-
HINTERGRUND DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
-
Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung, insbesondere auf eine Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung, die die Abweichung einer Injektor-Öffnungszeit im Abschnitt mit niedriger Kraftstoffdurchflussmenge verbessern kann.
-
Beschreibung des Standes der Technik
-
Wenn einem Motor Kraftstoff zugeführt wird, wird die zugeführte Kraftstoffmenge durch eine Steuereinheit (ECU) bestimmt, und der Kraftstoff wird durch einen Injektor in den Motor eingespritzt, und zwar durch die bestimmte Bedarfsmenge an Kraftstoff, die dem Motor zugeführt werden soll.
-
8 veranschaulicht den herkömmlichen Injektor, wobei ein Nadelventil 120b in einem Gehäuse 120a des Injektors 120 ausgebildet ist und ein Anker 120c, eine Spule 120d, eine Feder 120e und dergleichen zur Betätigung des Nadelventils 120b in dieser ausgebildet sind. Das Nadelventil 120b wird durch die Betätigung des Ankers 120c wiederholt hin und her bewegt, um eine am Endabschnitt des Gehäuses 120a gebildete Düse 120f zu schließen oder zu öffnen. Das heißt, wenn ein Strom an die Spule 120d angelegt wird, wird der Anker 120c betätigt, um das Nadelventil 120b zu ziehen, und wenn der Strom abgeschaltet wird, ist das Nadelventil 120b ausgebildet, durch die Elastizität der Feder 120e an die ursprüngliche Stelle zurückzukehren.
-
Der Injektor empfängt für jeden Zylinder ein Kraftstoffeinspritzsignal von einer Steuerung, um Kraftstoff während einer vorbestimmten Einspritzzeit einzuspritzen, wobei der Kraftstoff in den Motor entsprechend der Bedarfsmenge an Kraftstoff zugeführt wird.
-
4 ist ein Diagramm, das eine Ansteuerungswellenform des Injektors zeigt, der an einem konventionellen GDI-Motor montiert ist. In einer Boost-Phase, die eine erste Phase der Kraftstoffeinspritzsteuerung darstellt, wird an die Spule 120d mittels einer Boost-Spannung ein relativ hoher Strom angelegt. Darüber hinaus wird in einer Pickup-Phase, einer anschließenden zweiten Phase, die Spule 120d in eine Batteriespannung umgewandelt, die relativ niedriger als die Boost-Spannung ist, um die Bewegung des Ankers bis zum Erreichen des maximalen Ankerhubs zu ermöglichen. In einer anschließenden dritten Phase (Haltephase) wird die Spule 120d mit relativ weniger Zusatzstrom betrieben als in der ersten und zweiten Phase.
-
Wie jedoch bereits in Patentdokument 1 beschrieben, weist der Injektor für jeden Typ oder Ensemble von diesen einen einzigartigen Unterschied in der Charakteristik der Injektornansteuerung auf. Die Schließbedarfszeit des Injektors, die auf der Kraftstoffbedarfsmenge im Verhältnis zum Kraftstoffdruck basiert, oder die Schließbedarfszeit des Injektors und die ihr entsprechende Einspritzbefehlszeit haben für jeden Injektortyp oder Ensemble von diesen eine spezifische Entsprechungsbeziehung. Diese charakteristischen Informationen werden bei der Herstellung des Fahrzeugs in einem Speicher innerhalb der Steuerung gespeichert und dazu verwendet, jedem Zylinder die Kraftstoffbedarfsmenge zuzuführen.
-
Aber selbst bei ein und demselben Injektor können die Eigenschaften der Injektornansteuerung aufgrund von Fertigungstoleranz, einer Toleranz der Endstufe, die den Injektor in der Steuerung betreibt, und einem hieraus entstehenden Unterschied zwischen den Betriebsstromprofilen variieren. Wird die Abweichung der Injektornansteuercharakteristik hinsichtlich Injektoröffnungs- und -schließzeit nicht für jeden Zylinder kompensiert, so kommt es für jeden Zylinder zu einer Abweichung der Öffnungs- und Schließzeit zwischen den Injektoren, und obwohl der Einspritzbefehl auf derselben Einspritzzeit basiert, werden für jeden Zylinder unterschiedliche Kraftstoffmengen zugeführt. Das heißt, es wird schwierig, zwischen den Zylindern auf die gleiche Durchflussmenge zu regeln.
-
In den letzten Jahren wird die Berechnung des Injektors im GDI-Motor mit offener Sensorik bei hohem Druck zum Problem. Da der Einspritzmodus mehrphasig ist, um die Partikelmasse zu reduzieren oder die Verbrennungseffizienz zu erhöhen, wird die Einspritzzeit bei jeder Einspritzung der Mehrphaseneinspritzung schnell verkürzt. Wie in 7 dargestellt, wird auch die Einspritzung, die einen Einspritzabschnitt (A) mit einer sehr kleinen Kraftstoffmenge verwendet (sogenannter ballistischer Abschnitt), in dem die Kraftstoffmenge (m) schnell erhöht wird, selbst wenn die Betriebszeit des Injektors (Ti) leicht verändert wird, durchgeführt.
-
Der Grund für die Bestimmung der Öffnungszeit des Injektors liegt darin, dass es, wie oben beschrieben, für jeden Injektor eine Abweichung von nach dem elektrischen Anlegen eines Einspritzsignals bis zu einem Punkt gibt, an dem die Durchflussmenge tatsächlich herauskommt. Im Falle der Abweichung der Öffnungszeit ist der Betrag der Abweichung relativ kleiner als derjenige der Abweichung der Schließzeit, ist aber ein wichtiger Faktor, weil er die Durchflussmenge in einem Abschnitt, in dem die Einspritzzeit sehr kurz ist, wie im oben erwähnten Abschnitt mit niedriger Durchflussmenge, weitgehend beeinflusst. Dementsprechend war es herkömmlicherweise wichtig, die Öffnungszeit zu bestimmen und die darauf basierende Abweichung der Öffnungszeit zu steuern.
-
Die in diesem Abschnitt zum Hintergrund der Erfindung enthaltenen Informationen dienen lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und dürfen nicht als Anerkenntnis oder Hinweis dahingehend verstanden werden, diese Informationen bildeten für Fachleute bereits bekannten Stand der Technik.
-
KURZER ÜBERBLICK
-
6 zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Öffnungsdauer eines Injektors, d.h. der Dauer, in der der eigentliche Kraftstoff von dem Injektor eingespritzt wird, dem an den Injektor angelegten Strom und der von dem Injektor erzeugten Spannung veranschaulicht. Bezugnehmend auf 6 stellt die horizontale Achse eine Zeit dar, während die vertikale Achse die Größen von Strom und Spannung sowie die von dem Injektor eingespritzte Kraftstoffmenge darstellt.
-
In 6 bedeutet ein Abschnitt (a) einen Tothub der Nadel des Injektors und bezeichnet einen Abschnitt, in dem sich die Nadel durch den an den Injektor angelegten Strom bewegt, die eigentliche Kraftstoffeinspritzung jedoch nicht geöffnet wird.
-
Damit der Injektor Kraftstoff einspritzen kann, muss die Nadel angehoben werden, und um die Nadel anzuheben, muss ein Strom an eine Magnet- oder Piezoseite angelegt werden, um eine Spule zu magnetisieren. Um den Strom anzulegen, wird ein Anfangssignal erzeugt, ein Strom wird an die Magnet- oder Piezoseite des Injektors mit einer konstanten Verzögerungszeit gegenüber dem Anfangssignal angelegt, und die Größe des Stroms nimmt allmählich zu und erreicht, wie in 6 dargestellt, eine Stromspitze.
-
Darüber hinaus hat der Strom, wie in 6 dargestellt, einen Weg, bei dem der Strom erhöht wird, um einen Stromspitzenpunkt zu erreichen, und wieder verringert wird, und zu einem Zeitpunkt, zu dem eine bestimmte Zeit ab dem Stromspitzenpunkt (Zeitpunkt der Injektoröffnung) verstrichen ist, wird die Nadel angehoben, und die Nadel befindet sich während der Dauer der Öffnung der Injektor ab dem Zeitpunkt der Injektoröffnung (Zustand, in dem tatsächlich Kraftstoff eingespritzt wird) in einem angehobenen Zustand.
-
Da jedoch zum Zeitpunkt der Öffnung des Injektors keine besondere Änderung der Spannung oder des Stroms auftritt, konnte herkömmlich ein typisches Verfahren die Öffnungszeit des Injektors nicht genau erfassen. Dementsprechend wurde herkömmlich der Schließzeitpunkt des Injektors verwendet, um die Öffnungszeit des Injektors zu ermitteln. Ein Zeitpunkt, bei dem der Schließzeitpunkt zunächst durch allmähliche Erhöhung der Kraftstoffeinspritzzeit von einer sehr kurzen Zeitspanne aus erzeugt wird, wurde als Öffnungszeitpunkt bestimmt, und der tatsächliche Öffnungszeitpunkt wurde durch Vergleich des aktuellen Werts mit demjenigen jedes Injektors oder eines Hauptinjektors bestimmt.
-
Außerdem wird die Schließzeit des Injektors mit Hilfe eines vom Injektor erzeugten Rückspannungssignals gemessen. Wie in 6 dargestellt, neigt die von dem Injektor erzeugte Spannung dazu, in der Anfangsphase, in der der Strom an den Injektor angelegt wird, schnell zu steigen und abzunehmen und dann wieder anzusteigen. Darüber hinaus nimmt die Spannung danach zu dem Zeitpunkt, an dem die Stromzufuhr zum Injektor auf AUS schaltet, plötzlich wieder ab, und nach einer vorgegebenen Zeitverzögerung (Abschnitt (b), etwa 0,1 ms) steigt die Spannung rasch wieder an. Wie in 6 dargestellt, gibt es einen Wendepunkt in der Spannungskurve in dem Abschnitt, in dem die Spannung wieder ansteigt (Abschnitt (c)), und der Zeitpunkt, an dem der Wendepunkt vorliegt, wird zu einem Zeitpunkt, an dem die Nadel des Injektors geschlossen wird, um die Kraftstoffeinspritzung zu beenden (Schließzeit des Injektors). Dementsprechend kann, wenn der Zeitpunkt, zu dem der Wendepunkt vorliegt, durch zweimaliges Ableiten der Spannungskurve ermittelt wird, die Schließzeit des Injektors ermittelt werden.
-
Basierend auf den Eigenschaften des Injektors gibt es jedoch einen Fall, in dem der Wendepunkt nicht klar erkannt wird, obwohl der Injektor tatsächlich geöffnet ist. Der Wendepunkt wird durch die Änderung der Geschwindigkeit der Nadel verursacht, wenn die Nadel des Injektors nach unten geht und der Injektor geschlossen wird, während die Magnetisierung der Spule des Injektors verschwindet. Das vorliegende Phänomen scheint in einem Signal an der Niederdruck- und Hochdruckseite des Injektors aufzutreten. Das heißt, selbst wenn die Nadel des Injektors auf gleicher Höhe geschlossen ist, ist der Wendepunkt im Fall des Injektors mit einer schnellen Schließgeschwindigkeit des Injektors besser sichtbar. Da, wie oben beschrieben, die Öffnungszeit des Injektors empfindlich auf die Schließcharakteristik des Injektors reagiert, ist der Wendepunkt bei einem Injektor mit einer schlechten Schließcharakteristik oder einer ungleichmäßigen Öffnungscharakteristik nicht gut zu erkennen.
-
Da es dementsprechend schwierig war, die Öffnungszeit des Injektors genau zu erfassen, war es schwierig, zwischen den Zylindern die gleiche Durchflussmenge zu etablieren, indem die Abweichung der Öffnungszeit anhand der erfassten Öffnungszeit verbessert wurde.
-
Verschiedene erfindungsgemäße Ausführungsformen zielen darauf ab, ein Kraftstoffeinspritzverfahren und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitzustellen, die die Leistung des Injektors stabil verbessern kann, indem die Abweichung der Öffnungszeit für jeden Zylinder auch ohne Erfassung des Öffnungszeitpunkts für jeden Zylinder verbessert wird.
-
Im Gegensatz zum Stand der Technik wird bei der vorliegenden Erfindung eine Magnetspule eines Injektors unmittelbar vor der Kraftstoffeinspritzung im Voraus magnetisiert, ohne dass der Öffnungszeitpunkt des Injektors zur Verbesserung der Abweichung des Öffnungszeitpunkts direkt bestimmt und geschätzt wird, wobei die Abweichung des Öffnungszeitpunkts dadurch verbessert wird, dass der Injektor bei der eigentlichen Einspritzung so schnell wie möglich geöffnet werden kann. Nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform ist es möglich, eine Magnetisierungszeit der Spule zu reduzieren, die ein Faktor ist, der den größten Einfluss auf den Öffnungszeitpunkt des Injektors hat, indem sie den Öffnungszeitpunkt des Injektors vorverlegt und dementsprechend die Abweichung der Öffnung zwischen den Injektoren verringert.
-
Ein Kraftstoffeinspritz-Steuerungsverfahren gemäß einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform zum Erfüllen der Aufgabe umfasst, da bei dem Kraftstoffeinspritz-Steuerungsverfahren Kraftstoff durch einen Injektor in eine Brennkammer eines Motors eingespritzt wird, eine Vorerregung zum Ansteuern des Injektors während einer vorbestimmten Vorerregungszeit; und Ausführen einer Haupteinspritzung durch die Steuerung, bei der der Injektor durch die Steuerung gesteuert wird, um den Kraftstoff nach der Vorerregung der Injektor mit einer Soll-Einspritzmenge in den Brennraum einzuspritzen, und die Vorerregung magnetisiert eine Injektorspule des Injektors im Voraus, indem der Strombetrag, der verhindert, dass die Kraftstoffdurchflussmenge durch die Vorerregung erzeugt wird, während der Vorerregungszeit an den Injektor angelegt wird.
-
Die Vorerregung bestimmt die Vorerregungszeit und die Höhe des Stroms in Abhängigkeit von einem Kraftstoffdruck und einer Motortemperatur.
-
Die Vorerregung bestimmt, ob die Haupteinspritzung eine Einzeleinspritzung oder eine Mehrphaseneinspritzung ist, und wandelt eine endgültige Einspritzzeit in eine Zeit um, die durch Summierung einer Einspritzzeit einer gegenwärtigen Haupteinspritzung und der Vorerregungszeit erhalten wird, wenn die Haupteinspritzung als Einzeleinspritzung bestimmt wird.
-
Das Verfahren bestimmt, ob die Leerlaufzeiten zwischen den Einspritzungen der Mehrphaseneinspritzung einen vorbestimmten Wert überschreiten, wenn die Haupteinspritzung als Mehrphaseneinspritzung bestimmt wird, und wandelt die Einspritzzeit bei einer ersten Einspritzung der Mehrphaseneinspritzung in eine Zeit um, die durch Summierung einer Einspritzzeit der ersten Einspritzung bei der bestehenden Mehrphaseneinspritzung und der Vorerregungszeit erhalten wird, wenn alle Leerlaufzeiten zwischen den Einspritzungen der Mehrphaseneinspritzung der vorbestimmte Wert oder weniger sind.
-
Darüber hinaus wandelt das Verfahren die Einspritzzeit der entsprechenden Einspritzung in eine Zeit um, die durch Summierung der bei der entsprechenden Einspritzung vorhandenen Einspritzzeit und der Vorerregungszeit erhalten wird, und zwar bei jeder ersten Einspritzung der Mehrphaseneinspritzung und bei jeder Einspritzung nach der Leerlaufzeit, die den vorbestimmten Wert überschreitet, wenn mindestens eine der Leerlaufzeiten zwischen den Einspritzungen der Mehrphaseneinspritzung den vorbestimmten Wert überschreitet.
-
Das Verfahren bestimmt, ob aufgrund der Fehlfunktion einer Hochdruckpumpe eines Kraftstoffsystems ein Notlaufmodus ausgeführt wird, in dem der Kraftstoff in einem erzwungenen Niederdruckmodus eingespritzt wird, und stoppt die Vorerregung, wenn die Steuerung feststellt, dass der Notlaufmodus ausgeführt wird.
-
Die Vorerregung ist eingerichtet, den Betrag des an den Injektor angelegten Stroms durch Verwendung einer Boost-Spannung zu erhöhen und dann den Betrag des an den Injektor angelegten Stroms bis zum Zeitpunkt der Haupteinspritzung durch Verwendung einer Batteriespannung aufrechtzuerhalten.
-
Eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform zum Erfüllen der Aufgabe umfasst eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung mit einem Injektor, der Kraftstoff in einen Zylinder einspritzt; und eine Steuerung, die den Injektor derart steuert, dass der Kraftstoff von dem Injektor in den Zylinder mit einer Solleinspritzmenge eingespritzt wird, und die Steuerung ist eingerichtet, eine Vorerregungssteuerung auszuführen, bei der eine Injektorspule des Injektors magnetisiert wird, indem der Strombetrag einer vorbestimmten Größe während einer vorbestimmten Vorerregungszeit an den Injektor angelegt wird, um zu verhindern, dass die Kraftstoffdurchflussmenge vor der Haupteinspritzung, bei der die Solleinspritzmenge des Kraftstoffs in den Zylinder eingespritzt wird, erzeugt wird.
-
Die Steuerung umfasst einen Rechner für die Vorerregungszeit und den Strombetrag, der die Vorerregungszeit und den Strombetrag bestimmt, einen Einspritzmodus-Rechner, der die Einspritzzeit des Injektors anhand der Anzahl der Einspritzzeiten, einer Einspritzzeit und eines Injektionswinkels des Injektors bei der Haupteinspritzung und des durch den Rechner für die Vorerregungszeit und den Strombetrag bestimmten Ergebnisses bestimmt, und einen Injektor-Ansteuer-Halbleiter, der den Injektor durch Bildung von Stromwellenformen bei der Vorerregung bzw. der Haupteinspritzung entsprechend eines durch den Einspritzmodus-Rechner bestimmten Ergebnisses steuert.
-
Der Rechner für die Vorerregungszeit und den Strombetrag bestimmt die Vorerregungszeit und den Strombetrag in Abhängigkeit von einem Kraftstoffdruck, der von einem Kraftstoff-Rail-Drucksensor gemessen wird, und einer Motortemperatur, die von einem Kühlmittelsensor gemessen wird.
-
Nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform ist es möglich, die Abweichung der Öffnungszeit zwischen den Einzelinjektoren auch ohne Erfassung der Injektor-Öffnungszeit zu verbessern. Dementsprechend ist es auch dann möglich, die Abweichung der Injektor-Öffnungszeit zu verbessern, wenn die Injektor-Öffnungszeit nicht stabil bestimmt werden kann, weil die Injektor-Schließzeit falsch bestimmt wurde oder das Verhältnis zwischen der Injektor-Schließzeit und der Injektor-Öffnungszeit nicht in Bezug auf alle Injektoren, die an jedem der mehreren Zylinder montiert sind, konkretisiert werden kann.
-
Infolgedessen kann das Entwicklungsverhalten des Injektors bei der anfänglichen Durchflussmenge verbessert und der Öffnungszeitpunkt des Injektors vorverlegt werden, wodurch die Steuerung der niedrigen Durchflussmenge effektiv durchgeführt werden kann. Darüber hinaus wird selbst bei einer Erhöhung der Einspritzzeit der Öffnungszeitpunkt des Injektors konstant, und die Differenz zwischen den Öffnungszeitpunkten der Einzelinjektoren kann verringert werden, wodurch die Steuerung der niedrigen Durchflussmenge im ballistischen Bereich effektiv durchgeführt wird.
-
Die erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen weisen weitere Merkmale und Vorteile auf, die anhand der beigefügten Zeichnungsfiguren, die hier aufgenommen sind, und der folgenden ausführlichen Beschreibung, die zusammen der Erläuterung bestimmter Prinzipien der vorliegenden Erfindung dienen, ersichtlich sind oder in ihnen näher ausgeführt werden.
-
Figurenliste
-
- 1 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Kraftstoffeinspritzsystems, in dem ein Kraftstoffeinspritz-Steuerungsverfahren nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform durchgeführt wird.
- 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
- 3 ist ein Flussdiagramm, das das Steuerungsverfahren der Kraftstoffeinspritzung anhand einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
- 4 ist ein Diagramm, das die Ansteuerwellenformen eines Injektors zeigt, der an einem konventionellen GDI-Motor angebracht ist.
- 5 ist ein Diagramm, das die Ansteuerwellenformen des Injektors bei dem Kraftstoffeinspritz-Steuerungsverfahren gemäß einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
- 6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Öffnungsdauer eines Injektors, d.h. einer Zeitdauer, während der der eigentliche Kraftstoff von dem Injektor eingespritzt wird, einem an den Injektor angelegten Strom und einer von dem Injektor erzeugten Spannung veranschaulicht.
- 7 ist ein Diagramm, das die Änderung einer Kraftstoffmenge (m) anhand einer Injektor-Betriebszeit (Ti) für jeden Abschnitt veranschaulicht.
- 8 ist ein Querschnittsdiagramm, das eine Konfiguration des Injektors veranschaulicht.
-
Es kann davon ausgegangen werden, dass die beigefügten Zeichnungsfiguren nicht unbedingt maßstabsgerecht sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Merkmale darstellen, die die erfindungsgemäßen Grundprinzipien veranschaulichen. Die spezifischen erfindungsgemäßen Konstruktionsmerkmale, wie sie hierin enthalten sind, einschließlich z.B. konkreter Abmessungen, Ausrichtungen, Standorte und Formen, werden zum Teil durch die besonders beabsichtigte Anwendung und Nutzungsumgebung bestimmt.
-
In den Zeichnungsfiguren beziehen sich die Bezugsziffern auf gleiche oder äquivalente Teile der vorliegenden Erfindung in den verschiedenen Figuren der Zeichnung.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Es wird nunmehr ausführlich auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung(en) Bezug genommen, die in den beigefügten Zeichnungsfiguren beispielhaft dargestellt und nachfolgend beschrieben werden. Während die vorliegende(n) Erfindung(en) in Verbindung mit beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsformen beschrieben wird (werden), wird davon ausgegangen, dass mit der vorliegenden Beschreibung nicht beabsichtigt ist, die vorliegende(n) Erfindung(en) auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Andererseits soll(en) die vorliegende(n) Erfindung(en) nicht nur die beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsformen abdecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, die von der Erfindungsidee und dem erfindungsgemäßen Schutzbereich, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert sind, umfassen können.
-
Nachfolgend werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung nach beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren beschrieben.
-
1 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Kraftstoffeinspritzsystems, in dem ein Kraftstoffeinspritz-Steuerungsverfahren nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform durchgeführt wird.
-
Bezugnehmend auf 1 umfasst ein Steuersystem eines Injektors einen Kraftstofftank 150, eine Kraftstoffpumpe 140, ein Rail (Schiene) 130, einen Drucksensor 132, einen Injektor 120, einen Motor 110 und eine Steuerung 100.
-
Der Kraftstofftank 150 wird mit dem für einen Verbrennungsmotor verwendeten Kraftstoff gefüllt, und die Kraftstoffpumpe 140 pumpt den im Kraftstofftank 150 enthaltenen Kraftstoff zur Schiene. Der Drucksensor 132, der den Druck innerhalb der Schiene 130 erfasst, ist angebracht, und in der Schiene 130 sind ein separates Steuerventil und eine Rücklaufleitung ausgebildet.
-
Der zum Common-Rail (gemeinsame Schiene) 130 gepumpte Kraftstoff wird auf den Injektor verteilt, und der Injektor 120 wird entsprechend an jedem Zylinder angebracht, um Kraftstoff in eine Brennkammer des Motors 110 einzuspritzen.
-
Die Steuerung 100 kann die Kraftstoffbedarfs-Einspritzmenge anhand des Betriebszustands, z. B. der Motordrehzahl und des Gaspedalsignals, einstellen und die Einspritzbefehlszeit des Injektors in Abhängigkeit von der eingestellten Kraftstoffbedarfs-Einspritzmenge steuern. Darüber hinaus ist die Steuerung 100 eingerichtet, eine Vorerregungssteuerung auszuführen, bei der eine Injektorspule des Injektors magnetisiert wird, indem ein Strom mit vorbestimmter Größe während einer vorbestimmten Vorerregungszeit an den Injektor angelegt wird, um zu verhindern, dass die Durchflussmenge des Kraftstoffs erzeugt wird, und zwar vor der Haupteinspritzung oder der Einspritzung der Solleinspritzmenge, wie später beschrieben.
-
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
-
Wie in 2 dargestellt, umfasst eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform einen Injektor 120, der Kraftstoff in einen Zylinder einspritzt, und eine Steuerung 100, die den Injektor 120 derart steuert, dass der Kraftstoff aus dem Injektor mit der Solleinspritzmenge eingespritzt wird. Die Steuervorrichtung 100 ist mit einer Hochdruckseite 1 und einer Niederdruckseite 2 des Injektors 120 verbunden, um den Injektor 120 anzusteuern.
-
Ein Injektor-Ansteuerhalbleiter 11, der mit Hochruckseite 1 und der Niederdruckseite 2 des Injektors 120 verbunden ist, empfängt jeweils ein Ansteuersignal von einem Injektor-Ansteuer-Treiber 12, um bei der Vorerregung und der Haupteinspritzung eine Stromwellenform zu erzeugen und den Impuls dadurch an die Oberseite 1 und die Unterseite Seite 2 des Injektors 120 anzulegen, wodurch der Injektor 120 angesteuert wird.
-
Unterdessen wird, wenn die Einspritzung durch den Injektor 120 beendet wird, nur die Niederdruckseite aktiviert, so dass die gegenelektromotorische Kraft vom Injektor 120 auf dessen Niederdruckseite fließt. Dementsprechend empfängt ein Spannungswellenform-Wendepunktsensor 21 der Steuerung 100 das Spannungssignal der gegenelektromotorischen Kraft von der Niederdruckseite 2 des Injektors 120, um eine Spannungswellenform zu erzeugen, und erkennt den Wendepunkt der in 6 dargestellten Spannungswellenform.
-
Ein Injektor-Schließzeitrechner 22 bestimmt die Schließzeit des Injektors 120 anhand der Lage des Wendepunkts, der vom Wendepunktsensor 21 des Injektors für die Niederdruckseiten-Spannungswellenform erfasst wird.
-
Ein Vorerregungs-Anforderer 50 überträgt ein Vorerregungs-Anforderungssignal, um zu ermöglichen, dass der Ansteuerstrom mit einer vorbestimmten Größe während einer vorbestimmten Ansteuerzeit an den Injektor 120 angelegt wird, um eine Spule 120d des Injektors 120 vor der Haupteinspritzung zur Einspritzung der Soll-Einspritzmenge zu magnetisieren, wenn es notwendig ist, die Abweichung der Öffnungszeit des Injektors 120 zu reduzieren. Als Bedingung, die die Vorerregung des Injektors erfordert, kann es einen Fall geben, in dem eine Hochdruckpumpe 140 normal betrieben wird und die Haupteinspritzung den Kraftstoff mit der niedrigen, dem ballistischen Abschnitt entsprechenden Durchflussmenge einspritzt, anstatt einen erzwungenen Niederdruck-Einspritzmodus durch einen Notlauf-Modus.
-
Ein Vorerregungszeit- und Strombetrags-Rechner 51 empfängt das Vorerregungs-Anforderungssignal vom Vorerregungs-Anforderer 50, um die für die Vorerregung erforderliche Vorerregungszeit und den Betrag des an den Injektor angelegten Stroms zu bestimmen.
-
Die Soll-Einspritzmenge wird nach Vorerregung des Injektors durch die Haupteinspritzung in den Brennraum des Motors 110 eingespritzt, und die Vorerregung des Injektors ist nicht für die Zufuhr von Kraftstoff vorgesehen, sondern dient dazu, die Spule 120e des Injektors 120 vor der Haupteinspritzung vorzumagnetisieren, um die für die Magnetisierung der Spule 120e bei der Haupteinspritzung erforderliche Zeit zu verkürzen und den Injektor 120 schnell zu öffnen. Dementsprechend ist, wie auch in 5 dargestellt, die Zufuhrzeit des Steuerstroms, der dem Injektor 120 bei der Voreinspritzung zugeführt wird, in einem Bereich begrenzt, in dem die Durchflussmenge des tatsächlichen Einspritzkraftstoffs nicht erzeugt wird. Zu diesem Zeitpunkt kann der repräsentative Wert der maximalen Voreinspritzzeit definiert werden, indem der Injektor mit der schnellsten Öffnung des Injektors, gemessen von einem Durchflussmesser unter einer Vielzahl von Injektoren, als repräsentative Probe verwendet wird.
-
Wie die Vorerregungszeit ist auch die Höhe des bei der Vorerregung an den Injektor angelegten Stroms innerhalb eines Bereichs begrenzt, der eingerichtet ist, die Spule 120e in einem Bereich ausreichend zu magnetisieren, in welchem die tatsächliche Durchflussmenge an Einspritzkraftstoff nicht erzeugt wird.
-
Der Vorerregungszeit- und Strombetragsrechner 51 bestimmt die Vorerregungszeit und den Strombetrag durch den Kraftstoffdruck und die Temperatur des Motors, die über einen Kraftstoff-Rail-Drucksensor 3 und einen Kraftstoffdruckmesser 31 und einen Kühlmittelsensor 4 und einen Motortemperaturmesser 41 empfangen werden. Da der Kraftstoffdruck beispielsweise höher als ein vorgegebener Wert ist, muss die Vorerregungszeit erhöht werden, und der Strombetrag wird ebenfalls erhöht.
-
Die Vorerregungszeit und der Strombetrag sind in der Steuerung 100 in Form einer zweidimensionalen Tabelle, die sich auf die Motortemperatur und den Kraftstoffdruck bezieht, zuvor hinterlegt.
-
Ein Einspritzmodus-Rechner 15 umfasst einen Einspritzzeit-Rechner 13 und einen Injektionswinkel-Rechner 14, um die Anzahl von Einspritzzeiten (Einzeleinspritzung oder Mehrphaseneinspritzung), eine Einspritzzeit (Versorgungszeit des an den Injektor angelegten Stroms) und einen Injektionswinkel (den Zeitpunkt, zu dem der Strom an den Injektor angelegt wird) zu bestimmen und das bestimmte Ergebnis an den Injektor-Ansteuer-Treiber 12 zu übertragen. Der Einspritzmodus-Rechner 15 bestimmt die Solleinspritzmenge, die ein Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis erfüllen kann, und bestimmt dementsprechend die Anzahl der Einspritzzeiten, die Einspritzzeit und den Einspritzzeitpunkt bei der Haupteinspritzung. Darüber hinaus erhält der Einspritzmodus-Rechner 15 Informationen über die Voraktivierungszeit, die durch den Vorerregungszeit- und Strombetrags-Rechner 51 bestimmt wird, um die Einspritzzeit des Injektors bei einer endgültigen Einspritzsteuerung einschließlich der Vorerregung zu bestimmen.
-
Der Injektor-Ansteuer-Treiber 12 erzeugt ein Ansteuersignal unter Verwendung der Informationen bezüglich der Anzahl von Einspritzzeiten, der Einspritzzeit und des Injektionswinkels, die vom Einspritzmodus-Rechner 15 bestimmt werden, und überträgt das Ansteuersignal an den Injektor-Ansteuer-Halbleiter 11.
-
Darüber hinaus bildet der Injektor-Ansteuer-Halbleiter 11 bei der Vorerregung und der Haupteinspritzung auf der Grundlage des Ansteuersignals eine Stromwellenform. 5 veranschaulicht eine Stromwellenform, die vom Injektor-Ansteuer-Halbleiter 11 bei der Steuerung der Kraftstoffeinspritzung gemäß einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform erzeugt wird.
-
Wie oben beschrieben, umfasst die Stromwellenform bei der Haupteinspritzung eine Boost-Phase, eine Pickup-Phase und eine Hold-Phase. Der Zeitpunkt, zu dem der Injektor vollständig geöffnet wird, wird zu Beginn der Pickup-Phase in die zweite Hälfte der Boost-Phase der Haupteinspritzung gelegt. Im Beispiel von 5 wird ein Öffnungszeitpunkt des Injektors geschätzt, indem ein Schwingungssensor am Injektor angebracht wird, um einen Test durchzuführen. Die erste starke Schwingung, die vom Schwingungssensor gemessen wird, ist eine Schwingung, die erzeugt wird, wenn die Nadel des Injektors stark auf einen Stopper trifft, und der Zeitpunkt des Auftretens der Schwingung kann indirekt als der Zeitpunkt geschätzt werden, zu dem der Injektor vollständig geöffnet wird. Im Beispiel von 5 wird geschätzt, dass der Injektor etwa zum Zeitpunkt 176 µs vom Startzeitpunkt der Haupteinspritzung an geöffnet wird.
-
Im Beispiel der 5 gibt es im Gegensatz zur Stromwellenform des konventionellen Injektors eine Vorerregungsphase vor der Haupteinspritzung. Die Stromwellenform in der Vorerregungsphase ist ähnlich der Stromwellenform bei der Haupteinspritzung des konventionellen Injektors. Das heißt, die Vorerregungsphase umfasst auch eine Phase der Verwendung einer Boost-Spannung und eine Phase der Verwendung einer Batteriespannung. Im Beispiel von 5 wird der Strombetrag durch die Verwendung der Boost-Spannung auf 2,8 A erhöht, und dann wird der Stromwert durch die Verwendung der Batteriespannung bis zum Startzeitpunkt der Haupteinspritzung auf 1,5 A gehalten. Wie in 5 dargestellt, wird im Gegensatz zur Haupteinspritzphase in der Vorerregungsphase keine starke Vibration festgestellt. Das heißt, die Vorerregungsphase ist eine Phase zur Magnetisierung der Spule des Injektors und nicht zur Zufuhr des Kraftstoffs, und in der Vorerregungsphase wird der Injektor nicht geöffnet, und dementsprechend wird auch kein Kraftstoffdurchfluss erzeugt.
-
Die Steuerung 100 kann in Form eines im Fahrzeug mitgelieferten Computers implementiert werden. In diesem Fall kann die Steuerung 100 durch Aufzeichnen eines Programms zur Ausführung der vorliegenden Steuerfunktion auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsträger und durch Lesen und Ausführen des auf dem vorliegenden Aufzeichnungsträger aufgezeichneten Programms in einem Computersystem implementiert werden. Darüber hinaus ist das hier verwendete „Computersystem“ ein in das Fahrzeug eingebautes Computersystem und umfasst Hardware, wie z.B. ein Betriebssystem oder ein Peripheriegerät. Das „computerlesbare Aufzeichnungsmedium“ bezieht sich auf ein Speichergerät, wie z.B. ein tragbares Medium, wie z.B. eine flexible Platte, eine optische Magnetplatte, ein ROM oder eine CD-ROM, oder eine in ein Computersystem eingebaute Festplatte. Darüber hinaus kann das „computerlesbare Aufzeichnungsmedium“ auch ein Medium umfassen, das ein Programm für eine kurze Zeit dynamisch aufrechterhält, wie z.B. eine Kommunikationsleitung, wenn ein Programm über ein Netzwerk wie das Internet oder eine Kommunikationsleitung wie eine Telefonleitung übertragen wird, oder ein Medium, das das Programm während einer bestimmten Zeit aufrechterhält, wie z.B. ein flüchtiger Speicher innerhalb des Computersystems, das in diesem Fall ein Server oder ein Client wird. Das Programm kann ein Programm sein, das einen Teil der oben genannten Funktionen implementiert, oder eines, das die oben genannten Funktionen in Kombination mit einem zuvor im Computersystem aufgezeichneten Programm implementiert.
-
Darüber hinaus können einige oder alle Modelle der Steuerung 100 in den oben genannten Ausführungsformen als integrierte Schaltung wie z.B. eine Large Scale Integration (LSI; Integration im großen Maßstab) implementiert werden. Jedes Modell der Steuerung 100 kann einzeln zum Verarbeiter werden, und es kann auch zum Verarbeiter werden, indem einige oder alle Modelle der Steuerung 100 integriert werden. Darüber hinaus ist das Verfahren zur Herstellung der integrierten Schaltung nicht auf die LSI beschränkt, sondern kann durch eine dedizierte Schaltung oder einen Allzweckprozessor implementiert werden. Wenn die Technologie zur Herstellung der integrierten Schaltung, die die LSI ersetzt, mit dem Fortschritt einer Halbleitertechnologie zu gehen scheint, kann die integrierte Schaltung auch gemäß der genannten Technologie verwendet werden.
-
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung anhand einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht, das mit dem in 2 dargestellten Kraftstoffeinspritz-Steuergerät durchgeführt wird.
-
Gemäß 3 bestimmt der Vorerregungs-Anforderer 50 der Steuerung 100, ob der aktuelle Kraftstoffeinspritzabschnitt mit dem Abschnitt der erzwungenen Niederdruck-Kraftstoffeinspritzung im Notlaufmodus (S100) übereinstimmt. Um die Voreinspritzung vor der Haupteinspritzung durchzuführen, muss die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 140 grundsätzlich normal betrieben werden. Dementsprechend bestimmt der Vorerregungs-Anforderer 50 zunächst, ob der aktuelle Kraftstoffeinspritzabschnitt aufgrund der Fehlfunktion der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 140 dem Abschnitt der erzwungenen Niederdruck-Kraftstoffeinspritzung entspricht, und führt die Vorerregungslogik aus, die später beschrieben wird, wenn die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 140 normal betrieben wird.
-
Befindet sich die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 140 im Normalbetrieb und sendet der Vorerregungs-Anforderer 50 ein Vorerregungs-Anforderungssignal, weil es notwendig ist, den Injektor vorzuerregen, um die Abweichung der Öffnungszeit für jeden Injektor zu reduzieren, bestimmt der Einspritzmodus-Rechner 15, ob der Einspritzmodus bei der vorhandenen Haupteinspritzung ein Einzeleinspritzmodus oder ein Mehrphasen-Einspritzmodus ist (S110).
-
Wird festgestellt, dass sich die Haupteinspritzung im Einzeleinspritzmodus befindet, so bestimmt der Vorerregungszeit- und Strombetragsrechner 51 der Steuerung 100 die Vorerregungszeit, d.h. die Zeit, die erforderlich ist, um bei der Vorerregung (S120) den Strom an den Injektor 120 anzulegen. Wie oben beschrieben, ist die Vorerregungszeit eine Zeit innerhalb eines Bereichs, in dem die tatsächliche Durchflussmenge an Kraftstoff nicht erzeugt wird, und kann durch den aktuell gemessenen Kraftstoffdruck und die Motortemperatur und eine in der Steuerung 100 hinterlegte Tabelle bestimmt werden.
-
Darüber hinaus bestimmt der Vorerregungszeit- und Strombetragsrechner 51 der Steuerung 100 die Höhe des bei der Vorerregung an den Injektor angelegten Stroms (S130). Wie oben beschrieben, ist der Strombetrag ein Wert innerhalb eines Bereichs, in dem die tatsächliche Durchflussmenge an Kraftstoff nicht erzeugt wird, und kann durch den aktuell gemessenen Kraftstoffdruck und die Motortemperatur und eine in der Steuerung 100 gespeicherte Tabelle bestimmt werden.
-
Werden die Vorerregungszeit und der Strombetrag durch den Vorerregungszeit- und Strombetragsrechner 51 bestimmt, so rechnet der Einspritzmodus-Rechner 15 die endgültige Einspritzzeit einschließlich der Vorerregung in eine Zeit um, die durch Summierung der Einspritzzeit der bestehenden Haupteinspritzung und der in Schritt S120 (S140) bestimmten Vorerregungszeit erhalten wird.
-
Der vom Einspritzmodus-Rechner 15 ermittelte Stromwert und die Einspritzzeitinformation werden an den Injektor-Ansteuer-Treiber 12 geliefert, und der Injektor-Ansteuer-Treiber 12 überträgt unter Verwendung der entsprechenden Information ein Antriebssignal an den Injektor-Ansteuer-Halbleiter 11. Der Injektor-Ansteuer-Halbleiter 11 bildet eine Stromwellenform zur Vorerregung des Injektors in einigen Abschnitten der gesamten Einspritzzeit, basierend auf dem vom Injektor-Ansteuer-Treiber 12 empfangenen Treibersignal, und bildet eine Stromwellenform für die Haupteinspritzung in den übrigen Abschnitten (S150). Zu diesem Zeitpunkt wird die Stromwellenform bei der Haupteinspritzung, um die bestehende Solleinspritzmenge zu erfüllen, auf die Stromwellenform bei der Haupteinspritzung eingestellt.
-
Infolgedessen wird der Injektor während der Vorerregungszeit vorerregt, und die Haupteinspritzung zum Einspritzen der Solleinspritzmenge wird nach der Voraktivierung des Injektors durchgeführt (S160).
-
Wird unterdessen in Schritt S110 festgestellt, dass sich die vorhandene Haupteinspritzung im Mehrphasen-Einspritzmodus befindet (S130: Nein), ermittelt der Einspritzmodus-Rechner 15, ob die Leerlaufzeit zwischen allen Einspritzungen in der Mehrphasen-Einspritzung einen vorgegebenen Wert überschritten hat (S170). Wenn die Leerlaufzeit zwischen den Einspritzungen kurz ist, geht die durch die unmittelbar vorangehende Einspritzung erzeugte Magnetisierung der Spule 120e noch nicht verloren, so dass der Injektor nicht vorerregt werden muss. Ist andererseits die Leerlaufzeit länger als die Zeit (vorbestimmter Wert), in der die Magnetisierung in der Spule 120e verbleibt, ist es erforderlich, den Injektor vor der entsprechenden Einspritzung vorzuerregen. Dementsprechend wird die Einspritzung, die die Voreinspritzung erfordert, durch Vergleich der Leerlaufzeit zwischen der Vielzahl von Einspritzungen, die die Mehrphaseneinspritzung ausmachen, mit dem vorgegebenen Wert bestimmt. Vorzugsweise wird für die Bestimmung die Zeit, bis die Magnetisierung nach einer bestimmten Einspritzzeit (z.B. 0,5 ms, 1 ms, 2 ms, 5 ms oder dergleichen in dem Injektor mit der frühesten Öffnungszeit vollständig entfernt ist, in der Steuerung 100 in einer separaten Kalibriertabelle als vorgegebener Wert gespeichert.
-
Wird in Schritt S170 festgestellt wird, dass die Leerlaufzeit zwischen den Einspritzungen bei allen Einspritzungen der Mehrphaseneinspritzung der vorgegebene Wert oder weniger ist, ist es nicht erforderlich, den Injektor während der Mehrphaseneinspritzung vorzuerregen. Dementsprechend kann im vorliegenden Fall die Spule 120e vor einer ersten Einspritzung magnetisiert werden, indem der Injektor nur vor der ersten Einspritzung der Mehrphaseneinspritzung vorerregt wird.
-
Zu diesem Zweck bestimmt der Einspritzmodus-Rechner 15 die Vorerregungszeit und den Strombetrag, wie in den vorherigen Schritten S120 und S130 (S180, S190).
-
Darüber hinaus rechnet der Einspritzmodus-Rechner 15 die Einspritzzeit um (S200). Das heißt, die Einspritzzeit der ersten Einspritzung im bestehenden mehrphasigen Einspritzmodus wird auf einen Wert gesetzt, der sich aus der Summe der in Schritt S180 ermittelten Vorerregungszeit und der Einspritzzeit der bestehenden ersten Einspritzung ergibt. Darüber hinaus wird die bestehende Einspritzzeit auf die verbleibenden Einspritzungen der Mehrphaseneinspritzung so angewendet, wie sie ist, mit Ausnahme der ersten Einspritzung. Darüber hinaus wird der vorhandene Injektionswinkel auf den Injektionswinkel der Mehrphaseneinspritzung bei der Haupteinspritzung in unveränderter Form angewendet.
-
Wenn außerdem die Einspritzzeit und der Injektionswinkel jeder Einspritzung durch den Einspritzmodus-Rechner 15 bestimmt werden, erzeugt der Injektor-Ansteuer-Treiber 12 ein Ansteuersignal unter Verwendung von Informationen bezüglich der Anzahl an Einspritzzeiten, der Einspritzzeit und des Injektionswinkels, die durch den Einspritzmodus-Rechner 15 bestimmt werden, und überträgt das Ansteuersignal an den Injektor-Ansteuer-Halbleiter 11. In Bezug auf die erste Einspritzung der Mehrphaseneinspritzung anhand des vom Injektor-Ansteuer-Treiber 12 empfangenen Treibersignals bildet der Injektor-Treiber-Halbleiter 11 eine Stromwellenform zur Vorerregung des Injektors in einigen Abschnitten der Einspritzzeit der ersten Einspritzung und bildet eine Stromwellenform für die Haupteinspritzung in den übrigen Abschnitten (S150). Zu diesem Zeitpunkt wird die Stromwellenform jeder der Mehrphaseneinspritzungen bei der Haupteinspritzung auf die Stromwellenform bei der Haupteinspritzung eingestellt, um die vorhandene Solleinspritzmenge zu erfüllen.
-
Infolgedessen wird der Injektor 120 so angesteuert, dass er vor der ersten Einspritzung der bestehenden n-Stufen-Einspritzung (S220) vorerregt wird.
-
Wird in Schritt S170 festgestellt wird, dass die Leerlaufzeit bei mindestens einer der Einspritzungen bei der bestehenden Mehrphaseneinspritzung einen vorgegebenen Wert überschreitet (S170: Nein), speichert der Einspritzmodus-Rechner 15 alle Impulszahlen der Einspritzungen, bei denen die Leerlaufzeit von der unmittelbar vorhergehenden Einspritzung den vorgegebenen Wert überschreitet (S230). Der Grund dafür ist, dass die Magnetisierung der Spule 120e durch die unmittelbar vorhergehende Einspritzung im Falle der Einspritzung der entsprechenden Impulszahl verschwunden ist, so dass es notwendig ist, die Spule durch die Durchführung der Voreinspritzung unmittelbar vor dem Verschwinden der Magnetisierung erneut zu magnetisieren. Wenn z.B. die vorhandene Haupteinspritzung eine fünfstufige Einspritzung ist und die Leerlaufzeit zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase unter ihnen und die Leerlaufzeit zwischen der vierten Phase und der fünften Phase den vorgegebenen Wert überschreiten, werden die Impulszahlen bei der Einspritzung der zweiten Phase und der fünften Phase in der Steuerung 100 gespeichert.
-
Als nächstes bestimmt der Einspritzmodus-Rechner 15 die Vorerregungszeit und den Strombetrag, auf die gleiche Weise wie in den Schritten S120, S130, S180 und S190 (S240, S250).
-
Darüber hinaus rechnet der Einspritzmodus-Rechner 15 die Einspritzzeit (S260) um. Für die Einspritzzeiten der ersten Einspritzung (Erstphasen-Einspritzung) unter den Mehrphaseneinspritzungen und der Einspritzung entsprechend der in Schritt S230 gespeicherten Impulszahl werden die Werte, die durch Summierung der in Schritt S240 ermittelten Vorerregungszeit und der bestehenden Einspritzzeit erhalten werden, als neue Einspritzzeiten gesetzt. Beispielsweise werden in dem vorgenannten Beispiel Werte, die durch Summierung der Einspritzzeiten der Einspritzungen der ersten Phase, zweiten Phase und fünften Phase und der in Schritt S240 für jede der Einspritzzeiten der bestehenden Einspritzungen der ersten Phase, zweiten Phase und fünften Phase bestimmten Vorerregungszeit erhalten werden, auf neue Einspritzzeiten der Einspritzungen der ersten Phase, zweiten Phase bzw. fünften Phase gesetzt. Darüber hinaus werden die bestehenden Einspritzzeiten auf die verbleibenden Einspritzungen unverändert angewendet. Zum Beispiel werden im vorgenannten Beispiel die bestehenden Einspritzzeiten bei den jeweiligen Einspritzungen der dritten und vierten Phase auf die Einspritzungen der dritten und vierten Phase angewendet, mit Ausnahme der Einspritzungen der ersten Phase, zweiten Phase und fünften Phase, so wie sie sind. Darüber hinaus wird der bestehende Injektionswinkel auf den Injektionswinkel der Mehrphaseneinspritzung bei der Haupteinspritzung unverändert angewendet.
-
Werden außerdem die Einspritzzeit und der Injektionswinkel jeder Einspritzung durch den Einspritzmodus-Rechner 15 bestimmt, so erzeugt der Injektor-Ansteuer-Treiber 12 ein Ansteuersignal unter Verwendung von Informationen bezüglich der Anzahl von Einspritzzeiten, der Einspritzzeit und des Injektionswinkels, die durch den Einspritzmodus-Rechner 15 bestimmt werden, und überträgt das Ansteuersignal an den Injektor-Ansteuer-Halbleiter 11. Der Injektor-Ansteuer-Halbleiter 11 erzeugt bei der Vorerregung und der Haupteinspritzung eine Stromwellenform, die auf dem Treibersignal basiert, das vom Injektor-Ansteuer-Treiber 12 (S270) empfangen wird. Zu diesem Zeitpunkt bildet der Injektor-Ansteuer-Halbleiter 11 eine Stromwellenform für die Vorerregung des Injektors in einigen Abschnitten der Einspritzzeit der ersten Einspritzung und bildet eine Stromwellenform für die Haupteinspritzung in den übrigen Abschnitten. Darüber hinaus bestimmt der Injektor-Ansteuer-Halbleiter 11, ob jede Impulszahl der Mehrphaseneinspritzung der in Schritt S230 gespeicherten Impulszahl in Bezug auf die übrigen Mehrphaseneinspritzungen mit Ausnahme der ersten Phase entspricht, und bildet ebenfalls in Bezug auf die Einspritzungen, die den gespeicherten Impulszahlen entsprechen, eine Stromwellenform zur Vorerregung des Injektors in einigen Abschnitten und eine Stromwellenform für die Haupteinspritzung in den übrigen Abschnitten.
-
Wie aus den in 4 und 5 dargestellten Ergebnissen ersichtlich ist, ist es nach dem Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung gemäß der beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform möglich, die Injektor-Öffnungszeit erheblich zu reduzieren. Nach der in 4 dargestellten herkömmlichen Methode zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung beträgt die durch das Messergebnis des Schwingungssensors geschätzte Öffnungszeit des Injektors etwa 306 µs. Demgegenüber beträgt nach dem Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung gemäß der in 5 dargestellten beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform die durch das Messergebnis des Schwingungssensors geschätzte Injektor-Öffnungszeit ungefähr 176 µs, und es ist möglich, die Injektor-Öffnungszeit auf beinahe die Hälfte der herkömmlichen zu verkürzen.
-
Dementsprechend ist es möglich, innerhalb kurzer Zeit einen linearen Abschnitt (C) zu erreichen, indem man einen ballistischen Abschnitt (A) und einen instationären Abschnitt (B) (Abschnitt mit sehr kleiner Durchflussmenge) durchläuft, wie in 7 dargestellt. Dementsprechend ist es nach einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform möglich, die Durchflussmenge auch bei kurzer Einspritzzeit stabil zu erzeugen, und es ist möglich, die Durchflussmenge auch im ballistischen Abschnitt stabil auszubilden. Darüber hinaus ist es möglich, die Injektoren-Öffnungszeit unabhängig von der Länge der Einspritzzeit konstant zu halten, und es ist auch möglich, die Abweichung der Öffnungszeit unter den Injektoren wesentlich zu verbessern.
-
Zur Erleichterung der Erklärung und genauen Definition werden in den beigefügten Ansprüchen die Begriffe „obere“, „untere“, „innere“, „äußere“, „hoch“, „runter“, „nach oben“, „nach unten“, „vorne“, „hinten“, „rückwärtig“, „innen“, „außen“, „nach innen“, „nach außen“, „innerlich“, „äußerlich“, „intern“, „extern“, „vorwärts“ und „rückwärts“ verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen in Bezug auf die Positionen dieser Merkmale, wie sie in den Figuren dargestellt sind, zu beschreiben. Es versteht sich überdies, dass sich der Begriff „verbinden“ oder seine Ableitungen sowohl auf die direkte als auch auf die indirekte Verbindung beziehen.
-
Die vorstehenden Beschreibungen konkreter beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden zu Illustrations- und Beschreibungszwecken vorgelegt. Sie sollen weder erschöpfend sein noch die vorliegende Erfindung auf die genauen Formen beschränken, die offenbart wurden, und natürlich sind im Lichte der obigen Lehren viele Änderungen und Variationen möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte erfindungsgemäße Prinzipien und deren praktische Anwendung zu erläutern, um es anderen Fachleuten, zu ermöglichen, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie verschiedene Alternativen und Modifikationen von diesen herzustellen und zu verwenden. Der erfindungsgemäße Schutzbereich soll durch die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert sein.
