DE112016003323T5

DE112016003323T5 - Vorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung in einer Maschine mit interner Verbrennung

Info

Publication number: DE112016003323T5
Application number: DE112016003323.0T
Authority: DE
Inventors: Naoki Yoshiume; Makoto Tanaka; Keisuke YANOTO; Kosuke Nakano
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-07-23
Filing date: 2016-06-14
Publication date: 2018-04-19
Also published as: WO2017013830A1; JP6477321B2; US10718290B2; US20180209373A1; JP2017025803A

Abstract

Eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung in einer Maschine mit interner Verbrennung (11), die mit einem Kraftstoffeinspritzventil (21) vorgesehen ist, weist einen Antriebsabschnitt (36) auf, der einem Anschluss (P1, P2) des Kraftstoffeinspritzventils eine elektrische Leistung zuführt, um so das Kraftstoffeinspritzventil anzutreiben, das geöffnet werden soll; einen Stromerfassungsabschnitt (61), der einen Antriebsstrom erfasst, der durch das Kraftstoffeinspritzventil fließt, wenn das Kraftstoffeinspritzventil derart angetrieben wird, dass dieses sich öffnet; einen Spannungserfassungsabschnitt (62), der eine Anschlussspannung des Anschlusses (P2) des Kraftstoffeinspritzventils erfasst; einen Korrekturabschnitt (35), der die elektrische Leistung korrigiert, die durch den Antriebsabschnitt zugeführt wird, sodass ein Istwert des Antriebsstroms, der durch den Stromerfassungsabschnitt erfasst wird, mit einem Sollwert übereinstimmt; einen Ventilschließerfassungsabschnitt (35, 36), der einen Ventilschließzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils auf Grundlage der Anschlussspannung erfasst, die durch den Spannungserfassungsabschnitt in einem Zustand erfasst wird, in dem die elektrische Leistung, die durch den Antriebsabschnitt zugeführt wird, durch den Korrekturabschnitt korrigiert wird.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der Japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2015-145870 , eingereicht am 23. Juli 2015, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen wird.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung in einer Maschine mit interner Verbrennung.
Stand der Technik
Herkömmlich ist bekannt, dass eine Öffnung eines Kraftstoffeinspritzventils auf Grundlage einer Variation eines elektrischen Stroms erfasst wird, der durch ein Solenoid eines elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventils fließt (vergleiche Patentliteratur 1). Bei einem elektromagnetischen Ventil, das in Patentliteratur 1 gezeigt wird, wird eine Ventilöffnung auf Grundlage einer Variation eines Solenoidstroms erfasst, welcher erzeugt wird, wenn ein Anker bzw. Magnetanker eines Kraftstoffeinspritzventils bei einer vollständig geschlossenen Position mechanisch an einen Verschluss angrenzt bzw. anstößt.
Das heißt, dass die Öffnung des Kraftstoffeinspritzventils nicht erfasst werden kann, falls der Magnetanker nicht mechanisch an den Verschluss angrenzt. Wenn ein Ventilkörper des Kraftstoffeinspritzventils bei einer Teilhubeinspritzung nicht die vollständig geschlossene Position erreicht, kann die Öffnung des Kraftstoffeinspritzventils nicht erfasst werden, sodass ein Ventilöffnungsbetrieb nicht korrigiert werden kann.
Literatur zum Stand der Technik
Patentliteratur
Patentliteratur 1: WO 94 / 13991
Kurzfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung in einer Maschine mit interner Verbrennung vorzusehen, welche dazu in der Lage ist, einen Ventilöffnungsbetrieb zu korrigieren und bei einer Teilhubeinspritzung einen Ventilschließzeitpunkt korrekt zu erfassen.
Gemäß einem Aspekt bzw. einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine Steuervorrichtung: einen Ansteuer- bzw. Antriebsabschnitt, der einem Anschluss eines Kraftstoffeinspritzventils eine elektrische Leistung zuführt, um so das Kraftstoffeinspritzventil anzusteuern bzw. anzutreiben, das geöffnet werden soll; einen Stromerfassungsabschnitt, der einen Ansteuer- bzw. Antriebsstrom erfasst, der durch das Kraftstoffeinspritzventil fließt, wenn das Kraftstoffeinspritzventil derart angetrieben wird, dass dieses sich öffnet; einen Spannungserfassungsabschnitt, der eine Anschlussspannung des Anschlusses des Kraftstoffeinspritzventils erfasst; einen Korrekturabschnitt, der die elektrische Leistung korrigiert, die durch den Antriebsabschnitt zugeführt wird, sodass ein Istwert des Antriebsstroms, der durch den Stromerfassungsabschnitt erfasst wird, mit einem Sollwert übereinstimmt; und einen Ventilschließerfassungsabschnitt, der einen Ventilschließzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils auf Grundlage der Anschlussspannung erfasst, die durch den Spannungserfassungsabschnitt in einem Zustand erfasst wird, in dem die elektrische Leistung, die durch den Antriebsabschnitt zugeführt wird, durch den Korrekturabschnitt korrigiert wird.
Gemäß der vorstehenden Konfiguration wird dem Anschluss des Kraftstoffeinspritzventils durch den Antriebsabschnitt eine elektrische Leistung zugeführt, sodass das Kraftstoffeinspritzventil geöffnet wird. Der Stromerfassungsabschnitt erfasst einen Antriebsstrom, der durch das Kraftstoffeinspritzventil fließt. Der Spannungserfassungsabschnitt erfasst die Anschlussspannung des Anschlusses des Kraftstoffeinspritzventils.
Der Korrekturabschnitt korrigiert die elektrische Leistung, die durch den Antriebsabschnitt zugeführt wird, damit der Istwert des Antriebsstroms, der durch den Stromerfassungsabschnitt erfasst wird, mit dem Sollwert übereinstimmt. Somit kann der Istwert des Antriebsstroms an den Sollwert approximiert werden, selbst wenn der erfasste Wert des Antriebsstroms, der durch den Stromerfassungsabschnitt erfasst wird, von dem Istwert abweicht oder eine Strömungsleichtigkeit des Antriebsstroms für das Kraftstoffeinspritzventil variiert. Somit kann eine Dispersion bei einem Ventilöffnungsbetrieb des Kraftstoffeinspritzventils eingeschränkt werden. Außerdem ist es nicht notwendig, das Kraftstoffeinspritzventil in eine vollständig geschlossene Position zu bringen, welche auf die Teilhubeinspritzung anwendbar ist, da die elektrische Leistungszufuhr ausgehend von dem Antriebsabschnitt korrigiert wird, sodass der Istwert des Antriebsstroms mit dem Sollwert übereinstimmt.
In einem Zustand, in dem die elektrische Leistung, die durch den Antriebsabschnitt zugeführt wird, durch den Korrekturabschnitt korrigiert wird, erfasst der Ventilschließerfassungsabschnitt den Ventilschließzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils auf Grundlage der Anschlussspannung, die durch den Spannungserfassungsabschnitt erfasst wird. Somit kann der Ventilschließzeitpunkt in einem Zustand erfasst werden, in dem bei dem Ventilöffnungsbetrieb des Kraftstoffeinspritzventils eine Dispersion eingeschränkt ist, sodass der Ventilschließzeitpunkt mit hoher Genauigkeit erfasst werden kann. Der Ventilschließzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils kann auf Grundlage eines Umstands erfasst werden, dass zu dem Ventilschließzeitpunkt eine Änderungskennlinie der induzierten elektromotorischen Kraft, die erzeugt wird, nachdem das Kraftstoffeinspritzventil entmagnetisiert wird, variiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich werden.
Es zeigt/es zeigen:

1 ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration eines Maschinensteuersystems zeigt.
2 ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Steuervorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung zeigt.
3 ein Diagramm, das ein Kraftstoffeinspritzventil in einem vollständigen Hubzustand zeigt.
4 ein Diagramm, das ein Kraftstoffeinspritzventil in einem Teilhubzustand zeigt.
5 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Einspritzimpulsbreite und einer Ist-Einspritzmenge eines Kraftstoffeinspritzventils zeigt.
6 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Einspritzimpulsbreite eines Kraftstoffeinspritzventils, einer Ist-Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils und einem Aufwärmzustand zeigt.
7 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Einspritzimpulsbreite eines Kraftstoffeinspritzventils, einer Ist-Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils und einem Spitzenwert eines Antriebsstroms zeigt.
8 ein Zeitdiagramm, das einen Antriebsbetrieb eines Kraftstoffeinspritzventils zeigt.
9 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren einer Spitzenstromkorrekturverarbeitung zeigt.
10 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Stromindex eines Iststroms und einem Referenzwert zeigt.
11 ein Zeitdiagramm, welches eine Spitzenstromkorrektur zeigt.
12 ein Zeitdiagramm, welches eine andere Spitzenstromkorrektur zeigt.
13 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren einer Pre-Charge- bzw. Vorladungskorrekturverarbeitung zeigt.
14 ein Zeitdiagramm, welches eine Vorladungskorrektur zeigt.
15 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Einspritzmenge und einem Ventilschließzeitpunkt eines Kraftstoffeinspritzventils zeigt.
16 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Spannungs-Wende-Zeit eines Kraftstoffeinspritzventils und einer Kraftstoffeinspritzmenge zeigt.
17 ein Diagramm, das einen linearen Ausdruck zeigt, welcher eine Beziehung zwischen einer Spannungs-Wende-Zeit und einer Kraftstoffeinspritzmenge approximiert.
18 ein Diagramm, das eine Verarbeitung zum Schätzen der Kraftstoffeinspritzmenge zeigt, die der Spannungs-Wende-Zeit entspricht.
19 ein Diagramm, das eine Speicherabbildung zeigt, welche eine Beziehung zwischen einer Einspritzimpulsbreite und einer Kraftstoffeinspritzmenge definiert.
20 ein Diagramm, das eine Verarbeitung zum Berechnen einer erforderlichen Einspritzimpulsbreite zeigt, die einer erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge entspricht.
21 ein Flussdiagramm, welches eine Spannungs-Wende-Zeit-Berechnungs-Verarbeitung zeigt.
22 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren einer Einspritzimpulskorrekturverarbeitung zeigt.
23 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren einer Einspritzimpulskorrekturverarbeitung zeigt.
24 ein Diagramm, das eine repräsentative Einspritzimpulsbreite zeigt.
25 ein Zeitdiagramm, welches eine Spannungs-Wende-Zeit-Berechnung zeigt.
26 ein Zeitdiagramm, welches eine Impulskorrektur auf Grundlage einer Erfassung eines Ventilschließzeitpunkts zeigt.
27 ein Zeitdiagramm, welches eine Korrektur des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses F/B zeigt.

Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung
Nachfolgend wird eine Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Steuersystem angewendet, um eine Benzinmaschine für ein Fahrzeug zu steuern.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf 1 ein Maschinensteuersystem schematisch erläutert.
Die Maschine 11 ist eine Direkteinspritzungs-Mehrzylindermaschine mit interner Verbrennung. An einem am weitesten stromaufwärts gelegenen Abschnitt eines Ansaugrohrs 12 ist ein Luftreiniger 13 angeordnet. Stromabwärts des Luftreinigers 13 ist ein Luftdurchflussmesser 14 angeordnet, der eine Ansaugluftmenge erfasst. Ein Drosselventil 16, das durch einen Gleichstrommotor 15 und einen Drosselpositionssensor 17 angetrieben wird, der eine Drosselposition erfasst, sind stromabwärts des Luftdurchflussmessers 14 angeordnet.
Stromabwärts des Drosselventils 16 ist ein Ausgleichsbehälter 18 vorgesehen, und an dem Ausgleichsbehälter 18 ist ein Ansaugdrucksensor 19 vorgesehen, der einen Ansaugdruck erfasst. Ein Ansaugkrümmer 20 ist mit dem Ausgleichsbehälter 18 verbunden, um in jeden der Zylinder der Maschine 11 eine Ansaugluft einzuführen. Jeder Zylinder der Maschine 11 ist mit einem Kraftstoffeinspritzventil 21 vorgesehen, um einen Kraftstoff direkt in den Zylinder einzuspritzen. Das Kraftstoffeinspritzventil 21 ist ein elektromagnetisches Ventil. An einem Zylinderkopf der Maschine 11 ist für jeden Zylinder eine Zündkerze 22 angeordnet, um in jedem Zylinder ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zu entzünden.
In einem Abgasrohr (Abgasdurchlass) 23 der Maschine 11 ist ein Abgassensor 24 (ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, ein Sauerstoffsensor und dergleichen) angeordnet, um auf Grundlage von Abgas ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder ein Fett/Mager-Verhältnis eines Luft-Kraftstoff-Gemischs zu erfassen. Stromabwärts des Abgassensors 24 ist ein Katalysator 25 eines Dreiwegekatalysators vorgesehen, welcher Abgas reinigt.
An einem Zylinderblock der Maschine 11 sind ein Kühlmitteltemperatursensor 26, der eine Kühlmitteltemperatur erfasst, und ein Klopfsensor 27, der ein Klopfen erfasst, vorgesehen. Ein Kurbelwinkelsensor 29 ist um eine Kurbelwelle 28 herum angeordnet. Der Kurbelwinkelsensor 29 gibt ein Impulssignal aus, wenn die Kurbelwelle 28 um einen spezifizierten Kurbelwinkel dreht. Der Kurbelwinkel und die Maschinengeschwindigkeit werden auf Grundlage des Kurbelwinkelsignals erfasst.
Ausgaben der Sensoren werden an eine ECU 30 übertragen. Die ECU 30 ist eine elektronische Steuereinheit, die einen Mikrocomputer beinhaltet. Die ECU 30 führt jede Steuerung der Maschine mit interner Verbrennung auf Grundlage des erfassten Signals jedes Sensors aus. Die ECU 30 berechnet eine Kraftstoffeinspritzmenge gemäß einem Maschinenbetriebszustand und steuert eine Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 21 und einen Zündzeitpunkt der Zündkerze 22.
Wie in 2 gezeigt wird, beinhaltet die ECU 30 einen Maschinensteuerungsmikrocomputer 35 (Mikrocomputer zum Steuern der Maschine 11) und einen Einspritzantrieb IC 36 (IC zum Antreiben des Kraftstoffeinspritzventils 21). Der Einspritzantrieb IC 36 (Antriebsabschnitt) legt durch Anschlüsse P1, P2 des Kraftstoffeinspritzventils 21 eine Niederspannung V1 und eine Hochspannung V2 an eine Antriebsspule des Kraftstoffeinspritzventils 21 an (das heißt, der Antriebsspule wird eine elektrische Leistung zugeführt).
Der Maschinensteuerungsmikrocomputer 35 berechnet eine erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge gemäß dem Maschinenbetriebszustand (zum Beispiel eine Maschinengeschwindigkeit, eine Maschinenlast und dergleichen) und berechnet eine erforderliche Einspritzimpulsbreite Ti (Einspritzdauer) gemäß der erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge. Der Einspritzantrieb IC 36 treibt das Kraftstoffeinspritzventil 21 mit der erforderlichen Einspritzimpulsbreite Ti an, die der erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge entspricht, sodass das Kraftstoffeinspritzventil 21 den Kraftstoff mit der erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge einspritzt.
Überdies führt die ECU 30 eine Katalysator-Aufwärmsteuerung zum Fördern eines Temperaturanstiegs des Katalysators 25 aus, bis eine Katalysatortemperatur eine spezifizierte Temperatur überschreitet, nachdem ein Zündschalter der Maschine 11 angeschaltet worden ist. Bei der Katalysator-Aufwärmsteuerung wird bei einem Ansaughub eine Pilot-Einspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 21 durchgeführt und in einem Verdichtungshub wird durch das Kraftstoffeinspritzventil 21 eine Nacheinspritzung durchgeführt, wobei durch die Zündkerze 22 eine dünne Schichtladungsverbrennung durchgeführt wird. Außerdem wird der Zündzeitpunkt während der dünnen Schichtladungsverbrennung vorgezogen, um eine Temperatur des Katalysators 25 zu erhöhen. Bei dem Ansaughub kann die Pilot-Einspritzung mehrmals durchgeführt werden und bei dem Verdichtungshub kann die Nacheinspritzung mehrmals durchgeführt werden.
Außerdem führt die ECU 30 (ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungsabschnitt) eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis F/B-Steuerung durch, bei welcher das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert wird. Bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis F/B-Steuerung wird die erforderliche Einspritzimpulsbreite Ti (Einspritzdauer) berechnet, sodass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis übereinstimmt.
Der Einspritzantrieb IC 36, ein elektrischer Stromsensor 61, ein Spannungssensor 62 und der Mikrocomputer 35 bilden die Steuervorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung.
Überdies wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Teilhubeinspritzung durchgeführt. Bei der Teilhubeinspritzung wird ein Hub eines Ventilkörpers des Kraftstoffeinspritzventils 21 beendet, bevor der Ventilkörper zu einer Vollhubposition bzw. vollen Hubposition angehoben wird. Anschließend wird durch das Kraftstoffeinspritzventil 21 eine gewünschte Kraftstoffmenge eingespritzt. Die Teilhubeinspritzung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben werden. 3 zeigt einen Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils bei einer vollen Hubeinspritzung und 4 zeigt einen Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils bei einer Teilhubeinspritzung.
Wie in 3 gezeigt wird, weist das Kraftstoffeinspritzventil 21 eine Antriebsspule 31, die eine elektromagnetische Kraft erzeugt, wenn diese erregt wird, und eine Nadel 33 (Ventilkörper) auf, die gemeinsam mit einem Stößel 32 (beweglicher Kern) mittels elektromagnetischer Kraft angetrieben wird. Wenn die Nadel 33 sich zu einer Ventilöffnungsposition bewegt, ist das Kraftstoffeinspritzventil 21 geöffnet, um eine Kraftstoffeinspritzung durchzuführen. Die Einspritzimpulszeit (Erregungsdauer) in 3 unterscheidet sich von der in 4. Wenn die Einspritzimpulsbreite relativ lang ist (ein Nadelhubbetrag ein Vollhubbetrag bzw. voller Hubbetrag ist), wie in 3 gezeigt wird, bewegt sich die Nadel 33 zu einer vollen Hubposition (der Stößel 32 grenzt an den Verschluss 34 an). Dagegen bewegt sich die Nadel 33 zu einer Teilhubposition, an welcher die Nadel 33 nicht die volle Hubposition erreicht (der Stößel 32 nicht an den Verschluss 34 angrenzt), wenn die Einspritzimpulsbreite relativ kurz ist (der Nadelhubbetrag ein Teilhubbetrag ist), wie in 4 gezeigt wird. Wenn die Antriebsspule 31 gemeinsam mit einem Abfall des Einspritzimpulses entmagnetisiert wird, kehren der Stößel 32 und die Nadel 33 auf die Ventilschließposition zurück. Das Kraftstoffeinspritzventil 21 ist geschlossen und die Kraftstoffeinspritzung wird beendet.
Was das Kraftstoffeinspritzventil 21 für die Direkteinspritzungsmaschine 11 angeht, so kann sich eine Linearität eines Variationscharakters der Ist-Einspritzmenge relativ zu der Einspritzimpulsbreite in einem Teilhubbereich verschlechtern (der Einspritzimpuls ist kurz und der Hubbetrag der Nadel 33 erreicht nicht die volle Hubposition), wie in 5 gezeigt wird. In dem Teilhubbereich dispergiert der Hubbetrag der Nadel 33 und die Einspritzmenge dispergiert ebenfalls, was die Abgasemission und die Fahrleistung verschlechtern kann.
Unter Rückbezug auf 2 erfasst der elektrische Stromsensor 61 (ein Stromerfassungsabschnitt) einen elektrischen Stromwert, der durch die Antriebsspule 31 des Kraftstoffeinspritzventils 21 fließt. Der erfasste Stromwert wird aufeinanderfolgend an einen Berechnungsabschnitt 37 des Antriebs IC 36 übertragen. Der Spannungssensor 62 (ein Spannungserfassungsabschnitt) erfasst eine negative Anschlussspannung der Antriebsspule 31 des Kraftstoffeinspritzventils 21. Der erfasste Spannungswert wird aufeinanderfolgend an den Berechnungsabschnitt 37 des Antriebs IC 36 übertragen.
Unter Bezugnahme auf 8 wird ein Antriebsbetrieb des Kraftstoffeinspritzventils 21, der auf Grundlage des Einspritzimpulses durch den Antrieb IC 36 und den Mikrocomputer 35 durchgeführt wird, detailliert beschrieben werden. Während einer Dauer, in welcher der Einspritzimpuls an ist, werden der Reihe nach eine Vorladung, eine Boost-Ansteuerung bzw. ein Boost-Antrieb und ein Ventilöffnungs-Aufrechterhaltungsantrieb durchgeführt. Bei der Vorladung wird eine Niederspannung V1 an die Antriebsspule 31 angelegt, bevor eine Hochspannung V2 angelegt wird, wenn das Kraftstoffeinspritzventil 21 erregt wird. Indem die Vorladung durchgeführt wird, wird eine Zeitdauer verkürzt, innerhalb der der Spulenstrom den Soll-Spitzenwert erreichen soll. Der Boost-Antrieb wird durchgeführt, um eine Ventilöffnungs-Ansprechempfindlichkeit zu verbessern. Während einer Dauer des Boost-Antriebs wird die Hochspannung V2 an die Antriebsspule 31 angelegt. Der Ventilöffnungs-Aufrechterhaltungsantrieb wird nach dem Boost-Antrieb durchgeführt und die Niederspannung V1 wird an die Antriebsspule 31 angelegt. Ein Grundbetrieb der Kraftstoffeinspritzung wird durch eine durchgehende Linie in 8 beschrieben.
In 8 wird der Einspritzimpuls zu einem Zeitpunkt t0 angeschaltet und die Vorladung mit der Niederspannung V1 wird von dem Zeitpunkt t0 bis zu einem Zeitpunkt t1 durchgeführt. Es ist wünschenswert, dass die Vorladungsdauer im Voraus bestimmt wird.
Zu dem Zeitpunkt t1 wird die an die Antriebsspule 31 angelegte Spannung von der Niederspannung V1 zu der Hochspannung V2 umgeschaltet. Somit wird der Spulenstrom anstatt in einer Dauer von dem Zeitpunkt t0 bis zu dem Zeitpunkt t1 in der Boost-Dauer von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 steil erhöht. Anschließend wird die Anlegung der Hochspannung V2 beendet, wenn der Spulenstrom zu dem Zeitpunkt t2 einen vorgegebenen Soll-Spitzenwert Ip erreicht. Zu dem Zeitpunkt oder unmittelbar vor dem Zeitpunkt, wenn der Spulenstrom den Soll-Spitzenwert Ip erreicht, wird der Nadelhub gestartet und eine Kraftstoffeinspritzung wird ebenfalls gestartet. Es wird auf Grundlage des erfassten Stromwerts, der durch den elektrischen Stromsensor 61 erfasst wird, bestimmt, ob der Spulenstrom den Soll-Spitzenwert Ip erreicht. Das heißt, dass der Antrieb IC 36 in der Boost-Dauer (t1 - t2) bestimmt, ob der erfasste Strom größer oder gleich dem Soll-Spitzenwert Ip wird. Wenn der erfasste Strom größer oder gleich dem Soll-Spitzenwert Ip wird, wird die Spulenspannung verändert (Anlegung von Spannung V2 wird beendet).
Nach dem Zeitpunkt t2 wird der Spulenstrom verringert, da die Anlegung von Spannung V2 beendet wird. Allerdings wird die Niederspannung V1 auf Grundlage eines vorgegebenen Stromschwellenwerts und des erfassten Stroms, der durch den elektrischen Stromsensor 61 erfasst wird, intermittierend an die Antriebsspule 31 angelegt. In 8 wird der Stromschwellenwert durch zwei Schritte definiert, während die Niederspannung V1 angelegt wird. Wenn der Spulenstrom (erfasster Strom) niedriger wird als der Schwellenwert, wird die Niederspannung V1 angelegt. Das Schalten des Stromschwellenwerts (Schalten von hoch zu niedrig) kann zu einem Zeitpunkt durchgeführt werden, wenn der Nadelhubbetrag auf einen spezifizierten Teilhubbetrag geschätzt wird (Zeitpunkt t3).
Wenn der Einspritzimpuls zu einem Zeitpunkt t4 ausgeschaltet wird, wird die Spannungsanlegung an die Antriebsspule 31 beendet, sodass der Spulenstrom gleich null wird. Der Nadelhub wird ebenfalls gleich null und die Kraftstoffeinspritzung wird beendet.
Wenn das Kraftstoffeinspritzventil 21 derart angetrieben wird, dass dieses geöffnet wird, wird die angelegte Spannung gemäß dem erfassten Spulenstrom umgeschaltet, wie vorstehend beschriebenen wird. Allerdings kann der erfasste Spulenstrom aufgrund von verschiedenen Faktoren des elektrischen Stromsensors 61 Fehler beinhalten. Zum Beispiel gilt, dass die Erfassungsfehler aufgrund von einzelnen Differenzen oder Alterungsverschlechterung des elektrischen Stromsensors 61 erzeugt werden. Falls der erfasste Strom Fehler relativ zu dem Ist-Spulenstrom (Iststrom) beinhaltet, kann ein Zeitpunkt, zu dem der Spulenstrom den Soll-Spitzenwert Ip erreicht, nicht geeignet erhalten werden, was Knappheit oder Überschuss der Kraftstoffeinspritzmenge bewirken kann.
6 zeigt ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Einspritzimpulsbreite des Kraftstoffeinspritzventils 21, einer Ist-Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils und einem Aufwärmzustand zeigt. Wie in 6 gezeigt wird, ist die Temperatur der Antriebsspule 31 niedrig und ein elektrischer Widerstand ist ebenfalls niedrig, wenn die Maschine 11 vor dem Aufwärmen Raumtemperatur hat. Somit wird die Antriebselektrizität groß, die durch die Antriebsspule 31 fließt, und die Kraftstoffeinspritzmenge wird in Bezug auf eine spezifizierte Einspritzimpulsbreite früh verringert. Gemeinsam mit einem Übergang des Maschinenzustands von dem Aufwärmzustand zu dem Nach-Aufwärmzustand wird die Kraftstoffeinspritzmenge langsam erhöht. Nachdem das Kraftstoffeinspritzventil 21 vollständig angehoben ist, wird eine Differenz hinsichtlich einer Kraftstoffeinspritzmenge in Bezug auf den Aufwärmzustand der Maschine klein.
7 zeigt ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Einspritzimpulsbreite des Kraftstoffeinspritzventils 21, der Ist-Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils und dem Spitzenwert des Antriebsstroms zeigt. Die Kraftstoffeinspritzmenge variiert gemäß einer Variation des Spitzenwerts des Antriebsstroms aufgrund einer Herstellungsvariation der Antriebsspule 31 des Kraftstoffeinspritzventils 21 und einer Variation der angelegten Spannung. Wie in 7 gezeigt wird, wird die Kraftstoffeinspritzmenge in Bezug auf die Einspritzimpulsbreite früher erhöht, so wie der Spitzenwert des Antriebsstroms größer ist. Nachdem das Kraftstoffeinspritzventil 21 vollständig angehoben ist, wird eine Differenz hinsichtlich einer Kraftstoffeinspritzmenge in Bezug auf den Spitzenwert des Antriebsstroms klein.
Wenn der Erfassungsfehler des Antriebsstroms oder einer Variation des Antriebsstroms aufgetreten ist, dispergiert die Kraftstoffeinspritzmenge. Eine solche Dispersion der Kraftstoffeinspritzmenge mit dem Erfassungsfehler des Antriebsstroms wird detailliert beschrieben werden.
In einem Fall, dass die ECU 30 einen Zeitpunkt, zu welchem der Spulenstrom den Soll-Spitzenwert IP erreicht, nicht korrekt erhält, weicht ein Spulenstrom-Kurvenverlauf, welcher durch die unterbrochenen Linien D2, D3 gezeigt wird, von einem richtigen Spulenstrom-Kurvenverlauf D1 ab. Wenn erkannt wird, dass der Spulenstrom zu einem Zeitpunkt „ta“, welcher früher ist als ein richtiger IP-Erreichungszeitpunkt (Zeitpunkt t2), den Soll-Spitzenwert IP erreicht, wie durch den Strom-Kurvenverlauf D2 gezeigt wird, wird die Anlegung der Hochspannung V2 zu einem frühen Zeitpunkt beendet. Dies wird verursacht, wenn der erfasste Stromwert in einer positiven Richtung von dem Iststromwert abweicht. Somit wird in der Boost-Antriebsdauer eine Boost-Energie verringert und ein Nadelhubbetrieb wird langsam, was die Kraftstoffeinspritzmenge verkürzt.
Überdies wird die Anlegung der Hochspannung V2 zu einem späten Zeitpunkt beendet, wenn erkannt wird, dass der Spulenstrom den Soll-Spitzenwert IP zu einem Zeitpunkt „tb“ erreicht, welcher später ist als der richtige IP-Erreichungszeitpunkt (Zeitpunkt t2), wie durch den Strom-Kurvenverlauf D3 gezeigt wird. Dies wird verursacht, wenn der erfasste Stromwert in einer negativen Richtung von dem Iststromwert abweicht. Somit wird in der Boost-Antriebsdauer die Boost-Energie exzessiv und ein Nadelhubbetrieb wird schnell, was die Kraftstoffeinspritzmenge exzessiv macht.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird eine Steigung der Variation des erfassten Stroms berechnet. Auf Grundlage der berechneten Steigung wird eine Korrekturverarbeitung durchgeführt, um eine Abweichung eines Spitzenpunkts des Iststrom zu korrigieren, der durch das Kraftstoffeinspritzventil 21 fließt. Somit kann eine Abweichung (Knappheit oder Überschuss) der dem Kraftstoffeinspritzventil 21 zugeführten Energie in einem Fall eingeschränkt sein, dass der Erfassungsfehler des Spulenstroms erzeugt wird.
Genauer gesagt sind ein Punkt (X1), an welchem der erfasste Strom den Soll-Spitzenwert Ip erreicht, und ein Punkt (X2), an welchem der erfasste Strom einen Zwischenwert Ih erreicht, welcher kleiner ist als der Soll-Spitzenwert Ip, in einem Zustand, in dem die Hochspannung V2 an das Kraftstoffeinspritzventil 21 angelegt ist, als Strombestimmungspunkte definiert, wie in den 11 und 12 gezeigt wird. Die Stromsteigung SL wird auf Grundlage der Stromwerte an jedem Strombestimmungspunkt X1, X2 und einem Zeitintervall zwischen den Punkten X1, X2 berechnet. Überdies wird der Soll-Spitzenwert Ip auf Grundlage der Stromsteigung SL korrigiert.
Bezüglich der Konfiguration der ECU 30 überträgt der Mikrocomputer 35 einen vorgegebenen Soll-Spitzenwert Ip und einen Zwischenwert Ih auf den Einspritzantrieb IC 36. Überdies misst der Einspritzantrieb IC 36 einen Spitzenstromzeitpunkt Tp, zu welchem der erfasste Strom in der Boost-Antriebsdauer den Soll-Spitzenwert Ip erreicht, und einen Zwischenstromzeitpunkt Th, zu welchem der erfasste Strom den Zwischenwert Th erreicht. Der Einspritzantrieb IC 36 überträgt den Spitzenstromzeitpunkt Tp und den Zwischenstromzeitpunkt Th an den Mikrocomputer 35. Es ist zu beachten, dass die Erreichungszeitpunkte Tp, Th als eine nach dem Einschalten des Einspritzimpulses verstrichene Zeit gemessen werden. Der Mikrocomputer 35 berechnet die Stromsteigung SL auf Grundlage des Soll-Spitzenwerts Ip, des Zwischenwerts Ih und der Erreichungszeitpunkte Tp, Th. Anschließend berechnet der Mikrocomputer 35 auf Grundlage der Stromsteigung SL einen Spitzenstromkorrekturwert Kpe. Überdies korrigiert der Mikrocomputer 35 den Soll-Spitzenwert Ip mit dem Spitzenstromkorrekturwert Kpe und überträgt einen korrigierten Soll-Spitzenwert Ipi auf den Einspritzantrieb IC 36.
Spitzenstromkorrektur
9 zeigt ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren der Spitzenstromkorrekturverarbeitung zeigt. Diese Verarbeitung wird durch den Mikrocomputer 35 (welcher einem Korrekturabschnitt entspricht) wiederholt durchgeführt.
In S11 von 9 wird bestimmt, ob ein Durchführzustand zum Durchführen der Spitzenstromkorrektur verwirklicht ist. Wenn der Spitzenstromzeitpunkt Tp und der Zwischenstromzeitpunkt Th berechnet worden sind und wenn noch keine Spitzenstromkorrektur durchgeführt worden ist, wird bestimmt, dass der Durchführzustand verwirklicht ist. Überdies kann der Durchführzustand einen Zustand beinhalten, in dem der Maschinenbetriebszustand stabil ist, oder einen Zustand, in dem ein Fahrzeug sich nicht in einem Leerlaufzustand befindet.
Anschließend werden in S12 die Spitzenstromzeit Tp und die Zwischenstromzeit Th erhalten. In S13 wird gemäß der folgenden Formel (1) eine Steigung (Stromsteigung SL) einer Variation des erfassten Spulenstromwerts berechnet. $SL= (Ip-Ih) / (Tp-Th)$
Anschließend wird in S14 ein Referenzwert Tp_typ der Spitzenstromzeit berechnet. Der Referenzwert Tp_typ wird auf Grundlage einer Beziehung berechnet, die in 10 gezeigt wird. 10 zeigt ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Stromindex, der eine Strömungsleichtigkeit des Iststroms angibt, und dem Referenzwert Tp_typ zeigt. So wie der Iststrom in einfacherer Weise fließt, wird der Referenzwert Tp_typ auf einen kleineren Wert eingestellt. Der Stromindex, der eine Strömungsleichtigkeit des Iststroms angibt, hängt von der Temperatur des Kraftstoffeinspritzventils 21 (Antriebsspule 31) und der angelegten Spannung ab. Eine Mehrzahl von Kennlinien kann in Bezug auf jeden der Variationsfaktoren des Referenzwerts Tp_typ definiert werden.
Anschließend wird in S15 gemäß der folgenden Formel (2) ein Fehler ΔTp des Spitzenstromzeitpunkts berechnet. $Δ Tp = Tp - Tp_typ$
In S16 werden gemäß der folgenden Formeln (3), (4) der Spitzenstromkorrekturwert Kpe und der korrigierte Soll-Spitzenwert Ipi berechnet. $Kpe = Δ Tp \times SL$
$Ipi = Ip - Kpe$
Der Spitzenstromkorrekturwert Kpe und der korrigierte Soll-Spitzenwert Ipi, der in S16 berechnet wird, können als Lernwerte in einem Back-up-Speicher (nichtflüchtiger Speicher) gespeichert werden. Der korrigierte Soll-Spitzenwert Ipi wird an den Einspritzantrieb IC 36 übertragen.
Die vorstehende Verarbeitung wird unter Bezugnahme auf die 11 und 12 beschrieben werden. 11 zeigt ein Beispiel, bei welchem der erfasste Strom, der durch den Stromsensor 61 erfasst wird, in einer positiven Richtung abweicht. 12 zeigt ein Beispiel, bei welchem der erfasste Strom, der durch den Stromsensor 61 erfasst wird, in einer negativen Richtung abweicht. Bezüglich des erfassten Stromkurvenverlaufs zeigt eine durchgehende Linie einen Kurvenverlauf in einem normalen Zustand und eine unterbrochene Linie zeigt einen Kurvenverlauf, bei welchem eine Erfassungsabweichung aufgetreten ist. In den 11 und 12 wird zur vereinfachten Erläuterung eine Vorladungsdauer weggelassen.
Der Einspritzantrieb IC 36 misst den Zwischenstromzeitpunkt Th, zu welchem der erfasste Strom den Zwischenwert Ih(X2) erreicht, und den Spitzenstromzeitpunkt Tp, zu welchem der erfasste Strom den Soll-Spitzenwert Ip(X1) erreicht. Anschließend wird die Stromsteigung SL gemäß der vorstehenden Formel (1) berechnet. Überdies wird der Fehler ΔTp des Spitzenstromzeitpunkts gemäß der vorstehenden Formel (2) berechnet, und der Spitzenstromkorrekturwert Kpe wird gemäß der vorstehenden Formel (3) berechnet. Der Soll-Spitzenwert Ip wird korrigiert, um um den Spitzenstromkorrekturwert Kpe erhöht zu werden.
Eine Abweichung des Iststromspitzenwerts kann durch Korrigieren des Soll-Spitzenwerts IP, der erhöht werden soll, eingeschränkt werden. Es ist eingeschränkt, dass die Kraftstoffeinspritzmenge aufgrund einer Abweichung des erfassten Stroms relativ zu dem Iststrom in einer positiven Richtung exzessiv klein wird. Das heißt, dass eine Ventilöffnungs-Ansprechempfndlichkeit eines Nadelhubs durch Korrigieren des Soll-Spitzenwerts Ip, der erhöht werden soll, verbessert wird. Dabei kann eingeschränkt werden, dass die Kraftstoffeinspritzmenge knapp wird.
In 12 wird der Soll-Spitzenwert Ip korrigiert, um um den Spitzenstromkorrekturwert Kpe verringert zu werden. Eine Abweichung des Iststromspitzenwerts kann durch Korrigieren des Soll-Spitzenwerts IP, der verringert werden soll, eingeschränkt werden. Es ist eingeschränkt, dass die Kraftstoffeinspritzmenge aufgrund einer Abweichung des erfassten Stroms relativ zu dem Iststrom in einer negativen Richtung exzessiv groß wird. Das heißt, dass eine Ventilöffnungs-Ansprechempfindlichkeit eines Nadelhubs durch Korrigieren des Soll-Spitzenwerts Ip, der verringert werden soll, gesenkt wird. Dabei kann eingeschränkt werden, dass die Kraftstoffeinspritzmenge exzessiv groß wird.
Vorladungskorrektur
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird eine Verarbeitung, bei welcher eine Steigung einer Erhöhung des Iststroms variiert, gemäß der Stromsteigung SL als eine Korrekturverarbeitung durchgeführt. Überdies wird ein Steigungsfehler ΔSL auf Grundlage der Stromsteigung SL und einer vorgegebenen Referenzsteigung berechnet. Es wird eine Vorladungskorrektur durchgeführt.
13 zeigt ein Flussdiagramm, welches eine Vorladungskorrekturverarbeitung zeigt. Diese Verarbeitung wird durch den Mikrocomputer 35 (welcher einem Korrekturabschnitt entspricht) wiederholt durchgeführt.
In S21 von 13 wird bestimmt, ob ein Durchführzustand zum Durchführen der Vorladungskorrektur verwirklicht ist. Wenn der Spitzenstromzeitpunkt Tp und der Zwischenstromzeitpunkt Th berechnet worden sind und wenn die Vorladungskorrektur noch nicht durchgeführt worden ist, wird bestimmt, dass der Durchführzustand verwirklicht ist. Überdies kann der Durchführzustand einen Zustand beinhalten, in dem der Maschinenbetriebszustand stabil ist, oder einen Zustand, in dem ein Fahrzeug sich nicht in einem Leerlaufzustand befindet.
Anschließend werden in S22 die Spitzenstromzeit Tp und die Zwischenstromzeit Th erhalten. In S23 wird gemäß der vorstehenden Formel (1) die Stromsteigung SL berechnet.
Anschließend wird in S24 der Steigungsfehler ΔSL des erfassten Stroms gemäß der folgenden Formel (5) berechnet. SL_typ bezeichnet einen Referenzwert einer Stromsteigung SL. $Δ SL = SL * SL_typ$
Der Referenzwert SL_typ wird auf Grundlage des Stromindexes berechnet, der eine Strömungsleichtigkeit des Iststroms angibt. So wie der Iststrom in einfacherer Weise fließt, wird der Referenzwert SL_typ größer eingestellt.
In S25 wird bestimmt, ob der Steigungsfehler ΔSL des erfassten Stroms in einem spezifizierten Bereich liegt, welcher definiert ist um zu bestimmen, ob die Steigung richtig ist. Wenn der Steigungsfehler ΔSL in dem spezifizierten Bereich liegt, schreitet das Verfahren zu S26 fort. In S26 wird bestimmt, dass der Boost-Antrieb in einer spezifizierten Zeitdauer beendet wird. Dieses Verfahren entspricht einer normalen Verarbeitung.
Wenn der Steigungsfehler ΔSL nicht in dem spezifizierten Bereich liegt, schreitet das Verfahren zu S27 fort. In S27 wird eine Vorladungskorrektur durchgeführt. Wenn der Steigungsfehler ΔSL außerhalb des spezifizierten Bereichs liegt und weniger oder gleich einem unteren Grenzwert ist, wird der Vorladungsbetrag erhöht, um so während der Vorladungsdauer eine Eingangs-Energie zu erhöhen. Wenn der Steigungsfehler ΔSL außerhalb des spezifizierten Bereichs liegt und größer als ein oberer Grenzwert ist, wird der Vorladungsbetrag verringert, um so während der Vorladungsdauer eine Eingangs-Energie zu verringern. Die Erhöhung und die Verringerung hinsichtlich des Vorladungsbetrags werden durch Erhöhen / Verringern des Vorladungsstroms und/oder Verlängern / Verkürzen der Vorladungsdauer umgesetzt. Wenn die Vorladungsdauer verlängert / verkürzt wird, variiert die Breite des Einspritzimpulses.
Die vorstehende Verarbeitung wird unter Bezugnahme auf 14 beschrieben werden. 14 zeigt einen Fall, bei welchem der erfasste Strom, der durch den Stromsensor 61 erfasst wird, in einer negativen Richtung abweicht. Bezüglich des erfassten Stromkurvenverlaufs zeigt eine durchgehende Linie einen Kurvenverlauf in einem normalen Zustand und eine unterbrochene Linie zeigt einen Kurvenverlauf, bei welchem eine Erfassungsabweichung aufgetreten ist.
Wie in 14(a) gezeigt wird, ist die Stromsteigung SL der Referenzwert SL_typ, wenn der erfasste Strom normal ist. Wenn der erfasste Strom eine Abweichung aufweist, ist die Stromsteigung SL kleiner als der Referenzwert SL typ. In einem solchen Fall wird die Vorladungskorrektur auf Grundlage des Steigungsfehlers ΔSL (= SL/SL_typ) durchgeführt. Dabei stimmt die Stromsteigung SL mit dem Referenzwert SL_typ überein, wie in 14 (b) gezeigt wird.
Eine Abweichung des Iststromspitzenwerts kann eingeschränkt werden, indem die Vorladungskorrektur durchgeführt wird. Es ist eingeschränkt, dass die Kraftstoffeinspritzmenge aufgrund einer Abweichung des erfassten Stroms relativ zu dem Iststrom in einer negativen Richtung exzessiv groß wird.
Wenn die Eingangs-Energie variiert, variiert bei dem Boost-Antrieb auch eine Steigung beim Erhöhen des Iststroms. Die Steigung der Erhöhung des Iststroms wird durch Korrigieren der Eingangs-Energie bei der Vorladung angepasst. Somit kann die Genauigkeit der Kraftstoffeinspritzsteuerung verbessert werden.
Erfassung des Ventilschließzeitpunkts
Bei dem Kraftstoffeinspritzventil 21 variiert eine negative Anschlussspannung, die durch den Spannungssensor 62 erfasst wird, durch eine induzierte elektromotorische Kraft, die in der Antriebsspule 31 erzeugt wird, nachdem der Einspritzimpuls ausgeschaltet wird (vergleiche 25). Wenn das Kraftstoffeinspritzventil 21 geschlossen ist, variiert die Variationsgeschwindigkeit der Nadel 33 (Variationsgeschwindigkeit des Stößels 32) relativ stark und die Änderungskennlinie der negativen Anschlussspannung variiert ebenfalls. Somit wird zu dem Ventilschließzeitpunkt oder in dessen Nähe ein Spannungs-Wende-Punkt erzeugt.
Angesichts der vorstehenden Kennlinien führt die ECU 30 (zum Beispiel der Einspritzantrieb IC 36) eine Spannungs-Wende-Zeitberechnungsroutine durch, die in 21 gezeigt wird, wobei die Spannungs-Wende-Zeit berechnet wird, welche eine Information ist, die einen Ventilschließzeitpunkt betrifft.
Der Berechnungsabschnitt 37 des Antriebs IC 36 (vergleiche 2) berechnet eine erste Filterspannung Vsml, welche durch Filtern der negativen Anschlussspannung Vm mit einem ersten Tiefpassfilter erhalten wird, während eine Teilhubeinspritzung durchgeführt wird (zumindest nachdem der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung ausgeschaltet wird). Der erste Tiefpassfilter weist eine Grenzfrequenz auf, welche eine erste Frequenz f1 ist, die niedriger als eine Rauschfrequenz ist. Ferner berechnet der Berechnungsabschnitt 37 eine zweite Filterspannung Vsm2, welche durch Filtern der negativen Anschlussspannung Vm mit einem zweiten Tiefpassfilter erhalten wird, während die Teilhubeinspritzung durchgeführt wird (zumindest nachdem der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung ausgeschaltet wird). Der zweite Tiefpassfilter weist eine Grenzfrequenz auf, welche eine zweite Frequenz f2 ist, die niedriger als die erste Frequenz f1 ist. Dabei wird die erste Filterspannung Vsml erhalten, indem Rauschen aus der negativen Anschlussspannung Vm entfernt wird, und die zweite Filterspannung Vsm2 kann berechnet werden, um den Spannungs-Wende-Punkt zu erfassen.
Ferner berechnet der Berechnungsabschnitt 37 des Antriebs IC 36 eine Differenz Vdiff (= Vsm1 - Vsm2) zwischen der ersten Filterspannung Vsml und der zweiten Filterspannung Vsm2 und führt eine Verarbeitung durch, um eine Spannungs-Wende-Zeit Tdiff zu berechnen, welche eine Zeit von einem spezifizierten Referenzzeitpunkt bis zu dem Wende-Punkt ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein Zeitpunkt, zu welchem die Differenz Vdiff einen vorgegebenen Schwellenwert Vt überschreitet, als ein Zeitpunkt berechnet, zu welchem die Differenz Vdiff der Wende-Punkt wird, um so die Spannungs-Wende-Zeit Tdiff zu berechnen. Das heißt, eine Zeitdauer von dem Referenzzeitpunkt bis die Differenz Vdiff den Schwellenwert Vt überschreitet, wird als die Spannungs-Wende-Zeit Tdiff berechnet. Dabei kann die Spannungs-Wende-Zeit Tdiff, welche gemäß dem Ventilschließzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 21 variiert, mit hoher Genauigkeit berechnet werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein Zeitpunkt, zu welchem der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung aus dem AusZustand angeschaltet wird, als der Referenzzeitpunkt verwirklicht, um die Spannungs-Wende-Zeit Tdiff zu berechnen. Der Schwellenwert Vt wird gemäß dem Kraftstoffdruck und der Kraftstofftemperatur durch einen Schwellenwertberechnungsabschnitt 38 (vergleiche 2) des Maschinensteuerungsmikrocomputers 35 berechnet. Alternativ kann der Schwellenwert Vt ein vorgegebener festgelegter Wert sein.
Wie in 15 gezeigt wird, variieren in einem Teilhubbereich des Kraftstoffeinspritzventils 21 die Kraftstoffeinspritzmenge und der Ventilschließzeitpunkt gemäß einer Dispersion des Hubbetrag des Kraftstoffeinspritzventils 21. Somit weisen die Kraftstoffeinspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils 21 und der Ventilschließzeitpunkt eine Korrelation zueinander auf. Außerdem weisen die Spannungs-Wende-Zeit Tdiff und die Kraftstoffeinspritzmenge eine Korrelation zueinander auf, wie in 16 gezeigt wird, da die Spannungs-Wende-Zeit Tdiff gemäß dem Ventilschließzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 21 variiert.
Angesichts der vorstehenden Beziehung führt die ECU 30 (zum Beispiel der Maschinensteuerungsmikrocomputer 35) eine Einspritzimpulskorrekturroutine durch, die in den 22 und 23 gezeigt wird, sodass der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung auf Grundlage der Spannungs-Wende-Zeit Tdiff korrigiert wird.
Die ECU 30 speichert eine Beziehung zwischen der Spannungs-Wende-Zeit Tdiff und der Kraftstoffeinspritzmenge Q für jeden der Einspritzimpulse Ti in einer ROM 42 (Speichermittel). Als die Beziehung zwischen der Spannungs-Wende-Zeit Tdiff und der Kraftstoffeinspritzmenge Q wird ein linearer Ausdruck „Q = a × Tdiff + b“ verwendet, welcher die Beziehung zwischen der Spannungs-Wende-Zeit Tdiff und der Kraftstoffeinspritzmenge Q approximiert. In diesem Fall wird auf Grundlage von experimentellen Daten der lineare Ausdruck „Q = a × Tdiff + b“, der die Beziehung zwischen der Spannungs-Wende-Zeit Tdiff und der Kraftstoffeinspritzmenge Q approximiert, in Bezug auf eine Mehrzahl von Einspritzimpulsbreiten Ti[1] - Ti[m] definiert, wie in 17 gezeigt wird. Die Steigung „a“ und der Höhenunterschied „b“ des linearen Ausdrucks sind in Hinblick auf jede Einspritzimpulsbreite Ti gespeichert.
Ein Einspritzimpulskorrekturberechnungsabschnitt 39 des Maschinensteuerungsmikrocomputers 35 schätzt die Kraftstoffeinspritzmenge Qest, die der Spannungs-Wende-Zeit Tdiff entspricht, welcher gemäß der Beziehung zwischen der Spannungs-Wende-Zeit Tdiff und der Kraftstoffeinspritzmenge Q (dem linearen Ausdruck „Q = a × Tdiff + b“), die zuvor für jede Einspritzimpulsbreite Ti in der ROM 42 gespeichert wird, durch den Einspritzantrieb IC 36 (Berechnungsabschnitt 37) berechnet wird. Genauer gesagt wird die Kraftstoffeinspritzmenge Qest, die der Spannungs-Wende-Zeit Tdiff entspricht, in einem Fall einer n-Zylindermaschine 11 in Bezug auf den ersten Zylinder #1 bis zu dem n-ten Zylinder #n für jede Einspritzimpulsbreite Ti gemäß dem linearen Ausdruck „Q = a × Tdiff + b“ geschätzt (berechnet), welcher für jede Einspritzimpulsbreite Ti[1] - Ti[m] gespeichert wird, wie in 18 gezeigt wird. Dabei kann die Kraftstoffeinspritzmenge Qest entsprechend der derzeitigen Spannungs-Wende-Zeit Tdiff (das heißt, der Spannungs-Wende-Zeit Tdiff, welche die derzeitigen Einspritzkennlinien des Kraftstoffeinspritzventils 21 wiederspiegelt) für jede Einspritzimpulsbreite Ti geschätzt werden.
Außerdem wird die Beziehung zwischen der Einspritzimpulsbreite Ti und der Kraftstoffeinspritzmenge Qest auf Grundlage des geschätzten Ergebnisses (geschätztes Ergebnis der Kraftstoffeinspritzmenge Qest, die der Spannungs-Wende-Zeit Tdiff für jede Einspritzimpulsbreite Ti entspricht) bei jedem Zylinder der Maschine 11 verwirklicht. Genauer gesagt wird eine Speicherabbildung, die eine Beziehung zwischen der Einspritzimpulsbreite Ti und der Kraftstoffeinspritzmenge Qest definiert, im Fall einer n-Zylindermaschine 11 in Bezug auf den ersten Zylinder #1 bis zu dem n-ten Zylinder #n verwirklicht, wie in 19 gezeigt wird. Dabei kann die Beziehung zwischen der Einspritzimpulsbreite Ti und der Kraftstoffeinspritzmenge Qest verwirklicht werden, welche der gegenwärtigen Einspritzkennlinie des Kraftstoffeinspritzventils 21 entspricht, und die Beziehung zwischen der Einspritzimpulsbreite Ti und der Kraftstoffeinspritzmenge Qest kann korrigiert werden.
Anschließend wird eine erforderliche Einspritzimpulsbreite Tireq, die der erforderlichen Einspritzmenge Qreq entspricht, für jeden Zylinder der Maschine 11 unter Verwendung einer Speicherabbildung berechnet, welche die Beziehung zwischen der Einspritzimpulsbreite Ti und der Kraftstoffeinspritzmenge Qest definiert. Genauer gesagt wird im Fall einer n-Zylindermaschine 11 die erforderliche Einspritzimpulsbreite Tireq, die der erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge Qreq entspricht, auf Grundlage einer Speicherabbildung für jeden Zylinder (Speicherabbildung, welche die Beziehung zwischen der Einspritzimpulsbreite Ti und der Kraftstoffeinspritzmenge Qest definiert) in Bezug auf den ersten Zylinder #1 bis zu dem n-ten Zylinder #n berechnet, wie in 20 gezeigt wird. Dabei kann die erforderliche Einspritzimpulsbreite Tireq zum Erhalt der erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge Qreq bei der gegenwärtigen Einspritzkennlinie des Kraftstoffeinspritzventils 21 mit hoher Genauigkeit verwirklicht werden.
Nachfolgend werden eine Spannungs-Wende-Zeitberechnungsroutine, die in 21 gezeigt wird, und eine Einspritzimpulskorrekturroutine, die in den 22 und 23 gezeigt wird, welche durch die ECU 30 (den Maschinensteuerungsmikrocomputer 35) und/oder den Einspritzantrieb IC 36 durchgeführt werden, beschrieben werden.
Spannungs-Wende-Zeitberechnung
Durch die ECU 30 (die einem Ventilschließerfassungsabschnitt entspricht) wird in einem Berechnungsintervall Ts in einem Zustand, in dem eine elektrische Leistungszufuhr ausgehend von dem Einspritzantrieb IC 36 zu dem Kraftstoffeinspritzventil 21 wie vorstehend korrigiert wird, während der Katalysator 25 aufgewärmt wird, wiederholt eine Spannungs-Wende-Zeitberechnungsroutine durchgeführt, die in 21 gezeigt wird. Das heißt, dass bei der Katalysator-Aufwärmsteuerung in einem Ansaughub durch das Kraftstoffeinspritzventil 21 eine Pilot-Einspritzung durchgeführt wird und in einem Verdichtungshub durch das Kraftstoffeinspritzventil 21 eine Nacheinspritzung durchgeführt wird. Die volle Hubeinspritzung wird als die Pilot-Einspritzung durchgeführt, und die Teilhubeinspritzung wird als die Nacheinspritzung durchgeführt.
In S101 wird bestimmt, ob die Teilhubeinspritzung durchgeführt wird. Wenn bestimmt wird, dass die Teilhubeinspritzung nicht durchgeführt wird, wird die Routine beendet, ohne die nachfolgenden Schritte durchzuführen.
Währenddessen schreitet das Verfahren zu S102 fort, in welchem die negative Anschlussspannung Vm des Kraftstoffeinspritzventils 21 auf Grundlage des erfassten Werts des Spannungssensors 62 erhalten wird, wenn bestimmt wird, dass in S101 die Teilhubeinspritzung durchgeführt wird. Das Berechnungsintervall Ts entspricht einem Samplingintervall Ts der negativen Anschlussspannung Vm. In diesem Fall geht die Betriebsdauer Ts dieser Routine in die Samplingdauer Ts der negativen Anschlussspannung Vm über.
Anschließend schreitet das Verfahren zu S103 fort, in welchem die erste Filterspannung Vsml berechnet wird, indem die negative Anschlussspannung Vm des Kraftstoffeinspritzventils 21 mit dem ersten Tiefpassfilter gefiltert wird, dessen Grenzfrequenz eine erste Frequenz f1 ist, die niedriger ist als eine Rauschfrequenz (Tiefpassfilter, dessen Durchlassband niedriger ist als die Grenzfrequenz f1).
Der erste Tiefpassfilter ist ein digitaler Filter, welcher durch die folgende Formel (6) ausgedrückt ist, um einen Stromwert Vsm1(k) der ersten Filterspannung zu erhalten, indem die vorherige erste Filterspannung Vsm1(k-1) und ein Stromwert Vm(k) der negativen Anschlussspannung verwendet werden. $Vsm 1 (k) = {(n 1 - 1) / n 1} \times Vsm 1 (k - 1) + (1 / n 1) \times Vm (k)$
Eine Zeitkonstante n1 des ersten Tiefpassfilters wird auf eine derartige Weise verwirklicht, um die folgende Formel (7) zu erfüllen, welche eine Samplingfrequenz fs (= 1 / Ts) der negativen Anschlussspannung Vm und der Grenzfrequenz f1 des ersten Tiefpassfilters verwendet. $1 / fs : 1 / f 1 = 1 : (n 1 - 1)$
Dabei kann die erste Filterspannung Vsml in einfacher Weise berechnet werden, welche durch den ersten Tiefpassfilter gefiltert wird, dessen Grenzfrequenz die erste Frequenz f1 ist, die niedriger ist als die Rauschfrequenz. Anschließend schreitet das Verfahren zu S104 fort, in welchem die zweite Filterspannung Vsm2 berechnet wird, indem die negative Anschlussspannung Vm des Kraftstoffeinspritzventils 21 mit dem zweiten Tiefpassfilter gefiltert wird, dessen Grenzfrequenz eine zweite Frequenz f2 ist, die niedriger ist als die erste Frequenz f1 (Tiefpassfilter, dessen Durchlassband niedriger ist als die Grenzfrequenz f2).
Der zweite Tiefpassfilter ist ein digitaler Filter, welcher durch die folgende Formel (8) ausgedrückt ist, um einen Stromwert Vsm2(k) der zweiten Filterspannung zu erhalten, indem die vorherige zweite Spannung Vsm2(k-1) und ein Stromwert Vm(k) der negativen Anschlussspannung verwendet werden. $Vsm 2 (k) = {(n 2 - 1) / n 2} \times Vsm 2 (k - 1) + (1 / n 2) \times Vm (k)$
Eine Zeitkonstante n2 des zweiten Tiefpassfilters wird auf eine derartige Weise verwirklicht, um die folgende Formel (9) zu erfüllen, welche eine Samplingfrequenz fs (= 1 / Ts) der negativen Anschlussspannung Vm und der Grenzfrequenz f2 des zweiten Tiefpassfilters verwendet. $1 / fs : 1 / f 2 = 1 : (n 2 - 1)$
Dabei kann die zweite Filterspannung Vsm2 in einfacher Weise berechnet werden, welche durch den zweiten Tiefpassfilter gefiltert wird, dessen Grenzfrequenz die zweite Frequenz f2 ist, die niedriger ist als die erste Frequenz f1.
Anschließend schreitet das Verfahren zu S105 fort, in welchem die Differenz Vdiff (= Vsm1 - Vsm2) zwischen der ersten Filterspannung Vsm1 und der zweiten Filterspannung Vsm2 berechnet wird. Ein Wachprozess kann durchgeführt werden, damit die Differenz Vdiff „0“ nicht überschreitet, um negative Komponenten zu extrahieren.
Anschließend schreitet das Verfahren zu S106 fort, in welchem der Schwellenwert Vt und ein vorheriger Wert Tdiff(k-1) der Spannungs-Wende-Zeit erhalten werden.
Dann schreitet das Verfahren zu S107 fort, in welchem bestimmt wird, ob es ein Zeitpunkt ist, zu welchem der Einspritzimpuls von aus zu an umgeschaltet wird. Wenn bestimmt wird, dass es ein Zeitpunkt ist, zu welchem der Einspritzimpuls in S107 von aus zu an umgeschaltet wird, schreitet das Verfahren zu S110 fort, in welchem der Stromwert Tdiff(k) der Spannungs-Wende-Zeit auf „0“ zurückgesetzt wird. $Tdiff (k) = 0$
Wenn bestimmt wird, dass es kein Zeitpunkt ist, zu welchem der Einspritzimpuls in S107 von aus zu an umgeschaltet wird, schreitet das Verfahren zu S108 fort, in welchem bestimmt wird, ob der Einspritzimpuls an ist. Wenn bestimmt wird, dass der Einspritzimpuls angeschaltet ist, schreitet das Verfahren zu S111 fort, in welchem ein spezifizierter Wert Ts (Berechnungsintervall) zu dem vorherigen Wert Tdiff(k-1) der Spannungs-Wende-Zeit zugegeben wird, um den Stromwert Tdiff(k) der Spannungs-Wende-Zeit zu erhalten, sodass die Spannungs-Wende-Zeit Tdiff aktualisiert wird. $Tdiff (k) = Tdiff (k - 1) + Ts$
Wenn bestimmt wird, dass der Einspritzimpuls in S108 nicht an ist (das heißt, dass der Einspritzimpuls aus ist), schreitet das Verfahren zu S109 fort, in welchem bestimmt wird, ob die Differenz Vdiff zwischen der ersten Filterspannung Vsml und der zweiten Filterspannung Vsm2 den Schwellenwert Vt überschreitet.
Wenn bestimmt wird, dass die Differenz Vdiff zwischen der ersten Filterspannung Vsm1 und der zweiten Filterspannung Vsm2 den Schwellenwert Vt in S109 nicht überschreitet, schreitet das Verfahren zu S111 fort, in welchem die Spannungs-Wende-Zeit Tdiff aktualisiert wird.
Wenn bestimmt wird, dass die Differenz Vdiff zwischen der ersten Filterspannung Vsml und der zweiten Filterspannung Vsm2 in S109 den Schwellenwert Vt überschreitet, wird bestimmt, dass die Berechnung der Spannungs-Wende-Zeit Tdiff abgeschlossen worden ist, und das Verfahren schreitet zu S112 fort, in welchem der Stromwert Tdiff(k) der Spannungs-Wende-Zeit bei dem vorherigen Wert Tdiff(k-1) gehalten wird. $Tdiff (k) = Tdiff (k - 1)$
Dabei wird die Spannungs-Wende-Zeit Tdiff als eine Zeit von dem Zeitpunkt an, wenn der Einspritzimpuls von aus zu an umgeschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Differenz Vdiff den Schwellenwert Vt überschreitet, berechnet. Die berechnete Spannungs-Wende-Zeit Tdiff wird bis zu einem nächsten Referenzzeitpunkt gehalten. Die Spannungs-Wende-Zeit Tdiff wird für jeden Zylinder der Maschine 11 berechnet. Ein Zeitpunkt, zu welchem die Differenz Vdiff den Schwellenwert Vt überschreitet, entspricht dem Ventilschließzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 21.
Einspritzimpulskorrekturroutine
Eine Einspritzimpulskorrekturroutine, die in den 22 und 23 gezeigt wird, wird in einem spezifizierten Intervall wiederholt durchgeführt, während die ECU 30 (Berechnungsabschnitt) erregt wird (zum Beispiel eine Dauer, während der der Zündschalter an ist). In S201 wird bestimmt, ob die Teilhubeinspritzung durchgeführt wird. Wenn bestimmt wird, dass die Teilhubeinspritzung in S201 nicht durchgeführt wird, wird die Routine beendet, ohne die nachfolgenden Schritte durchzuführen.
Wenn bestimmt wird, dass die Teilhubeinspritzung in S201 durchgeführt wird, schreitet das Verfahren zu S202 fort, in welchem auf Grundlage davon, ob der Einspritzimpuls Ti als ein repräsentativer Einspritzimpuls Ti(x) verwirklicht bzw. bestimmt werden kann, bestimmt wird, ob ein spezifizierter Ausführungszustand verwirklicht bzw. bestimmt ist.
Wenn bestimmt wird, dass der Ausführungszustand in S202 verwirklicht ist, schreitet das Verfahren zu S203 fort, in welchem die Einspritzimpulsbreite Ti auf den repräsentativen Einspritzimpuls Ti(x) für die Teilhubeinspritzung eingestellt ist.
Wie in 24 gezeigt wird, entspricht eine Einspritzmenge Qa einer Grenze zwischen der Teilhubeinspritzung und der vollen Hubeinspritzung. Wenn der Kraftstoffeinspritzimpuls Ti ungefähr 1/2 Qa (einem Bereich, der durch eine unterbrochene Linie in 24 angegeben ist) entspricht, ist eine Dispersion der Kraftstoffeinspritzmenge am größten. Angesichts dieser Kennlinie ist die repräsentative Einspritzimpulsbreite Ti(x) derart verwirklicht, dass die Kraftstoffeinspritzmenge eine Hälfte der Kraftstoffeinspritzmenge Qa ist, welche der Grenze zwischen der Teilhubeinspritzung und der vollen Hubeinspritzung entspricht.
Anschließend schreitet das Verfahren zu S204 fort, in welchem die Spannungs-Wende-Zeit Tdiff für jeden Zylinder (den ersten Zylinder #1 bis zu dem n-ten Zylinder #n) erhalten wird, welche gemäß der Routine berechnet wird, die in 21 gezeigt wird. Das heißt, wenn die Teilhubeinspritzung mit der repräsentativen Einspritzimpulsbreite Ti(x) durchgeführt wird, wird für jeden Zylinder die Spannungs-Wende-Zeit Tdiff erhalten, die durch den Einspritzantrieb IC 36 (Berechnungsabschnitt 37) berechnet wird.
Anschließend schreitet das Verfahren zu S205 in 23 fort. Die Kraftstoffeinspritzmenge Qest, die der Spannungs-Wende-Zeit Tdiff entspricht, wird in Bezug auf jeden Zylinder (den ersten Zylinder #1 bis zu dem n-ten Zylinder #n) für jede Einspritzimpulsbreite Ti gemäß dem linearen Ausdruck „Q = a × Tdiff + b“ geschätzt (berechnet), welche für jede Einspritzimpulsbreite Ti[1] - Ti[m] gespeichert wird (vergleiche 18).
Anschließend schreitet das Verfahren zu S206 fort, in welchem eine Speicherabbildung (vergleiche 19), die eine Beziehung zwischen der Einspritzimpulsbreite Ti und der Kraftstoffeinspritzmenge Qest für jeden Zylinder (den ersten Zylinder #1 bis zu dem n-ten Zylinder #n) definiert, auf Grundlage des Schätzungsergebnisses in S205 verwirklicht wird. Anschließend wird die Speicherabbildung korrigiert (aktualisiert), welche die Beziehung zwischen der Einspritzimpulsbreite Ti und der Kraftstoffeinspritzmenge Qest definiert.
Anschließend schreitet das Verfahren zu S207 fort, bei welchem die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge Qreq erhalten wird. In S208 wird die erforderliche Einspritzimpulsbreite Tireq, die der erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge Qreq entspricht, auf Grundlage einer Speicherabbildung für jeden Zylinder (Speicherabbildung, welche die Beziehung zwischen der Einspritzimpulsbreite Ti und der Kraftstoffeinspritzmenge Qest definiert) in Bezug auf jeden Zylinder (den ersten Zylinder #1 bis zu dem n-ten Zylinder #n) berechnet (vergleiche 20).
Wenn bestimmt wird, dass der Ausführungszustand in S202 nicht verwirklicht ist, schreitet das Verfahren zu S207 fort, in welchem die erforderliche Einspritzimpulsbreite Tireq, die der erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge Qreq entspricht, unter Verwendung der korrigierten (aktualisierten) Speicherabbildung berechnet wird (S207, 208).
Unter Bezugnahme auf ein Zeitdiagramm, das in 25 gezeigt wird, wird nachfolgend eine Spannungs-Wende-Zeitberechnung beschrieben werden.
Während die Teilhubeinspritzung durchgeführt wird (zumindest nachdem der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung ausgeschaltet wird), werden die erste Filterspannung Vsml, die durch Filtern der negativen Anschlussspannung Vm mit dem ersten Tiefpassfilter erhalten wird, und die zweite Filterspannung Vsm2, die durch Filtern der negativen Anschlussspannung Vm mit dem zweiten Tiefpassfilter erhalten wird, berechnet. Außerdem wird die Differenz Vdiff (= Vsml - Vsm2) zwischen der ersten Filterspannung Vsml und der zweiten Filterspannung Vsm2 berechnet.
Wenn der Einspritzimpuls zu dem Zeitpunkt t1 (Referenzzeit) von aus zu an umgeschaltet wird, wird die Spannungs-Wende-Zeit Tdiff auf „0“ zurückgesetzt und die Berechnung der Spannungs-Wende-Zeit Tdiff wird gestartet. Die Spannungs-Wende-Zeit Tdiff wird in einem spezifizierten Berechnungsintervall Ts hochgezählt.
Wenn die Differenz Vdiff zwischen der ersten Filterspannung Vsml und der zweiten Filterspannung Vsm2 den Schwellenwert Vt zu dem Zeitpunkt t2 überschreitet, wird die Berechnung der Spannungs-Wende-Zeit Tdiff beendet. Das heißt, eine Zeitdauer von dem Zeitpunkt an, wenn der Einspritzimpuls zu einem Zeitpunkt t1 (Referenzzeit) von aus zu an umgeschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Differenz Vdiff zu dem Zeitpunkt t2 den Schwellenwert Vt überschreitet, wird als die Spannungs-Wende-Zeit Tdiff berechnet.
Der berechnete Wert der Spannungs-Wende-Zeit Tdiff wird bis zu dem nächsten Referenzzeitpunkt t3 gehalten. In dieser Dauer (von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t3) erhält der Maschinensteuerungsmikrocomputer 35 von dem Einspritzantrieb IC 36 die Spannungs-Wende-Zeit Tdiff.
Die erforderliche Einspritzimpulsbreite Tireq (das heißt die elektrische Leistung, die ausgehend von dem Einspritzantrieb IC 36 zugeführt wird) wird auf Grundlage des Zeitpunkts t2 berechnet, zu welchem die erfasste Differenz Vdiff den Schwellenwert Vt (die Ventilschließzeit) und die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge Qreq überschreitet. Entsprechend wird ein Lernimpuls von einer unterbrochenen Linie zu einer durchgehenden Linie korrigiert, wie in 26 gezeigt wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform führt die ECU 30 eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung durch, bei welcher das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert wird (zum Beispiel das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis). Wie in 27 gezeigt wird, ist die Impulsbreite der Teilhubeinspritzung die Impulsbreite, welche erlernt wird, wie in 26 gezeigt wird, und die Impulsbreite der vollen Hubeinspritzung wird ausgehend von einer unterbrochenen Linie zu einer durchgehenden Linie korrigiert. Dabei kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert werden.
Gemäß der vorstehenden Ausführungsform können die folgenden Vorteile erhalten werden.
In einem Fall, dass der erfasste Strom des Stromsensors 61 einen Fehler beinhaltet, wird in einem Spitzenpunkt des Iststroms, der durch das Kraftstoffeinspritzventil 21 fließt, eine Abweichung erzeugt, wenn eine Hochspannung an das Kraftstoffeinspritzventil 21 angelegt wird. In diesem Fall kann eine Ventilöffnungs-Ansprechempfindlichkeit (Ventilöffnungsgeschwindigkeit) variieren und eine Knappheit oder ein Überschuss der Kraftstoffeinspritzmenge auftreten, da hinsichtlich der Eingangs-Energie des Kraftstoffeinspritzventils 21 eine Abweichung erzeugt wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Steigung einer Variation in einem erfassten Strom in einem Zustand berechnet, in dem die Hochspannung an das Kraftstoffeinspritzventil 21 angelegt wird, und die Korrekturverarbeitung wird durchgeführt, um die Abweichung des Spitzenpunktes des Iststroms auf Grundlage der berechneten Steigung zu korrigieren. Dabei kann eine Abweichung der Eingangs-Energie des Kraftstoffeinspritzventils 21 eingeschränkt werden, selbst wenn der erfasste Strom einen Fehler beinhaltet, sodass eine Genauigkeit der Kraftstoffeinspritzsteuerung verbessert werden kann. Gemäß der vorstehenden Konfiguration kann eine Variation der Kraftstoffeinspritzmenge eingeschränkt werden, selbst wenn die Kraftstoffeinspritzmenge gering ist.
Die Stromsteigung SL wird auf Grundlage von Zeitinformationen (Tp, Th) berechnet, welche in Bezug auf eine Mehrzahl von Stromwerten (Ip, Ih) definiert sind. Somit kann die Stromsteigung SL unter Verwendung eines Timers in einfacher Weise berechnet werden. Überdies können ein Zeitfehler ΔTp und der Spitzenstromkorrekturwert Kpe in einfacher Weise berechnet werden, indem der Referenzwert Tp_typ der Spitzenstromzeit definiert wird.
Die Steigung der Variation des Iststroms, der durch das Kraftstoffeinspritzventil 21 fließt, hängt von der Spulentemperatur und der angelegten Spannung ab. Angesichts dessen wird der Referenzwert Tp_typ der Spitzenstromzeit variabel eingestellt. Dabei kann der Zeitfehler ΔTp der Spitzenstromzeit genau korrigiert werden, sodass die Genauigkeit der Spitzenstromkorrektur gesteigert werden kann.
Die Differenz Vdiff zwischen der ersten Filterspannung Vsml und der zweiten Filterspannung Vsm2 wird berechnet, und anschließend wird eine Zeitdauer von dem Zeitpunkt an, wenn der Einspritzimpuls von aus zu an umgeschaltet wird (der Referenzzeitpunkt), bis zu einem Zeitpunkt, wenn die Differenz Vdiff den Schwellenwert Vt überschreitet, als die Spannungs-Wende-Zeit Tdiff berechnet. Dabei kann die Spannungs-Wende-Zeit Tdiff, welche gemäß dem Ventilschließzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 21 variiert, mit hoher Genauigkeit berechnet werden. Das heißt, dass der Ventilschließzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 21 auf Grundlage eines Umstands erfasst werden kann, dass zu dem Ventilschließzeitpunkt eine Änderungskennlinie der induzierten elektromotorischen Kraft variiert, die erzeugt wird, nachdem das Kraftstoffeinspritzventil 21 entmagnetisiert wird.
Wenn der Kraftstoffeinspritzimpuls Ti ungefähr 1/2 Qa entspricht, ist eine Dispersion der Kraftstoffeinspritzmenge am größten. Angesichts dieser Kennlinie ist die repräsentative Einspritzimpulsbreite Ti(x) derart verwirklicht, dass die Kraftstoffeinspritzmenge eine Hälfte der Kraftstoffeinspritzmenge Qa ist, welche der Grenze zwischen der Teilhubeinspritzung und der vollen Hubeinspritzung entspricht. Somit kann der Einspritzimpuls unter Verwendung der Spannungs-Wende-Zeit Tdiff korrigiert werden, sodass die Korrekturgenauigkeit der Kraftstoffeinspritzmenge verbessert werden kann.
Der Mikrocomputer 35 korrigiert die elektrische Leistungszufuhr ausgehend von dem Einspritzantrieb IC 36, damit der Istwert des Antriebsstroms, der durch den Stromsensor 61 erfasst wird, mit dem Sollwert übereinstimmt. Somit kann der Istwert des Antriebsstroms an den Sollwert approximiert werden, selbst wenn der erfasste Wert des Antriebsstroms, der durch den Stromsensor 61 erfasst wird, von dem Istwert abweicht oder die Strömungsleichtigkeit des Antriebsstroms für das Kraftstoffeinspritzventil 21 variiert. Eine Dispersion eines Ventilöffnungsbetriebs des Kraftstoffeinspritzventils 21 kann eingeschränkt werden. Außerdem ist es nicht notwendig, das Kraftstoffeinspritzventil 21 in eine vollständig geschlossene Position zu bringen, welche auf die Teilhubeinspritzung anwendbar ist, da die elektrische Leistungszufuhr ausgehend von dem Einspritzantrieb IC 36 korrigiert wird, sodass der Istwert des Antriebsstroms mit dem Sollwert übereinstimmt.
In einem Zustand, in dem die elektrische Zufuhr ausgehend von dem Einspritzantrieb IC 36 durch den Mikrocomputer 35 korrigiert wird, erfasst die ECU 30 den Ventilschließzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 21 auf Grundlage der Anschlussspannung, die durch den Spannungssensor 62 erfasst wird. Somit kann der Ventilschließzeitpunkt in einem Zustand erfasst werden, in dem bei dem Ventilöffnungsbetrieb des Kraftstoffeinspritzventils 21 eine Dispersion eingeschränkt ist, sodass der Ventilschließzeitpunkt mit hoher Genauigkeit erfasst werden kann.
Der Ventilöffnungsbetrieb des Kraftstoffeinspritzventils 21 kann mit hoher Genauigkeit gesteuert werden, indem der Spitzenwert des Antriebsstroms des Kraftstoffeinspritzventils 21 gesteuert wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform korrigiert der Mikrocomputer 35 die elektrische Leistungszufuhr ausgehend von dem Einspritzantrieb IC 36, sodass der Istwert des Spitzenwerts des Antriebsstroms, der durch den Stromsensor 61 erfasst wird, mit dem Sollwert übereinstimmt. Daher kann der Ventilschließzeitpunkt in einem Zustand erfasst werden, in dem die Dispersion bei dem Ventilöffnungsbetrieb des Kraftstoffeinspritzventils 21 eingeschränkt wird, wodurch der Ventilschließzeitpunkt genauer erfasst werden kann.
Während der Katalysator 25 aufgewärmt wird, werden während eines Verbrennungszyklus der Maschine 11 durch das Kraftstoffeinspritzventil 21 eine Pilot-Einspritzung und eine Nacheinspritzung durchgeführt. Die Teilhubeinspritzung kann bei der Nacheinspritzung durchgeführt werden, indem die Kraftstoffeinspritzmenge bei der Nacheinspritzung gesenkt wird, während der Katalysator 25 aufgewärmt wird. Eine Chance zum Erfassen des Ventilöffnungszeitpunkts bei der Teilhubeinspritzung kann sichergestellt werden, indem der Ventilschließzeitpunkt bei der Teilhubeinspritzung während der Nacheinspritzung erfasst wird. Außerdem wird die Nacheinspritzung durchgeführt, um die Katalysatortemperatur zu erhöhen, während der Katalysator 25 aufgewärmt wird. Somit wird eingeschränkt, dass die Abgasemission sich aufgrund der Teilhubeinspritzung verschlechtert.
Die ECU 30 steuert das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Die ECU 30 steuert das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, indem diese die Kraftstoffeinspritzmenge bei der Pilot-Einspritzung korrigiert, wenn der Ventilschließzeitpunkt erfasst wird. Somit wird die Teilhubeinspritzung durchgeführt, um den Ventilschließzeitpunkt zu erfassen, während der Katalysator 25 aufgewärmt wird, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird auf das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert.
Auf Grundlage des Ventilschließzeitpunkts und der erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge, die durch die ECU 30 erfasst wird, wird die elektrische Leistung berechnet, die ausgehend von dem Einspritzantrieb IC 36 zugeführt wird. Der erfasste Ventilschließzeitpunkt wird durch die zugeführte elektrische Leistung wiedergespiegelt, sodass der Kraftstoff der erforderlichen Kraftstoffmenge mit hoher Genauigkeit eingespritzt werden kann.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform kann wie folgt modifiziert werden.
Eine Vorladung des Kraftstoffeinspritzventils 21 ist nicht immer notwendig. Die Spannung der Leistungszufuhr zum Anlegen der Hochspannung V2 kann korrigiert werden, anstatt die Eingangs-Energie durch die Vorladung zu korrigieren.
Eine Hochspannungsleistungszufuhr, welche die Hochspannung V2 ausgibt, kann eine Boosterschaltung, welche die Batteriespannung boostet, oder eine Hochspannungsbatterie beinhalten.
Der Berechnungsabschnitt 37 des Einspritzantriebs IC 36 berechnet eine dritte Filterspannung Vdiff.sm3, welche erhalten wird, indem die Differenz Vdiff mit einem dritten Tiefpassfilter gefiltert wird, dessen Grenzfrequenz eine dritte Frequenz f3 ist, die niedriger als das Rauschen ist, und die vierte Filterspannung Vdiff.sm4, welche erhalten wird, indem die Differenz Vdiff mit einem vierten Tiefpassfilter gefiltert wird, dessen Grenzfrequenz die vierte Frequenz f4 ist, die niedriger ist als die dritte Frequenz f3. Außerdem wird eine Differenz Vdiff2 zweiter Ordnung (= Vdiff.sm3 - Vdiff.sm4) der Differenz zwischen der dritten Filterspannung Vdiff.sm3 und der vierten Filterspannung Vdiff.sm4 berechnet. Ein Zeitpunkt, zu welchem die Differenz Vdiff2 zweiter Ordnung zu einem Extremwert wird (bei welchen die Differenz Vdiff2 zweiter Ordnung nicht zunimmt), wird als ein Zeitpunkt berechnet, zu welchem die Differenz Vdiff der Wende-Punkt wird, um so die Spannungs-Wende-Zeit Tdiff zu berechnen. Das heißt, eine Zeitdauer von dem Referenzzeitpunkt bis die Differenz Vdiff2 zweiter Ordnung zu einem Extremwert wird, wird als die Spannungs-Wende-Zeit Tdiff berechnet. Dabei kann die Spannungs-Wende-Zeit Tdiff, welche gemäß dem Ventilschließzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 21 variiert, zu einem frühen Zeitpunkt genau berechnet werden.
Die ersten bis vierten Tiefpassfilter sind nicht auf digitale Filter beschränkt. Jeder der ersten bis vierten Tiefpassfilter kann ein analoger Filter sein.
Die Spannungs-Wende-Zeit kann unter Verwendung einer positiven Anschlussspannung des Kraftstoffeinspritzventils 21 berechnet werden.
Die Genauigkeit des Ventilöffnungsbetriebs des Kraftstoffeinspritzventils kann auch verbessert werden, indem ein integrierter Wert eines Antriebsstroms des Kraftstoffeinspritzventils 21 gesteuert wird, bis der Antriebsstrom einen Spitzenwert erreicht. Der Mikrocomputer 35 kann die elektrische Leistung korrigieren, die ausgehend von dem Einspritzantrieb IC 36 zugeführt wird, sodass der Istwert des integrierten Werts des Antriebsstroms, der durch den Stromsensor 61 erfasst wird, mit dem Sollwert übereinstimmt. Gemäß der vorstehenden Konfiguration kann der Ventilschließzeitpunkt genau erfasst werden, während eine Dispersion bei einem Ventilöffnungsbetrieb des Kraftstoffeinspritzventils 21 eingeschränkt wird.
Allgemein wird öfter eine volle Hubeinspritzung durchgeführt als eine Teilhubeinspritzung. Wenn die volle Hubeinspritzung durchgeführt wird, kann der Mikrocomputer 35 die elektrische Leistung korrigieren, die ausgehend von dem Einspritzantrieb IC 36 zugeführt wird, damit der Istwert des Antriebsstroms, der durch den Stromsensor 61 erfasst wird, mit dem Sollwert übereinstimmt. Bei dieser Konfiguration kann eine Möglichkeit, bei welcher die elektrische Leistung korrigiert wird, die ausgehend von dem Einspritzantrieb IC 36 zugeführt wird, öfter sichergestellt werden. Nachdem die elektrische Leistung, die ausgehend von dem Einspritzantrieb IC 36 zugeführt wird, während der vollen Hubeinspritzung korrigiert wird, kann der Ventilöffnungszeitpunkt erfasst werden, wenn die Teilhubeinspritzung durchgeführt wird.
Diese Offenbarung ist gemäß den Ausführungsformen beschrieben. Allerdings versteht es sich, dass diese Offenbarung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen oder die Strukturen beschränkt ist. Diese Offenbarung beinhaltet verschiedene modifizierte Beispiele und Modifikationen, die in einen äquivalenten Bereich fallen. Zusätzlich sind die verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, andere Kombinationen und Konfigurationen, die zwar weitere, weniger oder nur ein einziges Element beinhalten, ebenfalls im Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung beinhaltet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015145870 [0001]
WO 94/13991 [0005]

Claims

Steuervorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung in einer Maschine mit interner Verbrennung (11), die mit einem Kraftstoffeinspritzventil (21) vorgesehen ist, wobei die Steuervorrichtung aufweist: einen Antriebsabschnitt (36), der einem Anschluss des Kraftstoffeinspritzventils eine elektrische Leistung zuführt, um so das Kraftstoffeinspritzventil anzutreiben, das geöffnet werden soll; einen Stromerfassungsabschnitt (61), der einen Antriebsstrom erfasst, der durch das Kraftstoffeinspritzventil fließt, wenn das Kraftstoffeinspritzventil derart angetrieben wird, dass dieses sich öffnet; einen Spannungserfassungsabschnitt (62), der eine Anschlussspannung des Anschlusses des Kraftstoffeinspritzventils erfasst; einen Korrekturabschnitt (35), der die elektrische Leistung korrigiert, die durch den Antriebsabschnitt zugeführt wird, sodass ein Istwert des Antriebsstroms, der durch den Stromerfassungsabschnitt erfasst wird, mit einem Sollwert übereinstimmt; und einen Ventilschließerfassungsabschnitt (35, 36), der einen Ventilschließzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils auf Grundlage der Anschlussspannung erfasst, die durch den Spannungserfassungsabschnitt in einem Zustand erfasst wird, in dem die elektrische Leistung, die durch den Antriebsabschnitt zugeführt wird, durch den Korrekturabschnitt korrigiert wird.
Steuervorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung in einer Maschine mit interner Verbrennung gemäß Anspruch 1, wobei der Korrekturabschnitt die elektrische Leistung, die ausgehend von dem Antriebsabschnitt zugeführt wird, derart korrigiert, dass ein Istwert eines Spitzenwerts des Antriebsstroms, der durch den Stromerfassungsabschnitt erfasst wird, mit einem Sollwert übereinstimmt.
Steuervorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung in einer Maschine mit interner Verbrennung gemäß Anspruch 1, wobei der Korrekturabschnitt die elektrische Leistung, die ausgehend von dem Antriebsabschnitt zugeführt wird, derart korrigiert, dass ein Istwert eines integrierten Werts des Antriebsstroms so lange mit einem Sollwert übereinstimmt, bis der Antriebsstrom einen Spitzenwert erreicht.
Steuervorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung in einer Maschine mit interner Verbrennung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Maschine mit interner Verbrennung einen Abgasdurchlass (23) aufweist, in welchem ein Katalysator (25) zum Reinigen eines Abgases angeordnet ist, das Kraftstoffeinspritzventil während eines einzelnen Verbrennungszyklus der Maschine mit interner Verbrennung eine Pilot-Einspritzung und eine Nacheinspritzung durchführt, während der Katalysator aufgewärmt wird, und dann, wenn das Kraftstoffeinspritzventil bei einer Teilhubposition, welche vor einer vollen Hubposition liegt, die Nacheinspritzung durchführt, der Ventilschließerfassungsabschnitt den Ventilschließzeitpunkt erfasst.
Steuervorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung in einer Maschine mit interner Verbrennung gemäß Anspruch 4, ferner aufweisend: einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerabschnitt (30), der ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen einer Luft und einem Kraftstoff steuert, welche der Maschine mit interner Verbrennung zugeführt werden, sodass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis übereinstimmt, wobei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerabschnitt eine Kraftstoffeinspritzmenge für die Pilot-Einspritzung korrigiert, wenn der Ventilschließerfassungsabschnitt den Ventilschließzeitpunkt erfasst, wodurch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert wird.
Steuervorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung in einer Maschine mit interner Verbrennung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Korrekturabschnitt die elektrische Leistung, die ausgehend von dem Antriebsabschnitt zugeführt wird, derart korrigiert, dass ein Istwert des Antriebsstroms mit einem Sollwert übereinstimmt, wenn das Kraftstoffeinspritzventil an einer vollen Hubposition positioniert ist, und der Ventilschließerfassungsabschnitt den Ventilschließzeitpunkt erfasst, wenn das Kraftstoffeinspritzventil an einer Teilhubposition positioniert ist, welche vor der vollen Hubposition liegt.
Steuervorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung in einer Maschine mit interner Verbrennung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend: einen Berechnungsabschnitt (30), der die elektrische Leistung, die auf Grundlage des durch den Ventilschließerfassungsabschnitt erfassten Ventilschließzeitpunkts und ausgehend von dem Antriebsabschnitt zugeführt wird, sowie eine erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge berechnet.