DE10313862B4

DE10313862B4 - Kraftstoffeinspritzsteuersystem

Info

Publication number: DE10313862B4
Application number: DE10313862.5A
Authority: DE
Inventors: Kanehito Nakamura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2003-03-21
Publication date: 2014-02-20
Anticipated expiration: 2023-03-22
Also published as: DE10313862A1; JP2003278584A; JP3695411B2

Abstract

Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Brennkraftmaschine (1), das einen Injektor (5) auf der Basis eines Einspritzmengenbefehlswerts antreibt, der gemäß Betriebszuständen oder Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine (1) festgelegt ist, wobei das Kraftstoffeinspritzsteuersystem Folgendes aufweist: (a) eine erste Einspritzeinrichtung (10) zum zylinderindividuellen Durchführen einer Mehrfacheinspritzung, in der eine Piloteinspritzung mit einer kleinen Einspritzmenge vor einer nahe einem oberen Totpunkt der Brennkraftmaschine (1) durchgeführten Haupteinspritzung durchgeführt wird, indem der Injektor (5) während eines Kompressionshubs oder eines Expansionshubs der Brennkraftmaschine (1) mehrmals angetrieben wird; (b) eine zweite Einspritzeinrichtung (10) zum zylinderindividuellen Durchführen einer Mehrfacheinspritzung, in der zusätzlich zu der Piloteinspritzung eine Nacheinspritzung mit einer kleinen Einspritzmenge nach der Haupteinspritzung durchgeführt wird, indem der Injektor (5) während des Kompressionshubs oder des Expansionshubs der Brennkraftmaschine (1) mehrmals angetrieben wird; (c) eine erste Drehzahlerfassungseinrichtung (10, 32) zum Erfassen einer maximalen momentanen Brennkraftmaschinendrehzahl während die Mehrfacheinspritzung ohne die Nacheinspritzug durch die erste Einspritzeinrichtung (10) durchgeführt wird; (d) eine zweite Drehzahlerfassungseinrichtung (10, 32) zum Erfassen einer zweiten maximalen momentanen Brennkraftmaschinendrehzahl, während die Mehrfacheinspritzung mit der Nacheinspritzug durch die zweite Einspritzeinrichtung (10) durchgeführt wird; (e) eine Einspritzmengenkorrektureinrichtung (10) zum Vergleichen eines Drehzahlunterschieds zwischen der maximalen momentanen Brennkraftmaschinendrehzahl während der Mehrfacheinspritzung ohne die Nacheinspritzung, die durch die erste Drehzahlerfassungseinrichtung erfasst wird, und der maximalen momentanen Brennkraftmaschinendrehzahl während der Mehrfacheinspritzung mit der Nacheinspritzung, die durch die zweite Drehzahlerfassungseinrichtung erfasst wird, mit einem vorbestimmten Zieldrehzahlunterschied, und zum Erhöhen oder ...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Brennkraftmaschine und insbesondere auf ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem, das eine Piloteinspritzung zum Einspritzen einer kleinen Kraftstoffmenge vor einer Haupteinspritzung zumindest einmal dadurch durchführt, dass ein Elektromagnetventil einer Einspritzvorrichtung bei einem Verdichtungshub oder bei einem Expansionshub der Kraftmaschine angetrieben wird.
Ein Sammel-Kraftstoffeinspritzsystem ist bekannt, das Hochdruckkraftstoff, der in einer Common-Rail gesammelt ist, in verschiedene Zylinder einer Mehrzylinderdieselkraftmaschine einspritzt. Das Sammel-Kraftstoffeinspritzsystem führt eine Piloteinspritzung zumindest einmal durch, um eine kleine Kraftstoffmenge vor einer Haupteinspritzung einzuspritzen, die ein Kraftmaschinendrehmoment erzeugen kann. Die Piloteinspritzung wird dazu ausgeführt, um den Kraftstoff von dem Beginn der Haupteinspritzung an stabil zu verbrennen, so dass Verbrennungsgeräusche und Kraftmaschinenschwingungen reduziert werden, und dass eine Emissionssteuerungsfunktion verbessert wird. Ein Einspritzmengenbefehlswert zum Spezifizieren einer Einspritzmenge des Kraftstoffes wird gemäß Indikatoren einer Kraftmaschinenlast bestimmt, wie zum Beispiel einer Gaspedalposition ACCP, einer Kraftmaschinendrehzahl NE und dergleichen. Im Allgemeinen wird eine Änderung der Tatsächlichen Einspritzmenge hinsichtlich des Einspritzmengenbefehlswertes durch eine Feineinstellung von jeder Einspritzvorrichtung des Zylinders korrigiert.
Jedoch ist die bei der Piloteinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge sehr klein. Zum Beispiel ist die bei der Piloteinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge kleiner als 1 bis 5 mm³ pro Hub (mm³/Hub). Daher könnte sich die Änderung der Einspritzmenge hinsichtlich des Einspritzmengenbefehlswertes aufgrund der Änderung der Einspritzmenge der jeweiligen Einspritzvorrichtung oder einer Verschlechterung der Funktion der Einspritzvorrichtung über die Zeit vergrößern. In einem derartigen Fall besteht die Möglichkeit, dass die Piloteinspritzung eines bestimmten Zylinders verschwinden könnte oder dass eine übermäßige Kraftstoffmenge in einen bestimmten Zylinder bei der Piloteinspritzung eingespritzt wird. Infolgedessen wird die Wirkung der Piloteinspritzung nicht vollständig genutzt.
Die EP 1 020 629 A2 beschreibt ein Steuerungsverfahren für eine selbstzündende Brennkraftmaschine, bei dem anhand der gemessenen Drehzahländerung bis zum oberen Tot-punkt ein Korrekturfaktor für die Voreinspritzung ermittelt wird. Das Verfahren kann auch in Verbindung mit einem Algorithmus zur Zylindergleichstellung verwendet werden.
Die DE 198 55 939 A1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb einer Mehrzylinder-Kolbenbrennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung, bei dem zur Vergleichmäßigung der von den Injektoren den einzelnen Zylindern zuzumessenden Kraftstoffmengen die Energieumsetzung je Zylinder erfasst und die Abweichung von einem vorgegebenen Mittelwert festgestellt und den einzelnen Zylindern zugeordnet wird Die Einspritzzeit für den betreffenden Injektor wird entsprechend von der Motorsteuerung für den normalen Betrieb adaptiert.
Auch die JP 2001-355 500 A beschreibt ein Verfahren zur Zylindergleichstellung mit dem Ziel, die Laufruhe des Mehrzylindermotors zu erhöhen, bei dem die Drehzahländerung der Kurbelwelle im Arbeitstakt mit der durchschnittlichen Drehzahländerung aller Zylinder verglichen und zur Bestimmung einer zylinderindividuellen Korrektureinspritzmenge verwendet wird.
Mittels einer zylinderselektiven Meßmethode zur Erfassung der Laufunruhe werden bei dem Verfahren der DE 197 00 711 A1 zum Ausgleich des systematischen Fehlers an Einspritzvorrichtungen für eine Brennkraftmaschine im unteren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine die tatsachlich eingespritzten Kraftstoffmengen bestimmt und daraus jeweils ein zylinderspezifischer Korrekturfaktor berechnet und abgespeichert. Bei höheren Drehzahlen und Lasten wird dann aufgrund der Korrekturfaktoren die Einspritzzeit und/oder der Einspritzbeginnwinkel zylinderindividuell geändert und damit die Laufruhe der Brennkraftmaschine verbessert.
Die DE 197 20 009 A1 beschreibt ein Verfahren zur Zylindergleichstellung bei dem zur gleichmäßigen Drehmomentabgabe der einzelnen Zylinder insbesondere im Leerlauf der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit der Drehzahldifferenz zwischen Kompression und Expansion der einzelnen Zylinder zylinderindividuelle Adaptionsmengen ermittelt und bei der Berechnung der Gesamteinspritzmenge berücksichtigt werden.
Die JP06-101 532 A offenbart ein Adaptionsverfahren zur Zylindergleichstellung im Leerlauf.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Brennkraftmaschine vorzusehen, das eine Änderung der tatsächlichen Einspritzmenge in Bezug auf einen Einspritzmengenbefehlswert korrigieren kann. Die Änderung der tatsächlichen Einspritzmenge wird zum Beispiel durch eine zeitliche Änderung oder eine Variation der Einspritzmenge einer Einspritzvorrichtung eines jeweiligen Zylinders hervorgerufen.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine erste maximale momentane Drehzahl der Kraftmaschine während einer ersten Mehrfacheinspritzung erfasst, bei der eine Piloteinspritzung und eine Haupteinspritzung durchgeführt werden. Eine zweite maximale momentane Drehzahl der Kraftmaschine wird während einer zweiten Mehrfacheinspritzung erfasst, bei der eine Nacheinspritzung zusätzlich zu der Piloteinspritzung und der Haupteinspritzung durchgeführt wird. Eine Differenz zwischen der ersten und der zweiten maximalen momentanen Drehzahl wird berechnet. Die Drehzahldifferenz wird mit einer vorbestimmten Soll-Drehzahldifferenz verglichen. Eine Nacheinspritzmenge, die gemäß einem Einspritzmengenbefehlswert zum Spezifizieren einer eingespritzten Kraftstoffmenge festgelegt wird, wird so reguliert, dass sich die Drehzahldifferenz im Allgemeinen der Soll-Drehzahldifferenz angleicht, während die zweite Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird.
Ein Korrekturbetrag, nämlich ein korrigierter Betrag der Nacheinspritzmenge, wird als ein erneuerter Lernwert gespeichert. Der Lernwert wird bei dem Einspritzmengenbefehlswert wiedergegeben. Somit wird eine Änderung der tatsächlichen Einspritzmenge in Bezug auf den Einspritzmengenbefehlswert korrigiert, die durch eine zeitliche Änderung oder eine Variation der Einspritzmenge der Einspritzvorrichtung des jeweiligen Zylinders hervorgerufen wird.
Ferner wird bei dem ersteren Schritt des vorstehend beschriebenen Lernvorganges die Piloteinspritzung vor der Haupteinspritzung durchgeführt. Bei dem letzteren Schritt des Lernvorganges wird die Nacheinspritzung zusätzlich durchgeführt. Somit wird die Änderung der tatsächlichen Einspritzmenge in Bezug auf den Einspritzmengenbefehlswert korrigiert, ohne dass die Piloteinspritzung während des Lernvorganges gestoppt wird. Infolgedessen werden die Wirkungen der Piloteinspritzung wie zum Beispiel eine Reduzierung der Verbrennungsgeräusche und der Kraftmaschinenschwingungen oder eine Verbesserung der Emissionssteuerfunktion kontinuierlich genutzt.
Einzelheiten und Vorteile eines Ausführungsbeispiels werden ebenso wie die Betriebsweisen und die Funktionen der dazugehörigen Bauteile aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den Zeichnungen ersichtlich, die allesamt Bestandteil dieser Anmeldung sind. Zu den Zeichnungen:
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Sammel-Kraftstoffeinspritzsteuersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt ein Flussdiagramm eines Lernvorganges einer Piloteinspritzbefehlspulsbreite entsprechend einer Piloteinspritzmenge gemäß dem Ausführungsbeispiel;
3(a) zeigt ein Zeitablaufdiagramm einer Wellenform eines Kraftstoffeinspritzverhältnisses, und 3(b) zeigt ein Zeitablaufdiagramm von Wellenformen einer momentanen Kraftmaschinendrehzahl gemäß dem Ausführungsbeispiel; und
4(a) zeigt eine charakteristische Ansicht einer Beziehung zwischen einer Nacheinspritzmenge und einer Soll-Drehzahldifferenz, und 4(b) zeigt eine charakteristische Ansicht einer Beziehung zwischen der Piloteinspritzmenge und der Piloteinspritzbefehlspulsbreite gemäß dem Ausführungsbeispiel.
Unter Bezugnahme auf die 1 ist ein Sammel-Kraftstoffeinspritzsystem dargestellt. Das Sammel-Kraftstoffeinspritzsystem hat eine Common-Rail 2 als eine Sammelvorrichtung, eine Förderpumpe 3, eine Vielzahl (vier bei dem Ausführungsbeispiel) Elektromagnetkraftstoffeinspritzventile (Einspritzvorrichtungen) 5, und eine elektronische Steuereinheit (ECU) 10. Die Common-Rail 2 sammelt Kraftstoff unter einem hohen Druck entsprechend einem Kraftstoffeinspritzdruck zum Einspritzen des Kraftstoffes in verschiedene Zylinder einer Mehrzylinderkraftmaschine 1 wie zum Beispiel eine Vierzylinder-Dieselkraftmaschine. Die Förderpumpe 3 zieht den Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 7 ein. Dann beaufschlagt die Förderpumpe 3 den Kraftstoff mit Druck und führt ihn unter Druck in die Common-Rail 2 ein. Die Einspritzvorrichtungen 5 spritzen den in der Common-Rail 2 gesammelten Hochdruckkraftstoff in die verschiedenen Zylinder der Kraftmaschine 1 ein. Die ECU 10 steuert die Förderpumpe 3 und die Einspritzvorrichtungen 5 elektronisch.
Die Common-Rail 2 soll den hohen Druck (Common-Rail-Druck) entsprechend dem Kraftstoffeinspritzdruck kontinuierlich sammeln. Daher wird der Common-Rail 2 der Hochdruckkraftstoff von der Förderpumpe 3 durch ein Hochdruckrohr 11 zugeführt. Eine Druckbegrenzungsvorrichtung 13 ist in einem Entlastungsrohr 14 angeordnet, durch die der Kraftstoff von der Common-Rail 2 zu dem Kraftstoffbehälter 7 zurückkehrt. Die Druckbegrenzungsvorrichtung 13 entspannt den Druck, um damit zu verhindern, dass der Common-Rail-Druck einen vorbestimmten Grenzdruck überschreitet.
Die Kraftstoffförderpumpe 3 hat eine allgemein bekannte Niederdruckzuführungspumpe, einen Nocken, zumindest einen Tauchkolben, zumindest eine Druckkammer und ein Auslassventil. Die Förderpumpe zieht den Kraftstoff von dem Kraftstoffbehälter 7 durch eine Drehung einer Pumpenantriebswelle 16 ein, die sich mit einer Kurbelwelle 15 der Kraftmaschine 1 dreht. Der Nocken wird durch die Pumpenantriebswelle 16 gedreht. Der Tauchkolben wird durch den Nocken angetrieben, und er bewegt sich in einem Druckzylinder hin und her, der im Inneren der Druckkammer ausgebildet ist, und zwar zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt. Die Druckkammer beaufschlagt den eingezogenen Kraftstoff durch die Hin- und Herbewegung des Tauchkolbens mit Druck. Das Auslassventil öffnet, wenn der Kraftstoffdruck in der Druckkammer einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Die Förderpumpe 3 hat einen Austrittsanschluss zum Verhindern eines übermäßigen Anstiegs der Kraftstofftemperatur in der Pumpenkammer. Ausgetretener Kraftstoff aus der Förderpumpe 3 wird in den Kraftstoffbehälter 7 über einen Rückführungskanal 17 und einen Rückführungskanal 19 zurückgeführt. Ein Saugsteuerventil (SCV) 4 als ein Elektromagnetaktuator ist in einem Kraftstoffkanal von der Pumpenkammer zu der Druckkammer angeordnet. Das Saugsteuerventil 4 steuert eine Auslassmenge des von der Förderpumpe 3 ausgelassenen Kraftstoffes zu der Common-Rail 2, indem es einen Öffnungsgrad des Kraftstoffkanals reguliert.
Das Saugsteuerventil 4 ist ein Elektromagnetventil, das durch ein Pumpenantriebssignal elektronisch gesteuert wird, welches von der ECU 10 über eine Pumpenantriebsschaltung gesendet wird, um die in die Druckkammer der Förderpumpe 3 eingezogene Kraftstoffmenge zu regulieren. Das Saugsteuerventil 4 ändert den Common-Rail-Druck entsprechend dem Kraftstoffeinspritzdruck. Das Saugsteuerventil 4 ist ein Normal-Offen-Elektromagnetventil, das dann vollständig geöffnet ist, wenn die Erregung gestoppt ist.
Die Einspritzvorrichtung 5, die an dem jeweiligen Zylinder der Kraftmaschine 1 angebracht ist, hat eine Düsennadel, eine Kraftstoffeinspritzdüse, einen Steuerkolben, ein Einspritzsteuerungs-Elektromagnetventil als ein Elektromagnetaktuator und eine Nadelvorspanneinrichtung wie zum Beispiel eine Feder. Die Kraftstoffeinspritzdüse ist mit einem stromabwärtigen Ende von einem Verzweigungsrohr 12 von einer Vielzahl Verzweigungsrohre 12 verbunden, die von der Common-Rail 2 abzweigen. In der Kraftstoffeinspritzdüse ist die Düsennadel untergebracht. Die Düsennadel öffnet oder schließt ein Einspritzloch. Das Einspritzsteuer-Elektromagnetventil reguliert einen Druck in einer Staudrucksteuerkammer des Steuerkolbens, der die Bewegung der Düsennadel steuert. Die Nadelvorspanneinrichtung spannt die Düsennadel in einer Richtung zum Schließen des Einspritzloches vor.
Das Einspritzsteuer-Elektromagnetventil der Einspritzvorrichtung 5 wird durch ein Elektromagnetventilsteuersignal elektronisch gesteuert. Der in der Common-Rail 2 gesammelte Hochdruckkraftstoff wird von der Einspritzvorrichtung 5 in eine Brennkammer des jeweiligen Zylinders der Kraftmaschine 1 eingespritzt, während das Einspritzsteuer-Elektromagnetventil offen ist. Ausgetretener Kraftstoff aus der Einspritzvorrichtung 5 oder zurückgeführter Kraftstoff, der aus der Saudrucksteuerkammer ausgelassen wird, wird zu dem Kraftstoffbehälter 7 durch einen Kraftstoffrückführungskanal 18 und einen Kraftstoffrückführungskanal 19 zurückgeführt.
Die ECU 10 hat einen Microcomputer mit Funktionen einer CPU, die eine Steuerungsverarbeitung und eine Berechnungsverarbeitung durchführt, eine Speichereinheit (ein Speicher wie zum Beispiel ein ROM, ein Stand-by-RAM, ein EEPROM oder ein RAM) zum Speichern von verschiedenen Programmen und Daten, eine Eingabeschaltung, eine Abgabeschaltung, eine Stromversorgungsschaltung, eine Einspritzvorrichtungsantriebsschaltung (EDU), die Pumpenantriebsschaltung und dergleichen. Sensorsignale von verschiedenen Sensoren werden in den Microcomputer eingegeben, nachdem die Signale von analogen Signalen zu digitalen Signalen durch einen A/D-Wandler gewandelt wurden.
Das Kraftstoffeinspritzsystem hat des Weiteren eine Zylinderbestimmungseinrichtung. Die Zylinderbestimmungseinrichtung hat einen Signalrotor, Zähne (Vorsprünge) zur Zylindererfassung und einen Zylinderbestimmungssensor (ein elektromagnetischer Aufnehmer) 31. Der Signalrotor dreht sich gemäß der Drehung der Nockenwelle der Kraftmaschine 1. Zum Beispiel dreht sich der Signalrotor einmal, während sich die Kurbelwelle 15 zweimal dreht. Die Zähne zur Zylindererfassung sind an dem Außenumfang des Signalrotors entsprechend dem jeweiligen Zylinder ausgebildet. Der Zylinderbestimmungssensor 31 gibt ein Zylinderbestimmungssignalpuls (G) gemäß einer Erhöhung oder einer Verringerung eines Abstandes zwischen dem Zylinderbestimmungssensor 31 und den Zähne zur Zylindererfassung ab.
Das Kraftstoffeinspritzsystem hat des Weiteren eine Drehzahlerfassungseinrichtung. Die Drehzahlerfassungseinrichtung hat einen Signalrotor, eine große Anzahl an Zähnen (Vorsprünge) zur Kurbelwinkelerfassung und einen Kurbelwinkelsensor (ein elektromagnetischer Aufnehmer) 32. Der Signalrotor dreht sich gemäß einer Umdrehung der Kurbelwelle 15 der Kraftmaschine 1. Zum Beispiel dreht sich der Signalrotor einmal, während sich die Kurbelwelle 15 einmal dreht. Die Zähne zur Kurbelwinkelerfassung sind an dem Außenumfang des Signalrotors ausgebildet. Der Kurbelwinkelsensor 32 gibt ein Drehzahlsignalpuls (NE-Signalpuls) gemäß einer Erhöhung und einer Verringerung eines Abstandes zwischen dem Kurbelwinkelsensor 32 und den Zähnen zur Kurbelwinkelerfassung ab. Der Kurbelwinkelsensor gibt eine Vielzahl NE-Signalpulse ab, während sich der Signalrotor einmal dreht. Spezifische NE-Signalpulse entsprechen jeweils den oberen Totpunkten von Kolben der Zylinder 1 bis 4. Die ECU 10 erfasst die Kraftmaschinendrehzahl NE durch Messen von Zeitintervallen zwischen den NE-Signalpulsen.
Die ECU 10 hat eine Ausstoßmengensteuereinrichtung (SCV-Steuereinrichtung) zum Berechnen eines optimalen Kraftstoffeinspritzdruckes gemäß Betriebszuständen oder Betriebsbedingungen der Kraftmaschine 1 und zum Antreiben des Saugsteuerventils 4 durch die Pumpenantriebsschaltung. Die ECU 10 berechnet einen Soll-Common-Rail-Druck P_t auf der Grundlage der durch die Drehzahlerfassungseinrichtung erfassten Kraftmaschinendrehzahl NE und einer durch einen Beschleunigungsvorrichtungspositionssensor 33 erfassten Beschleunigungsvorrichtungsposition ACCP. Um den Soll-Common-Rail-Druck P_t zu erreichen, steuert die ECU 10 die durch die Förderpumpe 3 unter Druck zugeführte Kraftstoffmenge durch Regulieren des Pumpenantriebssignals (die Antriebsstromstärke) zu dem Saugsteuerventil 4.
Vorzugsweise sollte das Pumpenantriebssignal zu dem Saugsteuerventil 4 so geregelt werden, dass ein tatsächlicher Common-Rail-Druck P_c, der durch einen in der Common-Rail 2 angebrachten Common-Rail-Drucksensor 35 erfasst ist, sich im Allgemeinen dem Soll-Common-Rail-Druck P_t angleicht, um dadurch die Kraftstoffeinspritzgenauigkeit zu verbessern. Vorzugsweise sollte der Antriebsstrom in dem Saugsteuerventil 4 durch eine Pulsdauersteuerung gesteuert werden. Eine präzise digitale Steuerung wird dadurch erreicht, dass die Pulsdauersteuerung verwendet wird, bei der der Ventilöffnungsgrad des Saugsteuerventils 4 durch Regulieren des Ein-Aus-Verhältnisses des Pumpenantriebssignals pro Zeiteinheit, des Erregungszeitperiodenverhältnisses oder des Pulsdauerverhältnisses gemäß dem Soll-Common-Rail-Druck P_t geändert wird.
Die ECU 10 steuert für jeden Zylinder eine Befehlseinspritzmenge (ein Einspritzmengenbefehlswert) zum Spezifizieren der von der Einspritzvorrichtung 5 eingespritzten Kraftstoffmenge. Die ECU 10 hat eine Einspritzmengenbestimmungseinrichtung, eine Einspritzzeitgebungsbestimmungseinrichtung, eine Einspritzzeitperiodenbestimmungseinrichtung und eine Einspritzvorrichtungsantriebseinrichtung. Die Einspritzmengenbestimmungseinrichtung berechnet die optimale Befehlseinspritzmenge (den optimalen Einspritzmengenbefehlswert: Q_fin) gemäß der Kraftmaschinendrehzahl NE und der Beschleunigungsvorrichtungsposition ACCP zum Beispiel auf der Grundlage eines charakteristischen Kennfelds, das anhand von Experimenten im Voraus erstellt wurde. Die Einspritzzeitgebungsbestimmungseinrichtung berechnet eine optimale Befehlseinspritzzeitgebung P_fin zum Spezifizieren einer Zeitgebung der Kraftstoffeinspritzung gemäß der Kraftmaschinendrehzahl NE und der Befehlseinspritzmenge Q_fin zum Beispiel auf der Grundlage einer anderen charakteristischen Abbildung, die anhand von Experimenten im voraus erstellt wurde. Die Einspritzzeitperiodenbestimmungseinrichtung berechnet eine Befehlseinspritzzeitperiode (Einspritzbefehlspulsbreite TQ) zum Spezifizieren einer Zeitperiode der Kraftstoffeinspritzung gemäß dem Common-Rail-Druck P_c und der Befehlseinspritzmenge Q_fin zum Beispiel auf der Grundlage einer weiteren charakteristischen Abbildung, die anhand von Experimenten im voraus erstellt wurde. Die Einspritzvorrichtungsantriebseinrichtung speist einen Einspritzvorrichtungsantriebsstrom (ein Einspritzbefehlspuls, ein TQ-Puls), der eine Wellenform eines Pulses aufweist, in das Elektromagnetventil der Einspritzvorrichtung 5 durch die Einspritzvorrichtungsantriebsschaltung ein.
Die Einspritzvorrichtung 5, die einem spezifischen Zylinder entspricht, kann eine Mehrfacheinspritzung durchführen, bei der der Kraftstoff zumindest zweimal während eines Zyklus der Kraftmaschine 1 eingespritzt wird, das heißt, während sich die Kurbelwelle 15 zweimal dreht, und zwar über einen Kurbelwinkel (CA) von 720°. Zum Beispiel werden die Piloteinspritzung und die Haupteinspritzung jeweils zumindest einmal bei der Mehrfacheinspritzung durchgeführt. Ein Einlasshub, ein Verdichtungshub, ein Entlastungshub (ein Verbrennungshub) und ein Auslasshub sind bei dem Zyklus der Kraftmaschine 1 in dieser Reihenfolge enthalten. Insbesondere kann die Einspritzvorrichtung 5 die Mehrfacheinspritzung während eines Verbrennungszyklus des jeweiligen Zylinders der Kraftmaschine 1 durchführen.
Die ECU 10 hat des weiteren eine andere Einspritzmengenbestimmungseinrichtung, eine Intervallbestimmungseinrichtung und eine andere Einspritzzeitgebungsbestimmungseinrichtung. Die letztere Einspritzmengenbestimmungseinrichtung berechnet jeweilige Einspritzmengen, die bei der Mehrfacheinspritzung eingespritzt werden. Insbesondere berechnet die letztgenannte Einspritzmengenbestimmungseinrichtung eine Piloteinspritzmenge Q_pilot des bei der Piloteinspritzung eingespritzten Kraftstoffes und eine Haupteinspritzmenge Q_main des bei der Haupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffes gemäß den Betriebszuständen oder Bedingungen der Kraftmaschine 1 und der Befehlseinspritzmenge Q_fin. Die Intervallbestimmungseinrichtung berechnet ein Zeitintervall T_int zwischen der Piloteinspritzung und der Haupteinspritzung gemäß der Befehlseinspritzzeitgebung T_fin und der Piloteinspritzmenge Q_pilot. Die letztere Einspritzzeitperiodenbestimmungseinrichtung berechnet eine Piloteinspritzzeitperiode (Piloteinspritzbefehlspulsbreite CQ_pilot) zum Spezifizieren einer Zeitperiode einer Piloteinspritzung gemäß der Piloteinspritzmenge Q_pilot und dem Common-Rail-Druck P_c. Die letztere Einspritzzeitperiodenbestimmungseinrichtung berechnet außerdem eine Haupteinspritzzeitperiode (Haupteinspritzbefehlspulsbreite CQ_main) zum Spezifizieren einer Zeitperiode der Haupteinspritzung gemäß der Haupteinspritzmenge Q_main und dem Common-Rail-Druck P_c.
Die ECU 10 berechnet die Befehlseinspritzmenge Q_fin, die Befehlseinspritzzeitgebung T_fin und den Soll-Common-Rail-Druck P_t gemäß der Kraftmaschinendrehzahl NE, der Beschleunigungsvorrichtungsposition ACCP und dergleichen. Die Befehlseinspritzmenge Q_FIN, die Befehlseinspritzzeitgebung T_FIN, der Soll-Commom-Rail-Druck P_t, die Piloteinspritzmenge Q_PILOT und die Haupteinspritzmenge Q_MAIN können angesichts des Common-Rail-Druckes P_c oder von verschiedenen Erfassungssignalen hinsichtlich Informationen der Betriebszustände der Kraftmaschine 1 korrigiert werden. Die Erfassungssignale werden durch einen Kühlwassertemperatursensor und einen Kraftstofftemperatursensor als Betriebszustandserfassungseinrichtungen oder von anderen Sensoren wie zum Beispiel ein Einlasslufttemperatursensor, ein Einlassluftdrucksensor und ein Einspritzzeitgebungssensor abgegeben. Die Piloteinspritzbefehlspulsbreite TQ_PILOT und die Haupteinspritzbefehlspulsbreite TQ_MAIN können in ähnlicher Weise abgewandelt werden.
Das Lernkorrekturverfahren der Piloteinspritzbefehlsbreite TQ hinsichtlich der Piloteinspritzmenge Q_PILOT wird auf der Grundlage der 1 bis 4 beschrieben. Eine in der 2 gezeigte Steuerroutine wird in vorbestimmten Zeitintervallen nach dem Einschalten eines Zündschalters wiederholt.
Bei einem Schritt S1 wird bestimmt, ob ein stationärer Leerlaufzustand für die Mehrfacheinspritzung mit der Piloteinspritzung erfasst wird oder nicht. Der stationäre Leerlaufzustand wird erfasst, wenn die Kraftmaschinendrehzahl NE gleich wie oder kleiner als ein vorbestimmte Drehzahl (zum Beispiel 1000 Umdrehungen pro Meile), die Gaspedalposition gleich wie oder kleiner als ein vorbestimmter Wert (zum Beispiel 0%) und eine Fahrzeuggeschwindigkeit gleich wie oder kleiner als ein vorbestimmter Wert (zum Beispiel 0 km/h) erfasst werden. Falls das Ergebnis bei dem Schritt S1 „NEIN” lautet, dann verlässt der Vorgang die in der 2 gezeigte Steuerroutine.
Falls das Ergebnis bei dem Schritt S1 „JA” lautet, dann führt die ECU 10 fortlaufend eine erste Mehrfacheinspritzung mit der Piloteinspritzung durch Antreiben der Einspritzvorrichtung 5 zumindest zweimal während des Verdichtungshubs oder des Entlastungshubs der Kraftmaschine 1 durch, wie dies durch eine durchgezogene Linie in der 3(a) gezeigt ist, und zwar bei dem Schritt S2. In der 3(a) stellt „R” ein Kraftstoffeinspritzverhältnis dar. Bei der ersten Mehrfacheinspritzung mit der Piloteinspritzung wird die Piloteinspritzung zum Einspritzen einer kleinen Menge (die Piloteinspritzmenge Q_PILOT) des Kraftstoffes vor der Haupteinspritzung durchgeführt.
Falls die Befehlseinspritzmenge Q_FIN 6 mm³/Hub beträgt, dann werden dabei die Piloteinspritzmenge zum Beispiel auf 1 mm³/Hub festgelegt, und daher wird die Haupteinspritzmenge zum Beispiel auf 5 mm³/Hub festgelegt. Die Piloteinspritzbefehlspulsbreite TQ_PILOT wird gemäß der Piloteinspritzmenge Q_PILOT und dem Common-Rail-Druck P_c festgelegt. Die Haupteinspritzbefehlspulsbreite TQ_MAIN gemäß der Haupteinspritzmenge Q_MAIN und dem Common-Rail-Druck P_c festgelegt. Der Common-Rail-Druck P_c beträgt zum Beispiel 30 MPa.
Als nächstes führt die ECU 10 bei einem Schritt S3 eine FCCB-Steuerung durch, d. h. eine Steuerung zum Reduzieren von Differenzen der Drehzahländerungen der verschiedenen Zylinder. Bei der FCCB-Steuerung wird die Änderung der Drehzahl von jedem Zylinder der Kraftmaschine 1 während jedem Verbrennungszyklus des Zylinders erfasst. Dann wird die Änderung der Drehzahl des jeweiligen Zylinders mit einem Durchschnittswert der Drehzahländerungen von allen Zylindern verglichen. Dann wird die Piloteinspritzmenge Q_PILOT oder die Haupteinspritzmenge Q_MAIN auf einen Optimalwert für den jeweiligen Zylinder reguliert, so dass die Drehzahländerungen der Zylinder ausgeglichen werden.
Insbesondere berechnet die ECU 10 eine momentane Drehzahl für jeden Verbrennungszyklus von jedem Zylinder durch Berechnen der Zeitintervalle zwischen den NE- Signalpulsen, die von dem Kurbelwinkelsensor 32 eingegeben werden. Dann wird das maximale Intervall des NE-Signalpulses, der in einem Bereich von einem Kurbelwinkel von 90° vor dem unteren Totpunkt (BTDC) bis zu dem Kurbelwinkel von 90° nach dem oberen Totpunkt (ATDC) als eine minimale momentane Drehzahl N₁ des Zylinders eingegeben. Das minimale Intervall des NE-Signalpulses, der in dem Bereich von dem Kurbelwinkel 90° BTDC bis zu dem Kurbelwinkel von 90° ATDC erfasst wird, wird als eine maximale momentane Drehzahl N_h des Zylinders eingegeben.
Nachdem die vorstehend beschriebene Berechnung für jeden Zylinder durchgeführt wurde, wird eine jeweilige Zylinderdrehzahldifferenz ΔN_K zwischen der maximalen momentanen Drehzahl N_H und der minimalen momentanen Drehzahl N_L für den jeweiligen Zylinder berechnet. Dann wird ein Durchschnittswert ΣΔN_K der Drehzahländerungen von allen Zylindern berechnet. Dann werden Differenzen Δv der Drehzahländerungen von den Zylindern, und zwar Differenzen Δv zwischen den Drehzahländerungen der jeweiligen Zylinder und dem Durchschnittswert ΣΔN_K berechnet.
Die Piloteinspritzmenge Q_PILOT oder die Haupteinspritzmenge Q_MAIN von jedem Zylinder wird um einen Einspritzmengenkorrekturwert ΔQ_FCCB so vermehrt oder verringert, dass die Drehzahländerungen der verschiedenen Zylinder ausgeglichen werden. Falls eine Gesamteinspritzmenge Q_TOTAL, die eine Summe der Piloteinspritzmenge Q_PILOT und der Haupteinspritzmenge Q_MAIN ist, 6 mm³/Hub beträgt, dann wird ein Sechstel des Einspritzmengenkorrekturwertes ΔQ_FCCB entsprechend jedem Zylinder zu der Piloteinspritzmenge Q_PILOT hinzugefügt, wie dies durch eine folgende Gleichung (1-a) gezeigt ist, und fünf Sechstel des Einspritzmengenkorrekturwertes ΔQ_FCCB wird der Haupteinspritzmenge Q_MAIN hinzugefügt, wie dies durch eine folgende Gleichung (1-b) gezeigt ist. Alternativ kann der gesamte Einspritzmengenkorrekturwert ΔQ_FCCB zu der Piloteinspritzmenge Q_PILOT hinzugefügt werden, oder er kann zu der Haupteinspritzmenge Q_MAIN hinzugefügt werden. Alternativ kann der Einspritzmengenkorrekturwert ΔQ_FCCB in ein Verhältnis geteilt werden, das sich von dem Verhältnis gemäß dem Ausführungsbeispiel unterscheidet. Q_PILOT ← Q_PILOT + ΔQ_FCCB·(1/6) (1-a) Q_MAIN ← Q_MAIN + ΔQ_FCCB·(5/6) (1-b)
Als nächstes wird bestimmt, ob die Differenzen Δv der Drehzahländerungen von den Zylindern gleich wie oder kleiner als ein vorbestimmter Wert v_a bei einem Schritt S4 ist oder nicht. Falls das Ergebnis „NEIN” lautet, dann werden die Vorgänge bei den Schritten S3 und S4 wiederholt, bis die Differenzen Δv gleich wie oder kleiner als der vorbestimmte Wert v_a werden. Falls die Differenzen Δv sich nicht unterhalb des vorbestimmten Wertes v_a annähern, dann wird bestimmt, dass die Einspritzvorrichtung 5 eines bestimmten Zylinders gestört ist. In einem derartigen Fall kann eine Warnleuchte aufleuchten, um einen Austausch zu empfehlen, und gleichzeitig kann der Lernvorgang gestoppt werden.
Falls das Ergebnis bei dem Schritt S4 „JA” lautet, dann wird ein Durchschnittswert der maximalen momentanen Drehzahl N_H des jeweiligen Zylinders bei der ersten Mehrfacheinspritzung ohne Nacheinspritzung berechnet, und er wird zu einer ersten maximalen momentanen Drehzahl NE_max1 umgewandelt. Dann wird in Schritt S5 die erste maximal momentane Drehzahl NE_max1 in dem Speicher wie zum Beispiel den Standby-ROM oder den EEPROM gespeichert. Wie dies durch die durchgezogene Linie und durch eine gestrichelte Linie des Kraftstoffeinspritzverhältnisses R in der 3(a) gezeigt ist, wird das Elektromagnetventil der Einspritzvorrichtung 5 als nächstes dreimal während des Verdichtungshubs oder während des Expansionshubs der Kraftmaschine 1 angetrieben. Somit wird bei dem Schritt S6 die zweite Mehrfacheinspritzung einschließlich der Nacheinspritzung zusätzlich zu der Haupteinspritzung und der Piloteinspritzung durchgeführt. Eine kleine Menge (die Nacheinspritzmenge Q_AFTER) des Kraftstoffes wird bei der Nacheinspritzung nach der Haupteinspritzung eingespritzt.
Wenn sich die Befehlseinspritzmenge Q_FIN zum Beispiel bis zu 7 mm³/Hub durch die Nacheinspritzmenge Q_AFTER vermehrt hat, dann beträgt die Piloteinspritzmenge Q_PILOT 1 mm³/Hub, und die Haupteinspritzmenge Q_MAIN beträgt 5 mm³/Hub. Die Nacheinspritzmenge Q_AFTER wird im Allgemeinen auf denselben Wert wie die Piloteinspritzmenge Q_PILOT festgelegt, nämlich zum Beispiel 1 mm³/Hub. Die Piloteinspritzbefehlspulsbreite TQ_PILOT ist im Allgemeinen gleich wie in jenem Fall, wenn die Nacheinspritzung nicht durchgeführt wird. In ähnlicher Weise ist die Haupteinspritzbefehlspulsbreite TQ_MAIN im Allgemeinen gleich wie in jenem Fall, wenn die Nacheinspritzung nicht durchgeführt wird. Eine Nacheinspritzbefehlspulsbreite TQ_AFTER wird auf denselben Wert wie die Piloteinspritzbefehlspulsbreite TQ_PILOT festgelegt.
Bei der zweiten Mehrfacheinspritzung einschließlich der Nacheinspritzung werden die Zeitintervalle des durch den Kurbelsensor 32 erfassten NE-Signalpulses so berechnet, dass die momentane Drehzahl des jeweiligen Zylinders bei jedem Verbrennungshub berechnet wird. Dann wird das minimale Zeitintervall des NE-Signalpulses, das in dem Bereich des Kurbelwinkels von 90° BTDC bis zu dem Kurbelwinkel von 90° ATDC erfasst wird, als die maximale momentane Drehzahl N_h des Zylinders eingegeben. Der Durchschnittswert der maximalen momentanen Drehzahl N_h des jeweiligen Zylinders während der zweiten Mehrfacheinspritzung mit der Nacheinspritzung wird zu einer zweiten momentanen maximalen Drehzahl NE_max2 umgewandelt und in den Speicher wie zum Beispiel den Standby-RAM oder dem EEPOM bei dem Schritt S7 gespeichert.
Wie dies in der 3(b) gezeigt ist, wird als nächstes eine Drehzahldifferenz ΔNE dadurch berechnet, dass die erste momentane Drehzahl NE_max1 von der zweiten momentanen Drehzahl NE_max2 bei dem Schritt S8 subtrahiert wird, wie dies durch eine folgende Gleichung (2) gezeigt wird. In der 3(b) stellt eine durchgezogene Linie eine Wellenform der momentanen Kraftmaschinendrehzahl NE in jenem Fall dar, wenn die Nacheinspritzung nicht durchgeführt wird, und eine gestrichelte Linie stellt die momentane Kraftmaschinendrehzahl NE in jenem Fall dar, wenn die Nacheinspritzung durchgeführt wird. ΔNE = NE_max2 – NE_max1 (2)
Als nächstes wird die bei dem Schritt S8 berechnete Drehzahldifferenz ΔNE mit einer Soll-Drehzahldifferenz ΔNE' verglichen, die anhand von Experimenten im Voraus bestimmt wurde. Die Soll-Drehzahldifferenz ΔNE' entspricht einer Summe der gesamten Einspritzmenge Q_TOTAL der ersten Mehrfacheinspritzung und der Nacheinspritzmenge Q_AFTER. Während der zweiten Mehrfacheinspritzung mit der Nacheinspritzung wird die Nacheinspritzmenge Q_AFTER durch einen Einspritzmengenkorrekturwert Q_AFTER so reguliert, dass sich die Drehzahldifferenz ΔNE im Allgemeinen der Soll-Drehzahldifferenz ΔNE' angleicht, wie dies in der 2 (a) bei dem Schritt S9 gezeigt ist.
Insbesondere wird eine Nacheinspritzlernkorrekturpulsbreite ΔTQ_AFTER, die gemäß der Nacheinspritzmenge Q_AFTER und dem Common-Rail-Druck P_c festgelegt ist, der Nacheinspritzbefehlspulsbreite Q_AFTER des betreffenden Zylinders bei dem Schritt S9 zugefügt, wie dies durch eine folgende Gleichung (3) gezeigt ist. TQ_AFTER ← TQ_AFTER + ΔTQ_AFTER (3)
Als nächstes wird die Nacheinspritzlernkorrekturpulsbreite ΔTQ_AFTER zu einer Piloteinspritzlernkorrekturpulsbreite ΔTQ_PILOT, nämlich ein Lernwert umgewandelt, und er wird in den Speicher wie zum Beispiel den Standby-RAM oder den EEPROM bei dem Schritt S10 gespeichert. Der Druck in dem Zylinder im Zeitraum des Starts nach der Nacheinspritzung unterscheidet sich von dem Druck in dem Zylinderzeitraum bei dem Start der Piloteinspritzung. Daher sollte die Piloteinspritzlernkorrekturpulsbreite ΔTQ_PILOT vorzugsweise mit einem Korrekturkoeffizienten α multipliziert werden, der angesichts einer Differenz des Druckes in dem Zylinder zwischen dem Zeitraum zum Starten der Piloteinspritzung und dem Zeitraum zum Starten der Nacheinspritzung bestimmt wird, wie dies durch eine folgende Gleichung (4) gezeigt wird. ΔTQ_PILOT ← ΔTQ_AFTER·α (4)
Als nächstes wird die Piloteinspritzlernkorrekturpulsbreite ΔTQ_PILOT in einer Q-TQ Abbildung wiedergegeben, die anhand von Experimenten oder Beziehungen der Piloteinspritzmenge Q_PILOT, der Piloteinspritzbefehlspulsbreite TQ_PILOT und des Common-Rail-Druckes P_c erstellt wurde. Insbesondere werden die Charakteristika der Piloteinspritzbefehlspulsbreite TQ_PILOT entsprechend der Piloteinspritzmenge Q_PILOT durch die Piloteinspritzlernkorrekturpulsbreite ΔTQ_PILOT erneuert, wie dies durch die in der 4(b) gezeigten Q-TQ Abbildung gezeigt ist. Eine durchgezogene Linie in der 4(b) zeigt die Charakteristika der Piloteinspritzbefehlspulsbreite TQ_PILOT vor der Erneuerung. Eine gestrichelte Linie in der 4(b) zeigt die Piloteinspritzbefehlspulsbreite TQ_PILOT nach der Erneuerung. Dann werden die erneuerten Charakteristika der Piloteinspritzbefehlspulsbreite TQ_PILOT in den Speicher zum Beispiel den Standby-Speicher oder den EEPROM bei dem Schritt S11 gespeichert. Die Vorgänge von dem Schritt S5 zu dem Schritt S11 werden für jeden Zylinder wiederholt, und die Piloteinspritzlernkorrekturpulsbreite ΔTQ_PILOT von jedem Zylinder wird gespeichert. Danach verlässt der Vorgang die in der 2 gezeigte Steuerroutine.
Nachdem die Charakteristika der Piloteinspritzbefehlspulsbreite TQ_PILOT entsprechend der Piloteinspritzmenge TQ_PILOT erneuert wurden, wird die Piloteinspritzmenge Q_PILOT gemäß der Befehlseinspritzmenge Q_FIN der Kraftmaschinendrehzahl NE auf der Grundlage einer Abbildung (NE-Q-Abbildung) berechnet. Dann wird die Piloteinspritzbefehlspulsbreite TQ_PILOT gemäß dem Common-Rail-Druck P_c und der Piloteinspritzmenge Q_PILOT auf der Grundlage der erneuerten Q-TQ-Abbildung berechnet, wie dies durch die gestrichelte Linie in der 4(b) gezeigt ist.
Wie dies durch die folgende Gleichung (5) gezeigt ist, kann die endgültige Piloteinspritzmenge Q_PILOT eine Summe von einem Sechstel des Einspritzmengenkorrekturwertes ΔQ_FCCB und der Piloteinspritzmenge Q_PILOT sein, die gemäß der Befehlseinspritzmenge Q_FIN und der Kraftmaschinendrehzahl NE berechnet wird. Alternativ kann der gesamte Einspritzmengenkorrekturwert ΔQ_FCCB zu der Haupteinspritzmenge Q_MAIN addiert werden. Alternativ kann der gesamte Einspritzmengenkorrekturwert ΔQ_FCCB andererseits zu der Piloteinspritzmenge Q_PILOT und der Haupteinspritzmenge Q_MAIN in einem anderen Verhältnis als bei dem Ausführungsbeispiel addiert werden. Q_PILOT ← Q_PILOT + ΔQ_FCCB·(1/6) (5)
Wie dies durch die folgende Gleichung (6) gezeigt ist, kann die endgültige Piloteinspritzbefehlspulsbreite TQ_PILOT bei dem Leerlaufvorgang eine Summe von einem Sechstel einer FCCB-Lernkorrekturpulsbreite ΔTQ_FCCB und der Piloteinspritzbefehlspulsbreite TQ_PILOT sein, falls die Piloteinspritzlernkorrekturpulsbreite ΔTQ_PILOT bei einem anderen Betrieb als bei dem Leerlaufbetrieb berechnet wird. Die FCCB-Lernkorrekturpulsbreite ΔTQ_FCCB entspricht dem Einspritzmengenkorrekturwert ΔQ_FCCB. TQ_PILOT ← TQ_PILOT + ΔTQ_FCCB·(1/6) (6)
Wenn der Kurbelwinkel der Kraftmaschine 1 ein Kurbelwinkel zum Starten der Piloteinspritzung ist, dann wird der TQ-Puls mit der endgültigen Piloteinspritzbefehlspulsbreite TQ_PILOT auf das Elektromagnetventil der Einspritzvorrichtung 5 aufgebracht. Somit wird die Änderung der tatsächlichen Einspritzmenge hinsichtlich der Piloteinspritzmenge Q_PILOT von jedem Zylinder reduziert.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird der Lernvorgang während der Nacheinspritzung durchgeführt, nicht aber während der Piloteinspritzung. Die Erfassungsgenauigkeit der Drehzahl NE, die in jenem Fall erfasst wird, wenn der Lernvorgang während der Nacheinspritzung durchgeführt wird, ist größer als die Erfassungsgenauigkeit in jenem Fall, wenn der Lernvorgang bei der Piloteinspritzung durchgeführt wird. Dies ist dadurch begründet, dass die Temperatur in dem Zylinder während der Nacheinspritzung hoch ist, und daher wird die gesamte eingespritzte Kraftstoffmenge verbrannt und zu der Rotationsenergie umgewandelt. Im Gegensatz dazu wird bei der Piloteinspritzung ein Teil des eingespritzten Kraftstoffes nicht verbrannt, und dieser wird nicht zu der Rotationsenergie umgewandelt.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird die Nacheinspritzung bei der optimalen Zeitgebung durchgeführt, so dass die Nacheinspritzung stabilisiert wird. Falls die Nacheinspritzung unmittelbar nach der Haupteinspritzung durchgeführt wird, dann könnte die Nacheinspritzmenge aufgrund einer Druckwelle in einem Hochdruckrohrsystem schwanken oder ein Verbrennungszustand der Haupteinspritzung durch die Nacheinspritzung beeinträchtigt werden. Falls andererseits die Nacheinspritzung sehr viel später als die Haupteinspritzung durchgeführt wird, dann könnte sich die Temperatur in dem Zylinder verringern, und der bei der Nacheinspritzung eingespritzte Kraftstoff könnte nicht vollständig verbrannt werden.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird die in dem Speicher gespeicherte Q-TQ-Abbildung dadurch korrigiert, dass die Nacheinspritzlernkorrekturpulsbreite ΔTQ_AFTER bei der Piloteinspritzlernkorrekturpulsbreite ΔTQ_PILOT wiedergegeben wird. Somit wird die Änderung der tatsächlichen Einspritzmenge hinsichtlich des Piloteinspritzmengenbefehlswertes Q_PILOT korrigiert, die durch Änderungen oder durch eine Schwankung über die Zeit der Einspritzmenge von jeder Einspritzvorrichtung hervorgerufen wird.
Somit kann eine Verschlechterung der Piloteinspritzung oder ein übermäßiger Anstieg der Piloteinspritzmenge verhindert werden. Daher wird die Piloteinspritzung stabil durchgeführt, und die Wirkungen der Piloteinspritzung werden ausreichend genutzt. Infolgedessen werden die Verbrennungsgeräusche und die Kraftmaschinenschwingungen reduziert, und die Emissionssteuerfunktion wird durch die Piloteinspritzung verbessert, da die Piloteinspritzung die Verbrennung von dem Beginn der Haupteinspritzung an stabilisiert.
Bei der Piloteinspritzung öffnet sich die Düsennadel, wenn eine Verzögerungszeitperiode von dem Zeitpunkt zum Starten der Aussendung des TQ-Pulses zu dem Elektromagnetventil der Einspritzvorrichtung 5 verstrichen ist. Andererseits schließt die Düsennadel, wenn eine andere Verzögerungszeitperiode von dem Zeitpunkt zum Stoppen der Aussendung des TQ-Pulses verstrichen ist. Jedoch unterscheidet sich der Druck in dem Zylinder beim Zeitpunkt zum Starten der Piloteinspritzung, die vor der Haupteinspritzung durchgeführt wird, von dem Druck beim Zeitpunkt zum Starten der Nacheinspritzung nach der Haupteinspritzung. Daher wird die tatsächliche Öffnungszeitgebung oder die tatsächliche Schließzeitgebung der Düsennadel bei der Piloteinspritzung verglichen mit der Öffnungszeitgebung oder der Schließzeitgebung vorgerückt oder verzögert, und zwar auf der Grundlage der TQ-Pulsbreite, die den Lernwert wiedergibt.
Falls die Öffnungszeitgebung oder die Schließzeitgebung der Düsennadel bei der Piloteinspritzung auf der Grundlage der TQ-Pulsbreite festgelegt wird, die den Lernwert wiedergibt, welcher beim Durchführen der Nacheinspritzung berechnet wird, dann könnte die tatsächliche Einspritzmenge größer oder kleiner als die optimale Piloteinspritzmenge Q_pilot sein. Daher wird bei dem Ausführungsbeispiel der Lernwert durch den Korrekturkoeffizienten α multipliziert, der angesichts der Differenz des Common-Rail-Druckes oder des Druckes in dem Zylinder zwischen der Piloteinspritzung und der Nacheinspritzung bestimmt wird. Somit wird der endgültige Lernwert ΔTQ_pilot berechnet. Somit wird die Änderung der tatsächlichen Einspritzmenge reduziert, die durch die Änderung des Common-Rail-Druckes oder des Druckes in dem Zylinder hervorgerufen wird. Wenn dementsprechend die Piloteinspritzung durchgeführt wird, dann wird die optimale Piloteinspritzmenge Q_pilot des Kraftstoffes in jedem Zylinder korrekt eingespritzt, die gemäß den Betriebszuständen der Kraftmaschine 1 festgelegt wird.
Das Sammel-Kraftstoffeinspritzsystem führt die Piloteinspritzung zum Einspritzen einer kleinen Kraftstoffmenge vor der Haupteinspritzung durch, indem das Elektromagnetventil der Einspritzvorrichtung 5 bei dem Verdichtungshub oder bei dem Expansionshub der Kraftmaschine bei dem ersteren Schritt des Lernvorganges angetrieben wird. Das Kraftstoffeinspritzsystem führt die Nacheinspritzung nach der Haupteinspritzung zusätzlich zu der Piloteinspritzung durch, indem das Elektromagnetventil der Einspritzvorrichtung 5 bei dem Verdichtungshub oder bei dem Expansionshub der Kraftmaschine 1 bei dem letzteren Schritt des Lernvorganges angetrieben wird. Somit wird die Änderung der tatsächlichen Einspritzmenge hinsichtlich des Piloteinspritzmengenbefehlswertes korrigiert, die durch die Änderung bzw. die Schwankung über die Zeit der Einspritzmenge des Zylinders hervorgerufen wird, während die Piloteinspritzung während des Lernvorganges fortlaufend durchgeführt wird. Infolgedessen werden die Wirkungen der Piloteinspritzung zum Reduzieren der Verbrennungsgeräusche und der Kraftmaschinenschwingungen bzw. zum Verbessern der Emissionssteuerfunktion fortlaufend genutzt.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung auf ein Sammel-Kraftstoffeinspritzsystem angewendet. Alternativ kann die Erfindung auf ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine ohne Common-Rail angewendet werden, wobei das Kraftstoffeinspritzsystem eine Kraftstoffmenge entsprechend einem Einspritzmengenbefehlswert durch Antreiben von Aktuatoren wie zum Beispiel Elektromagnetventile oder Einspritzvorrichtungen einspritzt.
Bei dem Ausführungsbeispiel hat das Kraftstoffeinspritzsystem eine Einrichtung zum Erfassen des stationären Leerlaufzustandes. Der stationäre Leerlaufzustand wird dann erfasst, wenn die Kraftmaschinendrehzahl NE gleich wie oder kleiner als die vorbestimmte Drehzahl (zum Beispiel 1000 Umdrehungen pro Minute), die Beschleunigungsvorrichtungsposition gleich wie oder kleiner als der vorbestimmte Wert (zum Beispiel 0%) und die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich wie oder kleiner als der vorbestimmte Wert (zum Beispiel 0 km/h) erfasst werden. Der stationäre Leerlaufzustand der Kraftmaschine 1 wird noch wirksamer dadurch erfasst, wenn eingegebene Informationen kombiniert werden, wenn ein EIN-Signal einer Handbremse erfasst wird, Informationen einer Vergrößerung oder einer Verringerung einer elektrischen Last der Schweinwerfer, eines Autoradios, einer Klimaanlage, einer Heizung oder einer Lüftung, eingegebene Informationen, wenn ein Getriebehebel zu einer Neutralposition geschaltet wird, eingegebene Informationen, wenn ein ausgewählter Hebel zu einem Neutralbereich oder in einen Parkbereich geschaltet wird, oder eingegebene Informationen wenn ein Kupplungspedal durch einen Fahrer niedergedrückt wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird der Lernwert ΔTQ_pilot unter dem Common-Rail-Druck (der Kraftstoffeinspritzdruck) entsprechend dem stationären Leerlaufzustand bei dem Lernvorgang berechnet. Alternativ kann der Lernwert ΔTQ_pilot unter verschiedenen Common-Rail-Drücken (die verschiedenen Kraftstoffeinspritzdrücke) wie zum Beispiel dem Common-Rail-Druck bei jenem Zeitraum berechnet werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 20 km/h, 40 km/h oder 60 km/h beträgt. Alternativ kann der Lernwert ΔTQ_pilot unter verschiedenen Kraftmaschinendrehzahlen, den verschiedenen Kraftmaschinenlasten oder dergleichen berechnet werden. Somit werden die Piloteinspritzbefehlspulsbreiten TQ_pilot entsprechend den verschiedenen Kraftstoffeinspritzdrücken, die bei dem tatsächlichen Betrieb des Fahrzeugs üblich sind, dadurch korrigiert, dass die Lernwerte ΔTQ_pilot gemäß den verschiedenen Kraftstoffeinspritzdrücken, Kraftmaschinendrehzahlen, Kraftmaschinenlasten oder dergleichen korrigiert werden.
Die Abbildung kann durch Lernwerte entsprechend den Kraftstoffeinspritzdrücken, Kraftmaschinendrehzahlen und Kraftmaschinenlasten außer den vorstehend genannten verschiedenen Kraftstoffeinspritzdrücken, Drehzahlen und Kraftmaschinenlasten interpoliert werden. Somit wird die Piloteinspritzbefehlspulsbreite TQ_pilot in dem gesamten Betriebsbereich der Kraftmaschine 1 korrigiert. Alternativ kann eine Vielzahl Q-TQ-Abbildungen entsprechend den verschiedenen Kraftstoffeinspritzdrücken, die in dem Speicher im Voraus gespeichert wurden, durch den Lernwert ΔTQ_pilot entsprechend dem stationären Leerlaufzustand erneuert werden. In diesem Fall sollte der Lernwert ΔTQ_pilot durch einen Druckkorrekturkoeffizienten korrigiert werden, der angesichts des Drucks und dergleichen bestimmt wird. Somit wird die Piloteinspritzbefehlspulsbreite TQ_pilot in dem gesamten Betriebsbereich der Kraftmaschine 1 korrigiert.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird die ECU 10 so eingerichtet, dass der Lernvorgang während des stationären Leerlaufzustands startet. Alternativ kann der Lernvorgang dann gestartet werden, wenn ein manueller Schalter im Inneren einer Fahrgastzelle eingeschaltet wird oder wenn die Kraftmaschinenlast 0 beträgt, oder wenn ein anderer Lernzustand eingerichtet ist. Es kann bestimmt werden, ob die anderen Lernzustände eingerichtet sind oder nicht, und zwar zum Beispiel auf der Grundlage von Informationen der Ausschaltvorgänge des Zündschalters, einem Kilometerstand des Fahrzeugs, einer Betriebszeit der Kraftmaschine oder einem Verschlechterungsgrad der Einspritzfunktion (Einspritzmengengenauigkeit) über die Zeit.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird der Standby-RAM oder der EEPROM als der Speicher zum Speichern des Lernwerts verwendet. Alternativ kann ein nicht-flüchtiger Speicher wie zum Beispiel ein EPROM oder ein Flashspeicher oder andere Speichermedien wie zum Beispiel eine DVD-ROM, eine CD-ROM oder eine flexible Diskette zum Speichern des Lernwertes verwendet werden. In diesem Fall werden die gelernten Inhalte auch dann aufrecht erhalten, wenn der Zündschalter ausgeschaltet wurde oder wenn der Kraftmaschinenschlüssel aus einem Schließzylinder gezogen wurde.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird die Nacheinspritzlernkorrekturpulsbreite ΔTQ_After zu der Piloteinspritzlernkorrekturpulsbreite ΔTQ_Pilot umgewandelt und gespeichert. Alternativ kann die Nacheinspritzlernkorrekturpulsbreite ΔTQ_After bei der Berechnung der jeweiligen Kraftstoffeinspritzpulsbreiten der Mehrfacheinspritzung wiedergegeben werden, das heißt die Piloteinspritzbefehlspulsbreite TQ_Pilot, die Haupteinspritzbefehlspulsbreite TQ_Main und die Nacheinspritzbefehlspulsbreite TQ_After. Alternativ kann der Nacheinspritzmengenkorrekturwert ΔQ_After bei der Berechnung der jeweiligen Einspritzmengen der Mehrfacheinspritzung wiedergegeben werden, das heißt die Piloteinspritzmenge Q_Pilot, die Haupteinspritzmenge Q_Main und die Nacheinspritzmenge Q_After.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird der Startwert der Nacheinspritzmenge Q_After im allgemeinen auf den selben Wert wie die Piloteinspritzmenge Q_Pilot festgelegt. Alternativ kann der Startwert der Nacheinspritzmenge Q_After auch auf eine Summe aus der Piloteinspritzmenge Q_Pilot und einem Sechstel des gesamten FCCB-Korrekturwertes ΔQ_FCCB festgelegt werden. Alternativ kann die anfängliche Nacheinspritzmenge Q_After proportional zu der Piloteinspritzmenge Q_Pilot festgelegt sein, so dass das Verhältnis der Haupteinspritzmenge Q_Main zu der Piloteinspritzmenge Q_Pilot zum Beispiel 1:2 oder 2:3 beträgt. In diesem Fall sollte die Soll-Drehzahldifferenz ΔNE' gemäß dem Verhältnis der Nacheinspritzmenge Q_After zu der Piloteinspritzmenge Q_Pilot geändert werden.

Claims

Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Brennkraftmaschine (1), das einen Injektor (5) auf der Basis eines Einspritzmengenbefehlswerts antreibt, der gemäß Betriebszuständen oder Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine (1) festgelegt ist, wobei das Kraftstoffeinspritzsteuersystem Folgendes aufweist: (a) eine erste Einspritzeinrichtung (10) zum zylinderindividuellen Durchführen einer Mehrfacheinspritzung, in der eine Piloteinspritzung mit einer kleinen Einspritzmenge vor einer nahe einem oberen Totpunkt der Brennkraftmaschine (1) durchgeführten Haupteinspritzung durchgeführt wird, indem der Injektor (5) während eines Kompressionshubs oder eines Expansionshubs der Brennkraftmaschine (1) mehrmals angetrieben wird; (b) eine zweite Einspritzeinrichtung (10) zum zylinderindividuellen Durchführen einer Mehrfacheinspritzung, in der zusätzlich zu der Piloteinspritzung eine Nacheinspritzung mit einer kleinen Einspritzmenge nach der Haupteinspritzung durchgeführt wird, indem der Injektor (5) während des Kompressionshubs oder des Expansionshubs der Brennkraftmaschine (1) mehrmals angetrieben wird; (c) eine erste Drehzahlerfassungseinrichtung (10, 32) zum Erfassen einer maximalen momentanen Brennkraftmaschinendrehzahl während die Mehrfacheinspritzung ohne die Nacheinspritzug durch die erste Einspritzeinrichtung (10) durchgeführt wird; (d) eine zweite Drehzahlerfassungseinrichtung (10, 32) zum Erfassen einer zweiten maximalen momentanen Brennkraftmaschinendrehzahl, während die Mehrfacheinspritzung mit der Nacheinspritzug durch die zweite Einspritzeinrichtung (10) durchgeführt wird; (e) eine Einspritzmengenkorrektureinrichtung (10) zum Vergleichen eines Drehzahlunterschieds zwischen der maximalen momentanen Brennkraftmaschinendrehzahl während der Mehrfacheinspritzung ohne die Nacheinspritzung, die durch die erste Drehzahlerfassungseinrichtung erfasst wird, und der maximalen momentanen Brennkraftmaschinendrehzahl während der Mehrfacheinspritzung mit der Nacheinspritzung, die durch die zweite Drehzahlerfassungseinrichtung erfasst wird, mit einem vorbestimmten Zieldrehzahlunterschied, und zum Erhöhen oder Verringern einer Nacheinspritzmenge, die auf der Grundlage des Einspritzmengenbefehlswerts festgelegt ist, um den Drehzahlunterschied im Wesentlichen an den Zieldrehzahlunterschied anzupassen, während die Mehrfacheinspritzung mit der Nacheinspritzung durchgeführt wird; und (f) eine Lernwertspeichereinrichtung (10) zum Aktualisieren und Speichern eines Einspritzmengenkorrekturwerts der Nacheinspritzmenge, die durch die Einspritzmengenkorrektureinrichtung (10) erhöht oder verringert ist, als einen Lernwert, mit dem der Einspritzmengenbefehlswert korrigiert wird.
Kraftstoffeinspritzsteuersystem für die Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Einspritzeinrichtung (10) die Nacheinspritzmenge, die auf der Grundlage des Einspritzmengenbefehlswerts festgelegt ist, festlegt, um im Wesentlichen gleich zu der Piloteinspritzmenge, die auf der Grundlage des Einspritzmengenbefehlswerts festgelegt ist, oder gleich zu einer Einspritzmenge zu sein, die mit der Piloteinspritzmenge zusammenhängt.
Kraftstoffeinspritzsteuersystem für die Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Einspritzmengenbefehlswert eine Befehlseinspritzmenge, die gemäß den Betriebszuständen oder den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine (1) festgelegt ist, oder eine Befehlseinspritzzeitspanne ist, die gemäß der Befehlseinspritzmenge festgelegt ist, der Lernwert ein Lernwert, mit dem die Befehlseinspritzmenge korrigiert wird, oder ein Lernwert ist, mit dem die Befehlseinspritzzeitspanne korrigiert wird, und das Kraftstoffeinspritzsteuersystem des Weiteren eine Lernwertkorrektureinrichtung (10) aufweist, die den Lernwert mit einem Korrekturkoeffizienten korrigiert, der unter Berücksichtigung einer Druckänderung in einem Zylinder der Brennkraftmaschine (1) zwischen einer Startzeit der Piloteinspritzung und einer Startzeit der Nacheinspritzung bestimmt wird.
Kraftstoffeinspritzsteuersystem für die Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 3, wobei das Kraftstoffeinspritzsteuersystem eine Drehzahländerung von jedem Zylinder der Brennkraftmaschine (1) erfasst, während die Mehrfacheinspritzung ohne die Nacheinspritzung durch die erste Einspritzeinrichtung (10) durchgeführt wird, das System einen Erfassungswert der Drehzahländerung von jedem Zylinder mit einem Durchschnittswert der Drehzahländerungen aller Zylinder vergleicht, und das System eine Steuerung zum Regulieren des Einspritzmengenbefehlswerts, der Befehlseinspritzmenge oder der Befehlseinspritzzeitspanne für jeden Zylinder durchführt, so dass die Drehzahländerungen zwischen den Zylindern geglättet werden.