1, x_nm-1 der erfassten Eingabeparameter und die Trainingsdaten yt_m-1 auflistet.
Als Nächstes wird das in 10 gezeigte Verfahren zur Erstellung eines Trainingsdatensatzes erläutert. 11A und 11B zeigen ein Beispiel für das Verfahren zur Erstellung des Trainingsdatensatzes. Wie in 11A zu sehen, wird ein Fahrzeug V, das mit dem in 1 gezeigten Motorkörper 1 versehen ist, auf eine Fahrgestellplattform 91 innerhalb einer Testkammer 90 gesetzt, die verschiedene meteorologische Bedingungen realisieren kann. Mit Hilfe der Testvorrichtung 92 wird auf der Fahrgestellplattform 91 ein Pseudo-Fahrbetrieb des Fahrzeuges V durchgeführt. Der Fahrtwind während der Pseudofahrt des Fahrzeugs V wird durch ein Gebläse 93 erzeugt. Des Weiteren ist bei dem in 11A gezeigten Fahrzeug zusätzlich zu allen in 1 gezeigten Sensoren ein Kraftstofftemperatursensor 97 zur Erstellung des Trainingsdatensatzes, wie in 11B gezeigt, im Inneren der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 an einer durch den Pfeil 75 in 3 gezeigten Stelle angebracht. Dank dieses Kraftstofftemperatursensors 97 wird die Temperatur TF des aus der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs detektiert.
Bei der Pseudofahrt des Fahrzeugs V, die durch diese Testvorrichtung 92 durchgeführt wird, wird das Wetter zum Beispiel nacheinander in die vier Zustände „klarer Himmel und eine Lufttemperatur von mindestens einer bestimmten Höhe“, „klarer Himmel und eine Lufttemperatur von maximal einer bestimmten Höhe“, „Regen“ und „Schnee“ gewechselt. Bei jeder Wetteränderung wird die Kombination aus Motordrehzahl, Motorlast, Ansauglufttemperatur, Fahrzeuggeschwindigkeit, Zündzeitpunkt, AGR-Rate, Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils 6, Betriebszustand der Klimaanlage 29 und Antriebszustand des elektrischen Kühlgebläses 28 nacheinander geändert, während wiederholt Pseudofahrten des Fahrzeugs V durchgeführt werden. Das heißt, die Kombination der Betriebsparameter Motordrehzahl, Motorlast, Ansauglufttemperatur, Fahrzeuggeschwindigkeit, Zündzeitpunkt, AGR-Rate, Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Einlassventils 6, Betriebszustand der Klimaanlage 29, Antriebszustand des elektrischen Kühlgebläses 28 und Wetterbedingungen wird nacheinander geändert, während wiederholt ein Pseudofahrbetrieb des Fahrzeugs V durchgeführt wird. Es ist zu beachten, dass bei wiederholter Durchführung einer Pseudofahrt des Fahrzeugs V, wie aus 4 zu entnehmen ist, manchmal eine Zylindereinspritzung und manchmal eine Porteinspritzung durchgeführt wird.
Während diese Pseudofahrten durchgeführt werden, werden die für die Erstellung eines Trainingsdatensatzes erforderlichen Daten erfasst. Das heißt, wenn die Kombination der Betriebsparameter geändert wird, so wird das Pseudofahren unter der geänderten Kombination der Betriebsparameter durchgeführt. Während diese Pseudofahrten durchgeführt werden, werden die Motordrehzahl, die Motorlast, die Schmieröltemperatur, die der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 zugeführte Kraftstoffmenge, die Ansauglufttemperatur, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs, der Zündzeitpunkt, die AGR-Rate, die Öffnungs- und Schließzeiten des Einlassventils 6, der gemessene Ist-Wert der Motorkühlwassertemperatur, der Indikator, der den Betriebszustand der Klimaanlage 29 zeigt, der Indikator, der den Antriebszustand des elektrischen Kühlgebläses 28 zeigt, und der Indikator, der die Witterungsbedingungen zeigt, in jedem festen Zeitraum, wie zum Beispiel durch die Zeiten t_n (n=0, 1, 2 ...) in 7 gezeigt, zum Beispiel in der Testvorrichtung 92 gespeichert.
12 zeigt eine Routine zur Erstellung eines Trainingsdatensatzes, die in der Testvorrichtung 92 durchgeführt wurde. Diese Routine wird durch Unterbrechung einmal in einem festgelegten Zeitraum, zum Beispiel jede Sekunde, ausgeführt. Unter Bezug auf 12 wird zunächst in Schritt 100 beurteilt, ob dies die erste Unterbrechung ist. Bei der ersten Unterbrechung geht die Routine zu Schritt 101 über, wo die Werte oder Zustände der Betriebsparameter Motordrehzahl, Motorlast, Ansauglufttemperatur, Fahrzeuggeschwindigkeit, Zündzeitpunkt, AGR-Rate, Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Einlassventils 6, Betriebszustand der Klimaanlage 29, Antriebszustand des elektrischen Kühlgebläses 28 und Wetterbedingungen auf zuvor festgelegte Anfangswerte oder zuvor festgelegte Anfangszustände gesetzt werden. Als Nächstes wird in Schritt 102 das Fahrzeug V durch die Sollwerte oder Zustände der Betriebsparameter pseudoangetrieben. Als Nächstes werden in Schritt 103 die Motordrehzahl, die Motorlast, der gemessene Ist-Wert der Schmieröltemperatur, die der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 zugeführte Kraftstoffmenge, der gemessene Ist-Wert der Ansauglufttemperatur, die Fahrzeuggeschwindigkeit, der gemessene Ist-Wert der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs, der Zündzeitpunkt, die AGR-Rate, die Öffnungs- und Schließzeiten des Einlassventils 6, der gemessene Ist-Wert der Motorkühlwassertemperatur, der Indikator, der den Betriebszustand der Klimaanlage 29 zeigt, der Indikator, der den Antriebszustand des elektrischen Kühlgebläses 28 zeigt, und der Indikator, der die Witterungsbedingungen zeigt, als Daten zum Zeitpunkt t_n erfasst. Diese Daten werden im Speicher der Testvorrichtung 92 gespeichert.
Als Nächstes wird in Schritt 104 beurteilt, ob ein vorgegebener fester Zeitraum, zum Beispiel 10 Sekunden, verstrichen ist. Wenn der vorgegebene feste Zeitraum nicht verstrichen ist, so endet der Verarbeitungszyklus. Beim nächsten Verarbeitungszyklus springt die Routine von Schritt 100 zu Schritt 102. Zu diesem Zeitpunkt werden in Schritt 102 die Motordrehzahl, die Motorlast, der gemessene Ist-Wert der Schmieröltemperatur, die der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 zugeführte Kraftstoffmenge, der gemessene Ist-Wert der Ansauglufttemperatur, die Fahrzeuggeschwindigkeit, der gemessene Ist-Wert der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs, der Zündzeitpunkt, die AGR-Rate, die Öffnungs- und Schließzeiten des Einlassventils 6, der gemessene Ist-Wert der Motorkühlwassertemperatur, der Indikator, der den Betriebszustand der Klimaanlage 29 ausdrückt, der Indikator, der den Antriebszustand des elektrischen Kühlgebläses 28 ausdrückt, und der Indikator, der die Witterungsbedingungen ausdrückt, als Daten zum Zeitpunkt t_n+1 erfasst. Diese Daten werden im Speicher der Testvorrichtung 92 gespeichert. Diese Daten bei t_n , t_n+1 , t_n+2, t_n+3, t_n+4 ... zu den Zeitpunkten der Unterbrechungszeiten werden in dem Speicher der Testvorrichtung 92 gespeichert, bis ein voreingestellter bestimmter Zeitraum verstrichen ist.
Wenn in Schritt 104 beurteilt wird, dass der zuvor festgelegte feste Zeitraum verstrichen ist, so geht die Routine zu Schritt 105 weiter. In Schritt 105 wird auf der Grundlage der in Schritt 103 gespeicherten Daten zunächst die Arbeit des Kombinierens der Daten ausgeführt, wobei die Motordrehzahl, die Motorlast, der gemessene Ist-Wert der Schmieröltemperatur, die der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 zugeführte Kraftstoffmenge, der gemessene Ist-Wert der Ansauglufttemperatur, die Fahrzeuggeschwindigkeit, der gemessene Ist-Wert der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs, der Zündzeitpunkt, die AGR-Rate, die Öffnungs- und Schließzeiten des Einlassventils 6, der gemessene Ist-Wert der Motorkühlwassertemperatur, der Indikator, der den Betriebszustand der Klimaanlage 29 zeigt, der Indikator, der den Antriebszustand des elektrischen Kühlgebläses 28 zeigt, und der Indikator, der die Witterungsbedingungen zeigt, zum Zeitpunkt t_n als die Eingabewerte x₁ , x₂ ,..., x_n-1 , x_n verwendet werden und der gemessene Ist-Wert der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs zum Zeitpunkt t_n-1 als die Trainingsdaten yt verwendet wird. Als Nächstes wird diese Datenkombinierungsarbeit für alle Daten für jeden Zeitpunkt t_n , t_n+1 , t_n+2, t_n+3, t_n+4 ... durchgeführt. Die Datenkombinationen werden als Trainingsdaten in dem Speicher der Testvorrichtung 92 gespeichert.
Als Nächstes wird in Schritt 106 beurteilt, ob alle Kombinationen der Betriebsparameter, einschließlich Motordrehzahl, Motorlast, Ansauglufttemperatur, Fahrzeuggeschwindigkeit, Zündzeitpunkt, AGR-Rate, Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Einlassventils 6, Betriebszustand der Klimaanlage 29, Antriebszustand des elektrischen Kühlgebläses 28 und Wetterbedingungen, vollendet sind. Wenn beurteilt wird, dass nicht alle Kombinationen dieser Betriebsparameter vollendet sind, so geht die Routine zu Schritt 107 über, in dem die Betriebsparameter aktualisiert werden. Wenn die Betriebsparameter aktualisiert werden, wird in Schritt 102 das Fahrzeug V durch die aktualisierten Betriebsparameter pseudogefahren, und in Schritt 103 werden aktualisierte neue Daten erfasst und gespeichert. Dieser Aktualisierungsvorgang der Betriebsparameter wird durchgeführt, bis alle Kombinationen der Betriebsparameter vollendet sind. Auf diese Weise werden die Eingabewerte Nr. 1 bis Nr. „m“ x_1m, x_2m, ..., x_mn-1, x_nm und die Trainingsdaten yt_m(m=1, 2, 3, ..., m) des in 10 gezeigten Trainingsdatensatzes in dem Speicher der Testvorrichtung 92 gespeichert.
Wenn der Trainingsdatensatz auf diese Weise erstellt wird, so erfolgt das Erlernen der Gewichte des in 8 gezeigten neuronalen Netzes 80 unter Verwendung der elektronischen Daten dieses Trainingsdatensatzes. In dem in 11A gezeigten Beispiel wird eine Lernvorrichtung 94 zum Erlernen der Gewichte des neuronalen Netzes bereitgestellt. Als diese Lernvorrichtung 94 kann auch ein PC verwendet werden. Wie in 11A gezeigt, ist diese Lernvorrichtung 94 mit einer CPU (Mikroprozessor) 95 und einer Speichervorrichtung 96, das heißt dem Speicher 96, versehen. In dem in 11A gezeigten Beispiel werden die in 8 gezeigte Anzahl von Knoten des neuronalen Netzes 80 und die elektronischen Daten des erstellten Trainingsdatensatzes in dem Speicher 96 der Lernvorrichtung 94 gespeichert. In der CPU 95 werden die Gewichte des neuronalen Netzes 80 erlernt.
13 zeigt eine Routine zum Erlernen von Gewichten des neuronalen Netzes 80, die in der Lernvorrichtung 94 durchgeführt wird. Unter Bezug auf 13 werden zunächst in Schritt 200 Daten des Trainingsdatensatzes für das neuronale Netz 80, der in dem Speicher 96 der Lernvorrichtung 94 gespeichert ist, eingelesen. Als Nächstes werden in Schritt 201 die Anzahl von Knoten der Eingabeschicht (L=1) des neuronalen Netzes 80, die Anzahl von Knoten der verborgenen Schicht (L=2) und der verborgenen Schicht (L=3) sowie die Anzahl von Knoten der Ausgabeschicht (L=4) eingelesen. Als Nächstes wird in Schritt 202 das neuronale Netz 80, wie zum Beispiel in 8 gezeigt, auf der Grundlage dieser Anzahlen von Knoten erstellt.
Als Nächstes werden in Schritt 203 die Gewichte des neuronalen Netzes 80 erlernt. In diesem Schritt 203 werden zunächst die ersten (Nr. 1) Eingabewerte x₁ , x₂ ,..., x_n-1 , x_n von 10 in die Knoten der Eingabeschicht (L=1) des neuronalen Netzes 80 eingegeben. Zu diesem Zeitpunkt wird von der Ausgabeschicht des neuronalen Netzes 80 ein Ausgabewert „y“ ausgegeben, der den Schätzwert der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs nach dem festen Zeitraum (t_n+1-t_n in 7) zeigt. Wenn der Ausgabewert „y“ aus der Ausgabeschicht des neuronalen Netzes 80 ausgegeben wird, so wird die Fehlersumme der Quadrate E=1/2(y-y_t1)² zwischen diesem Ausgabewert „y“ und den ersten (Nr. 1) Trainingsdaten yt₁ berechnet. Das oben erwähnte Fehlerrückpropagationsverfahren wird verwendet, um die Gewichte des neuronalen Netzes 80 zu erlernen, so dass diese Fehlersumme der Quadrate E kleiner wird.
Wenn die Gewichte des neuronalen Netzes 80 auf der Grundlage der ersten (Nr. 1) Daten von 10 vollständig erlernt wurden, werden als Nächstes die Gewichte des neuronalen Netzes 80 auf der Grundlage der zweiten (Nr. 2) Daten von 10 unter Verwendung des Fehlerrückpropagationsverfahrens erlernt. In ähnlicher Weise werden auch die Gewichte des neuronalen Netzes 80 nacheinander bis zu den m-ten (Nr. m) Daten von 10 erlernt. Wenn die Gewichte des neuronalen Netzes 80 für alle Daten der ersten (Nr. 1) bis m-ten (Nr. m) von 10 vollständig erlernt wurden, so geht die Routine zu Schritt 204 über.
In Schritt 204 wird zum Beispiel die Fehlersumme der Quadrate E zwischen allen Ausgabewerten „y“ des neuronalen Netzes 80 vom ersten (Nr. 1) bis zum m-ten (Nr. m) von 10 und den Trainingsdaten yt berechnet, und es wird beurteilt, ob diese Fehlersumme der Quadrate E zu einem voreingestellten Soll-Fehler oder weniger wurde. Wenn beurteilt wird, dass die Fehlersumme der Quadrate E nicht zu einem voreingestellten Soll-Fehler oder weniger wird, so kehrt die Routine zu Schritt 203 zurück, wo die Gewichte des neuronalen Netzes 80 auf der Grundlage des in 10 gezeigten Trainingsdatensatzes erneut erlernt werden. Als Nächstes werden die Gewichte des neuronalen Netzes 80 weiter erlernt, bis die Fehlersumme der Quadrate E zu einem voreingestellten Soll-Fehler oder weniger wird. Wenn in Schritt 204 beurteilt wird, dass die Fehlersumme der Quadrate E ein voreingestellter Soll-Fehler oder weniger geworden ist, so geht die Routine zu Schritt 205 über, wo die erlernten Gewichte des neuronalen Netzes 80 in dem Speicher 96 der Lernvorrichtung 94 gespeichert werden. Auf diese Weise wird ein Modell für die Schätzung der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs erstellt.
In der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein solches erstelltes Modell zur Schätzung der Temperatur TF des aus der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs zur Steuerung der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 in dem handelsüblichen Fahrzeug verwendet. Dazu wird das Modell zur Schätzung der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs in der elektronischen Steuereinheit 50 des handelsüblichen Fahrzeugs gespeichert. 14 zeigt die Routine zum Einlesen von Daten in die elektronische Steuereinheit, die in der elektronischen Steuereinheit 50 durchgeführt wird, um das Modell zur Schätzung der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs in der elektronischen Steuereinheit 50 des kommerziell erhältlichen Fahrzeugs zu speichern.
Unter Bezug auf 14 werden zunächst in Schritt 300 die Anzahl von Knoten der Eingabeschicht (L=1) des in 8 gezeigten neuronalen Netzes 80, die Anzahl von Knoten der verborgenen Schicht (L=2) und der verborgenen Schicht (L=3) sowie die Anzahl von Knoten der Ausgabeschicht (L=4) in den Speicher 52 der elektronischen Steuereinheit 50 eingelesen. Als Nächstes wird in Schritt 301, auf der Grundlage dieser Anzahlen von Knoten, das neuronale Netz 80, wie zum Beispiel in 8 gezeigt, erstellt. Als Nächstes werden in Schritt 302 die erlernten Gewichte des neuronalen Netzes 80 in den Speicher 52 der elektronischen Steuereinheit 50 eingelesen. Dadurch wird das Modell zur Schätzung der Temperatur TF eines aus der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs in der elektronischen Steuereinheit 50 eines handelsüblichen Fahrzeugs gespeichert.
15 zeigt eine Steuerungsroutine der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33. Diese Steuerungsroutine wird durch Unterbrechung einmal in einem festen Zeitraum durchgeführt. Es ist zu beachten, dass der Unterbrechungszeitraum dieser Steuerungsroutine der gleiche Zeitraum ist wie der Unterbrechungszeitraum der Routine zur Erstellung des in 12 gezeigten Trainingsdatensatzes, und zum Beispiel 1 Sekunde beträgt.
Unter Bezug auf 15 werden zunächst in Schritt 400 der gemessene Ist-Wert der Motordrehzahl, der gemessene Ist-Wert der Ansaugluftmenge, der die Motorlast zeigt, der gemessene Ist-Wert der Schmieröltemperatur, die der Hochdruck-Kraftstoffpumpe zugeführte Kraftstoffmenge 33, der gemessene Ist-Wert der Ansauglufttemperatur, der gemessene Ist-Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit, die Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs, der Zündzeitpunkt, die AGR-Rate, die Öffnungs- und Schließzeiten des Einlassventils 6 und der gemessene Ist-Wert der Motorkühlwassertemperatur, der Indikator, der den Betriebszustand der Klimaanlage 29 ausdrückt, der Indikator, der den Antriebszustand des elektrischen Kühlgebläses 28 ausdrückt, und der Indikator, der die Witterungsbedingungen ausdrückt, das heißt, die Eingabewerte x₁ , x₂ ,..., x_n-1 , x_n , eingelesen. Als Nächstes werden in Schritt 401 diese Eingabewerte x₁ , x₂ ,..., x_n-1 , x in die Eingabeschicht (L=1) des neuronalen Netzes 80 eingegeben. Zu diesem Zeitpunkt wird anhand des neuronalen Netz 80 der Schätzwert „y“ der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs nach 1 Sekunde ausgegeben. Aus diesem Grund wird, wie in Schritt 402 gezeigt, der Schätzwert „y“ der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs erfasst.
In diesem Zusammenhang wird, wie oben erläutert, in Schritt 400, als einer der Eingabewerte, die Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs eingelesen, während in Schritt 401, als einer der Eingabewerte, die Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs in die Eingabeschicht des neuronalen Netzes 80 (L=1) eingegeben wird. In diesem Fall wird, wenn die Routine zunächst zu Schritt 400 übergeht, nachdem, zusammen mit dem Start des Motorbetriebes, mit der Ausführung der in 15 gezeigten Steuerungsroutine begonnen wurde, als der Anfangswert, der die Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs zeigt, zum Beispiel der gemessene Ist-Wert der Ansauglufttemperatur verwendet. Das heißt, zu diesem Zeitpunkt wird in Schritt 400, als die Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs, der gemessene Ist-Wert der Ansauglufttemperatur eingelesen, während in Schritt 401, als die Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs, der gemessene Ist-Wert der Ansauglufttemperatur in die Eingabeschicht des neuronalen Netzes 80 (L=1) eingegeben wird.
Wenn andererseits in Schritt 402 der Schätzwert „y“ der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs erfasst wird, so wird dieser Schätzwert „y“ der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs zum Zeitpunkt der nächsten Unterbrechung als die Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs verwendet. Das heißt, in Schritt 400 wird, als die Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs, der Schätzwert „y“ der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs eingelesen, während in Schritt 401, als die Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs, der Schätzwert „y“ der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs in die Eingabeschicht des neuronalen Netzes 80 (L=1) eingegeben wird.
Wenn in Schritt 402 der Schätzwert „y“ der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs erfasst wird, so geht die Routine zu Schritt 403 über, wo der Soll-Kraftstoffdruck in dem Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 30 auf der Grundlage dieses erfassten Schätzwertes „y“ der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs gesteuert wird. Das heißt, in Schritt 403 wird beurteilt, ob der Betriebszustand des Motors in der in 4 gezeigten Zylindereinspritzregion liegt. Wenn beurteilt wird, dass sich der Betriebszustand des Motors in der in 4 gezeigten Zylindereinspritzregion befindet, so geht die Routine zu Schritt 404 über, wo beurteilt wird, ob der Schätzwert „y“ der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs niedriger ist als der in 5 gezeigte Sollwert TL.
Wenn der Schätzwert „y“ der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs niedriger ist als der in 5 gezeigte Sollwert TL, so geht die Routine zu Schritt 405 über, wo die Schließzeit des elektromagnetischen Überlaufventils 72 der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 so gesteuert wird, dass der Kraftstoffdruck in dem Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 30 zu dem in 5 gezeigten Soll-Kraftstoffdruck P1 wird. Zu diesem Zeitpunkt wird in der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung die Schließzeit des elektromagnetischen Überlaufventils 72 der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 auf der Grundlage des Ausgangssignals des Kraftstoffdrucksensors 41 rückkopplungsgesteuert, so dass der Kraftstoffdruck im Inneren des Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohres 30 zu dem Soll-Kraftstoffdruck P1 wird. Als Nächstes geht die Routine zu Schritt 409 über, wo die Zylindereinspritzung von dem Kraftstoffinjektor 14 unter dem Einspritzdruck P1 durchgeführt wird.
Wenn andererseits in Schritt 404 beurteilt wird, dass der Schätzwert „y“ der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs nicht niedriger als der in 5 gezeigte Sollwert TL ist, so geht die Routine zu Schritt 406 über, wo beurteilt wird, ob der Schätzwert „y“ der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs niedriger als der in 5 gezeigte Sollwert TM ist. Wenn der Schätzwert „y“ der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs niedriger ist als der Sollwert TM, so geht die Routine zu Schritt 407 über, wo die Schließzeit des elektromagnetischen Überlaufventils 72 der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 so gesteuert wird, dass der Kraftstoffdruck in dem Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 30 zu dem in 5 gezeigten Soll-Kraftstoffdruck P2 wird. Zu diesem Zeitpunkt wird in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Schließzeit des elektromagnetischen Überlaufventils 72 der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 auf der Grundlage des Ausgangssignals des Kraftstoffdrucksensors 41 rückkopplungsgesteuert, so dass der Kraftstoffdruck im Inneren des Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohres 30 zu dem Soll-Kraftstoffdruck P2 wird. Als Nächstes geht die Routine zu Schritt 409 über, wo die Zylindereinspritzung von dem Kraftstoffinjektor 14 unter dem Einspritzdruck P2 durchgeführt wird.
Wenn andererseits in Schritt 406 beurteilt wird, dass der Schätzwert „y“ der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs nicht niedriger ist als der in 5 gezeigte Sollwert TM, so geht die Routine zu Schritt 408 über, wo die Schließzeit des elektromagnetischen Überlaufventils 72 der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 so gesteuert wird, dass der Kraftstoffdruck in dem Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 30 zu dem in 5 gezeigten Soll-Kraftstoffdruck P3 wird. Zu diesem Zeitpunkt wird in der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung die Schließzeit des elektromagnetischen Überlaufventils 72 der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 auf der Grundlage des Ausgangssignals des Kraftstoffdrucksensors 41 rückkopplungsgesteuert, so dass der Kraftstoffdruck im Inneren des Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohres 30 zu dem Soll-Kraftstoffdruck P3 wird. Als Nächstes geht die Routine zu Schritt 409 über, wo die Zylindereinspritzung von dem Kraftstoffinjektor 14 unter dem Einspritzdruck P3 durchgeführt wird.
Wenn hingegen in Schritt 403 beurteilt wird, dass der Betriebszustand des Motors nicht in der in 4 gezeigten Zylindereinspritzregion liegt, das heißt, wenn der Betriebszustand des Motors in der in 4 gezeigten Porteinspritzregion liegt, so geht die Routine zu Schritt 410 über, wo beurteilt wird, ob ein Kühlungsverwendungseinspritzflag gesetzt ist, das zeigt, dass die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 gekühlt werden sollte. Wenn das Kühlungsverwendungseinspritzflag nicht gesetzt ist, so geht die Routine zu Schritt 411 über, wo beurteilt wird, ob der Schätzwert „y“ der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs höher ist als der in 5 gezeigte Sollwert TH. Wenn der Schätzwert „y“ der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs nicht höher als der Sollwert TH ist, so springt die Routine zu Schritt 418, wo die Porteinspritzung aus dem Kraftstoffinjektor 13 durchgeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das elektromagnetische Überlaufventil 72 der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 im geöffneten Zustand gehalten.
Wenn beurteilt wird, dass der Schätzwert „y“ der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs höher ist als der in 5 gezeigte Sollwert TH, so geht hingegen die Routine zu Schritt 412 über, wo das Kühlungsverwendungseinspritzflag gesetzt wird. Dann geht die Routine zu Schritt 413 über. Wenn das Kühlungsverwendungseinspritzflag gesetzt ist, so springt die Routine beim nächsten Verarbeitungszyklus von Schritt 410 zu Schritt 413. In Schritt 413 wird beurteilt, ob der Schätzwert „y“ der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs niedriger als der in 5 gezeigte Sollwert TM ist. Wenn beurteilt wird, dass der Schätzwert „y“ der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs nicht niedriger als der Sollwert TM ist, so geht die Routine zu Schritt 414 über, wo die Schließzeit des elektromagnetischen Überlaufventils 72 der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 so gesteuert wird, dass der Kraftstoffdruck in dem Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 30 zu dem in 5 gezeigten Soll-Kraftstoffdruck P3 wird. Zu diesem Zeitpunkt wird in der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung die Schließzeit des elektromagnetischen Überlaufventils 72 der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 auf der Grundlage des Ausgangssignals des Kraftstoffdrucksensors 41 rückkopplungsgesteuert, so dass der Kraftstoffdruck im Inneren des Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohres 30 zu dem Soll-Kraftstoffdruck P3 wird. Als Nächstes geht die Routine zu Schritt 416 über.
Wenn beurteilt wird, dass der Schätzwert „y“ der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs niedriger als der Sollwert TM ist, so geht hingegen die Routine zu Schritt 415 über, wo die Schließzeit des elektromagnetischen Überlaufventils 72 der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 so gesteuert wird, dass der Kraftstoffdruck in dem Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohr 30 zu dem in 5 gezeigten Soll-Kraftstoffdruck P2 wird. Zu diesem Zeitpunkt wird in der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung die Schließzeit des elektromagnetischen Überlaufventils 72 der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 auf der Grundlage des Ausgangssignals des Kraftstoffdrucksensors 41 rückkopplungsgesteuert, so dass der Kraftstoffdruck im Inneren des Hochdruck-Kraftstoffverteilungsrohres 30 zu dem Soll-Kraftstoffdruck P2 wird. Als Nächstes geht die Routine zu Schritt 416 über.
In Schritt 416 wird beurteilt, ob der Schätzwert „y“ der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs niedriger wird als zum Beispiel ein Zwischenwert (TL+TM)/2 der in 5 gezeigten Sollwerte TL und TH. Wenn beurteilt wird, dass der Schätzwert „y“ der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs nicht niedriger als (TL+TM)/2 wird, so geht die Routine zu Schritt 409 über. Wenn hingegen beurteilt wird, dass der Schätzwert „y“ der Temperatur TF eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs niedriger als (TL+TM)/2 wird, so wird in Schritt 417 das Kühlungsverwendungseinspritzflag zurückgesetzt. Dann geht die Routine zu Schritt 409 über. In Schritt 409 wird ungeachtet der Tatsache, dass sich der Betriebszustand des Motors in der in 4 gezeigten Porteinspritzregion befindet, die Zylindereinspritzung aus dem Kraftstoffinjektor 14 durchgeführt.
Auf diese Weise werden in der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Steuervorrichtung der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 für eine durch einen Motor angetriebene Kraftstoffeinspritzung zum Zuführen von Kraftstoff zu dem Kraftstoffinjektor 14 Werte von mindestens sieben Parametern einer Motordrehzahl, einer Motorlast, einer Schmieröltemperatur, einer der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 zugeführten Kraftstoffmenge, einer Temperatur von in den Motor eingeleiteter Ansaugluft, einer Temperatur des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs und einer Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst, und ein angelerntes neuronales Netz wird gespeichert, das Gewichte unter Verwendung erfasster Werte der sieben Parameter als Eingabewerte des neuronalen Netzes sowie unter Verwendung, als Trainingsdaten, einer Temperatur eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs, die nach einem festen Zeitraum ab dem Erfassen der Werte der sieben Parameter erfasst wird, erlernt hat. Zum Zeitpunkt eines Motorbetriebes wird die Temperatur eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs nach dem festen Zeitraum unter Verwendung des angelernten neuronalen Netzes anhand einer momentanen Motordrehzahl, einer momentanen Motorlast, einer momentanen Schmieröltemperatur, einer der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 momentan zugeführten Kraftstoffmenge, einer momentanen Temperatur der in den Motor eingeleiteten Ansaugluft, einer momentanen Temperatur eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs und einer momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit geschätzt. In diesem Fall werden gemessene Ist-Werte für die momentane Motordrehzahl, die momentane Motorlast, die momentane Schmieröltemperatur, die der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 momentan zugeführte Kraftstoffmenge, die momentane Temperatur der dem Motor zugeführten Ansaugluft und die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet, und ein unter Verwendung des erlernten neuronalen Netzes geschätzter Schätzwert wird für die momentane Temperatur eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs verwendet. Ein Druck eines von dem Kraftstoffinjektor 14 eingespritzten Kraftstoffs wird auf der Grundlage des Schätzwertes der Temperatur des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 33 abgegebenen Kraftstoffs nach dem festen Zeitraum, der mit Hilfe des angelernten neuronalen Netzes geschätzt wird, gesteuert.
In diesem Fall werden in einer anderen Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zu den Werten der oben erwähnten sieben Parameter, der Zündzeitpunkt, die AGR-Rate, der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils und die Motorkühlwassertemperatur als Eingabewerte des neuronalen Netzes verwendet. In einer weiteren Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung werden außerdem ein Indikator, der einen Betriebszustand eines elektrischen Kühlgebläses ausdrückt, und ein Indikator, der eine Wetterbedingung ausdrückt, zu den Eingabewerten des neuronalen Netzes gemacht.

Claims

Steuervorrichtung für eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe zur Kraftstoffeinspritzung, die durch einen Motor angetrieben wird, um einem Kraftstoffinjektor Kraftstoff zuzuführen, wobei Werte von mindestens sieben Parametern einer Motordrehzahl, einer Motorlast, einer Schmieröltemperatur, einer der Hochdruck-Kraftstoffpumpe zugeführten Kraftstoffmenge, einer Temperatur von in den Motor eingeleiteter Ansaugluft, einer Temperatur des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe abgegebenen Kraftstoffs und einer Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst werden, ein angelerntes neuronales Netz gespeichert wird, das Gewichte unter Verwendung erfasster Werte der sieben Parameter als Eingabewerte des neuronalen Netzes sowie unter Verwendung, als Trainingsdaten, einer Temperatur eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe abgegebenen Kraftstoffs, die nach einem festen Zeitraum ab dem Erfassen der Werte der sieben Parameter erfasst wird, erlernt hat, zum Zeitpunkt eines Motorbetriebs die Temperatur eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe abgegebenen Kraftstoffs nach dem festen Zeitraum unter Verwendung des angelernten neuronalen Netzes anhand einer momentanen Motordrehzahl, einer momentanen Motorlast, einer momentanen Schmieröltemperatur, einer momentanen Kraftstoffmenge, die der Hochdruck-Kraftstoffpumpe zugeführt wird, einer momentanen Temperatur von in den Motor eingeleiteter Ansaugluft, einer momentanen Temperatur eines von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe abgegebenen Kraftstoffs und einer momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit geschätzt wird, wobei gemessene Ist-Werte für die momentane Motordrehzahl, die momentane Motorlast, die momentane Schmieröltemperatur, die momentane Kraftstoffmenge, die der Hochdruck-Kraftstoffpumpe zugeführt wird, die momentane Temperatur von in den Motor eingeleiteter Ansaugluft und die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden und ein Schätzwert, der unter Verwendung des angelernten neuronalen Netzes geschätzt wird, für die momentane Temperatur des Kraftstoffs, der von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe abgegeben wird, verwendet wird, und ein Druck eines von dem Kraftstoffinjektor eingespritzten Kraftstoffs auf der Grundlage des Schätzwertes der Temperatur des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe abgegebenen Kraftstoffs nach dem festen Zeitraum, der mit Hilfe des angelernten neuronalen Netzes geschätzt wird, gesteuert wird.
Steuervorrichtung für eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe zur Kraftstoffeinspritzung nach Anspruch 1, wobei zusätzlich zu den Werten der sieben Parameter ein Zündzeitpunkt, eine AGR-Rate, ein Öffnungszeitpunkt eines Einlassventils und eine Motorkühlwassertemperatur zu den Eingabewerten des neuronalen Netzes gemacht werden.
Steuervorrichtung für eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe zur Kraftstoffeinspritzung nach Anspruch 2, wobei des Weiteren ein Indikator, der einen Betriebszustand einer Klimaanlage ausdrückt, ein Indikator, der einen Betriebszustand eines elektrischen Kühlgebläses ausdrückt, und ein Indikator, der eine Wetterbedingung ausdrückt, zu den Eingabewerten des neuronalen Netzes gemacht werden.