DE10331067A1

DE10331067A1 - Einspritzsteuerung für ein Kraftstoffsystem mit gemeinsamer Zuführung

Info

Publication number: DE10331067A1
Application number: DE10331067A
Authority: DE
Inventors: James A. West; James E. Jr. Canton McCarthy
Original assignee: Detroit Diesel Corp
Current assignee: Detroit Diesel Corp
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2004-02-26
Also published as: US20040025849A1; US6848414B2

Abstract

Ein System und ein Verfahren zum Steuern mehrerer Kraftstoffeinspritzungen während eines einzigen Verbrennungszyklus für einen mehrzylindrigen Verbrennungsmotor, welcher ein Kraftstoffverteilungssystem mit gemeinsamer Zuführung aufweist, bestimmen den Einspritzbeginn für die Vor- und die Haupteinspritzung auf der Basis der Kurbelwellenposition, während die Nacheinspritzungen auf der Zeitsteuerung der Haupteinspritzung und einer Injektor-Ausschaltverzögerung, welche unter Verwendung des tatsächlichen Zuführungsdrucks bestimmt wird, basieren. Ein Einstellungspunkt des Zuführungsdrucks wird auf der Basis der gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen bestimmt, wobei diese eine oder mehrere Fluidtemperaturen und den gegenwärtigen Betriebsmodus umfassen, um eine genauere Einspritzsteuerung zu ermöglichen.

Description

HINERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung eines Kraftstoffsystems mit gemeinsamer Zuführung in einem mehrzylindrigen Verbrennungsmotor.
2. Technischer Hintergrund
Kraftstoffsysteme mit gemeinsamer Zuführung werden bei verschiedenen Typen von Verbrennungsmotoren, wie beispielsweise Dieselmotoren, verwendet. Ein Speicher bzw. eine Zuführung wird verwendet, um eine Verteilung des Kraftstoffs im Hinblick auf Injektoren bzw. Düsen, welche mit jedem Zylinder des Motors verbunden sind, vorzunehmen. Ein Motorsteuermodul ist mit verschiedenen Motorelementen verbunden, wobei dies eine oder mehrere Kraftstoffpumpen und Kraftstoffinjektoren umfaßt, um den Kraftstoff, welcher jedem Zylinder zugeleitet wird, zu messen, das bedeutet, die Menge und Zeitsteuerung der Kraftstoffzuleitung zu steuern, um letztlich die Leistung und die Emissionswerte des Motors zu steuern.
Bei einem Versuch, die Motorleistung und Kraftstoffwirtschaftlichkeit bei Verminderung der Emissionswerte zu verbessern, wurde eine Anzahl von Strategien entwickelt, um die Kraftstoffeinspritzung zu steuern. Eine derartige Strategie verwendet mehrere Kraftstoffeinspritzungen während eines einzigen Verbrennungszyklus. Abhängig von der speziellen Anwendung und den Betriebsbedingungen, kann die Kraftstoffeinspritzung für einen einzigen Verbrennungszyklus beispielsweise in eine Voreinspritzung, eine Haupteinspritzung und eine oder mehrere Nacheinspritzungen geteilt werden. Die Menge und die Zeitsteuerung jeder Einspritzung sollten genau gesteuert werden, um die erwünschten Vorteile einer Verwendung mehrerer Einspritzungen zu erreichen, insbesondere bei den Vor- und Nacheinspritzungen, wegen deren relativ kleineren Volumenwerten und Lebensdauern. Es beeinflussen jedoch viele Faktoren die Einspritzvorgänge, wie beispielsweise der Kraftstoffdruck der gemeinsamen Zuführung und die Injektorenanregungszeit, wodurch dies zu einer schwierig zu lösenden Aufgabe gemacht wird. Eine Steuerungsstrategie des Stands der Technik, welche für herkömmliche Kraftstoffsysteme, welche Injektoren mit elektronischer Einheit (EUI's, für engl.: electronic unit injectors) verwenden, verwendet wird, bestimmt den Einspritzbeginn für die Haupteinspritzung auf der Basis des Beginns der Einspritzzeit und der Dauer der Voreinspritzung. Obgleich diese Strategie für herkömmliche EUI-Systeme annehmbar ist, sind die Dauern der Vor- und Nacheinspritzungen für ein System mit gemeinsamer Zuführung eine Funktion des Kraftstoffdrucks in der gemeinsamen Zuführung und sind daher schwierig genau zu steuern.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung fanden verschiedene Unzulänglichkeiten der Ansätze des Stands der Technik und entwickelten ein System und ein Verfahren zum Steuern mehrerer Kraftstoffeinspritzungen für Kraftstoffsysteme mit gemeinsamer Zuführung, wovon angenommen wird, daß dies eine genauere Steuerung, insbesondere bei Übergangsbetriebsbedingungen, ermöglicht, was zu einer verbesserten Motorleistung und Kraftstoffwirtschaftlichkeit bei Verminderung der Emissionswerte beitragen kann.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung schafft ein System und ein Verfahren zum Steuern mehrerer Kraftstoffeinspritzungen während eines einzigen Verbrennungszyklus für einen mehrzylindrigen Verbrennungsmotor, welcher ein Kraftstoffverteilungssystem mit gemeinsamer Zuführung aufweist, wobei der Einspritzbeginn für die Vor- und Haupteinspritzung auf der Kurbelwellenposition basiert, während Nacheinspritzungen auf der Zeitsteuerung der Haupteinspritzung und einer Injektor-Einschalt-Verzögerung und/oder einer Injektor-Ausschalt-Verzögerung basieren, welche unter Verwendung des tatsächlichen Zuführungsdrucks bestimmt wird. Ein Einstellungspunkt des Zuführungsdrucks wird auf der Basis der gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen bestimmt, wobei diese eine oder mehrere Fluidtemperaturen und den gegenwärtigen Betriebsmodus umfassen, um eine genauere Einspritzsteuerung zu ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung umfaßt ferner rechnerlesbare Speichermedien mit gespeicherten Anweisungen, welche durch einen Rechner ausgeführt werden können, um mehrere Kraftstoffeinspritzungen während eines einzigen Verbrennungszyklus für einen mehrzylindrigen Verbrennungsmotor, welcher ein Kraftstoffverteilungssystem mit gemeinsamer Zuführung aufweist, zu steuern, wobei der Einspritzbeginn für die Vor- und Haupteinspritzung auf der Kurbelwellenposition basiert, während Nacheinspritzungen auf der Zeitsteuerung der Haupteinspritzung und einer Injektor-Einschalt-Verzögerung und/oder einer Injektor-Ausschalt-Verzögerung basieren, welche unter Verwendung des tatsächlichen Zuführungsdrucks bestimmt wird. Die rechnerlesbaren Speichermedien können ferner Anweisungen zum Bestimmen eines Einstellungspunkts des Zuführungsdrucks auf der Basis der gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen umfassen, wobei diese den Motorbetriebsmodus und eine oder mehrere Fluidtemperaturen umfassen.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Anzahl von Vorteilen. Beispielsweise steuert die vorliegende Erfindung die Einspritzzeitsteuerung für Vor- und Haupteinspritzung auf der Basis der Kurbelwellenposition, anstatt zuzulassen, daß die Hauptzeitsteuerung eine Funktion des tatsächlichen Zuführungsdrucks in Verbindung mit Voreinspritzzeitsteuerung, Anregungszeit und der Lücke zwischen Vor- und Haupteinspritzung ist. Dies ermöglicht eine bessere Steuerung der Voreinspritzung mit relativ kleinerer Menge und kürzerer Dauer sowie besser angepaßte Haupteinspritzungen. Ferner schafft die vorliegende Erfindung eine Strategie, welche generell einfacher zu kalibrieren ist und eine genauere Steuerung des tatsächlichen Einspritzbeginns ermöglicht, insbesondere für die Haupteinspritzung, wenn der Mehrfacheinspritzmodus aktiv ist.
Verschiedene weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind einfach aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Ausführungsweise der Erfindung bei Betrachtung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist ein schematisches Diagramm bzw. ein Blockschaltbild, welches die Arbeitsweise eines Systems bzw. Verfahrens zum Steuern mehrerer Kraftstoffeinspritzungen während eines einzigen Verbrennungszyklus für ein Kraftstoffsystem eines Verbrennungsmotors mit gemeinsamer Zuführung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist ein Blockschaltbild, welches die Bestimmung eines Einstellungspunkts des Zuführungsdrucks gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 ist ein Blockschaltbild, welches die Kraftstoffmessungssteuerung für mehrere Kraftstoffeinspritzungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; Die 4A-4C sind Zeitsteuerungsdiagramme, welche den Injektorstrom und die entsprechende Injektornadelbewegung für beispielhafte Einspritzvorgänge gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen; und
5 ist ein Flußdiagramm, welches den Betrieb eines Systems und eines Verfahrens zum Steuern mehrerer Kraftstoffeinspritzungen während eines einzigen Verbrennungszyklus für ein Kraftstoffsystem mit gemeinsamer Zuführung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
GENAUE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS (DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE)
1 zeigt ein schematisches Diagramm bzw. ein Blockschaltbild, welches die Arbeitsweise eines Systems bzw. eines Verfahrens zum Steuern mehrerer Kraftstoffeinspritzungen für einen Verbrennungsmotor, welcher ein Kraftstoffverteilungssystem mit gemeinsamer Zuführung aufweist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Für gewöhnlich Fachkundige ist zu ersehen, daß die mehreren Kraftstoffeinspritzungen umfassen, was typischerweise als Haupteinspritzung in Verbindung mit einer Voreinspritzung, welche vor der Haupteinspritzung erfolgt, und/oder einer oder mehreren Nacheinspritzungen, welche nach der Haupteinspritzung erfolgen, bezeichnet wird. Obgleich die Haupteinspritzung generell eine Einspritzung mit längerer Dauer ist, welche eine größere Kraftstoffmenge als die Vor- und Nacheinspritzungen zuleitet, ist das Prinzip der Erfindung für andere Anwendungen und Betriebsbedingungen gültig, ungeachtet der relativen Dauern der Einspritzvorgänge und der entsprechenden Mengen des zugeleiteten Kraftstoffs.
Ein beispielhaftes System 10 umfaßt einen mehrzylindrigen Verbrennungsmotor mit Kompressionszündung, wie etwa einen Dieselmotor 12, welcher in einem Fahrzeug 14 eingebaut sein kann, abhängig von der speziellen Anwendung. Bei einem Ausführungsbeispiel umfaßt das Fahrzeug 14 einen Schlepper/Sattelanhänger 16. Ein Dieselmotor 12 ist in dem Schlepper/Sattelanhänger 16 eingebaut und ist mit verschiedenen Sensoren und Betätigungsvorrichtungen, welche an dem Motor 12 angeordnet sind, und dem Schlepper/Sattelanhänger 16 über einen Motor- und Fahrzeug-Kabelbaum verbunden. Bei anderen Anwendungen kann der Motor 12 zum Betreiben von Industrie- und Konstruktionsanlagen verwendet werden, oder bei stationären Anwendungen zum Antreiben von Generatoren, Kompressoren und/oder Pumpen und ähnlichem.
Ein elektronisches Motorsteuerungsmodul (ECM, für engl.: engine control module) 20 empfängt Signale, welche durch Motorsensoren 22 und Fahrzeugsensoren 24 erzeugt werden, und verarbeitet die Signale, um Motor- und/oder Fahrzeug-Betätigungsvorrichtungen, wie beispielsweise Kraftstoffinjektoren 26, zu steuern. Das ECM 20 umfaßt vorzugsweise rechnerlesbare Speichermedien, welche generell durch die Bezugsziffer 28 angezeigt werden, zum Speichern von Daten, welche Anweisungen, welche durch einen Rechner ausgeführt werden können, zum erfindungsgemäßen Steuern des Motors 12 und insbesondere der Zeitsteuerung und der Menge des Kraftstoffs, welcher in die Zylinder eingespritzt wird, darstellen. Die rechnerlesbaren Speichermedien 28 können ferner Kalibrierungsinformationen in Verbindung mit Arbeitsvariablen, Parametern und ähnlichem umfassen. Bei einem Ausführungsbeispiel umfassen die rechnerlesbaren Speichermedien 28 einen Arbeitsspeicher (RAM) 30 in Verbindung mit verschiedenen Permanentspeichern, wie etwa einem Festwertspeicher (ROM) 32, und einen Permanentspeicher (NVRAM) 34. Die rechnerlesbaren Speichermedien 28 sind über einen Standard-Steuerungs-/Adressen-Bus mit einem Mikroprozessor 38 und einer Eingabe-Ausgabe-Schaltungsanordung (I/O-Schaltungsanordnung) 36 verbunden. Für gewöhnlich Fachkundige ist zu ersehen, daß die rechnerlesbaren Speichermedien 28 verschiedene Typen physikalischer Vorrichtungen zur zeitweiligen und/oder dauerhaften Speicherung von Daten umfassen können, wobei dies Festkörpervorrichtungen, magnetische Vorrichtungen, optische Vorrichtungen und/oder Kombinationsvorrichtungen umfaßt. Beispielsweise können die rechnerlesbaren Speichermedien 28 unter Verwendung einer oder mehrerer physikalischer Vorrichtungen, wie etwa einem DRAM, PROM's, EPROM's, EEPROM's, einem Schnellspeicher oder ähnlichem verwirklicht werden. Abhängig von der speziellen Anwendung können die rechnerlesbaren Speichermedien ferner Floppy Disks, CD-ROM, DVD und ähnliches umfassen.
Bei einer typischen Anwendung verarbeitet ein ECM 20 Eingangssignale von Motorsensoren 22 und Fahrzeugsensoren/-schaltern 24 durch Ausführen von Anweisungen, welche auf rechnerlesbaren Speichermedien 28 gespeichert sind, um geeignete Ausgangssignale zur Steuerung eines Motors 12 durch. entsprechende Betätigungsvorrichtungen zu erzeugen. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfassen die Motorsensoren 22 einen Zeitsteuerungsvergleichssensor (TRS, für engl.: timing reference sensor) 40, welcher eine Anzeige der Kurbelwellenposition liefert und verwendet werden kann, um die Motordrehzahl, vorzugsweise in Umdrehungen pro Minute (U/min), zu bestimmen. Wie unten genauer beschrieben, wird die Kurbelwellenposition ferner vorzugsweise verwendet, um den Einspritzbeginn (BOI, für engl.: beginning of injection) für die Voreinspritzung (wenn diese aktiv ist) und die Haupteinspritzung zu bestimmen. Ein Öldrucksensor (OPS, für engl.: oil pressure sensor) 42 und ein Öltemperatursensor (OTS, für engl.: oil temperature sensor) 44 werden verwendet, um den Druck bzw. die Temperatur des Motoröls zu überwachen.
Ein Lufttemperatursensor (ATS, für engl.: air temperature sensor) 46 wird verwendet, um eine Anzeige der gegenwärtigen Ansaugluft- bzw. der Umgebungslufttemperatur zu liefern. Ein Turbo-Druckverstärkungs-Sensor (TBS, für engl.: turbo boost sensor) 48 wird verwendet, um eine Anzeige der Druckverstärkung eines Turboladers, welcher vorzugsweise ein Turbolader mit veränderlicher geometrischer Gestalt bzw. mit veränderlicher Düse ist, zu liefern. Wie gewöhnlich Fachkundigen bekannt ist, kann der TBS 48 ferner verwendet werden, um eine Anzeige des Verteileransaugdrucks zu liefern. Ein Kühlmitteltemperatursensor (CTS, für engl.: coolant temperature sensor) 50 wird verwendet, um eine Anzeige der Kühlmitteltemperatur zu liefern. Ein oder mehrere Fluidtemperaturen, wie etwa die Öltemperatur, die Lufttemperatur, die Kühlmitteltemperatur und ähnliches, können verwendet werden, um einen erwünschten Einstellungspunkt des Zuführungsdrucks zu bestimmen, wie unter Bezug auf 2 genauer beschrieben.
Abhängig von der speziellen Bauweise und Anwendung des Motors können verschiedene weitere Sensoren aufgenommen werden. Beispielsweise umfassen Motoren, welche eine Abgasrückführung (EGR, für engl.: exhaust gas recirculation) verwenden, vorzugsweise einen EGR-Temperatur-Sensor (ETS) 51 und einen EGR-Durchfluß-Sensor (EFS, für engl.: EGR flow sensor) 53.
Fluidverteilungssysteme mit gemeinsamer Zuführung können einen oder mehrere Drucksensoren umfassen, um den Druck in der gemeinsamen Zuführung zu erfassen und ein entsprechendes Signal zu der Drucksteuerung in dem ECM 20 zu liefern. Wie zuvor beschrieben, können Systeme mit gemeinsamer Zuführung verwendet werden, um eine Verteilung des Kraftstoffs im Hinblick auf die Kraftstoffinjektoren vorzunehmen, welche durch das ECM 20 gesteuert werden. Das Kraftstoffsystem mit gemeinsamer Zuführung umfaßt vorzugsweise einen Sensor 52 des übereinstimmenden Kraftstoffdrucks (CFPS, für engl.: corresponding fuel pressure sensor). Ähnlich können ein Drucksensor 54 des Zwischenkühler-Kühlmittels (ICPS, für engl.: intercooler coolant pressure sensor) und ein Temperatursensor 56 des Zwischenkühler-Kühlmittels (ICTS, für engl.: intercooler coolant temperature sensor) vorgesehen werden, um den Druck und die Temperatur des Zwischenkühler-Kühlmittels zu erfassen. Der Motor 12 umfaßt ferner vorzugsweise einen Kraftstofftemperatursensor (FTS, für engl.: fuel temperature sensor) 58 und einen Synchronisations-Vergleichssensor (SRS, für engl.: synchronous reference sensor) 60. Der SRS 60 liefert eine Anzeige eines bestimmten Zylinders in der Auslösungsreihenfolge des Motors 12. Dieser Sensor kann verwendet werden, um die Steuerung einer Anordnung mehrerer Motoren, wie etwa bei einigen stationären Generatoranwendungen verwendet, zu koordinieren bzw. zu synchronisieren.
Der Motor 12 kann ferner einen Ölstandsensor (OLS, für engl.: oil level sensor) 62 umfassen, um verschiedene Motorschutzfunktionen im Hinblick auf einen niedrigen Ölstand zu ermöglichen. Ein Kraftstoffdrosselungssensor (FRS, für engl.: fuel restriction sensor) 64 kann verwendet werden, um einen Kraftstoffilter zu überwachen und eine Warnung zum Zweck vorbeugender Wartung zu liefern. Ein Kraftstoffdrucksensor (FPS, für engl.: fuel pressure sensor) 68 liefert eine Anzeige des Kraftstoffdrucks, um vor einem bevorstehenden Verlust der Leistung und der Kraftstoffversorgung des Motors zu warnen. Ähnlich liefert ein Kurbelgehäusedrucksensor (CPS, für engl.: crankcase pressure sensor) 66 eine Anzeige des Kurbelgehäusedrucks, welche dadurch für verschiedene Motorschutzfunktionen verwendet werden kann, daß eine plötzliche Erhöhung des Kurbelgehäusedrucks, welche eine Funktionsstörung des Motors anzeigt, erfaßt wird.
Das System 10 umfaßt vorzugsweise verschiedene Sensoren/Schalter 24 zum Überwachen von Fahrzeugbetriebsparametern und Fahrereingaben, welche beim Steuern des Fahrzeugs 14 und des Motors 12 verwendet werden. Beispielsweise können die Fahrzeugsensoren/-schalter 24 einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (VSS, für engl.: vehicle speed sensor) 70 umfassen, welcher eine Anzeige der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit liefert. Ein Kühlmittelstandsensor (CLS, für engl.: coolant level sensor) 72 überwacht den Stand des Motorkühlmittels in einer Fahrzeug-Wärmeableitungsvorrichtung. Schalter, welche verwendet werden, um einen Motorbetriebsmodus auszuwählen oder den Betrieb des Motors 12 bzw. des Fahrzeugs 14 in anderer Weise zu steuern, können einen Motorbremswählschalter 74, welcher vorzugsweise die Auswahl von schwach, mittel, stark und aus ermöglicht, Geschwindigkeitsregelungsschalter 76, 78 und 80, einen Diagnoseschalter 82 sowie verschiedene optionale Digital- und/oder Analogschalter 84, wie beispielsweise einen Leerlauf-Höchstdrehzahl-Schalter, umfassen. Das ECM empfängt ferner Signale, welche mit einem Gas- bzw. Fußpedal 86, einer Kupplung 88 und einer Bremse 90 verbunden sind. Das ECM 20 kann ferner die Position eines Schlüsselschalters bzw. Zündschalters 92 sowie eine Systemspannung, welche durch eine Fahrzeugbatterie 94 geliefert wird, überwachen, um die gegenwärtigen Betriebsbedingungen zu bestimmen und den Motor 12 und/oder das Fahrzeug 14 zu steuern.
Das ECM 20 kann mit verschiedenen Ausgabevorrichtungen des Fahrzeugs verbunden sein, wie etwa Statusanzeigen/-lampen 96, Analoganzeigen 98, Digitalanzeigen 100 und verschiedenen Analog-/Digitalmeßgeräten 102. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet das ECM 20 eine industrielle Standard-Datenverbindung 104, um verschiedene Status- und/oder Steuermeldungen zu übertragen, welche Motordrehzahl, Gaspedalposition, Fahrzeuggeschwindigkeit und ähnliches umfassen können. Vorzugsweise stimmt die Datenverbindung 104 mit SAE 11939 und SAE 11587 überein, um verschiedene Hilfs-, Diagnose- und Steuerungsinformationen für andere Motorsysteme, Nebensysteme und angeschlossene Vorrichtungen, wie etwa eine Anzeige 100, zu liefern. Vorzugsweise umfaßt das ECM 20 eine Steuerlogikschaltung, um die gegenwärtigen Betriebsbedingungen von Motor und Umgebung zu bestimmen, um entsprechende Verstärkungen für eine PID und/oder eine Drucksteuerung mit Vorwärtsregelung auszuwählen, um den Druck in einem oder mehreren Fluidverteilungssystemen mit gemeinsamer Zuführung zu steuern. Wie genauer unter Bezug auf 2 beschrieben, bestimmt das ECM vorzugsweise mindestens einen gegenwärtigen Betriebsmodus, die Öltemperatur und die Motordrehzahl, um einen erwünschten Einstellungspunkt des Zuführungsdrucks zu bestimmen. Der Einstellungspunkt des Zuführungsdrucks kann sodann durch eine geeignete Zuführungsdrucksteuerung bzw. einen Zuführungsdruckregler in dem ECM 20 verwendet werden, um eine oder mehrere Kraftstoffpumpen derart zu steuern, daß diese den erwünschten Druck der gemeinsamen Zuführung liefern. Eine derartige Steuerung ist in der gemeinsam gehaltenen und gemeinsam anhängigen Schrift der laufenden U.S.-Nr. 10, (Aktenzeichen DDC 0482 PUS/01-1-117) mit dem Titel „System and Method for Common Rail Pressure Control" beschrieben, deren Offenbarung hiermit durch Verweis vollständig aufgenommen ist.
Eine Verbindung mit einem Hilfswerkzeug 106 kann periodisch über die Datenverbindung 104 hergestellt werden, um ausgewählte Parameter, welche in dem ECM 20 gespeichert werden, zu programmieren und/oder Diagnoseinformationen von dem ECM 20 zu empfangen. Ebenso kann über die Datenverbindung 104 eine Verbindung eines Rechners 108 mit der geeigneten Hardware und Software hergestellt werden, um Informationen zu dem ECM 20 zu übertragen und verschiedene Informationen über den Betrieb des Motors 12 und/oder des Fahrzeugs 14 zu empfangen. Ähnlich können ein Sender-Empfänger 110 und eine Antenne 112 verwendet werden, um Programminformationen, Diagnoseinformationen oder andere Informationen drahtlos zu senden und/oder zu empfangen.
Blockschaltbilder, welche die Arbeitsweise eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes System bzw. ein Verfahren zum Steuern mehrerer Kraftstoffeinspritzungen in einem Fluidverteilungssystem mit gemeinsamer Zuführung sind in den 2-5 dargestellt. Wie für gewöhnlich Fachkundige zu ersehen, stellen die Blockschaltbilder eine Steuerungslogikschaltung dar, welche als Hardware, Software oder als Kombination von Hardware und Software verwirklicht werden kann. Die verschiedenen Funktionen werden vorzugsweise durch einen programmierten Mikroprozessor, wie etwa in der DDEC-Steuerung enthalten, welche durch die Detroit Diesel Corporation, Detroit, Michigan, hergestellt wird, ausgeführt. Selbstverständlich kann die Steuerung des Motors/Fahrzeugs und/oder damit verbundener Elemente eine oder mehrere Funktionen umfassen, welche durch geeignete elektrische, elektronische oder integrierte Schaltungen bzw. Steuerungen verwirklicht werden. Ferner ist für Fachkundige zu ersehen, daß die Steuerungslogikschaltung unter Verwendung beliebiger bekannter Programmierungs- und Verarbeitungstechniken bzw. -strategien aus einer Anzahl davon verwirklicht werden kann und nicht auf die spezielle Reihenfolge bzw. Abfolge beschränkt ist, welche dargestellt ist. Beispielsweise werden eine Unterbrechungsverarbeitung bzw. eine vorgangsabhängig betriebene Verarbeitung typischerweise bei Echtzeitsteuerungsanwendungen, wie etwa der Steuerung eines Motors bzw. eines Fahrzeugs, anstatt einer rein sequenziellen Strategie gemäß Darstellung verwendet. Ebenso können Parallelverarbeitungs-, Multitasking- oder Mehrschrittsysteme und -methoden verwendet werden, um die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung zu erreichen. Die Erfindung ist unabhängig von der speziellen Programmiersprache, dem Betriebssystem, dem Prozessor oder der Schaltungsanordnung, welche verwendet werden, um die dargestellte Steuerungslogikschaltung zu entwickeln und/oder zu verwirklichen. Ebenso können abhängig von der speziellen Programmiersprache und Verarbeitungsstrategie verschiedene Funk tionen in der dargestellten Abfolge im wesentlichen zur gleichen Zeit oder in einer verschiedenen Abfolge durchgeführt werden, wobei die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erreicht werden. Die dargestellten Funktionen können abgewandelt bzw. in einigen Fällen weggelassen werden, ohne von Prinzip oder Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird die dargestellte Steuerlogikschaltung hauptsächlich als Software verwirklicht und wird auf rechnerlesbaren Speichermedien in dem ECM gespeichert. Für gewöhnlich Fachkundige ist zu ersehen, daß verschiedene Steuerungsparameter, Anweisungen und Kalibrierungsinformationen, welche in dem ECM gespeichert werden, durch den Fahrzeugbesitzer/-bediener selektiv abgewandelt werden können, während andere Informationen auf autorisiertes Dienstleistungs- bzw. Fabrikpersonal beschränkt sind. Die rechnerlesbaren Speichermedien können ferner verwendet werden, um Betriebsinformationen und Diagnoseinformationen des Motors/Fahrzeugs zu speichern. Obgleich dies nicht explizit dargestellt ist, werden verschiedene Schritte bzw. Funktionen wiederholt durchgeführt, abhängig von der jeweiligen Funktion und dem verwendeten Verarbeitungstyp.
Das Blockschaltbild von 2 stellt ein Ausführungsbeispiel zum erfindungsgemäßen Bestimmen eines Einstellungspunkts des Zuführungsdrucks dar. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Basiszuführungsdruck 200 auf der Basis der Motorlast 202 und der Motordrehzahl 204 bestimmt. Der Basiszuführungsdruck wird bevorzugt in einer zweidimensionalen Verzeichnistabelle gespeichert. Ein Softwareschalter bestimmt, ob der Rauchsteuerungsmodus 210 aktiv ist, auf der Basis der gegenwärtigen Betriebsbedingungen von Motor und Umgebung. Wenn der Rauchsteuerungsmodus aktiviert ist, bestimmt die Zuführungsdruck-Tabelle 212 des Rauchsteuerungsmodus den Einstellungspunkt des Basis zuführungsdrucks unter Verwendung der Motorlast 202 und der Motordrehzahl 204. Der Anfangszuführungsdruck, auf welchen in der Einstellungspunkt-Tabelle 200 des Basiszuführungsdrucks bzw. in der Einstellungspunkt-Tabelle 212 des Rauchsteuerungs-Zuführungsdrucks zugegriffen wird, kann sodann durch eine Temperaturabweichung 216 eingestellt werden, welche bevorzugt in einer einzigen Spalte gespeichert wird, auf welche durch eine Fluidtemperatur 214 zugegriffen wird. Die Fluidtemperatur kann jede geeignete Fluidtemperatur sein, welche Betriebsbedingungen des Motors bzw. der Umgebung anzeigt. Beispielsweise können Kühlmitteltemperatur, Öltemperatur oder Lufttemperatur alleine oder in Kombination verwendet werden. Wie bei vielen der anderen Betriebsparameter von Motor und Umgebung kann die Fluidtemperatur durch einen geeigneten Temperatursensor geliefert werden oder kann von anderen Betriebsparametern bzw. Sensoren abgeleitet werden, abhängig von der jeweiligen Anwendung.
Der eingestellte Einstellungspunkt des Zuführungsdrucks kann durch einen Einstellungspunkt eines Startmodus-Zuführungsdrucks oder einen Einstellungspunkt eines Nachführungsmodus-Zuführungsdrucks ersetzt werden, abhängig von dem Status der entsprechenden Softwareschalter 220 bzw. 224. Der Einstellungspunkt 222 des Startmodus-Zuführungsdrucks wird vorzugsweise in einer einzigen Spalte bzw. einer eindimensionalen Verzeichnistabelle unter Indizierung durch die Fluidtemperatur 214 gespeichert und wird beim Anlassen des Motors verwendet. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die gleiche Fluidtemperatur verwendet, um auf die Temperaturabweichungstabelle 216 und die Einstellungspunkt-Tabelle 222 des Anfangszuführungsdrucks zuzugreifen. Selbstverständlich können verschiedene Fluidtemperaturen verwendet werden, wenn dies erwünscht ist. Ähnlich erhält ein Einstellungspunkt 226 des Nachführungs-Zuführungsdrucks, wenn vorhanden, Priorität über andere Betriebsmoden, um den erwünschten Einstellungspunkt des Zuführungsdrucks zu bestimmen. Ein Einstellungspunkt des Nach führungs-Zuführungsdrucks kann durch eine weitere Steuerung bzw. durch einen Techniker geliefert werden, beispielsweise über eine Kommunikationsverbindung.
Ein maximaler Zuführungsdruck 230, welcher vorzugsweise in einer eindimensionalen Verzeichnistabelle gespeichert wird, auf welchen auf der Basis der Motordrehzahl 204 zugegriffen wird, wird durch eine Minimalwerts-Vergleichsfunktion 232 verwendet, um den Einstellungspunkt des maximalen zulässigen Zuführungsdrucks zu begrenzen. Der resultierende Einstellungspunkt des Zuführungsdrucks wird sodann zu einer Zuführungsdrucksteuerung bzw. einem Zuführungsdruckregler übermittelt, wie durch die Bezugsziffer 234 dargestellt.
Ein Blockschaltbild, welches die erfindungsgemäße Kraftstoffmessungssteuerung für mehrere Kraftstoffeinspritzungen darstellt, ist in 3 dargestellt. Eine Kraftstoffeinspritzmenge pro Zyklus (QPC bzw. FPC, für engl.: quantity per cycle bzw. fuel per cycle) wird gemäß Darstellung durch den Block 300 bestimmt. Der gesamte Kraftstoff pro Zyklus wird verwendet, um den gesamten Kraftstoff, welcher pro Zylinder pro Zyklus eingespritzt wird, zu bestimmen. Der gesamte eingespritzte Kraftstoff pro Zyklus wird vorzugsweise in einer zweidimensionalen Verzeichnistabelle gespeichert, auf welche durch das lokale Drehmoment 302 und die Motordrehzahl 304 zugegriffen wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das lokale Drehmoment unter Verwendung verschiedener Verzeichnistabellen als Funktion einer Vielzahl von Motorbetriebsparametern, wie etwa Gaspedalposition, Lufttemperatur, Turbo-Druckverstärkung, Betriebsmodus und ähnlichem, bestimmt. Ein Nachführungsmodus-Eingangssignal 310 kann, wenn vorhanden, die gesamte Kraftstoffeinspritzmenge pro Zyklus ersetzen. Wie oben unter Bezug auf 2 beschrieben, kann ein Nachführungsmodus-Eingangssignal beispielsweise durch eine weitere Steuervor richtung bzw. einen Befehl, welcher über eine Kommunikationsverbindung empfangen wird, geliefert werden.
Die Kraftstoffeinspritzmenge pro Zyklus kann sodann geeignet eingestellt werden, um einen Zylinder-Restabgleich durchzuführen, wie durch die Bezugsziffer 312 dargestellt, wobei eine geeignete Kraftstoffmenge addiert bzw. subtrahiert wird, wie bei Block 314 angezeigt. Die Zylinder-Restabgleichs-Funktion versucht, die Leistungsabgabe jedes Zylinders abzugleichen, wobei gegenwärtige Betriebsbedingungen und Änderungen von Motorelementen, wie beispielsweise Kraftstoffinjektoren, berücksichtigt werden. Eine Minimalwertsfunktion, welche durch den Block 316 dargestellt wird, wird verwendet, um den Kraftstoff auf der Basis der Motordrehzahl 304 auf eine maximale zulässige Menge zu begrenzen. Der maximal zulässige Kraftstoff wird vorzugsweise in einer eindimensionalen Verzeichnistabelle gespeichert, auf welche unter Verwendung der Motordrehzahl zugegriffen wird. Überwachungseinrichtungen 318 liefern eine zusätzliche Prüfung, um jegliche Fehler in der Berechnung des gesamten Kraftstoffs, welcher pro Zyklus eingespritzt wird, zu erfassen.
Der gesamte Kraftstoff, welcher pro Zyklus eingespritzt wird, kann in mehrere Einspritzungen geteilt werden, wenn Vor- und/oder Nacheinspritzmoden aktiviert werden. Die Vor- und Nacheinspritz-Kraftstoffmengen der Vor- und Nacheinspritzungen werden von dem gesamten Kraftstoff pro Zyklus genommen, wobei der verbleibende Kraftstoff für die Haupteinspritzung übriggelassen wird. Beispielsweise wird, wenn der Voreinspritzmodus aktiviert ist, wie durch den Softwareschalter 320 dargestellt, eine Voreinspritz-Kraftstoffmenge pro Zyklus unter Verwendung der Tabelle 332 auf der Basis der Motorlast 330 und der Motordrehzahl 304 bzw. alternativ durch das Nachführungsmodus-Eingangssignal 334 bestimmt. Die Voreinspritz-Kraftstoffmenge pro Zyklus wird von der zuvor bestimmten gesamten Kraftstoff einspritzmenge pro Zyklus genommen, wie durch Block 336 dargestellt, wobei der verbleibende Kraftstoff der Haupteinspritzung bzw. der (den) Nacheinspritzung(en) zugeteilt wird, wie unten beschrieben. Ferner wird die Voreinspritz-Kraftstoffmenge pro Zyklus durch Überwachungseinrichtungen 318 überwacht, bevor eine Injektorimpulslänge unter Verwendung des Injektorverzeichnisses 352 bestimmt wird.
In einer ähnlichen Weise können eine oder mehrere Nacheinspritzungen des Kraftstoffs auf der Basis eines Softwareschalters 340 ausgelöst werden. Die Nacheinspritz-Kraftstoffmenge pro Zyklus wird unter Verwendung einer Verzeichnistabelle 342 auf der Basis der Motordrehzahl 304 und -last 330 bzw. alternativ auf der Basis eines Nachführungsmodus-Eingangssignals 344 bestimmt. Die Nacheinspritz-Kraftstoffmenge pro Zyklus wird gleichfalls von dem gesamten Kraftstoff pro Zyklus genommen, wie durch Block 350 dargestellt, wobei der verbleibende Kraftstoff (gewöhnlich der größere Teil des gesamten Kraftstoffs pro Zyklus) der Haupteinspritz-Kraftstoffmenge pro Zyklus zugeteilt wird. Ferner werden die Nacheinspritz-Kraftstoffmengen pro Zyklus und die resultierende Haupteinspritz-Kraftstoffmenge pro Zyklus durch Überwachungseinrichtungen 318 überwacht, bevor diese verwendet werden, um entsprechende Injektorimpulslängen unter Verwendung des Injektorverzeichnisses 352 zu bestimmen.
Das Injektorverzeichnis 352 wird verwendet, um die Kraftstoffmenge pro Zyklus für die Voreinspritzung, die Haupteinspritzung und ein oder mehrere Nacheinspritzungen auf der Basis des tatsächlichen Zuführungsdrucks 354 in eine entsprechende Impulslänge bzw. Injektoranregungszeit umzuwandeln. Korrekturfaktoren 360 können auf die bestimmten Impulslängen angewandt werden, um zusätzliche Kalibrierungsflexibilität zu ermöglichen und Änderungen der Bauelemente, wie beispielsweise Injektoränderungen, zu berücksichtigen. Ein Softwareschalter 362 wird verwendet, um zu bestimmen, ob jede der mehreren Einspritzungen ausgelöst werden soll oder nicht. Eine oder mehrere Fluidtemperaturen 366 werden verwendet, um einen minimalen Auslösedruck zu bestimmen, welcher sodann bei Block 368 mit dem tatsächlichen Zuführungsdruck 354 verglichen wird. Wie oben beschrieben, können die Fluidtemperaturen die Öltemperatur, die Lufttemperatur, die Kühlmitteltemperatur oder ähnliches umfassen. Die eingestellten Impulslängen des Zyklus werden sodann unter Verwendung der Überwachungseinrichtungen 318 geprüft und können eingestellt bzw. gesperrt werden, wie dies notwendig ist. Demgegenüber werden die eingestellte Voreinspritz-Impulslänge 370, die eingestellte Haupteinspritz-Impulslänge 372 und eine oder mehrere eingestellte Nacheinspritz-Impulslängen 374 durch einen geeigneten Treiber in einen Injektorstrom umgewandelt, um die Injektornadel zu öffnen und die entsprechenden Kraftstoffmengen in den Zylinder einzuspritzen, wobei die Zeitsteuerung des Einspritzbeginns bestimmt wird, wie im Hinblick auf die 4A – 4C beschrieben und dargestellt.
Die 4A – 4C sind Zeitsteuerungsdiagramme, welche den Injektorstrom und die entsprechende Nadelbewegung für beispielhafte Einspritzvorgänge gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen. 4A stellt den Injektorstrom als Funktion der Kurbelwellenposition für einen einzigen Einspritzvorgang 400 dar. Der Injektorstrom steigt zu Einspritzbeginn (BOI) 402 zu einem Einzugs-Spitzenwert-Strom an, welcher nachfolgend für die Dauer der Impulslänge zu einem Haltestrom 404 vermindert wird, wobei das Ende der Anregung (EOE, für engl.: end of energization) durch 406 dargestellt wird. Die tatsächliche Zuleitung von Kraftstoff in den Zylinder entspricht der mechanischen Bewegung der Injektornadel, und diese erfolgt mit geringfügiger Verzögerung gegenüber dem Injektorstrom, wie unter Bezug auf die 4B und 4C dargestellt und beschrieben.
4B stellt mehrere Einspritzvorgänge für einen einzigen Zylinder während eines einzigen Verbrennungszyklus dar. Bei diesem Beispiel umfassen die mehreren Einspritzvorgänge eine erste (Vor-) Einspritzung 410, eine zweite (Haupt-) Einspritzung 412 und eine dritte (Nach-) Einspritzung 414. Die entsprechende Nadelbewegung ist in 4C für die Voreinspritzung 450, die Haupteinspritzung 452 und die Nacheinspritzung 454 dargestellt. Wie bei diesem Beispiel dargestellt, sind die Kraftstoffmengen der Vor- und Nacheinspritzung etwa gleich, wobei die Haupteinspritzmenge relativ größer ist. Wie oben bemerkt, ist die vorliegende Erfindung jedoch unabhängig von den relativen Kraftstoffmengen, welche während des ersten und der nachfolgenden Einspritzvorgänge eingespritzt werden. Wenn der Voreinspritzmodus aktiv ist, wird der Einspritzbeginn (BOI) für die Haupteinspritzung vorzugsweise gegen die Kurbelwellenposition, bei welcher dieser andernfalls erfolgen würde, wenn keine Aktivierung mehrerer Einspritzungen vorliegen würde, eingestellt bzw. verschoben, wie durch 422 dargestellt. Die Größe dieser Zeitsteuerungseinstellung bzw. -verschiebung wird vorzugsweise in einer zweidimensionalen Verzeichnistabelle unter Indizierung durch die Motordrehzahl und -last gespeichert. Beispielhafte Werte für die Zeitsteuerung reichen beispielsweise von einer Kurbelwellen-Winkelposition von –10 bis 10 Grad bei einer Auflösung von einem halben Grad. Der eingestellte Einspritzbeginn 420 für die Haupteinspritzung 412 wird sodann verwendet, um den Einspritzbeginn 424 für die Voreinspritzung 410 auf der Basis des Voreinspritz-Vorlaufs 426 zu berechnen. Der Wert für den Voreinspritz-Vorlauf wird vorzugsweise unter Indizierung durch die Motordrehzahl und -last in einer zweidimensionalen Verzeichnistabelle gespeichert, wobei beispielhafte Werte beispielsweise von 0 bis 50 Grad bei einer Auflösung von einem halben Grad reichen. Es sei bemerkt, daß der Einspritzbeginn sowohl für die Voreinspritzung 410 als auch für die Haupteinspritzung 412 auf der Basis der Kurbel wellenposition bestimmt werden, das bedeutet, der Winkelgrade der Drehung der Kurbelwelle gegen eine Bezugsposition, gegenüber dem Bestimmen der Zeitsteuerung der Haupteinspritzung auf der Basis der Impulslänge der Voreinspritzung. Die Lücke zwischen dem Ende der Anregung des Voreinspritzimpulses und dem Einspritzbeginn des Haupteinspritzimpulses wird durch die Bezugsziffer 428 dargestellt. Wenn die Lücke zwischen dem Voreinspritzimpuls 410 und dem Haupteinspritzimpuls 412 kleiner als ein kalibrierbarer Wert, welcher in der Verzeichnistabelle gespeichert ist, ist, so wird der Voreinspritzimpuls 410 gesperrt, wobei der Haupteinspritzimpuls entsprechend eingestellt wird, wie unter Bezug auf 5 dargestellt und beschrieben.
Der Anregungsbeginn 432 der Nacheinspritzung 414 wird unter Verwendung des Anregungsendes 430 des Haupteinspritzimpulses 412 unter Verwendung von Kalibrierungsparametern bestimmt, wie in den 4B und 4C dargestellt. Diese Parameter erfassen die elektromechanischen Eigenschaften der Injektoren im Hinblick auf die Verzögerung zwischen elektrischer Anregung des Injektorsolenoids und der mechanischen Injektornadelbewegung. Wie dargestellt, erfolgt die mechanische Bewegung der Injektornadel mit einer Verzögerung gegenüber der elektrischen Anregung des Injektorsolenoids, wobei die Verzögerung teilweise von dem jeweiligen Injektor und dem gegenwärtigen Druck der gemeinsamen Zuführung abhängt. Nadelanhebungs-Einschaltverzögerungen und -Ausschaltverzögerungen sind eine Funktion des tatsächlichen Zuführungsdrucks. Diese Parameter können verwendet werden, um den tatsächlichen Einspritzbeginn gemäß der Kalibrierung in den BOI-Tabellen genauer zu bestimmen. Die Einschaltverzögerung und/oder die Ausschaltverzögerung können für jeden oder mehrere beliebige der mehreren Einspritzungen verwendet werden, abhängig von der jeweiligen Anwendung. Bei dem Beispiel, welches in den 4B und 4C dargestellt ist, werden Parameter, welche einer Injektor- Ausschaltverzögerung 436, einer Einschaltverzögerung 438 und einer Nacheinspritz-BOI-Lücke 440 entsprechen, verwendet, um die Nacheinspritz-Zeitsteuerung zu steuern. Die Ausschaltverzögerung 436 stellt die Zeit zwischen dem Anregungsende 430 und dem Ende der Injektornadelbewegung für den Haupteinspritzimpuls 452 dar. Dieser Parameter wird vorzugsweise unter Indizierung durch den tatsächlichen Zuführungsdruck in einer eindimensionalen Verzeichnistabelle gespeichert. Ähnlich stellt die Einschaltverzögerung 438 die Zeit zwischen dem Anregungsbeginn 432 und dem Beginn der Injektornadelbewegung für den Nacheinspritzimpuls 454 dar. Dieser Parameter kann gleichfalls in einer eindimensionalen Verzeichnistabelle unter Indizierung durch den tatsächlichen Zuführungsdruck gespeichert werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird dieser Parameter in einer Spalte einer zweidimensionalen Verzeichnistabelle gespeichert, das bedeutet, in der Spalte für Kraftstoffmenge null des Injektorverzeichnisses 352, dargestellt in 3. Der Nacheinspritz-BOI-Lücken-Parameter kann in einer eindimensionalen Verzeichnistabelle unter Indizierung nach der Motordrehzahl gespeichert werden.
5 ist ein Flußdiagramm, welches die Arbeitsweise eines Systems bzw. eines Verfahrens zum Steuern mehrerer Kraftstoffeinspritzungen während eines einzigen Verbrennungszyklus eines einzigen Zylinders für ein Kraftstoffsystem mit gemeinsamer Zuführung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Block 500 bestimmt, ob ein oder mehrere Mehrfacheinspritzmoden aktiv sind. Die Mehrfacheinspritzmoden können einen Voreinspritzmodus und/oder einen Nacheinspritzmodus umfassen. Verschiedene Eingangsbedingungen, welche von der jeweiligen Anwendung abhängen, müssen erfüllt werden, um diese Einspritzmoden zu aktivieren. Block 502 stellt eine Bestimmung der Kraftstoffmenge für die Voreinspritzung und eine oder mehrere Nacheinspritzungen des Kraftstoffs dar. Die Basismenge des Kraftstoffs für die Haupteinspritzung kann so dann unter Verwendung der Mengen, welche für die Voreinspritzung und/oder die Nacheinspritzungen des Kraftstoffs bestimmt wurden, wie durch Block 504 dargestellt, eingestellt werden. Die Einspritzzeitsteuerung für die Voreinspritzung, die Haupteinspritzung und eine oder mehrere Nacheinspritzungen wird sodann bestimmt, wie durch die Blöcke 506, 508 bzw. 510 dargestellt. Sodann kann eine Verifizierungslogikschaltung verwendet werden, um zu bestimmen, ob die Lücke zwischen den Einspritzungen annehmbar ist, wie durch Block 512 dargestellt.
Bei dem dargestellten Beispiel bestimmt die Verifizierungslogikschaltung 512, ob die Lücke zwischen dem Voreinspritz- und dem Haupteinspritzimpuls annehmbar ist. Ist die Lücke annehmbar, so wird die Menge für die Voreinspritzung in eine geeignete Impulslänge umgewandelt, und der Voreinspritzimpuls wird zu dem Injektor gesandt, wie durch Block 518 dargestellt. Ist die Lücke nicht annehmbar, so wird die Kraftstoffmenge, welche der Voreinspritzung zugeteilt ist, zu der Kraftstoffmenge, welche der Haupteinspritzung zugeteilt ist, addiert, um eine Unterversorgung mit Kraftstoff zu vermeiden, wie durch Block 514 dargestellt. Sodann wird eine neue Zeitsteuerung für die Haupteinspritzung bestimmt, wie durch Block 516 dargestellt, und der Voreinspritzimpuls wird gesperrt. Die Haupteinspritzmenge und die Nacheinspritzmenge werden in geeignete Impulslängen umgewandelt, bevor diese zu dem Injektor gesandt werden, wie durch die Blöcke 520 bzw. 522 dargestellt.
Wie oben beschrieben, schafft die vorliegende Erfindung verschiedene Systeme und Verfahren zum genaueren Steuern mehrerer Einspritzungen für einen einzigen Motorzylinder während eines einzigen Verbrennungszyklus für ein Kraftstoffverteilungssystem mit gemeinsamer Zuführung. Die Erfindung kann verwendet werden, um Leistung und Emissionswerte für Systeme mit gemeinsamer Zuführung zu verbessern und kann zu einer verbesserten Fahreignung bei Fahrzeuganwendungen führen.

Claims

Verfahren zum Steuern mehrerer Kraftstoffeinspritzungen für einen einzigen Zylinder während eines Verbrennungszyklus eines mehrzylindrigen Verbrennungsmotors, welcher ein Kraftstoffverteilungssystem mit gemeinsamer Zuführung aufweist, wobei das Verfahren umfaßt: Bestimmen einer Kraftstoffmenge für eine erste Einspritzung; Bestimmen einer Kraftstoffmenge für eine zweite Einspritzung; Einstellen der Kraftstoffmenge für die zweite Einspritzung auf der Basis der Kraftstoffmenge, welche für die erste Einspritzung bestimmt wurde; und Bestimmen der Einspritzzeitsteuerung der ersten und zweiten Einspritzung auf der Basis der Kurbelwellenposition.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bestimmens der Einspritzzeitsteuerung das Einstellen eines Einspritzbeginns für die zweite Einspritzung in Bezug auf den Einspritzbeginn, wenn lediglich eine einzige Einspritzung durchgeführt wird, umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Einspritzbeginn für die zweite Einspritzung auf der Basis der gegenwärtigen Motordrehzahl und -last eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Bestimmens der Einspritzzeitsteuerung das Bestimmen einer Kurbelwellen-Winkelposition für den Einspritzbeginn der ersten Einspritzung auf der Basis des eingestellten Einspritzbeginns für die zweite Einspritzung umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Kurbelwellen-Winkelposition für den Einspritzbeginn der ersten Einspritzung ferner auf der Basis der gegenwärtigen Motordrehzahl und -last bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend: Sperren der ersten Einspritzung, wenn eine Lücke zwischen dem Anregungsende der ersten Einspritzung und dem Einspritzbeginn der zweiten Einspritzung kleiner als eine vorbestimmte minimale Lücke ist.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend: Addieren der Kraftstoffmenge für die erste Einspritzung zu der Kraftstoffmenge für die zweite Einspritzung und Bestimmen eines neuen Einspritzbeginns für die zweite Einspritzung, wenn die erste Einspritzung gesperrt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bestimmen einer Kraftstoffmenge für eine dritte Einspritzung; Bestimmen einer Einspritzzeitsteuerungslücke für die dritte Einspritzung auf der Basis eines Endes des Anregungsendes der zweiten Einspritzung.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Bestimmens der Einspritzzeitsteuerung der dritten Einspritzung ferner umfaßt: Bestimmen einer Injektornadelverzögerung; und Bestimmen einer erwünschten Lücke zwischen der zweiten und dritten Einspritzung.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Bestimmen einer Injektornadelverzögerung das Bestimmen einer Injektornadelverzögerung auf der Basis des gegenwärtigen tatsächlichen Zuführungsdrucks umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Bestimmen einer erwünschten Lücke das Bestimmen einer erwünschten Lücke auf der Basis der gegenwärtigen Motordrehzahl umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Bestimmen eines Einstellungspunkts des erwünschten Zuführungsdrucks auf der Basis der gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Bestimmen eines Einstellungspunkts des erwünschten Zuführungsdrucks das Bestimmen eines Einstellungspunkts des erwünschten Zuführungsdrucks auf der Basis mindestens einer gegenwärtigen Fluidtemperatur umfaßt.
Rechnerlesbares Speichermedium mit gespeicherten Daten, welche Anweisungen zum Steuern mehrerer Kraftstoffeinspritzungen für einen einzigen Zylinder während eines Verbrennungszyklus eines mehrzylindrigen Verbrennungsmotors, welcher ein Kraftstoffverteilungssystem mit gemeinsamer Zuführung aufweist, darstellen, wobei das rechnerlesbare Speichermedium umfaßt: Anweisungen zum Bestimmen einer Kraftstoffmenge für eine erste Einspritzung; Anweisungen zum Bestimmen einer Kraftstoffmenge für eine zweite Einspritzung; Anweisungen zum Einstellen der Kraftstoffmenge für die zweite Einspritzung auf der Basis der Kraftstoffmenge, welche für die erste Einspritzung bestimmt wurde; und Anweisungen zum Bestimmen der Einspritzzeitsteuerung der ersten und zweiten Einspritzung auf der Basis der Kurbelwellenposition.
Rechnerlesbares Speichermedium nach Anspruch 14, wobei die Anweisungen zum Bestimmen der Einspritzzeitsteuerung Anweisungen zum Einstellen eines Einspritzbeginns für die zweite Einspritzung in Bezug auf den Einspritzbeginn, welcher einer einzigen Einspritzung entspricht, umfassen.
Rechnerlesbares Speichermedium nach Anspruch 15, wobei der Einspritzbeginn für die zweite Einspritzung auf der Basis der gegenwärtigen Motordrehzahl und -last eingestellt wird.
Rechnerlesbares Speichermedium nach Anspruch 15, wobei die Anweisungen zum Bestimmen der Einspritzzeitsteuerung Anweisungen zum Bestimmen einer Kurbelwellen-Winkelposition für den Einspritzbeginn der ersten Einspritzung auf der Basis des eingestellten Einspritzbeginns für die zweite Einspritzung umfassen.
Rechnerlesbares Speichermedium nach Anspruch 17, wobei die Kurbelwellen-Winkelposition für den Einspritzbeginn der ersten Einspritzung ferner auf der Basis der gegenwärtigen Motordrehzahl und -last bestimmt wird.
Rechnerlesbares Speichermedium nach Anspruch 17, ferner umfassend: Anweisungen zum Sperren der ersten Einspritzung, wenn eine Lücke zwischen dem Anregungsende der ersten Einspritzung und dem Einspritzbeginn der zweiten Einspritzung kleiner als eine vorbestimmte minimale Lücke ist.
Rechnerlesbares Speichermedium nach Anspruch 17, ferner umfassend: Anweisungen zum Addieren der Kraftstoffmenge für die erste Einspritzung zu der Kraftstoffmenge für die zweite Einspritzung und Bestimmen eines neuen Einspritzbeginns für die zweite Einspritzung, wenn die erste Einspritzung gesperrt ist.
Rechnerlesbares Speichermedium nach Anspruch 14, ferner umfassend: Anweisungen zum Bestimmen einer Kraftstoffmenge für eine dritte Einspritzung; Anweisungen zum Bestimmen der Einspritzzeitsteuerung der dritten Einspritzung auf der Basis eines Endes des Anregungsendes der zweiten Einspritzung.
Rechnerlesbares Speichermedium nach Anspruch 21, wobei die Anweisungen zum Bestimmen der Einspritzzeitsteuerung der dritten Einspritzung ferner umfassen: Anweisungen zum Bestimmen einer Injektornadelverzögerung; und Anweisungen zum Bestimmen einer erwünschten Lücke zwischen der zweiten und dritten Einspritzung.
Rechnerlesbares Speichermedium nach Anspruch 22, wobei die Anweisungen zum Bestimmen einer Injektornadelverzögerung Anweisungen zum Bestimmen einer Injektornadelverzögerung auf der Basis des gegenwärtigen tatsächlichen Zuführungsdrucks umfassen.
Rechnerlesbares Speichermedium nach Anspruch 22, wobei die Anweisungen zum Bestimmen einer erwünschten Lücke Anweisungen zum Bestimmen einer erwünschten Lücke auf der Basis der gegenwärtigen Motordrehzahl umfassen.
Rechnerlesbares Speichermedium nach Anspruch 14, ferner umfassend Anweisungen zum Bestimmen eines Einstellungspunkts des erwünschten Zuführungsdrucks auf der Basis der gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen.
Rechnerlesbares Speichermedium nach Anspruch 25, wobei die Anweisungen zum Bestimmen eines Einstellungspunkts des er wünschten Zuführungsdrucks Anweisungen zum Bestimmen eines Einstellungspunkts des erwünschten Zuführungsdrucks auf der Basis mindestens einer gegenwärtigen Fluidtemperatur umfassen.
System zum Steuern mehrerer Kraftstoffeinspritzungen für einen einzigen Zylinder während eines Verbrennungszyklus eines mehrzylindrigen Verbrennungsmotors, welcher ein Kraftstoffverteilungssystem mit gemeinsamer Zuführung aufweist, wobei das System umfaßt: eine Vielzahl elektronisch gesteuerter Kraftstoffinjektoren, welche jeweils mit einem Motorzylinder verbunden sind und sich in Fluidverbindung mit dem Kraftstoffverteilungssystem mit gemeinsamer Zuführung befinden; mindestens eine Pumpe zum Zuleiten von Kraftstoff zu dem Kraftstoffverteilungssystem mit gemeinsamer Zuführung und zum Ändern des Kraftstoffdrucks davon; und eine Steuerung in Verbindung mit den Kraftstoffinjektoren und der Pumpe zum Bestimmen einer Gesamtkraftstoffmenge für die Einspritzung auf der Basis eines lokalen Drehmoments und der Motordrehzahl, zum Bestimmen einer Kraftstoffmenge für eine Voreinspritzung auf der Basis der Motorlast und der Motordrehzahl, zum Bestimmen einer Kraftstoffmenge für eine Haupteinspritzung auf der Basis der Gesamtkraftstoffmenge und der Kraftstoffmenge für die Voreinspritzung und zum Bestimmen der Einspritzzeitsteuerung der Haupteinspritzung und der Voreinspritzung auf der Basis der Kurbelwellenposition.
System nach Anspruch 27, wobei die Steuerung die Einspritzzeitsteuerung der Haupteinspritzung gegenüber der Einspritzzeitsteuerung, welche einer einzigen Einspritzung entspricht, abwandelt.
System nach Anspruch 28, wobei der Einspritzbeginn für die Haupteinspritzung auf der Basis der gegenwärtigen Motordrehzahl und -last eingestellt wird.
System nach Anspruch 28, wobei die Steuerung eine Kurbelwellen-Winkelposition für den Einspritzbeginn der Voreinspritzung auf der Basis des eingestellten Einspritzbeginns für die Haupteinspritzung bestimmt.
System nach Anspruch 30, wobei die Kurbelwellen-Winkelposition für den Einspritzbeginn der Voreinspritzung ferner auf der Basis der gegenwärtigen Motordrehzahl und -last bestimmt wird.
System nach Anspruch 27, wobei die Steuerung die Voreinspritzung sperrt, wenn eine Lücke zwischen dem Anregungsende der Voreinspritzung und dem Einspritzbeginn der Haupteinspritzung kleiner als eine vorbestimmte minimale Lücke ist.
System nach Anspruch 32, wobei die Steuerung die Kraftstoffmenge für die Voreinspritzung zu der Kraftstoffmenge für die Haupteinspritzung addiert und einen neuen Einspritzbeginn für die Haupteinspritzung bestimmt, wenn die Voreinspritzung gesperrt ist.
System nach Anspruch 27, wobei die Steuerung eine Kraftstoffmenge für mindestens eine Nacheinspritzung bestimmt und die Einspritzzeitsteuerung der Nacheinspritzung auf der Basis eines Anregungsendes der Haupteinspritzung bestimmt.
System nach Anspruch 34, wobei die Steuerung die Einspritzzeitsteuerung der Nacheinspritzung bestimmt durch: Bestimmen einer Injektor-Ausschaltverzögerung; Bestimmen einer Injektor-Einschaltverzögerung; und Bestimmen einer erwünschten Lücke zwischen den Haupt- und Nacheinspritzungen.
System nach Anspruch 35, wobei die Steuerung eine Injektor-Ausschaltverzögerung auf der Basis des gegenwärtigen tatsächlichen Zuführungsdrucks bestimmt.
System nach Anspruch 35, wobei die Steuerung eine erwünschte Lücke auf der Basis der gegenwärtigen Motordrehzahl bestimmt.
System nach Anspruch 27, wobei die Steuerung einen Einstellungspunkt des erwünschten Zuführungsdrucks auf der Basis der gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungen bestimmt.
System nach Anspruch 38, wobei die Steuerung einen Einstellungspunkt des erwünschten Zuführungsdrucks auf der Basis mindestens einer gegenwärtigen Fluidtemperatur bestimmt.