DE112010005592B4

DE112010005592B4 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE112010005592B4
Application number: DE112010005592.0T
Authority: DE
Inventors: Noboru Takagi; Hiromitsu Seo; Eiichiro Kido; Takamitsu Mizutani; Hirokazu Ando
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-05-25
Filing date: 2010-05-25
Publication date: 2015-06-18
Anticipated expiration: 2030-05-26
Also published as: CN102918242A; CN102918242B; JPWO2011148462A1; US20130096804A1; US8515649B2; WO2011148462A1; DE112010005592T5; JP5224000B2

Abstract

Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die folgendes aufweist: einen Anschlussinjektor (10) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Einlassanschluss der Brennkraftmaschine; einen Zylinderinjektor (12) zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder der Brennkraftmaschine; eine Kraftstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung (26) zum Berechnen einer Kraftstoffeinspritzmenge für jeden Zyklus, die zum Erreichen eines Sollluftkraftstoffverhältnisses erforderlich ist; eine Kraftstoffeinspritzaufteilungsverhältniseinstelleinrichtung (28) zum Einstellen eines Einspritzaufteilungsverhältnisses von Kraftstoff für jeden Zyklus, der zwischen dem Anschlussinjektor und dem Zylinderinjektor aufzuteilen ist; eine Parametererlangungseinrichtung (14, 16) zum Erlangen eines vorbestimmten Parameters, der mit einer Temperatur der Brennkraftmaschine assoziiert ist; ein Model zum Assoziieren eines Verhältnisses von nicht beitragendem Kraftstoff, der nicht zu einer Verbrennung beiträgt, zu Kraftstoff, der während eines Zyklus eingespritzt ist, mit einem vorbestimmten Parameter, der mit der Temperatur der Brennkraftmaschine assoziiert ist, und dem Einspritzaufteilungsverhältnis von Kraftstoff, der zwischen dem Anschlussinjektor und dem Zylinderinjektor aufzuteilen ist; und eine Berechnungseinrichtung (30) von nicht beitragendem Kraftstoff zum Berechnen einer Menge von nicht beitragendem Kraftstoff unter Verwendung der berechneten Kraftstoffeinspritzmenge und dem Verhältnis von nicht beitragendem Kraftstoff, das durch ein Anwenden des eingestellten Einspritzaufteilungsverhältnisses und des erlangten vorbestimmten Parameters auf das Model berechnet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kraftstoffeinspritzvorrichtungen für Brennkraftmaschinen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Einspritzvorrichtung für eine sogenannte Dualeinspritzbrennkraftmaschine einschließlich eines Anschlussinjektors zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Einlassanschluss der Brennkraftmaschine und eines Zylinderinjektors zum Einspritzen von Kraftstoff direkt in einen Zylinder der Brennkraftmaschine.
Stand der Technik
Eine bekannte Einspritzvorrichtung, die für eine Dualeinspritzbrennkraftmaschine gedacht ist, weist einen Anschlussinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Einlassanschluss der Brennkraftmaschine und einen Zylinderinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff direkt in einen Zylinder auf. In der Einspritzvorrichtung für die Dualeinspritzbrennkraftmaschine kann entweder einer oder beide von dem Anschlussinjektor und dem Zylinderinjektor wahlweise verwendet werden gemäß einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine. Kraftstoffeffizienz und Ausgabecharakteristik können daher verbessert werden durch ein Ändern eines Einspritzaufteilungsverhältnisses zwischen einer Einspritzung von dem Anschlussinjektor bzw. Portinjektor (hiernach als „Anschlusseinspritzung” bezeichnet) und einer Einspritzung von dem Zylinderinjektor (hiernach als „Zylindereinspritzung” bezeichnet) gemäß dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine.
JP 2006- 226 151 A offenbart zum Beispiel eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung dieser Art, die eine Anschlusseinspritzung durchführt, nachdem die Maschine gestartet ist, und danach sowohl eine Anschlusseinspritzung als auch eine Zylindereinspritzung simultan durchführt. Nachdem die Maschine gestartet ist, kann eine Kraftstoffzerstäubung durch eine Zylindereinspritzung nicht begünstigt bzw. gefördert werden aufgrund einer möglichen unzureichenden Entwicklung eines Kraftstoffdrucks, der zu dem Zylinderinjektor geführt ist. Dies kann eine Ablagerung von Kraftstoff an einer Zylinderwand verursachen. In dieser Kraftstoffeinspritzvorrichtung wird daher nur die Anschlusseinspritzung durchgeführt, nachdem die Maschine gestartet ist, bis eine Kraftstoffzerstäubung durch die Zylindereinspritzung ermöglicht ist.
Die vorangehend beschriebene Kraftstoffeinspritzvorrichtung schätzt außerdem eine Menge von Kraftstoff, die in einem Einlassanschluss vorhanden ist, bis zu einem Punkt, wenn die Zylindereinspritzung startet. Die Menge von Kraftstoff, die in dem Einlassanschluss deponiert ist, wird geschätzt, da, nachdem die Maschine gestartet ist, Kraftstoff durch die Anschlusseinspritzung aufgrund eines unzureichenden Aufwärmens nicht zerstäubt werden kann. Dies kann die Ablagerung von Kraftstoff in dem Einlassanschluss verursachen und die Menge von Kraftstoff, die tatsächlich verbrannt ist, ist möglicherweise kleiner als die Menge von Anschlusseinspritzkraftstoff.
US 2006/0 207 241 A offenbart eine Motor-ECU, die ein Programm mit den folgenden Schritten ausführt: einem Schritt eines Erfassens eines Maschinenstarts, einem Schritt des Erfassens der Temperatur des Motorkühlmittels THW, wenn eine schnelle Katalysatoraufwärmung notwendig ist, einem Schritt einer Schätzung der Menge an Kraftstoff, die an der Wandoberfläche der Einlassöffnung anhaftet, wenn die THW niedriger als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, und einer Berechnung eines Kaltzustandserhöhungskorrekturwerts Q(P) für einen Ansaugkrümmer-Injektor, einem Schritt des Änderns des DI-Verhältnisses, um den Kaltzustandserhöhungskorrekturwert Q(P) zu erfüllen, und einem Schritt der Durchführung der raschen Katalysatoraufwärmung.
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung gelöstes Problem
In der vorangehend referenzierten JP 2006- 226 151 A verdampft der Kraftstoff, der in dem Einlassanschluss abgelagert bzw. deponiert ist, wenn die Maschine aufwärmt, und strömt in eine Brennkammer, um dadurch zur Verbrennung beizutragen. Deshalb, um eine noch akkuratere bzw. genauere Kraftstoffeinspritzsteuerung zu erreichen, wird wünschenswerter Weise die Menge von Kraftstoff, die verdampft, als auch die Menge von Kraftstoff, die in dem Einlassanschluss deponiert bzw. abgelagert ist, geschätzt.
Im Übrigen enthält ein eingespritzter Kraftstoff einen Kraftstoff, der überhaupt nicht zu einer Verbrennung beiträgt (hiernach als „nicht beitragender Kraftstoff bezeichnet), der verschieden ist zu dem Kraftstoff, der vorangehend beschrieben ist, welcher zu einer Verbrennung beiträgt. Fälle, in denen der eingespritzte Kraftstoff sich in nicht beitragenden Kraftstoff wandelt, weisen Folgendes auf, sind aber nicht darauf begrenzt: (i) flüssiger Kraftstoff wird an einer Zylinderbohrung abgelagert und wird bei niedrigen Temperaturen nicht verdampft, um durch einen Kolbenring abgeschabt zu werden und in ein Kurbelgehäuse abzulaufen; (ii) Flüssigphasenverbrennung veranlasst den flüssigen Kraftstoff, um erwärmt und abgebaut zu werden, ohne in Kontakt mit Sauerstoff zu kommen, und in Kohlenstoffform auszuströmen; und (iii) flüssiger Kraftstoff wird direkt so wie er ist ausgeströmt.
Eine Berücksichtigung des nicht beitragenden Kraftstoffs ermöglicht eine Verringerung einer auszugleichenden Kraftstoffeinspritzmenge, so dass eine noch akkuratere Kraftstoffeinspritzsteuerung erreicht werden kann. Jedoch konzentriert sich unglücklicherweise keines der Dokumente einschließlich der vorangehend referenzierten JP 2006- 226 151 A auf den nicht beitragenden Kraftstoff.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das vorangehend genannte Problem zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine zu bieten, die in der Lage ist, eine nicht beitragende Kraftstoffmenge zu identifizieren, wenn sowohl eine Anschlusseinspritzung als auch eine Zylindereinspritzung simultan durchgeführt werden.
Mittel zum Lösen des Problems
Das Problem wird durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Um den vorangehend genannten Zweck zu erreichen, ist ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die Folgendes aufweist:
einen Anschlussinjektor bzw. Portinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Einlassanschluss der Brennkraftmaschine;
einen Zylinderinjektor zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder der Brennkraftmaschine;
eine Einrichtung zum Berechnen einer Kraftstoffeinspritzmenge für jeden Zyklus, die zum Erreichen eines Sollluftkraftstoffverhältnisses erforderlich ist;
eine Einrichtung zum Einstellen eines Einspritzaufteilungsverhältnisses des aufzuteilenden Kraftstoffs zwischen dem Anschlussinjektor und dem Zylinderinjektor für jeden Zyklus;
eine Einrichtung zum Erlangen eines vorbestimmten Parameters, der mit einer Temperatur der Brennkraftmaschine assoziiert ist;
ein Modell zum Assoziieren eines Verhältnisses von nicht beitragendem Kraftstoff von Kraftstoff, der während eines Zyklus eingespritzt ist, der nicht zu einer Verbrennung beiträgt, mit einem vorbestimmten Parameter, der mit der Temperatur der Brennkraftmaschine assoziiert ist, und dem Einspritzaufteilungsverhältnis von Kraftstoff, der zwischen dem Anschlussinjektor bzw. Portinjektor und dem Zylinderinjektor aufgeteilt werden soll; und
eine Einrichtung zum Auswählen des Beziehungs- bzw. Zuordnungskennfelds, das dem eingestellten Einspritzaufteilungsverhältnis entspricht, zum Berechnen des Verhältnisses des nicht beitragenden Kraftstoffs durch Anwenden des ausgewählten Zuordnungskennfelds auf den vorbestimmten Parameter und zum Berechnen einer Menge des nicht beitragenden Kraftstoffs durch ein Anwenden der Kraftstoffeinspritzmenge auf den berechneten nicht beitragenden Kraftstoff.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß dem ersten Aspekt, wobei:
das Modell Folgendes aufweist:
ein erstes Kennfeld zum Etablieren einer Beziehung bzw. einer Zuordnung zwischen einem Verhältnis von nicht beitragendem Kraftstoff von Kraftstoff, der während eines Zyklus eingespritzt ist, der nicht zu einer Verbrennung beiträgt, und einem ersten Parameter, der mit der Temperatur der Brennkraftmaschine verbunden bzw. assoziiert ist, wenn Kraftstoff nur von dem Anschlussinjektor bzw. dem Portinjektor eingespritzt ist;
ein zweites Kennfeld zum Etablieren einer Beziehung bzw. einer Zuordnung zwischen einem Verhältnis von nicht beitragendem Kraftstoff von Kraftstoff, der während eines Zyklus eingespritzt ist, der nicht zu einer Verbrennung beiträgt, und einem zweiten Parameter, der mit der Temperatur der Brennkraftmaschine assoziiert bzw. verbunden ist, wenn Kraftstoff nur von dem Zylinderinjektor eingespritzt ist;
eine Einrichtung zum Berechnen eines ersten nicht beitragenden Verhältnisses als ein Verhältnis von nicht beitragendem Kraftstoff, der von dem Anschlussinjektor stammt, durch ein Anwenden des ersten Parameters auf das erste Kennfeld, um dadurch ein Verhältnis von nicht beitragendem Kraftstoff zu berechnen, und zum Multiplizieren des Verhältnisses von nicht beitragendem Kraftstoff, das demgemäß durch das Einspritzaufteilungsverhältnis berechnet ist;
eine Einrichtung zum Berechnen eines zweiten nicht beitragenden Verhältnisses als ein Verhältnis von nicht beitragendem Kraftstoff, der von dem Zylinderinjektor stammt, durch ein Anwenden des zweiten Parameters auf das zweite Kennfeld, um dadurch ein Verhältnis von nicht beitragendem Kraftstoff zu berechnen, und zum Multiplizieren des Verhältnisses von nicht beitragendem Kraftstoff, das demgemäß durch (1 – dem Einspritzaufteilungsverhältnis) berechnet ist; und
eine Einrichtung zum Addieren des ersten nicht beitragenden Verhältnisses und des zweiten nicht beitragenden Verhältnisses.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß dem zweiten Aspekt, wobei:
der vorbestimmte Parameter, der für das erste Kennfeld verwendet ist, einen Explosionszähler der Brennkraftmaschine aufweist.
Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß dem zweiten Aspekt, wobei:
der vorbestimmte Parameter, der für das zweite Kennfeld verwendet ist, eine Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine aufweist.
Wirkungen der Erfindung
In dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung können das Einspritzaufteilungsverhältnis von Kraftstoff und der vorbestimmte Parameter, der mit der Temperatur der Brennkraftmaschine assoziiert ist, auf das Modell angewendet werden. Das Modell assoziiert bzw. verbindet das Verhältnis von nicht beitragendem Kraftstoff mit dem vorangehend beschriebenen vorbestimmten Parameter und dem Einspritzaufteilungsverhältnis von Kraftstoff. Das Verhältnis von nicht beitragendem Kraftstoff kann deshalb durch ein Anwenden des Einspritzaufteilungsverhältnisses von Kraftstoff und dem vorbestimmten Parameter auf das Modell gefunden werden. Dann kann eine Menge des nicht beitragenden Kraftstoffs durch ein Anwenden des gefundenen Verhältnisses von nicht beitragendem Kraftstoff auf die vorangehend beschriebene Kraftstoffeinspritzmenge gefunden werden. Die Menge des nicht beitragenden Kraftstoffs kann deshalb leicht berechnet werden gemäß dem Einspritzaufteilungsverhältnis von Kraftstoff und dem vorbestimmten Parameter.
Das Kennfeld ermöglicht es, dass das erste nicht beitragende Verhältnis durch ein Anwenden des ersten Parameters auf das erste Kennfeld und weiter durch ein Durchlaufen einer Multiplikation mit dem Einspritzaufteilungsverhältnis berechnet wird. Das zweite nicht beitragende Verhältnis kann außerdem durch ein Anwenden des zweiten Parameters auf das zweite Kennfeld und ferner einem Durchlaufen einer Multiplikation mit (1 – das Einspritzaufteilungsverhältnis) berechnet werden. Das erste nicht beitragende Verhältnis und das zweite nicht beitragende Verhältnis können außerdem aufaddiert werden. Durch ein Addieren des ersten nicht beitragenden Verhältnisses und des zweiten nicht beitragenden Verhältnisses kann das Verhältnis von nicht beitragendem Kraftstoff von der gesamten Einspritzmenge berechnet werden. Als solches kann das Verhältnis von nicht beitragendem Kraftstoff leicht berechnet werden in dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wenn eine Anschlusseinspritzung und eine Zylindereinspritzung simultan durchgeführt werden.
In dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der vorbestimmte Parameter, der für das erste Kennfeld verwendet ist, den Explosionszähler der Brennkraftmaschine auf. Der Explosionszähler bzw. die Explosionszähleinrichtung der Brennkraftmaschine ist mit einer Temperatur eines Einlassventils korreliert und die Temperatur des Einlassventils ist mit einer Temperatur des Einlassanschlusses korreliert. Eine Verwendung des Explosionszählers der Brennkraftmaschine ermöglicht deshalb ein akkurates Finden des Verhältnisses von nicht beitragendem Kraftstoff. In dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der vorbestimmte Parameter, der für das zweite Kennfeld verwendet ist, die Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine auf. Die Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine ist mit einer Temperatur eines Zylinders korreliert. Eine Verwendung der Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine ermöglicht deshalb ein akkurates Finden des Verhältnisses von nicht beitragendem Kraftstoff.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das Anordnungen einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Graph, der eine Beziehung bzw. eine Zuordnung zwischen der Anzahl von Explosionen der Brennkraftmaschine [Anzahl] und dem nicht beitragenden Kraftstoff [Grad] mit variierenden Drehzahlen NE und -Lasten KL für 100% Anschlusseinspritzung.
3 ist das erste Kennfeld der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine [°C] und dem nicht beitragenden Kraftstoff [Grad] mit variierenden Drehzahlen NE und Lasten KL für 100% Zylindereinspritzung zeigt.
5 ist das zweite Kennfeld der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt schematisch spezifische Methoden zum Berechnen des nicht beitragenden Kraftstofferforderniswerts.
7 ist ein Graph, der Beziehungen zwischen der Kühlmitteltemperatur [°C] und dem nicht beitragenden Kraftstoff [Grad] bzw. [Ausmaß] zeigt, wenn eine Anschlusseinspritzung und eine Zylindereinspritzung simultan durchgeführt werden.
8 ist ein Graph, der Beziehungen zwischen der Kühlmitteltemperatur [°C] und dem nicht beitragenden Kraftstoff [Grad] bzw. [Ausmaß] zeigt, wenn eine Anschlusseinspritzung und eine Zylindereinspritzung simultan durchgeführt werden.
Bezugszeichenliste

10: Anschlussinjektor bzw. Portinjektor
12: Zylinderinjektor
14: Kurbelwinkelsensor
16: Kühlmitteltemperatursensor
18: Beschleunigerpedalpositionssensor
20: ECU

Beste Art zum Ausführen der Erfindung
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf jede von 1 bis 8 beschrieben werden.
1 ist ein Blockdiagramm, das Anordnungen einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung dieser Ausführungsform ist gedacht, um an einem Fahrzeug montiert zu werden, zur Verwendung in einer sogenannten Dualeinspritzbrennkraftmaschine, die ein Sollabgasluftkraftstoffverhältnis (hiernach auch als ein „Sollluftkraftstoffverhältnis” bezeichnet) einstellt und eine Anschluss- bzw. Porteinspritzung und/oder Zylindereinspritzung von solch einer Kraftstoffmenge durchführt, um dass Sollluftkraftstoffverhältnis zu erreichen.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung dieser Ausführungsform weist einen Anschlussinjektor 10, der in einer Einlassbahn der Brennkraftmaschine installiert ist, zum Einspritzen von Kraftstoff in die Einlassbahn (Einlassanschluss) auf. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung dieser Ausführungsform weist außerdem einen Zylinderinjektor 12 auf, der Kraftstoff direkt in jeden Zylinder der Brennkraftmaschine einspritzt. Der Anschlussinjektor 10 und der Zylinderinjektor 12 sind elektrisch mit einer Ausgangsseite einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 20 verbunden und individuell durch ein Ausgangssignal von der ECU 20 gesteuert.
Ein Kurbelwinkelsensor 14, der ein Signal in Synchronität mit einer Drehung einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ausgibt, ist mit einer Eingangsseite der ECU 20 verbunden. Die ECU 20 kann eine Maschinendrehzahl NE basierend auf einer Ausgabe des Kurbelwinkelsensors 14 erfassen. Außerdem sind ein Kühlmitteltemperatursensor 16, der ein Signal gemäß einer Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine ausgibt, und ein Beschleunigerpedalpositionssensor 18, der ein Beschleunigerpedalpositionssignal ausgibt, mit der Eingangsseite der ECU 20 verbunden.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung dieser Ausführungsform weist ferner einen Luftmengenberechnungsabschnitt 22, einen Luftkraftstoffverhältniseinstellabschnitt 24, einen Kraftstoffberechnungsabschnitt 26, einen Einspritzaufteilungsverhältniseinstellabschnitt 28 und einen Berechnungsabschnitt 30 von nicht beitragendem Kraftstoff auf, die alle innerhalb der ECU 20 angeordnet sind.
Ein Beschleunigerpedalpositionssignal von dem Beschleunigerpedalpositionssensor 18 wird in den Luftmengenberechnungsabschnitt 22 der ECU 20 eingegeben. Das Beschleunigerpedalpositionssignal repräsentiert eine Beschleunigerbetätigung, die durch einen Fahrer durchgeführt ist, und umfasst eine Drehmomentanforderung von dem Fahrer. Der Luftmengenberechnungsabschnitt 22 stellt ein Solldrehmoment ein, das die Drehmomentanforderung erfüllt, und übersetzt das Solldrehmoment in eine entsprechende Sollluftmenge.
Der Luftkraftstoffverhältniseinstellabschnitt 24 der ECU 20 stellt ein Sollluftkraftstoffverhältnis ein. Das Luftkraftstoffverhältnis, obwohl variabel gemäß Erfordernissen von verschiedenen Sorten, die auf der Brennkraftmaschine platziert sind, ist im Wesentlichen auf ein stöchiometrisches Verhältnis (= 14,7) eingestellt. Der Kraftstoffberechnungsabschnitt 26 der ECU 20 berechnet eine Kraftstoffmenge, die zum Erreichen des Sollluftkraftstoffverhältnisses (hiernach auch als „Kraftstoffmengenerfordernis” bezeichnet) erforderlich ist, unter Verwendung der Sollluftmenge, die von dem Luftmengenberechnungsabschnitt 22 erlangt ist, und dem Sollluftkraftstoffverhältnis, das von dem Luftkraftstoffverhältniseinstellabschnitt 24 erlangt ist. Zum Beispiel, falls das Luftkraftstoffverhältnis auf das stöchiometrische Verhältnis eingestellt ist, findet der Kraftstoffberechnungsabschnitt 26 einen Wert der Sollluftmenge, die durch 14,7 geteilt wird, als das Kraftstoffmengenerfordernis.
Das Kraftstoffmengenerfordernis, das durch den Kraftstoffberechnungsabschnitt 26 berechnet ist, wird in dem Einspritzaufteilungsverhältniseinstellabschnitt 28 der ECU 20 eingegeben. Der Einspritzaufteilungsverhältniseinstellabschnitt 28 speichert darin ein bekanntes Model oder Kennfeld. Zum Beispiel stellt der Einspritzaufteilungsverhältniseinstellabschnitt 28 ein Einspritzaufteilungsverhältnis von Kraftstoff ein, das von dem Anschlussinjektor 10 und dem Zylinderinjektor 12 (hiernach auch einfach als „Einspritzaufteilungsverhältnis” bezeichnet) einzuspritzen ist, gemäß einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine (Maschinendrehzahl und -last).
Wie vorangehend beschrieben ist, enthält der eingespritzte Kraftstoff nicht beitragenden Kraftstoff. Falls der nicht beitragende Kraftstoff enthalten ist, wird die Kraftstoffmenge, die tatsächlich zu einer Verbrennung während eines Zyklus (einem Einlasshub, einem Kompressionshub, einem Arbeitshub und einem Auslasshub) der Brennkraftmaschine beiträgt, kleiner als das vorangehend erwähnte Kraftstoffmengenerfordernis. Dementsprechend, falls der nicht beitragende Kraftstoff enthalten ist, wird das Abgasluftkraftstoffverhältnis magerer als das Sollluftkraftstoffverhältnis.
In dieser Ausführungsform berechnet deshalb der Berechnungsabschnitt 30 des nicht beitragenden Kraftstoffs der ECU 20 einen Korrekturwert für den nicht beitragenden Kraftstoff (hiernach auch als „Erforderniswert des nicht beitragenden Kraftstoffs” bezeichnet). Ausgabewerte von dem Kurbelwinkelsensor 14 und dem Kühlmitteltemperatursensor 16 werden in den Berechnungsabschnitt 30 des nicht beitragenden Kraftstoffs eingegeben. Der Berechnungsabschnitt 30 des nicht beitragenden Kraftstoffs berechnet den Erforderniswert des nicht beitragenden Kraftstoffs unter Verwendung dieser Eingabewerte und ein erstes und ein zweites Kennfeld, die darin gespeichert sind. Dann gibt der Berechnungsabschnitt 30 des nicht beitragenden Kraftstoffs den Erforderniswert des nicht beitragenden Kraftstoffs, der demgemäß berechnet ist, in den Einspritzaufteilungsverhältniseinstellabschnitt 28 ein. Dies ermöglicht es, dass eine Anschluss- bzw. Porteinspritzung und eine Zylindereinspritzung mit einer Korrektur für den nicht beitragenden Kraftstoff durchgeführt werden, die zu dem Kraftstoffmengenerfordernis addiert wird.
(Erstes Kennfeld)
Das erste und das zweite Kennfeld, die in dem Berechnungsabschnitt 30 des nicht beitragenden Kraftstoffs gespeichert sind, werden beschrieben werden. Zuerst wird das erste Kennfeld beschrieben werden. 2 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Anzahl von Explosionen der Brennkraftmaschine [Anzahl] und dem nicht beitragenden Kraftstoff [Grad] bzw. [Ausmaß] mit variierenden Drehzahlen NE und Lasten KL für 100% Anschlusseinspritzung zeigt.
Der vorangehend genannte Beziehungsgraph wird bereitgestellt durch ein Erlangen des nicht beitragenden Kraftstoffs, wenn die Maschinendrehzahl von Null bis zu einer vorbestimmten Drehzahl NE variiert wird mit der Last, die bei einem konstanten Wert KL eingestellt ist. In 2 ist ein integrierter Wert von Maschinendrehzahlen von Null bis zu der vorbestimmten Drehzahl NE als die Anzahl von Explosionen verwendet. Ferner, in 2, zeigt der nicht beitragende Kraftstoff Grade relativ zu einem Referenzwert (= 1,0) der Kraftstoffmenge, wenn nichts von dem eingespritzten Kraftstoff zu einer Verbrennung beiträgt. Insbesondere, falls eine Hälfte des eingespritzten Kraftstoffs verbrennt, ist der nicht beitragende Kraftstoff 0,5 und, wenn der gesamte eingespritzte Kraftstoff verbrennt, ist der nicht beitragende Kraftstoff 0.
Bezugnehmend auf 2 zeigt (A) einen Fall von (ne, kl) = (1200, 40), zeigt (B) einen Fall von (ne, kl) = (2400, 20) und zeigt (C) einen Fall von (ne, kl) = (2400, 40). Wie in 2 gezeigt ist, sind Änderungen in dem nicht beitragenden Kraftstoff hinsichtlich einer Änderung von Anzahlen von Explosionen im Wesentlichen äquivalent unter (A), (B) und (C). Dies zeigt, dass es keinen großen Unterschied gibt, der in der Beziehung zwischen der Anzahl von Explosionen und dem nicht beitragenden Kraftstoff hervorgerufen ist, selbst mit Änderungen in der Maschinendrehzahl NE und der Last KL.
Aus dem Vorangehenden kann die Beziehung zwischen der Anzahl von Explosionen der Brennkraftmaschine und dem nicht beitragenden Kraftstoff für 100% Anschlusseinspritzung durch eine charakteristische Kurve, die in 3 gezeigt ist, repräsentiert werden. Dies ergibt sich aus dem folgenden Grund. Insbesondere, ob der Kraftstoff, der in dem Einlassanschluss angelagert ist, sich zu dem nicht beitragenden Kraftstoff wandelt, ist mit einer Temperatur in dem Einlassanschluss korreliert. Die Temperatur in dem Einlassanschluss ist mit einer Temperatur eines Einlassventils korreliert. Ferner ist die Temperatur des Einlassventils mit der Anzahl von Explosionen der Brennkraftmaschine korreliert. Die Anzahl von Explosionen der Brennkraftmaschine und der nicht beitragende Kraftstoff sind miteinander korreliert und können daher durch eine charakteristische Kurve repräsentiert werden, ungeachtet des Betriebszustands der Brennkraftmaschine. In der vorliegenden Erfindung ist die charakteristische Kurve von 3 als das erste Kennfeld definiert.
(Zweites Kennfeld)
Das zweite Kennfeld wird beschrieben werden. 4 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine [°C] und dem nicht beitragenden Kraftstoff [Grad] bzw. [Ausmaß] mit verschiedenen Maschinendrehzahlen NE und -lasten KL für 100% Zylindereinspritzung zeigt. Dieser Beziehungsgraph wird bereitgestellt, wie auch in 2, durch ein Erlangen des nicht beitragenden Kraftstoffs, wenn die Maschinendrehzahl von Null bis zu einer vorbestimmten Drehzahl ne mit der Last, die als ein konstanter Wert kl eingestellt ist, variiert wird.
Bezugnehmend auf 4 zeigt (A) einen Fall von (ne, kl) = (1200, 40), zeigt (B) einen Fall von (ne, kl) = (2400, 20) und zeigt (C) einen Fall von (ne, kl) = (2400, 40). Wie in 4 gezeigt ist, sind Änderungen in dem nicht beitragenden Kraftstoff hinsichtlich Änderungen von Kühlmitteltemperaturen im Wesentlichen äquivalent unter (A), (B) und (C). Dies zeigt, dass es keinen großen Unterschied gibt, der in der Beziehung zwischen der Kühlmitteltemperatur und dem nicht beitragenden Kraftstoff hervorgerufen wird, selbst mit Änderungen in der Maschinendrehzahl NE und der Last KL.
Aus dem Vorangehenden kann die Beziehung zwischen der Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine und dem nicht beitragenden Kraftstoff für 100% Zylindereinspritzung durch eine charakteristische Kurve, die in 5 gezeigt ist, repräsentiert werden. Dies hat den folgenden Grund. Insbesondere, ob der Kraftstoff, der in dem Zylinder abgelagert ist, sich zu dem nicht beitragenden Kraftstoff wandelt, ist mit einer Temperatur einer Zylinderinnenwand korreliert und die Temperatur der Zylinderinnenwand kann als die Kühlmitteltemperatur +α repräsentiert werden. Die Kühlmitteltemperatur und der nicht beitragende Kraftstoff sind miteinander korreliert und können demgemäß durch eine charakteristische Kurve repräsentiert werden, ungeachtet des Betriebszustands der Brennkraftmaschine. In der vorliegenden Erfindung ist die charakteristische Kurve von 5 als das zweite Kennfeld definiert.
(Berechnung des Erforderniswerts des nicht beitragenden Kraftstoffs)
Ein spezifisches Verfahren zum Berechnen des Erforderniswerts des nicht beitragenden Kraftstoffs in dem Berechnungsabschnitt 30 des nicht beitragenden Kraftstoffs wird nachfolgend beschrieben werden. Der Berechnungsabschnitt 30 des nicht beitragenden Kraftstoffs berechnet den Erforderniswert des nicht beitragenden Kraftstoffs für einen Fall, in dem Anschlusseinspritzung und Zylindereinspritzung simultan durchgeführt werden, durch ein Anwenden des vorangehend beschriebenen ersten und zweiten Kennfelds auf die Anzahl der Explosionen und der Kühlmitteltemperatur (Ausdruck (1)).
Erforderniswert des nicht beitragenden Kraftstoffs = (nicht beitragender Kraftstoff für 100% Anschlusseinspritzung × Einspritzaufteilungsverhältnis) + (nicht beitragender Kraftstoff für 100% Zylindereinspritzung × (1 – Einspritzaufteilungsverhältnis))Ausdruck (1).
Insbesondere, falls die Anzahl von Explosionen und die Kühlmitteltemperatur während eines beliebigen Zyklus erlangt werden können, können diese auf das erste bzw. das zweite Kennfeld angewendet werden, um den nicht beitragenden Kraftstoff für 100% Anschlusseinspritzung und den nicht beitragenden Kraftstoff für 100% Zylindereinspritzung zu finden. Dann wird dem vorangehenden Ausdruck (1) folgend jeder dieser Werte des nicht beitragenden Kraftstoffs mit einem entsprechenden Einspritzaufteilungsverhältnis multipliziert, um dadurch nicht beitragenden Kraftstoff zu finden, der das Einspritzaufteilungsverhältnis in Betracht zieht. Letztlich werden diese Werte aufaddiert, um an den Erforderniswert des nicht beitragenden Kraftstoffs zu gelangen.
Wie vorangehend beschrieben ist, berechnet der Berechnungsabschnitt 30 des nicht beitragenden Kraftstoffs den Erforderniswert des nicht beitragenden Kraftstoffs unter Verwendung des vorangehenden Ausdrucks (1) gemäß dem anwendbaren Einspritzaufteilungsverhältnis. Der Erforderniswert des nicht beitragenden Kraftstoffs kann deshalb einfach und höchst akkurat berechnet werden, selbst wenn das Einspritzaufteilungsverhältnis der Kraftstoffeinspritzung sich allmählich ändert.
6(A), 6(B) und 6(C) zeigen schematisch spezielle Verfahren zum Berechnen des Erforderniswerts des nicht beitragenden Kraftstoffs. Wie vorangehend beschrieben ist, speichert der Berechnungsabschnitt 30 des nicht beitragenden Kraftstoffs das erste Kennfeld (6(A)) und das zweite Kennfeld (6(B)). Ausgabewerte von dem Kurbelwinkelsensor 14 und dem Kühlmitteltemperatursensor 16 werden an den Berechnungsabschnitt 30 des nicht beitragenden Kraftstoffs eingegeben. Die Anzahl von Explosionen und die Kühlmitteltemperatur während eines beliebigen Zyklus können deshalb erlangt werden, so dass der nicht beitragende Kraftstoff durch Anschlusseinspritzung und der nicht beitragende Kraftstoff durch Zylindereinspritzung jeweils gefunden werden können. Durch ein Multiplizieren von jedem von den nicht beitragenden Kraftstoffwerten mit dem Einspritzaufteilungsverhältnis kann ein nicht beitragender Kraftstoffwert gefunden werden (Fig. (C)), der das Einspritzaufteilungsverhältnis in Betracht zieht.
In der Ausführungsform, die hier zuvor beschrieben ist, kann der Erforderniswert des nicht beitragenden Kraftstoffs gemäß dem Einspritzaufteilungsverhältnis berechnet werden unter Verwendung des Ausdrucks (1), der vorangehend gegeben ist. Falls der Erforderniswert des nicht beitragenden Kraftstoffs berechnet werden kann, können Anschlusseinspritzung und Zylindereinspritzung mit einer Korrektur für den nicht beitragenden Kraftstoff durchgeführt werden, die in dem Kraftstoffmengenerfordernis enthalten ist. Dies verhindert vorzugsweise eine Situation, in der das Abgasluftkraftstoffverhältnis magerer als das Sollluftkraftstoffverhältnis ist.
Außerdem können in dieser Ausführungsform der Erforderniswert des nicht beitragenden Kraftstoffs und das Kraftstoffmengenerfordernis separat voneinander berechnet werden. Falls der Erforderniswert des nicht beitragenden Kraftstoffs nicht von dem Kraftstoffmengenerfordernis isoliert ist, muss der Erforderniswert des nicht beitragenden Kraftstoffs jedes Mal, wenn sich das Kraftstoffmengenerfordernis ändert, erneut angepasst werden. In dieser Hinsicht ermöglicht es diese Ausführungsform, den Erforderniswert des nicht beitragenden Kraftstoffs zu berechnen, selbst wenn das Kraftstoffmengenerfordernis sich ändert, um auf eine Änderung in der Sollluftmenge oder dem Sollluftkraftstoffverhältnis zu reagieren, wodurch die Notwendigkeit für eine Readaption bzw. eine Neuanpassung eliminiert wird. Eine Korrektur für den nicht beitragenden Kraftstoff kann deshalb leicht in das Kraftstoffmengenerfordernis eingearbeitet werden.
In der Ausführungsform, die vorangehend beschrieben ist, wenn der Erforderniswert des nicht beitragenden Kraftstoffs zu erhalten ist, werden die Anzahl von Explosionen und die Kühlmitteltemperatur auf das erste Kennfeld und das zweite Kennfeld jeweils angewendet, um dadurch entsprechende nicht beitragende Kraftstoffwerte zu finden, bevor die Werte mit den entsprechenden Einspritzaufteilungsverhältnissen multipliziert werden. Jedoch sind das erste und das zweite Kennfeld basierend auf der Anzahl von Explosionen bzw. der Kühlmitteltemperatur bereitgestellt, welche Parameter repräsentieren, die mit einer Temperatur assoziiert sind. Aus diesem Grund kann der Erforderniswert des nicht beitragenden Kraftstoffs durch ein Anwenden eines vorbestimmten Parameters, der der Anzahl von Explosionen und der Kühlmitteltemperatur gemein ist, auf ein einzelnes charakteristisches Kennfeld, gefunden werden.
Insbesondere ist eine Vielzahl von charakteristischen Kennfeldern, die für entsprechende Einspritzaufteilungsverhältnisse bereitgestellt sind, vorab in der ECU 20 gespeichert. Jedes von diesen charakteristischen Kennfeldern definiert eine Beziehung zwischen einem vorbestimmten Parameter, der der Anzahl von Explosionen und der Kühlmitteltemperatur gemein ist, und dem nicht beitragenden Kraftstoff.
Ein Verfahren zum Berechnen des Erforderniswerts des nicht beitragenden Kraftstoffs, wenn diese charakteristischen Kennfelder in der ECU 20 gespeichert sind, ist wie folgt. Zuerst werden ein vorbestimmter Parameter während eines beliebigen Zyklus und ein Einspritzaufteilungsverhältnis erlangt. Mit Angabe des Einspritzaufteilungsverhältnisses kann ein spezifisches charakteristisches Kennfeld unter diesen charakteristischen Kennfeldern identifiziert werden. Ein Anwenden des vorbestimmten Parameters auf das identifizierte charakteristische Kennfeld ermöglicht ein zu erlangendes Verhältnis des nicht beitragenden Kraftstoffs. Folglich, mit einer Vielzahl von charakteristischen Kennfeldern, die für entsprechende Einspritzaufteilungsverhältnisse bereitgestellt sind, welche in der ECU 20 gespeichert sind, ist es ermöglicht, den Erforderniswert des nicht beitragenden Kraftstoffs zu erlangen, ohne auf das Verfahren der Ausführungsform, die vorangehend beschrieben ist, zurückgreifen zu müssen.
Insbesondere kann der Erforderniswert des nicht beitragenden Kraftstoffs gefunden werden, ohne die Anzahl von Explosionen und die Kühlmitteltemperatur auf das erste und das zweite Kennfeld anwenden zu müssen und ferner durch eine Multiplikation mit den Einspritzaufteilungsverhältnissen gehen zu müssen.
Ein Fall, in dem die Kühlmitteltemperatur als der vorangehend genannte vorbestimmte Parameter verwendet ist, wird nachfolgend mit Bezug auf 7 und 8 beschrieben werden. 7 und 8 sind Graphen, die Beziehungen zwischen der Kühlmitteltemperatur [°C] und dem nicht beitragenden Kraftstoff [Grad] bzw. [Ausmaß] zeigen, wenn Anschlusseinspritzung und Zylindereinspritzung simultan durchgeführt werden. 7 zeigt ein Verhältnis für ein Einspritzaufteilungsverhältnis von 0,25 und 8 zeigt das Verhältnis für ein Einspritzaufteilungsverhältnis von 0,5. In 7 und 8 sind tatsächliche Messungen (7(A) und 8(A)) mit Berechnungsergebnissen (7(B) und 8(B)) verglichen.
Wie in 7 und 8 gezeigt ist, sind die tatsächlichen Messungen (7(A) und 8(A)) im Wesentlichen äquivalent zu den Berechnungsergebnissen (7(B) und 8(B)). Aus dem Vorangehenden kann der Erforderniswert des nicht beitragenden Kraftstoffs schnell gefunden werden durch ein Kennfeld, das die Beziehung zwischen der Kühlmitteltemperatur und dem nicht beitragenden Kraftstoff definiert, die für jedes Einspritzaufteilungsverhältnis bereitgestellt sind.

Claims

Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die folgendes aufweist: einen Anschlussinjektor (10) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Einlassanschluss der Brennkraftmaschine; einen Zylinderinjektor (12) zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder der Brennkraftmaschine; eine Kraftstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung (26) zum Berechnen einer Kraftstoffeinspritzmenge für jeden Zyklus, die zum Erreichen eines Sollluftkraftstoffverhältnisses erforderlich ist; eine Kraftstoffeinspritzaufteilungsverhältniseinstelleinrichtung (28) zum Einstellen eines Einspritzaufteilungsverhältnisses von Kraftstoff für jeden Zyklus, der zwischen dem Anschlussinjektor und dem Zylinderinjektor aufzuteilen ist; eine Parametererlangungseinrichtung (14, 16) zum Erlangen eines vorbestimmten Parameters, der mit einer Temperatur der Brennkraftmaschine assoziiert ist; ein Model zum Assoziieren eines Verhältnisses von nicht beitragendem Kraftstoff, der nicht zu einer Verbrennung beiträgt, zu Kraftstoff, der während eines Zyklus eingespritzt ist, mit einem vorbestimmten Parameter, der mit der Temperatur der Brennkraftmaschine assoziiert ist, und dem Einspritzaufteilungsverhältnis von Kraftstoff, der zwischen dem Anschlussinjektor und dem Zylinderinjektor aufzuteilen ist; und eine Berechnungseinrichtung (30) von nicht beitragendem Kraftstoff zum Berechnen einer Menge von nicht beitragendem Kraftstoff unter Verwendung der berechneten Kraftstoffeinspritzmenge und dem Verhältnis von nicht beitragendem Kraftstoff, das durch ein Anwenden des eingestellten Einspritzaufteilungsverhältnisses und des erlangten vorbestimmten Parameters auf das Model berechnet ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei: das Modell folgendes aufweist: ein erstes Kennfeld zum Etablieren einer Beziehung zwischen einem Verhältnis von nicht beitragendem Kraftstoff, der nicht zu einer Verbrennung beiträgt, zu Kraftstoff, der während eines Zyklus eingespritzt ist, und einem ersten Parameter, der mit der Temperatur der Brennkraftmaschine assoziiert ist, wenn Kraftstoff nur von dem Anschlussinjektor eingespritzt ist; und ein zweites Kennfeld zum Etablieren einer Beziehung zwischen einem Verhältnis von nicht beitragendem Kraftstoff, der nicht zu einer Verbrennung beiträgt, zu Kraftstoff, der während eines Zyklus eingespritzt ist, und einem zweiten Parameter, der mit der Temperatur der Brennkraftmaschine assoziiert ist, wenn Kraftstoff nur von dem Zylinderinjektor eingespritzt ist; wobei die Berechnungseinrichtung (30) des nicht beitragenden Kraftstoffs folgendes aufweist: eine erste Berechnungseinrichtung eines nicht beitragenden Verhältnisses zum Berechnen eines ersten nicht beitragenden Verhältnisses als ein Verhältnis von nicht beitragendem Kraftstoff, der von dem Anschlussinjektor eingespritzt ist, durch ein Anwenden des erlangten ersten Parameters auf das erste Kennfeld, um dadurch ein Verhältnis von nicht beitragendem Kraftstoff zu berechnen, und zum Multiplizieren des Verhältnisses von nicht beitragendem Kraftstoff, das demgemäß berechnet ist, mit dem Einspritzaufteilungsverhältnis; eine zweite Berechnungseinrichtung eines nicht beitragenden Verhältnisses zum Berechnen eines zweiten nicht beitragenden Verhältnisses als ein Verhältnis von nicht beitragendem Kraftstoff, der von dem Zylinderinjektor eingespritzt ist, durch ein Anwenden des erlangten zweiten Parameters auf das zweite Kennfeld, um dadurch ein Verhältnis von nicht beitragendem Kraftstoff zu berechnen, und zum Multiplizieren des Verhältnisses von nicht beitragendem Kraftstoff, das demgemäß berechnet ist, mit (1 – das Einspritzaufteilungsverhältnis); und eine Additionseinrichtung des nicht beitragenden Verhältnisses zum Addieren des ersten nicht beitragenden Verhältnisses und des zweiten nicht beitragenden Verhältnisses.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, wobei: der erste Parameter, der für das erste Kennfeld verwendet ist, einen Explosionszähler der Brennkraftmaschine aufweist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, wobei: der zweite Parameter, der für das zweite Kennfeld verwendet ist, eine Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine aufweist.