DE112012004801B4

DE112012004801B4 - Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE112012004801B4
Application number: DE112012004801.6T
Authority: DE
Inventors: c/o DENSO CORPORATION Katsurahara Hiroshi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-11-18
Filing date: 2012-10-24
Publication date: 2021-02-04
Anticipated expiration: 2032-10-25
Also published as: US9388760B2; KR101603027B1; CN103946522A; JP5754357B2; DE112012004801T5; CN103946522B; KR20140075797A; JP2013108422A; WO2013073111A1; US20140311459A1

Abstract

Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine (11), die mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung (12) versehen ist, in der ein Ventilkörper (33) durch eine elektromagnetische Kraft einer Ansteuerungsspule (31) geöffnet wird, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung umfasst:einen Kraftstoffeinspritzteil, der eine Vollhubeinspritzung zum Öffnen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (12) durch einen Einspritzimpuls, bei dem eine Hubgröße des Ventilkörpers (33) eine Vollhubposition erreicht, und eine Teilhubeinspritzung zum Öffnen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (12) durch einen Einspritzimpuls ausführt, bei dem eine Hubgröße des Ventilkörpers (33) die Vollhubposition nicht erreicht,einen Hubgrößenschätzteil (30), der eine Induktivität der Ansteuerungsspule (31) unter Berücksichtigung einer Gleichstromüberlagerungskennlinie der Ansteuerungsspule (31) auf der Grundlage eines Ansteuerungsstroms berechnet, der durch die Ansteuerungsspule (31) fließt, nachdem ein Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung ausgeschaltet ist, und der eine Hubgröße des Ventilkörpers (33) zu der Zeit der Teilhubeinspritzung auf der Grundlage der Induktivität schätzt, undeinen Einspritzimpulskorrekturteil (30), der den Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung auf der Grundlage der Hubgröße des Ventilkörpers (33) korrigiert, die durch den Hubgrößenschätzteil geschätzt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung ist eine Erfindung, die eine Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine betrifft, die mit einer Funktion versehen ist, um einen Einspritzimpuls einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung der Brennkraftmaschine zu korrigieren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In einem Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem einer Brennkraftmaschine wird eine erforderliche Einspritzmenge entsprechend einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine berechnet und eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung wird durch einen Einspritzimpuls einer Impulsbreite geöffnet, die der erforderlichen Einspritzmenge entspricht, um hierdurch Kraftstoff der erforderlichen Einspritzmenge einzuspritzen.
In der Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine eines Direkteinspritzungstyps, bei der der Kraftstoff mit hohem Druck in einen Zylinder eingespritzt wird, neigt, wie es in 3 gezeigt ist, die Linearität einer Änderungskennlinie einer tatsächlichen Einspritzmenge in Bezug auf eine Einspritzimpulsbreite dazu, in einem Teilhubbereich (ein Bereich, der einen Teilhubzustand zustande bringt, bei dem die Hubgröße eines Ventilkörpers keine vollständige Hubposition erreicht, da ein Einspritzimpuls kurz ist) schlechter zu sein. In dem Teilhubbereich neigen Variationen in der Hubgröße des Ventilkörpers (beispielsweise ein Nadelventil) dazu zuzunehmen, was folglich die Tendenz zur Folge hat, Variationen in einer Einspritzmenge zu vergrößern. Wenn die Variationen in der Einspritzmenge vergrößert werden, gibt es eine Möglichkeit, dass eine Abgasemission und ein Fahrverhalten verschlechtert werden.
In einer Patentdruckschrift 1 ( JP 2010 - 532 448 A , siehe auch DE 10 2007 031 552 A1 ) ist ein Verfahren zum Korrigieren von Variationen in einer Einspritzmenge einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung beschrieben. Ein Punkt, der in einer zeitlichen Ableitung eines Stroms, der durch eine Ansteuerungsspule fließt, wenn eine vorgegebene Löschspannung an die Ansteuerungsspule zu der Zeit eines Schließens der Kraftstoffeinspritzeinrichtung angelegt wird, nicht glatt ist, wird als ein Ventilschließpunkt erfasst, wobei die Dauer einer Ansteuerungssteuerung auf der Grundlage des Ventilschließpunktes gefunden wird.
In einem Kraftstoffeinspritzsteuerungsverfahren, das in einer Patentdruckschrift 2 (WO 2004 / 053 317 A1) beschrieben ist, wird ein integrierter Wert eines tatsächlichen Stroms berechnet, der durch eine Spule fließt, wenn ein Ansteuerungsimpuls einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingeschaltet wird, und der Ansteuerungsimpuls wird auf der Grundlage des Ergebnisses eines Vergleichs zwischen dem integrierten Wert des tatsächlichen Stroms und dem integrierten Wert eines Referenzstroms korrigiert.
In einer Kolbenpositionserfassungsvorrichtung, die in einer Patentdruckschrift 3 ( JP 2010 - 73 705 A ) beschrieben ist, wird eine Konvergenzzeit, die für eine gegenelektromotorische Spannung, die zu der Zeit eines Ausschaltens eines Stroms entwickelt wird, der durch eine Elektromagnetspule hindurchgeht, erforderlich ist, um zu einem vorgegebenen Schwellenwert zu konvergieren, unter Verwendung einer Tatsache erfasst, dass die Induktivität einer Elektromagnetspule mit der Position eines Kolbens korreliert. Die Induktivität der Elektromagnetspule wird auf der Grundlage der Konvergenzzeit der gegenelektromotorischen Spannung berechnet. Durch eine Erfassung der Position des Kolbens auf der Grundlage der Induktivität wird die Position eines Ventilkörpers erfasst, der an den Kolben gekoppelt ist.
BETREFFENDE TECHNISCHE DOKUMENTE
PATENTDRUCKSCHRIFT

[Patentdruckschrift 1] JP 2010 – 532 448 A ( DE 10 2007 031 552 A1 )
[Patentdruckschrift 2] WO 2004 / 053 317 A1
[Patentdruckschrift 3] JP 2010 - 73 705 A

Wie es in 4 gezeigt ist, wird in einem Teilhubbereich ein Einspritzimpuls um die Zeit herum ausgeschaltet, wenn die Hubgröße des Ventilkörpers zusammen mit einer Vergrößerung in einem Ansteuerungsstrom (ein Strom, der durch eine Ansteuerungsspule fließt) zunimmt, was dadurch verursacht wird, dass der Ansteuerungsimpuls eingeschaltet wird, sodass der Ventilkörper ein derartiges Verhalten zeigt, dass, nachdem der Einspritzimpuls ausgeschaltet ist, die Hubgröße des Ventilkörpers ein Mal zunimmt und dann abnimmt. In den in den Patentdruckschriften 1, 2 beschriebenen Techniken wird jedoch das Verhalten der Hubgröße in dem Teilhubbereich in keinerlei Weise berücksichtigt, sodass Variationen in einer Einspritzmenge, die durch Variationen in der Hubgröße in dem Teilhubbereich verursacht werden, nicht mit hoher Genauigkeit korrigiert werden können.
Wie es in 5 gezeigt ist, weist die Ansteuerungsspule eine Gleichstromüberlagerungskennlinie bzw. Gleichstromsuperpositionskennlinie auf, in der die Induktivität bzw. Induktanz entsprechend dem Ansteuerungsstrom (ein Strom, der durch die Ansteuerungsspule fließt) variiert wird, wobei aber die in der Patentdruckschrift beschriebene Technik in keinerlei Weise die Gleichstromüberlagerungskennlinie der Ansteuerungsspule berücksichtigt. Aus diesem Grund ist es schwierig, die Induktivität auf der Grundlage der Konvergenzzeit einer gegenelektromotorischen Spannung mit hoher Genauigkeit zu berechnen, wobei es somit schwierig ist, die Position eines Kolbens (die Position des Ventilkörpers) mit hoher Genauigkeit auf der Grundlage der Induktivität zu erfassen. Somit ist es schwierig, die Variationen in der Einspritzmenge, die durch die Variationen in der Hubgröße in dem Teilhubbereich verursacht werden, mit hoher Genauigkeit zu korrigieren.
Ferner zeigt die Druckschrift DE 10 2008 044 217 A1 ein Verfahren zum Betreiben einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung, insbesondere eines elektromagnetisch betätigten Ventils, beispielsweise eines Kraftstoff-Einspritzventils oder eines Bremsventils, das mittels eines gepulsten, insbesondere pulsweiten modulierten Ansteuersignals angesteuert wird. Es wird vorgeschlagen, dass ein aktueller Hub eines Ventilelements unter Berücksichtigung einer Größe, die eine aktuelle Induktivität einer Magnetspule charakterisiert, ermittelt wird.
Die Druckschrift DE 600 38 519 T2 beschreibt ein Verfahren zum Steuern der Landegeschwindigkeit eines Ankers in einem elektromechanischen Aktor, wie einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, einem Kraftstoffdruckregler oder einem Motorventilaktor. Die Position und Geschwindigkeit eines Ankers während eines Hubs wird dynamisch geschätzt, indem die Induktivität und die Änderungsrate der Induktivität der Aktorspule in Echtzeit berechnet werden, wenn sich der Anker durch seinen Hub bewegt, wobei nichtlineare Permeabilitäts- und Magnetisierungseffekte aufgrund von Änderungen in einem Spalt, einer Temperatur, magnetischen Materialeigenschaften oder einer magnetischer Architektur ausgeglichen werden, der berechnete Induktivitätswert am Ende eines Hubs (Nullspalt) normalisiert wird und der Wert der normalisierten Induktivität durch eine algebraische Transformation abgebildet wird, um einer Ankerposition zu entsprechen. Die Induktivität kann direkt als Positionsvariable verwendet werden, ohne sie auf Positionseinheiten abzubilden. Die Änderungsrate der Induktivität kann als Geschwindigkeitsvariable verwendet werden, ohne sie auf Geschwindigkeitseinheiten abzubilden.
Die Druckschrift JP 2011 - 163 156 A beschreibt ein Kraftstoffeinspritzsteuergerät, mit dem eine Kraftstoffeinspritzmenge gesteuert werden kann, wobei eine minimale Einspritzmenge reduziert wird, ohne die Struktur eines Magnetventils (Kraftstoffeinspritzventils) zu ändern. Die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung zum Steuern eines Kraftstoffeinspritzventils umfasst eine Energieversorgungssteuerungseinrichtung zum Schätzen eines Hubbetrags nach dem Start der Energieversorgung des Kraftstoffeinspritzventils und zum Abschließen der Energieversorgung des Kraftstoffeinspritzventils, wenn der Hubbetrag einen erforderlichen Hubbetrag erreicht.
KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine durch die vorliegende Offenbarung zu lösende Schwierigkeit ist es, eine Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, die Variationen in einer Einspritzmenge, die durch Variationen in einer Hubgröße in einem Teilhubbereich verursacht werden, mit hoher Genauigkeit korrigieren kann und eine Einspritzmengensteuerungsgenauigkeit in dem Teilhubbereich verbessern kann.
Dies wird durch eine Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist eine Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine vorgesehen, die mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung versehen ist, in der ein Ventilkörper durch eine elektromagnetische Kraft einer Ansteuerungsspule geöffnet wird. Die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung umfasst einen Kraftstoffeinspritzteil, der eine Vollhubeinspritzung zum Öffnen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung durch einen Einspritzimpuls, bei dem eine Hubgröße des Ventilkörpers eine Vollhubposition erreicht, und eine Teilhubeinspritzung zum Öffnen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung durch einen Einspritzimpuls ausführt, bei der eine Hubgröße des Ventilkörpers die Vollhubposition nicht erreicht, einen Hubgrößenschätzteil, der eine Induktivität der Ansteuerungsspule unter Berücksichtigung einer Gleichstromüberlagerungskennlinie bzw. Gleichstromsuperpositionskennlinie der Ansteuerungsspule auf der Grundlage eines Ansteuerungsstroms berechnet, der durch die Ansteuerungsspule fließt, nachdem ein Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung ausgeschaltet ist, und der eine Hubgröße des Ventilkörpers zu der Zeit der Teilhubeinspritzung auf der Grundlage der Induktivität abschätzt, und einen Einspritzimpulskorrekturteil, der den Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung auf der Grundlage der Hubgröße des Ventilkörpers korrigiert, die durch den Hubgrößenschätzteil geschätzt wird.
In dieser Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung wird, indem die Tatsache beachtet wird, dass in dem Teilhubbereich der Ventilkörper ein derartiges Verhalten zeigt, dass, nachdem ein Einspritzimpuls ausgeschaltet ist, die Hubgröße des Ventilkörpers ein Mal zunimmt und dann abnimmt, die Induktivität der Ansteuerungsspule aus dem Ansteuerungsstrom berechnet, nachdem der Einspritzimpuls ausgeschaltet ist. Ferner wird, indem die Tatsache beachtet wird, dass die Induktivität der Ansteuerungsspule, nachdem der Einspritzimpuls ausgeschaltet ist, die Gleichstromüberlagerungskennlinie bzw. Gleichstromsuperpositionskennlinie zeigt, in der die Induktivität aufeinanderfolgend entsprechend einer Abnahme in dem Ansteuerungsstrom geändert wird, die Induktivität der Ansteuerungsspule auf der Grundlage des Ansteuerungsstroms berechnet, der durch die Spule fließt, nachdem der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung ausgeschaltet ist, wodurch die Induktivität der Ansteuerungsspule mit hoher Genauigkeit berechnet werden kann. Somit kann durch Abschätzen der Hubgröße des Ventilkörpers auf der Grundlage dieser Induktivität die Hubgröße des Ventilkörpers mit hoher Genauigkeit abgeschätzt werden. Dann kann, indem der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung auf der Grundlage der Hubgröße, die mit hoher Genauigkeit geschätzt wird, korrigiert wird, der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung mit hoher Genauigkeit korrigiert werden. Auf diese Weise können Variationen in der Einspritzmenge, die durch Variationen in der Hubgröße in dem Teilhubbereich verursacht werden, mit hoher Genauigkeit korrigiert werden, wobei somit eine Einspritzmengensteuerungsgenauigkeit in dem Teilhubbereich verbessert werden kann.
Wenn der Kraftstoffeinspritzteil die Teilhubeinspritzung ausführt, wird empfohlen, dass der Kraftstoffeinspritzteil eine erforderliche Einspritzmenge entsprechend einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine separat in einer Einspritzmenge der Teilhubeinspritzung und in einer Einspritzmenge der Vollhubeinspritzung einspritzt. Auf diese Weise kann die Teilhubeinspritzung ausgeführt werden, wobei die Gesamteinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzeinrichtung bei der erforderlichen Einspritzmenge gehalten wird.
Der Hubgrößenschätzteil schätzt die Hubgröße zu der Zeit der Teilhubeinspritzung in einem Fall ab, bei dem eine vorgegebene Ausführungsbedingung erfüllt wird. Es wird empfohlen, dass die vorgegebene Ausführungsbedingung zumindest erfüllt ist, wenn eine Last der Brennkraftmaschine nicht kleiner als ein vorgegebener Wert ist, und dass der vorgegebene Wert auf einen Wert eingestellt wird, der einem Einlassluftvolumen entspricht, bei dem Variationen in einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die durch Variationen in einer Einspritzmenge der Teilhubeinspritzung verursacht werden, innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Bereichs liegen. Auf diese Weise ist es, wenn die Last der Brennkraftmaschine nicht kleiner als der vorgegebene Wert ist und die Variationen in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die durch die Variationen in der Einspritzmenge der Teilhubeinspritzung verursacht werden, innerhalb des vorgegebenen zulässigen Bereichs liegen, möglich, den Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung zu korrigieren, indem die Teilhubeinspritzung ausgeführt wird. Somit ist es möglich zu verhindern, dass ein Verbrennungszustand durch die Teilhubeinspritzung für ein Korrigieren des Einspritzimpulses schlechter wird.
Der Hubgrößenschätzteil kann den Ansteuerungsstrom, der durch die Ansteuerungsspule fließt, integrieren, nachdem der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung ausgeschaltet ist, wodurch die Induktivität der Ansteuerungsspule unter Berücksichtigung der Gleichstromüberlagerungskennlinie der Ansteuerungsspule berechnet wird. Auf diese Weise kann die Induktivität der Ansteuerungsspule mit hoher Genauigkeit berechnet werden.
Der Hubgrößenschätzteil kann einen Anstiegszeiterfassungsteil und einen Induktivitätskorrekturteil umfassen, wobei der Anstiegszeiterfassungsteil eine erforderliche Zeit als die Informationen einer Änderung in der Induktivität erfasst, die durch einen Faktor verursacht wird, die zu der Hubgröße des Ventilkörpers unterschiedlich ist, wobei die erforderliche Zeit für den Ansteuerungsstrom erforderlich ist, um zu einem vorgegebenen Wert oder mehr von der Zeit zuzunehmen, wenn der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung eingeschaltet wird, und der Induktivitätskorrekturteil die Induktivität entsprechend der erforderlichen Zeit korrigiert, die durch den Anstiegszeiterfassungsteil erfasst wird. Auf diese Weise kann die Induktivität unter Berücksichtung einer Änderung in der Induktivität herausgefunden werden, die durch einen Faktor (beispielsweise eine Temperatur oder dergleichen) verursacht wird, der zu der Hubgröße des Ventilkörpers unterschiedlich ist.
Die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine kann einen Teil zum Verhindern der Teilhubeinspritzung und der Korrektur des Einspritzimpulses der Teilhubeinspritzung in einem Fall, bei dem Variationen in der Einspritzmenge in der Vollhubeinspritzung, bei der die Hubgröße des Ventilkörpers die Vollhubposition erreicht, mehr als ein vorgegebener Bereich ist, und/oder in einem Fall, bei dem die erforderliche Zeit, die erforderlich ist, damit der Ansteuerungsstrom zu einem vorgegebenen Wert oder mehr von der Zeit ansteigt, wenn der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung eingeschaltet wird, mehr als ein Bestimmungswert ist, umfassen. Auf diese Weise wird in dem Fall, bei dem die Variationen der Einspritzmenge in der Vollhubeinspritzung mehr als der vorgegebene Bereich sind, und/oder in dem Fall, bei dem die erforderliche Zeit, die erforderlich ist, damit der Ansteuerungsstrom zu dem vorgegebenen Wert oder mehr der Zeit ansteigt, wenn der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung eingeschaltet wird, mehr als der Bestimmungswert ist, bestimmt, dass, da die Kraftstoffeinspritzeinrichtung anormal ist, auch wenn die Teilhubeinspritzung ausgeführt wird, um hierdurch den Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung zu korrigieren, die Variationen in der Einspritzmenge nicht mit hoher Genauigkeit korrigiert werden können. Somit ist es möglich, die Teilhubeinspritzung und die Korrektur des Einspritzimpulses der Teilhubeinspritzung zu verhindern.
Die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine kann einen Teil zum Verhindern einer Teilhubeinspritzung umfassen, die zu der Teilhubeinspritzung zum Korrigieren des Einspritzimpulses unterschiedlich ist, bis die Korrektur des Einspritzimpulses der Teilhubeinspritzung abgeschlossen ist. Auf diese Weise ist es möglich zu verhindern, dass eine Abgasemission und ein Fahrverhalten durch die Variationen in der Einspritzmenge der Teilhubeinspritzung verschlechtert werden, bevor die Korrektur des Einspritzimpulses der Teilhubeinspritzung abgeschlossen ist.
Figurenliste
Die vorstehend beschriebene Aufgabe und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden durch die ausführlichen Beschreibungen, die nachstehend zu beschreiben sind, unter Bezugnahme auf beizufügende Zeichnungen klarer gemacht. Die beizufügenden Zeichnungen sind wie nachstehend beschrieben:

1 zeigt ein Diagramm, um einen allgemeinen Aufbau eines Kraftmaschinensteuerungssystems in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zu zeigen;
2A zeigt ein Diagramm, um einen Vollhub und einen Teilhub einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung zu zeigen;
2B zeigt ein Diagramm, um einen Vollhub und einen Teilhub der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zu zeigen;
3 zeigt ein Diagramm, um eine Beziehung zwischen einer Einspritzimpulsbreite und einer tatsächlichen Einspritzmenge der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zu zeigen;
4 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, um ein Verhalten einer Hubgröße und dergleichen in einem Teilhubbereich zu zeigen;
5 zeigt einen Graphen, um eine Gleichstromüberlagerungskennlinie bzw. Gleichstromsuperpositionskennlinie einer Ansteuerungsspule zu zeigen;
6 zeigt ein Flussdiagramm, um einen Verarbeitungsablauf einer Einspritzimpulslernroutine zu zeigen;
7 zeigt ein Flussdiagramm, um den Verarbeitungsablauf der Einspritzimpulslernroutine zu zeigen;
8 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, um ein Beispiel zum Ausführen eines Einspritzimpulslernens zu zeigen;
9 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, um ein Beispiel zum Ausführen des Einspritzimpulslernens zu zeigen;
10 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, um ein Beispiel eines Ausführens des Einspritzimpulslernens zu zeigen;
11A zeigt ein Diagramm, um konzeptionell eine Abbildung zu zeigen, die zum Berechnen einer Induktanz bzw. Induktivität Lpl verwendet wird;
11B zeigt ein Beispiel, um eine mathematische Gleichung zu zeigen, die zum Berechnen der Induktanz bzw. Induktivität Lpl verwendet wird;
12A zeigt ein Diagramm, um konzeptionell eine Abbildung zu zeigen, die zum Berechnen einer Hubgröße Liftpl verwendet wird; und
12B zeigt eine mathematische Gleichung, die zum Berechnen der Hubgröße Liftpl verwendet wird.

AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel zum Verkörpern einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
Eine Direkteinspritzungstypkraftmaschine 11 einer Brennkraftmaschine eines Direkteinspritzungstyps weist einen Luftreiniger 13 auf, der bei einem am weitesten stromaufwärts liegenden Teil eines Einlassrohrs 12 bereitgestellt ist, und weist einen Luftströmungsmesser 14 auf, der bei einer stromabwärts liegenden Seite des Luftreinigers 13 bereitgestellt ist, wobei der Luftströmungsmesser 14 ein Einlassluftvolumen erfasst. Auf der stromabwärts liegenden Seite des Luftströmungsmessers 14 sind ein Drosselventil 16, dessen Öffnung durch einen Motor 15 gesteuert wird, und ein Drosselöffnungssensor 17 zur Erfassung einer Öffnung (Drosselöffnung) des Drosselventils 16 bereitgestellt.
Auf der stromabwärts liegenden Seite des Drosselventils 16 ist ein Druckausgleichsbehälter 18 bereitgestellt, wobei der Druckausgleichsbehälter 18 mit einem Einlassrohrdruckssensor 19 zur Erfassung eines Einlassrohrdrucks versehen ist. Ferner ist der Druckausgleichsbehälter 18 mit einem Einlasssammelrohr bzw. Einlassverteiler 20 zum Einbringen von Luft in jeweilige Zylinder der Kraftmaschine 11 versehen. Jeder der Zylinder der Kraftmaschine 11 ist mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung 21 für ein direktes Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder versehen. Ein Zylinderkopf der Kraftmaschine 11 weist eine Zündkerze 22 auf, die für jeden Zylinder bereitgestellt ist, wobei ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder durch eine Zündfunkenentladung der Zündkerze 22 jedes Zylinders gezündet wird.
Ein Abgasrohr 23 der Kraftmaschine 11 weist einen Emissionsgassensor 24 (ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, ein Sauerstoffsensor oder dergleichen) zur Erfassung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Emissionsgases bzw. Abgases oder, ob das Emissionsgas fett oder mager ist, auf. Ein Katalysator 25 eines Drei-Wege-Katalysators oder dergleichen zur Reinigung eines Emissionsgases ist auf der stromabwärts liegenden Seite des Emissionsgassensors 24 bereitgestellt.
Ein Zylinderblock der Kraftmaschine 11 ist mit einem Kühlwassertemperatursensor 26 zur Erfassung einer Kühlwassertemperatur und einem Klopfsensor 27 zur Erfassung eines Klopfens versehen. Eine Kurbelwelle 28 weist einen Kurbelwinkelsensor 29 auf, der auf einer zugehörigen Außenumfangsseite bereitgestellt ist, wobei der Kurbelwinkelsensor 29 ein Impulssignal jedes Mal ausgibt, wenn die Kurbelwelle 28 um einen spezifizierten Kurbelwinkel gedreht wird. Ein Kurbelwinkel und eine Kraftmaschinendrehzahl werden auf der Grundlage eines Ausgabesignals des Kurbelwinkelsensors 29 erfasst.
Eine Ausgabe jedes dieser verschiedenen Sensoren wird einer elektronischen Steuerungseinheit (nachstehend als „ECU“ beschrieben) 30 eingegeben. Die ECU 30 ist hauptsächlich aus einem Mikrocomputer aufgebaut und führt verschiedene Programme aus, die in einem ROM (einem Speichermedium) gespeichert sind und die Kraftmaschine steuern, um hierdurch eine Kraftstoffeinspritzmenge, einen Zündzeitpunkt und eine Drosselöffnung (ein Einlassluftvolumen) entsprechend einem Kraftmaschinenbetriebszustand zu steuern.
Die ECU 30 berechnet eine erforderliche Einspritzmenge entsprechend dem Kraftmaschinenbetriebszustand (beispielsweise der Kraftmaschinendrehzahl, einer Kraftmaschinenlast oder dergleichen) und berechnet eine Einspritzimpulsbreite (eine Einspritzzeit) entsprechend der erforderlichen Einspritzmenge unter Verwendung einer Abbildung oder einer mathematischen Gleichung und öffnet die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 mit der Einspritzimpulsbreite, um hierdurch einen Kraftstoff der erforderlichen Einspritzmenge einzuspritzen.
Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 21 ist aufgebaut, um integral einen Kolben 32 und ein Nadelventil 33 (einen Ventilkörper) in einer Ventilöffnungsrichtung durch eine elektromagnetische Kraft anzusteuern bzw. anzutreiben, die durch eine Ansteuerungsspule 31 entwickelt wird. Wie es in 2A gezeigt ist, erreicht in einem Vollhubbereich, bei dem die Einspritzimpulsbreite vergleichweise lang ist, eine Hubgröße des Nadelventils 33 eine Vollhubposition (eine Position, bei der der Kolben 32 einen Anschlag 34 trifft). Wie es in 2B gezeigt ist, wird in einem Teilhubbereich, bei dem die Einspritzimpulsbreite vergleichsweise kurz ist, ein Teilhubzustand zustande gebracht, bei dem die Hubgröße des Nadelventils 33 die Vollhubposition nicht erreicht (ein Zustand, bei dem der Kolben 32 noch an den Anschlag 34 anstoßen muss).
Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 21 der Direkteinspritzungstypkraftmaschine 11, die einen Hochdruckkraftstoff in einen Zylinder einspritzt, weist, wie es in 3 gezeigt ist, eine Tendenz auf, dass die Linearität von Änderungskennlinien einer tatsächlichen Einspritzmenge in Bezug auf die Einspritzimpulsbreite in dem Teilhubbereich (ein Bereich, bei dem der Teilhubzustand zustande gebracht wird, bei dem die Hubgröße des Nadelventils 33 die Vollhubposition nicht erreicht, da die Einspritzimpulsbreite kurz ist) schlechter wird. In diesem Teilhubbereich neigen Variationen in der Hubgröße des Nadelventils 33 dazu, vergrößert zu werden, wodurch Variationen in einer Einspritzmenge dazu neigen, vergrößert zu werden. Wenn die Variationen in der Einspritzmenge vergrößert werden, gibt es eine Möglichkeit, dass eine Abgasemission und ein Fahrverhalten verschlechtert werden.
Wie es in 4 gezeigt ist, wird in dem Teilhubbereich ein Einspritzimpuls um die Zeit herum ausgeschaltet, wenn die Hubgröße des Nadelventils 33 damit beginnt, zusammen mit einer Vergrößerung in einem Ansteuerungsstrom (ein Strom, der durch eine Ansteuerungsspule 31 fließt) größer zu werden, wenn der Einspritzimpuls eingeschaltet wird, sodass das Nadelventil 33 ein derartiges Verhalten an den Tag legt, dass, nachdem der Einspritzimpuls ausgeschaltet ist, die Hubgröße des Nadelventils 33 ein Mal zunimmt und dann abnimmt. Ferner weist, wie es in 5 gezeigt ist, die Ansteuerungsspule 31 eine Gleichstromüberlagerungskennlinie bzw. Gleichstromsuperpositionskennlinie auf, sodass die Induktanz bzw. Induktivität der Ansteuerungsspule 31 entsprechend dem Ansteuerungsstrom (ein Strom, der durch die Ansteuerungsspule 31 fließt) variiert wird.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel führt die ECU 30 eine Einspritzimpulslernroutine aus, die in 6 und 7 gezeigt ist, welche nachstehend beschrieben werden. Wenn eine spezifizierte Lernbedingung erfüllt ist, führt die ECU 30 eine Teilhubeinspritzung aus, bei der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 21 durch einen Einspritzimpuls geöffnet wird, der einen Teilhubzustand zustande bringt, bei dem die Hubgröße des Nadelventils 33 die Vollhubposition nicht erreicht. Die ECU 30 berechnet einen integrierten Wert des Ansteuerungsstroms, der durch die Ansteuerungsspule 31 fließt, nachdem der Einspritzimpuls dieser Teilhubeinspritzung ausgeschaltet ist. Die ECU 30 berechnet die Induktivität der Ansteuerungsspule 31 unter Berücksichtigung der Gleichstromüberlagerungskennlinie der Ansteuerungsspule 31 auf der Grundlage des integrierten Werts des Ansteuerungsstroms. Die ECU 30 schätzt die Hubgröße des Nadelventils 33 auf der Grundlage der Induktivität ab und führt ein Einspritzimpulslernen zum Korrigieren des Einspritzimpulses der Teilhubeinspritzung auf der Grundlage der Hubgröße aus.
In diesem Einspritzimpulslernen wird, indem ein derartiges Verhalten beachtet wird, dass in dem Teilhubbereich, nachdem der Einspritzimpuls ausgeschaltet ist, die Hubgröße des Nadelventils 33 ein Mal zunimmt und dann abnimmt, der integrierte Wert des Ansteuerungsstroms, der durch die Ansteuerungsspule 31 fließt, berechnet, nachdem der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung ausgeschaltet ist. Indem die Induktivität der Ansteuerungsspule 31 unter Berücksichtigung der Gleichstromüberlagerungskennlinie der Ansteuerungsspule 31 auf der Grundlage des integrierten Werts des Ansteuerungsstroms berechnet wird, kann die Induktanz bzw. Induktivität der Ansteuerungsspule 31 mit hoher Genauigkeit berechnet werden. Indem die Hubgröße des Nadelventils 33 auf der Grundlage der Induktivität abgeschätzt wird, kann die Hubgröße des Nadelventils 33 mit hoher Genauigkeit geschätzt werden. Indem der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung auf der Grundlage der Hubgröße korrigiert wird, die mit hoher Genauigkeit geschätzt wird, kann der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung mit hoher Genauigkeit korrigiert werden.
Spezifische Verarbeitungsinhalte des Einspritzimpulslernens, das durch die ECU 30 ausgeführt wird, werden unter Verwendung einer Verarbeitungsroutine, die in 6 und 7 gezeigt ist, sowie den Zeitablaufdiagrammen, die in 8 und 10 gezeigt sind, beschrieben. Das in 8 gezeigte Zeitablaufdiagramm entspricht grob einer Verarbeitung in Schritten 101 bis 105, die in 6 gezeigt sind, und das Zeitablaufdiagramm, das in 9 gezeigt ist, entspricht grob einer Verarbeitung in Schritten 102 bis 113, die in 6 gezeigt sind. Ferner entspricht das in 10 gezeigte Zeitablaufdiagramm grob einer Verarbeitung in Schritten 114 bis 123, die in 7 gezeigt sind.
Die in 6 und 7 gezeigte Einspritzimpulslernroutine wird wiederholt bei einem vorgegebenen Zyklus während einer Zeitdauer ausgeführt, in der die Leistungsquelle der ECU 30 eingeschaltet ist (während einer Zeitdauer, in der ein Zündschalter eingeschaltet ist), wodurch sie als ein Einspritzimpulslernteil dient.
In Schritt 101 wird, ob eine vorgegebene Lernbedingung erfüllt ist oder nicht, dadurch bestimmt, ob alle der nachstehend genannten Bedingungen (1) bis (4) erfüllt sind oder nicht.
(1) Eine Kühlwassertemperatur ist nicht kleiner als eine vorgegebene Temperatur.
Die vorgegebene Temperatur gemäß dieser Bedingung (1) ist auf eine Kühlwassertemperatur (beispielsweise 80°C) eingestellt, die einem Zustand entspricht, bei dem der Kraftstoff, der in den Zylinder eingespritzt wird, auf einen Pegel erwärmt wird, bei dem der Kraftstoff schnell verdampft wird.
(2) Eine Kraftmaschinenlast (beispielsweise ein Einlassluftvolumen, ein Einlassrohrdruck, oder dergleichen) ist nicht kleiner als ein vorgegebener Wert.
Der vorgegebene Wert dieser Bedingung (2) wird auf einen Wert eingestellt, der einem Einlassluftvolumen entspricht, bei dem Variationen in einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die durch Variationen in der Einspritzmenge der Teilhubeinspritzung verursacht werden, innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Bereichs sind (beispielsweise innerhalb 14,7 ± 0,5).
(3) Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 21 ist normal (beispielsweise Variationen in der Einspritzmenge zu der Zeit der Vollhubeinspritzung, bei der die Hubgröße des Nadelventils 33 die Vollhubposition erreicht).
Diese Bedingung (3) wird auf der Grundlage eines Diagnoseergebnisses einer Anomaliediagnoseroutine bestimmt, die nicht gezeigt ist.
(4) Ein Lernabschlusskennzeichen bzw. Lernabschlussflag (zumindest eines eines ersten Lernabschlusskennzeichens bzw. Lernabschlussflags und eines zweiten Lernabschlusskennzeichens bzw. Lernabschlussflags) ist aus.
Wenn alle der vorstehend genannten Bedingungen (1) bis (4) erfüllt sind, ist die Lernausführungsbedingung erfüllt. Wenn jedoch irgendeine der vorstehend genannten Bedingungen (1) bis (4) nicht erfüllt ist, ist die Lernausführungsbedingung nicht erfüllt.
Wenn in dem Schritt 101 bestimmt wird, dass die Lernausführungsbedingung nicht erfüllt ist, wird die vorliegende Routine beendet. Wenn beispielsweise die vorstehend genannte Bedingung (3) nicht erfüllt ist (die Variationen in der Einspritzmenge bei der Vollhubeinspritzung liegen jenseits des vorgegebenen Bereichs), wird bestimmt, dass, da die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 21 anormal ist, auch wenn die Teilhubeinspritzung ausgeführt wird, um hierdurch den Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung zu korrigieren, die Variationen in der Einspritzmenge nicht mit hoher Genauigkeit korrigiert werden können. Folglich werden die Teilhubeinspritzung und die Korrektur des Einspritzimpulses der Teilhubeinspritzung verhindert.
Wenn in dem Schritt 101 bestimmt wird, dass die Lernausführungsbedingung erfüllt ist, wird die Verarbeitung, die Schritt 102 folgt, ausgeführt. In dem Schritt 102 wird eine erste erzwungene separate Einspritzung (zwei Einspritzungen in einem Einlasshub) ausgeführt, bei der der Kraftstoff einer erforderlichen Einspritzmenge Qtotal pro einem Zylinder getrennt in einer Teilhubeinspritzung und in einer Vollhubeinspritzung eingespritzt wird (siehe 8).
In der ersten erzwungenen separaten Einspritzung wird eine Einspritzmenge Qpl[1] der Teilhubeinspritzung auf eine Einspritzmenge eingestellt, die einen Teilhubzustand in einem Standardprodukt (Nominalprodukt) der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 21 zustande bringt, und ein Einspritzimpuls Taupl[1] einer Impulsbreite, die der Einspritzmenge Qpl[1] der Teilhubeinspritzung entspricht, wird eingestellt.
Ein Wert, der durch Subtrahieren der Einspritzmenge Qpl[1] der Teilhubeinspritzung von der erforderlichen Einspritzmenge Qtotal erhalten wird, wird als eine Einspritzmenge der Vollhubeinspritzung Qfl[1] = Qtotal - Qpl[1] eingestellte, und ein Einspritzimpuls Taufl[1] einer Impulsbreite, die der Einspritzmenge der Vollhubeinspritzung Qfl[1] entspricht, wird eingestellt.
Ein Einspritzzeitpunkt Apl[1] der Teilhubeinspritzung wird auf den gleichen Einspritzzeitpunkt wie der Einspritzzeitpunkt, bevor die erste erzwungene separate Einspritzung ausgeführt wird (bevor die Lernausführungsbedingung erfüllt ist), eingestellt, und ein Wert, der durch Addieren eines vorgegebenen Verzögerungswerts Adly[1] zu dem Einspritzzeitpunkt Apl[1] der Teilhubeinspritzung addiert wird, wird als ein Einspritzzeitpunkt der Vollhubeinspritzung Afl[1] = Apl[1] + Adly[1] eingestellt.
Der vorgegebene Verzögerungswert Adly[1] wird so eingestellt, dass er länger als ein Wert ist, der durch Addieren einer vorgegebenen Zeit Idly[1], die nachstehend beschrieben wird, zu dem Einspritzimpuls Taufl[1] erhalten wird (Adly[1] > Taufl[1] + Idly[1]).
In Schritt 103 wird eine erforderliche Zeit T1 als die Information einer Änderung in der Induktivität erfasst, die durch einen Faktor verursacht wird, der zu der Hubgröße des Nadelventils 33 unterschiedlich ist, wobei die erforderliche Zeit T1 die Zeit ist, die für den Ansteuerungsstrom erforderlich ist, um zu einem vorgegebenen Wert oder mehr von der Zeit (Anstiegszeitpunkt) zuzunehmen, wenn der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung eingeschaltet wird.
In Schritt 104 wird bestimmt, ob die erforderliche Zeit T1 größer als ein Bestimmungswert ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass die erforderliche Zeit T1 größer als der Bestimmungswert ist, wird die Verarbeitung, die Schritt 105 folgt, nicht ausgeführt, sondern die vorliegende Routine wird beendet. Auf diese Weise wird, wenn die erforderliche Zeit T1, die für den Ansteuerungsstrom erforderlich ist, um zu dem vorgegebenen Wert oder mehr von der Zeit zuzunehmen, wenn der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung eingeschaltet wird, größer als die Bestimmungszeit ist, bestimmt, dass, da die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 21 anormal ist, auch wenn die Teilhubeinspritzung ausgeführt wird, um hierdurch den Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung zu korrigieren, die Variationen in der Einspritzmenge nicht mit hoher Genauigkeit korrigiert werden können. Somit werden die Teilhubeinspritzung und die Korrektur des Einspritzimpulses der Teilhubeinspritzung verhindert.
In Schritt 104 schreitet, wenn bestimmt wird, dass die erforderliche Zeit T1 nicht größer als der Bestimmungswert ist, die Routine zu Schritt 105 voran, in dem der Ansteuerungsstrom von der Zeit (Abfallzeitpunkt), wenn der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung ausgeschaltet wird, zu der Zeit integriert wird, wenn die vorgegebene Zeit Idly[1] abläuft. Auf diese Weise wird der integrierte Wert Iipl[l] des Ansteuerungsstroms berechnet, der durch die Ansteuerungsspule 31 fließt, nachdem der Einspritzimpuls ausgeschaltet ist. Die vorgegebene Zeit Idly[l] wird auf eine Zeitdauer eingestellt, die ein wenig länger als die Zeit ist, die für den Ansteuerungsstrom erforderlich ist, um auf 0 von der Zeit, wenn der Einspritzimpuls ausgeschaltet ist, zu konvergieren.
In Schritt 106 wird der integrierte Ansteuerungsstromwert Iipl[l] (n) dieser Zeit zu dem Gesamtwert Iiplsum[1] (n-1) des integrierten Ansteuerungsstromwerts beim letzten Mal addiert, wodurch der Gesamtwert Iiplsum[1] (n) des integrierten Ansteuerungsstromwerts zu dieser Zeit herausgefunden wird. $Iiplsum [1] (n) = Iiplsum [1] (n - 1) + Iipl [1] (n),$
wobei angenommen wird, dass der Anfangswert Iiplsum[1] (0) des Gesamtwerts des integrierten Ansteuerungsstromwerts Null ist.
In Schritt 107 wird bestimmt, ob eine vorgegebene Anzahl von Zyklen (N-Zyklen) seit der Zeit, wenn die erste erzwungene separate Einspritzung gestartet wird, vergangen ist oder nicht. Anders ausgedrückt wird bestimmt, ob der integrierte Ansteuerungsstromwert Iipl[l] N-mal addiert ist oder nicht. Die Verarbeitung der Schritte 102 bis 106 wird wiederholt ausgeführt, bis die vorgegebene Anzahl von Zyklen (N Zyklen) vergangen ist, um hierdurch den Gesamtwert Iiplsum[1] des integrierten Ansteuerungsstromwerts zu aktualisieren (siehe 9). Die Verarbeitung der Schritte 103, 104, die dem zweiten Zyklus folgen, kann weggelassen werden (d.h., die Verarbeitung der Schritte 103, 104 kann nur in dem ersten Zyklus ausgeführt werden).
Dann schreitet, wenn bestimmt wird, dass die vorgegebene Anzahl von Zyklen (N Zyklen) seit der Zeit, wenn die erste erzwungene separate Einspritzung gestartet ist, vergangen ist (d.h., der integrierte Ansteuerungsstromwert Iipl[l] ist N-mal addiert), die Routine zu Schritt 108 voran, in dem der Gesamtwert Iiplsum[1] des integrierten Ansteuerungsstromwerts durch die Anzahl von Malen einer Addition N dividiert wird, um hierdurch einen Durchschnittswert Iiplave[1] des integrierten Ansteuerungsstromwerts herauszufinden. $Iiplave [1] = Iiplsum [1] /N$
In Schritt 109 wird die Induktanz bzw. Induktivität Lpl[1] der Ansteuerungsspule 31 entsprechend dem Durchschnittswert Iiplave[1] des integrierten Ansteuerungsstromwerts durch die Verwendung einer in 11A gezeigten Abbildung oder einer in 11B gezeigten mathematischen Gleichung berechnet. Die in 11A gezeigte Abbildung oder die in 11B gezeigte mathematische Gleichung wird im Voraus auf der Grundlage von Testdaten oder Entwurfsdaten unter Berücksichtigung der Gleichstromüberlagerungskennlinie der Ansteuerungsspule 31 in dem Standardprodukt (Nominalprodukt) der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 21 erstellt und in dem ROM der ECU 30 gespeichert.
In Schritt 110 wird ein Korrekturfaktor KL entsprechend der erforderlichen Zeit T1, die in Schritt 103 erfasst wird (eine Information einer Änderung in der Induktivität, die durch einen Faktor verursacht wird, der zu der Hubgröße unterschiedlich ist), durch die Verwendung einer Abbildung oder einer mathematischen Gleichung (nicht gezeigt) berechnet. Die Abbildung oder die mathematische Gleichung dieses Korrekturfaktors KL wird im Voraus auf der Grundlage von Testdaten oder Entwurfsdaten in dem Standardprodukt (Nominalprodukt) der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 21 erstellt und in dem ROM der ECU 30 gespeichert. Die Induktivität Lpl[1] wird mit dem Korrekturfaktor KL multipliziert, um hierdurch die Induktivität Lpl[1] zu korrigieren. $Lpl [1] = Lpl [1] \times KL$
In Schritt 111 wird die Hubgröße Liftpl[1] des Nadelventils 33 entsprechend der Induktivität Lpl[1] durch die Verwendung einer in 12A gezeigten Abbildung oder einer in 12B gezeigten mathematischen Gleichung berechnet (geschätzt). Die in 12A gezeigte Abbildung oder die in 12B gezeigte mathematische Gleichung wird im Voraus auf der Grundlage von Testdaten oder Entwurfsdaten in dem Standardprodukt (Nominalprodukt) der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 21 erstellt und in dem ROM der ECU 30 gespeichert.
In Schritt 112 (7) wird ein Korrekturfaktor KTau[1] entsprechend der Hubgröße Liftpl[1] durch die Verwendung einer Abbildung oder einer mathematischen Gleichung (nicht gezeigt) berechnet. Die Abbildung oder die mathematische Gleichung des Korrekturfaktors KTau[1] wird im Voraus auf der Grundlage von Testdaten oder Entwurfsdaten in dem Standardprodukt (Nominalprodukt) der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 21 erstellt und in dem ROM der ECU 30 gespeichert. Der Korrekturfaktor KTau[1] wird zu dem Einspritzimpuls Taupl[1], der der Einspritzmenge Qpl[1] der Teilhubeinspritzung entspricht, addiert, um hierdurch den Einspritzimpuls Taupl[1], der der Einspritzmenge Qpl[1] der Teilhubeinspritzung entspricht, zu korrigieren. $Taupl [1] = Taupl [1] + KTau [1]$
In Schritt 113 wird bestimmt, dass das Lernen des Einspritzimpulses Taupl[1], der der Einspritzmenge Qpl[1] der Teilhubeinspritzung entspricht, beendet ist, und ein erstes Lernabschlusskennzeichen bzw. Lernabschlussflag wird auf EIN gesetzt.
In Schritt 114 wird eine zweite erzwungene separate Einspritzung (zwei Einspritzungen in einem Einlasshub) ausgeführt (siehe 10).
In der zweiten erzwungenen separaten Einspritzung wird eine Einspritzmenge Qpl[2] der Teilhubeinspritzung auf eine Einspritzmenge eingestellt, die einen Teilhubzustand in dem Standardprodukt (Nominalprodukt) der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 21 zustande bringt und zu der Einspritzmenge Qpl[1] der ersten erzwungenen separaten Einspritzung unterschiedlich ist (eine Einspritzmenge, die größer als die Einspritzmenge Qpl[1] oder kleiner als die Einspritzmenge Qpl[1] ist), und ein Einspritzimpuls Taupl[2] einer Impulsbreite, die der Einspritzmenge Qpl[2] der Teilhubeinspritzung entspricht, wird eingestellt.
Ein Wert, der durch Subtrahieren der Einspritzmenge Qpl[2] der Teilhubeinspritzung von der erforderlichen Einspritzmenge Qtotal erhalten wird, wird als eine Einspritzmenge der Vollhubeinspritzung Qfl[2] = Qtotal - Qpl[2] eingestellt, und ein Einspritzimpuls Taufl[2] einer Impulsbreite, die der Einspritzmenge der Vollhubeinspritzung Qfl[2] entspricht, wird eingestellt.
Ein Einspritzzeitpunkt Apl[2] der Teilhubeinspritzung wird auf den gleichen Einspritzzeitpunkt eingestellt wie der Einspritzzeitpunkt, bevor die erste erzwungene separate Einspritzung ausgeführt wird (bevor die Lernausführungsbedingung erfüllt ist), und ein Wert, der durch Addieren eines vorgegebenen Verzögerungswerts Adly[2] zu dem Einspritzzeitpunkt Apl[2] der Teilhubeinspritzung erhalten wird, wird als ein Einspritzzeitpunkt der Vollhubeinspritzung Afl[2] = Apl[2] + Adly[2] eingestellt. Der vorgegebene Verzögerungswert Adly[2] wird so eingestellt, dass er länger als ein Wert ist, der durch Addieren einer vorgegebenen Zeit Idly[2], die nachstehend beschrieben wird, zu dem Einspritzimpuls Taufl[2] (Adly[2] > Taufl[2] + Idly[2]) erhalten wird.
In Schritt 115 wird der Ansteuerungsstrom von der Zeit (Abfallzeitpunkt), wenn der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung ausgeschaltet ist, zu der Zeit integriert, wenn eine vorgegebene Verzögerungszeit Idly[2] vergeht, wodurch ein integrierter Wert Iipl[2] des Ansteuerungsstroms erhalten wird, der durch die Ansteuerungsspule 31 fließt, nachdem der Einspritzimpuls ausgeschaltet ist. Hierbei wird die vorgegebene Zeit Idly[2] auf eine Zeitdauer eingestellt, die ein wenig länger als die Zeit ist, die für den Ansteuerungsstrom erforderlich ist, um auf 0 von der Zeit, wenn der Einspritzimpuls ausgeschaltet wird, zu konvergieren.
In Schritt 116 wird der integrierte Ansteuerungsstromwert Iipl[2] (n) dieser Zeit zu dem Gesamtwert Iiplsum[2] (n-1) des integrierten Ansteuerungsstromwerts beim letzten Mal addiert, wodurch der Gesamtwert Iiplsum[2] (n) des integrierten Ansteuerungsstromwerts zu dieser Zeit herausgefunden wird. $Iiplsum [2] (n) = Iiplsum [2] (n - 1) + Iipl [2] (n),$
wobei angenommen wird, dass der Anfangswert Iiplsum[2] (0) des Gesamtwerts des integrierten Ansteuerungsstromwerts Null ist.
In Schritt 117 wird bestimmt, ob eine vorgegebene Anzahl von Zyklen (N Zyklen) seit der Zeit, wenn die zweite erzwungene separate Einspritzung gestartet ist, vergangen ist oder nicht. Anders ausgedrückt wird bestimmt, ob der integrierte Ansteuerungsstromwert Iipl[2] N-mal addiert ist oder nicht. Die Verarbeitung der Schritte 114 bis 116 wird wiederholt ausgeführt, bis die vorgegebene Anzahl von Zyklen (N Zyklen) vergangen ist, um hierdurch den Gesamtwert Iiplsum[2] des integrierten Ansteuerungsstromwerts zu aktualisieren (siehe 10).
Wenn bestimmt wird, dass die vorgegebene Anzahl von Zyklen (N Zyklen) seit der Zeit, wenn die zweite erzwungene separate Einspritzung gestartet ist, vergangen ist, schreitet die Routine zu Schritt 118 voran, in dem der Gesamtwert Iiplsum[2] des integrierten Ansteuerungsstromwerts durch die Anzahl von Malen einer Addition N dividiert wird, um hierdurch einen Durchschnittswert Iiplave[2] des integrierten Ansteuerungsstromwerts herauszufinden. $Iiplave [2] = Iiplsum [2] /N$
In Schritt 119 wird die Induktivität Lpl[2] der Ansteuerungsspule 31 entsprechend dem Durchschnittswert Iiplave[2] des integrierten Ansteuerungsstromwerts durch die Verwendung der in 11A gezeigten Abbildung oder der in 11B gezeigten mathematischen Gleichung berechnet.
In Schritt 120 wird die Induktivität Lpl[2] mit dem Korrekturfaktor KL multipliziert, der in Schritt 110 berechnet wird, um hierdurch die Induktivität Lpl[2] zu korrigieren. $Lpl [2] = Lpl [2] \times KL$
In Schritt 121 wird die Hubgröße Liftpl[2] des Nadelventils 33 entsprechend der Induktivität Lpl[2] durch die Verwendung der Abbildung oder der mathematischen Gleichung, die in 12 gezeigt ist, berechnet (geschätzt).
In Schritt 122 wird ein Korrekturfaktor KTau[2] entsprechend der Hubgröße Liftpl[2] durch die Verwendung einer Abbildung oder einer mathematischen Gleichung (nicht gezeigt) berechnet. Der Korrekturfaktor KTau[2] wird zu dem Einspritzimpuls Taupl[2], der der Einspritzmenge Qpl[2] der Teilhubeinspritzung entspricht, addiert, um hierdurch den Einspritzimpuls Taupl[2], der der Einspritzmenge Qpl[2] der Teilhubeinspritzung entspricht, zu korrigieren. $Taupl [2] = Taupl [2] + KTau [2]$
In Schritt 123 wird bestimmt, dass das Lernen des Einspritzimpulses Taupl[2], der der Einspritzmenge Qpl[2] der Teilhubeinspritzung entspricht, beendet ist, und ein zweites Lernabschlussflag wird auf EIN gesetzt.
Wie es vorstehend beschrieben ist kann, wenn die Einspritzimpulse Taupl[1], Taupl[2], die jeweils den Einspritzmengen Qpl[1], Qpl[2] von zumindest zwei Punkten in dem Teilhubbereich entsprechen, korrigiert (gelernt) werden, der Einspritzimpuls, der einer anderen Einspritzmenge in dem Teilhubbereich entspricht, ebenso auf der Grundlage von Daten dieses Lernen berechnet (beispielsweise interpoliert) werden.
In der in 6 und 7 gezeigten Routine werden die Einspritzimpulse Taupl[1], Taupl[2], die jeweils den Einspritzmengen Qpl[1], Qpl[2] von zwei Punkten in dem Teilhubbereich entsprechen, korrigiert (gelernt). Das Verfahren zum Korrigieren (Lernen) des Einspritzimpulses ist jedoch nicht auf dieses Verfahren begrenzt, sondern die Einspritzimpulse, die den Einspritzmengen von drei Punkten oder mehr in dem Teilhubbereich entsprechen, können korrigiert (gelernt) werden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, das vorstehend beschrieben ist, wird, indem ein derartiges Verhalten, dass in dem Teilhubbereich, nachdem der Einspritzimpuls ausgeschaltet ist, die Hubgröße des Nadelventils 33 einmal zunimmt und dann abnimmt, beachtet wird, der integrierte Wert des Ansteuerungsstroms berechnet, der durch die Ansteuerungsspule 31 fließt, nachdem der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung ausgeschaltet ist. Die Induktivität der Ansteuerungsspule 31 wird unter Berücksichtigung der Gleichstromüberlagerungskennlinie der Ansteuerungsspule 31 auf der Grundlage des integrierten Werts des Ansteuerungsstroms berechnet. Somit kann die Induktanz bzw. Induktivität der Ansteuerungsspule 31 mit hoher Genauigkeit berechnet werden. Da die Hubgröße des Nadelventils 33 auf der Grundlage der Induktivität geschätzt wird, kann die Hubgröße des Nadelventils 33 mit hoher Genauigkeit geschätzt werden. Dann kann, da der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung auf der Grundlage der Hubgröße korrigiert wird, die mit hoher Genauigkeit geschätzt wird, der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung mit hoher Genauigkeit korrigiert werden. Auf diese Weise können Variationen in der Einspritzmenge, die durch Variationen in der Hubgröße in dem Teilhubbereich verursacht werden, mit hoher Genauigkeit korrigiert werden, was somit die Genauigkeit einer Einspritzmengensteuerung in dem Teilhubbereich verbessern kann.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Einspritzimpuls durch die Verwendung des Korrekturfaktors entsprechend der geschätzten (berechneten) Hubgröße korrigiert. Das Verfahren zum Korrigieren des Einspritzimpulses entsprechend der geschätzten Hubgröße ist jedoch nicht auf dieses Verfahren begrenzt, sondern kann in geeigneter Weise verändert werden. Beispielsweise kann der Einspritzmengenimpuls auf der Grundlage einer Abweichung zwischen der geschätzten Hubgröße und einem Referenzwert (eine Hubgröße in dem Standardprodukt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 21) korrigiert werden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, wenn die Teilhubeinspritzung ausgeführt wird, eine erforderliche Einspritzmenge entsprechend dem Kraftmaschinenbetriebszustand separat in der Einspritzmenge der Teilhubeinspritzung und in der Einspritzmenge der Vollhubeinspritzung (eine Einspritzmenge, die durch Subtrahieren der Einspritzmenge der Teilhubmenge von der erforderlichen Einspritzmenge erhalten wird) eingespritzt. Somit kann die Teilhubeinspritzung ausgeführt werden, wobei die Gesamteinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 21 bei der erforderlichen Einspritzmenge gehalten wird.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, wenn eine Kraftmaschinenlast nicht kleiner als ein vorgegebener Wert ist (ein Wert, der einem Einlassluftvolumen entspricht, das Variationen in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die durch Variationen in der Einspritzmenge der Teilhubeinspritzung verursacht werden, in einen vorgegebenen zulässigen Bereich bringt), die Lernausführungsbedingung nicht erfüllt. Somit wird, wenn die Kraftmaschinenlast nicht kleiner als der vorgegebene Wert ist und die Variationen in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die durch Variationen in der Einspritzmenge der Teilhubeinspritzung verursacht werden, in den vorgegebenen zulässigen Bereich gebracht werden, die Teilhubeinspritzung ausgeführt, wodurch der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung korrigiert werden kann. Folglich ist es möglich zu verhindern, dass ein Verbrennungszustand durch die Teilhubeinspritzung zum Korrigieren des Einspritzimpulses verschlechtert wird.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die erforderliche Zeit T1, die für den Ansteuerungsstrom erforderlich ist, um zu einem Wert, der nicht kleiner als der vorgegebene Wert ist, von der Zeit zuzunehmen, wenn der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung eingeschaltet wird, als die Information einer Änderung in der Induktivität erfasst, die durch einen Faktor verursacht wird, der zu der Hubgröße des Nadelventils 33 unterschiedlich ist, wobei die Induktivität entsprechend der erforderlichen Zeit T1 korrigiert wird. Somit kann die Induktivität unter Berücksichtigung ebenso einer Änderung in der Induktivität, die durch einen Faktor verursacht wird (beispielsweise eine Temperatur oder dergleichen), die zu der Hubgröße des Nadelventils 33 unterschiedlich ist, herausgefunden werden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Induktivität direkt durch die Verwendung des Korrekturfaktors entsprechend der erforderlichen Zeit T1 korrigiert. Das Verfahren zum Korrigieren einer Induktivität entsprechend der erforderlichen Zeit T1 ist nicht auf dieses Verfahren begrenzt, sondern kann in geeigneter Weise geändert werden, beispielsweise kann eine Abbildung oder eine mathematische Gleichung (die die Beziehung zwischen dem integrierten Ansteuerungsstromwert und der Induktivität zeigt), die zur Berechnung der Induktivität verwendet wird, entsprechend der erforderlichen Zeit T1 korrigiert werden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird in dem Fall, bei dem die Variationen in der Einspritzmenge in der Vollhubeinspritzung jenseits des vorgegebenen Bereichs liegen, oder in dem Fall, bei dem die erforderliche Zeit T1, die für den Ansteuerungsstrom erforderlich ist, um auf den vorgegebenen Wert oder mehr von der Zeit zuzunehmen, wenn der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung eingeschaltet wird, größer als der Bestimmungswert ist, bestimmt, dass, da die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 21 anormal ist, auch wenn die Teilhubeinspritzung ausgeführt wird, um hierdurch den Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung zu korrigieren, die Variationen in der Einspritzmenge nicht mit hoher Genauigkeit korrigiert werden können. Somit werden die Teilhubeinspritzung und die Korrektur des Einspritzimpulses der Teilhubeinspritzung verhindert. Eine Teilhubeinspritzung, die zu der Teilhubeinspritzung zum Korrigieren des Einspritzimpulses unterschiedlich ist, kann verhindert werden, bis die Korrektur des Einspritzimpulses der Teilhubeinspritzung abgeschlossen ist (bis sowohl das erste Lernabschlussflag als auch das zweite Lernabschlussflag auf EIN gesetzt sind). Dies kann verhindern, dass eine Abgasemission und ein Fahrverhalten durch die Variationen in der Einspritzmenge der Teilhubeinspritzung verschlechtert werden, bevor die Korrektur des Einspritzimpulses der Teilhubeinspritzung abgeschlossen ist.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, wenn der Kraftstoff der erforderlichen Einspritzmenge separat in der Teilhubeinspritzung und in der Vollhubeinspritzung eingespritzt wird, der Kraftstoff der erforderlichen Einspritzmenge in eine Teilhubeinspritzung und eine Vollhubeinspritzung aufgeteilt. Die Anzahl von Malen einer Einspritzung der Teilhubeinspritzung und der Vollhubeinspritzung ist nicht hierauf begrenzt, sondern sie kann in geeigneter Weise entsprechend der erforderlichen Einspritzmenge oder dergleichen geändert werden, beispielsweise kann die Anzahl von Malen einer Einspritzung der Teilhubeinspritzung zwei oder mehr sein oder die Anzahl von Malen einer Einspritzung der Vollhubeinspritzung kann zwei oder mehr sein.
Zusätzlich ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die Direkteinspritzungstypkraftmaschine, die in 1 gezeigt ist, begrenzt, sondern sie kann in verschiedenen Modifikationen innerhalb eines Bereichs ausgeführt werden, der nicht von der Kernaussage der Offenbarung abweicht, beispielsweise kann sie bei einer Ansaugkanaleinspritztypkraftmaschine angewendet werden.

Claims

Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine (11), die mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung (12) versehen ist, in der ein Ventilkörper (33) durch eine elektromagnetische Kraft einer Ansteuerungsspule (31) geöffnet wird, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung umfasst: einen Kraftstoffeinspritzteil, der eine Vollhubeinspritzung zum Öffnen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (12) durch einen Einspritzimpuls, bei dem eine Hubgröße des Ventilkörpers (33) eine Vollhubposition erreicht, und eine Teilhubeinspritzung zum Öffnen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (12) durch einen Einspritzimpuls ausführt, bei dem eine Hubgröße des Ventilkörpers (33) die Vollhubposition nicht erreicht, einen Hubgrößenschätzteil (30), der eine Induktivität der Ansteuerungsspule (31) unter Berücksichtigung einer Gleichstromüberlagerungskennlinie der Ansteuerungsspule (31) auf der Grundlage eines Ansteuerungsstroms berechnet, der durch die Ansteuerungsspule (31) fließt, nachdem ein Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung ausgeschaltet ist, und der eine Hubgröße des Ventilkörpers (33) zu der Zeit der Teilhubeinspritzung auf der Grundlage der Induktivität schätzt, und einen Einspritzimpulskorrekturteil (30), der den Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung auf der Grundlage der Hubgröße des Ventilkörpers (33) korrigiert, die durch den Hubgrößenschätzteil geschätzt wird.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei, wenn der Kraftstoffeinspritzteil die Teilhubeinspritzung ausführt, der Kraftstoffeinspritzteil eine erforderliche Einspritzmenge entsprechend einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine (11) separat in einer Einspritzmenge der Teilhubeinspritzung und in einer Einspritzmenge der Vollhubeinspritzung einspritzt.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Hubgrößenschätzteil die Hubgröße zu der Zeit der Teilhubeinspritzung in einem Fall schätzt, bei dem eine vorgegebene Ausführungsbedingung erfüllt ist, wobei die vorgegebene Ausführungsbedingung zumindest erfüllt ist, wenn eine Last der Brennkraftmaschine (11) nicht kleiner als ein vorgegebener Wert ist, und wobei der vorgegebene Wert auf einen Wert eingestellt wird, der einem Einlassluftvolumen entspricht, bei dem Variationen in einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die durch Variationen in einer Einspritzmenge der Teilhubeinspritzung verursacht werden, innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Bereichs liegen.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Hubgrößenschätzteil den Ansteuerungsstrom, der durch die Ansteuerungsspule (31) fließt, nachdem der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung ausgeschaltet ist, integriert, um hierdurch die Induktivität der Ansteuerungsspule (31) unter Berücksichtigung der Gleichstromüberlagerungskennlinie der Ansteuerungsspule (31) zu berechnen.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Hubgrößenschätzteil einen Anstiegszeiterfassungsteil und einen Induktivitätskorrekturteil umfasst, wobei der Anstiegszeiterfassungsteil eine erforderliche Zeit als eine Information einer Änderung in der Induktivität erfasst, die durch einen Faktor verursacht wird, der zu der Hubgröße des Ventilkörpers (33) unterschiedlich ist, wobei die erforderliche Zeit für den Ansteuerungsstrom erforderlich ist, um zu einem vorgegebenen Wert oder mehr von einer Zeit zuzunehmen, wenn der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung eingeschaltet wird, und wobei der Induktivitätskorrekturteil die Induktivität entsprechend der erforderlichen Zeit korrigiert, die durch den Anstiegszeiterfassungsteil erfasst wird.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in einem Fall, bei dem Variationen in einer Einspritzmenge in der Vollhubeinspritzung, in der die Hubgröße des Ventilkörpers (33) die Vollhubposition erreicht, jenseits eines vorgegebenen Bereichs liegen, und/oder in einem Fall, bei dem eine erforderliche Zeit, die für den Ansteuerungsstrom erforderlich ist, um auf einen vorgegebenen Wert oder mehr von einer Zeit zuzunehmen, wenn der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung eingeschaltet wird, größer als ein Bestimmungswert sind, die Teilhubeinspritzung und eine Korrektur des Einspritzimpulses der Teilhubeinspritzung verhindert werden.
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Teilhubeinspritzung, die zu einer Teilhubeinspritzung zum Korrigieren des Einspritzimpulses unterschiedlich ist, verhindert wird, bis eine Korrektur des Einspritzimpulses der Teilhubeinspritzung abgeschlossen ist.