DE112014001728T5

DE112014001728T5 - Steuerung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE112014001728T5
Application number: DE112014001728.0T
Authority: DE
Inventors: Masanao Idogawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2016-01-21
Anticipated expiration: 2034-03-29
Also published as: JP5811128B2; JP2014196731A; WO2014155183A1; CN105074182B; DE112014001728B4; US20160040618A1; CN105074182A

Abstract

Eine elektronische Steuereinheit für eine Brennkraftmaschine ist ausgelegt, Anforderungen betreffend verschiedene Arten von Funktionen einer Brennkraftmaschine durch koordinative Steuerung von mehreren Aktuatoren betreffend einen Betrieb der Brennkraftmaschine zu erzielen. Die elektronische Steuereinheit der Brennkraftmaschine weist eine Anforderungserzeugungsebene, eine Mediationsebene physikalischer Größen, eine Einstellebene gesteuerter Variablen und eine Mediationsebene gesteuerter Variablen auf. Die Mediationsebene gesteuerter Variablen ist unmittelbar unterhalb der Einstellebene gesteuerter Variablen angeordnet und enthält einen Fundamentaleinspritzsteuermediationsabschnitt, der Anforderungsvariablen, die von der Anforderungserzeugungsebene übertragen werden, nicht über die Mediationsebene physikalischer Größen vermittelt und gesteuerte Variablen der Einspritzungen während eines Antriebs des Verbrennungsmotors vermittelt, und einen Starteinspritzsteuermediationsabschnitt, der eine gesteuerte Einspritzvariable beim Starten vermittelt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Steuereinheit zum Erzielen von Anforderungen betreffend verschiedene Arten von Funktionen einer Brennkraftmaschine durch koordinative Steuerung mehrerer Aktuatoren und ein Steuerverfahren dafür.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Wie es beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2009-47101 ( JP 2009-47101 A ) und der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2009-47102 ( JP 2009-47102 A ) beschrieben ist, sind elektronische Steuereinheiten für eine Brennkraftmaschine bekannt, die eine hierarchische Steuerstruktur enthalten, bei der ein Signal in einer einzigen Richtung von einer höheren Ebene zu einer niedrigeren Ebene übertragen wird. In den Beispielen, die in den oben genannten Literaturstellen beschrieben sind, wird ein Anforderungswert durch Ausdrücken von drei fundamentalen Funktionen in der Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug durch drei Arten von physikalischen Größen in der höchsten Anforderungserzeugungsebene erzeugt. Die drei fundamentalen Funktionen der Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug sind ein Fahrvermögen, ein Abgas und ein Kraftstoffverbrauch. Die drei Arten von physikalischen Größen sind ein Drehmoment, eine Effizienz und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
Ein Signal eines Anforderungswerts, das in der höchsten Anforderungserzeugungsebene erzeugt wird, wird an eine niedrigere Mediationsebene physikalischer Größen übertragen. In der Mediationsebene physikalischer Größen werden die übertragenen Anforderungswerte für jeweils das Drehmoment, die Effizienz und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis angehäuft und für jeden Anforderungswert entsprechend einer vorbestimmten Regel vermittelt (einer Mediation unterzogen). Das Anforderungswertsignal jeweils des Drehmoments, der Effizienz und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das auf die obige Weise vermittelt wird, wird an eine niedrigere Einstellebene gesteuerter Variablen übertragen. In der Einstellebene gesteuerter Variablen wird jeder Anforderungswert auf der Grundlage einer Beziehung zwischen jeweiligen Anforderungswerten angepasst bzw. eingestellt, und dann wird eine gesteuerte Variable eines jeweiligen Aktuators eingestellt.
Auf diese Weise kann die Anforderung für die Brennkraftmaschine mit einer Kombination von drei Arten von physikalischen Größen des Drehmoments, der Effizienz und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgedrückt und vermittelt werden. Durch Vermitteln der Anforderung für die Brennkraftmaschine, wie es oben beschrieben ist, wird ein Betrieb der gesamten Brennkraftmaschine, der durch Steuern der Brennkraftmaschine erzielt werden sollte, unabhängig von den Eigenschaften und der Art eines Aktuators bestimmt, so dass eine bevorzugte Steuerung, die die fundamentalen Anforderungen hinsichtlich Fahrvermögen, Abgas und Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine erfüllt, mit einem ausgezeichneten Gleichgewicht erzielt werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Brennkraftmaschine vom Zylinderzündtyp, bei der Kraftstoff direkt in einen Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, gewährleistet einen hohen Freiheitsgrad bei der Einspritzsteuerung. Somit besteht eine Anforderung zum geeigneten Ändern eines Einspritzzeitpunkts oder einer Einspritzfrequenz, um eine ausgezeichnetes Kraftstoff-Luft-Gemisch in dem Brennkraftmaschinenzylinder durch die beste Verwendung des Freiheitsgrads bei der Einspritzsteuerung der Brennkraftmaschine vom Zylindereinspritztyp auszubilden. Die gesteuerte Variable, die eine Anforderung zum Ändern eines Einspritzzeitpunkts oder einer Einspritzfrequenz ausdrückt, weist einen direkten Bezug zu einem Betrieb eines Kraftstoffeinspritzventils auf. Eine zeitweilige Umwandlung nur des Betriebs des Kraftstoffeinspritzventils in physikalische Größen wie das Drehmoment, die Effizienz, eine Vermittlung dieser Werte und eine Neuberechnung der gesteuerten Variablen ist ein verschwenderischer arithmetischer Betrieb, wodurch eine übermäßige Arithmetikbetriebslast erzeugt wird.
Gewöhnlich wird während eines Antriebs der Brennkraftmaschine eine echte Ansaugluftmenge entsprechend einem Signal von einem Sensor berechnet, und dann wird die Menge der Luft, die in den Zylinder einzulassen ist, unter Verwendung der berechneten Ansaugluftmenge berechnet, um eine Kraftstoffeinspritzmenge derart zu bestimmen, dass ein vorbestimmtes Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis erzielt wird. Da die Menge der Luft, die in den Zylinder der Brennkraftmaschine eingelassen wird, beim Starten der Brennkraftmaschine nicht genau berechnet werden kann, wird eine Kraftstoffeinspritzmenge beim Starten der Brennkraftmaschine auf einen geeigneten Wert eingestellt bzw. festgelegt. Das heißt, die Berechnung für die Einspritzsteuerung beim Starten der Brennkraftmaschine unterscheidet sich von der Berechnung für die Einspritzsteuerung während eines Antriebs der Brennkraftmaschine.
In Bezug auf die Kraftstoffeinspritzsteuerung während des Antriebs der Brennkraftmaschine ebenso wie die Kraftstoffeinspritzsteuerung beim Starten der Brennkraftmaschine, die sich von derjenigen während des Antriebs der Brennkraftmaschine unterscheidet, gibt es verschiedene unterschiedliche Arten von Anforderungen in Abhängigkeit von dem Zustand der Brennkraftmaschine. Daher können der Einspritzzeitpunkt und die Einspritzfrequenz der Brennkraftmaschine oder eine Einspritzmenge einer jeweiligen Einspritzung der Brennkraftmaschine nicht einheitlich bestimmt werden, und der Einspritzzeitpunkt und die Einspritzfrequenz der Brennkraftmaschine und eine Anforderung für eine Einspritzmenge müssen vermittelt (einer Mediation unterzogen) werden.
Im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektronische Steuereinheit mit einer Hardwarestruktur zu schaffen, die fundamentale Anforderungen für die Brennkraftmaschine durch Vermittlung von physikalischen Größen mit einem ausgezeichneten Gleichgewicht durch Vermitteln verschiedener Arten von Anforderungen betreffend eine Einspritzsteuerung, ohne eine Arithmetikbetriebslast für die Steuerung zu erhöhen, erfüllt, wodurch eine vorteilhafte Einspritzsteuerung, die für einen Zustand der Brennkraftmaschine auch beim Starten geeignet ist, erzielt wird.
Um die oben angegebene Aufgabe zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung eine elektronische Steuereinheit, die eine Mediationsebene gesteuerter Variablen enthält, an die ein Anforderungswert betreffend eine Kraftstoffeinspritzsteuerung nicht durch eine Mediationsebene physikalischer Größen übertragen wird, wobei die Mediationsebene gesteuerter Variablen derart ausgebildet ist, dass die Anforderungswerte der Brennkraftmaschine, d. h. die gesteuerten Variablen der Einspritzung, in während einer Fahrt der Brennkraftmaschine und beim Starten dieser sortiert werden und die sortierten Anforderungswerte, d. h. die gesteuerten Variablen der Einspritzung, vermittelt werden.
Genauer gesagt schafft ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung eine elektronische Steuereinheit für eine Brennkraftmaschine, wobei die elektronische Steuereinheit ausgelegt ist, Anforderungen betreffend verschiedene Arten von Funktionen der Brennkraftmaschine durch koordinative Steuerung mehrerer Aktuatoren betreffend einen Betrieb der Brennkraftmaschine zu erzielen. Die elektronische Steuereinheit enthält eine Anforderungserzeugungsebene, eine Mediationsebene physikalischer Größen, die unmittelbar unterhalb der Anforderungserzeugungsebene angeordnet ist, eine Einstellebene gesteuerter Variablen, die unmittelbar unterhalb der Mediationsebene physikalischer Größen angeordnet ist, und eine Mediationsebene gesteuerter Variablen, die unmittelbar unterhalb der Einstellebene gesteuerter Variablen angeordnet ist. Die Anforderungserzeugungsebene erzeugt und gibt einen Anforderungswert betreffend die Funktion der Brennkraftmaschine aus. Die Mediationsebene physikalischer Größen häuft Anforderungswerte, die durch vorbestimmte physikalische Größen der Anforderungswerte ausgedrückt werden, an und vermittelt diese. Die Einstellebene gesteuerter Variablen stellt gesteuerten Variablen der Aktuatoren auf der Grundlage der vermittelten Anforderungswerte ein. Die Mediationsebene gesteuerter Variablen ist unmittelbar unterhalb der Einstellebene gesteuerter Variablen angeordnet. Die Anforderungswerte, die durch die gesteuerten Variablen der Aktuatoren der Anforderungswerte, die von der Anforderungserzeugungsebene ausgegeben werden, ausgedrückt werden, werden an die Mediationsebene gesteuerter Variablen nicht durch die Mediationsebene physikalischer Größen übertragen. Die Mediationsebene gesteuerter Variablen häuft Anforderungswerte, die durch gesteuerte Variablen der Aktuatoren ausgedrückt werden, die in der Einstellebene gesteuerter Variablen eingestellt werden, und Anforderungswerte, die durch die gesteuerten Variablen der Aktuatoren der Anforderungswerte ausgedrückt werden, die an die Mediationsebene gesteuerter Variablen nicht durch die Mediationsebene physikalischer Größen übertragen werden, für jede der gesteuerten Variablen an und vermittelt diese. Die elektronische Steuereinheit enthält eine hierarchische Steuerstruktur. In der hierarchischen Steuerstruktur werden die Anforderungswerte, die von der Anforderungserzeugungsebene ausgegeben werden, in einer einzigen Richtung von einer höheren Ebene zu einer niedrigeren Ebene in der Reihenfolge Anforderungserzeugungsebene, Mediationsebene physikalischer Größen und Einstellebene gesteuerter Variablen übertragen. Die Mediationsebene gesteuerter Variablen enthält einen Fundamentaleinspritzsteuermediationsabschnitt und einen Starteinspritzsteuermediationsabschnitt. Der Fundamentaleinspritzsteuermediationsabschnitt vermittelt gesteuerte Variablen von Einspritzungen betreffend einen Betrieb mindestens eines von mehreren Kraftstoffeinspritzventilen, das einer der Aktuatoren ist, während eines Antriebs der Brennkraftmaschine. Der Starteinspritzsteuermediationsabschnitt vermittelt die gesteuerten Variablen der Einspritzungen beim Starten der Brennkraftmaschine.
In der elektronischen Steuereinheit einer Brennkraftmaschine, die mit der oben beschriebenen Struktur aufgebaut ist, werden Anforderungen betreffend verschiedene Arten von Funktionen der Brennkraftmaschine durch vorbestimmte physikalische Größen (beispielsweise Drehmoment, Effizienz, Luft-Kraftstoff-Verhältnis) ausgedrückt und vermittelt. Eine gesteuerte Variable eines jeweiligen Aktuators wird auf der Grundlage dieses vermittelten Anforderungswerts eingestellt. Als Ergebnis werden mehrere Aktuatoren koordinativ gesteuert, so dass fundamentale Funktionsanforderungen der Brennkraftmaschine (beispielsweise Fahrvermögen, Abgas, Kraftstoffverbrauch) mit einem ausgezeichneten Gleichgewicht erfüllt werden.
Zu diesem Zeitpunkt können Anforderungen betreffend einen Betrieb von mindestens einem der Kraftstoffeinspritzventile durch vorbestimmte gesteuerte Variablen der Einspritzungen wie beispielsweise einer Einspritzmenge, einem Einspritzzeitpunkt und einer Einspritzfrequenz ausgedrückt werden. Die Anforderungswerte, die durch die gesteuerten Variablen der Einspritzung ausgedrückt werden, werden von der Anforderungserzeugungsebene an eine niedrigere Mediationsebene gesteuerter Variablen, die niedriger angeordnet ist, nicht durch die Mediationsebene physikalischer Größen und die Einstellebene gesteuerter Variablen übertragen. Dann wird der Anforderungswert, der durch eine übertragene gesteuerte Variable einer Einspritzung ausgedrückt wird, vermittelt und in einer gesteuerten Variablen für die Aktuatoren (Drosselventil, Zündrichtung ebenso wie Kraftstoffeinspritzventil) reflektiert.
Das heißt, die Anforderung betreffend den Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils wird als eine gesteuerte Variable der Einspritzung nicht durch die Vermittlung einer physikalischen Größe vermittelt und bei einer Steuerung der Brennkraftmaschine reflektiert. Das heißt, es tritt keine verschwenderische Arithmetikbetriebslast wie beispielsweise ein zeitweiliges Umwandeln der Anforderung betreffend den Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils in eine physikalische Größe, beispielsweise ein Drehmoment, auf. Außerdem muss beispielsweise sogar dann, wenn sich die Anforderung hinsichtlich der Einspritzsteuerung mit einer Änderung der Spezifikation des Kraftstoffeinspritzventils ändert, eine Steuerverarbeitung der Mediationsebene physikalischer Größen und der Einstellebene gesteuerter Variablen nicht geändert werden. Als Ergebnis gibt es den Vorteil, dass es weniger Abschnitte gibt, die in dem Steuerprogramm geändert werden sollten, wodurch zu einer Verringerung der Mannstunden für die Entwicklung beigetragen wird.
Außerdem weist gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Mediationsebene gesteuerter Variablen den Fundamentaleinspritzsteuermediationsabschnitt, der die gesteuerten Variablen der Einspritzungen während eines Antrieb der Brennkraftmaschine vermittelt, und den Starteinspritzsteuermediationsabschnitt auf, der die gesteuerten Variablen der Einspritzungen beim Starten vermittelt. Somit kann die Einspritzsteueranforderung, die in Abhängigkeit von einem Zustand der Brennkraftmaschine während eines Antriebs der Brennkraftmaschine oder beim Starten derselben ausgegeben wird, vorzugsweise mit jeweils einer anderen Logik vermittelt werden. Außerdem kann eine Arithmetikbetriebslast im Vergleich zu einer Konfiguration verringert werden, bei der die beiden Mediationsabschnitte integriert sind bzw. eine Einheit bilden.
Als eine Anforderung (Anforderungssignal), die von der Anforderungserzeugungsebene an die Mediationsebene gesteuerter Variablen nicht durch die Mediationsebene physikalischer Größen ebenso wie die gesteuerte Variable der Einspritzung übertragen wird, können Anforderungen mit einer Priorität bei einer speziellen Bedingung genannt werden. Die Anforderung mit einer Priorität bei einer speziellen Bedingung betrifft beispielsweise eine Anforderung eines Notfalls wie beispielsweise einer Ausfallsicherung, einer Verzögerungssteuerung eines Zündzeitpunkts zum schnellen Aufwärmen eines Katalysators. Der Anforderungswert mit einer Priorität bei einer speziellen Bedingung wird nicht durch zeitweiliges Ersetzen durch eine physikalische Größe vermittelt, sondern durch eine gesteuerte Variable des Aktuators ausgedrückt und direkt an die Mediationsebene gesteuerter Variablen übertragen, wodurch die Verarbeitung beschleunigt wird.
Wenn das Kraftstoffeinspritzventil ein Kraftstoffeinspritzventil ist, das Kraftstoff direkt in einen Zylinder der Brennkraftmaschine einspritzt, kann ein Parameter betreffend eine Kraftstoffeinspritzmenge in dem Verdichtungstakt des Zylinders mittels des Kraftstoffeinspritzventils als gesteuerte Variable der Einspritzung genannt werden. Wenn sich die Kraftstoffeinspritzmenge in dem Verdichtungstakt übermäßig erhöht, erhöht sich eine Abweichung einer Konzentration eines Kraftstoff-Luft-Gemisches, so dass sich der Verbrennungszustand verschlechtern kann. Somit kann gemäß einem Bespiel in dem Fundamentaleinspritzsteuermediationsabschnitt der obere Grenzwert der Kraftstoffeinspritzmenge in dem Verdichtungstakt vermittelt werden.
Wenn das erste Kraftstoffeinspritzventil angeordnet ist, um Kraftstoff direkt in den Zylinder der Brennkraftmaschine einzuspritzen, und das zweite Kraftstoffeinspritzventil angeordnet ist, um Kraftstoff in den Ansaugkanal jedes Zylinders einzuspritzen, kann der Fundamentaleinspritzsteuermediationsabschnitt als gesteuerte Variable der Einspritzung mindestens eine Frequenz von Kraftstoffeinspritzungen, die von dem ersten Kraftstoffeinspritzventil und dem zweiten Kraftstoffeinspritzventil durchzuführen ist, und ein Verhältnis der Kraftstoffeinspritzmenge unter jeweiligen Einspritzzeiten vermitteln.
Der Grund dafür ist der folgende. Kraftstoff, der in den Ansaugkanal eingespritzt wird, wird zuvor mit Luft gemischt und in den Zylinder angesaugt. Andererseits verteilt sich Kraftstoffnebel, der in den Zylinder des Verbrennungsmotors eingespritzt wird, um ein Kraftstoff-Luft-Gemisch mit einer hohen Konzentration auszubilden. Somit beeinflussen die Frequenz der Kraftstoffeinspritzungen der ersten und zweiten Kraftstoffeinspritzventile und das Verhältnis der Kraftstoffeinspritzmenge dadurch eine Verteilung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, das innerhalb des Zylinders ausgebildet wird, und dessen Brennbarkeit stark.
Eine beliebige Struktur, bei der ein Kraftstoffeinspritzventil in einem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine angeordnet ist, kann verwendet werden, solange diese die Frequenz der Kraftstoffeinspritzungen und das Verhältnis der Kraftstoffeinspritzmenge unter jeweiligen Einspritzzeiten als eine gesteuerte Einspritzvariable vermittelt. Eine Konfiguration, die die ersten und zweiten Kraftstoffeinspritzventile enthält, kann ebenfalls wie oben beschrieben verwendet werden. Außerdem kann unabhängig von der Anzahl der Kraftstoffeinspritzventile die Frequenz der Kraftstoffeinspritzungen in einem einzigen Verbrennungszyklus eins oder mehr betragen. Somit sollten sogar dann, wenn sich die Spezifikation des Kraftstoffeinspritzventils oder die Anforderung für die Einspritzsteuerung ändert, Abschnitte, die in dem Steuerprogramm geändert werden sollten, wenig sein, wodurch zu einer Verringerung der Mannstunden für eine Entwicklung beigetragen wird.
Hier können die Anforderungen, die durch die gesteuerten Variablen der Einspritzung ausgedrückt werden, im Voraus zwischen einer Anforderung mit einer hohen Priorität und einer Anforderung mit einer niedrigen Priorität unterschieden werden. Nachdem die gesteuerte Variable der Einspritzung betreffend die Anforderung mit einer niedrigen Priorität vermittelt wurde, kann der Fundamentaleinspritzsteuermediationsabschnitt die vermittelte gesteuerte Einspritzvariable zusammen mit der gesteuerten Variablen der Einspritzung betreffend die Anforderung mit einer hohen Priorität vermitteln.
Obwohl sich eine Gesamtkraftstoffeinspritzmenge des ersten Kraftstoffeinspritzventils und des zweiten Kraftstoffeinspritzventils ändern kann, kann als ein Beispiel im Hinblick auf eine Brennbarkeit des Kraftstoff-Luft-Gemisches der Anforderungswert (gesteuerte Einspritzvariable) betreffend eine Kraftstoffeinspritzsteuerung in eine Anforderung, bei der die Frequenz von Einspritzungen in jedem Kraftstoffeinspritzventil (erste Art von Anforderung) vorliegt, und eine Anforderung, bei der sowohl die Gesamteinspritzmenge als auch die Frequenz der Einspritzungen geändert werden (zweite Art von Anforderung), sortiert werden.
In diesem Fall beeinflusst die zweite Art von Anforderung die Brennbarkeit des Kraftstoff-Luft-Gemisches stärker als die erste Art von Anforderung. Im Hinblick auf den Einfluss auf die Brennbarkeit kann angenommen werden, dass die zweite Art von Anforderung eine Anforderung mit einer höheren Priorität ist und die erste Art von Anforderung eine Anforderung mit einer niedrigeren Priorität ist.
Nachdem die gesteuerte Variable einer Einspritzung betreffend die erste Art von Anforderung, die die Brennbarkeit weniger beeinflusst, vermittelt wurde, kann der Fundamentaleinspritzsteuermediationsabschnitt diese gesteuerte Variable der Einspritzung zusammen mit der gesteuerten Variablen der Einspritzung betreffend die zweite Art von Anforderung vermitteln. Als Ergebnis können die erste Art von Anforderung und die zweite Art von Anforderung, die die Brennbarkeit des Kraftstoff-Luft-Gemisches unterschiedlich beeinflussen, unterschieden werden, so dass diese vorzugsweise mit einer anderen Logik vermittelt werden können.
In einigen Fällen können derartige Anforderungen unterschieden und auf unterschiedliche Arten vermittelt werden, und in einigen Fällen können die Anforderungen einheitlich vermittelt werden. Das heißt, die Verteilung und die Brennbarkeit des Kraftstoff-Luft-Gemisches, das in der Brennkammer des Zylinders gebildet wird, beeinflussen nicht nur die Kraftstoffeinspritzmenge der ersten und zweiten Kraftstoffeinspritzventile und die Frequenz der Kraftstoffeinspritzungen (gesteuerte Einspritzvariablen), sondern auch den Einspritzdruck des Kraftstoffs stark, wie es oben beschrieben wurde. Wenn die gesteuerten Variablen der Einspritzung vermittelt werden, ist es somit durch Korrelation mit dem Kraftstoffeinspritzdruck vorteilhaft, die gesteuerte Pumpenvariable betreffend den Betrieb der Kraftstoffpumpe ebenso wie die gesteuerte Kraftstoffeinspritzvariable zu vermitteln.
Während eines Stopps der Brennkraftmaschine ist es wünschenswert, nicht nur die Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil, sondern auch die Kraftstoffpumpe zu stoppen. Gemäß einem Beispiel kann die Mediationsebene gesteuerter Variablen den Steuermediationsabschnitt aufweisen, der die gesteuerte Pumpenvariable betreffend den Betrieb der Kraftstoffpumpe durch Korrelation mit einer Vermittlung der gesteuerten Variablen der Einspritzung in dem Fundamentaleinspritzsteuermediationsabschnitt und dem Starteinspritzsteuermediationsabschnitt vermittelt.
Genauer gesagt, wenn die gesteuerte Variable der Einspritzung zum Stoppen des Betriebs des Kraftstoffeinspritzventils mittels des Fundamentaleinspritzsteuermediationsabschnitts vermittelt wird, kann der Pumpensteuermediationsabschnitt die Pumpenauslassmenge, die eine gesteuerte Pumpenvariable ist, durch Korrelieren mit einem Stoppen des Betriebs des Kraftstoffeinspritzventils vermitteln, um den Betrieb der Kraftstoffpumpe zu stoppen. Als Ergebnis kann beispielsweise, wenn der Betrieb der Brennkraftmaschine bei einem Stoppen eines Fahrzeugs automatisch gestoppt wird, der Betrieb der Kraftstoffpumpe zu demselben Zeitpunkt, zu dem die Kraftstoffeinspritzung gestoppt wird, gestoppt werden. Demzufolge kann ein Antriebsverlust der Pumpe verringert werden, wodurch der Kraftstoffverbrauch verbessert wird.
In diesem Fall ist es erlaubt, einen Auslassmengenbegrenzungsabschnitt bereitzustellen, der einen unteren Grenzwert der Pumpenauslassmenge, die von dem Pumpensteuermediationsabschnitt vermittelt wird, einstellt. Als Ergebnis kann sogar dann, wenn die gesteuerte Pumpenvariable vermittelt wird, um den Betrieb der Kraftstoffpumpe wie oben beschrieben zu stoppen, wenn die Kraftstoffeinspritzung gestoppt wird, die Kraftstoffpumpe nach Bedarf gestartet werden. Wenn beispielsweise eine nächste Startsteuerung während eines Stopps der Brennkraftmaschine vorbereitet wird, muss die Kraftstoffpumpe beispielsweise gestartet werden.
Wenn das Kraftstoffeinspritzventil angeordnet ist, Kraftstoff direkt in den Zylinder der Brennkraftmaschine einzuspritzen, und die Kraftstoffpumpe eine Hochdruckpumpe ist, die in der Lage ist, dem Kraftstoffeinspritzventil Kraftstoff mit einem höheren Druck als einem vorbestimmten Pegel zuzuführen, kann, wenn die gesteuerte Variable der Einspritzung mittels des Fundamentaleinspritzsteuermediationsabschnitts vermittelt wird, um das Kraftstoffeinspritzventil in dem Verdichtungstakt des Zylinders der Brennkraftmaschine zu aktivieren, der Pumpensteuermediationsabschnitt einen Sollpumpenkraftstoffdruck, der die gesteuerte Pumpenvariable ist, durch Korrelation mit einer Vermittlung der gesteuerten Variablen der Einspritzung zum Aktivieren des Kraftstoffeinspritzventils vermitteln, um den Kraftstoffeinspritzdruck durch Betrieb der Hochdruckpumpe zu erhöhen.
Als Ergebnis kann, wenn Kraftstoff in dem Verdichtungstakt eingespritzt wird, bei dem der Druck in dem Zylinder der Brennkraftmaschine erhöht ist, der Kraftstoffeinspritzdruck mittels der Hochdruckpumpe erhöht werden, um die Ausbildung eines ausgezeichneten Kraftstoff-Luft-Gemisches zu erzielen. Wenn andererseits kein Kraftstoff in dem Verdichtungstakt eingespritzt wird, wird der Kraftstoffeinspritzdruck relativ verringert, wodurch ein Antriebsverlust der Pumpe verringert wird.
In diesem Fall ist es erlaubt, einen Sollkraftstoffdruckbegrenzungsabschnitt bereitzustellen, der den oberen Grenzwert und/oder den unteren Grenzwert des Sollpumpenkraftstoffdrucks, der von dem Pumpensteuermediationsabschnitt vermittelt wird, einstellt. Als Ergebnis kann sogar dann, wenn die gesteuerte Pumpenvariable durch Korrelation mit der Kraftstoffeinspritzung in dem Verdichtungstakt vermittelt wird, um die Hochdruckpumpe wie oben beschrieben zu aktivieren, der Kraftstoffdruck verringert werden, um beispielsweise das Kraftstoffeinspritzventil zu schützen. Im Gegensatz kann sogar dann, wenn die gesteuerte Pumpenvariable durch Korrelation mit der Einspritzsteuerung vermittelt wird, um die Hochdruckpumpe zu stoppen, nur die Hochdruckpumpe nach Bedarf aktiviert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch Ausdrücken der fundamentalen Funktionsanforderungen der Brennkraftmaschine durch physikalische Größen hinsichtlich eines Fahrvermögens, eines Abgases und eines Kraftstoffverbrauchs und Vermitteln der Anforderungen an die Mediationsebene physikalischer Größen eine bevorzugte Steuerung erzielt werden, bei der die fundamentalen Anforderungen der Brennkraftmaschine mit einem ausgezeichneten Gleichgewicht erfüllt werden. Außerdem können durch Vermitteln der Anforderungen betreffend die Kraftstoffeinspritzventile als gesteuerte Variable oder die Einspritzung nicht durch die Mediation einer physikalischen Größe die vermittelten Anforderungen in einer Steuerung einer Brennkraftmaschine vorzugsweise reflektiert werden, ohne die Arithmetikbetriebslast übermäßig zu erhöhen.
Außerdem wird separat von dem Fundamentaleinspritzsteuermediationsabschnitt, der die gesteuerten Variablen der Einspritzung während eines Betriebs der Brennkraftmaschine vermittelt, der Starteinspritzsteuermediationsabschnitt bereitgestellt, der die gesteuerte Variable der Einspritzung beim Start des Verbrennungsmotors vermittelt. Somit können Einspritzsteueranforderungen, die sich zwischen während einer Fahrt und beim Starten der Brennkraftmaschine unterscheiden, aufgrund einer unterschiedlichen Logik vorteilhaft vermittelt werden. Außerdem können beide Vermittlungsabschnitte durch Separieren des Vermittlungsabschnitts in Abhängigkeit von während eines Antriebs der Brennkraftmaschine und beim Starten derselben die Arithmetikbetriebslast dafür verringern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Merkmale, Vorteile sowie die technische und gewerbliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Zeichen gleiche Elemente bezeichnen. Es zeigen:
1 ein Konfigurationsdiagramm, das ein Beispiel einer Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Konfigurationsdiagramm, das ein Beispiel einer elektronischen Steuereinheit (ECU) gemäß der Ausführungsform zeigt;
3 ein Blockdiagramm, das eine hierarchische Struktur einer elektronischen Steuereinheit gemäß der Ausführungsform zeigt;
4 ein Blockdiagramm, das eine Vermittlung einer gesteuerten Einspritzvariable in einem Einspritzfunktionsmediationsabschnitt zeigt;
5 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Konfiguration eines Einspritzerantriebssteuerabschnitts zeigt; und
6 ein Diagramm äquivalent zu 4 betreffend eine Vermittlung einer gesteuerten Pumpenvariablen in dem Einspritzfunktionsmediationsabschnitt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben. Die Ausführungsformen werden hinsichtlich Fällen, bei denen die elektronische Steuereinheit der vorliegenden Erfindung für eine Brennkraftmaschine (im Folgenden als Verbrennungsmotor bezeichnet), die in einem Fahrzeug eingebaut ist, verwendet wird, insbesondere hinsichtlich Fällen, in denen diese für einen Verbrennungsmotor mit Funkenzündung (Ottomotor) verwendet wird, beschrieben.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 1 ein Beispiel der Struktur des Verbrennungsmotors 1 mit Funkenzündung gemäß einer Ausführungsform beschrieben. Auch wenn 1 nur eine Struktur eines Zylinders 2 in dem Hauptkörper des Verbrennungsmotors 1 darstellt, ist der Verbrennungsmotor 1 beispielsweise ein Vierzylinder-Reihenmotor. Ein Kolben 3 ist in dem Zylinder 2, der in einem Zylinderblock 1a ausgebildet ist, derart untergebracht, dass er sich in einer vertikalen Richtung der 1 hin- und herbewegt. Ein Zylinderkopf 1b ist an dem oberen Teil des Zylinderblocks 1a montiert. Eine Brennkammer wird zwischen einer Bodenfläche des Zylinderkopfs 1b und der oberen Fläche des Kolbens 3 erzeugt.
Ein Kolben 3 ist mit einer Kurbelwelle 5 über eine Verbindungsstange 4 verbunden. Die Kurbelwelle 5 ist in einem Kurbelgehäuse eines Bodenabschnitts des Zylinderblocks 1a untergebracht. Ein Rotor 301a ist an der Kurbelwelle 5 befestigt. Ein Kurbelpositionssensor 301 ist in der Nähe der Seite des Rotors 301a angeordnet. Der Kurbelpositionssensor 301 ist vom elektromagnetischen Aufnahmetyp. Wenn Gewinde an dem Außenumfang des Rotors 301a verlaufen, gibt der Kurbelpositionssensor 301 ein Pulssignal aus. Die Motordrehzahl wird aus diesem Signal berechnet.
Außerdem ist ein Wassermantel den Zylinder 2 auf der Seitenwand des Zylinderblocks 1a umgebend ausgebildet. Ein Wassertemperatursensor 303 ist in dem Wassermantel angeordnet, um eine Temperatur eines Motorkühlwassers w zu erfassen. Der Bodenabschnitt des Zylinderblocks 1a erweitert sich abwärts des Verbrennungsmotors, um eine obere Hälfte des Kurbelgehäuses auszubilden. Eine Ölwanne 1c ist an dem Boden des Zylinderblocks 1a befestigt, um eine untere Hälfte des Kurbelgehäuses auszubilden. Schmiermittel (Motoröl), das jedem Teil des Motors zuzuführen ist, wird in der Ölwanne 1c gespeichert.
Andererseits ist eine Zündkerze 6 an dem Zylinderkopf 1b derart angeordnet, dass sie zu der Brennkammer in dem Zylinder 2 des Verbrennungsmotors 1 zeigt. Die Zündkerze 6 erhält eine hohe Spannungsenergie von einem Zünder bzw. einer Zündeinrichtung 7. Ein Zeitpunkt zum Zuführen einer hohen Spannungsenergie zu der Zündkerze 6, d. h. ein Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors 1, wird durch den Zünder 7 eingestellt. Das heißt, der Zünder 7 ist ein Aktuator, der in der Lage ist, den Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors 1 einzustellen, und der von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 500 gesteuert wird, die später beschrieben wird.
Ein Ansaugluftkanal 11a und ein Abluftkanal 12a sind in dem Zylinderkopf 1b derart ausgebildet, dass sie zu der Brennkammer in dem Zylinder 2 des Verbrennungsmotors 1 geöffnet sind. Ein Ansaugkrümmer 11b kommuniziert mit dem Ansaugluftkanal 11a, so dass der Ansaugkrümmer 11b eine Stromabseite einer Ansaugluft bildet, die durch eine Ansaugluftpassage 11 fließt. Eine Abluftkrümmer 12b kommuniziert mit einem Abluftkanal 12a, so dass der Abluftkrümmer 12b eine Stromaufseite eines Abgases bildet, das durch eine Abluftpassage 12 fließt.
Ein Luftflussmesser 304 (siehe 2) zum Erfassen einer Menge von Ansaugluft ist in der Nähe eines Luftreinigers (nicht gezeigt) auf der Stromaufseite der Ansaugluftpassage 11 angeordnet. Ein Drosselventil 8 zum Einstellen der Menge von Ansaugluft ist auf deren Stromabseite angeordnet. Ein Ansauglufttemperatursensor 307 (siehe 2) zum Erfassen der Temperatur von Luft (Ansauglufttemperatur), bevor diese von dem Verbrennungsmotor 1 angesaugt wird, ist ebenfalls in der Ansaugluftpassage 11 (Ansaugluftkrümmer 11b) angeordnet.
In diesem Beispiel ist das Drosselventil 8 mechanisch von einem Gaspedal (nicht gezeigt) getrennt und wird von einem Drosselelektromotor 8a angetrieben. Die Öffnungsgröße des Drosselventils 8 wird von dem Drosselelektromotor 8a eingestellt. Ein Signal von dem Drosselöffnungssensor 305, der eine Öffnungsgröße des Drosselventils 8 erfasst, wird an die ECU 500 übertragen, wie es später beschrieben wird. Die ECU 500 steuert den Drosselmotor 8a, um eine bevorzugte Menge an Ansaugluft in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 zu erhalten. Das heißt, das Drosselventil 8 ist ein Aktuator, der die Menge an Ansaugluft des Verbrennungsmotors 1 (betreffend einen Betrieb der Brennkraftmaschine) einstellt.
Die Öffnung des Ansaugluftkanals 11a, die zu der Brennkammer zeigt, wird von dem Ansaugventil 13 geöffnet und geschlossen. Da heißt, die Ansaugluftpassage 11 und die Brennkammer werden durch das Ansaugventil 13 miteinander verbunden oder getrennt. Auf ähnliche Weise wird die Öffnung des Abluftkanals 12a durch das Abluftventil 14 geöffnet und geschlossen. Das heißt, die Abluftpassage 12 und die Brennkammer werden durch das Abluftventil 14 verbunden oder getrennt. Die Ansteuerung des Öffnens und Schließens des Ansaugventils 13 und das Abluftventils 14 wird jeweils von einer Ansaugnockenwelle 15 und einer Auslassnockenwelle 16 durchgeführt. Eine Drehung der Kurbelwelle wird auf die Ansaugnockenwelle 15 und die Auslassnockenwelle 16 über eine Zeitpunktkette oder Ähnliches übertragen.
In diesem Beispiel ist ein Nockenpositionssensor 302 in der Nähe der Ansaugnockenwelle 15 angeordnet. Wenn der Kolben 3 eines speziellen Zylinders 2 dessen oberen Verdichtungstotpunkt erreicht, erzeugt der Nockenpositionssensor 302 ein Pulssignal. Der Nockenpositionssensor 302 ist beispielsweise aus einer elektromagnetischen Aufnahme ausgebildet. Ähnlich wie der zuvor genannte Kurbelpositionssensor 301 gibt der Nockenpositionssensor 302 ein Pulssignal mit einer Drehung eines Rotors, der an der Ansaugluftnockenwelle 15 angeordnet ist, aus.
Gemäß einem Beispiel ist ein Katalysator 17, der aus einem Dreiwegekatalysator besteht, stromab des Abluftkrümmers 12b in der Abluftpassage 12 angeordnet. Dieser Katalysator 17 oxidiert CO, HC in dem Abgas, das von der Brennkammer in dem Zylinder 2 in die Abluftpassage 12 ausgelassen wird, und reduziert NOx, um harmloses CO₂, H₂O, N₂ zu erzeugen, um dadurch das Abgas zu reinigen.
In diesem Beispiel sind ein Ablufttemperatursensor 308 und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (A/F-Sensor) 309 in der Abluftpassage 12 auf der Stromauseite des Katalysators 17 angeordnet. Ein O₂-Sensor 310 ist in der Abluftpassage 12 auf der Stromabseite des Katalysators 17 angeordnet.
Im Folgenden wird ein Kraftstoffeinspritzsystem des Verbrennungsmotors 1 beschrieben.
Ein Zylindereinspritzeinspritzer 21 (erstes Kraftstoffeinspritzventil), der Kraftstoff direkt in eine jeweilige Brennkammer einspritzt, ist in einem jeweiligen Zylinder 2 des Verbrennungsmotors 1 angeordnet. Der Zylindereinspritzeinspritzer 21 der jeweiligen vier Zylinder 2 ist mit einer gemeinsamen Hochdruckkraftstoffzufuhrleitung 20 verbunden. Ein Ansaugkanaleinspritzeinspritzer 22 (zweites Kraftstoffeinspritzventil), der Kraftstoff in einen jeweiligen Ansaugluftkanal 11a einspritzt, ist in der Ansaugluftpassage 11 des Verbrennungsmotors 1 angeordnet. Der Ansaugkanaleinspritzeinspritzer 22 ist außerdem an jedem der vier Zylinder 2 angeordnet und mit einer gemeinsamen Niederdruckkraftstoffzufuhrleitung 23 verbunden.
Eine Niederdruckpumpe 24, die eine Kraftstoffpumpe ist, führt der Niederdruckkraftstoffzufuhrleitung 23 Kraftstoff zu. Eine Hochdruckpumpe 25, die eine Kraftstoffpumpe ist, führt der Hochdruckkraftstoffzufuhrleitung 20 Kraftstoff zu. Im Folgenden wird die Niederdruckpumpe auch als Kraftstoffpumpe 24 bezeichnet und die Hochdruckpumpe wird auch als Kraftstoffpumpe 25 bezeichnet. Kraftstoff in einem Kraftstofftank 6 wird von der Niederdruckpumpe 24 gepumpt, und dieser Kraftstoff wird der Niederdruckkraftstoffzufuhrpumpe 23 und der Hochdruckpumpe 25 zugeführt. Kraftstoff niedrigen Drucks wird durch die Hochdruckpumpe 25 auf einen höheren Druck von höher als ein vorbestimmter Pegel unter Druck gesetzt, und der unter Druck gesetzte Kraftstoff wird der Hochdruckkraftstoffzufuhrleitung 20 zugeführt.
Ein Hochdruckkraftstoffdrucksensor 311 (siehe 2) zum Erfassen eines Drucks (Kraftstoffdruck) eines Kraftstoffs hohen Drucks, der dem Zylindereinspritzeinspritzer 21 zugeführt wird, ist in der Hochdruckkraftstoffzufuhrleitung 20 angeordnet. Ein Niederdruckkraftstoffdrucksensor 312 (siehe 2) zum Erfassen eines Drucks (Kraftstoffdruck) eines Kraftstoffs niedrigen Drucks, der dem Ansaugkanaleinspritzeinspritzer 22 zugeführt wird, ist in der Niederdruckkraftstoffzufuhrleitung 23 angeordnet.
Sowohl der Zylindereinspritzeinspritzer 21 als auch der Ansaugkanaleinspritzeinspritzer 22 sind elektromagnetisch angetriebene Aktuatoren. Wenn eine vorbestimmte Spannung angelegt wird, wird dieser elektromagnetisch angetriebene Aktuator geöffnet, um Kraftstoff einzuspritzen. Die Hochdruckpumpe 25 und die Niederdruckpumpe 24 sind Aktuatoren zum Zuführen von Kraftstoff zu den Einspritzern 21, 22. Die Betriebe der Einspritzer 21, 22 werden von der ECU 500 gesteuert, wie es unten beschrieben wird. Die Betriebe der Einspritzer 21, 22 beinhalten eine Kraftstoffeinspritzfrequenz (Zündmodus), einen Zeitpunkt zum Starten einer Einspritzung in einer jeweiligen Kraftstoffeinspritzsitzung, eine Einspritzmenge einer jeweiligen Kraftstoffeinspritzsitzung, eine Auslassmenge der Kraftstoffpumpen 24, 25, einen Auslassdruck (Sollkraftstoffdruck) jeder der Kraftstoffpumpen 24, 25.
Dann wird Kraftstoff von dem Zylindereinspritzeinspritzer 21 und/oder dem Ansaugkanaleinspritzeinspritzer 22 eingespritzt, so dass das Kraftstoff-Luft-Gemisch von Luft-und-Kraftstoffgas innerhalb der Brennkammer des Zylinders 2 ausgebildet wird. Das ausgebildete Kraftstoff-Luft-Gemisch wird von der Zündkerze 6 gezündet, so dass es brennt und explodiert. Der Kolben 3 wird durch Verbrennungsgas hoher Temperatur und hohen Drucks, das zu diesem Zeitpunkt erzeugt wird, niedergedrückt, um die Kurbelwelle 5 zu drehen. Mit einem Öffnen des Abluftventils 14 wird das Brenngas als Abgas in die Abluftpassage 12 ausgelassen.
Wie es schematisch in 2 gezeigt ist, enthält die ECU 500 eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 501, einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 502, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 503 und einen Sicherungs-RAM 504.
Es werden verschiedene Arten von Steuerprogrammen und Kennlinienfeldern, auf die bei der Ausführung dieser verschiedenen Arten von Steuerprogrammen Bezug genommen wird, in dem ROM 502 gespeichert. Die CPU 501 führt verschiedene Arten von arithmetischen Verarbeitungen auf der Grundlage der verschiedenen Arten von Steuerprogrammen und Kennlinienfeldern, die in dem ROM 502 gespeichert sind, aus. Der RAM 503 ist ein Speicher, der ein arithmetisches Ergebnis der CPU 501 und Daten, die von einem jeweiligen Sensor eingegeben werden, zeitweilig speichert. Der Sicherungs-RAM 504 ist ein nichtflüchtiger Speicher, der Daten speichert, die gespeichert werden sollten, wenn der Verbrennungsmotor 1 beispielsweise gestoppt wird.
Die CPU 501, der ROM 502, der RAM 503 und der Sicherungs-RAM 504 sind über einen Bus 507 miteinander verbunden und sind mit einer Eingangsschnittstelle 505 und einer Ausgangsschnittstelle 506 verbunden.
Verschiedene Sensoren sind mit der Eingangsschnittstelle 505 verbunden. Die verschiedenen Sensoren beinhalten einen Kurbelpositionssensor 301, einen Nockenpositionssensor 302, einen Wassertemperatursensor 303, einen Luftflussmesser 304, einen Drosselöffnungssensor 305, einen Beschleunigeröffnungssensor 306, einen Ansauglufttemperatursensor 307, einen Ablufttemperatursensor 308, einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 309, einen O₂-Sensor 310, einen Hochdruckkraftstoffdrucksensor 311 und einen Niederdruckkraftstoffdrucksensor 312.
Ein Zündschalter 313 ist mit der Eingangsschnittstelle 505 verbunden. Wenn dieser Zündschalter 313 eingeschaltet wird, wird ein Kurbeln des Verbrennungsmotors 1 durch einen Startermotor (nicht gezeigt) gestartet. Andererseits sind der Zünder 7 der Zündkerze 6, der Drosselmotor 8a des Drosselventils 8, der Zylindereinspritzeinspritzer 21, der Ansaugkanaleinspritzeinspritzer 22, die Niederdruckpumpe 24 und die Hochdruckpumpe 25 mit der Ausgangsschnittstelle 506 verbunden.
Dann führt die ECU 500 verschiedene Steuerungen des Verbrennungsmotors 1 auf der Grundlage von Signalen von den zuvor genannten verschiedenen Sensoren 301 bis 312 und des Schalters 313 aus. Die verschiedenen Steuerungen des Verbrennungsmotors 1 beinhalten eine Erregungssteuerung der Zündkerze 6 durch den Zünder 7, eine Antriebsteuerung des Drosselventils 8 (Drosselmotor 8a) und eine Antriebssteuerung der Einspritzer 21, 22 und der Pumpen 24, 25.
Als Ergebnis wird der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 vorzugsweise derart gesteuert, dass Anforderungen hinsichtlich fundamentaler Funktionen einschließlich eines Fahrvermögens, eines Abgases und eines Kraftstoffverbrauchs mit einem ausgezeichneten Gleichgewicht erfüllt werden. Das heißt, die ECU 500 erzielt Anforderungen hinsichtlich verschiedener Funktionen des Verbrennungsmotors 1 durch koordinative Steuerung von mehreren Aktuatoren (Zünder 7, Drosselventil 8, Einspritzer 21, 22, Pumpen 24, 25). Eine elektronische Steuereinheit für die Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird durch das Steuerprogramm erzielt, das von der ECU 500 auszuführen ist.
Im Folgenden wird die Konfiguration der elektronischen Steuereinheit genauer beschrieben. 3 zeigt jeweilige Elemente der elektronischen Steuereinheit anhand von Blöcken, und eine Übertragung eines Signals zwischen den Blöcken wird mit einem Pfeil angegeben. In diesem Beispiel weist die elektronische Steuereinheit eine hierarchische Steuerstruktur auf, die aus fünf Ebenen 510 bis 550 besteht. Die Anforderungserzeugungsebene 510 ist in der höchsten Ebene der fünf Ebenen angeordnet. Eine Mediationsebene physikalischer Größen 520 und eine Einstellebene gesteuerter Variablen 530 sind unterhalb der Anforderungserzeugungsebene 510 angeordnet. Eine Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 ist unterhalb der Einstellebene gesteuerter Variablen 530 angeordnet, und eine Steuerausgangsebene 550 ist in der niedrigsten Ebene der fünf Ebenen angeordnet.
Ein Signalfluss erfolgt in einer einzigen Richtung zwischen den obigen fünf Ebenen 510 bis 550. Ein Signal wird von der Anforderungserzeugungsebene 510 an die untere Mediationsebene physikalischer Größen 520, von der Mediationsebene physikalischer Größen 520 an die Einstellebene gesteuerter Variablen 530 und außerdem von der Einstellebene gesteuerter Variablen 530 an die Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 übertragen. Außerdem ist ein gemeinsames Signalverteilungssystem unabhängig von den fünf Ebenen 510 bis 550 vorhanden, in dem der Signalfluss in einer einzigen Richtung erfolgt. Gemeinsame Signale werden parallel zu den jeweiligen Ebenen 510 bis 550 durch das gemeinsame Signalverteilungssystem verteilt. Eine Darstellung des gemeinsamen Signalverteilungssystems ist hier weggelassen.
Es gibt den folgenden Unterschied zwischen einem Signal, das zwischen den Ebenen 510 bis 550 übertragen wird, und einem Signal, das über das gemeinsame Signalverteilungssystem verteilt wird. Das Signal, das zwischen den fünf Ebenen 510 bis 550 übertragen wird, ist ein Signal einer Anforderung hinsichtlich der Funktion des Verbrennungsmotors 1, das schließlich in eine gesteuerte Variable für die Aktuatoren 7, 8, ... umgewandelt wird. Im Gegensatz dazu ist das Signal, das von dem gemeinsamen Signalverteilungssystem verteilt wird, ein Signal, das Informationen enthält, die zum Erzeugen einer Anforderung oder zum Berechnen einer gesteuerten Variablen benötigt werden.
Genauer gesagt enthalten die Signale, die über das gemeinsame Signalverteilungssystem verteilt werden, Informationen betreffend die Betriebsbedingung und den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 (Motordrehzahl, Ansaugluftmenge, geschätztes Drehmoment, echter Zündzeitpunkt dieses Mal, Kühlwassertemperatur, Betriebsmodus). Die Informationsquelle von diesen besteht aus verschiedenen Sensoren 301 bis 312, die in dem Verbrennungsmotor 1 angeordnet sind, und einer Schätzfunktion innerhalb der elektronischen Steuereinheit. Wenn Informationen betreffend die Betriebsbedingung und den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 parallel zu den jeweiligen Ebenen 510 bis 550 verteilt werden, kann nicht nur eine Kommunikationsmenge zwischen den Ebenen 510 bis 550 verringert werden, sondern es kann auch eine Gleichzeitigkeit von Informationen zwischen den Ebenen 510 bis 550 gehalten werden. Der Grund dafür liegt darin, dass Informationen betreffend die Betriebsbedingung und den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 gemeinsame Verbrennungsmotorinformationen sind, die gemeinsam von den jeweiligen Ebenen 510 bis 550 verwendet werden.
Im Folgenden wird die Konfiguration der jeweiligen Ebenen 510 bis 550 und die Verarbeitung, die ausgeführt wird, in der Reihenfolge von der höchsten Ebene an beschrieben. Mehrere Anforderungsausgabeabschnitte 511 bis 519 sind in der Anforderungserzeugungsebene 510 angeordnet. Die Anforderungsausgabeabschnitte 511 bis 519 sind für jede Funktion des Verbrennungsmotors 1 vorhanden. Die Anforderung, die hier genannt ist, bezieht sich auf eine Anforderung betreffend die Funktion des Verbrennungsmotors 1 (oder ein von dem Verbrennungsmotor 1 gefordertes Leistungsvermögen). Da die Funktion des Verbrennungsmotors 1 verschiedentlich ist, unterscheidet sich ein Inhalt des Anforderungsausgabeabschnitts, der in der Anforderungserzeugungsebene 510 angeordnet ist, in Abhängigkeit davon, was für den Verbrennungsmotor 1 gefordert ist oder was Priorität hat.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform muss die Steuerung unter der Voraussetzung der Erfüllung eines Fahrvermögens, eines Abgases und eines Kraftstoffverbrauchs mit einem ausgezeichneten Gleichgewicht durchgeführt werden, um den Verbrennungsmotor 1 eines Fahrzeugs entsprechend einem Fahrbetrieb eines Fahrers effizient anzutreiben und eine Anforderung hinsichtlich eines Schutzes einer natürlichen Umgebung zu erfüllen. Das Fahrvermögen, das Abgas und der Kraftstoffverbrauch sind fundamentale Funktionen des Verbrennungsmotors 1. Somit sind der Anforderungsausgabeabschnitt 511, der der Funktion betreffend das Fahrvermögen entspricht, der Anforderungsausgabeabschnitt 512, der der Funktion betreffend das Abgas entspricht, und der Anforderungsausgabeabschnitt 513, der der Funktion betreffend den Kraftstoffverbrauch entspricht, in der Anforderungserzeugungsebene 510 angeordnet.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird angenommen, dass jeweilige Anforderungen, die in Abhängigkeit von irgendeiner speziellen Bedingung auftreten, ebenso wie die Anforderungen betreffend die zuvor genannten drei fundamentalen Funktionen vorhanden sind. Die jeweiligen Anforderungen, die in Abhängigkeit von irgendeiner speziellen Bedingung auftreten, beinhalten fundamentale Anforderungen für eine Einspritzfunktion, beispielsweise einen Zeitpunkt und eine Frequenz des Einspritzbetriebs der jeweiligen Einspritzer 21, 22, eine Verringerung eines Kraftstoffdrucks vor einer Unterbrechung eines Kraftstoffs (F/C), ein schnelles Aufwärmen eines Katalysators 17, ein Starten eines Schichtverbrennungszustands und ein Aufheben eines Start und Stopps (S&S), das kein Leerlauf ist. Wie es in 3 gezeigt ist, sind die Anforderungsausgabeabschnitte 514 bis 519 entsprechend den jeweiligen zuvor genannten Anforderungen in der Anforderungserzeugungsebene 510 angeordnet. Diese Anforderungsausgabeabschnitte 514 bis 519 werden genauer beschrieben.
Die Anforderungsausgabeabschnitte 511 bis 513 digitalisieren das Fahrvermögen, das Abgas und den Kraftstoffverbrauch, die Anforderungen betreffend die fundamentalen Funktionen des Verbrennungsmotors 1 sind, und geben diese aus. Durch Digitalisieren einer Anforderung betreffend die Funktion des Verbrennungsmotors 1 kann die Anforderung betreffend die Funktion des Verbrennungsmotor 1 in den gesteuerten Variablen der Aktuatoren 7, 8, ... reflektiert werden. Der arithmetische Betrieb zum Bestimmen der gesteuerten Variablen der Aktuatoren 7, 8, ... wird später beschrieben. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Anforderung betreffend die fundamentale Funktion des Verbrennungsmotors 1 durch eine physikalische Größe betreffend einen Betrieb des Verbrennungsmotors 1 ausgedrückt.
Als physikalische Größe betreffend den Betrieb des Verbrennungsmotors 1 werden nur drei physikalische Größen, d. h. ein Drehmoment, eine Effizienz und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, verwendet. Der Ausgang des Verbrennungsmotors 1 ist hauptsächlich ein Drehmoment, eine Wärme bzw. Hitze und ein Abgas (Wärme und Bestandteile). Der Ausgang des Verbrennungsmotors 1 weist einen Bezug zu den obigen fundamentalen Funktionen des Verbrennungsmotors 1 wie beispielsweise Fahrvermögen, Abgas und Kraftstoffverbrauch auf. Somit müssen die drei physikalischen Größen des Drehmoments, der Effizienz und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bestimmt werden, um den Ausgang des Verbrennungsmotors 1 zu steuern. Das heißt, eine Anforderung betreffend die fundamentale Funktion des Verbrennungsmotors 1 kann durch Ausdrücken der Anforderung betreffend die fundamentalen Funktionen des Verbrennungsmotors 1 durch drei physikalische Größen und Steuern der Betriebe der Aktuatoren 7, 8, ... in dem Ausgang des Verbrennungsmotors 1 reflektiert werden.
In 3 gibt der Anforderungsausgabeabschnitt 511 gemäß einem Beispiel eine Anforderung betreffend ein Fahrvermögen (Fahrvermögensanforderung) aus. Die Anforderung betreffend ein Fahrvermögen wird als ein Anforderungswert ausgegeben, der durch ein Drehmoment oder eine Effizienz ausgedrückt wird. Wenn beispielsweise die Anforderung eine Beschleunigung eines Fahrzeugs betrifft, kann diese Anforderung durch ein Drehmoment ausgedrückt werden. Wenn die Anforderung eine Verhinderung eines Stehenbleibens eines Verbrennungsmotors betrifft, kann diese Anforderung durch eine Effizienz (Erhöhungseffizienz) ausgedrückt werden.
Der Anforderungsausgabeabschnitt 512 gibt eine Anforderung betreffend ein Abgas aus. Die Anforderung betreffend ein Abgas wird als ein Anforderungswert ausgegeben, der durch eine Effizienz oder ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgedrückt wird. Wenn beispielsweise die Anforderung ein Aufwärmen des Katalysators 17 betrifft, kann diese Anforderung durch eine Effizienz (Verringerungseffizienz) ausgedrückt werden, und sie kann auch durch ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgedrückt werden. Die Verringerungseffizienz erhöht eine Abgastemperatur, und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann eine Umgebung bilden, in der der Katalysator 17 auf einfache Weise reagiert.
Außerdem gibt der Anforderungsausgabeabschnitt 513 eine Anforderung betreffend einen Kraftstoffverbrauch aus. Die Anforderung betreffend einen Kraftstoffverbrauch wird als ein Anforderungswert ausgegeben, der durch eine Effizienz oder ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgedrückt wird. Wenn beispielsweise die Anforderung eine Erhöhung einer Verbrennungseffizienz ist, kann diese Anforderung durch eine Effizienz (Erhöhungseffizienz) ausgedrückt werden. Wenn die Anforderung eine Verringerung eines Pumpenverlusts ist, kann diese Anforderung durch ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis (magere Verbrennung) ausgedrückt werden.
Unterdessen sind die Anforderungswerte, die von den Anforderungsausgabeabschnitten 511 bis 513 ausgegeben werden, nicht auf eine Anforderung begrenzt, die eine jeweilige physikalische Größe betrifft. Gemäß einem Beispiel gibt der Anforderungsausgabeabschnitt 511 nicht nur ein Drehmoment aus, das ein Fahrer anfordert (Drehmoment, das aus einer Öffnungsgröße eines Beschleunigers berechnet wird), sondern auch ein Drehmoment, das verschiedene Vorrichtungen betreffend die Fahrzeugsteuerung dieses Zeitpunkts anfordern. Die verschiedenen Vorrichtungen betreffend eine Fahrzeugsteuerung sind ein Fahrzeugstabilitätsregelungssystem (VSC), ein Antriebsschlupfregelungssystem (TRC), ein Antiblockiersystem (ABS) und ein Getriebe. Dasselbe gilt für die Effizienz.
Gemeinsame Verbrennungsmotorinformationen werden von dem gemeinsamen Signalverteilungssystem an die Anforderungserzeugungsebene 510 verteilt. Durch Bezugnahme auf die verteilten gemeinsamen Verbrennungsmotorinformationen bestimmen die jeweiligen Anforderungsausgabeabschnitte 511 bis 513 einen Anforderungswert, der ausgegeben werden sollte. Der Grund dafür besteht darin, dass der Inhalt der Anforderung sich in Abhängigkeit von der Betriebsbedingung oder dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 ändert. Wenn beispielsweise die Katalysatortemperatur von dem Ablufttemperatursensor 308 gemessen wird, bestimmt der Anforderungsausgabeabschnitt 512 eine Notwendigkeit eines Aufwärmens des Katalysators 17 auf der Grundlage der Temperaturinformationen. Dann gibt der Anforderungsausgabeabschnitt 512 entsprechend einem Ergebnis der zuvor genannten Bestimmung einen Anforderungswert aus, der durch eine Effizienz oder ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgedrückt wird.
Wie es oben beschrieben wurde, geben die Anforderungsausgabeabschnitte 511 bis 513 in der Anforderungserzeugungsebene 510 mehrere Anforderungen aus, die durch ein Drehmoment, eine Effizienz oder ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgedrückt werden. Es ist jedoch unmöglich, sämtliche Anforderungen gleichzeitig vollständig zu erfüllen. Der Grund dafür besteht darin, dass sogar dann, wenn mehrere Drehmomente gefordert werden, nur ein Drehmoment erzielt werden kann. Auf ähnliche Weise kann sogar dann, wenn mehrere Effizienzen gefordert werden, nur eine Effizienz erzielt werden kann, und sogar wenn mehrere Luft-Kraftstoff-Verhältnisse gefordert werden, kann nur ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis erzielt werden. Somit ist eine Verarbeitung zum Vermitteln (Mediation) derartiger Anforderungen notwendig.
Die Mediationsebene physikalischer Größen 520 vermittelt einen Anforderungswert, der von der Anforderungserzeugungsebene 510 ausgegeben wird. Die Mediationsabschnitte 512 bis 523 sind in der Mediationsebene physikalischer Größen 520 für jede physikalische Größe vorhanden, was einer Klassifizierung der Anforderungen entspricht. Der Mediationsabschnitt 521 häuft Anforderungswerte an, die durch ein Drehmoment ausgedrückt werden, und vermittelt diese als einen Drehmomentanforderungswert. Der Mediationsabschnitt 522 häuft Anforderungswerte an, die durch eine Effizienz ausgedrückt werden, und vermittelt diese als einen Effizienzanforderungswert. Dann häuft der Mediationsabschnitt 523 Anforderungswerte an, die durch ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgedrückt werden, und vermittelt diese als einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Anforderungswert.
Diese Mediationsabschnitte 521 bis 523 führen eine Vermittlung entsprechend einer vorbestimmten Regel durch. Die hier genannte Regel bezieht sich auf eine Rechenregel zum Erhalten eines numerischen Werts aus mehreren numerischen Werten, beispielsweise eine Auswahl eines maximalen Werts, eine Auswahl eines minimalen Werts, einen Mittelwert oder eine Überlagerung, und diese Rechenregeln können geeignet kombiniert werden. Welche Regel verwendet werden soll, hängt jedoch von einem Entwurf der elektronischen Steuereinheit ab, und die vorliegende Erfindung beschränkt den Inhalt der Regel nicht.
Außerdem werden die gemeinsamen Verbrennungsmotorinformationen von dem gemeinsamen Signalverteilungssystem an die Mediationsebene physikalischer Größen 520 verteilt, so dass die gemeinsamen Verbrennungsmotorinformationen von den jeweiligen Mediationsabschnitten 521 bis 523 verwendet werden können. Auch wenn die Mediationsregel bzw. Vermittlungsregel sich in Abhängigkeit von der Betriebsbedingung oder dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 ändern kann, wird, wie es unten beschrieben wird, beispielsweise die Vermittlungsregel niemals unter Berücksichtigung eines Drehmomentbereichs, den der Verbrennungsmotor 1 erzielen kann, geändert.
In den Mediationsabschnitten 521 bis 523 wird kein oberes Grenzmoment oder unteres Grenzmoment, das der Verbrennungsmotor 1 erzielen kann, bei der Vermittlung berücksichtigt. Außerdem wird ein Ergebnis einer Vermittlung, die von einem der Mediationsabschnitte 521 bis 523 durchgeführt wird, bei der Vermittlung anderer Mediationsabschnitte nicht berücksichtigt. Das heißt, die jeweiligen Mediationsabschnitte 521 bis 523 führen eine Vermittlung unabhängig ohne Berücksichtigung des oberen Grenzmoments oder unteren Grenzmoments des Drehmomentbereichs, den der Verbrennungsmotor 1 erzielen kann, oder eines Vermittlungsergebnisses von anderen Mediationsabschnitten durch. Dieses trägt außerdem zu einer Verringerung einer Arithmetikbetriebslast für die Steuerung bei.
Wenn die jeweiligen Mediationsabschnitte 521 bis 523 eine Vermittlung wie oben beschrieben durchführen, werden ein Drehmomentanforderungswert, ein Effizienzanforderungswert und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Anforderungswert von der Mediationsebene physikalischer Größen 520 ausgegeben. Dann werden in der Einstellebene gesteuerter Variablen 530, die eine Ebene unmittelbar unterhalb der Mediationsebene physikalischer Größen 520 ist, gesteuerte Variablen für die Aktuatoren 7, 8, ... auf der Grundlage des Drehmomentanforderungswerts, des Effizienzanforderungswerts und des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Anforderungswerts, die von der Mediationsebene physikalischer Größen 520 vermittelt werden, eingestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Einstellwandlungsabschnitt 531 in jeder Einstellebene gesteuerter Variablen 530 vorhanden. Der Einstellwandlungsabschnitt 531 stellt eine Größe eines Drehmomentanforderungswerts, eines Effizienzanforderungswerts und eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Anforderungswerts, die von der Mediationsebene physikalischer Größen 520 vermittelt werden, ein. Da der Drehmomentbereich, den der Verbrennungsmotor 1 erzielen kann, bei der Vermittlung in der Mediationsebene physikalischer Größen 520 nicht berücksichtigt wird, wie es oben beschrieben wurde, besteht die Möglichkeit, dass der Verbrennungsmotor 1 in Abhängigkeit von der Größe eines jeweiligen Anforderungswerts nicht richtig angetrieben werden kann. Dann stellt der Einstellwandlungsabschnitt 531 jeden Anforderungswert auf der Grundlage einer Beziehung zwischen den jeweiligen Anforderungswerten ein, um einen geeigneten Antrieb des Verbrennungsmotors 1 zu ermöglichen.
Der Drehmomentanforderungswert, der Effizienzanforderungswert und der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Anforderungswert werden unabhängig in Ebenen, die höher als die Einstellebene gesteuerter Variablen 530 ist, berechnet, so dass berechnete Werte niemals gemeinsam verwendet werden oder auf diese von Faktoren, die die Berechnung betreffen, untereinander Bezug genommen wird. Das heißt, auf den Drehmomentanforderungswert, den Effizienzanforderungswert und den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Anforderungswert wird das erste Mal in der Einstellebene gesteuerter Variablen 530 untereinander Bezug genommen. Da die Einstellziele auf drei beschränkt sind, d. h. den Drehmomentanforderungswert, den Effizienzanforderungswert und den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Anforderungswert, kann die Arithmetikbetriebslast, die für die Einstellung benötigt wird, niedrig sein.
Wie die obige Einstellung durchgeführt werden sollte, hängt von dem Entwurf der elektronischen Steuereinheit ab, und der Inhalt der Einstellung ist gemäß der vorliegenden Erfindung nicht beschränkt. Wenn jedoch eine Prioritätsreihenfolge zwischen dem Drehmomentanforderungswert, dem Effizienzanforderungswert und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Anforderungswert vorhanden ist, ist es vorteilhaft, einen Anforderungswert mit einer niedrigeren Priorität einzustellen bzw. anzupassen (zu korrigieren). In einem Fall beispielsweise eines Anforderungswerts mit einer hohen Priorität wird dieser Anforderungswert in den gesteuerten Variablen der Aktuatoren 7, 8, ... so weit wie möglich reflektiert wie er ist. In dem Fall eines Anforderungswerts mit einer niedrigen Priorität wird der Anforderungswert eingestellt bzw. angepasst, und der eingestellte bzw. angepasste Anforderungswert wird in den gesteuerten Variablen der Aktuatoren 7, 8, ... reflektiert.
Als Ergebnis kann innerhalb eines Bereichs, in dem der Verbrennungsmotor 1 geeignet angetrieben wird, eine Anforderung mit einer hohen Priorität ausreichend erzielt werden, während eine Anforderung mit einer niedrigen Priorität bis zu einem gewissen Ausmaß erzielt werden kann. Wenn beispielsweise die Priorität des Drehmomentanforderungswerts die höchste ist, werden der Effizienzanforderungswert und der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Anforderungswert korrigiert. Wenn der Effizienzanforderungswert und der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Anforderungswert korrigiert werden, wird von dem Effizienzanforderungswert und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Anforderungswert der Grad der Korrektur einer Anforderung mit einer niedrigeren Priorität größer gemacht. Wenn die Reihenfolge der Priorität sich in Abhängigkeit von der Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors 1 oder Ähnlichem ändert, wird die Reihenfolge der Priorität auf der Grundlage der gemeinsamen Verbrennungsmotorinformationen, die von dem gemeinsamen Signalverteilungssystem verteilt werden, bestimmt, und dann wird bestimmt, welcher Anforderungswert korrigiert werden sollte.
In der Einstellebene gesteuerter Variablen 530 wird ein neues Signal unter Verwendung eines Anforderungswerts, der von der Mediationsebene physikalischer Größen 520 eingegeben wird, und der gemeinsamen Verbrennungsmotorinformationen, die von dem gemeinsamen Signalverteilungssystem verteilt werden, erzeugt. Ein Verhältnis zwischen dem Drehmomentanforderungswert, der von dem Mediationsabschnitt 521 vermittelt wird, und einem Schätzmoment, das in den gemeinsamen Verbrennungsmotorinformationen enthalten ist, wird durch einen Teilabschnitt (nicht gezeigt) berechnet. Das Schätzmoment ist ein Drehmoment, das ausgegeben wird, wenn der Zündzeitpunkt auf das MBT (maximale Bremsmoment) mit einer derzeitigen Ansaugluftmenge und einem derzeitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird. Der arithmetische Betrieb für das Schätzmoment wird in einer anderen Aufgabe der elektronischen Steuereinheit durchgeführt.
Wenn die Priorität des Drehmomentanforderungswerts die höchste ist, wie es oben beschrieben wurde, auch wenn eine detaillierte Beschreibung weggelassen ist, werden der Drehmomentanforderungswert, ein korrigierter Effizienzanforderungswert, ein korrigierter Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Anforderungswert und eine Drehmomenteffizienz durch die Einstellebene gesteuerter Variablen 530 berechnet. Von dem Drehmomentanforderungswert, dem korrigierten Effizienzanforderungswert, dem korrigierten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Anforderungswert und der Drehmomenteffizienz wird eine Drosselöffnungsgröße aus dem Drehmomentanforderungswert und dem korrigierten Effizienzanforderungswert berechnet (umgewandelt), und die berechnete Drosselöffnungsgröße wird an die Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 übertragen.
Genauer gesagt wird zunächst der Drehmomentanforderungswert durch den korrigierten Effizienzanforderungswert geteilt. Da der korrigierte Effizienzanforderungswert gleich 1 oder kleiner ist, erhöht ein Teilen des Drehmomentanforderungswerts durch den korrigierten Effizienzanforderungswert den Drehmomentanforderungswert. Der erhöhte Drehmomentanforderungswert wird in eine Luftmenge umgewandelt, und eine Drosselöffnungsgröße wird aus der Luftmenge berechnet. Unterdessen werden eine Umwandlung von dem Drehmomentanforderungswert in die Luftmenge und eine Berechnung der Drosselöffnungsgröße aus der Luftmenge unter Bezugnahme auf ein vorbestimmtes Kennlinienfeld durchgeführt.
Außerdem wird der Zündzeitpunkt hauptsächlich aus einer Drehmomenteffizienz berechnet (umgewandelt). Wenn der Zündzeitpunkt berechnet wird, werden der Drehmomentanforderungswert und der korrigierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Anforderungswert als ein Bezugssignal verwendet. Genauer gesagt wird durch Bezugnahme auf das Kennlinienfeld eine Verzögerungsgröße des Zündzeitpunkts in Bezug auf das MBT aus der Drehmomenteffizienz berechnet. Je kleiner die Drehmomenteffizienz ist, umso größer ist die Verzögerungsgröße des Zündzeitpunkts. Als Ergebnis fällt das Drehmoment ab. Die zuvor genannte Erhöhung des Drehmomentanforderungswerts ist eine Verarbeitung zum Kompensieren einer Verringerung des Drehmoments aufgrund der Verzögerung des Zündzeitpunkts.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können sowohl der Drehmomentanforderungswert als auch der Effizienzanforderungswert durch das Verzögern des Zündzeitpunkts auf der Grundlage der Drehmomenteffizienz und das Erhöhen des Drehmomentanforderungswerts auf der Grundlage des Effizienzanforderungswerts erzielt werden. Unterdessen werden der Drehmomentanforderungswert und der korrigierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Anforderungswert verwendet, um ein Kennlinienfeld zum Umwandeln der Drehmomenteffizienz in die Verzögerungsgröße des Zündzeitpunkts auszuwählen. Dann wird ein endgültiger Zündzeitpunkt aus der Verzögerungsgröße des Zündzeitpunkts und dem MBT (oder Basiszündzeitpunkt) berechnet.
Als Ergebnis der obigen Verarbeitung sind die Signale, die von der Einstellebene gesteuerter Variablen 530 (Einstellwandlungsabschnitt 531) an die Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 übertragen werden, ein Anforderungswert der Drosselöffnungsgröße (ein erster Anforderungswert entsprechend der Drehmomentanforderung), ein Anforderungswert des Zündzeitpunkts und ein Anforderungswert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Diese Signale werden in die Mediationsabschnitte 541, 542, 543 der Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 eingegeben und dann mit anderen Anforderungswerten, die direkt von der Anforderungserzeugungsebene 510 übertragen werden, vermittelt, wie es später genauer beschrieben wird. Eine detaillierte Beschreibung der Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 und der Mediationsabschnitte 541 bis 543 erfolgt später.
Wie es beispielsweise in 3 gezeigt ist, enthält die Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 die Mediationsabschnitte 541 bis 543 (543a bis 543i) für jede gesteuerte Variable der Aktuatoren 7, 8, ... auf der Grundlage der Klassifikation der Anforderungen. In dem Beispiel der 3 häuft der Mediationsabschnitt 541 die Anforderungswerte der Drosselöffnungsgröße an und vermittelt die angehäuften Drosselöffnungsgrößenanforderungswerte als einen einzigen Anforderungswert. Der Mediationsabschnitt 542 häuft die Anforderungswerte des Zündzeitpunkts an und vermittelt die angehäuften Zündzeitpunktanforderungswerte als einen einzigen Anforderungswert.
Außerdem vermittelt der Mediationsabschnitt 543 mehrere Anforderungswerte einer gesteuerten Variablen betreffend eine Kraftstoffeinspritzung gemeinsam. In dem Beispiel der 3 ist der Mediationsabschnitt 543 ein Einspritzfunktionsmediationsabschnitt, bei dem erste bis siebte Mediationsabschnitte 543a bis 543g, ein achter Mediationsabschnitt 543h und ein neunter Mediationsabschnitt 543i integriert sind. Die ersten bis siebten Mediationsabschnitte 543a bis 543g vermitteln sieben gesteuerte Einspritzvariablen, die Betriebe der Einspritzer 21, 22 angeben. Der achte Mediationsabschnitt 543h vermittelt eine Auslassmenge (gesteuerte Pumpenvariable) der Niederdruckpumpe 24. Der neunte Mediationsabschnitt 543i vermittelt einen Auslassdruck der Hochdruckpumpe 25, d. h. einen Sollkraftstoffdruck (gesteuerte Pumpenvariable).
Der Einspritzfunktionsmediationsabschnitt 543 vermittelt die gesteuerten Variablen der Aktuatoren einschließlich der Einspritzer 21, 22, der Niederdruckpumpe 24 und der Hochdruckpumpe 25 zusammen durch Korrelieren dieser miteinander. Somit ist der Einspritzfunktionsmediationsabschnitt 543 ausgelegt, die Funktionen der neun Mediationsabschnitte 543a bis 543i beispielsweise in demselben Verarbeitungsschritt des Steuerprogramms zu erzielen. Als Ergebnis kann eine Gleichzeitigkeit einer Vermittlung der gesteuerten Variablen der Einspritzer 21, 22 und der Kraftstoffpumpen 24, 25 gewährleistet werden.
Die jeweiligen Mediationsabschnitte 541 bis 543 (543 bis 543i) führen eine Vermittlung entsprechend einer vorbestimmten Regel ähnlich wie die jeweiligen Mediationsabschnitte 521 bis 523 in der Mediationsebene physikalischer Größen 520 durch. Die Regel hängt von dem Entwurf der elektronischen Steuereinheit ab, und die vorliegende Erfindung beschränkt den Inhalt der Regel nicht. Unterdessen werden die gemeinsamen Verbrennungsmotorinformationen von dem gemeinsamen Signalverteilungssystem auch an die Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 verteilt, so dass die jeweiligen Mediationsabschnitte 541 bis 543 die gemeinsamen Verbrennungsmotorinformationen verwenden können.
Wie es oben beschrieben wurde, vermitteln die jeweiligen Mediationsabschnitte 541 bis 543 (543a bis 543i) verschiedene Anforderungen, und als Ergebnis werden Signale hinsichtlich der Anforderungswerte der gesteuerten Variablen der jeweiligen Aktuatoren 7, 8, ... von der Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 ausgegeben. Die Anforderungswerte der gesteuerten Variablen der jeweiligen Aktuatoren 7, 8, ..., die von der Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 ausgegeben werden, enthalten einen Drosselöffnungsgrößenanforderungswert, einen Zündzeitpunktanforderungswert, Anforderungswerte der sieben gesteuerten Einspritzvariablen, die unten betreffend Betriebe der Einspritzer 21, 22 beschrieben werden, einen Anforderungswert einer Auslassmenge (gesteuerte Pumpenvariable) der Niederdruckpumpe 24 und einen Anforderungswert eines Hochdruckpumpensollkraftstoffdrucks (gesteuerte Pumpenvariable). Die Vermittlung bzw. Mediation, die in den jeweiligen Mediationsabschnitten 541 bis 543 (543a bis 543i) durchzuführen ist, wird später beschrieben.
Gesteuerte Variablen der Aktuatoren 7, 8, ... werden auf der Grundlage jedes Anforderungswerts in der Steuerausgangsebene 550 berechnet, die eine Ebene unterhalb der Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 ist. In dem Beispiel der 3 enthält die unterste Steuerausgangsebene 550 Steuerausgangsabschnitte 551 bis 555 entsprechend einem Signal, das von der oben genannten Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 übertragen wird. Ein Drosselöffnungsgrößenanforderungswert wird von dem Mediationsabschnitt 541 des Anforderungswerts betreffend die Drosselöffnungsgröße an den Steuerausgangsabschnitt 551 (Drosselantriebssteuerabschnitt) übertragen, und ein Drosselantriebssignal wird entsprechend dem übertragenen Drosselöffnungsgrößenanforderungswert ausgegeben.
Ein Zündzeitpunktanforderungswert wird von dem Mediationsabschnitt 542 des Anforderungswerts betreffend den Zündzeitpunkt der zuvor genannten Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 an den Steuerausgangsabschnitt 552 (Zündererregungssteuerabschnitt) übertragen, und ein Zündererregungssignal wird entsprechend dem übertragenen Zündzeitpunktanforderungswert ausgegeben. Ein Anforderungswert einer gesteuerten Einspritzvariablen wird von den ersten bis siebten Mediationsabschnitten 543a bis 543g des Einspritzfunktionsmediationsabschnitts 543 an den Steuerausgangsabschnitt 553 (Einspritzerantriebssteuerabschnitt) übertragen, und ein Einspritzerantriebssignal wird entsprechend der übertragenen gesteuerten Einspritzvariablen ausgegeben.
Ein Anforderungswert einer Kraftstoffauslassmenge wird von dem achten Mediationsabschnitt 543h des Einspritzfunktionsmediationsabschnitts 543 an den Steuerausgangsabschnitt 554 (Niederdruckpumpenantriebssteuerabschnitt) übertragen, und ein Niederdruckpumpenantriebssignal wird entsprechend einem Anforderungswert der übertragenen Kraftstoffauslassmenge ausgegeben. Ein Kraftstoffdruckanforderungswert wird von dem neunten Mediationsabschnitt 543i des Einspritzfunktionsmediationsabschnitts 543 an den Steuerausgangsabschnitt 555 (Hochdruckpumpenantriebssteuerabschnitt) übertragen, und ein Hochdruckantriebssignal wird entsprechend dem übertragenen Kraftstoffdruckanforderungswert ausgegeben.
Im Folgenden wird eine Vermittlung der gesteuerten Variablen oder des Aktuators in der Mediationsebene gesteuerter Variablen 540, die oben beschrieben wurde, insbesondere eine Vermittlung der Einspritzfunktionsanforderung, die ein Merkmal der vorliegenden Ausführungsform ist, genauer mit Bezug auf 3 und die 4 bis 6 beschrieben.
Wie es oben beschrieben wurde, werden in der elektronischen Steuereinheit der vorliegenden Ausführungsform die Anforderungen betreffend die fundamentalen Funktionen des Verbrennungsmotors 1 durch eine Kombination von drei Arten von physikalischen Größen ausgedrückt, und die Anforderungen, die durch die drei Arten der physikalischen Größen ausgedrückt werden, werden in der Mediationsebene physikalischer Größen 520 vermittelt. Die Anforderungsdrehmomente betreffend die fundamentalen Funktionen des Verbrennungsmotors 1 sind ein Fahrvermögen, ein Abgas und ein Kraftstoffverbrauch. Die drei Arten der physikalischen Größen sind ein Drehmoment, eine Effizienz und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Die Kraftstoffeinspritzfrequenz und die Kraftstoffeinspritzgröße sind die gesteuerten Variablen betreffend die Betriebe der Einspritzer 21, 22. Wenn die gesteuerten Variablen betreffend die Betriebe der Einspritzer 21, 22 in physikalische Größen wie beispielsweise ein Drehmoment oder eine Effizienz zeitweilig umgewandelt werden, vermittelt werden und dann die gesteuerten Variablen erneut berechnet werden, tritt eine übermäßige Rechenlast auf.
Daher ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 unmittelbar unterhalb der Einstellebene gesteuerter Variablen 530 angeordnet, wie es oben beschrieben wurde, so dass die Anforderungswerte der gesteuerten Variablen (gesteuerte Einspritzvariablen) betreffend die Betriebe der Einspritzer 21, 22 an die Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 nicht durch die Mediationsebene physikalischer Größen 520 übertragen werden. In der Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 werden die Anforderungswerte der gesteuerten Variablen (gesteuerte Einspritzvariablen) betreffend die Betriebe der übertragenen Einspritzer 21, 22 in Anforderungswerte während eines Betriebs des Verbrennungsmotors 1 und Anforderungswerte beim Starten desselben sortiert und vermittelt. Außerdem ist die vorliegende Ausführungsform derart ausgelegt, dass die Anforderungswerte der gesteuerten Variablen (gesteuerte Pumpenvariablen) betreffend Betriebe der Kraftstoffpumpen 24, 25 in der Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 auf dieselbe Weise wie oben beschrieben vermittelt werden.
Das heißt, wie es in 3 gezeigt ist, enthält die Anforderungserzeugungsebene 510 einen Anforderungsausgabeabschnitt 514, der eine Anforderung für eine fundamentale Einspritzfunktion, die für den Antrieb des Verbrennungsmotors 1 unverzichtbar ist, geeignet ausgibt. Ebenso wie der Anforderungsausgabeabschnitt 514 sind Anforderungsausgabeabschnitte 515 bis 519, die eine jeweilige Funktionsanforderung mit einer hohen Priorität je nach Notwendigkeit ausgeben, vorhanden. Die Funktionsanforderungen mit hoher Priorität enthalten eine Verringerung eines Kraftstoffdrucks vor einer Kraftstoffunterbrechung, ein schnelles Aufwärmen eines Katalysators, ein Starten einer Schichtverbrennung, ein Aufheben eine Start und Stopps (S&S) und einen Einspritzerschutz.
Die Anforderungen, die von diesen Anforderungsausgabeabschnitten 514 bis 519 ausgegeben werden, sind keine physikalischen Größen, sondern Anforderungswerte, die durch die gesteuerten Variablen der Aktuatoren 7, 8, ... ausgedrückt werden. Wie es in 3 gezeigt ist, werden die Anforderungen, die von den Anforderungsausgabeabschnitten 514 bis 519 ausgegeben werden, direkt an die Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 nicht durch die Mediationsebene physikalischer Größen 520 und die Einstellebene gesteuerter Variablen 530 übertragen. Wenn die Anforderungswerte der Drosselöffnungsgröße, des Zündzeitpunkts und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von der Einstellebene gesteuerter Variablen 530 an die Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 wie oben beschrieben übertragen werden, werden diese übertragenen Anforderungswerte hinsichtlich jeder gesteuerten Variablen angehäuft. Die hinsichtlich jeder gesteuerten Variablen angehäuften Anforderungswerte werden als ein einziger Anforderungswert jeder gesteuerten Variablen durch die jeweiligen Mediationsabschnitte 541 bis 543 der Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 vermittelt.
Genauer gesagt werden Signale, die von dem Fundamentaleinspritzfunktionsanforderungsausgabeabschnitt 514 in der Anforderungserzeugungsebene 510 ausgegeben werden, durch mehrere gesteuerte Einspritzvariablen ausgedrückt und an den Einspritzfunktionsmediationsabschnitt 543 (453b bis 543d, wie es später mit Bezug auf 4 beschrieben wird) der Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 übertragen. Die Fundamentaleinspritzfunktionsanforderungen sind eine Kraftstoffeinspritzfrequenz (Einspritzmodus) jedes der beiden Einspritzer 21, 22, ein Einspritzzeitpunkt jedes der Einspritzer 21, 22 und eine Einspritzmenge jedes der Einspritzer 21, 22, wie es später mit Bezug auf 4 beschrieben wird.
Der Grund dafür, warum das Signal, das von dem Fundamentaleinspritzfunktionsanforderungsausgabeabschnitt 514 ausgegeben wird, durch mehrere gesteuerte Einspritzvariablen ausgedrückt wird, ist der folgende. Kraftstoff, der von dem Ansaugkanaleinspritzeinspritzer 22 in den Luftansaugkanal 11a des Verbrennungsmotors 1 eingespritzt wird, wird zuvor mit Luft vermischt und in den Zylinder 2 gesaugt. Andererseits verteilt sich Kraftstoffnebel, der von dem Zylindereinspritzeinspritzer 21 direkt in den Zylinder 2 des Verbrennungsmotors 1 eingespritzt wird, in der Brennkammer, um ein Kraftstoff-Luft-Gemisch mit hoher Konzentration auszubilden. Somit beeinflussen dadurch eine Frequenz der Kraftstoffeinspritzungen der Einspritzer 21, 22 und ein Verhältnis der Kraftstoffeinspritzmenge eine Verteilung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, das innerhalb des Zylinders 2 des Verbrennungsmotors 1 ausgebildet wird, und dessen Brennvermögen stark.
Gemäß einem Beispiel wird ein Anforderungswert zum Durchführen einer Mehrfacheinspritzung in einem vorbestimmten Antriebsbereich auf einer hohen Lastseite des Verbrennungsmotors 1 von dem Fundamentaleinspritzanforderungsausgabeabschnitt 514a ausgegeben (siehe 4). Die Mehrfacheinspritzung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzung einer Ausführung einer Kraftstoffeinspritzung in einem einzigen Verbrennungszyklus, die in mehrere Male unterteilt ist, wobei beide Einspritzer, d. h. der Zylindereinspritzeinspritzer 21 und der Ansaugkanaleinspritzeinspritzer 22, aktiviert sind. Die Mehrfacheinspritzung ist eine Kraftstoffeinspritzung, die durchzuführen ist, um durch Erhöhen des Verteilungsvermögens von Kraftstoffnebel einen Kraftstoffverbrauch zu verringern, wenn sich der Verbrennungsmotor 1 in einem vorbestimmten Antriebsbereich auf der hohen Lastseite befindet. Der Anforderungswert für eine Mehrfacheinspritzung, der von dem Fundamentaleinspritzanforderungsausgabeabschnitt 514a ausgegeben wird, ist beispielsweise ein Einspritzzeitpunkt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält der Anforderungsausgabeabschnitt 514 Anforderungsausgabeabschnitte 514b bis 514d, die eine Anforderung (Anforderung zum Erhöhen eines Kraftstoffs) zum Erhöhen einer Kraftstoffeinspritzmenge für einen Teilschutz oder zur Verhinderung eines Klopfens ausgeben. Der Grund dafür ist der folgende. Die Anforderung zum Erhöhen eines Kraftstoffs zum Teilschutz oder zum Verhindern eines Klopfens ist eine Anforderung, die niemals einen Einspritzmodus oder Ähnliches ändert, während der Kraftstoff erhöht wird. Ein schnelles Aufwärmen eines Katalysators ist eine Anforderung zum Ändern eines Einspritzmodus. Da die Anforderung zum Erhöhen einer Kraftstoffmenge zum Teilschutz oder zum Verhindern eines Klopfens den Einspritzmodus nicht ändert, beeinflusst diese das Brennvermögen eines Kraftstoff-Luft-Gemisches weniger als eine Anforderung zum Ändern des Einspritzmodus wie beispielsweise ein schnelles Aufwärmen eines Katalysators. Somit sind die Anforderungsausgabeabschnitte 514b bis 514d in dem Fundamentaleinspritzfunktionsanforderungsausgabeabschnitt 514 enthalten.
Ähnlich wie das obige Signal, das von dem Anforderungsausgabeabschnitt 514 ausgegeben wird, wird ein Signal, das von dem Anforderungsausgabeabschnitt 515 zur Verringerung eines Kraftstoffdrucks vor einer Unterbrechung des Kraftstoffs (F/C) ausgegeben wird, an den Einspritzfunktionsmediationsabschnitt 543 übertragen. Wenn die Kraftstoffunterbrechungssteuerung des Verbrennungsmotors 1 durchgeführt wird, steigt die Temperatur des Kraftstoffs in der Hochdruckkraftstoffzufuhrleitung 20 während des Kraftstoffunterbrechungssteuerbetriebs an, so dass sich der Druck des Kraftstoffs (Kraftstoffdruck) in der Hochdruckkraftstoffzufuhrleitung 20 erhöhen kann. Die Verringerung des Kraftstoffdrucks vor der Unterbrechung des Kraftstoffs, die hier genannt ist, bezieht sich auf eine Steuerung zum Einspritzen einer geringen Menge an Kraftstoff durch Aktivieren des Zylindereinspritzeinspritzers 21 unmittelbar vor einem Starten der Kraftstoffunterbrechungssteuerung, um den Druck des Kraftstoffs (Kraftstoffdruck) in der Hochdruckkraftstoffzufuhrleitung 20 zu verhindern, wenn die Kraftstoffunterbrechungssteuerung des Verbrennungsmotors 1 durchgeführt wird. Aus diesem Grund wird ein Anforderungswertsignal zum Aktivieren des Zylindereinspritzeinspritzers 21 von dem Anforderungsausgabeabschnitt 515 ausgegeben, und das ausgegebene Signal wird an den Mediationsabschnitt 543 der Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 übertragen.
Andererseits werden Signale, die von dem Schnellaufwärm-Katalysator-Anforderungsausgabeabschnitt 516 und dem Schichtverbrennungsstartanforderungsausgabeabschnitt 517 ausgegeben werden, an den Drosselöffnungsgrößenanforderungswertmediationsabschnitt 541, den Zündzeitpunktanforderungswertmediationsabschnitt 542 und den Einspritzfunktionsmediationsabschnitt 543 der Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 übertragen. Das schnelle Aufwärmen des Katalysators 17 bezieht sich auf eine spezielle Steuerung zum Erhöhen der Ablufttemperatur bis zu einem maximalen Ausmaß, um beispielsweise den Katalysator 17 innerhalb der kürzesten Zeit nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors 1 aufzuwärmen.
Genauer gesagt wird, um die Ablufttemperatur zu erhöhen, der Zündzeitpunkt bis nach dem oberen Totpunkt (OT) verzögert, und die Luftmenge wird durch Öffnen des Drosselventils 8 erhöht, so dass die Abluftheizmenge so weit wie möglich erhöht wird. Außerdem wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in dem Verdichtungstakt verzögert, so dass die Konzentration des Kraftstoff-Luft-Gemisches um die Zündkerze 6 erhöht wird. Somit werden Signale hinsichtlich eines Anforderungswerts zum Erhöhen der Drosselöffnungsgröße, eines Anforderungswerts für die Zündverzögerung, eines Anforderungswerts für die Verdichtungstakteinspritzung und eines Anforderungswerts zum Erhöhen eines Kraftstoffdrucks von dem Anforderungsausgabeabschnitt 516 ausgegeben.
Das Starten einer Schichtverbrennung bezieht sich auf eine Steuerung zum Starten des Verbrennungsmotors in dem Schichtverbrennungszustand, um sowohl eine Verringerung einer Startzeit als auch ein sanftes Starten der Drehung des Verbrennungsmotors zu erzielen. Um das Starten der Schichtverbrennung zu erzielen, wird Kraftstoff von dem Zylindereinspritzeinspritzer 21 in dem Verdichtungstakt des Zylinders 2 des Verbrennungsmotors 1 eingespritzt (Kraftstoff kann ebenfalls von dem Ansaugkanaleinspritzeinspritzer 22 eingespritzt werden). Daher werden Anforderungswerte einer Drosselöffnungsgröße, eines Zündzeitpunkts, einer Einspritzmenge, eines Einspritzzeitpunkts und eines Einspritzdrucks (d. h. Kraftstoffdruck in der Hochdruckkraftstoffzufuhrleitung 20), die für ein Starten der Schichtverbrennung geeignet sind, von dem Anforderungsausgabeabschnitt 517 ausgegeben.
Außerdem wird ein Signal, das von dem S&S-Aufhebungsanforderungsausgabeabschnitt 518 ausgegeben wird, ebenfalls an die Mediationsabschnitte 541 bis 543 übertragen. Die S&S-Aufhebung bezieht sich auf eine Leerlaufstoppsteuerung zum automatischen Stoppen eines Betriebs des Verbrennungsmotors 1 bei einer vorbestimmten Bedingung bei einem Stopp eines Fahrzeugs. Ein Anforderungswert zum Schließen der Drossel, um eine Vibration zu unterdrücken, wenn der Verbrennungsmotor 1 gestoppt wird, ein Anforderungswert zum Stoppen eines Zündens und ein Anforderungswert zum Stoppen einer Kraftstoffeinspritzung und eines Betriebs der Niederdruckpumpe 24 werden von dem Anforderungsausgabeabschnitt 518 ausgegeben.
Ein Signal, das von dem Einspritzerschutzanforderungsausgabeabschnitt 519 ausgegeben wird, wird nur an den Mediationsabschnitt 543 übertragen. In diesem Beispiel beabsichtigt insbesondere die Einspritzerschutzanforderung, den Druck des Kraftstoffs (Kraftstoffdruck) in der Hochdruckkraftstoffzufuhrleitung 20 zu verringern, um einen O-Ring, der an dem Zylindereinspritzeinspritzer 21 angeordnet ist, zu schützen. Somit wird ein Anforderungswert zum Verringern eines Sollkraftstoffdrucks in der Hochdruckpumpe 25 von dem Anforderungsausgabeabschnitt 519 ausgegeben.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird eine Reihenfolge einer Priorität hinsichtlich Signalen, die von den Anforderungsausgabeabschnitten 514 bis 519 ausgegeben und an die Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 nicht durch die Mediationsebene physikalischer Größen 520 übertragen werden, wie es oben beschrieben wurde, im Voraus eingestellt. Die Anforderungswerte der Signale, die von den Anforderungsausgabeabschnitten 514 bis 519 ausgegeben werden, werden entsprechend der im Voraus eingestellten Prioritätsreihenfolge vermittelt. Eine spezielle Prioritätsreihenfolge hängt von einem Entwurf der elektronischen Steuereinheit ab, und die Reihenfolge der Priorität ist nicht auf irgendeine spezielle beschränkt. Gemäß einem Beispiel wird die Priorität der Anforderungen von den Anforderungsausgabeabschnitten 515 bis 519 höher als diejenige der Fundamentaleinspritzfunktionsanforderung von dem Anforderungsausgabeabschnitt 514 eingestellt.
Im Folgenden wird eine Vermittlung einer gesteuerten Einspritzvariable in dem Einspritzfunktionsmediationsabschnitt 543 genauer mit Bezug auf 4 und 5 beschrieben. Wie es oben beschrieben wurde, enthält der Einspritzfunktionsmediationsabschnitt 543 die ersten bis siebten Mediationsabschnitte 543a bis 543g zur Vermittlung von sieben gesteuerten Einspritzvariablen, die die Betriebe der Einspritzer 21, 22 angeben, und die achten, neunten Mediationsabschnitte 543h, 543i (siehe 3, 6) zum Vermitteln von gesteuerten Pumpenvariablen, die die Betriebe der Kraftstoffpumpen 24, 25 angeben. Der Einspritzfunktionsmediationsabschnitt 543 vermittelt die gesteuerte Variable der Einspritzung und die gesteuerte Pumpenvariable gemeinsam.
Der erste Mediationsabschnitt 543a vermittelt einen Einspritzmodus als eine gesteuerte Einspritzvariable, d. h. eine Einspritzfrequenz einer Kraftstoffeinspritzung von jedem der Einspritzer 21, 22. Genauer gesagt werden Signale von Einspritzmodi entsprechend jeder der Anforderungen hinsichtlich einer Verringerung eines Kraftstoffdrucks, eines schnelles Aufwärmens eines Katalysators, eines Startens einer Schichtverbrennung und einer S&S-Aufhebung von jedem der Anforderungsausgabeabschnitte 515 bis 518 in der Anforderungserzeugungsebene 510 an den ersten Mediationsabschnitt 543a übertragen
Gemäß einem Beispiel wird in einem Fall eines Einspritzmodus zum dreimaligen Durchführen von Einspritzbetrieben in einem einzigen Verbrennungszyklus durch zweimaliges Einspritzen von Kraftstoff von dem Zylindereinspritzeinspritzer 21 in einem Einspritzmodus und anschließendes einmaliges Einspritzen von Kraftstoff von dem Kanaleinspritzeinspritzer 22 ein Anforderungswert eines Einspritzmodus zum Durchführen des dreimaligen Einspritzbetriebs übertragen. In dem Fall eines Einspritzmodus zum Stoppen der Einspritzbetriebe der Einspritzer 21, 22 zur S&S-Aufhebung wird beispielsweise ein Anforderungswert eines Einspritzmodus zum Stoppen des Einspritzbetriebs übertragen.
Unterdessen wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform kein Signal eines Anforderungswerts eines Einspritzmodus von dem Fundamentaleinspritzfunktionsanforderungsausgabeabschnitt 514 übertragen. Wie es in 4 gezeigt ist, wird der Einspritzmodus, der einer Fundamentaleinspritzfunktionsanforderung entspricht, in dem Einspritzfunktionsmediationsabschnitt 543 im Voraus als ein fundamentaler Modus gespeichert.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform begleitet ein Signal, das von den Anforderungsausgabeabschnitten 515 bis 519 ausgegeben wird, Informationen identifizieren, die jedes Signal, das ausgegeben wird, und eine Reihe einer Priorität seiner Anforderungen angibt. Die Priorität der Anforderungen von Signalen, die von den Anforderungsausgabeabschnitten 515 bis 519 ausgegeben werden, ist höher als diejenige einer Anforderung in dem fundamentalen Modus. Wenn irgendein Signal in den Mediationsabschnitt 543a eingegeben wird, wird daher ein Anforderungswert von einem der eingegebenen Signale ausgewählt (vermittelt). Von den eingegebenen Signalen kann beispielsweise nur ein Signal eines Anforderungswerts mit der höchsten Priorität ausgewählt werden. Von den eingegebenen Signalen kann irgendein Anforderungswertsignal ausgewählt werden, und dessen Anforderungswert kann mittels eines gewichteten Mittelwerts oder Ähnlichem berechnet werden, so dass Anforderungswerte, die nicht ausgewählt werden, ebenfalls durch Gewichten des ausgewählten Anforderungswerts reflektiert werden.
Ähnlich wie der erste Mediationsabschnitt 543a vermittelt der zweite Mediationsabschnitt 543b einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt (Einspritzstartzeitpunkt) der Einspritzer 21, 22 als eine der gesteuerten Variablen der Einspritzung. Ein Signal eines Anforderungswerts, das einen Einspritzstartzeitpunkt jedes der Einspritzer 21, 22 angibt, wird von den Anforderungsausgabeabschnitten 514 (514a), 516, 517 in der Anforderungserzeugungsebene 510 an den zweiten Mediationsabschnitt 543b übertragen. Signale, die von den Anforderungsausgabeabschnitten 514 (514a), 516, 517 in der Anforderungserzeugungsebene 510 übertragen werden, werden als Anforderungswerte eines Einspritzzeitpunkts entsprechend jeweiligen Anforderungen hinsichtlich einer fundamentalen Einspritzung, eines schnellen Aufwärmens eines Katalysators und eines Startens einer Schichtverbrennung übertragen.
Wenn beispielsweise die Einspritzbetriebe dreimal durch zweimaliges Aktivieren des Zylindereinspritzeinspritzers 21 und einmaliges Aktivieren des Ansaugkanaleinspritzeinspritzers 22 durchgeführt werden, wie es zuvor beschrieben wurde, wird ein Anforderungssignal, bei dem der Einspritzbetrieb jedes Mals mit einem Kurbelwinkel ausgedrückt wird, übertragen. Dann wird eine Vermittlung entsprechend einer vorbestimmten Regel ähnlich wie bei dem ersten Mediationsabschnitt 543a durchgeführt. Da die Einspritzzeitpunktanforderungswerte dem Einspritzbetrieb jedes Mals zugeordnet werden, die mit einem Einspritzmodus in der Reihenfolge ausgedrückt werden, wird zwischen dem Zylindereinspritzeinspritzer 21 und dem Ansaugkanaleinspritzeinspritzer 22 nicht unterschieden.
Als eine der gesteuerten Variablen oder der Einspritzung vermittelt der dritte Mediationsabschnitt 543c eine Kraftstoffeinspritzmenge jedes der Einspritzer 21, 22 beim Starten des Verbrennungsmotors 1. Signale von Anforderungswerten, die eine Kraftstoffeinspritzmenge jedes Mals entsprechend Einspritzanforderungen für die fundamentale Einspritzung und das Starten der Schichtverbrennung ausdrücken, werden von den Anforderungsausgabeabschnitten 514 (514a), 517 in der Anforderungserzeugungsebene 510 an den dritten Mediationsabschnitt 543c übertragen.
Wenn beispielsweise die Einspritzbetriebe zweimal durch einmaliges Aktivieren des Zylindereinspritzeinspritzers 21 und einmaliges Aktivieren des Ansaugkanaleinspritzeinspritzers 22 für das Starten der Schichtverbrennung durchgeführt werden, wird ein Signal eines Anforderungswerts, der die Einspritzmenge jedes Mals ausdrückt, übertragen. Wenn der Verbrennungsmotor in einem einheitlichen Verbrennungszustand an einer kalten Stelle gestartet wird, wird beispielsweise ein Anforderungswert einer Kraftstoffeinspritzmenge eines einzelnen Mals des Ansaugkanaleinspritzeinspritzers 22 übertragen. Dann wird die Vermittlung entsprechend der vorbestimmten Regel ähnlich wie bei den ersten, zweiten Mediationsabschnitten 543a, 543b durchgeführt.
Der Grund dafür, warum die Kraftstoffeinspritzmenge beim Starten separat von derjenigen während eines Antriebs eines Verbrennungsmotors vermittelt wird, besteht darin, dass beim Starten des Verbrennungsmotors 1 eine Lufteinlassmenge in den Zylinder 2 des Verbrennungsmotors 1 nicht genau berechnet werden kann. Während eines Antriebs des Verbrennungsmotors 1 wird eine Kraftstoffeinspritzmenge aus der Lufteinlassmenge und dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis berechnet, wie es unten beschrieben wird. Da die Lufteinlassmenge beim Starten des Verbrennungsmotors 1 nicht genau berechnet werden kann, muss die Kraftstoffeinspritzmenge im Voraus auf einen geeigneten Wert eingestellt werden. Somit wird die Kraftstoffeinspritzmenge im Voraus in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 beim Starten, beispielsweise beim Starten einer Schichtverbrennung oder beim Starten einer einheitlichen Verbrennung, eingestellt, und eine geeignete Kraftstoffeinspritzmenge wird aus den zuvor eingestellten Kraftstoffeinspritzmengen ausgewählt (vermittelt).
Als eine der gesteuerten Variablen der Einspritzung vermittelt der vierte Mediationsabschnitt 543d einen Standardwert, der eine Beendigung der zuvor genannten Startsteuerung bestimmt. Ein Bestimmungswertsignal zum Bestimmen einer Beendigung des Startens in dem Fall des Startens der einheitlichen Verbrennung und des Startens der Schichtverbrennung wird von den Anforderungsausgabeabschnitten 514 (514a), 517 der Anforderungserzeugungsebene 510 an den vierten Mediationsabschnitt 543d übertragen. Dann wird der übertragene Bestimmungswert entsprechend der vorbestimmten Regel vermittelt.
In einem Fall des Startens einer einheitlichen Verbrennung durch die fundamentale Einspritzung wird beispielsweise, wenn die Verbrennungsmotorotordrehzahl beim Starten eine im Voraus eingestellte Verbrennungsmotordrehzahl (Bestimmungsmotordrehzahl) überschreitet, bestimmt, dass das Starten des Verbrennungsmotors beendet ist. In einem Fall des Startens einer Schichtverbrennung ist andererseits deren erzeugtes Drehmoment kleiner als bei dem Starten der einheitlichen Verbrennung. Somit wird in einem Fall des Startens der Schichtverbrennung die Bestimmungsmotordrehzahl derart ausgewählt (vermittelt), dass das Starten des Verbrennungsmotors beendet ist, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl beim Starten einen höheren Wert als bei dem Starten einer einheitlichen Verbrennung erreicht. Außerdem kann in dem Fall eines Hybridfahrzeugs bestimmt werden, dass das Starten beendet ist, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl einen höheren Wert erreicht, da der Verbrennungsmotor während einer Fahrt mit einem Elektromotor gestartet werden könnte.
In einem Fall eines Hybridfahrzeugs besteht, wenn der Verbrennungsmotor während einer Fahrt mit einem Elektromotor gestartet wird, die Möglichkeit, dass die Verbrennungsmotordrehzahl einen höheren Wert als eine Bestimmungsmotordrehzahl eines normalen Startens erreicht, wenn die Startsteuerung startet. Wenn in diesem Fall bestimmt wird, dass das Starten des Verbrennungsmotors mit einer normalen Bestimmungsmotordrehzahl beendet wurde, wird zu demselben Zeitpunkt, zu dem die Startsteuerung startet, eine Kraftstoffeinspritzmenge nach dem Starten verwendet. Als Ergebnis kann eine übermäßige Menge an Kraftstoff in einen Zylinder eingespritzt werden, in dem tatsächlich keine Einspritzung durchgeführt wurde. Somit kann in einem Fall des Hybridfahrzeugs bestimmt werden, dass das Starten beendet ist, nachdem die Verbrennungsmotordrehzahl den zuvor genannten hohen Wert erreicht hat, wie es oben beschrieben wurde.
Als eine der gesteuerten Variablen oder der Einspritzung vermittelt der fünfte Mediationsabschnitt 543e ein Verhältnis einer Kraftstoffeinspritzung zwischen den Einspritzern 21 und 22 während eines Antriebs des Verbrennungsmotors 1, d. h. ein Einspritzteilungsverhältnis. Ein Signal eines Anforderungswerts, der ein Verhältnis einer Einspritzmenge zwischen den jeweiligen Einspritzern 21 und 22 angibt, wird von den Anforderungsausgabeabschnitten 516, 517 der Anforderungserzeugungsebene 510 als ein Anforderungswert eines Einspritzaufteilungsverhältnisses entsprechend einer Anforderung für ein schnelles Aufwärmen eines Katalysators und ein Starten einer Schichtverbrennung an den fünften Mediationsabschnitt 543e übertragen.
Wenn gemäß einem Beispiel die Einspritzbetriebe dreimal durch zweimaliges Aktivieren des Zylindereinspritzeinspritzers 21 und einmaliges Aktivieren des Ansaugkanaleinspritzeinspritzers 22 durchgeführt werden, wird ein Anforderungswert hinsichtlich eines Einspritzverhältnisses zwischen einem Mal der Kanaleinspritzung und einem Mal der Zylindereinspritzung in der Reihenfolge der Einspritzbetriebe (beispielsweise 40%, 40%) übertragen, und der übertragene Anforderungswert wird entsprechend der vorbestimmten Regel vermittelt.
Unterdessen wird ein Resteinspritzverhältnis (beispielsweise 20%) der Zylindereinspritzung des zweiten Mals zugeordnet. Außerdem wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform kein Signal des Einspritzteilungsverhältnisanforderungswerts von dem Fundamentaleinspritzfunktionsanforderungsausgabeabschnitt 514 übertragen. Das Einspritzteilungsverhältnis, das der Fundamentaleinspritzfunktionsanforderung entspricht, ist ein fundamentaler Wert (beispielsweise 100%), der der Kanaleinspritzung eines Mals auf der Grundlage der Basismodus entspricht. Wie es in 4 gezeigt ist, wird der fundamentale Wert, der der Kanaleinspritzung eines Mals auf der Grundlage des Basismodus entspricht, im Voraus in dem Einspritzfunktionsmediationsabschnitt 543 gespeichert.
Als eine der gesteuerten Variablen der Einspritzung vermittelt der sechste Mediationsabschnitt 543f einen Kompensationskoeffizienten einer Gesamteinspritzmenge von Kraftstoff. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Anforderungsausgabeabschnitte 514b bis 514d in dem Fundamentaleinspritzfunktionsanforderungsausgabeabschnitt 514 enthalten. Ebenso wie die fundamentalen Einspritzanforderungen geben die Anforderungsausgabeabschnitte 514b bis 514d einen Kraftstofferhöhungskompensationskoeffizientenanforderungswert für einen Teilschutz, eine Verhinderung eines Klopfens und eine Kompensation einer nicht beitragenden Menge aus. Ein Ausgabeanforderungswert (Signal) wird an einen Einspritzmengenerhöhungs-Vor-Mediationsabschnitt 543j übertragen und entsprechend einer vorbestimmten Regel vermittelt (im Voraus vermittelt).
Der Einspritzmengenkompensationskoeffizientenanforderungswert, der von dem Einspritzmengenerhöhungs-Vor-Mediationsabschnitt 543j nach einer derartigen Vor-Mediation bzw. Vor-Vermittlung ausgegeben wird, wird an den sechsten Mediationsabschnitt 543f übertragen. Andererseits wird gemäß dem Beispiel der 4 der Einspritzmengenkompensationskoeffizientenanforderungswert für ein schnelles Aufwärmen eines Katalysators von dem Anforderungsausgabeabschnitt 516 an den sechsten Mediationsabschnitt 543f übertragen, und der übertragene Anforderungswert wird entsprechend einer vorbestimmten Regel vermittelt. Der Grund dafür, warum die Vermittlung separat durchgeführt wird, besteht darin, dass eine bevorzugte Logik für jede Vermittlung unterschiedlich ist.
Das heißt, die Anforderung (erste Art von Anforderung) zur Vor-Vermittlung für einen Teilschutz oder eine Verhinderung eines Klopfens ist eine Anforderung, die den Einspritzmodus niemals ändert, obwohl eine Gesamteinspritzmenge von Kraftstoff geändert wird. Da eine Anforderung zum schnellen Aufwärmen eines Katalysators oder Ähnlichem (zweite Art von Anforderung) den Einspritzmodus ebenso wie die Gesamteinspritzmenge von Kraftstoff ändert, wird andererseits eine Brennbarkeit eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in dem Zylinder 2 des Verbrennungsmotors 1 stark beeinflusst. Somit wird der Einspritzmengenkompensationskoeffizient entsprechend einer Logik, die für die erste Art von Anforderung bevorzugt ist, in dem Einspritzmengenerhöhungs-Vor-Mediationsabschnitt 543j vermittelt, wie es oben beschrieben wurde, und dann wird der Einspritzmengenkompensationskoeffizient entsprechend einer Logik, die für die zweite Art von Anforderung bevorzugt ist, in dem sechsten Mediationsabschnitt 543f vermittelt.
Als eine der gesteuerten Variablen oder der Einspritzung vermittelt der siebte Mediationsabschnitt 543g eine obere Grenze beim Einspritzen von Kraftstoff von dem Zylindereinspritzeinspritzer 21 in dem Verdichtungstakt des Zylinders, d. h. eine obere Verdichtungstakteinspritzgrenze. Wenn sich die Kraftstoffeinspritzmenge in dem Verdichtungsschritt des Zylinders 2 des Verbrennungsmotors 1 übermäßig erhöht, erhöht sich eine Abweichung einer Konzentration eines Kraftstoff-Luft-Gemisches, so dass die Konzentration des Kraftstoffs um eine Zündkerze beispielsweise intensiviert wird, wodurch möglicherweise der Verbrennungszustand verschlechtert wird.
Dann wird gemäß einem Beispiel ein Signal einer oberen Grenze einer Kraftstoffeinspritzmenge des Zylindereinspritzeinspritzers 21 in dem Verdichtungstakt auf eine Steuerung eines schnellen Aufwärmens eines Katalysators hin von dem Anforderungsausgabeabschnitt 516 an den siebten Mediationsabschnitt 543g übertragen. Außerdem wird ein Signal einer oberen Grenze einer Kraftstoffeinspritzmenge in dem Verdichtungstakt auf ein Starten einer Schichtverbrennung hin von dem Anforderungsausgabeabschnitt 517 übertragen. Die übertragene obere Kraftstoffeinspritzmengengrenze wird entsprechend der vorbestimmten Regel vermittelt.
Unterdessen wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform kein Signal der oberen Grenze einer Kraftstoffeinspritzmenge in dem Verdichtungstakt von dem Fundamentaleinspritzfunktionsanforderungsausgabeabschnitt 514 übertragen. Der Grund dafür besteht darin, dass der Einspritzmodus, der der Fundamentaleinspritzfunktionsanforderung entspricht, ein Basismodus ist, in dem kein Kraftstoff von dem Zylindereinspritzeinspritzer 21 eingespritzt wird. Wie es in 4 gezeigt ist, wird aus Vereinfachungsgründen ein fundamentaler Wert (maximaler Wert) einer Kraftstoffeinspritzmenge im Voraus in dem Einspritzfunktionsmediationsabschnitt 543 gespeichert.
Wie es oben beschrieben wurde, gelten die sieben gesteuerten Einspritzvariablen gleichzeitig, mit anderen Worten, die sieben gesteuerten Variablen werden gemeinsam durch Korrelation miteinander vermittelt. Als Ergebnis wird eine vorteilhafte Betriebssteuerung für die Einspritzer 21, 22 auf verschiedene Anforderungen hin während eines Antriebs des Verbrennungsmotors 1 und beim Starten erzielt. Unterdessen bilden die ersten, zweiten und fünften bis siebten Mediationsabschnitte 543a, 543b, 543e–543g einen Fundamentaleinspritzsteuermediationsabschnitt, der eine gesteuerte Einspritzvariable betreffend Betriebe der Einspritzer 21, 22 während eines Antriebs des Verbrennungsmotors 1 vermittelt. Die dritten, vierten Mediationsabschnitte 543c, 543d bilden einen Starteinspritzsteuermediationsabschnitt, der eine Einspritzsteuermenge beim Starten vermittelt.
Wie es in 5 gezeigt ist, werden Signale von den ersten bis sieben Mediationsabschnitten 543a bis 543g an den Steuerausgangsabschnitt 553 (Einspritzerantriebssteuerabschnitt) der Steuerausgangsebene 550 übertragen. Dieser Steuerausgangsabschnitt 553 weist einen Einspritzmengenberechnungsabschnitt 553a auf, der eine Kraftstoffeinspritzmenge jedes der Einspritzer 21, 22 berechnet. Ein Einspritzmodusanforderungswert von dem ersten Mediationsabschnitt 543a des Einspritzfunktionsmediationsabschnitts 543 und ein Einspritzzeitpunktanforderungswert von dem zweiten Mediationsabschnitt 543b werden an den Steuerausgangsabschnitt 553 übertragen, und der Steuerausgangsabschnitt 553 berechnet eine Einspritzmenge jedes Einspritzbetriebs, der entsprechend einem Einspritzmodus spezifiziert ist.
Das heißt, Anforderungswerte eines Einspritzteilungsverhältnisses, eines Einspritzmengenkompensationskoeffizienten und einer oberen Verdichtungstakteinspritzgrenze werden von den fünften bis siebten Mediationsabschnitten 543e bis 543g des Einspritzfunktionsmediationsabschnitts 543 jeweils an den Einspritzmengenberechnungsabschnitt 553a übertragen, und anschließend wird eine Kraftstoffeinspritzmenge aus einem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, einer Lufteinlassmenge in den Zylinder 2 und einem Einspritzteilungsverhältnis berechnet. Für das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird dessen theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Voraus als der fundamentale Wert eingestellt. Die Lufteinlassmenge in den Zylinder 2 ist in den gemeinsamen Verbrennungsmotorinformationen enthalten. Der Einspritzmengenberechnungsabschnitt 553a kompensiert die Kraftstoffeinspritzmenge durch Multiplizieren mit dem Einspritzmengenkompensationskoeffizienten und begrenzt die Einspritzmenge in dem Einspritzbetrieb in dem Verdichtungstakt auf die obere Grenze.
Dann werden der berechnete Kraftstoffeinspritzmengenanforderungswert und ein Kraftstoffeinspritzmengeanforderungswert beim Starten von dem dritten Mediationsabschnitt 543c des Einspritzfunktionsmediationsabschnitts 543 in einen Einspritzmengenauswahlabschnitt 553b des Steuerausgangsabschnitts 553 eingegeben, und von den eingegebenen Kraftstoffeinspritzmengenanforderungswerten wird ein Anforderungswert ausgewählt. Das heißt, ein Startbeendigungsbestimmungswert (beispielsweise Verbrennungsmotordrehzahl), der von dem fünften Mediationsabschnitt 543d des Einspritzfunktionsmediationsabschnitts 543 ausgegeben wird, wird an den Einspritzmengenauswahlabschnitt 553b übertragen, und wenn dieser kleiner als eine echte Verbrennungsmotordrehzahl ist, wird die Kraftstoffeinspritzmenge beim Starten ausgewählt. Wenn andererseits die echte Verbrennungsmotordrehzahl den Startbeendigungsbestimmungswert überschreitet, wird die Kraftstoffeinspritzmenge, die von dem Einspritzmengenberechnungsabschnitt 553a berechnet wird, wie es oben beschrieben ist, ausgewählt. Die echte Verbrennungsmotordrehzahl ist in den gemeinsamen Verbrennungsmotorinformationen enthalten.
Auf der Grundlage des ausgewählten Kraftstoffeinspritzmengenanforderungswerts, eines derzeitigen Kraftstoffdrucks und Fließratenkoeffizienten der Einspritzer 21, 22 wird eine Kraftstoffeinspritzperiode, d. h. eine Einspritzpulsbreite jedes der Einspritzer 12, 22, von einem Einspritzpulsberechnungsabschnitt 553c berechnet. Das berechnete Pulsbreiteneinspritzsignal (Einspritzerantriebssignal) wird an die Einspritzer 21, 22 ausgegeben. Der derzeitige Kraftstoffdruck ist ein Kraftstoffdruck der Hochdruckkraftstoffzufuhrleitung 20 und der Niederdruckkraftstoffzufuhrleitung 23, der in den gemeinsamen Verbrennungsmotorinformationen enthalten ist.
Im Folgenden wird eine Vermittlung der Pumpensteuergröße mit Bezug auf 6 beschrieben. Ein achter Mediationsabschnitt 543h, der in dem Einspritzfunktionsmediationsabschnitt 543 angeordnet ist, wie es oben beschrieben wurde, vermittelt eine Auslassmenge der Niederdruckpumpe 24 als eine der gesteuerten Pumpenvariablen. Anforderungswerte (Signale) einer Auslassmenge entsprechend der Fundamentaleinspritzanforderung und einer Auslassmenge (d. h. null) entsprechend der S&S-Aufhebung werden von den Anforderungsausgabeabschnitten 514 (514a), 518 der Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 an den achten Mediationsabschnitt 543h übertragen.
Das heißt, entsprechend dem Fundamentaleinspritzanforderungswert von dem Anforderungsausgabeabschnitt 514 (514a) während eines Antriebs des Verbrennungsmotors 1 wird ein Anforderungswert zum Antreiben der Niederdruckpumpe 24 übertragen, um Kraftstoff in Übereinstimmung mit der Einspritzmenge von den Einspritzern 21, 22 auszulassen. Andererseits wird in dem Fall einer S&S-Aufhebung entsprechend dem Stoppen der Betriebe der Einspritzer 21, 22 ein Anforderungswert zum Bewirken, dass die Auslassmenge der Niederdruckpumpe 24 gleich null wird (Stoppen des Betriebs), an den achten Mediationsabschnitt 543h übertragen.
Wie es in 6 gezeigt ist, wird die Vermittlung entsprechend der vorbestimmten Regel von einem Niederdruckpumpenauslassmengenmediationsabschnitt 543ha in dem achten Mediationsabschnitt 543h durchgeführt, so dass ein Signal eines Pumpenauslassmengenanforderungswerts an einen Untergrenzüberwachungsabschnitt 543hb übertragen wird. Der Untergrenzüberwachungsabschnitt 543hb vergleicht einen übertragenen Anforderungswert mit einem unteren Grenzüberwachungswert, und wenn der übertragene Anforderungswert über dem unteren Grenzüberwachungswert liegt, wird der übertragene Anforderungswert ausgegeben und an einen Steuerausgangsabschnitt 554 zum Antreiben der Niederdruckpumpe 24 überfragen. Wenn andererseits der übertragene Anforderungswert kleiner als der untere Grenzüberwachungswert ist, wird der untere Grenzüberwachungswert ausgegeben und an den Steuerausgangsabschnitt 554 zum Antreiben der Niederdruckpumpe 24 übertragen.
Wenn beispielsweise ein Anforderungswert für eine S&S-Aufhebung (Pumpenauslassmenge ist gleich null) ausgewählt wird, wird die Niederdruckpumpe 24 gestoppt, so dass ein Energieverbrauch während eines Stoppens des Verbrennungsmotors 1 verringert werden kann, was vorteilhaft ist, um den Kraftstoffverbrauch zu verringern. Sogar wenn der S&S-Aufhebungsanforderungswert in dem Niederdruckpumpenauslassmengenmediationsabschnitt 543ha ausgewählt wird, ist es jedoch manchmal wünschenswert, die Niederdruckpumpe 24 zu starten. In diesem Fall kann die Niederdruckpumpe 24 durch geeignetes Einstellen des unteren Grenzüberwachungswerts angetrieben werden.
Genauer gesagt wird, wenn das Starten der Schichtverbrennung des gestoppten Verbrennungsmotors 1 erzielt wird, die Hochdruckpumpe 25 aktiviert, um Kraftstoff in dem Verdichtungstakt des Zylinders 2 des Verbrennungsmotors 1 einzuspritzen. Wenn zu diesem Zeitpunkt Blasen in einer Kraftstoffleitung vorhanden sind, wird kein Kraftstoff durch eine erste von zwei Umdrehungen der Hochdruckpumpe 25 zugeführt, wodurch die Startempfindlichkeit des Verbrennungsmotors 1 verringert wird. Somit werden durch Aktivieren nur der Niederdruckpumpe 24 für das Starten der Schichtverbrennung, um den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung zu erhöhen, die Blasen beseitigt.
Wenn beispielsweise die Fahrzeugenergiezufuhr eingeschaltet wird, wird von dem Schichtverbrennungsstartanforderungsausgabeabschnitt 517 ein Auslassmengenuntergrenzwert-(nicht null)-Signal der Niederdruckpumpe 24 an einen Untergrenz-Vor-Mediationsabschnitt 543hc in dem achten Mediationsabschnitt 543h übertragen. Ein Auslassmengenuntergrenzwertsignal, das nicht der zuvor genannte übertragene Auslassmengenuntergrenzwert (nicht gezeigt)) ist, wird ebenfalls an den Untergrenz-Vor-Mediationsabschnitt 543hc übertragen. Der übertragene Auslassmengenuntergrenzwert wird von dem Untergrenz-Vor-Mediationsabschnitt entsprechend der vorbestimmten Regel vermittelt. Dann wird das Auslassmengenuntergrenzwert-(nicht null)-Signal an den Untergrenzüberwachungsabschnitt 543hb und anschließend an den Steuerausgangsabschnitt 554 übertragen. Daher kann sogar dann, wenn der Auslassmengenanforderungswert, der von dem Niederdruckpumpenauslassmengenmediationsabschnitt 543hc übertragen wird, gleich null ist, die Niederdruckpumpe 24 angetrieben werden.
Auf ähnliche Weise vermittelt der neunte Mediationsabschnitt 543i einen Sollkraftstoffdruck der Hochdruckpumpe 25 als eine der gesteuerten Pumpenvariablen. Wie es in 6 gezeigt ist, werden Signale von Sollkraftstoffdruckanforderungswerten entsprechend der fundamentalen Einspritzung, dem schnellen Aufwärmen eines Katalysators und einem Starten einer Schichtverbrennung von den Anforderungsausgabeabschnitten 514 (514a), 516, 517 der Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 an den neunten Mediationsabschnitt 543i übertragen. Wenn beispielsweise die fundamentale Einspritzung keine Kraftstoffeinspritzung in dem Verdichtungstakt des Zylinders 2 des Verbrennungsmotors 1 begleitet, ist es nicht notwendig, den Kraftstoffdruck durch Aktivieren der Hochdruckpumpe 25 zu erhöhen.
Wenn andererseits Kraftstoff in dem Verdichtungstakt des Zylinders 2 wie beim Starten der Schichtverbrennung eingespritzt wird, ist es nicht notwendig, den Kraftstoffdruck durch Aktivieren der Hochdruckpumpe 25 auf oberhalb eines vorbestimmten Pegels zu erhöhen. Wenn somit Kraftstoff in dem Verdichtungstakt des Zylinders 2 des Verbrennungsmotors 1 eingespritzt wird, wird ein hoher Sollkraftstoffdruckanforderungswert übertragen. Außerdem wird ein hoher Sollkraftstoffdruckanforderungswert übertragen, um den Schichtverbrennungszustand zum schnellen Aufwärmen eines Katalysators zu erzielen. Diese Anforderungswerte werden entsprechend der vorbestimmten Regel von einem Hochdruckpumpensollkraftstoffdruckmediationsabschnitt 543ia in dem neunten Mediationsabschnitt 543i vermittelt.
Ein Signal des vermittelten Hochdruckpumpensollkraftstoffdruckanforderungswerts wird von dem Hochdruckpumpensollkraftstoffdruckmediationsabschnitt 543ia an den Untergrenzüberwachungsabschnitt 543ib übertragen, und der Anforderungswert, der an den Untergrenzüberwachungsabschnitt 543ib übertragen wurde, wird mit dem unteren Grenzüberwachungswert verglichen. Wenn der Anforderungswert, der an den Untergrenzüberwachungsabschnitt 543ib überfragen wurde, über dem unteren Grenzüberwachungswert liegt, wird der übertragene Anforderungswert an den Obergrenzüberwachungsabschnitt 543ic übertragen. Wenn andererseits der Anforderungswert, der an den Untergrenzüberwachungsabschnitt 543ib übertragen wurde, kleiner als der untere Grenzüberwachungswert ist, wird der untere Grenzüberwachungswert an einen Obergrenzüberwachungsabschnitt 543ic übertragen. Der Anforderungswert, der an den Obergrenzüberwachungsabschnitt 543ic übertragen wurde, wird dieses Mal mit dem oberen Grenzüberwachungswert verglichen. Wenn dann der Anforderungswert, der an den Obergrenzüberwachungsabschnitt 543ic übertragen wurde, kleiner als der obere Grenzüberwachungswert ist, wird der Anforderungswert, der an den Obergrenzüberwachungsabschnitt 543ic übertragen wurde, ausgegeben, und der Anforderungswert wird an den Steuerausgangsabschnitt 555 zum Antreiben der Hochdruckpumpe 25 übertragen. Wenn andererseits der Anforderungswert, der an den Obergrenzüberwachungsabschnitt 543ic übertragen wurde, über dem oberen Grenzüberwachungswert liegt, wird der obere Grenzüberwachungswert ausgegeben, und der Anforderungswert wird an den Steuerausgangsabschnitt 555 zum Antreiben der Hochdruckpumpe 25 übertragen.
Gewöhnlich ist der Sollkraftstoffdruckanforderungswert von dem Hochdruckpumpensollkraftstoffdruckmediationsabschnitt 543ic in einem Bereich zwischen dem oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert angeordnet, der Auslassdruck des Kraftstoffs von der Hochdruckpumpe 25 wird erhöht, um einen Kraftstoffdruck zu erhalten, der für das Starten der Schichtverbrennung und das schnelle Aufwärmen des Katalysators notwendig ist. Sogar wenn der Sollkraftstoffdruckanforderungswert von dem Bereich zwischen dem oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert abweicht, wird der Betrieb der Hochdruckpumpe 25 begrenzt, so dass der echte Sollkraftstoffdruck innerhalb des Bereichs zwischen dem oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert liegt. Wenn beispielsweise der Kraftstoffeinspritzdruck verringert wird, um den O-Ring des Zylindereinspritzeinspritzers 21 zu schützen, wird ein Signal des oberen Grenzwerts des Sollkraftstoffdrucks der Hochdruckpumpe 25 von dem Anforderungsausgabeabschnitt 519 an den neunten Mediationsabschnitt 543i übertragen.
Das übertragene Obergrenzwertsignal wird an einen Ober/Untergrenz-Vor-Mediationsabschnitt 543id in dem neunten Mediationsabschnitt 543i übertragen, und der übertragene obere Grenzwert wird entsprechend der vorbestimmten Regel vermittelt. Wenn der vermittelte obere Grenzwert an den Obergrenzüberwachungsabschnitt 543ic übertragen wurde, wird sogar dann, wenn der Sollkraftstoffdruckanforderungswert bereits von dem Hochdruckpumpensollkraftstoffdruckmediationsabschnitt 543ia übertragen wurde, wie es oben beschrieben ist, ein oberer Grenzüberwachungswert, der niedriger als der übertragene Sollkraftstoffdruckanforderungswert ist, ausgewählt und an den Steuerausgangsabschnitt 555 übertragen.
Somit wird in der Hochdruckpumpe 25, die beim Empfang eines Antriebssignals von dem Steuerausgangsabschnitt 555 aktiviert wird, dieser Sollkraftstoffdruck auf den obigen oberen Grenzwert oder kleiner begrenzt, wodurch der O-Ring und Ähnliches des Einspritzers 21 geschützt werden. Da eine untere Grenze des Sollkraftstoffdruckanforderungswerts von dem Untergrenzüberwachungsabschnitt 543ib auf ähnliche Weise eingestellt wird, kann außerdem sogar dann, wenn ein Anforderungswert zum Stoppen der Hochdruckpumpe 25 von dem Hochdruckpumpensollkraftstoffdruckmediationsabschnitt 543i übertragen wird, die Hochdruckpumpe 25 nach Bedarf aktiviert werden.
Durch Korrelation mit den gesteuerten Variablen (gesteuerte Einspritzvariablen) der Einspritzer 21, 22, wie es oben beschrieben wurde, werden die gesteuerten Variablen (gesteuerte Einspritzvariablen) einer Kraftstoffeinspritzmenge und eines Auslassdrucks (Sollkraftstoffdruck) von den Kraftstoffpumpen 24, 25 in den achten, neunten Mediationsabschnitten 543h, 543i vermittelt. Als Ergebnis werden die verschiedenen Anforderungen betreffend die Kraftstoffeinspritzfunktion vermittelt, um eine Verbrennung durch Ausbilden eines ausgezeichneten Kraftstoff-Luft-Gemisches zu erzielen, während eine Gleichzeitigkeit verschiedener Anforderungen betreffend die Kraftstoffeinspritzfunktion gewährleistet wird. Außerdem kann durch eine Vor-Vermittlung hinsichtlich des oberen Grenzwerts und des unteren Grenzwerts der Kraftstoffauslassmenge und des Auslassdrucks eine Anforderung zum Steuern der Pumpe, die variabel unabhängig von der gesteuerten Variable der Einspritzung gesteuert wird, erfüllt werden.
Wie es oben beschrieben wurde, wird in der elektronischen Steuereinheit der vorliegenden Ausführungsform ein Signal in einer einzigen Richtung von der Anforderungserzeugungsebene 510, die die höchste Ebene der hierarchischen Struktur ist, über die untere Mediationsebene physikalischer Größen 520, die Einstellebene gesteuerter Variablen 530 und die Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 an die Steuerausgangsebene 550 übertragen, wodurch die Steuerarithmetikbetriebslast verringert wird.
Außerdem werden die fundamentalen Funktionsanforderungen des Verbrennungsmotors 1 wie beispielsweise das Fahrvermögen, das Abgas und der Kraftstoffverbrauch durch eine Kombination aus drei Arten von physikalischen Größen ausgedrückt, die ein Drehmoment, eine Effizienz und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis enthalten, und in der Mediationsebene physikalischer Größen 520 vermittelt. Als Ergebnis kann der Verbrennungsmotor 1 in einem bevorzugten Zustand angetrieben werden, in dem diese fundamentalen Anforderungen mit einem ausgezeichneten Gleichgewicht erfüllt werden.
Andererseits werden Anforderungen für einen Kraftstoffeinspritzzustand wie beispielsweise eine Mehrfacheinspritzung, ein Starten einer Schichtverbrennung und ein schnelles Aufwärmen eines Katalysators direkt an die Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 nicht über die Mediation einer physikalische Größe übertragen und vermittelt. Mit anderen Worten, es werden verschiedene Arten von Anforderungen betreffend die Funktionen des Verbrennungsmotors 1 in eine geeignete aus der Mediation einer physikalische Größe und einer Mediation einer gesteuerten Variablen sortiert und verarbeitet. Als Ergebnis können sämtliche Funktionsanforderungen vorteilhaft erzielt werden, ohne eine Steuerarithmetikbetriebslast übermäßig zu erhöhen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform führt der Einspritzfunktionsmediationsabschnitt 543 der Mediationsebene gesteuerter Variablen 540 eine Vermittlung in Einheit durch Korrelation der gesteuerten Variablen (gesteuerte Einspritzvariablen) der Einspritzer 21, 22 mit den gesteuerten Variablen (gesteuerte Pumpenvariablen) der Kraftstoffpumpen 24, 25 durch. Als Ergebnis kann eine Gleichzeitigkeit von Vermittlungen der gesteuerten Variablen der Einspritzung und der gesteuerten Pumpenvariablen betreffend die Kraftstoffeinspritzung gewährleistet werden, wodurch eine ausgezeichnete Verbrennung mit einem ausgezeichneten Kraftstoff-Luft-Gemisch erzielt wird.
Außerdem weist der Einspritzfunktionsmediationsabschnitt 543 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die dritten, vierten Mediationsabschnitte 543c, 543d (Starteinspritzsteuermediationsabschnitt) auf, die die gesteuerten Variablen der Einspritzung beim Starten separat von den ersten, zweiten, fünften bis siebten Mediationen bzw. Vermittlungen 543a, 543b, 543e–543g (Fundamentaleinspritzsteuermediationsabschnitt) vermitteln, die die gesteuerten Variablen der Einspritzung während eines Antriebs des Verbrennungsmotors 1 vermitteln. Somit können Einspritzsteueranforderungen, die sich zwischen während eines Antriebs und während eines Startens aufgrund einer jeweiligen anderen Logik unterscheiden, vorteilhaft vermittelt werden. Außerdem kann die Arithmetikbetriebslast, die den Vermittlungen sowohl während eines Antriebs als auch beim Starten zugeordnet ist, verringert werden.
Obwohl die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann innerhalb eines Bereichs, der nicht von dem Geist der Erfindung abweicht, modifiziert werden. Obwohl die oben beschriebene Ausführungsform drei Arten von Funktionen einschließlich eines Fahrvermögens, eines Abgases und eines Kraftstoffverbrauchs als die fundamentale Funktionsanforderung für den Verbrennungsmotor 1 erwähnt und diese Funktionsanforderungen durch drei physikalische Größen wie beispielsweise Drehmoment, Effizienz und Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgedrückt und vermittelt werden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
Außerdem sind die Funktionsanforderungen, die durch die gesteuerten Variablen der Aktuatoren 7, 8, ... anstelle der drei physikalischen Größen ausgedrückt und vermittelt werden, nicht auf die Verringerung eines Kraftstoffdrucks vor der Kraftstoffunterbrechung (F/C), ein Starten einer Schichtverbrennung und ein schnelles Aufwärmen eines Katalysators beschränkt. Als andere Funktionsanforderungen können verschiedene Funktionsanforderungen zur Ausfallsicherung, OBD genannt werden.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Signale betreffend die Betriebsbedingung und den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 (gemeinsame Informationen) von dem gemeinsamen Signalverteilungssystem verteilt. Das Signal betreffend die Betriebsbedingung und den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 (gemeinsame Informationen) kann zusammen mit dem Anforderungswert von einer höheren Ebene an eine niedrigere Ebene verteilt werden.
Außerdem wird in der oben beschriebenen Ausführungsform die elektronische Steuereinheit der vorliegenden Erfindung für den Verbrennungsmotor 1 verwendet, der den Zylindereinspritzeinspritzer 21 und den Kanaleinspritzeinspritzer 22 enthält, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann für eine elektronische Steuereinheit eines Verbrennungsmotors verwendet werden, der irgendeinen aus dem Zylindereinspritzeinspritzer 21 und dem Ansaugkanaleinspritzeinspritzer 22 enthält.
Außerdem sind die Aktuatoren des Verbrennungsmotors 1 nicht auf den Zünder 7, das Drosselventil 8, die Einspritzer 21, 22 und die Kraftstoffpumpen 24, 25 der oben beschriebenen Ausführungsform beschränkt. Es kann beispielsweise ein System eines variablen Ventilzeitpunkts (VVT), ein System einer variablen Ventilanhebung (VVL), ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) als ein zu steuernder Aktuator ausgewählt werden. In einem Verbrennungsmotor mit einem Zylinderstoppsystem oder einem System eines variablen Verdichtungsverhältnisses können diese Systeme als ein zu steuernder Aktuator ausgewählt werden.
Obwohl in der obigen Ausführungsform der Fall beschrieben wurde, bei dem die elektronische Steuereinheit der vorliegenden Erfindung für den Verbrennungsmotor 1 mit Funkenzündung, der in einem Fahrzeug montiert ist, verwendet wird, kann die vorliegende Erfindung für andere Verbrennungsmotoren anstelle des Verbrennungsmotors 1 mit Funkenzündung verwendet werden, beispielsweise einen Dieselmotor. Außerdem kann die vorliegende Erfindung für ein Hybridsystem mit einem Elektromotor verwendet werden.

Claims

Elektronische Steuereinheit für eine Brennkraftmaschine, wobei die elektronische Steuereinheit ausgelegt ist, Anforderungen betreffend verschiedene Arten von Funktionen der Brennkraftmaschine durch koordinative Steuerung von mehreren Aktuatoren betreffend einen Betrieb der Brennkraftmaschine zu erzielen, wobei die elektronische Steuereinheit aufweist: eine Anforderungserzeugungsebene, die Anforderungswerte betreffend die Funktionen der Brennkraftmaschine erzeugt und ausgibt; eine Mediationsebene physikalischer Größen, die unmittelbar unterhalb der Anforderungserzeugungsebene angeordnet ist, wobei die Mediationsebene physikalischer Größen Anforderungswerte, die durch vorbestimmte physikalische Größen der Anforderungswerte ausgedrückt werden, anhäuft und vermittelt; eine Einstellebene gesteuerter Variablen, die unmittelbar unterhalb der Mediationsebene physikalischer Größen angeordnet ist, wobei die Einstellebene gesteuerter Variablen gesteuerte Variablen der Aktuatoren auf der Grundlage der vermittelten Anforderungswerte steuert; und eine Mediationsebene gesteuerter Variablen, die unmittelbar unterhalb der Einstellebene gesteuerter Variablen angeordnet ist, wobei die Anforderungswerte, die mit den gesteuerten Variablen der Aktuatoren der Anforderungswerte ausgedrückt werden, die von der Anforderungserzeugungsebene ausgegeben werden, an die Mediationsebene gesteuerter Variablen nicht durch die Mediationsebene physikalischer Größen übertragen werden, wobei die Mediationsebene gesteuerter Variablen Anforderungswerte, die durch gesteuerte Variablen der Aktuatoren ausgedrückt werden, die in der Einstellebene gesteuerter Variablen eingestellt werden, und die Anforderungswerte, die durch die gesteuerten Variablen der Aktuatoren der Anforderungswerte ausgedrückt werden, die an die Mediationsebene gesteuerter Variablen nicht über die Mediationsebene physikalischer Größen übertragen werden, für jede der gesteuerten Variablen anhäuft und vermittelt; wobei die elektronische Steuereinheit eine hierarchische Steuerstruktur enthält und in der hierarchischen Steuerstruktur die Anforderungswerte, die von der Anforderungserzeugungsebene ausgegeben werden, in einer einzigen Richtung von einer höheren Ebene an eine niedrigere Ebene in der Reihenfolge der Anforderungserzeugungsebene, der Mediationsebene physikalischer Größen und der Einstellebene gesteuerter Variablen übertragen werden, und wobei die Mediationsebene gesteuerter Variablen einen Fundamentaleinspritzsteuermediationsabschnitt und einen Starteinspritzsteuermediationsabschnitt enthält, wobei der Fundamentaleinspritzsteuermediationsabschnitt gesteuerte Variablen von Einspritzungen betreffend einen Betrieb von mindestens einem von mehreren Kraftstoffeinspritzventilen, das einer der Aktuatoren ist, während eines Antriebs der Brennkraftmaschine vermittelt und der Starteinspritzsteuermediationsabschnitt die gesteuerten Variablen der Einspritzungen beim Starten der Brennkraftmaschine vermittelt.
Elektronische Steuereinheit nach Anspruch 1, wobei das Kraftstoffeinspritzventil Kraftstoff direkt in einen Zylinder der Brennkraftmaschine einspritzt und der Fundamentaleinspritzsteuermediationsabschnitt eine oberen Grenzwert einer Kraftstoffeinspritzmenge, die von dem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird, vermittelt, wobei die Kraftstoffeinspritzmenge eine Kraftstoffeinspritzmenge ist, die eingespritzt wird, wenn sich der Zylinder in einem Verdichtungstakt befindet, wobei die Kraftstoffeinspritzmenge eine der gesteuerten Variablen der Einspritzungen ist.
Elektronische Steuereinheit nach einem der Ansprüche 1, 2, wobei das Kraftstoffeinspritzventil ein erstes Kraftstoffeinspritzventil und ein zweites Kraftstoffeinspritzventil enthält; das erste Kraftstoffeinspritzventil Kraftstoff direkt in einen Zylinder der Brennkraftmaschine einspritzt; das zweite Kraftstoffeinspritzventil Kraftstoff in einen Ansaugkanal, der an einem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine angeordnet ist, einspritzt; und der Fundamentaleinspritzsteuermediationsabschnitt eine Frequenz von Kraftstoffeinspritzungen, die von dem ersten Kraftstoffeinspritzventil und dem zweiten Kraftstoffeinspritzventil durchzuführen sind, und ein Verhältnis der Kraftstoffeinspritzmenge unter jeweiligen Einspritzzeiten vermittelt.
Elektronische Steuereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektronische Steuereinheit die Anforderungen, die durch die gesteuerten Variablen der Einspritzungen ausgedrückt werden, zwischen Anforderungen mit einer hohen Priorität und Anforderungen mit einer niedrigen Priorität unterscheidet; und nachdem die gesteuerten Variablen der Einspritzungen betreffend die Anforderungen mit der niedrigen Priorität vermittelt wurden, der Fundamentaleinspritzsteuermediationsabschnitt die gesteuerten Variablen der Einspritzungen betreffend die vermittelten Anforderungen mit der niedrigen Priorität und die gesteuerten Variablen der Einspritzungen betreffend die Anforderungen mit der hohen Priorität vermittelt.
Elektronische Steuereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Aktuator mindestens eine von mehreren Kraftstoffpumpen zum Zuführen von Kraftstoff zu dem Kraftstoffeinspritzventil enthält; die Mediationsebene gesteuerter Variablen einen Pumpensteuermediationsabschnitt aufweist; und der Pumpensteuermediationsabschnitt gesteuerte Variablen der Pumpe betreffend einen Betrieb der Kraftstoffpumpe durch Korrelieren mit der Vermittlung einer Einspritzsteuerung, die in dem Fundamentaleinspritzsteuermediationsabschnitt oder dem Starteinspritzsteuermediationsabschnitt durchzuführen ist, vermittelt.
Elektronische Steuereinheit nach Anspruch 5, wobei wenn die gesteuerten Variablen der Einspritzungen zum Stoppen eines Betriebs des Kraftstoffeinspritzventils durch den Fundamentaleinspritzsteuermediationsabschnitt vermittelt werden, der Pumpensteuermediationsabschnitt eine Auslassmenge der Pumpe, die die gesteuerte Variable der Pumpe ist, zum Stoppen des Betriebs der Kraftstoffpumpe durch Korrelieren mit der Vermittlung der gesteuerten Variablen oder der Einspritzungen vermittelt; wobei die elektronische Steuereinheit außerdem einen Auslassmengenbegrenzungsabschnitt enthält, der einen unteren Grenzwert der vermittelten Auslassmenge der Pumpe einstellt.
Elektronische Steuereinheit nach einem der Ansprüche 5, 6, wobei das Kraftstoffeinspritzventil Kraftstoff direkt in einen Zylinder der Brennkraftmaschine einspritzt; die Kraftstoffpumpe eine Hochdruckpumpe ist und die Hochdruckpumpe dem Kraftstoffeinspritzventil einen Hochdruckkraftstoff mit einem höheren Druck von höher als ein vorbestimmter Pegel zuführt; wobei wenn die gesteuerten Variablen der Einspritzungen zum Aktivieren des Kraftstoffeinspritzventils in einem Verdichtungstakt des Zylinders der Brennkraftmaschine durch den Fundamentaleinspritzsteuermediationsabschnitt vermittelt werden, der Pumpensteuermediationsabschnitt einen Sollpumpenkraftstoffdruck der Hochdruckpumpe, der die gesteuerte Variable der Pumpe ist, durch Korrelieren mit der Vermittlung der gesteuerten Einspritzvariable der Pumpe vermittelt, um einen Kraftstoffeinspritzdruck durch einen Betrieb der Hochdruckpumpe zu erhöhen; die elektronische Steuereinheit außerdem einen Sollkraftdruckbegrenzungsabschnitt enthält, der den oberen Grenzwert und/oder den unteren Grenzwert des Sollpumpenkraftstoffdrucks der Hochdruckpumpe, der von dem Pumpensteuermediationsabschnitt vermittelt wird, einstellt.
Steuerverfahren einer Brennkraftmaschine, wobei das Steuerverfahren zum Erzielen von Anforderungen betreffend verschiedene Arten von Funktionen der Brennkraftmaschine durch koordinative Steuerung von mehreren Aktuatoren betreffend einen Betrieb der Brennkraftmaschine durch eine elektronische Steuereinheit vorhanden ist, wobei die elektronische Steuereinheit eine hierarchische Struktur enthält, und in der hierarchischen Steuerstruktur die Anforderungswerte, die von der Anforderungserzeugungsebene ausgegeben werden, in einer einzigen Richtung von einer höheren Ebene an eine niedrigere Ebene in der Reihenfolge der Anforderungserzeugungsebene, der Mediationsebene physikalischer Größen und der Einstellebene gesteuerter Variablen übertragen werden; wobei die Einstellebene gesteuerter Variablen einen Fundamentaleinspritzmediationsabschnitt und einen Starteinspritzmediationsabschnitt gesteuerter Variablen enthält, wobei das Steuerverfahren aufweist: 1) Erzeugen und Ausgeben von Anforderungswerten betreffend die Funktionen der Brennkraftmaschine durch die Anforderungserzeugungsebene; 2) Anhäufen und Vermitteln von Anforderungswerten, die durch vorbestimmte physikalische Größen der Anforderungswerte ausgedrückt werden, durch die Mediationsebene physikalischer Größen; 3) Einstellen von gesteuerten Variablen der Aktuatoren auf der Grundlage der vermittelten Anforderungswerte durch die Einstellebene gesteuerter Variablen; 4) von den Anforderungswerten, die von der Anforderungserzeugungsebene ausgegeben werden, Anhäufen und Vermitteln von Anforderungswerten, die durch die gesteuerten Variablen der Aktuatoren ausgedrückt werden, für jede der gesteuerten Variablen durch die Mediationsebene gesteuerter Variablen; 5) von den Anforderungswerten, die von der Mediationsebene gesteuerter Variablen ausgegeben werden, Übertragen der Anforderungswerte, die durch die gesteuerten Variablen der Aktuatoren ausgedrückt werden, an die Mediationsebene gesteuerter Variablen nicht über die Mediationsebene physikalischer Größen; 6) Vermitteln der gesteuerten Variablen der Einspritzungen betreffend einen Betrieb von mindestens einem der Kraftstoffeinspritzventile, das einer der Aktuatoren ist, durch den Fundamentaleinspritzsteuermediationsabschnitt, der in der Mediationsebene gesteuerter Variablen enthalten ist, während eines Antriebs der Brennkraftmaschine; und 7) Vermitteln der gesteuerten Variablen der Einspritzungen beim Starten der Brennkraftmaschine durch den Starteinspritzsteuermediationsabschnitt, der in der Mediationsebene gesteuerter Variablen enthalten ist.