DE112017006251B4

DE112017006251B4 - Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung

Info

Publication number: DE112017006251B4
Application number: DE112017006251.9T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Nishigaki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2017-11-22
Publication date: 2024-02-08
Anticipated expiration: 2037-11-23
Also published as: WO2018110241A1; DE112017006251T5; JP6642403B2; US20190242323A1; JP2018096275A; US11060474B2

Abstract

Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (41) für ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Kraftstoffeinspritzventil (30) zum Einspritzen eines Kraftstoffs in einen Verbrennungsmotor (11), wobei das Kraftstoffeinspritzsystem konfiguriert ist, um eine mehrstufige Einspritzung durchzuführen, um den Kraftstoff mehrmals in einem Verbrennungszyklus einzuspritzen, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (41) konfiguriert ist, um den Antrieb des Kraftstoffeinspritzventils zu steuern, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (41) das Folgende umfasst:eine Informationserfassungseinheit, die konfiguriert ist, um einen Parameter zu erfassen, der einen Einfluss einer Vorstufeneinspritzung auf eine Nachstufeneinspritzung in der Vorstufeneinspritzung und in der Nachstufeneinspritzung nach der Vorstufeneinspritzung in der Mehrstufeneinspritzung angibt; undeine Korrektureinheit, die konfiguriert ist, um einen Modus der Nachstufeneinspritzung basierend auf dem Parameter zu korrigieren, wobeidie Informationserfassungseinheit konfiguriert ist, um als Parameter eine Intervallzeitdauer zwischen der Vorstufeneinspritzung und der Nachstufeneinspritzung zu erfassen, unddie Korrektureinheit konfiguriert ist, um den Modus der Nachstufeneinspritzung basierend auf der Intervallzeitdauer zu korrigieren, wobeidie Korrektureinheit konfiguriert ist, um eine Antriebszeitdauer des Kraftstoffeinspritzventils bei der Durchführung der Nachstufeneinspritzung als Korrektur des Modus der Nachstufeneinspritzung in einem Fall zu verkürzen, in dem die Intervallzeitdauer kurz ist im Vergleich zu dem Fall, in dem die Intervallzeitdauer lang ist.

Description

QUERVERWEIS AUF EINE AHNLICHE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 13. Dezember 2016 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2016 – 241 224 , veröffentlicht als JP 2018 - 96 275 A .
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine bzw. einen Verbrennungsmotor.
STAND DER TECHNIK
Ein Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen und Zuführen eines Kraftstoffs zu jedem Zylinder eines Verbrennungsmotors ist an einem Fahrzeug oder dergleichen montiert. Im Kraftstoffeinspritzventil wird ein Einschaltzeitpunkt bzw. einen Zeitpunkt der Bestromung und eine Bestromungszeitdauer eines Kraftstoffeinspritzventils gesteuert, um einen Ventilkörper (Nadel) in Ventilöffnungsrichtung anzutreiben und einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und eine Kraftstoffeinspritzmenge zu steuern (siehe z.B. Patentliteratur 1). In den letzten Jahren wurde ein Verbrennungszustand durch eine mehrstufige Einspritzung verbessert, bei der der Kraftstoff in einem Verbrennungszyklus mehrfach eingespritzt wird.
VORHERIGE FACHLITERATUR
PATENTLITERATUR
PATENTLITERATUR 1: JP 2016 - 75 171 A
US 5 402 760 A offenbart ein Verfahren bei dem eine Voreinspritzmenge QP, eine Haupteinspritzmenge QM und eine Verzögerung TDF zwischen Haupt- und Voreinspritzung ermittelt werden. Der Voreinspritzungs-Einleitungszeitpunkt TTP, die Voreinspritzungsdauer TP, der Haupteinspritzungs-Einleitungszeitpunkt TTM und die Haupteinspritzungsdauer TM werden auf der Grundlage der Voreinspritzungsmenge QP, der Haupteinspritzungsmenge QM und des Grundeinspritzungs-Einleitungszeitpunkts KT ermittelt und der Common-Rail-Druck Pc. Der Korrekturbetrag für die Haupteinspritzperiode DELTA TQM und der Korrekturverschiebungsbetrag für den Einspritzbeginnzeitpunkt DELTA T werden dann auf der Grundlage der Voreinspritzperiode TP und der Zeitverzögerung TDF ermittelt. Abschließend werden, modifiziert durch diesen Korrekturbetrag DELTA TQM und den Verschiebungsbetrag DELTA T, der Piloteinspritz-Einleitungszeitpunkt TTP', der Haupteinspritz-Einleitungszeitpunkt TTM' und die Haupteinspritzperiode TM' als Endwerte erhalten. Mit dieser Anordnung ist ein Kraftstoffeinspritzsteuergerät für einen Verbrennungsmotor in der Lage, nachteilige Auswirkungen des Restmagnetflusses und der Druckpulsation beim Kraftstoffeinspritz-Einleitungszeitpunkt der Haupteinspritzung zu reduzieren, wodurch die Rauchentwicklung unterdrückt und eine optimale Kraftstoffeinspritzung realisiert wird.
DE 693 03 769 T2 offenbart eine Kraftstoffeinspritzsteuerungs-vorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die Folgendes aufweist: ein Kraftstoffeinspritzventil M2 zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor M1, eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung M3 zum Öffnen und Schließen des Kraftstoffeinspritzventils M2, eine Stromzuführeinrichtung M4, die der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung M3 Strom zuführt, eine Sensoreinrichtung M5, die einen Antriebszustand des Verbrennungsmotors M1 erfaßt; eine Steuerungseinrichtung zum Steuern der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung M3 durch die Stromzuführeinrichtung M4 im Ansprechen auf einen Ausgang der Sensoreinrichtung M5, um die Kraftstoffeinspritzmenge, die durch das Kraftstoffeinspritzventil M2 eingespritzt wird, entsprechend dem Antriebszustand des Verbrennungsmotors M1 einzustellen, wobei die Steuerungseinrichtung eine Vorspritzeinrichtung, die die elektromagnetische Betätigungseinrichtung M3 während einer vorbestimmten Voreinspritzdauer TP aktiviert, um zu bewirken, daß das Kraftstoffeinspritzventil M2 ein Voreinspritzen ausführt, eine Einspritzunterbrecheinrichtung, die die elektromagnetische Betätigungseinrichtung M3 während eines vorbestimmten Einspritzens nach der Voreinspritzdauer TP deaktiviert, und eine Haupteinspritzeinrichtung aufweist, die die elektromagnetische Betätigungseinrichtung M3 während einer vorbestimmten Haupteinspritzdauer TM nach der Einspritzunterbrechzeitdauer TI aktiviert, um zu bewirken, daß das Kraftstoffeinspritzventil M2 ein Haupteinspritzen ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinrichtung ferner eine Einstelleinrichtung aufweist, die ein Timing und/oder die Länge von zumindest einer Zeitdauer aus Voreinspritzdauer TP, Einspritzunterbrechzeitdauer TI und Haupteinspritzdauer TM als eine Funktion der Länge der Voreinspritzdauer (TP) und der Einspritzunterbrechzeitdauer einstellt, so daß das Hauptkraftstoffeinspritzen entsprechend einem restlichen magnetischen Fluß eingestellt werden kann, der im Einleitetiming der Haupteinspritzdauer TM in der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung M3 verbleibt.
DE 11 2011 100 884 T5 offenbart eine Vorrichtung, welche bei einem Motor angewandt wird, welcher mit einem Kraftstoff-Zuführsystem ausgerüstet ist, das druckerhöhten Kraftstoff zu einem Kraftstoff-Einspritzventil führt, und führt in einem Verbrennungszyklus die Kraftstoffeinspritzung von dem Einspritzventil durch ein Mehrfacheinspritz-Verfahren, welches eine Voreinspritzung und eine Haupteinspritzung enthält, die mit einem Intervall dazwischen ausgeführt werden, durch. Die Vorrichtung berechnet eine Abweichung zwischen einem erforderlichen Wert (strichpunktierte Linie mit einem Punkt) und einem tatsächlichen Wert (durchgehende Linie) bezüglich der Endzeit der Voreinspritzung basierend auf dem Schwankungsverhalten des Kraftstoffdrucks bei der Kraftstoffeinspritzung, welcher durch einen Drucksensor erfasst wird. Eine Ziel-Haupteinspritzzeit Tsm und ein Ziel-Vorintervall Tip werden auf Basis des Betriebszustandes des Motors individuell eingestellt. Basierend auf der Abweichung, der Ziel-Haupteinspritzzeit Tsm und dem Ziel-Vorintervall Tip stellt die Vorrichtung die Steuer-Zielwerte bezüglich der Ausführungsphase der Voreinspritzung ein.
Weiteren Stand der Technik offenbaren die US 2009 / 0 301 431 A1 , JP 2004 - 211 623 A , JP 2004 - 27 939 A.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei dem vorstehend als erstes beschriebenen Kraftstoffeinspritzventil kann ein Einfluss des Betriebs, der an der Kraftstoffeinspritzung beteiligt ist, bestehen bleiben, nachdem das Ventilgehäuse wieder in einen geschlossenen Zustand gebracht wurde. So bleibt beispielsweise bei einem magnetgesteuerten Kraftstoffeinspritzventil auch nach der Wiederherstellung des Ventilkörpers ein Magnetfluss erhalten, und es wird eine gewisse Zeitspanne benötigt, bis der Magnetfluss (Restmagnetfluss) beseitigt ist. Aus diesem Grund besteht bei der Durchführung der mehrstufigen Einspritzung die Befürchtung, dass der Einfluss des Betriebs einer vorhergehenden Stufe auf die Kraftstoffeinspritzung in einer nachfolgenden Stufe einwirken würde bzw. könnte. Ein solcher Einfluss behindert die Optimierung der Kraftstoffeinspritzmenge bei der nachfolgenden Einspritzung, indem er einen Fehler zwischen einer erforderlichen Einspritzmenge und einer tatsächlichen Einspritzmenge reduziert. Auf diese Weise besteht noch Verbesserungspotenzial in der Kraftstoffeinspritzregelung, um die Kraftstoffeinspritzmenge zu optimieren und gleichzeitig einen Verbrennungszustand zu verbessern.
Die vorliegende Offenbarung wurde im Hinblick auf das vorstehend beschriebene Problem erstellt, und eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist die Bereitstellung einer Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die in der Lage ist, eine Kraftstoffeinspritzmenge ordnungsgemäß zu steuern und gleichzeitig einen Verbrennungszustand zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dessen finden sich in den zugehörigen Unteransprüchen.
Im Folgenden werden Konfigurationen zur Lösung des oben genannten Problems beschrieben.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen eines Kraftstoffs in einen Verbrennungsmotor vorgesehen. Das Kraftstoffeinspritzsystem ist konfiguriert, um eine mehrstufige Einspritzung durchzuführen, um den Kraftstoff in einem Verbrennungszyklus mehrfach einzuspritzen. Die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung ist konfiguriert, um den Antrieb des Kraftstoffeinspritzventils zu steuern. Die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung umfasst eine Informationserfassungseinheit, die konfiguriert ist, um einen Parameter zu erfassen, der einen Einfluss einer Vorstufeneinspritzung auf eine Nachstufeneinspritzung in der Vorstufeneinspritzung und der Nachstufeneinspritzung nach der Vorstufeneinspritzung in der Mehrstufeneinspritzung angibt bzw. indiziert. Die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung umfasst ferner eine Korrektureinheit, die konfiguriert ist, um einen Modus der Nachstufeneinspritzung basierend auf dem Parameter zu korrigieren.
Bei der Verbesserung des Verbrennungszustandes durch den Einsatz einer mehrstufigen Einspritzung, bei der der Kraftstoff beispielsweise in einem Verbrennungszyklus mehrfach eingespritzt wird, wird durch die Erhöhung der Anzahl der Teilungen der Kraftstoffeinspritzung eine Intervallzeitdauer zwischen der Vorstufeneinspritzung und der Nachstufeneinspritzung verkürzt. Bei einer Verkürzung der Intervallzeitdauer wird davon ausgegangen, dass der Einfluss der Vorstufeneinspritzung auf die Nachstufeneinspritzung deutlich wird. Aus der obigen Sicht wird gemäß der obigen Konfiguration der Modus der Nachstufeneinspritzung unter Berücksichtigung des Einflusses der Vorstufeneinspritzung auf die Nachstufeneinspritzung in der Mehrstufeneinspritzung korrigiert. Wenn beispielsweise die Einspritzmenge der Nachstufeneinspritzung durch den Einfluss der Vorstufeneinspritzung zu hoch wird, kann die Einspritzmenge derart begrenzt werden, dass diese nicht übermäßig wird. Dadurch kann eine Abweichung zwischen der erforderlichen Einspritzmenge und der tatsächlichen Einspritzmenge gemildert werden, was zur Optimierung der Einspritzmenge beitragen kann. Darüber hinaus ermöglicht die obige Konfiguration, die Optimierung der Einspritzmenge in geeigneter Weise daran zu hindern, zu einem Faktor zu werden, der die Beschränkungen der Anzahl der Teilungen und der Intervallzeitdauer in einem Verbrennungszyklus, d.h. die Verbesserung des Verbrennungszustands, verstärkt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die oben genannten und andere Objekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnung bzw. Figuren ersichtlich. In den Zeichnungen:

1 ist ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration eines Motorsteuersystems gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt,
2 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration und einen Zustand eines Kraftstoffeinspritzventils zeigt,
3 ist ein Zeitdiagramm, das den Fahrbetrieb des Kraftstoffeinspritzventils veranschaulicht,
4 ist ein Zeitdiagramm, das die Wirkung eines magnetischen Restflusses veranschaulicht,
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Impulskorrekturverfahren zum Zeitpunkt der geteilten Einspritzung darstellt,
6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Intervallzeitdauer und einem Korrekturkoeffizienten darstellt,
7 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Einspritzimpuls vor der Korrektur und einem Einspritzimpuls nach der Korrektur darstellt,
8 ist ein Flussdiagramm, das ein Korrekturverfahren für die angelegte Spannung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt,
9 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer angelegten Spannung vor der Korrektur und einer angelegten Spannung nach der Korrektur darstellt,
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Korrekturkoeffizienten-Einstellverfahren gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt, und
11 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Differenz in einer erforderlichen Zeitdauer und einem Korrekturkoeffizienten darstellt.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird eine Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die Zeichnung / Figuren beschrieben.
<Erste Ausführungsform>
Eine erste Ausführungsform ist als Steuersystem zum Steuern eines Benzinmotors für ein Fahrzeug ausgebildet. Zunächst wird eine schematische Konfiguration eines Motorsteuersystems mit Bezug auf 1 beschrieben.
Ein Luftfilter 13 ist an einem obersten stromaufwärts gelegenen Abschnitt eines Ansaugrohrs 12 eines Motors 11 vorgesehen, der ein mehrzylindriger Verbrennungsmotor vom Zylindereinspritztyp ist, und ein Luftströmungsmesser 14 zum Detektieren bzw. Erfassen einer Ansaugluftmenge ist an einer stromabwärts gelegenen Seite des Luftfilters 13 vorgesehen. Eine Drosselklappe 16, deren Öffnung durch einen Motor 15 eingestellt wird, und ein Drosselöffnungssensor 17, der die Öffnung (Drosselöffnungsgrad) der Drosselklappe 16 detektiert, sind auf der stromabwärts gelegenen Seite des Luftströmungsmessers 14 vorgesehen.
Auf der stromabwärts gelegenen Seite der Drosselklappe 16 ist ein Ausgleichsbehälter 18 und im Ausgleichsbehälter 18 ist ein Ansaugrohrdrucksensor 19 zum Detektieren eines Ansaugrohrdrucks vorgesehen. Der Ausgleichsbehälter 18 ist mit einem Ansaugkrümmer 20 verbunden, der eine Luft in jeden Zylinder 21 des Motors 11 einleitet, und jeder Zylinder 21 des Motors 11 ist mit einem Magnetkraftstoffeinspritzventil 30 ausgestattet, das einen Kraftstoff direkt in den Zylinder einspritzt. Eine Zündkerze 22 ist für jeden Zylinder 21 an einem Zylinderkopf des Motors 11 befestigt, und ein Luft-Kraftstoff-Gemisch im Zylinder wird durch Funkenentladung der Zündkerze 22 jedes Zylinders 21 gezündet.
Ein Abgasrohr 23 des Motors 11 ist mit einem Abgassensor 24 (einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, einem Sauerstoff-Sensor oder dergleichen) zum Detektieren eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, einer Fett/Mager-Bestimmung oder dergleichen des Luft-Kraftstoff-Gemisches basierend auf einem Abgas vorgesehen, und ein Katalysator 25 wie ein Dreiwege-Katalysator oder dergleichen zum Reinigen des Abgases ist auf der stromabwärts gelegenen Seite des Abgassensors 24 vorgesehen.
Ein Kühlmitteltemperaturfühler 26 zum Detektieren einer Kühlmitteltemperatur und ein Klopfsensor 27 zum Erfassen von Klopfen sind an einem Zylinderblock des Motors 11 angebracht. Ein Kurbelwinkelsensor 29 zum Ausgeben eines Impulssignals jedes Mal, wenn sich eine Kurbelwelle 28 um einen vorbestimmten Kurbelwinkel dreht, ist an einer äußeren Umfangsseite der Kurbelwelle 28 befestigt, und ein Kurbelwinkel und eine Motordrehzahl werden basierend auf einem Kurbelwinkelsignal des Kurbelwinkelsensors 29 detektiert.
Die Ausgänge dieser verschiedenen Sensoren werden in ein ECU 40 eingespeist. Das ECU 40 ist eine elektronische Steuereinheit, die hauptsächlich einen Mikrocomputer beinhaltet und verschiedene Steuerungen der Motoren 11 unter Verwendung von Detektionssignalen durchführt, die von den verschiedenen Sensoren detektiert werden. Das ECU 40 berechnet eine Kraftstoffeinspritzmenge gemäß einem Motorbetriebszustand, um eine Kraftstoffeinspritzung des Kraftstoffeinspritzventils 30 zu steuern, und steuert einen Zündzeitpunkt der Zündkerzen 22. Die Zündkerze 22 und das Kraftstoffeinspritzventil 30 werden von einer Fahrzeugbatterie 51 mit Strom versorgt.
Das ECU 40 beinhaltet einen Mikrocomputer 41 zur Motorsteuerung (einen Mikrocomputer zur Steuerung des Motors 11) und eine elektronische Antriebseinheit (EDU) 42 zum Antreiben eines Injektors bzw. einer Einspritzvorrichtung und dergleichen. Der Mikrocomputer 41 berechnet eine erforderliche Einspritzmenge gemäß den Betriebszuständen des Motors (z.B. Motordrehzahl, Motorlast usw.), erzeugt aus einer aus der erforderlichen Einspritzmenge berechneten Einspritzdauer einen Einspritzimpuls und gibt den Einspritzimpuls an die EDU 42 aus. In der EDU 42 wird das Kraftstoffeinspritzventil 30 entsprechend dem Einspritzimpuls geöffnet, um den Kraftstoff mit der erforderlichen Einspritzmenge einzuspritzen. Der Mikrocomputer 41 entspricht einer „Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung“ .
Die EDU 42 ist mit einem Antriebs-IC 45, einem Niederspannungsnetzteil 46, einem Hochspannungsnetzteil 47, einem Spannungsschaltkreis 48 und einer Stromdetektionsschaltung 49 ausgestattet. Der Spannungsschaltkreis 48 ist ein Schaltkreis, in dem eine an das Kraftstoffeinspritzventil 30 jedes Zylinders 21 angelegte Betriebsspannung zwischen einer Hochspannung V2 und einer Niederspannung V1 geschaltet wird. Insbesondere wird einer Spule des Kraftstoffeinspritzventils 30 entweder vom Niederspannungsnetzteil 46 oder vom Hochspannungsnetzteil 47 durch Ein- und Ausschalten des Schaltelements ein Antriebsstrom zugeführt (nicht dargestellt). Das Niederspannungsnetzteil 46 verfügt über eine Niederspannungsausgangsschaltung zum Anlegen der Batteriespannung (Niederspannung V1) der Batterie 51 an das Kraftstoffeinspritzventil 30. Das Hochspannungsnetzteil 47 verfügt über eine Hochspannungsausgangsschaltung (Boost-Schaltung), die die Hochspannung V2 (Boost-Spannung bzw. verstärkte Spannung) anlegt, die durch Anheben der Batteriespannung auf 40 V bis 70 V am Kraftstoffeinspritzventil 30 erreicht wird.
Wenn das Kraftstoffeinspritzventil 30 durch den Einspritzimpuls zum Öffnen gebracht wird, werden die Niederspannung V1 und die Hochspannung V2 geschaltet und in Zeitreihen bzw. Zeitserien an das Kraftstoffeinspritzventil 30 angelegt. In diesem Fall wird die Hochspannung V2 in einer Anfangsphase der Ventilöffnung angelegt, um die Reaktionsfähigkeit des Kraftstoffeinspritzventils 30 auf eine Ventilöffnung sicherzustellen, und die Niederspannung V1 wird anschließend angelegt, um den Ventilöffnungszustand des Kraftstoffeinspritzventils 30 aufrechtzuerhalten.
Die Stromdetektionsschaltung 49 erfasst bzw. detektiert einen Erregerstrom, wenn das Kraftstoffeinspritzventil 30 zum Öffnen angetrieben wird, und das Detektionsergebnis wird sequentiell an den Antriebs-IC 45 ausgegeben. Die Stromdetektionsschaltung 49 kann eine bekannte Konfiguration aufweisen und beinhaltet beispielsweise einen Nebenschlusswiderstand (Shunt) und einen Vergleicher bzw. Komparator.
Das Kraftstoffeinspritzventil 30 wird nun mit Bezug auf 2 beschrieben. Das Kraftstoffeinspritzventil 30 beinhaltet eine Spule 31 zum Erzeugen einer elektromagnetischen Kraft durch Bestromung bzw. Erregung, eine Nadel 33 (Ventilkörper), die integral mit einem Kolben 32 (beweglicher Kern) durch die elektromagnetische Kraft angetrieben wird, und einen Körper 35 zur Aufnahme eines Federelements 34 zum Drücken des Kolbens 32 in eine Richtung entgegengesetzt zu einer Ventilschließrichtung, der Nadel 33 und dergleichen. Der Körper 35 besteht aus einem magnetischen Material und konfiguriert bzw. bildet einen Magnetkreis im Kraftstoffeinspritzventil 30.
Wenn die Bestromung der Spule 31 entsprechend einer Erhöhung des Einspritzimpulses gestartet wird, bewegen sich der Kolben 32 und die Nadel 33 in eine Ventilöffnungsstellung gegen eine Druckkraft des Federelements 34. Dadurch wird die Nadel 33 von einem Einspritzloch 36 des Körpers 35 getrennt und das Kraftstoffeinspritzventil 30 wird zu einem offenen Zustand des Ventils. Somit wird die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt. Wenn die Bestromung der Spule 31 mit einem Abfall des Einspritzimpulses gestoppt wird, kehren der Kolben 32 und die Nadel 33 durch die Druckkraft des Federelements 34 in eine Ventilschließposition zurück, wodurch das Kraftstoffeinspritzventil 30 in einen geschlossenen Ventilzustand gebracht wird und die Kraftstoffeinspritzung gestoppt wird. In der folgenden Beschreibung wird eine Position, bei der der Kolben 32 gegen einen Anschlag stößt, um die weitere Bewegung in Ventilöffnungsrichtung zu begrenzen, als „volle Hubposition“ der Nadel 33 bezeichnet.
Der Körper 35 ist mit einer Aufnahmekammer 37 zur Aufnahme der Nadel 33 und einer Drucksteuerkammer 38 zur Aufnahme eines Befehlskolbens versehen, der in Ventilöffnungsrichtung und Ventilschließrichtung entsprechend einer Änderung eines Kraftstoffinnendrucks gleitet. Der Kraftstoffdruck wird über einen Befehlskolben auf den Kolben 32 ausgeübt, um die Nadel 33 in Ventilschließrichtung zu drücken. Wenn die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, wird der Kraftstoffdruck in der Druckregelkammer 38 gleich oder niedriger als ein vorgegebener Wert, so dass sich der Befehlskolben in Ventilöffnungsrichtung bewegt. Dadurch übersteigt der Kraftstoffdruck in der Aufnahmekammer 37 den Kraftstoffdruck in der Druckregelkammer 38, und eine Kraft in Ventilöffnungsrichtung wird auf die Nadel 33 aufgebracht. Wie vorstehend beschrieben, nimmt in der Konfiguration, in der die Nadel 33 durch Ausnutzung des Kraftstoffdrucks in die Ventilschließposition gedrückt wird, die Reaktionsfähigkeit der Ventilöffnung zum Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung mit steigendem Kraftstoffdruck (Kraftstoffdruck) ab. Bei der Bestimmung des Einspritzimpulses für die erforderliche Einspritzmenge wird der Einspritzimpuls entsprechend dem Kraftstoffdruck eingestellt.
Anschließend wird unter Bezugnahme auf 3 der vom Antriebs-IC 45 und dem Spannungsschaltkreis 48 ausgeführte Fahrbetrieb des Kraftstoffeinspritzventils 30 basierend auf dem Einspritzimpuls beschrieben.
Zu einem Zeitpunkt ta1 wird die Hochspannung V2 entsprechend dem Anstieg des Einspritzimpulses an das Kraftstoffeinspritzventil 30 angelegt. Wenn der Antriebsstrom einen vorgegebenen Soll-Spitzenwert Ip zu einem Zeitpunkt ta2 erreicht, wird das Anlegen der Hochspannung V2 gestoppt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Nadelhub zu einem Zeitpunkt gestartet, zu dem der Antriebsstrom den Soll-Spitzenwert Ip erreicht, oder zu einem Zeitpunkt unmittelbar bevor der Antriebsstrom den Soll-Spitzenwert Ip erreicht, und die Kraftstoffeinspritzung wird zusammen mit dem Nadelhub gestartet. Die Bestimmung, ob der Antriebsstrom den Soll-Spitzenwert Ip erreicht hat oder nicht, erfolgt basierend auf einem von der Stromdetektionsschaltung 49 detektierten bzw. erfassten Detektionsstrom. Mit anderen Worten wird in einer Ladezeitdauer (ta1 bis ta2) bestimmt, ob der Detektionsstrom gleich oder größer als Ip im Antriebs-IC 45 geworden ist oder nicht, und zu dem Zeitpunkt, zu dem der detektierte Strom gleich oder größer als der Soll-Spitzenwert Ip geworden ist, führt die Spannungsumschaltung 48 das Schalten der angelegten Spannung durch (V2-Anwendungsstopp).
Zu einem Zeitpunkt ta3 wird die Niederspannung V1, die die Batteriespannung ist, an das Kraftstoffeinspritzventil 30 angelegt. Dadurch wird nach Erreichen der vollen Hubposition der Nadel 33 der volle Hubzustand beibehalten und die Kraftstoffeinspritzung wird fortgesetzt. Danach, wenn der Einspritzimpuls zu einem Zeitpunkt ta5 abgeschaltet wird, wird das Anlegen der Spannung an das Kraftstoffeinspritzventil 30 gestoppt und der Antriebsstrom wird auf null gesetzt. Anschließend wird der Nadelhub zusammen mit dem Stopp der Spulenerregung des Kraftstoffeinspritzventils 30 beendet und die Kraftstoffeinspritzung entsprechend gestoppt.
In dem vorstehend beschriebenen magnetgesteuerten Kraftstoffeinspritzventil 30 wird zusammen mit der Bestromung ein magnetischer Fluss erzeugt. Der magnetische Fluss nimmt mit steigendem Stromwert zu und konvergiert zu einem dem Stromwert entsprechenden Wert (z.B. siehe Zeit ta4 bis ta5). Der so erzeugte Magnetfluss wird nicht unmittelbar nach Abschluss der Bestromung eliminiert, sondern verbleibt im magnetischen Materialabschnitt des Kraftstoffeinspritzventils 30, wie beispielsweise der Spule 31, und nimmt mit fortschreitender Zeit ab. Dann, zu einem Zeitpunkt ta7 nach einem Zeitpunkt ta6, an dem die Nadel 33 in die Ventilschließposition zurückgeführt wird, wird der Magnetfluss eliminiert. In der folgenden Beschreibung wird der nach Abschluss der Bestromung bzw. nach Erregung verbleibende Magnetfluss als Restmagnetfluss bezeichnet.
Wenn ein Zeitraum vom Ende einer vorherigen Injektion bzw. Einspritzung bis zum Beginn einer nachfolgenden Injektion bzw. Einspritzung länger ist als ein Zeitraum (Restdauer), in dem der Magnetfluss erhalten bleibt, wird ein Einfluss des magnetischen Restflusses auf die nachfolgende Einspritzung vermieden. In der vorliegenden Ausführungsform wird die mehrstufige Einspritzung, bei der der Kraftstoff innerhalb eines Verbrennungszyklus mehrfach eingespritzt wird, aktiviert und die mehrstufige Einspritzung wird zum Zeitpunkt einer hohen Belastung oder zum Zeitpunkt eines Beschleunigungsvorgangs durchgeführt. Eine Intervallzeitdauer zwischen der Einspritzung einer vorhergehenden Stufe (nachfolgend als Vorstufeneinspritzung bezeichnet) und der Einspritzung einer nachfolgenden Stufe (nachfolgend als Nachstufeneinspritzung bezeichnet) in der mehrstufigen Einspritzung ist innerhalb eines vorgegebenen Bereichs variabel und wird entsprechend der Motordrehzahl und dergleichen eingestellt. Hier, wenn die Intervalldauer kürzer ist als die Restzeit, wirkt sich der Einfluss des magnetischen Restflusses auf die Nachstufeneinspritzung aus. Im Folgenden wird der Einfluss des magnetischen Restflusses mit Bezug auf 4 beschrieben. 4 veranschaulicht die Vorstufeneinspritzung und die Nachstufeneinspritzung in der mehrstufigen Einspritzung und gibt aus Gründen der Übersichtlichkeit auch Änderungen des Stroms, des magnetischen Flusses und der Position der Nadel durch zweipunktförmige Kettenlinien an, wenn es keinen Einfluss des magnetischen Restflusses gibt.
Wenn die Bestromung für die Vorstufeneinspritzung zu einem Zeitpunkt tb1 gestartet wird, steigt der Magnetfluss mit steigendem Antriebsstrom. Wenn der Antriebsstrom durch die Umschaltung von Hochspannung V2 auf Niederspannung V1 (Zeit tb2) abnimmt, sinkt der Magnetfluss entsprechend und konvergiert zu einem Wert, der dem Antriebsstrom zum Zeitpunkt der Niederspannung V1 (Zeit tb4) entspricht. Zu einem Zeitpunkt tb5, zu dem die Bestromung beendet ist, beginnt sich die Nadel 33 von der vollen Hubposition in Richtung Ventilschließposition zu bewegen. In Verbindung mit dem obigen Vorgang nimmt auch der magnetische Restfluss allmählich ab.
Wenn die Rückführung der Nadel 33 in die Ventilschließposition abgeschlossen ist und die Bestromung für die Nachstufeneinspritzung zu einem Zeitpunkt tb6 gestartet wird, zu dem der Magnetfluss erhalten bleibt, steigt der Stromwert durch die Wirkung des Restmagnetflusses schnell an, und die Bewegung der Nadel 33 in Ventilöffnungsrichtung wird zurückgeschoben. Da die Reaktionsfähigkeit des Einspritzventils höher ist als bei keinem Restmagnetfluss, wird auf diese Weise eine Zeitspanne verkürzt, die die Nadel 33 benötigt, um die volle Hubposition zu erreichen (siehe Zeit tb6 bis tb8). Dadurch ist im Vergleich zur gleichen Impulsbreite eine Zeitspanne, in der die Nadel 33 in der volle Hubposition gehalten wird, länger als bei keinem magnetischen Restfluss, und die tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge übersteigt die erforderliche Einspritzmenge.
Wie vorstehend beschrieben, ist der magnetische Restfluss unmittelbar nach Abschluss der Bestromung der größte und nimmt mit zunehmendem Zeitablauf ab. Aus diesem Grund, da ein Intervall zwischen der vorhergehenden und nachfolgenden Einspritzung kleiner ist, ist die Wirkung des magnetischen Restflusses stärker ausgeprägt und eine Abweichung zwischen der tatsächlichen Kraftstoffeinspritzmenge und der erforderlichen Einspritzmenge wird größer.
Die Abweichung der tatsächlichen Einspritzmenge von der erforderlichen Einspritzmenge durch den Einfluss des magnetischen Restflusses behindert die Optimierung der Kraftstoffeinspritzmenge. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird unter Berücksichtigung einer solchen Situation die oben genannte Abweichung durch eine Korrektur (Pulskorrekturverarbeitung) unter Berücksichtigung des Restmagnetflusses in Bezug auf die Nachstufeneinspritzung in der mehrstufigen Einspritzung reduziert. Im Folgenden wird ein Impulskorrekturverfahren mit Bezug auf 5 beschrieben. Das Impulskorrekturverfahren wird ausgeführt, wenn die ECU 40 (Mikrocomputer 41) eine Impulsbreite der Nachstufeneinspritzung bestimmt.
In Schritt S11 im Pulsbreitenkorrekturverfahren wird bestimmt, ob die mehrstufige Einspritzung in der aktuellen Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird oder nicht. Wird in Schritt S11 eine negative Bestimmung vorgenommen, wird die Impulskorrektur so beendet, wie sie ist. Wenn in Schritt S11 eine positive Bestimmung vorgenommen wird, fährt das Verfahren mit Schritt S12 fort. In Schritt S12 wird ein Anfangswert des Restmagnetflusses, genauer gesagt, ein Wert des Restmagnetflusses zum Zeitpunkt des Abschlusses der Erregung bzw. Bestromung, entsprechend der Einspritzimpulsbreite und dem Kraftstoffdruck zum Zeitpunkt der Vorstufeneinspritzung berechnet. Insbesondere speichert der Mikrocomputer 41 eine Speicherabbildung bzw. Variablenbeziehung, die eine Beziehung zwischen dem Anfangswert des magnetischen Restflusses, der Einspritzimpulsbreite und dem Kraftstoffdruck anzeigt, und berechnet den Anfangswert des magnetischen Restflusses in Bezug auf die Variablenbeziehung.
Bei dem Kraftstoffeinspritzventil 30, das in der vorliegenden Ausführungsform dargestellt ist, besteht die Tendenz, dass die Reaktionsfähigkeit der Ventilöffnung geringer wird, wenn der Kraftstoffdruck aus strukturellen Gründen höher wird. Der angestrebte Spitzenwert Ip wird unter Berücksichtigung der oben genannten Verschlechterung der Reaktionsfähigkeit angehoben. Mit anderen Worten wird die Breite des Einspritzimpulses (im Einzelnen eine Zeitspanne, in der die Hochspannung V2 angelegt wird) länger eingestellt. Dadurch steigt der Strom zum Zeitpunkt der Bestromung (siehe Zweipunkt-Kettenlinie in 3) und der Anfangswert des magnetischen Restflusses kann steigen. Mit der Berechnung des Anfangswertes des Restmagnetflusses unter Berücksichtigung des Kraftstoffdrucks wird die Genauigkeit verbessert.
Nachdem das Verfahren von Schritt S12 ausgeführt wurde, wird in Schritt S 13 eine Intervallzeitdauer bis zum Start der Nachstufeneinspritzung festgelegt. Insbesondere liest der Mikrocomputer 41 eine Intervallzeit, die im Voraus als Reaktion auf die Einspritzanforderung berechnet wurde.
Nachdem das Verfahren von Schritt S13 ausgeführt wurde, wird in Schritt S 14 der magnetische Restfluss berechnet. In dem Mikrocomputer 41 wird eine Beziehung zwischen dem Anfangswert des magnetischen Restflusses und der Intervallzeitdauer im Voraus in einem abgebildeten Zustand gespeichert, und der magnetische Restfluss zum Zeitpunkt des Beginns der Nachstufeneinspritzung wird gemäß der Variablenbeziehung, dem Anfangswert des in Schritt S12 berechneten magnetischen Restflusses und der in Schritt S13 spezifizierten Intervallzeitdauer berechnet.
Im folgenden Schritt S15 wird ein Korrekturkoeffizient zur Korrektur der Impulsbreite der Nachstufeneinspritzung entsprechend dem berechneten magnetischen Restfluss berechnet. Wie in 6 dargestellt, wird der Korrekturkoeffizient 1 (Eins), wenn der berechnete magnetische Restfluss 0 (Null) ist, und kleiner, wenn der magnetische Restfluss zunimmt, d.h. wenn die Intervallzeitdauer kürzer wird. In Schritt S16 wird die Impulsbreite der Nachstufeneinspritzung unter Verwendung des in Schritt S 15 berechneten Korrekturkoeffizienten (durch Multiplikation) korrigiert. Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge durch den Einfluss des magnetischen Restflusses zu hoch wird, wird die Impulsbreite reduziert, um die Abweichung auszugleichen (siehe 7).
In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Funktion zum Berechnen des magnetischen Restflusses basierend auf der Impulsbreite der Vorstufeneinspritzung, dem Kraftstoffdruck und der Intervallzeitdauer bis zum Beginn der Nachstufeneinspritzung (Schritte S12 bis S14) einer „Informationserfassungseinheit“, und die Funktion zum Ändem der Impulsbreite über den Korrekturkoeffizienten (Schritte S15 bis S16) entspricht einer „Korrektureinheit“.
Gemäß der ersten Ausführungsform, die vorstehend ausführlich beschrieben wird, ergeben sich die folgenden hervorragenden Vorteile.
Zum Zeitpunkt der mehrstufigen Einspritzung wird der Modus der Nachstufeneinspritzung unter Berücksichtigung des Einflusses der Vorstufeneinspritzung auf die Nachstufeneinspritzung korrigiert. Wenn beispielsweise der zum Zeitpunkt der Vorstufeneinspritzung erzeugte Magnetfluss erhalten bleibt und die Einspritzmenge in der Nachstufeneinspritzung durch den Einfluss des magnetischen Restflusses überhöht wird, wird die Korrektur durchgeführt, um die Einspritzmenge der Nachstufeneinspritzung zu reduzieren. Dadurch kann eine Abweichung zwischen der erforderlichen Einspritzmenge und der tatsächlichen Einspritzmenge gemildert werden, was zur Optimierung der Einspritzmenge beitragen kann.
Da der Modus der Nachstufeneinspritzung unter Berücksichtigung des Einflusses der Vorstufeneinspritzung korrigiert wird, entfällt zudem die Bestimmung der Intervallzeitdauer zwischen der Vorstufeneinspritzung und der Nachstufeneinspritzung unter Berücksichtigung des magnetischen Restflusses. Da der Einfluss des magnetischen Restflusses auch bei kurzen Intervallen aufgehoben werden kann, kann die mehrstufige Einspritzung gefördert und der Verbrennungszustand entsprechend verbessert werden.
Wenn der magnetische Restfluss aus dem Kraftstoffdruck, der Intervallzeitdauer und dergleichen geschätzt wird, kann der Korrekturkoeffizient vor Beginn der Nachstufeneinspritzung berechnet werden, und die Anwendung des Korrekturkoeffizienten kann auf eine Verzögerung bei der tatsächlichen Durchführung der mehrstufigen Einspritzung eingeschränkt werden.
Da die Intervallzeitdauer zwischen der Vorstufeneinspritzung und der Nachstufeneinspritzung kürzer ist, wird der Einfluss (magnetischer Restfluss) zum Zeitpunkt der Vorstufeneinspritzung größer. Da der magnetische Restfluss zu Beginn der Nachstufeneinspritzung größer ist, bewegt sich die Nadel 33 in der Nachstufeneinspritzung leichter in Ventilöffnungsrichtung, wodurch die tatsächliche Einspritzmenge größer sein kann als die erforderliche Einspritzmenge. Wenn also die Ausgabezeitspanne des Einspritzimpulses stärker verkürzt wird, so wie die Intervallzeitdauer mehr verkürzt wird, kann der Einfluss des magnetischen Restflusses vorzugsweise aufgehoben werden.
<Zweite Ausführungsform>
Bei der ersten Ausführungsform wird die Abweichung zwischen der erforderlichen Einspritzmenge und der tatsächlichen Einspritzmenge reduziert, indem die Impulsbreite der Nachstufeneinspritzung entsprechend dem Kraftstoffdruck und der Impulsbreite zum Zeitpunkt der Vorstufeneinspritzung, der Intervallzeitdauer bis zur Nachstufeneinspritzung und dergleichen (entsprechend dem „Parameter“) korrigiert wird. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch die spezifische Konfiguration (Inhalt des Korrekturverfahrens) zur Reduzierung der Abweichung zwischen der erforderlichen Einspritzmenge und der auszuführenden Einspritzmenge. Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 8 bis 10 das Korrekturverfahren zum Zeitpunkt der mehrstufigen Einspritzung in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Das in 8 dargestellte Korrekturverfahren für die angelegte Spannung ist grob unterteilt in einen Teil zum Erfassen bzw. Erahnen eines Parameters, der den Einfluss der Vorstufeneinspritzung auf die Nachstufeneinspritzung angibt, und in einen Teil zum Korrigieren des Kraftstoffeinspritzmodus basierend auf dem Ergebnis, ähnlich dem Korrekturverfahren in der ersten Ausführungsform (siehe 5). In den obigen Teilen ist das Teil zum Erfassen des Einflusses der Vorstufeneinspritzung (Schritte S22 bis S24) das gleiche wie das Verfahren der vorstehend beschriebenen Schritte S11 bis S14, so dass eine Beschreibung dieses Teils entfällt.
Nachdem der magnetische Restfluss zu Beginn der Nachstufeneinspritzung in den Schritten S22 bis S24 berechnet wurde, wird basierend auf dem Berechnungsergebnis ein Korrekturkoeffizient zur Korrektur der angelegten Spannung in der Nachstufeneinspritzung (insbesondere als s Boostlevel bzw. Verstärkungspegel der Hochspannung V2) bestimmt. Wie in 9 dargestellt, wird der Korrekturkoeffizient 1, wenn der berechnete magnetische Restfluss 0 ist, und kleiner, wenn der magnetische Restfluss zunimmt, d.h. wenn die Intervallzeitdauer kürzer wird. In Schritt S26 wird der Boostlevel (bzw. Verstärkungsgrad) der Hochspannung V2 in der Nachstufeneinspritzung durch Verwendung (durch Multiplikation) des in Schritt S25 berechneten Korrekturkoeffizienten korrigiert. Das Hochspannungsnetzteil 47 in der vorliegenden Ausführungsform weist mehrere Ausgangseinheiten mit unterschiedlichen Ausgangsspannungen auf und kann die Ausgangsspannung durch Umschalten der Ausgangseinheiten entsprechend dem Korrekturergebnis ändern.
Wenn der Einfluss des Restmagnetflusses die Nachstufeneinspritzung beeinflusst, wird der Boostlevel in der Nachstufeneinspritzung abgesenkt, wie in 10 dargestellt. Da der Ladedruck niedriger ist, ist die Zeitspanne, die die Nadel 33 benötigt, um die volle Hubposition zu erreichen, länger und die Kraftstoffeinspritzmenge ist kleiner als bei gleicher Einspritzpulsbreite. Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge durch den Einfluss des magnetischen Restflusses überhöht wird, wird der Boostlevel abgesenkt bzw. verringert, um die Abweichung zu kompensieren und so zur Optimierung der Kraftstoffeinspritzmenge beizutragen.
Wenn der Einfluss der Vorstufeneinspritzung auf die Nachstufeneinspritzung einwirkt, kann die in der vorliegenden Ausführungsform dargestellte Korrektur des Boostlevels und die in der ersten Ausführungsform dargestellte Korrektur der Einspritzimpulsbreite kombiniert werden, um die Abweichung zwischen der erforderlichen Einspritzmenge und der tatsächlichen Einspritzmenge durch den Einfluss zu reduzieren.
<Dritte Ausführungsform>
In der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform wird die Konfiguration verwendet, bei der aus dem Modus der Vorstufeneinspritzung der Grad des Einflusses auf die Nachstufeneinspritzung geschätzt wird. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Wirkung der Nachstufeneinspritzung tatsächlich gemessen wird. Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 4 und 10 eine charakteristische Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, insbesondere ein Korrekturkoeffizienten-Einstellverfahren, das vom Mikrocomputer 41 ausgeführt wird, wenn die mehrstufige Einspritzung als Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird.
Bei dem in 10 dargestellten Verfahren zur Einstellung des Korrekturkoeffizienten wird in Schritt S31 bestimmt, ob die Vorstufeneinspritzung in der Mehrstufeneinspritzung durchgeführt wird oder nicht, insbesondere ob die Hochspannung V2 angelegt wird oder nicht. Wenn in Schritt S31 eine bestätigende Bestimmung vorgenommen wird, fährt das Verfahren mit Schritt S32 fort. In Schritt S32 wird bestimmt, ob es sich um einen Zeitpunkt handelt, zu dem der Stromwert des Antriebsstroms einen vorgegebenen Wert erreicht. Wenn in Schritt S32 eine negative Bestimmung vorgenommen wird, wird das Haupteinstellverfahren so beendet, wie es ist bzw. steht. Wenn in Schritt S32 eine positive Bestimmung vorgenommen wird, fährt das Verfahren mit Schritt S33 fort. In Schritt S33 wird eine erforderliche Zeitspanne vom Beginn der Bestromung bis zum Erreichen des vorgegebenen Wertes durch den Stromwert berechnet. Danach wird das aktuelle Einstellverfahren beendet.
Zurück zur Beschreibung von Schritt S31, wenn in Schritt S31 eine negative Bestimmung vorgenommen wird, d.h. wenn bestimmt wird, dass die Vorstufeneinspritzung in der Mehrstufeneinspritzung nicht durchgeführt wird, fährt das Verfahren mit Schritt S34 fort. In Schritt S34 wird bestimmt, ob die Nachstufeneinspritzung in der mehrstufigen Einspritzung im Gange ist oder nicht, genauer gesagt, ob die Hochspannung V2 angelegt wird oder nicht. Wenn in Schritt S34 eine negative Bestimmung vorgenommen wird, wird das Haupteinstellverfahren so beendet, wie es ist. Wenn in Schritt S34 eine positive Bestimmung vorgenommen wird, fährt das Verfahren mit Schritt S35 fort.
In Schritt S35 wird bestimmt, ob es sich um einen Zeitpunkt handelt, zu dem der Stromwert des Antriebsstroms einen vorgegebenen Wert erreicht. Wenn in Schritt S35 eine negative Bestimmung vorgenommen wird, wird das Haupteinstellverfahren so beendet, wie es ist. Wenn in Schritt S35 eine positive Bestimmung vorgenommen wird, fährt das Verfahren mit Schritt S36 fort. In Schritt S36 wird eine erforderliche Zeitspanne vom Beginn der Bestromung bis zum Erreichen des vorgegebenen Wertes durch den Stromwert berechnet.
Nachdem das Verfahren von Schritt S36 ausgeführt wurde, wird in Schritt S37 eine Differenz in der erforderlichen Zeitdauer berechnet. Wenn die Nachstufeneinspritzung unter der Bedingung gestartet wird, dass der in der Vorstufeneinspritzung erzeugte Magnetfluss erhalten bleibt, ändert sich die Art der Erhöhung des Antriebsstroms. Genauer gesagt, steigt der Antriebsstrom durch den Einfluss des magnetischen Restflusses mit höherer Geschwindigkeit an (siehe 4). Aus diesem Grund verkürzt sich die erforderliche Zeit im Vergleich zu dem Fall, dass kein Einfluss des magnetischen Restflusses besteht. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die in Schritt S37 berechnete Differenz in der erforderlichen Zeitdauer den „Korrespondenzinformationen“, die den Einfluss des magnetischen Restflusses angeben.
Im folgenden Schritt S38 wird ein Korrekturkoeffizient basierend auf der in Schritt S37 berechneten Differenz in der erforderlichen Zeitdauer eingestellt. Genauer gesagt, speichert der Mikrocomputer 41 eine Variablenbeziehung (siehe 11), die den Zusammenhang zwischen der Differenz in der erforderlichen Zeitdauer und dem Korrekturkoeffizienten darstellt, und bestimmt den Korrekturkoeffizienten in Bezug auf die Variablenbeziehung. Der ermittelte Korrekturkoeffizient wird in Verbindung mit einer variablen Bedingung, wie beispielsweise einer Intervallzeitdauer, gespeichert.
In der Variablenbeziehung ist der Korrekturkoeffizient 1, wenn die Differenz in der erforderlichen Zeitdauer 0 ist, und der Korrekturkoeffizient ist kleiner (der Grad der Korrektur ist größer), wenn die Differenz in der erforderlichen Zeitdauer groß ist als diejenige, wenn die Differenz in der erforderlichen Zeitdauer klein ist.
Nachdem der Korrekturkoeffizient in Schritt S38 eingestellt wurde, ist das aktuelle Einstellverfahren abgeschlossen. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform wird in der vorliegenden Ausführungsform, da der Korrekturkoeffizient sowohl in Bezug auf den Antriebsstrom in der Vorstufeneinspritzung als auch auf den Antriebsstrom in der Nachstufeneinspritzung eingestellt wird, der diesmal eingestellte Korrekturkoeffizient nicht auf die mehrstufige Einspritzung angewendet, die das Detektionsziel ist. Mit anderen Worten, der eingestellte Korrekturwert wird auf die nachfolgenden Verbrennungszyklen desselben Zylinders angewendet, genauer gesagt, der Verbrennungszyklus, der unter der gleichen Bedingung ausgeführt wird wie zum Zeitpunkt der Einstellung des Korrekturkoeffizienten, und der Kraftstoffeinspritzmodus wird durch Anwendung des eingestellten Korrekturkoeffizienten korrigiert. Die Korrektur kann durch Einstellen der Ausgangsperiode bzw. -zeitdauer des Einspritzimpulses, wie in der ersten Ausführungsform dargestellt (siehe z.B. 7) oder durch Einstellen des Boostlevels der Hochspannung V2 (siehe z.B. 9) erfolgen.
Wie vorstehend im Detail beschrieben, kann die Sicherheit des Korrekturkoeffizienten entsprechend verbessert werden, wenn aus der Differenz zwischen der Wellenform des Antriebsstroms zum Zeitpunkt der Vorstufeneinspritzung und der Wellenform des Antriebsstroms zum Zeitpunkt der Nachstufeneinspritzung ermittelt wird, wie stark der Einfluss der Vorstufeneinspritzung auf die Nachstufeneinspritzung wirkt.
<Andere Ausführungsformen>
In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen wurde eine Konfiguration beschrieben, bei der der Kraftstoff in zwei Teile geteilt und in einen einzigen Verbrennungszyklus eingespritzt wird, wobei die Anzahl der Teilungen beliebig ist. Wenn die Anzahl der Teilungen 3 oder mehr beträgt, besteht die Möglichkeit, dass sich der Einfluss der vorangegangenen Kraftstoffeinspritzung(en) summiert. Wenn beispielsweise die zweite Kraftstoffeinspritzung von der ersten Kraftstoffeinspritzung und die dritte Kraftstoffeinspritzung von der ersten und zweiten Kraftstoffeinspritzung beeinflusst werden, ist es vorzuziehen, dass die zweite Kraftstoffeinspritzung und die dritte Kraftstoffeinspritzung voneinander getrennt werden, um die Art der Korrektur zu bestimmen.
In jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist der Fall, bei dem die Einspritzmenge in der Vorstufeneinspritzung und die Einspritzmenge in der Nachstufeneinspritzung übereinstimmen, exemplarisch dargestellt, aber die Einspritzmenge in jeder Einspritzung im Falle der Durchführung der geteilten Einspritzung ist beliebig. Die Einspritzmengen der vorhergehenden Stufe und der nachfolgenden Stufe können entsprechend dem Betriebszustand des Motors 11 oder dergleichen variiert werden. Da die Einspritzmenge der Nachstufeneinspritzung kleiner ist, wird der Einfluss des Fehlers zwischen der erforderlichen Einspritzmenge und der tatsächlichen Einspritzmenge größer. Angesichts der vorstehend beschriebenen Umstände ist es technisch sinnvoll, die vorstehende Korrektur zu konfigurieren, wenn die Einspritzmenge der Nachstufeneinspritzung klein ist, z.B. wenn die Einspritzmenge der Nachstufeneinspritzung niedriger ist als die Einspritzmenge der Vorstufe.
Wenn die Bestromung des Kraftstoffeinspritzventils 30 abgeschlossen ist, kehrt die Nadel 33 in die Ausgangsposition zurück. Die Nadel 33 kann zurückspringen und sich ruckartig bewegen bzw. rucken, wenn die Nadel 33 in ihre Ausgangsposition zurückgeführt wird. Wenn die nächste Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, bevor das Rucken gestoppt wird, kann der Einfluss des Ruckens bzw. des Rucks die nächste Einspritzung beeinflussen. Daher ist es für den Fall, dass sich der Einstellbereich der Intervallzeitdauer der Vorstufeneinspritzung und der Nachstufeneinspritzung mit der Ruckzeitdauer überschneidet, d.h. wenn die Kraftstoffeinspritzung während des Ruckens gestartet wird, vorzuziehen, eine Konfiguration anzunehmen, bei der die Wirkung des Ruckens zu der oben genannten Korrektur, die an der Nachstufeneinspritzung beteiligt ist, hinzugefügt wird, um den Einspritzmodus zu korrigieren.
Der Antriebsstrom, wenn das Einspritzventil 30 angetrieben wird, ist abhängig von der Spannung. Wenn das Ventil durch Anlegen der Batteriespannung (Niederspannung (V1)) auf offen gehalten wird, kann der magnetische Restfluss in Abhängigkeit von der Batteriespannung steigen oder sinken. Unter Berücksichtigung der Möglichkeit, dass die Batteriespannung durch Alterungseinflüsse o.ä. von der Referenzspannung abweicht, wenn der Einfluss der Vorstufeneinspritzung nach der Impulsbreite zum Zeitpunkt der Vorstufeneinspritzung, dem Kraftstoffdruck und der Intervallzeitdauer bis zum Beginn der Nachstufeneinspritzung berechnet wird, ist es vorzuziehen, neben diesen verschiedenen Informationen auch die Batteriespannung (z.B. die Spannung zum Zeitpunkt des Endes der Vorstufeneinspritzung) zu berücksichtigen.
Bei der ersten und zweiten Ausführungsform wird der Anfangswert des Restmagnetflusses nach der Impulsbreite und dem Kraftstoffdruck der Vorstufeneinspritzung bei mehrstufiger Einspritzung und der Restmagnetfluss zu Beginn der Nachstufeneinspritzung nach dem Anfangswert und der Intervallzeitdauer bis zur Nachstufeneinspritzung berechnet, wobei es jedoch beliebig ist, ob die Berechnung des Anfangswertes bei der Berechnung des Restmagnetflusses zu Beginn der Nachstufeneinspritzung erfolgt oder nicht. So kann beispielsweise der magnetische Restfluss zu Beginn der Nachstufeneinspritzung direkt in Abhängigkeit von der Impulsbreite, dem Kraftstoffdruck und der Intervallzeitdauer der Vorstufeneinspritzung erhalten werden.
In der ersten und zweiten Ausführungsform wird der Korrekturwert in Abhängigkeit von der Breite des Einspritzimpulses (der Bestromungsdauer) bestimmt. Der Parameter, der den Einfluss der Vorstufeneinspritzung auf die Nachstufeneinspritzung angibt, ist nicht auf die Breite des Einspritzimpulses oder dergleichen beschränkt. Der Korrekturwert kann aus der Höhe der Bestromung (der Energiemenge) zum Kraftstoffeinspritzventil 30 bestimmt werden (z.B. der integrierte Betrag des Antriebsstroms oder der Spitzenwert des Antriebsstroms). Der Korrekturwert kann auf der Grundlage der mehreren auf den Antriebsstrom bezogenen Parameter bestimmt werden (z.B. beide Parameter der Breite des Einspritzimpulses und der Höhe der Bestromung).
In der dritten Ausführungsform werden der Antriebsstrom zum Zeitpunkt der Vorstufeneinspritzung und der Antriebsstrom zum Zeitpunkt der Nachstufeneinspritzung miteinander verglichen, und der Einfluss der Vorstufeneinspritzung wird entsprechend der Differenz in der Änderung des Antriebsstroms spezifiziert, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die obige Konfiguration beschränkt. Der Mikrocomputer 41 kann konfiguriert werden, um eine Änderung des als Referenz dienenden Antriebsstroms zu speichern und den Antriebsstrom als Referenz mit dem Antriebsstrom zum Zeitpunkt der Nachstufeneinspritzung zu vergleichen, um den Einfluss der Vorstufeneinspritzung zu bestimmen.
In der dritten Ausführungsform wird der Einfluss des magnetischen Restflusses durch Vergleichen der Zeit bis zum Erreichen des vorgegebenen Betrages durch den Antriebsstrom spezifiziert, wobei die vorliegende Offenbarung jedoch nicht auf die obige Konfiguration beschränkt ist. So kann beispielsweise der Einfluss des magnetischen Restflusses durch Vergleichen der Stromanstiegsgröße des Antriebsstroms pro Zeiteinheit nach Beginn der Bestromung oder der Einfluss des magnetischen Restflusses durch Vergleichen des Stromwertes nach Ablauf einer vorgegebenen Wartezeit ab Beginn der Bestromung miteinander spezifiziert werden.
Obwohl das in jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen dargestellte Kraftstoffeinspritzventil 30 konfiguriert ist, um die Nadel 33 in Ventilschließrichtung durch Ausnutzung des Kraftstoffdrucks zu drücken, ist es beliebig, wie die Nadel 33 gedrückt wird, und es ist nicht unbedingt erforderlich, den Kraftstoffdruck zu verwenden.
Obwohl die magnetische Flussdichte in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen nach dem Antriebsstrom berechnet wird, kann die magnetische Flussdichte mit Hilfe eines Magnetsensors oder dergleichen gemessen werden.
In jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde der Fall veranschaulicht, dass die Antriebseinheit des Kraftstoffeinspritzventils 30 ein Magnetventil ist, die spezifische Konfiguration der Antriebseinheit des Kraftstoffeinspritzventils 30 ist jedoch beliebig. So kann beispielsweise ein piezoelektrischer Aktor verwendet werden. Der Betrieb des piezoelektrischen Aktuators wird gestartet, wenn die Menge der akkumulierten Ladung maximiert ist. Wenn die Bestromung bzw. Erregung abgeschlossen ist, nimmt die Menge der elektrischen Ladung ab und der piezoelektrische Aktor kehrt in eine Ausgangsposition zurück, aber wenn die elektrische Ladung in einem Verfahren zur Verringerung der elektrischen Ladung wieder aktiviert wird (Zustand, in dem die elektrische Ladung erhalten bleibt), wird eine für den Beginn des Betriebs erforderliche Zeitspanne verkürzt. Unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Umstände kann die Abweichung zwischen der erforderlichen Einspritzmenge und der tatsächlichen Einspritzmenge durch eine Korrektur, wie z.B. eine Verkürzung der Impulsbreite, in einer Situation, in der der piezoelektrische Aktuator wieder mit Strom versorgt wird, bevor die elektrische Ladung entladen wurde, angemessen gemildert werden.

Claims

Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (41) für ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Kraftstoffeinspritzventil (30) zum Einspritzen eines Kraftstoffs in einen Verbrennungsmotor (11), wobei das Kraftstoffeinspritzsystem konfiguriert ist, um eine mehrstufige Einspritzung durchzuführen, um den Kraftstoff mehrmals in einem Verbrennungszyklus einzuspritzen, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (41) konfiguriert ist, um den Antrieb des Kraftstoffeinspritzventils zu steuern, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (41) das Folgende umfasst: eine Informationserfassungseinheit, die konfiguriert ist, um einen Parameter zu erfassen, der einen Einfluss einer Vorstufeneinspritzung auf eine Nachstufeneinspritzung in der Vorstufeneinspritzung und in der Nachstufeneinspritzung nach der Vorstufeneinspritzung in der Mehrstufeneinspritzung angibt; und eine Korrektureinheit, die konfiguriert ist, um einen Modus der Nachstufeneinspritzung basierend auf dem Parameter zu korrigieren, wobei die Informationserfassungseinheit konfiguriert ist, um als Parameter eine Intervallzeitdauer zwischen der Vorstufeneinspritzung und der Nachstufeneinspritzung zu erfassen, und die Korrektureinheit konfiguriert ist, um den Modus der Nachstufeneinspritzung basierend auf der Intervallzeitdauer zu korrigieren, wobei die Korrektureinheit konfiguriert ist, um eine Antriebszeitdauer des Kraftstoffeinspritzventils bei der Durchführung der Nachstufeneinspritzung als Korrektur des Modus der Nachstufeneinspritzung in einem Fall zu verkürzen, in dem die Intervallzeitdauer kurz ist im Vergleich zu dem Fall, in dem die Intervallzeitdauer lang ist.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Restmagnetfluss-Berechnungseinheit, die konfiguriert ist, um einen Anfangswert eines Restmagnetflusses zu berechnen, der nach Abschluss der Erregung der Vorstufeneinspritzung verbleibt, wobei die Korrektureinheit konfiguriert ist, um eine Antriebszeitdauer des Kraftstoffeinspritzventils basierend auf der Intervallzeitdauer und dem Anfangswert des Restmagnetflusses bei der Durchführung der Nachstufeneinspritzung zu korrigieren.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei beim Antreiben des Kraftstoffeinspritzventils das Kraftstoffeinspritzsystem konfiguriert ist, um eine vorbestimmte Hochspannung in Übereinstimmung mit einem Start des Antreibens des Kraftstoffeinspritzventils anzulegen und nach dem Anlegen der Hochspannung eine vorbestimmte Niederspannung anzulegen, und die Korrektureinheit konfiguriert ist, um die vorbestimmte Hochspannung, die angelegt wird, wenn die Nachstufeneinspritzung als die Korrektur des Modus der Nachstufeneinspritzung durchgeführt wird, in einem Fall zu verringern, in dem die Intervallzeitdauer kurz ist, verglichen mit einem Fall, in dem die Intervallzeitdauer lang ist.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Informationserfassungseinheit konfiguriert ist, um als Parameter eine Höhe der Bestromung am Kraftstoffeinspritzventil in der Vorstufeneinspritzung zu erfassen, und die Korrektureinheit konfiguriert ist, um den Modus der Nachstufeneinspritzung basierend auf der Höhe der Bestromung zu korrigieren.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Korrektureinheit konfiguriert ist, um die Antriebszeitdauer des Kraftstoffeinspritzventils bei der Durchführung der Nachstufeneinspritzung als Korrektur des Modus der Nachstufeneinspritzung in einem Fall zu verkürzen, in dem die Höhe der Bestromung zum Zeitpunkt der Vorstufeneinspritzung groß ist, verglichen mit einem Fall, in dem die Höhe der Bestromung gering ist.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei beim Antreiben des Kraftstoffeinspritzventils das Kraftstoffeinspritzsystem konfiguriert ist, um eine vorbestimmte Hochspannung in Übereinstimmung mit einem Start des Antreibens des Kraftstoffeinspritzventils anzulegen, und um nach dem Anlegen der Hochspannung eine vorbestimmte Niederspannung anzulegen, und die Korrektureinheit konfiguriert ist, um die vorbestimmte Hochspannung, die angelegt wird, wenn die Nachstufeneinspritzung als die Korrektur des Modus der Nachstufeneinspritzung durchgeführt wird, in einem Fall zu verringern, in dem die Höhe der Bestromung zum Zeitpunkt der Vorstufeneinspritzung groß ist, verglichen mit einem Fall, in dem die Höhe der Bestromung klein ist.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung für das Kraftstoffeinspritzsystem dient, das eine Stromdetektionseinheit (44) beinhaltet, und die konfiguriert ist, um einen Antriebsstrom des Kraftstoffeinspritzventils zu detektieren, die Informationserfassungseinheit konfiguriert ist, um als Parameter einen Stromänderungsparameter zu erfassen, der eine steigende bzw. anwachsende Änderung des Antriebsstroms nach Beginn der Bestromung der Nachstufe angibt, und die Korrektureinheit konfiguriert ist, um den Modus der Nachstufeneinspritzung basierend auf dem Stromänderungsparameter zu korrigieren.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Korrektureinheit konfiguriert ist, um die Antriebszeit in der Nachstufeneinspritzung als Korrektur des Modus der Nachstufeneinspritzung in einem Fall zu verkürzen, in dem eine Anstiegsrate des Stromänderungsparameters groß ist, im Vergleich zu einem Fall, in dem die Anstiegsrate des Stromänderungsparameters klein ist.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei beim Antreiben des Kraftstoffeinspritzventils das Kraftstoffeinspritzsystem konfiguriert ist, um eine vorbestimmte Hochspannung in Übereinstimmung mit einem Start des Antreibens des Kraftstoffeinspritzventils anzulegen und nach dem Anlegen der Hochspannung eine vorbestimmte Niederspannung anzulegen, und die Korrektureinheit konfiguriert ist, um die vorbestimmte Hochspannung, die in der Nachstufeneinspritzung angelegt wird, als die Korrektur des Modus der Nachstufeneinspritzung in einem Fall zu verringern, in dem eine Änderungsrate des Stromänderungsparameters groß ist, verglichen mit einem Fall, in dem die Änderungsrate des Stromänderungsparameters klein ist.