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Querverweis auf ähnliche Anmeldung
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Die vorliegende Anmeldung basiert auf der
Japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2018-013 054 , eingereicht am 29. Januar 2018. Die gesamten Offenbarungen aller vorstehenden Anmeldungen sind hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Steuervorrichtung einer Maschine mit interner Verbrennung für eine Maschine mit interner Verbrennung mit Direkteinspritzung.
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Stand der Technik
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Es ist eine Maschine mit interner Verbrennung mit Direkteinspritzung bekannt, bei welcher Kraftstoff direkt in eine Kraftstoffkammer der Maschine mit interner Verbrennung eingespritzt wird. PATENTLITERATUR 1 offenbart eine Maschine mit interner Verbrennung mit Direkteinspritzung, bei welcher eine gesamte Einspritzmenge, die bei einem einzelnen Verbrennungszyklus eingespritzt wird, in eine Mehrzahl von Mengen aufgeteilt wird, und ein Kraftstoffeinspritzventil spritzt Kraftstoff in jeder der Mengen ein. Bei der Maschine mit interner Verbrennung, die in PATENTLITERATUR 1 offenbart wird, wird die letzte geteilte Einspritzung in der späteren Hälfte eines Kompressionshubs vollführt, um lokal um eine Zündposition einer Zündkerze in einer Brennkammer einen fetten Zustand herzustellen, wodurch eine Zündfähigkeit der Maschine mit interner Verbrennung verbessert wird.
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Literatur zum Stand der Technik
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Patentliteratur
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PATENTLITERATUR 1:
JP 2015-151 977 A -
Kurzfassung der Erfindung
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In PATENTLITERATUR 1 wird der Einspritzzeitpunkt jeder geteilten Einspritzung durch einen Kurbelwinkel bestimmt, der einen Drehwinkel der Ausgangswelle anzeigt. Der Zündzeitpunkt der Zündkerze wird ebenfalls durch den Kurbelwinkel bestimmt. Folglich wird das Intervall ab dem Einspritzzeitpunkt der letzten geteilten Einspritzung bis zu dem Zündzeitpunkt durch den Kurbelwinkel spezifiziert und durch die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle beeinflusst. Aufgrund dessen liegt ein Fall vor, dass die Zeit, seit Kraftstoff bei der letzten geteilten Einspritzung eingespritzt wird, bis zu dem Zündzeitpunkt gemäß der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle variiert. Im Ergebnis verändert sich einhergehend mit einer Veränderung hinsichtlich der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle der Diffusionszustand eines Kraftstoffsprühstrahls, der um die Zündposition in der Brennkammer ausgebildet ist, und die Zündfähigkeit der Maschine mit interner Verbrennung kann herabgesetzt werden.
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Die vorliegende Offenbarung ist unter Berücksichtigung des Problems erzielt worden, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Steuervorrichtung für eine Maschine mit interner Verbrennung vorzusehen, die ermöglicht, dass ein Verbrennungszustand in der Maschine mit interner Verbrennung passend ist.
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Um dieses Problem zu beheben, ist eine Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung für eine Maschine mit interner Verbrennung vorgesehen, und die Maschine mit interner Verbrennung beinhaltet ein Kraftstoffeinspritzventil, um Kraftstoff direkt in eine Brennkammer einzuspritzen, und eine Zündkerze, um in der Brennkammer einen Zündfunken zu erzeugen. Die Steuervorrichtung umfasst eine Einspritzsteuereinheit, die dazu konfiguriert ist zu bewirken, dass das Kraftstoffeinspritzventil in einem Verbrennungszyklus mehrmals geteilte Einspritzungen vollführt und bei den geteilten Einspritzungen in einer späteren Hälfte eines Kompressionshubs eine letzte geteilte Einspritzung vollführt. Die Steuervorrichtung weist eine Zeiteinstelleinheit auf, die dazu konfiguriert ist, ein Zeitintervall, welches von einem Einspritzzeitpunkt der letzten geteilten Einspritzung zu einem Zündzeitpunkt der Zündkerze andauert, in einer Region, in welcher ein Kraftstoffdruck der gleiche ist, auf eine konstante Zeit einzustellen. Die Steuervorrichtung weist eine Einspritzzeitpunkt-Einstelleinheit auf, die dazu konfiguriert ist, eine Kurbelwinkelposition einzustellen, die den Einspritzzeitpunkt der letzten geteilten Einspritzung auf Grundlage des Zeitintervalls, das durch die Zeiteinstelleinheit eingestellt ist, und einer Drehgeschwindigkeit einer Ausgangswelle der Maschine mit interner Verbrennung anzeigt.
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In der Brennkammer wird der Diffusionszustand des Kraftstoffsprühstrahls, der um die Zündposition ausgebildet ist, gemäß der Zeit, seit die letzte geteilte Einspritzung unter einer Bedingung vollführt wird, dass dieser in der gleichen Kraftstoffdruckregion vorliegt, bestimmt. Bei der vorliegenden Offenbarung wird das Zeitintervall von dem Einspritzzeitpunkt der letzten geteilten Einspritzung bis zu dem Zündzeitpunkt der Zündkerze in der Region, in welcher der Kraftstoffdruck der gleiche wird, auf die konstante Zeit eingestellt. Auf Grundlage des Zeitintervalls und der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle der Maschine mit interner Verbrennung wird die Kurbelwinkelposition eingestellt, die den Einspritzzeitpunkt der letzten geteilten Einspritzung anzeigt. Bei dieser Konfiguration ermöglicht die Konfiguration in einem Fall, bei welchem der Kraftstoffdruck in der gleichen Kraftstoffdruckregion vorliegt, indem die Zeit, seit die letzte geteilte Einspritzung vollführt wird, bis zu dem Zündzeitpunkt, auf die konstante Zeit eingestellt wird, dass der Kraftstoffsprühstrahl, der durch den letzten geteilten Sprühstrahl ausgebildet ist, passend um die Zündposition diffundiert wird, und dass der Verbrennungszustand der Maschine mit interner Verbrennung derart ermöglicht wird, dass dieser geeignet hergestellt wird.
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Figurenliste
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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 Konfigurationsdiagramm, das ein Maschinensteuersystem zeigt;
- 2 ein erläuterndes Zeitdiagramm, das Einspritzzeitpunkte von geteilten Einspritzungen zeigt;
- 3 ein Diagramm, das eine Diffusion eines Kraftstoffsprühstrahls in einer Brennkammer veranschaulicht;
- 4 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren einer Steuerung einer geteilten Einspritzung zeigt;
- 5 ein erläuterndes Diagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen eines Zeitumwandlungswerts zeigt;
- 6 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen jeder Kraftstoffdruckregion und einem Zeitintervall zeigt; und
- 7 ein Zeitdiagramm, das Einspritzzeitpunkte von geteilten Einspritzungen und Zündzeitpunkte zeigt.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Nachstehend wird eine Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Bei der Ausführungsform ist das Maschinensteuersystem für eine 4-Takt-Benzinmaschine mit mehreren Zylindern mit Direkteinspritzung als einer Maschine mit interner Verbrennung vorgesehen.
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Ein Maschinensteuersystem, das in 1 veranschaulicht wird, weist eine Maschine 10 und eine ECU 40 als eine Steuervorrichtung auf. Die Maschine 10 ist eine 4-zylindrige Maschine, die vier Zylinder aufweist. In 1 wird nur ein Zylinder veranschaulicht, und andere Zylinder werden nicht veranschaulicht.
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Die Maschine 10 weist einen Maschinenkörper 20 auf, an dem Zylinder vorgesehen sind. Eine Brennkammer 21 ist ein Raum in dem Zylinder und ist durch die Zylinderinnenwand und die obere Fläche (oberen Teil) eines Kolbens 22 definiert.
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Ein Zylinderkopf, der in dem oberen Teil des Maschinenkörpers 20 positioniert ist, ist mit einer Zündkerze 29 für jede Brennkammer 21 vorgesehen. An die Zündkerze 29 wird bei einem gewünschten Zündzeitpunkt unter Verwendung einer nicht näher veranschaulichten Zündspule oder dergleichen ein Zündimpuls angelegt. Durch die Anlegung des Zündimpulses wird zwischen gegenüberliegenden Elektroden jeder Zündkerze 29 ein Zündfunken erzeugt.
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Der Maschinenkörper 20 ist mit einem Injektor 30 als einem Kraftstoffeinspritzventil für jede Brennkammer 21 vorgesehen. Der Injektor 30 ist vom Typ mit Zentraleinspritzung, welcher nahe der Zündkerze 29 in dem Zylinderkopf platziert ist und den Kraftstoff ausgehend von der oberen Seite hin zu der Bodenseite der Brennkammer 21 direkt in die Brennkammer 21 einspritzt. Der Injektor 30 ist vom Typ mit elektromagnetischem Antrieb. Durch eine nicht näher veranschaulichte Antriebsschaltung wird zu einem gewünschten Einspritzzeitpunkt ein Antriebsimpuls angelegt. Durch die Anlegung des Antriebsimpulses wird das Ventil des Injektors 30 geöffnet und es wird Kraftstoff eingespritzt.
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Der Injektor 30 ist über eine Kraftstoffleitung 24 mit dem Kraftstofftank 25 verbunden. Der Kraftstoff in dem Kraftstofftank 25 wird durch eine Niederdruckpumpe 26 hochgepumpt und durch eine Hochdruckpumpe 27 mit Druck beaufschlagt. Indem der Antrieb der Hochdruckpumpe 27 gesteuert wird, kann der Druck, der auf den Kraftstoff ausgeübt wird, variabel eingestellt werden. Der Hochdruckkraftstoff, der durch die Hochdruckpumpe 27 mit Druck beaufschlagt wird, wird unter Druck zu einem Zuleitungsrohr 28 gefördert und ausgehend von dem Zuleitungsrohr 28 dem Injektor 30 in jedem der Zylinder zugeführt. Das Zuleitungsrohr 28 ist mit einem Kraftstoffdrucksensor 35 vorgesehen, der den Druck des Kraftstoffs, der dem Injektor 30 zugeführt wird, als Kraftstoffdruck Pf erfasst.
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Ein Ansauganschluss und ein Abgasanschluss des Maschinenkörpers 20 sind jeweils mit einem Ansaugventil 18 und einem Abgasventil 19 vorgesehen, welche gemäß der Drehung der nicht näher veranschaulichten Nockenwelle Öffnungs-/ Schließbetriebe durchführen. Eine Ansaugluft, die durch den Öffnungsbetrieb des Ansaugventils 18 in einem Ansaugdurchlass 11 strömt, wird in die Brennkammer 21 eingeführt. Abgas wird nach einer Verbrennung durch den Öffnungsbetrieb des Abgasventils 19 zu einem Abgasdurchlass 33 abgeführt. Das Ansaugventil 18 und das Abgasventil 19 sind mit variablen Ventilmechanismen 18A und 19A vorgesehen, welche jeweils Öffnungs-/ Schließzeitpunkte des Ansaugventils 18 und des Abgasventils 19 variieren. Die variablen Ventilmechanismen 18A und 19A passen relative Drehphasen zwischen der Kurbelwelle der Maschine 10 und den Nockenwellen von Anlass und Auslass an, und in Hinblick auf eine vorgegebene Referenzposition kann die Phasenanpassung zu der Vorrückseite und der Verzögerungsseite durchgeführt werden.
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Der Maschinenkörper 20 ist zu der Zeit eines Betriebs der Maschine 10 bei jedem vorgegebenen Kurbelwinkel mit dem Kurbelwinkelsensor 34, der ein Kurbelwinkelsignal ausgibt, in einer rechteckigen Form vorgesehen. Die ECU 40 ist dazu konfiguriert, die Drehgeschwindigkeit einer Ausgangswelle 23 auf der Grundlage des Kurbelwinkelsignals als Drehgeschwindigkeit NE zu erfassen.
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Der Ansaugdurchlass 11 ist mit einem Luftdurchflussmesser 12 zum Erfassen einer Ansaugluftmenge vorgesehen. Auf der stromabwärtigen Seite des Luftdurchflussmessers 12 ist ein Drosselventil 14 vorgesehen, dessen Winkel durch einen Drosselaktuator 13 wie beispielsweise einen Gleichstrommotor angepasst wird. Auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 14 ist ein Ausgleichstank 15 vorgesehen. Ein Ansaugkrümmer 17 zum Einführen von Luft in jeden der Zylinder der Maschine 10 ist mit dem Ausgleichstank 15 verbunden, und der Ausgleichstank 15 ist mit den Ansauganschlüssen der Zylinder in dem Ansaugkrümmer 17 verbunden.
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Der Abgasdurchlass 33 ist mit einem Katalysator 31 wie einem Dreiwegekatalysator zum Reinigen von CO, HC, NOx oder dergleichen im Abgas vorgesehen.
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Ausgänge der vorstehend beschriebenen verschiedenen Sensoren werden an die ECU 40 gesendet. Die ECU 40 weist einen Mikrocomputer auf, der eine CPU, einen ROM, einen RAM und dergleichen beinhaltet, und der verschiedene Steuerprogramme ausführt, die in dem ROM gespeichert sind, um eine Steuerung einer Kraftstoffeinspritzmenge des Injektors 30 in Übereinstimmung mit dem Maschinenbetriebszustand, einer variablen Einstellung des Zündzeitpunkts der Zündkerze 29 und einer variablen Steuerung eines Kraftstoffdrucks durch die Hochdruckpumpe 27 durchzuführen. Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht die ECU 40 einer Zündzeitpunkt-Einstelleinheit.
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2 zeigt ein Zeitdiagramm, das einen Übergang von Antriebsimpulsen GA1 und GA2 des Injektors 30 und einen Zündimpuls GB der Zündkerze 29 in einem Verbrennungszyklus veranschaulicht.
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Die ECU 40 führt eine Steuerung einer geteilten Einspritzung aus, um die gesamte Einspritzmenge, die in einem Verbrennungszyklus in die Brennkammer 21 eingespritzt wird, auf mehrere Male aufzuteilen und zu bewirken, dass der Injektor 30 den Kraftstoff einspritzt. Genauer gesagt wird bei der Steuerung einer geteilten Einspritzung durch den Antriebsimpuls GA1 bei dem Ansaughub ein- oder zweimal eine geteilte Einspritzung in dem Injektor 30 durchgeführt, und danach wird durch den Antriebimpuls GA2 in der späteren Hälfte des Kompressionshubs die letzte geteilte Einspritzung in dem Injektor 30 durchgeführt. Ein Einspritzzeitpunkt CA1 zeigt eine Kurbelwinkelposition an, an welcher eine geteilte Einspritzung bei dem Ansaughub startet, und ist bei der Ausführungsform der Zeitpunkt, zu welchem der Antriebsimpuls GA1 steigt. Ein Einspritzzeitpunkt CA2 zeigt eine Kurbelwinkelposition an, an welcher die geteilte Einspritzung in der späteren Hälfte des Kompressionshubs startet, und ist bei der Ausführungsform der Zeitpunkt, zu welchem der Antriebsimpuls GA2 steigt. Ein Zündzeitpunkt CA3 zeigt eine Kurbelwinkelposition an, bei welcher die Zündkerze 29 zündet, und ist bei der Ausführungsform ein Zeitpunkt, zu welchem der Zündimpuls GB steigt. Die Kurbelwinkelposition zeigt eine Drehposition der Ausgangswelle 23 an und stellt bei der Ausführungsform zudem den Zeitpunkt dar, der durch die Drehposition definiert ist. Nachfolgend wird der Einspritzzeitpunkt CA2 bei der letzten geteilten Einspritzung zudem einfach als der letzte Einspritzzeitpunkt CA2 bezeichnet werden. Bei der Ausführungsform entspricht die ECU 40 einer Einspritzsteuereinheit.
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Der Kraftstoff wird zu jedem der Einspritzzeitpunkte CA1 und CA2 ausgehend von den Einspritzlöchern des Injektors 30 eingespritzt. Danach wird der Kraftstoff zu einem Kraftstoffsprühstrahl, welcher die Peripherie der Elektrode der Zündkerze 29 erreicht oder um die Elektrode herum reicht, und wird durch einen Zündfunken der Zündkerze 29 entzündet.
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3 veranschaulicht einen Diffusionszustand eines Kraftstoffsprühstrahls FS, der durch die letzte geteilte Einspritzung ausgebildet wird. Da die letzte geteilte Einspritzung bei den geteilten Einspritzungen in der späteren Hälfte des Kompressionshubs vollführt wird, werden die Peripherie oder Nähe einer Elektrode 29A der Zündkerze 29 unmittelbar vor einer Zündung der Zündkerze 29 lokal fetter als das Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder. Zu dem Zündzeitpunkt CA3 breitet sich ein Feuer bzw. eine Flamme, das bzw. die den Kraftstoffsprühstrahl entzündet, in der Brennkammer 21 aus, und eine Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs wird beschleunigt. Die Peripherie oder Nähe der Elektrode der Zündkerze 29 in der Brennkammer 21 wird zudem als eine Zündposition bezeichnet.
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Wenn der Kraftstoffsprühstrahl in einem passenden Diffusionszustand in der Peripherie oder Nähe der Zündposition ausgebildet werden kann, kann die Zündfähigkeit der Maschine 10 gesteigert werden. Der Diffusionszustand des Kraftstoffsprühstrahls verändert sich gemäß der Länge des Intervalls, das den Abstand von dem letzten Einspritzzeitpunkt CA2 zu dem Zündzeitpunkt CA3 anzeigt. Genauer gesagt wird der Diffusionszustand ausgehend von der oberen Seite hin zu der Bodenseite der Brennkammer 21 in dem Kraftstoffsprühstrahl umso länger, je länger das Intervall ist. Je kürzer das Intervall ist, desto kleiner wird der Diffusionszustand ausgehend von der oberen Seite hin zu der Bodenseite der Brennkammer 21 in dem Kraftstoffsprühstrahl.
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Um jede geteilte Einspritzung zu einem gewünschten Zeitpunkt in einem Verbrennungszyklus zu vollführen, wird jeder der Einspritzzeitpunkte CA1 und CA2 durch die Kurbelwinkelposition bestimmt, welche die Drehwinkelposition der Ausgangswelle 23 anzeigt. Der Zündzeitpunkt CA3 der Zündkerze 29 wird durch die Kurbelwinkelposition bestimmt. Folglich wird das Intervall, das den Abstand von dem letzten Einspritzzeitpunkt CA2 zu dem Zündzeitpunkt CA3 anzeigt, durch die Kurbelwinkelposition spezifiziert und durch die Drehgeschwindigkeit NE der Ausgangswelle 23 beeinflusst. Selbst wenn das gleiche Intervall in der Kurbelwinkelposition spezifiziert ist, wird die Zeit des Intervalls umso kürzer, je größer die Drehgeschwindigkeit NE wird. Je niedriger die Drehgeschwindigkeit NE wird, desto länger wird die Zeit des Intervalls. Folglich verändert sich der Diffusionszustand des Kraftstoffsprühstrahls, der um die Zündposition ausgebildet ist, gemäß der Drehgeschwindigkeit NE, und die Zündfähigkeit in der Brennkammer 21 kann sich verschlechtern. Wenn die Drehgeschwindigkeit sich zum Beispiel von 1000 rpm auf 2000 rpm verdoppelt, halbiert sich die Zeit des Intervalls.
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Die Erfinder der vorliegenden Offenbarung beachteten den Sachverhalt, dass in der Brennkammer 21 der Diffusionszustand des Kraftstoffsprühstrahls, der um die Zündposition ausgebildet ist, in einem Fall, bei welchem dieser in der gleichen Kraftstoffdruckregion vorliegt, gemäß der Zeit ab dem letzten Einspritzzeitpunkt CA2 bestimmt wird. Die Erfinder beachteten auch den Sachverhalt, dass der Diffusionszustand des Kraftstoffsprühstrahls, der mit einem Zeitablauf einhergeht, der gleiche ist, wenn der Druck des Kraftstoffs konstant ist. Folglich stellt die ECU 40 das Intervall ab dem letzten Einspritzzeitpunkt CA2 bis zu dem Zündzeitpunkt CA3 in einer Region, in welcher der Kraftstoffdruck Pf der gleiche ist, auf eine vorgegebene Zeit ein. Die ECU 40 stellt den letzten Einspritzzeitpunkt CA2 durch die Kurbelwinkelposition auf der Grundlage des eingestellten Zeitintervalls und der Drehgeschwindigkeit NE der Ausgangswelle 23 ein.
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Als nächstes wird das Verfahren der geteilten Sprühstrahlsteuerung bei der Ausführungsform unter Bezugnahme auf 4 beschrieben werden. Die Prozesse, die in 4 veranschaulicht werden, werden in vorgegebenen Zyklen durch die ECU 40 wiederholt ausgeführt.
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In Schritt S11 wird eine gesamte Einspritzmenge FT in einem einzelnen Verbrennungszyklus eingestellt. Zum Beispiel wird die gesamte Einspritzmenge FT gemäß dem Betriebszustand der Maschine 10 eingestellt.
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In Schritt S12 wird der vorliegende Kraftstoffdruck Pf anhand des Erfassungswerts des Kraftstoffdrucksensors 35 erlangt.
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Je höher der Kraftstoffdruck Pf ist, desto stärker wird eine Zerstäubung des Kraftstoffsprühstrahls gefördert. Folglich besteht ein Problem, dass eine Verdampfung des Kraftstoffsprühstrahls wahrscheinlich nicht auftritt, wenn in dem Fall, bei welchem der Kraftstoffdruck Pf niedrig ist, in der späteren Hälfte des Kompressionshubs eine geteilte Einspritzung durchgeführt wird. Bei der Ausführungsform wird die geteilte Einspritzung in der späteren Hälfte des Kompressionshubs daher nicht vollführt, wenn der Wert des Kraftstoffdrucks Pf kleiner als ein Kraftstoffdruck-Bestimmungswert SH1 ist.
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In Schritt S 13 wird eine Bestimmung getätigt, ob der Kraftstoffdruck Pf, der in Schritt S12 erlangt wird, ein Wert ist, der kleiner ist als der Kraftstoffdruck-Bestimmungswert SH1. Der Kraftstoffdruck-Bestimmungswert SH1 wird zum Beispiel als der Kraftstoffdruck Pf bestimmt, bei welchem nicht verbranntes Gas oder PM im Abgas einen vorgegebenen Wert oder mehr annimmt, wenn die geteilte Einspritzung in der späteren Hälfte des Kompressionshub in der Maschine 10 durchgeführt wird. Wenn bestimmt wird, dass der Kraftstoffdruck Pf kleiner ist als der Kraftstoffdruck-Bestimmungswert SH1, rückt der Prozess zu Schritt S21 vor. Schritt S13 entspricht einer Bestimmungseinheit.
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In Schritt S21 wird die geteilte Einspritzung durch den Injektor 30 durchgeführt, um so nicht den letzten Einspritzzeitpunkt CA2 in der späteren Hälfte des Kompressionshubs einzustellen. Bei der Ausführungsform werden die Einspritzzeitpunkte CA1 und CA2 der zweifach geteilten Einspritzungen vor der späteren Hälfte des Kompressionshubs eingestellt, und die geteilte Einspritzung durch den Injektor 30 wird vollführt. Alternativ kann in Schritt S21 bewirkt werden, dass der Injektor 30 die gesamte Einspritzmenge FT in dem Ansaughub einmal einspritzt.
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Andererseits rückt der Prozess zu Schritt S14 vor, wenn bestimmt wird, dass der Kraftstoffdruck Pf größer gleich dem Kraftstoffdruck-Bestimmungswert SH1 ist. In Schritt S14 wird die geteilte Einspritzmenge, die durch jede geteilte Einspritzung eingespritzt wird, auf der Grundlage der gesamten Einspritzmenge FT eingestellt, welche in Schritt S11 eingestellt wird. Bei der Ausführungsform wird die Einspritzmenge durch die letzte geteilte Einspritzung ungeachtet der Drehgeschwindigkeit NE auf den gleichen Wert eingestellt, um das Dispersionsvermögen des Kraftstoffsprühstrahls auf die gleiche Bedingung bzw. Zustand einzustellen. Die geteilte Einspritzmenge bei der letzten geteilten Einspritzung ist auf einen Wert eingestellt, der kleiner ist als die geteilte Einspritzmenge in der ersten geteilten Einspritzung.
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In Schritt S15 wird der Zündzeitpunkt CA3 erlangt, zu welchem eine Zündung der Zündkerze 29 startet.
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In Schritt S16 wird auf Grundlage des Kraftstoffdrucks Pf, der in Schritt S12 erlangt wird, das Intervall von dem letzten Einspritzzeitpunkt CA2 zu dem Zündzeitpunkt CA3 als das Zeitintervall TW eingestellt, welches in Istzeit bestimmt wird. Der Wert des Zeitintervalls TW wird gemäß der Zeit bestimmt, in welcher ein Kraftstoffsprühstrahl, der die Zündwilligkeit der Maschine 10 bewirkt bzw. verursacht, passend ausgebildet wird. Genauer gesagt stellt der Wert des Zeitintervalls TW eine Zeit dar, die erforderlich ist, damit ein Kraftstoffsprühstrahl, der durch eine Kraftstoffeinspritzung des Injektors 30 ausgebildet wird, die Position der Elektrode 29A der Zündkerze 29 erreicht oder sich an diese annähert. Schritt S16 entspricht einer Zeiteinstelleinheit.
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5 zeigt ein Diagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Bestimmen des Zeitintervalls TW in einer gewünschten Kraftstoffdruckregion. In 5 zeigt die horizontale Achse ein Intervall an, das durch eine Istzeit bestimmt wird, und die vertikale Achse zeigt einen Verbrennungsstabilitätsindex COV (engl. coefficient of variation; Koeffizient einer Variation) an. Der Verbrennungsstabilitätsindex COV ist ein Index, der den Grad von Fehlzündung bei schlechtester Stabilität zu vollständiger Verbrennung bei höchster Stabilität hinsichtlich der Verbrennung der Maschine 10 anzeigt, und je kleiner der Wert des Index ist, desto höher ist die Stabilität der Verbrennung.
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In 5 wird der Verbrennungsstabilitätsindex COV in dem Bereich des Zeitintervalls von W1 bis W4 zu einem Sollwert oder weniger. In dem Bereich, in welchem das Zeitintervall kleiner ist als W1 und der Bereich größer ist als W4, ist der Verbrennungsstabilitätsindex COV größer als der Sollwert. Das heißt, indem das Zeitintervall TW auf ein Zeitintervall in dem Bereich von W1 bis W4 eingestellt wird, kann der Verbrennungsstabilitätsindex COV auf den Sollwert oder weniger eingestellt werden, und eine Verbrennungsstabilität kann erhöht werden. Bei der Ausführungsform wird das Zeitintervall TW unter Berücksichtigung einer Störung und dergleichen in dem Bereich von W2 bis W3 bestimmt, welcher enger ist als der Bereich von W1 bis W4.
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Durch die Veränderung hinsichtlich des Kraftstoffdrucks Pf verändert sich die anfängliche Geschwindigkeit des Kraftstoffs, der durch den Injektor 30 eingespritzt wird, und es wird ein Einfluss auf die Zeit ausgeübt, in welcher der Kraftstoffsprühstrahl zu der Nähe der Zündposition diffundiert wird. Genauer gesagt wird die Zeit, die für den Kraftstoffsprühstrahl erforderlich ist, der zu der Nähe der Zündposition diffundiert werden soll, umso kürzer, je höher der Kraftstoffdruck Pf wird. Bei der Ausführungsform wird folglich das Zeitintervall TW umso kleiner eingestellt, je größer die Kraftstoffdruckregion AP wird, zu welcher der Kraftstoffdruck Pf gehört, der in Schritt S12 erlangt wird. 6 zeigt ein Diagramm zum Erläutern der Beziehung zwischen der Kraftstoffdruckregion AP und dem Zeitintervall TW.
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In 6 wird ein Kraftstoffdruckbereich, welcher eingestellt werden kann, indem der Kraftstoffdruck Pf durch die Maschine 10 variiert wird, zum Beispiel in fünf Kraftstoffdruckregionen AP1, AP2, AP3, AP4 und AP5 unterteilt. Bei der Ausführungsform werden die Kraftstoffdruckregionen AP1 bis AP5 gleichmäßig bestimmt. In 6 werden die Zeitintervalle TW, die mit den Kraftstoffdruckregionen AP1 bis AP5 in Zusammenhang stehen, umso kleiner, je größer die Werte der Kraftstoffdruckregionen AP1 bis AP5 werden. Zum Beispiel wird eine Speicherabbildung gespeichert, welche die Beziehungen zwischen den Kraftstoffdruckregionen AP1 bis AP5 und den Zeitintervallen TW definiert. Anschließend reicht es aus, sich auf die Speicherabbildung für die Zeitintervalle TW zu beziehen, die den Kraftstoffdruckregionen AP1 bis AP5 entsprechen, zu welchen der Kraftstoffdruck Pf gehört, der in Schritt S12 erlangt wird.
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Es wird erneut auf 4 Bezug genommen, wo in Schritt S17 die gegenwärtige Drehgeschwindigkeit NE der Ausgangswelle 23 erlangt wird.
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In Schritt S18 wird auf Grundlage der Drehgeschwindigkeit NE, die in Schritt S17 erlangt wird, das Zeitintervall, das durch das Zeitintervall TW angezeigt wird, welches in Schritt S16 eingestellt wird, in einen Winkelumwandlungswert CW umgewandelt, der durch den Kurbelwinkel spezifiziert wird. Der Winkelumwandlungswert CW ist ein Wert, der einen Änderungsbetrag des Kurbelwinkels in dem Fall anzeigt, bei welchem die Ausgangswelle 23 sich nur in dem Zeitintervall TW mit der vorliegenden Drehgeschwindigkeit NE dreht. Bei der Ausführungsform entspricht der Winkelumwandlungswert CW einem Winkelintervall.
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Bei der Ausführungsform wird der letzte Einspritzzeitpunkt CA2 in der späteren Hälfte des Kompressionshubs eingestellt. Daher ist es wünschenswert, den maximalen Wert des Winkelumwandlungswerts CW bei einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit NE derart auf die Kurbelwinkelposition des Zündzeitpunkts CA3 einzustellen, dass dieser kleiner gleich einem Änderungsbetrag ausgehend von der Kurbelwinkelposition ist, welche die Grenze zwischen der ersten Hälfte des Kompressionshubs und der späteren Hälfte des Kompressionshubs anzeigt.
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In Schritt S19 wird der letzte Einspritzzeitpunkt CA2 auf der Grundlage des Winkelumwandlungswerts CW eingestellt, der in Schritt S18 erlangt wird. Bei der Ausführungsform wird die Kurbelwinkelposition, welche nur um einen Winkelumwandlungswert CW ausgehend von dem Zündzeitpunkt CA3 verzögert ist, als der letzte Einspritzzeitpunkt CA2 eingestellt, wie in 7 veranschaulicht wird. Folglich wird das Intervall ab dem letzten Einspritzzeitpunkt CA2 bis zu dem Zündzeitpunkt CA3 als eine vorgegebene Zeit (= TW) bestimmt, die durch den Winkelumwandlungswert CW angezeigt wird. Die Schritte S18 und S19 entsprechen einer Einspritzzeitpunkt-Einstelleinheit.
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Es wird erneut auf 4 Bezug genommen, wo in Schritt S20 die geteilte Einspritzung vollführt wird. Zu dieser Zeit wird bei einem Ansaughub gemäß dem Einspritzzeitpunkt CA1 der ersten geteilten Einspritzung der Antriebsimpuls GA1 an den Injektor 30 angelegt. Danach wird in der späteren Hälfte des Kompressionshubs in Übereinstimmung mit dem letzten Einspritzzeitpunkt CA2 der Antriebsimpuls GA2 an den Injektor 30 angelegt.
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Die vorstehend beschriebene Ausführungsform ruft die folgenden Effekte hervor.
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Die ECU 40 stellt das Zeitintervall ab dem letzten Einspritzzeitpunkt CA2 bis zu dem Zündzeitpunkt CA3 in der Region, in welcher der Kraftstoffdruck Pf der gleiche ist, als das vorgegebene Zeitintervall TW ein. Auf Grundlage des eingestellten Zeitintervalls TW und der Drehgeschwindigkeit NE der Ausgangswelle 23 wird die Kurbelwinkelposition eingestellt, die den letzten Einspritzzeitpunkt CA2 anzeigt. In diesem Fall wird die Zeit ausgehend von dem letzten Einspritzzeitpunkt CA2 zu dem Zündzeitpunkt CA3 auf die konstante Zeit eingestellt, wenn diese in der gleichen Kraftstoffdruckregion AP liegt. Daher kann der Kraftstoffsprühstrahl, der durch die letzte geteilte Einspritzung ausgebildet wird, passend um die Zündposition diffundiert werden. Im Ergebnis kann der Verbrennungszustand der Maschine 10 passend hergestellt werden.
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Die ECU 40 wandelt das Zeitintervall TW in den Winkelumwandlungswert CW um, der auf der Grundlage der Drehgeschwindigkeit NE der Ausgangswelle 23 der Maschine 10 durch den Kurbelwinkel spezifiziert wird, und stellt den letzten Einspritzzeitpunkt CA2 anhand des Zündzeitpunkts CA3 und des Winkelumwandlungswerts CW ein. In diesem Fall kann unter Berücksichtigung der Drehgeschwindigkeit NE der Ausgangswelle 23 das Intervall eingestellt werden, und der Verbrennungszustand der Maschine 10 kann geeigneter hergestellt werden.
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Die ECU 40 stellt das Zeitintervall TW auf der Grundlage der Kraftstoffdruckregion AP ein, zu welcher der Kraftstoffdruck Pf gehört. Genauer gesagt wird das Zeitintervall TW umso kleiner eingestellt, je größer die Kraftstoffdruckregion AP wird, zu welcher der Kraftstoffdruck Pf gehört. In diesem Falls kann das Intervall durch das Zeitintervall eingestellt werden, in welchem die Diffusionsfähigkeit des Kraftstoffsprühstrahls aufgrund einer Veränderung hinsichtlich des Kraftstoffdrucks berücksichtigt wird, und der Verbrennungszustand der Maschine 10 kann geeigneter hergestellt werden.
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Die ECU 40 stellt das Intervall gleichmäßig ein und stellt zusätzlich die Kraftstoffeinspritzmenge bei der letzten geteilten Einspritzung konstant her. In diesem Fall wird die Diffusionsfähigkeit des Kraftstoffsprühstrahls ungeachtet des Betriebszustands zu dem gleichen Zustand, sodass der Verbrennungszustand der Maschine 10 geeigneter hergestellt werden kann.
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Der Injektor 30 ist von dem Typ mit Zentraleinspritzung, welcher nahe der Zündkerze 29 platziert ist. Die ECU 40 stellt die Zeit, die erforderlich ist, damit Kraftstoff, der ausgehend von dem Injektor 30 eingespritzt wird, die Position der Elektrode 29A der Zündkerze 29 oder deren Nähe erreicht, als das Zeitintervall TW ein. In diesem Fall erreicht der Kraftstoffsprühstrahl, der durch den Injektor 30 eingespritzt wird, unmittelbar die Nähe der Zündposition, sodass der Einfluss eines Luftstroms in der Brennkammer 21 reduziert werden kann, und der Verbrennungszustand der Maschine 10 kann geeigneter hergestellt werden.
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Bei der ECU 40 wird die geteilte Einspritzung in der späteren Hälfte des Kompressionshubs vollführt, wenn bestimmt wird, dass der Kraftstoffdruck Pf größer gleich dem vorgegebenen Kraftstoffdruck-Bestimmungswert SH1 ist. Andererseits wird die geteilte Einspritzung in der späteren Hälfte des Kompressionshubs daher nicht vollführt, wenn bestimmt wird, dass der Kraftstoffdruck Pf kleiner als ein Kraftstoffdruck-Bestimmungswert SH1 ist. In diesem Fall kann in der Maschine 10 eine Herabsetzung eines Abgases bzw. Auslasses aufgrund einer Erhöhung hinsichtlich eines Kraftstoffs, welcher nicht verdampft wird, unterbunden werden.
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Andere Ausführungsformen
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Anstatt der Zündkerze 29 von dem Typ mit Zentraleinspritzung kann die Zündkerze 29 vom Typ mit Seiteneinspritzung zum Einspritzen von Kraftstoff von der seitlichen Richtung der Brennkammer 21 verwendet werden. Zudem ist es in diesem Fall ausreichend, dass die ECU 40 die Zeit, die erforderlich ist, damit Kraftstoff, der ausgehend von dem Injektor 30 eingespritzt wird, die Position der Elektrode 29A der Zündkerze 29 oder deren Nähe erreicht, als das Zeitintervall TW einstellt.
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Anstatt die letzte geteilte Einspritzmenge ungeachtet der Drehgeschwindigkeit NE konstant einzustellen, kann die letzte geteilte Einspritzmenge gemäß der Drehgeschwindigkeit NE variieren.
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Die Kraftstoffdruckregion kann auch bestimmt werden, indem der Kraftstoffdruckbereich ungleichmäßig aufgeteilt wird, anstatt gleichmäßig aufgeteilt zu werden, was durch die Maschine 10 vorgenommen werden kann.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung gemäß den Ausführungsformen beschrieben wurde, darf dies nicht dahingehend ausgelegt werden, dass die vorliegende Offenbarung auf die Ausführungsformen und Strukturen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung beinhaltet zudem verschiedene Modifikationen und Veränderungen innerhalb des Äquivalenzbereichs. Zusätzlich fallen verschiedene Kombinationen und Modi sowie andere Kombinationen und Modi, die nur ein einzelnes Element oder mehr oder weniger beinhalten, ebenfalls in den Umfang und den Ideenbereich der vorliegenden Offenbarung.
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Die Steuervorrichtung und deren Verfahren, die bei der vorliegenden Offenbarung beschrieben werden, können durch einen dedizierten Computer realisiert werden, der vorgesehen wird, indem ein Prozessor und ein Speicher, die dazu programmiert sind, eine oder eine Mehrzahl von Funktionen auszuführen, die durch ein Computerprogramm verkörpert werden, konstruiert werden. Alternativ können die Steuereinheit und deren Verfahren, die bei der vorliegenden Offenbarung beschrieben werden, durch einen dedizierten Computer realisiert werden, der vorgesehen wird, indem ein Prozessor durch eine oder mehr als eine dedizierte logische Hardware-Schaltung konstruiert ist. Alternativ können die Steuereinheit und deren Verfahren, die bei der vorliegenden Offenbarung beschrieben werden, durch einen oder mehr als einen dedizierten Computer realisiert werden, der jeweils durch eine Kombination eines Prozessors, der dazu programmiert ist, eine oder eine Mehrzahl von Funktionen auszuführen, und einen Prozessor, der durch einen Speicher und eine oder mehr als eine logische Hardware-Schaltung konstruiert ist, konstruiert ist. Ein Computerprogramm kann als Befehle, die durch einen Computer ausgeführt werden, in einem vom Computer lesbaren, nicht flüchtigen physischen Aufzeichnungsmedium gespeichert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2018013054 [0001]
- JP 2015151977 A [0004]
