DE112019002301T5

DE112019002301T5 - Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE112019002301T5
Application number: DE112019002301.2T
Authority: DE
Inventors: Kotaro Oki; Osamu MUKAIHARA; Fumihiro Itaba; Akira Iizuka
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2018-07-20
Filing date: 2019-07-04
Publication date: 2021-02-18
Also published as: JP6956270B2; WO2020017335A1; US11293371B2; US20210164414A1; JPWO2020017335A1

Abstract

Es wird eine Technik zum Identifizieren einer Schwankung einer Einspritzmenge durch Schätzen eines Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkts in einem Gebiet äußerst kleiner Einspritzung eines Halbhubgebiets geschaffen. Somit schätzt eine Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung durch Bezugnahme auf eine im Voraus erfasste Charakteristik eines Referenzkraftstoffeinspritzwerts einen Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt eines Kraftstoffeinspritzventils.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzventil, das Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine einspritzt und ihr zuführt.
Stand der Technik
Wegen der aktuellen Anspannung des Kraftfahrzeugkraftstoffverbrauchs und Abgasvorschriften ist es erforderlich, gleichzeitig einen niedrigen Kraftstoffverbrauch und eine hohe Ausgangsleistung von Brennkraftmaschinen und die Eignung für einen weiten Betriebsbereich von Brennkraftmaschinen zu erzielen. Als ein Mittel, um dies zu erreichen, ist es erforderlich, einen Dynamikbereich eines Kraftstoffeinspritzventils zu erweitern. Um den Dynamikbereich des Kraftstoffeinspritzventils zu erweitern, ist es notwendig, die dynamischen Strömungscharakteristiken zu verbessern, während die herkömmlichen statischen Strömungscharakteristiken sichergestellt werden. Als ein Verfahren, um diese dynamischen Strömungscharakteristiken zu verbessern, ist es bekannt, eine minimale Einspritzmenge durch Halbhubsteuerung zu verringern.
Die Halbhubsteuerung steuert ein Kraftstoffeinspritzventil mit hoher Genauigkeit in einem Zustand (im Folgenden als ein Halbhubgebiet bezeichnet), bevor ein in dem Kraftstoffeinspritzventil vorgesehener Ventilkörper eine Stellung der vollständigen Ventilöffnung (im Folgenden als ein Vollhub bezeichnet) erreicht. Es ist bekannt, dass eine Schwankung der Einspritzmenge in dem Halbhubgebiet wegen der individuellen Differenz des Kraftstoffeinspritzventils groß wird. Somit sind verschiedene Techniken vorgeschlagen worden, um die in jedem Kraftstoffeinspritzventil auftretende individuelle Differenz zu detektieren.
Die folgende PTL 1 offenbart eine Technik zum indirekten Detektieren einer individuellen Differenz in einer Ventilöffnungsoperation eines Kraftstoffeinspritzventils (genauer, wenn ein Ventilkörper in einem Ventilöffnungszustand ist) auf der Grundlage elektrischer Charakteristiken. Außerdem ist eine Technik zum Detektieren einer Schließoperation eines Kraftstoffeinspritzventils aus elektrischen Charakteristiken bekannt.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur
PTL 1: JP 2014-152697 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In dem Halbhubgebiet weist die Kraftstoffeinspritzmenge eine starke Korrelation mit der Ist-Ventilöffnungszeit auf. Somit ist es möglich, durch Kenntnis der Differenz zwischen dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt und dem Ventilschließ-Abschlusszeitpunkt (d. h. der Ist-Ventilöffnungszeit) für jedes Einspritzventil die Schwankung der Einspritzmenge zu kennen. Da das Kraftstoffeinspritzventil mit einem Vorhubmechanismus eine Ventilöffnungskraft in einem Gebiet in dem Halbhubgebiet, in dem die Einspritzmenge verhältnismäßig groß ist, konstant hält, ist der Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt ebenfalls konstant. Somit kann die Schwankung der Einspritzmenge durch Detektieren des Ventilschließ-Abschlusszeitpunkts detektiert werden. Andererseits ist die Ventilöffnungskraft in dem Gebiet äußerst kleiner Einspritzung nicht konstant und neigt der Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt dazu, verzögert zu werden, während eine Pulsbreite verkürzt wird. Somit ist es notwendig, den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt zu detektieren, um die Schwankung der Einspritzmenge in dem Gebiet äußerst kleiner Einspritzung zu steuern. Allerdings ist es in diesem Gebiet schwierig, den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt auf der Grundlage der elektrischen Charakteristiken zu detektieren, da der Betrag der Erregung klein ist und da die Erregungszeit äußerst kurz ist.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben beschriebenen Probleme gemacht und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Technik zum Identifizieren einer Schwankung einer Einspritzmenge durch Schätzen eines Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkts in einem Gebiet äußerst kleiner Einspritzung eines Halbhubgebiets zu schaffen.
Lösung des Problems
Eine Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung schätzt einen Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt eines Kraftstoffeinspritzventils durch Bezugnahme auf eine Charakteristik eines im Voraus erfassten Referenz-Kraftstoffeinspritzventils.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung einen Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt eines Kraftstoffeinspritzventils selbst in einem Gebiet äußerst kleiner Einspritzung erfassen. Somit ist es durch Erweitern eines Steuerbereichs, in dem die äußerst kleine Einspritzung ausgeführt wird, möglich, die Schwankung der Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils zu verringern, und ist es möglich, eine unbeabsichtigte Drehmomentschwankung oder eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs und des Abgasverhaltens zu verhindern.
Figurenliste

1 ist ein Prinzipschaltbild, das eine Konfiguration einer herkömmlichen Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung 100 und eines Kraftstoffeinspritzventils 200 erläutert.
2 ist eine grafische Darstellung, die eine Differenz zwischen einer Einspritzmengencharakteristik in einem Vollhubgebiet und einer Einspritzmengencharakteristik in einem Halbhubgebiet erläutert.
3 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Einspritzpulsbreite, einer Ansteuerstrom-Signalform und einem Ventilverhalten in einem Vollhubgebiet erläutert.
4 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Einspritzpulsbreite, einer Ansteuerstrom-Signalform und einem Ventilverhalten in einem Halbhubgebiet erläutert.
5 ist ein Diagramm, das erläutert, dass eine Schwankung einer Einspritzmenge durch eine Ventilöffnungszeitdauer unterdrückt wird.
6 ist eine schematische Darstellung, die Komponenten eines Kraftstoffeinspritzventils 200 erläutert.
7 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt und einer mechanischen Charakteristik oder einer elektrischen Charakteristik, die mit dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt korreliert, erläutert.
8 ist eine grafische Darstellung, die eine Änderung des Ventilverhaltens, wenn eine Einspritzmenge auf der Grundlage einer Ist-Ventilöffnungszeit gesteuert wird, erläutert.
9 ist ein Konfigurationsprinzipschaltbild einer Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform.
10 ist ein Konfigurationsprinzipschaltbild einer Pulssignal-Berechnungseinheit 112 gemäß der ersten Ausführungsform.
11 ist ein Prinzipschaltbild, das Einzelheiten einer Referenz-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit 1121 erläutert.
12 ist ein Prinzipschaltbild, das Einzelheiten einer Einheit 1122 zur Berechnung individueller Differenzen erläutert.
13 ist ein Prinzipschaltbild, das Einzelheiten einer Soll-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit 1123 erläutert.
14 ist ein Diagramm, das die durch die Soll-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit 1123 ausgeführte Berechnung erläutert.
15 ist eine schematische Darstellung, die Einzelheiten einer Ist-Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit 1125 erläutert.
16 ist ein Ablaufplan, der eine Betriebsprozedur der Ist-Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit 1125 erläutert.
17 ist ein Prinzipschaltbild, das Einzelheiten einer Pulsbreiten-Berechnungseinheit 1126 erläutert.
18 ist ein Ablaufplan, der eine Betriebsprozedur der Pulsbreiten-Berechnungseinheit 1126 erläutert.

Beschreibung von Ausführungsformen
1 ist ein Prinzipschaltbild, das eine Konfiguration einer herkömmlichen Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung 100 und eines Kraftstoffeinspritzventils 200 erläutert. Die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung 100 enthält einen Mikrocomputer 110, eine integrierte Ansteuerschaltung (Ansteuer-IC) 120, eine Hochspannungs-Erzeugungseinheit 130, einen Hi-Schalter 141, einen Lo-Schalter 142 und eine Ventilschließzeitpunkt-Detektionseinheit 150. Ferner enthält der Mikrocomputer 110 eine Kraftmaschinenbedingungs-Detektionseinheit 111, eine Pulssignal-Berechnungseinheit 112 und eine Signalform-Befehlseinheit 113.
Die Kraftmaschinenbedingungs-Detektionseinheit 111 erfasst verschiedene Informationen wie etwa eine Kraftmaschinendrehzahl, eine Einlassluftmenge, eine Kühlwassertemperatur, einen Kraftstoffdruck und einen Kraftmaschinenfehlerzustand. Die Pulssignal-Berechnungseinheit 112 berechnet auf der Grundlage der verschiedenen von der Kraftmaschinenbedingungs-Detektionseinheit 111 erfassten Informationen einen Einspritzpuls (eine Einspritzpulsbreite), der die Kraftstoffeinspritzzeitdauer des Kraftstoffeinspritzventils 200 definiert.
Die Signalform-Befehlseinheit 113 berechnet einen Befehlswert eines Ansteuerstroms zum Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils 200 oder zum Aufrechterhalten des Ventilöffnungszustands und gibt den Befehlswert an die Ansteuer-IC 120 aus.
Die Hochspannungs-Erzeugungseinheit 130 verwendet eine über eine Sicherung 302 und ein Relais 303 zugeführte Batteriespannung 301, um eine Hochspannungs-Versorgungsspannung (im Folgenden als eine Hochspannung bezeichnet) zu erzeugen, die erforderlich ist, wenn das Kraftstoffeinspritzventil 200 vom Typ eines elektromagnetischen Solenoids geöffnet wird. Außerdem erhöht die Hochspannungs-Erzeugungseinheit 130 auf der Grundlage eines Befehls von der Ansteuer-IC 120 die Batteriespannung 301 in der Weise, dass sie eine gewünschte Sollhochspannung erreicht.
Somit können als eine Leistungsquelle für das Kraftstoffeinspritzventil 200 Leistungszufuhren zweier Systeme, d. h. der Hochspannung zum Sicherstellen einer Ventilöffnungskraft eines Ventilkörpers und der Batteriespannung 301, um die Ventilöffnung zu halten, so dass der Ventilkörper nicht geschlossen wird, nachdem das Ventil geöffnet worden ist, zugeführt werden.
Die zwei Schalter 141 und 142 sind auf der Einlassseite und auf der Auslassseite des Kraftstoffeinspritzventils 200 vorgesehen. Wenn diese Schalter eingeschaltet sind, wird dem Kraftstoffeinspritzventil 200 Ansteuerstrom zugeführt. Die Ansteuer-IC 120 steuert die Hochspannung oder die Batteriespannung 301, die an das Kraftstoffeinspritzventil 200 angelegt wird, dadurch, dass sie die Schalter auf der Grundlage eines Einspritzpulses (der Einspritzpulsbreite), der durch die Pulssignal-Berechnungseinheit 112 berechnet wird, und des Ansteuerstromprofils, das durch die Signalform-Befehlseinheit 113 berechnet wird, schaltet. Somit wird der dem Kraftstoffeinspritzventil 200 zugeführte Ansteuerstrom gesteuert.
Wenn die Ventilschließzeitpunkt-Detektionseinheit 150 das Kraftstoffeinspritzventil 200 in dem Halbhubgebiet steuert, detektiert die Ventilschließzeitpunkt-Detektionseinheit 150 den Ventilschließzeitpunkt aus der charakteristischen Änderung der an das Einspritzventil angelegten Ansteuerspannung als ein Mittel, um für jedes Einspritzventil die individuelle Differenz des Einspritzventilverhaltens zu detektieren. Das Detektionsergebnis wird an die Pulssignal-Berechnungseinheit 112 gesendet.
2 ist eine grafische Darstellung, die die Differenz zwischen der Einspritzmengencharakteristik in dem Vollhubgebiet und der Einspritzmengencharakteristik in dem Halbhubgebiet erläutert. Ein Abschnitt 203 ist ein Gebiet, in dem das Einspritzventil vollständig geöffnet ist und die Kraftstoffeinspritzmenge proportional zu der Pulsbreite ist, und ist als das Vollhubgebiet bezeichnet. Ein Abschnitt 201 und ein Abschnitt 202 sind Gebiete, in denen das Einspritzventil nicht vollständig geöffnet ist.
In dem Abschnitt 202 schwingt der Ventilkörper bei dem Ventilöffnungsende in dem Einspritzventil wegen einer übermäßigen Ventilöffnungskraft und sind die Einspritzmenge und die Pulsbreite nicht einfach zueinander proportional. Somit kann das Gebiet, in dem die Pulsbreite und die Einspritzmenge zueinander proportional sind, z. B. dadurch erweitert werden, dass die Ventilöffnungskraft mit einer anderen Ansteuerstrom-Signalform als der des Abschnitts 203 eingestellt wird und die Schwingung an dem Ventilöffnungsende verringert wird.
Der Abschnitt 201 ist ein Gebiet, in dem das Ventilverhalten und die Einspritzmenge eine starke Korrelation aufweisen. Da die mechanische Charakteristik oder die elektrische Charakteristik des Einspritzventils das Ventilverhalten in diesem Gebiet stark beeinflussen, sind die Pulsbreite und die Einspritzmenge nicht einfach zueinander proportional und ist die Schwankung der Einspritzmenge wegen der Schwankung in jedem Einspritzventil einfach ausgerichtet.
Somit wird in dem herkömmlichen Gebiet die Ventilöffnungskraft durch Schalten des Ansteuerstroms eingestellt und wird die Pulsbreite für jedes Einspritzventil auf der Grundlage des Detektionsereignisses des Ventilverhaltens gesteuert, wodurch die individuelle Differenz der Einspritzmenge verringert wird. In dem herkömmlichen Gebiet sind Versuche derart unternommen worden, dass das Gebiet, in dem die Pulsbreite und die Einspritzmenge zueinander proportional sind, zu dem Abschnitt 201 erweitert wird. Allerdings ist es sogar in dem herkömmlichen Gebiet, insbesondere in dem Gebiet äußerst kleiner Einspritzmenge des Abschnitts 201, schwierig, die Schwankung der Einspritzmenge für jedes Einspritzventil zu steuern. Die vorliegende Erfindung folgt dem herkömmlichen Gebiet und soll ferner die Schwankung der Einspritzmenge für jedes Einspritzventil selbst in diesem Gebiet äußerst kleiner Einspritzung genau steuern.
3 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Einspritzpulsbreite, der Ansteuerstrom-Signalform und dem Ventilverhalten in dem Vollhubgebiet erläutert. Der Einspritzpuls steigt von T301 an und der Ansteuerstrom beginnt, das Kraftstoffeinspritzventil 200 gemäß einem im Voraus festgelegten Stromsignalformprofil zu erregen. Nach dem Beginn der Erregung erreicht der Ansteuerstrom wegen der Hochspannung zur Ventilöffnung einen Spitzenwert. Danach schaltet die Ansteuerspannung zu der Batteriespannung und hält sie einen Ansteuerstrom b oder c für eine vorgegebene Zeit aufrecht. Wenn er T305 erreicht, fällt der Einspritzpuls und hält der Ansteuerstrom das Erregen an.
Bei T302 beginnt sich das Einspritzventil zu öffnen und bei T303 erreicht der Ventilkörper das Ventilöffnungsende und wird er zu dem Vollhub. Während einer Zeitdauer von T303 bis T304 schwingt der Ventilkörper und verhält er sich wegen einer übermäßigen Ventilöffnungskraft instabil. Nachdem der Einspritzpuls bei T305 abgeschaltet wird und die Erregung angehalten wird, geht die Ventilöffnungskraft verloren und bewegt sich der Ventilkörper in die Ventilschließstellung und wird das Ventil bei T306 geschlossen. In dem Vollhubgebiet ist der Ventilkörper vollständig geöffnet, so dass die Beziehung zwischen der Pulsbreite und der Einspritzmenge einfach proportional ist.
4 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Einspritzpulsbreite, der Ansteuerstrom-Signalform und dem Ventilverhalten in dem Halbhubgebiet erläutert. Bei T401 steigt die Einspritzpulsbreite und bei T403 fällt sie. Es werden ein Ansteuerstrom 412 und ein Ventilverhalten während dieses Zeitintervalls beschrieben.
Der Ansteuerstrom beginnt die Erregung gemäß einem im Voraus festgelegten Stromsignalformprofil. In einer Spule des Kraftstoffeinspritzventils 200 wird ein Hochspannungsstrom erregt, und wenn die Erregungszeit (die Zeit von T401 bis T403) verstrichen ist oder wenn der Ansteuerstrom 412a erreicht, wird die Erregung abgeschaltet.
Nachdem die Erregung abgeschaltet worden ist, wird der Strom schnell zu 0 A. Während der Erregung wird durch die Spule eine Magnetkraft erzeugt und empfangen eine Bewegungseinrichtung und ein Ventilkörper, die in dem Kraftstoffeinspritzventil 200 vorgesehen sind, die Differenz zwischen der an die Bewegungseinrichtung und an den Ventilkörper angelegten Magnetkraft und der Kraft in der Ventilschließrichtung als die Ventilöffnungskraft.
Wenn sich die Bewegungseinrichtung von P401, bei dem die Ventilöffnungskraft zu einem positiven Wert wird, in der Ventilöffnungsrichtung zu bewegen beginnt, bewegt sie sich um einen Vorhub 451, der eine Länge ist, bei der die Bewegungseinrichtung arbeiten kann, und gelangt sie daraufhin bei T411 mit dem Ventilkörper in Kontakt. Bei T411 beginnt sich der Ventilkörper wegen der Stoßkraft wegen des Kontakts mit der Bewegungseinrichtung zu bewegen. Somit wird auf T411 als der Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt Bezug genommen.
Da die Erregung bei T411 abgeschlossen wird, wird sie durch die Magnetkraft nicht beeinflusst, sondern wird sie durch die Federbelastung und durch den Kraftstoffdruck in der Ventilschließrichtung beeinflusst. Da die Federbelastung und der Kraftstoffdruck in der Ventilschließrichtung in einem kurzen Zeitintervall als konstant angesehen werden können, führt der Ventilkörper eine Parabelbewegung konstanter Beschleunigung aus. Eine Beziehung zwischen der Zeit und der Stellung des Ventilkörpers in dem Kraftstoffeinspritzventil 200 ist durch eine Parabel 422 dargestellt. Bei T422 schließt der Ventilkörper das Ventilschließen ab und hält die Einspritzung an.
Die Bewegungseinrichtung arbeitet bis zu einer Bewegungseinrichtungs-Referenzstellung weiter und bewegt sich zu P403.
Da die Kraftstoffeinspritzmenge die Menge des Kraftstoffs ist, der eingespritzt wird, während der Ventilkörper in einer Parabelbewegung ist, ist zu sehen, dass es zwischen der Einspritzmenge und dem Ventilverhalten eine starke Korrelation gibt. Da der Betrag des Ventilverhaltens mit einer von der Parabel 422 umgebenen Fläche 431 korreliert, kann gesagt werden, dass die Einspritzmenge ebenfalls eine starke Korrelation mit der Fläche 431 aufweist. Somit kann die Einspritzmenge bekannt sein, falls die Fläche 431 bekannt sein kann, wobei es aber nicht praktikabel ist, das Ventilverhalten während des Einspritzventilbetriebs zu messen. Bei Konzentration auf die Tatsache, dass das Ventilverhalten eine Parabelbewegung konstanter Beschleunigung ist, ist mathematisch einzusehen, dass die Fläche 431 mit der Zeit von dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt T411 bis zu dem Ventilöffnungs-Abschlusszeitpunkt T422, d. h. mit der Ventilöffnungszeitdauer 441, korreliert. Somit kann die Einspritzmenge erhalten werden, falls die Ventilöffnungszeitdauer 441 detektiert wird.
In dem Gebiet, in dem die Einspritzmenge durch die Pulsbreite gesteuert wird (d. h. in dem Gebiet, das durch die längere Einspritzpulsbreite als die von T401 bis T403 gesteuert wird), wird das Ventilverhalten zu einer Parabel 423. Da die Ventilöffnungskraft in diesem Gebiet ausreichend ist und da die Stoßkraft, wenn die Bewegungseinrichtung mit dem Ventilkörper in Kontakt gelangt, konstant ist, ist der Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt T411 außerdem an derselben Stelle. Somit wird die Ventilöffnungszeitdauer in dem herkömmlichen Gebiet durch Detektieren der Ventilschließzeit erhalten und wird die Einspritzmengensteuerung auf der Grundlage der Ventilöffnungszeitdauer ausgeführt.
Andererseits ist das, was die vorliegende Erfindung steuert, ein Gebiet, das mit der kürzeren Pulsbreite als der von T401 bis T403 gesteuert wird. In diesem Gebiet ist eine Ansteuerstrom-Signalform 411 und ist ein maximaler Strom 411a kleiner als der von 412a. Somit ist die Magnetkraft verringert und ist die Ventilöffnungskraft abgeschwächt, was die Ansprechempfindlichkeit der Bewegungseinrichtung beeinflusst. Das heißt, die Zeit, zu der die Bewegungseinrichtung mit dem Ventilkörper in Kontakt gelangt, ist um eine Zeitdauer 443 verzögert. Da die Annahme, dass der Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt wie in dem herkömmlichen Gebiet konstant ist, nicht festgesetzt ist, ist es notwendig, einen Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt T412 zu kennen, um eine Ventilöffnungszeitdauer 442 zu detektieren. Obgleich eine Technik zum Detektieren des Ventilöffnungs-Abschlusszeitpunkts aus der Änderung des Stromwerts bekannt ist, ist es schwierig, die Technik anzuwenden, da die Ventilöffnung beginnt, nachdem die Erregung in dem Gebiet, auf das die vorliegende Erfindung gerichtet ist, abgeschlossen ist.
5 ist ein Diagramm, das erläutert, dass die Schwankung der Einspritzmenge über die Ventilöffnungszeitdauer unterdrückt wird. Die obere Zeichnung aus 5 zeigt eine Beziehung zwischen der Einspritzmenge und der Einspritzpulsbreite. Die untere Zeichnung aus 5 zeigt eine Beziehung zwischen der Einspritzmenge und der Ventilöffnungszeit.
Die obere Zeichnung aus 5 zeigt eine Beziehung in einem bestimmten Einspritzventil 501 und eine Beziehung in einem anderen Einspritzventil 502. Ein Bereich der Einspritzmenge ist ein Bereich der äußerst kleinen Menge, auf den die vorliegende Erfindung gerichtet ist, und entspricht der Umgebung von T201 in dem Abschnitt 201 aus 2. Da es die Schwankung der individuellen Differenz gibt, wenn mit derselben Einspritzpulsbreite T503 gesteuert wird, sind die Einspritzmengen 511 bzw. 512 und sind sie nicht aneinander angepasst. Im Folgenden wird ein Fall beschrieben, in dem die Einspritzmenge auf 512 ausgerichtet ist.
Die Pulsbreite des Einspritzventils 501 muss auf T501 korrigiert werden. Somit kann gemäß dem herkömmlichen Gebiet der Ventilschließzeitpunkt jedes Einspritzventils detektiert werden und kann die Pulsbreite des Einspritzventils 501 z. B. auf T502 korrigiert werden. Diese Korrektur in dem herkömmlichen Gebiet nimmt an, dass der Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt konstant ist. Wie oben anhand von 4 beschrieben wurde, ist es allerdings notwendig, die Pulsbreite in der Praxis weiter nach kürzer zu korrigieren, da der Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt in dem Gebiet äußerst kleiner Einspritzung nicht konstant ist. Somit ist die Einspritzmenge bei dem herkömmlichen Gebiet allein ungleichmäßig.
In der unteren Zeichnung aus 5 zeigt eine Linie 521 eine Beziehung zwischen einer Einspritzmenge und einem Ergebnis der Messung eines Ventilverhaltens für jedes Einspritzventil durch ein Experiment und Detektieren einer Ist-Ventilöffnungszeit. Obgleich sie in der Praxis nicht vollständig angepasst ist, wird bestätigt, dass ein Messergebnis für jedes der mehreren Einspritzventile auf der Linie 521 liegt. Das heißt, es ist bekannt, dass die Schwankung der Einspritzmenge selbst bei der äußerst niedrigen Einspritzmenge durch genaues Detektieren der Ventilöffnungszeit genau gesteuert werden kann.
6 ist eine schematische Darstellung, die Komponenten des Kraftstoffeinspritzventils 200 erläutert. Das Kraftstoffeinspritzventil 200 enthält eine Ventilschließfeder 601, eine Spule 602, eine Bewegungseinrichtung 603, eine Bewegungseinrichtungsstellungs-Definitionsfeder 604, einen Ventilkörper 605 und einen Ventilsitz 606. Der Ventilkörper 605 arbeitet in einem Abschnitt 607. In einem Abschnitt, in dem die Bewegungseinrichtung 603 gleitet, ist zwischen der Bewegungseinrichtung 603 und der Spule oder einem Außenraum ein Zwischenraum 608 ausgelegt. Die Bewegungseinrichtung 603 arbeitet in einem Vorhub 609.
Wie oben anhand von 4 beschrieben ist, ist der Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt der Zeitpunkt, zu dem die Bewegungseinrichtung 603 mit dem Ventilkörper 605 in Kontakt gelangt, nachdem der Einspritzpuls aufgetreten ist. Somit beeinflussen Charakteristiken in Bezug auf die Bewegung der Bewegungseinrichtung 603 den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt. Die Charakteristiken in Bezug auf die Bewegung der Bewegungseinrichtung 603 können in mechanische charakteristische Werte und in elektrische charakteristische Werte klassifiziert werden.
Die mechanischen Charakteristiken beziehen sich auf die Schwierigkeit der Bewegung der Bewegungseinrichtung 603. Zum Beispiel gibt es die Masse der Bewegungseinrichtung 603, die Federbelastung durch die Bewegungseinrichtungsstellungs-Definitionsfeder 604, den Entwurfswert des Zwischenraums 608 und den Vorhub 609 in Bezug auf die Betriebszeit der Bewegungseinrichtung 603. Es können verschiedene andere Faktoren betrachtet werden, wobei die obigen Faktoren aber einen besonders großen Einfluss haben.
Die elektrischen Charakteristiken enthalten eine Ansteuerspannung (einen Spannungseffektivwert oder Sollwert), die die Stärke des Ansteuerstroms beeinflusst, der die Ventilöffnungskraft erzeugt, einen Spulenwiderstand, der es erschwert, den Ansteuerstrom zu erregen, eine Spuleninduktivität und dergleichen. Es können verschiedene andere Faktoren betrachtet werden, wobei die obigen Faktoren aber einen besonders großen Einfluss haben.
7 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt und der mechanischen Charakteristik oder der elektrischen Charakteristik, die mit dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt korreliert, erläutert. Hier sind unter den in 6 dargestellten charakteristischen Werten drei typische Parameter als ein Beispiel gezeigt.
Die obere Zeichnung aus 7 zeigt eine Beziehung 701 zwischen dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt und der Ansteuerspannung des Kraftstoffeinspritzventils 200. Die Ansteuerspannung beeinflusst, wie der Ansteuerstrom ansteigt. Das heißt, dadurch, dass beeinflusst wird, wie die Ventilöffnungskraft ansteigt, gibt es eine Wirkung der Beschleunigung der Bewegung der Bewegungseinrichtung.
Da die Bewegung der Bewegungseinrichtung proportional zu dem Anstieg der Ansteuerspannung beschleunigt wird, wird somit der Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt verkürzt.
Die mittlere Zeichnung aus 7 zeigt eine Beziehung 702 zwischen dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt und dem Vorhubbetrag. Da der Vorhubbetrag dem Bewegungsbetrag der Bewegungseinrichtung entspricht, hängt der Vorhubbetrag mit der Bewegungszeit der Bewegungseinrichtung zusammen. Da die Bewegungszeit der Bewegungseinrichtung proportional zu der Erhöhung des Vorhubs länger wird, wird somit der Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt länger.
Die untere Zeichnung aus 7 zeigt eine Beziehung 703 zwischen dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt und der Bewegungseinrichtungsmasse. Da die Bewegungseinrichtungsmasse die Schwierigkeit der Bewegung der Bewegungseinrichtung beeinflusst, hängt die Bewegungseinrichtungsmasse mit der Bewegungszeit der Bewegungseinrichtung zusammen. Somit wird der Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt länger, da die Bewegungszeit der Bewegungseinrichtung proportional zu der Erhöhung der Bewegungseinrichtungsmasse länger wird.
Unter der Annahme, dass die Beziehung zwischen jedem in 7 dargestellten Parameter und dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt für jedes individuelle Kraftstoffeinspritzventil 200 als dieselbe angesehen werden kann, kann der Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 200 dadurch erhalten werden, dass die in 7 gezeigte Beziehung für das Referenz-Kraftstoffeinspritzventil im Voraus erfasst wird und jeder Parameter in dem Kraftstoffeinspritzventil 200 (d. h. jeder Wert auf der horizontalen Achse aus 7) auf jede entsprechende Beziehung angewendet wird. Gemäß diesem Prinzip schätzt die vorliegende Erfindung den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt in dem Gebiet mit der äußerst kleinen Einspritzung.
Zum Beispiel ist in der oberen Zeichnung aus 7 die Abweichung des Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkts wegen der Schwankung der Ventilspannung 713, wenn der charakteristische Wert des Referenzeinspritzventils 711 ist und der charakteristische Wert des Kraftstoffeinspritzventils 200 712 ist. Ähnlich kann der Betrag des Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkts für andere charakteristische Werte berechnet werden. Die Abweichung des Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkts des Soll-Kraftstoffeinspritzventils kann als der Gesamtwert von 713, 714 und 715 in 7 berechnet werden.
8 ist eine grafische Darstellung, die eine Änderung des Ventilverhaltens erläutert, wenn der Einspritzbetrag auf der Grundlage einer Ist-Ventilöffnungszeit gesteuert wird. Die obere Zeichnung aus 8 zeigt ein Soll-Einspritzventilverhalten 831 und ein Ist-Einspritzventilverhalten 832a, wenn ein Einspritzpuls in einem Abschnitt von T801 bis T802 beginnt und gesteuert wird. Bezüglich des Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkts ist das Sollventilverhalten T811, während das Ist-Einspritzventilverhalten T812 ist. Der Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt T812 wird durch das oben anhand von 7 beschriebene Verfahren berechnet und der Ventilschließ-Abschlusszeitpunkt T822 wird durch das herkömmliche Gebiet detektiert. Aus dem Ventilschließ-Abschlusszeitpunkt T822 und aus dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt T812 wird die Ist-Ventilöffnungszeitdauer 841 berechnet. Die Soll-Ventilöffnungszeitdauer 842 des Soll-Ventilverhaltens wird aus einer geforderten Einspritzmenge und dergleichen berechnet.
Wie in der oberen Zeichnung aus 8 gezeigt ist, kann die Ventilöffnungszeitdauer durch Erhöhen der Ventilöffnungskraft verlängert werden, wenn die Ist-Ventilöffnungszeitdauer 841 kleiner als die Soll-Ventilöffnungszeitdauer 842 ist. Somit wird eine Beziehung zwischen der Ventilöffnungszeitdauer und der Pulsbreite im Voraus vorbereitet und wird die Pulsbreite auf der Grundlage dieser Beziehung korrigiert. Im Fall von 8 wird die Pulsbreite von T802 auf T803 verlängert, so dass die Ventilöffnungszeitdauer auf 842 ausgerichtet wird und ein Ventilverhalten 832b des Soll-Einspritzventils an das Soll-Einspritzventilverhalten 831 (untere Zeichnung aus 8) angepasst wird. Somit kann die Schwankung der Einspritzmenge für jedes Einspritzventil auf die entsprechende Menge des Referenzeinspritzventils ausgerichtet werden.
9 ist ein Konfigurationsprinzipschaltbild einer Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich zu der oben anhand von 1 beschriebenen Konfiguration enthält der Mikrocomputer 110 eine Referenzdaten-Speichereinheit 114 und eine Einheit 115 zur Erfassung individueller Daten und hält das Kraftstoffeinspritzventil 200 individuelle Daten 210. Da die anderen Konfigurationen dieselben wie jene in 1 sind, werden im Folgenden hauptsächlich die Unterschiede in Bezug auf diese Funktionsteile beschrieben.
Die Referenzdaten-Speichereinheit 114 speichert Referenzdaten. Die Referenzdaten beschreiben die Beziehung zwischen dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt des Referenz-Kraftstoffeinspritzventils und der Pulsbreite oder der Einspritzmenge und beschreiben außerdem die Beziehung zwischen jedem in 7 dargestellten Parameter und dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt für das Referenz-Kraftstoffeinspritzventil. Die Einheit 115 zur Erfassung individueller Daten liest die in dem Kraftstoffeinspritzventil 200 enthaltenen individuellen Daten 210. Die individuellen Daten 210 beschreiben für jeden charakteristischen Parameter den charakteristischen Wert des Kraftstoffeinspritzventils 200 (der dem charakteristischen Wert 712 in 7 entspricht). Als der Zeitpunkt zum Lesen der individuellen Daten 210 kann z. B. die Zeit, wenn das Kraftstoffeinspritzventil 200 versandt wird, betrachtet werden.
10 ist ein Konfigurationsprinzipschaltbild der Pulssignal-Berechnungseinheit 112 gemäß der ersten Ausführungsform. Im Folgenden werden anhand von 10 die Unterschiede zwischen der Pulsbreitenberechnung in dem herkömmlichen Gebiet und der Pulsbreitenberechnung in der ersten Ausführungsform beschrieben.
In dem herkömmlichen Gebiet wird die Kraftstoffeinspritzmenge in einem Gebiet gesteuert, in dem der Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt als konstant angesehen werden kann. Somit berechnet eine Ist-Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit 1125 aus einer Differenz zwischen einem vorgegebenen Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt und einem durch die Ventilschließzeitpunkt-Detektionseinheit 150 detektierten Ventilschließzeitpunkt eine Ist-Ventilöffnungszeitdauer. Die Pulsbreiten-Berechnungseinheit 1126 berechnet durch Vergleichen eines Berechnungsergebnisses einer Soll-Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit 1124 mit der Ist-Ventilöffnungszeitdauer einen Pulsbreiten-Korrekturbetrag. Darüber hinaus wird eine Einspritzpulsbreite auf der Grundlage einer von der Kraftmaschinenbedingungs-Detektionseinheit 111 erfassten Kraftmaschinenbedingung um den Pulsbreiten-Korrekturbetrag korrigiert und wird die korrigierte Einspritzpulsbreite als die Einspritzpulsbreite ausgegeben.
Andererseits wird in der ersten Ausführungsform der Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt des Referenz-Kraftstoffeinspritzventils gemäß der Beschreibung der Referenzdaten erhalten und wird die individuelle Differenz zwischen dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt des Referenz-Kraftstoffeinspritzventils und dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt des Kraftstoffventils 200 gemäß der Beschreibung der individuellen Daten 210 erhalten. Eine Soll-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit 1123 erhält auf deren Grundlage den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 200. Einzelheiten der jeweiligen Funktionseinheiten werden anhand von 11 und der nachfolgenden Zeichnungen beschrieben.
11 ist ein Prinzipschaltbild, das Einzelheiten einer Referenz-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit 1121 erläutert. Die Referenz-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit 1121 erfasst Referenzdaten von der Referenzdaten-Speichereinheit 114 und erfasst ferner von der Kraftmaschinenbedingungs-Detektionseinheit 111 eine geforderte Einspritzpulsbreite oder eine geforderte Einspritzmenge. Die Referenz-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit 1121 erhält den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt des Referenz-Kraftstoffeinspritzventils durch Bezugnahme auf die Referenzdaten unter Verwendung der geforderten Einspritzmenge oder der geforderten Einspritzpulsbreite.
12 ist ein Prinzipschaltbild, das Einzelheiten einer Einheit 1122 zur Berechnung individueller Differenzen erläutert. Eine Summationseinheit 11222 erfasst von der Einheit 115 zur Erfassung individueller Daten den charakteristischen Wert des Kraftstoffeinspritzventils 200. Die Summationseinheit 11222 erhält für jeden in 7 dargestellten charakteristischen Parameter die Differenz zwischen dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 200 und dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt des Referenz-Kraftstoffeinspritzventils und multipliziert und summiert im Voraus festgelegte Gewichte 11221 für jeden charakteristischen Parameter. Dies entspricht der gewichteten Summe von 713 bis 715 in 7. Wenn andere charakteristische Parameter als die in 7 dargestellten vorhanden sind, wird die gewichtete Summe an allen von ihnen auf ähnliche Weise ausgeführt. Eine Verstärkungsberechnungseinheit 11223 berechnet die individuelle Differenz des Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkts, der dem geforderten Einspritzbetrag oder der geforderten Pulsbreite entspricht, durch Multiplizieren des Summationsergebnisses mit einer Verstärkung, die der geforderten Einspritzmenge oder der geforderten Pulsbreite entspricht.
13 ist ein Prinzipschaltbild, das Einzelheiten der Soll-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit 1123 erläutert. Die Soll-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit 1123 berechnet den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 200 durch Summieren des Berechnungsergebnisses, das durch die Referenz-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit 1121 erhalten wird, und des Berechnungsergebnisses, das durch die Einheit 1122 zur Berechnung individueller Differenzen erhalten wird.
14 ist ein Diagramm, das die durch die Soll-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit 1123 ausgeführte Berechnung erläutert. Eine durchgezogene Linie 1401 ist die Beziehung zwischen dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt des Referenz-Kraftstoffeinspritzventils und der Einspritzmenge oder der Pulsbreite. Eine punktierte Linie 1402 ist die Beziehung zwischen dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 200 und der Einspritzmenge oder der Pulsbreite. Die Soll-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit 1123 berechnet den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt T812 des Kraftstoffeinspritzventils 200 durch Berechnen des Referenz-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkts T811 und der individuellen Differenz 1403 und durch Addieren der individuellen Differenz 1403 zu T811. Somit ist es möglich, den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt in dem Gebiet äußerst kleiner Einspritzung, der in der Vergangenheit schwierig zu detektieren war, zu schätzen.
15 ist eine schematische Darstellung, die Einzelheiten der Ist-Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit 1125 erläutert. Eine Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Auswahleinheit 11252 wählt einen vorgegebenen festen Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt 11251 oder das Berechnungsergebnis, das durch die Soll-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit 1123 gemäß der geforderten Einspritzmenge oder der geforderten Pulsbreite erhalten wird, aus. Eine Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit 11253 berechnet durch Subtrahieren des Auswahlergebnisses, das durch die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Auswahleinheit 11252 erhalten wird, von dem Detektionsergebnis, das durch die Ventilschließzeitpunkt-Detektionseinheit 150 erhalten wird, eine Ist-Ventilöffnungszeitdauer.
16 ist ein Ablaufplan, der eine Betriebsprozedur der Ist-Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit 1125 erläutert.
Die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Auswahleinheit 11252 erfasst die geforderte Einspritzpulsbreite oder die geforderte Einspritzmenge (S1601). Die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Auswahleinheit 11252 erfasst von der Soll-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit 1123 den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 200 (S1602). Die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Auswahleinheit 11252 bestimmt, ob die in S1601 erfasste geforderte Einspritzmenge oder geforderte Pulsbreite kleiner als ein vorgegebener Wert ist (S1603). Wenn der geforderte Wert kleiner ist, wird der von der Soll-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit 1123 erhaltene Wert angenommen (S1604); andernfalls wird der feste Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt 11251 angenommen (S1605).
Der vorgegebene Wert in Schritt S1603 kann entweder ein geforderter Wert, der der Begrenzung zwischen dem Vollhubgebiet und dem Halbhubgebiet entspricht, oder ein minimal geforderter Wert, der kleiner oder gleich dem geforderten Wert ist und bei dem die Ventilöffnungskraft ausreichend hoch ist und der Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt konstant ist, sein. Wie in 16 gezeigt ist, ist es dadurch, dass ausgewählt wird, ob das durch die Soll-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit 1123 erhaltene Berechnungsergebnis oder der feste Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt 11251 angenommen wird, nicht notwendig, die gesamte Steuerverarbeitung durch die herkömmliche Technik, in der der Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt der feste Wert ist, zu rekonstruieren. Dies ist zweckmäßig für die Implementierung.
17 ist ein Prinzipschaltbild, das Einzelheiten der Pulsbreiten-Berechnungseinheit 1126 erläutert. Die Pulsbreiten-Umsetzungseinheit 11261 setzt auf der Grundlage der Beziehung zwischen der im Voraus vorbereiteten Pulsbreite und der Ventilöffnungszeitdauer die durch die Soll-Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit 1124 berechnete Ventilöffnungszeitdauer bzw. die durch die Ist-Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit 1125 berechnete Ventilöffnungszeitdauer in Pulsbreiten um. Eine Differenzpulsbreiten-Berechnungseinheit 11262 berechnet die Differenz zwischen der Pulsbreite, die auf der Soll-Ventilöffnungszeitdauer beruht, und der Pulsbreite, die auf der Ist-Ventilöffnungszeitdauer beruht. Eine Einheit 11263 zur Berechnung der normalen Pulsbreite berechnet auf der Grundlage des durch die Kraftmaschinenbedingungs-Detektionseinheit 111 erhaltenen Detektionsergebnisses eine normale Pulsbreite. Wenn das durch die Einheit 11263 zur Berechnung der normalen Pulsbreite erhaltene Berechnungsergebnis kleiner oder gleich einem vorgegebenen Wert ist, korrigiert eine Pulsbreiten-Korrektureinheit 11264 die Pulsbreite durch Addieren des durch die Differenzpulsbreiten-Berechnungseinheit 11262 erhaltenen Berechnungsergebnisses. Wenn die Pulsbreite, die auf der Ist-Ventilöffnungszeitdauer beruht, länger als die Pulsbreite, die auf der Soll-Ventilöffnungszeitdauer beruht, ist, wird eine negative Differenzpulsbreite angewendet. In einem entgegengesetzten Fall wird eine positive Differenzpulsbreite angewendet.
18 ist ein Ablaufplan, der eine Betriebsprozedur der Pulsbreiten-Berechnungseinheit 1126 erläutert. Die Einheit 11263 zur Berechnung der normalen Pulsbreite erfasst von der Kraftmaschinenbedingungs-Detektionseinheit 111 die geforderte Einspritzmenge oder die geforderte Einspritzpulsbreite und den Kraftstoffdruck (S1801). Die Einheit 11263 zur Berechnung der normalen Pulsbreite berechnet unter Verwendung der geforderten Einspritzmenge oder der geforderten Einspritzpulsbreite und des Kraftstoffdrucks die normale Pulsbreite (S1802). Die Differenzpulsbreiten-Berechnungseinheit 11262 berechnet die Differenzpulsbreite (S1803). Die Pulsbreiten-Korrektureinheit 11264 bestimmt, ob das Berechnungsergebnis der normalen Pulsbreite kleiner als ein vorgegebener Wert ist (S1804). Wenn es kleiner als der vorgegebene Wert ist, wird die normale Pulsbreite von der normalen Pulsbreite und der Differenzpulsbreite korrigiert (S1805) und wird die korrigierte Pulsbreite angenommen (S1806). Wenn es kleiner oder gleich dem vorgegebenen Wert ist, wird die normale Pulsbreite angenommen (S1807).
Ähnlich dem vorgegebenen Wert in Schritt S1603 kann der vorgegebene Wert in Schritt S1804 entweder ein geforderter Wert, der der Begrenzung zwischen dem Vollhubgebiet und dem Halbhubgebiet entspricht, oder eine minimale Pulsbreite, die kleiner oder gleich dem geforderten Wert ist und bei der die Ventilöffnungskraft ausreichend groß ist und der Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt konstant ist, sein.
<Erste Ausführungsform: Zusammenfassung>
Die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform ist die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung (100), die das Kraftstoffeinspritzventil (200) der Brennkraftmaschine steuert, und enthält die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit (1123), die den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt schätzt, zu dem sich das Kraftstoffeinspritzventil (200) zu Öffnen beginnt, und die Referenzdaten-Speichereinheit (114), die die Referenzdaten speichert, die die Charakteristik des als die Referenz verwendeten Referenz-Kraftstoffeinspritzventils beschreiben, wenn die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit (1123) den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt schätzt. Die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit (1123) schätzt den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt durch Bezugnahme auf die Referenzdaten unter Verwendung des charakteristischen Parameters, der die Charakteristik des Kraftstoffeinspritzventils (200) repräsentiert. Somit kann der Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 200 aus der Charakteristik des Referenz-Kraftstoffeinspritzventils geschätzt werden.
Die Referenzdaten beschreiben die Beziehung zwischen dem charakteristischen Referenzparameter, der die Charakteristik des Referenz-Kraftstoffeinspritzventils repräsentiert, und dem Referenz-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt, zu dem sich das Referenz-Kraftstoffeinspritzventil zu öffnen beginnt. Die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit (1123) schätzt den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt durch Erfassen des Referenz-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkts, der dem charakteristischen Parameter entspricht, der die Charakteristik des Kraftstoffeinspritzventils (200) repräsentiert, aus den Referenzdaten. Somit kann der Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 200 durch Verstehen der Beziehung zwischen der Charakteristik des Referenz-Kraftstoffeinspritzventils und dem Referenz-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt im Voraus geschätzt werden.
Ferner enthält die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung (100) die Referenz-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit (1121), die den Referenz-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt unter Verwendung der Referenzdaten erhält.
Ferner enthält die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung (100) die Einheit (1122) zur Berechnung individueller Differenzen, die die Differenz zwischen dem Referenz-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt und dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt unter Verwendung der Charakteristiken des Kraftstoffeinspritzventils (200) erhält. Die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit (1123) schätzt den Zeitpunkt, zu dem sich das Kraftstoffeinspritzventil (200) zu öffnen beginnt, gemäß der durch die Einheit (1122) zur Berechnung individueller Differenzen erhaltenen Differenz. Somit kann der Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt aus der Differenz von dem Referenz-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt geschätzt werden, selbst wenn es schwierig ist, den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt selbst des Kraftstoffeinspritzventils (200) zu detektieren.
Die Referenzdaten beschreiben die Beziehung zwischen dem charakteristischen Referenzparameter und dem Referenz-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt für jeden der mehreren charakteristischen Referenzparameter. Die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit (1123) identifiziert den charakteristischen Referenzparameter, der dem charakteristischen Parameter entspricht, und erfasst aus den Referenzdaten die Differenz zwischen dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt und dem Referenz-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt, der dem identifizierten charakteristischen Referenzparameter entspricht. Die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit (1123) schätzt den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt durch Multiplizieren der Differenz mit dem Gewicht, das für jeden charakteristischen Referenzparameter bestimmt wird, und durch Addieren des Multiplikationsergebnisses zu dem Referenz-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt. Somit kann der Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt unter Berücksichtigung des Einflusses geschätzt werden, selbst wenn sich der Einfluss auf den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt gemäß der Charakteristik des Kraftstoffeinspritzventils (200) unterscheidet.
Ferner enthält die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung (100) die Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit (112), die die Ventilöffnungszeitdauer zum Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils (200) definiert. Die Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit (112) definiert die Ventilöffnungszeitdauer in der Weise, dass das Kraftstoffeinspritzventil (200) von dem durch die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit (1123) geschätzten Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt, bis die Soll-Ventilöffnungszeitdauer des Kraftstoffeinspritzventils (200) erreicht ist, geöffnet wird. Somit kann die Einspritzmenge durch das Kraftstoffeinspritzventil (200) gemäß dem geschätzten Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt auf den Sollwert eingestellt werden.
Ferner enthält die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung (100) die Schaltelemente (141, 142), die den dem Kraftstoffeinspritzventil (200) zugeführten Ansteuerstrom ein-/ausschalten. Ferner enthält die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung (100) die Pulsbreiten-Berechnungseinheit (1126), die die Pulsbreite des Signals zum Einschalten der Schaltelemente (141, 142) berechnet. Die Pulsbreiten-Berechnungseinheit (1126) berechnet die Pulsbreite in der Weise, dass das Kraftstoffeinspritzventil (200) von dem durch die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit (1123) geschätzten Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt, bis die Soll-Ventilöffnungszeitdauer des Kraftstoffeinspritzventils (200) erreicht ist, geöffnet wird. Somit kann die Einspritzmenge durch das Kraftstoffeinspritzventil (200) gemäß dem geschätzten Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt unter Verwendung der Pulsbreitensteuerung auf den Sollwert eingestellt werden.
Ferner enthält die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung (100) die Ventilschließzeitpunkt-Detektionseinheit (150), die den Ventilschließzeitpunkt, wenn das Kraftstoffeinspritzventil (200) geschlossen wird, detektiert. Ferner enthält die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung (100) die Ist-Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit (1125), die die Ist-Ventilöffnungszeitdauer, zu der das Kraftstoffeinspritzventil (200) tatsächlich geöffnet wird, gemäß dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt und dem Ventilschließzeitpunkt berechnet. Die Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit (112) stellt die Ventilöffnungszeitdauer in der Weise ein, dass die Ist-Ventilöffnungszeitdauer an die Soll-Ventilöffnungszeitdauer angepasst wird. Somit kann die Ventilöffnungszeitdauer gemäß dem geschätzten Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt und dem Ist-Ventilschließzeitpunkt eingestellt werden. Das heißt, die Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils 200 kann durch Nutzung der Technik zum Detektieren des Ventilschließzeitpunkts in dem herkömmlichen Gebiet gesteuert werden.
Die Referenzdaten beschreiben die mechanische Charakteristik des Referenz-Kraftstoffeinspritzventils. Die mechanische Charakteristik des Referenz-Kraftstoffeinspritzventils ist der Hubbetrag (609), zu dem sich die in dem Referenz-Kraftstoffeinspritzventil enthaltene Bewegungseinrichtung (603) von der Zeit, zu der sich die Bewegungseinrichtung (603) zu bewegen beginnt, bis zu der Zeit, zu der das Referenz-Kraftstoffeinspritzventil mit dem Ventilkörper (605) in Kontakt gelangt, bewegt, und/oder die Masse der Bewegungseinrichtung (603) und/oder der zwischen der Bewegungseinrichtung (603) und dem Referenz-Kraftstoffeinspritzventil vorgesehene Zwischenraum (608) in dem Abschnitt, in dem die Bewegungseinrichtung (603) gleitet, und/oder die Federbelastung der Feder (604), die die Bewegungseinrichtung (603) in der Richtung des Schließens des Referenz-Kraftstoffeinspritzventils bewegt. Somit kann der Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt gemäß der Bewegungscharakteristik der Bewegungseinrichtung (603) geschätzt werden. Da die Bewegungscharakteristik der Bewegungseinrichtung (603) zur Zeit des Entwurfs oder der Herstellung bekannt sein kann, ist es nützlich, diese für die Schätzung zu verwenden.
Die Referenzdaten beschreiben die elektrische Charakteristik des Referenz-Kraftstoffeinspritzventils. Die elektrische Charakteristik des Referenz-Kraftstoffeinspritzventils ist der elektrische Widerstand der Spule (602), die den Ventilkörper des Referenz-Kraftstoffeinspritzventils elektromagnetisch antreibt, und/oder die Induktivität der Spule (602) und/oder der Effektivwert oder der Sollwert der dem Referenz-Kraftstoffeinspritzventil zugeführten Ansteuerspannung. Somit kann der Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt gemäß der elektrischen Charakteristik des Kraftstoffeinspritzventils (200) geschätzt werden. Da die elektrische Charakteristik des Kraftstoffeinspritzventils (200) verhältnismäßig leicht erhalten werden kann, ist es nützlich, diese für die Schätzung zu verwenden.
Ferner enthält die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung (100) die Ansteuerschaltung (120), die das Kraftstoffeinspritzventil (200) dadurch, dass sie ihm den Ansteuerstrom zuführt, öffnet. Die Ansteuerschaltung (120) verringert den Ansteuerstrom, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge durch das Kraftstoffeinspritzventil (200) den Sollwert erreicht. Somit kann die Einspritzmenge durch das Kraftstoffeinspritzventil (200) unter der Annahme des geschätzten Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkts geeignet gesteuert werden.
Ferner enthält die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung (100) die Ist-Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit (1125), die die Ist-Öffnungszeitdauer, zu der das Kraftstoffeinspritzventil (200) geöffnet wird, erhält. Die Ist-Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit (1125) schaltet unter Verwendung des durch die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit (1123) geschätzten Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkts gemäß dem ersten geforderten Wert für die Einspritzmenge von durch das Kraftstoffeinspritzventil (200) eingespritztem Kraftstoff und/oder dem zweiten geforderten Wert für die Pulsbreite des Ansteuersignals zum Steuern der Schaltelemente (141, 142), die dem Kraftstoffeinspritzventil (200) den Ansteuerstrom zuführen, ob die Ist-Ventilöffnungszeitdauer erhalten werden soll. Wenn der erste geforderte Wert oder der zweite geforderte Wert größer oder gleich dem vorgegebenen Schwellenwert ist, verwendet die Ist-Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit (1125) anstelle des durch die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit (1123) geschätzten Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkts den vordefinierten Zeitpunkt als den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils (200) (S1605). Wenn der erste geforderte Wert oder der zweite geforderte Wert kleiner als der vorgegebene Schwellenwert ist, verwendet die Ist-Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit (1125) den durch die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit (1123) geschätzten Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt als den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils (200) (S1604). Der vorgegebene Schwellenwert wird kleiner oder gleich dem Wert für das vollständige Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils (200) eingestellt. Somit kann das Kraftstoffeinspritzventil (200) durch Befolgen der herkömmlichen Steuerprozedur in dem Vollhubgebiet und Verwenden des Ergebnisses der Schätzung des Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkts gemäß der ersten Ausführungsform in dem Halbhubgebiet gesteuert werden.
Ferner enthält die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung (100) die Pulsbreiten-Berechnungseinheit (1126), die die Pulsbreite des Ansteuersignals zum Steuern der Schaltelemente (141, 142), die dem Kraftstoffeinspritzventil (200) den Ansteuerstrom zuführen, erhält. Die Pulsbreiten-Berechnungseinheit (1126) erhält den Normalwert der Pulsbreite gemäß dem ersten geforderten Wert und/oder dem zweiten geforderten Wert und/oder dem Kraftstoffdruck des Kraftstoffeinspritzventils (200) (S1802). Wenn der Normalwert größer oder gleich einem vorgegebenen Schwellenwert ist, verwendet die Pulsbreiten-Berechnungseinheit (1126) den Normalwert als die Pulsbreite des Ansteuersignals (S1807). Wenn der Normalwert kleiner als der vorgegebene Schwellenwert ist, korrigiert die Pulsbreiten-Berechnungseinheit (1126) den Normalwert unter Verwendung der Differenz zwischen der Ist-Ventilöffnungszeitdauer und der Soll-Ventilöffnungszeitdauer und verwendet sie den korrigierten Wert als die Pulsbreite des Ansteuersignals (S1806). Somit kann das Kraftstoffeinspritzventil (200) durch Befolgen der herkömmlichen Steuerprozedur in dem Vollhubgebiet und Verwenden des Ergebnisses der Schätzung des Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkts gemäß der ersten Ausführungsform in dem Halbhubgebiet gesteuert werden.
<Zweite Ausführungsform >
In der ersten Ausführungsform ist beschrieben worden, dass die Ventilöffnungszeitdauer durch Steuern der Ansteuerpulsbreite zum Ansteuern der Schalter 141 und 142 gesteuert wird. Andererseits steuert die Pulssignal-Berechnungseinheit 112 die Pulsbreite, um die Ventilöffnungszeitdauer zu steuern, und steuert die Signalform-Befehlseinheit 113 den Spitzenwert des Ansteuerstroms oder dergleichen (302a bis 302c in 3 usw.). Somit können diese unabhängig arbeiten. Je nach dem Befehlswert von der Signalform-Befehlseinheit 113 kann die Einspritzmenge den Sollwert zu der früheren Zeit als dem durch die Pulssignal-Berechnungseinheit 112 berechneten Pulsabfallzeitpunkt erreichen. In der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Betriebsprozedur in einem derartigen Fall beschrieben.
Die Kraftstoffeinspritzmenge korreliert mit dem Ventilverhalten. Genauer wird die Soll-Einspritzmenge erzielt, wenn ein Zeitintegral S des Soll-Einspritzventilverhaltens 831 und ein Zeitintegral S' des Ist-Einspritzventilverhaltens 832a in 8 aneinander angepasst sind. Ferner korreliert ein Zeitintegral des Ventilverhaltens mit einem Zeitintegral des Ansteuerstroms des Kraftstoffeinspritzventils 200. Somit kann die Signalform-Befehlseinheit 113 gemäß der folgenden Prozedur den Ansteuerstrom abschalten, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge den Sollwert erreicht.
Ein Wert, der durch Umsetzen der Soll-Ventilöffnungszeitdauer in den Stromintegralwert erhalten wird, wird als ein Soll-Ventilöffnungs-Stromintegralwert eingestellt, und ein Wert, der durch Umsetzen der Ist-Ventilöffnungszeitdauer in den Stromintegralwert erhalten wird, wird als ein Ist-Ventilöffnungs-Stromintegralwert eingestellt. Die Signalform-Befehlseinheit 113 berechnet die Differenz zwischen dem Soll-Ventilöffnungs-Stromintegralwert und dem Ist-Ventilöffnungs-Stromintegralwert. Die Signalform-Befehlseinheit 113 berechnet auf der Grundlage dieser Differenz einen Soll-Stromintegralwert des Kraftstoffeinspritzventils 200. Die Signalform-Befehlseinheit 113 berechnet durch Detektieren des Ansteuerstroms während der Einspritzung, z. B. alle 1 ms, den Stromintegralwert und vergleicht den Stromintegralwert mit dem Soll-Stromintegralwert. Wenn beide aneinander angepasst sind, schaltet die Signalform-Befehlseinheit 113 den Ansteuerstrom ab. Ein spezifisches Verfahren zum Abschalten des Ansteuerstroms enthält z. B. (a) Verringern der Stromsignalform (des Spitzenwerts des Ansteuerwerts), (b) Verringern des Ansteuerpulses, (c) direktes Eingeben des Erregungshaltbefehls in die Ansteuer-IC 120.
Wenn das obige Integral erhalten wird, braucht die Signalform-Befehlseinheit 113 nicht notwendig die Stromsignalform streng zeitlich zu integrieren und kann sie einen näherungsweisen Integralwert erhalten. Zum Beispiel kann der Integralwert des Ansteuerstroms durch näherungsweise Berechnung unter Verwendung des Spitzenwerts des Ansteuerstroms und des Zeitpunkts, zu dem der Ansteuerstrom oder der Ansteuerpuls zu fallen beginnt, erhalten werden. Zum Beispiel kann die Stromsignalform aus 4 als ein rechtwinkliges Dreieck angesehen werden und das Zeitintegral einfach erhalten werden.
In der ersten Ausführungsform ist beschrieben worden, dass der Ansteuerpuls gesteuert wird, um die Kraftstoffeinspritzmenge auf den Sollwert auszurichten, wobei stattdessen oder zusammen damit aber die Ansteuerstrom-Signalform gesteuert werden kann. Genauer kann die Signalform-Befehlseinheit 113 das Zeitintegral des Ansteuerstroms erhalten und die Ansteuerstrom-Signalform in der Weise steuern, dass sich das Zeitintegral dem Sollwert annähert.
<Zweite Ausführungsform: Zusammenfassung>
Die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung (100) enthält ferner die Signalform-Befehlseinheit (113), die die Stromsignalform des dem Kraftstoffeinspritzventil (200) zugeführten Ansteuerstroms bestimmt. Die Signalform-Befehlseinheit (113) bestimmt die Stromsignalform des Ansteuerstroms in der Weise, dass das Kraftstoffeinspritzventil (200) von dem durch die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit (1123) geschätzten Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt, bis die Soll-Ventilöffnungszeitdauer des Kraftstoffeinspritzventils (200) erreicht ist, geöffnet wird. Somit kann die Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils (200) durch Steuern der Ansteuerstrom-Signalform zusätzlich oder anstelle der Ansteuerpulsbreite auf den Sollwert gesteuert werden.
Die Signalform-Befehlseinheit (113) erhöht oder verringert das Zeitintegral des Ansteuerstroms, um das Kraftstoffeinspritzventil (200) von dem durch die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit (1123) geschätzten Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt, bis die Soll-Ventilöffnungszeitdauer des Kraftstoffeinspritzventils (200) erreicht ist, zu öffnen. Somit kann die Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils (200) unabhängig von der Steuerung der Ansteuerpulsbreite auf den Sollwert gesteuert werden.
Die Signalform-Befehlseinheit (113) erhöht oder verringert das Zeitintegral des Ansteuerstroms durch Ändern des Spitzenstromwerts des Ansteuerstroms und/oder des Zeitpunkts, zu dem der Ansteuerstrom zu fallen beginnt. Somit kann das Zeitintegral des Ansteuerstroms leicht erhalten werden.
<Änderung der vorliegenden Erfindung>
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und es können daran verschiedene Änderungen vorgenommen werden. Zum Beispiel sind die Ausführungsformen zum leichten Verständnis der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben worden und sollen sie sie nicht auf jene, die notwendig alle oben beschriebenen Konfigurationen enthalten, beschränken. Außerdem kann ein Teil einer Konfiguration einer bestimmten Ausführungsform durch eine Konfiguration einer anderen Ausführungsform ersetzt werden und kann eine Konfiguration einer anderen Ausführungsform zu einer Konfiguration einer bestimmten Ausführungsform hinzugefügt werden. Darüber hinaus ist es möglich, in Bezug auf einen Teil einer Konfiguration jeder Ausführungsform eine andere Konfiguration hinzuzufügen, von ihr zu entfernen oder durch sie zu ersetzen.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist beschrieben worden, dass die Differenz zwischen dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt des Referenz-Kraftstoffeinspritzventils und dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 200 erhalten wird, wobei aber anstelle der Differenz Verhältnisse der zwei Zeitpunkte verwendet werden können. Ähnlich können in der zweiten Ausführungsform anstelle der Differenz zwischen dem Soll-Ventilöffnungs-Stromintegralwert und dem Ist-Ventilöffnungs-Stromintegralwert diese Verhältnisse verwendet werden.
Alle oder ein Teil der oben beschriebenen Konfigurationen, Funktionen, Verarbeitungseinheiten, Verarbeitungsmittel und dergleichen können durch Hardware, z. B. durch den Entwurf integrierter Schaltungen oder dergleichen, verwirklicht werden. Außerdem kann jede der oben beschriebenen Konfigurationen, Funktionen und dergleichen durch Software verwirklicht werden, die veranlasst, dass ein Prozessor ein Programm, das jede Funktion verwirklicht, interpretiert und ausführt. Informationen der Programme, Tabellen, Dateien und dergleichen, die jede Funktion verwirklichen, können in einer Speichervorrichtung wie etwa einem Speicher, einer Festplatte, einem Festkörperlaufwerk (SSD) oder einem Aufzeichnungsmedium wie etwa einer IC-Karte oder SD-Karte gespeichert sein. Darüber hinaus geben Steuerleitungen oder Informationsleitungen an, was als für die Beschreibung notwendig angesehen wird, und sind in Produkten nicht notwendig alle Steuerleitungen oder Informationsleitungen gezeigt. In der Praxis kann betrachtet werden, dass nahezu alle Strukturen miteinander verbunden sind.
Bezugszeichenliste

100: Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung
110: Mikrocomputer
111: Kraftmaschinenbedingungs-Detektionseinheit
112: Pulssignal-Berechnungseinheit
113: Signalform-Befehlseinheit
120: Ansteuer-IC
130: Hochspannungs-Erzeugungseinheit
141: Hi-Schalter
142: Lo-Schalter
150: Ventilschließzeitpunkt-Detektionseinheit
200: Kraftstoffeinspritzventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014152697 A [0005]

Claims

Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung zum Steuern eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine, wobei die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung Folgendes umfasst: eine Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit, die einen Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt schätzt, zu dem sich das Kraftstoffeinspritzventil zu öffnen beginnt; und eine Referenzdaten-Speichereinheit, die Referenzdaten speichert, die eine Charakteristik eines als eine Referenz verwendeten Referenz-Kraftstoffeinspritzventils beschreiben, wenn die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt schätzt, wobei die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt durch Bezugnahme auf die Referenzdaten unter Verwendung eines charakteristischen Parameters, der die Charakteristik des Kraftstoffeinspritzventils repräsentiert, schätzt.
Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Referenzdaten eine Beziehung zwischen einem charakteristischen Referenzparameter, der die Charakteristik des Referenz-Kraftstoffeinspritzventils repräsentiert, und einem Referenz-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt, zu dem sich das Referenz-Kraftstoffeinspritzventil zu öffnen beginnt, beschreiben, und die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt durch Erfassen des Referenz-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkts, der dem charakteristischen Parameter entspricht, der die Charakteristik des Kraftstoffeinspritzventils repräsentiert, aus den Referenzdaten schätzt.
Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung ferner eine Referenz-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit, die den Referenz-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt unter Verwendung der Referenzdaten erhält, umfasst und wobei die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung ferner eine Einheit zur Berechnung individueller Differenzen, die eine Differenz zwischen dem Referenz-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt und dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt unter Verwendung der Charakteristiken des Kraftstoffeinspritzventils erhält, umfasst, und die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit einen Zeitpunkt, zu dem sich das Kraftstoffeinspritzventil zu öffnen beginnt, gemäß der durch die Einheit zur Berechnung individueller Differenzen erhaltenen Differenz schätzt.
Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Referenzdaten eine Beziehung zwischen dem charakteristischen Referenzparameter und dem Referenz-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt für jeden von mehreren charakteristischen Referenzparametern beschreiben, die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit den charakteristischen Referenzparameter, der dem charakteristischen Parameter entspricht, identifiziert und aus den Referenzdaten eine Differenz zwischen dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt und dem Referenz-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt, der dem identifizierten charakteristischen Referenzparameter entspricht, erfasst, und die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt durch Multiplizieren der Differenz mit einem Gewicht, das für jeden charakteristischen Referenzparameter bestimmt wird, und durch Addieren des Multiplikationsergebnisses zu dem Referenz-Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt schätzt.
Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung ferner eine Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit umfasst, die eine Ventilöffnungszeitdauer zum Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils definiert, und die Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit die Ventilöffnungszeitdauer in der Weise definiert, dass das Kraftstoffeinspritzventil von dem durch die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit geschätzten Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt, bis eine Soll-Ventilöffnungszeitdauer des Kraftstoffeinspritzventils erreicht ist, geöffnet wird.
Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung ferner Schaltelemente umfasst, die einen dem Kraftstoffeinspritzventil zugeführten Ansteuerstrom ein-/ausschalten, die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung ferner eine Pulsbreiten-Berechnungseinheit umfasst, die eine Pulsbreite eines Signals zum Einschalten der Schaltelemente berechnet, und die Pulsbreiten-Berechnungseinheit die Pulsbreite in der Weise berechnet, dass das Kraftstoffeinspritzventil von dem durch die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit geschätzten Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt, bis die Soll-Ventilöffnungszeitdauer des Kraftstoffeinspritzventils erreicht ist, geöffnet wird.
Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung ferner eine Signalform-Befehlseinheit umfasst, die eine Stromsignalform eines dem Kraftstoffeinspritzventil zugeführten Ansteuerstroms bestimmt, und die Signalform-Befehlseinheit die Stromsignalform des Ansteuerstroms in der Weise bestimmt, dass das Kraftstoffeinspritzventil von dem durch die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit geschätzten Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt, bis die Soll-Ventilöffnungszeitdauer des Kraftstoffeinspritzventils erreicht ist, geöffnet wird.
Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Signalform-Befehlseinheit ein Zeitintegral des Ansteuerstroms zum Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils von dem durch die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit geschätzten Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt, bis die Soll-Ventilöffnungszeitdauer des Kraftstoffeinspritzventils erreicht ist, erhöht oder verringert.
Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Signalform-Befehlseinheit das Zeitintegral des Ansteuerstroms durch Ändern eines Spitzenstromwerts des Ansteuerstromwerts und/oder eines Zeitpunkts, zu dem der Ansteuerstrom zu fallen beginnt, erhöht oder verringert.
Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung ferner eine Ventilschließzeitpunkt-Detektionseinheit umfasst, die einen Ventilschließzeitpunkt, wenn das Kraftstoffeinspritzventil geschlossen wird, detektiert, die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung ferner eine Ist-Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit umfasst, die eine Ist-Ventilöffnungszeitdauer, zu der das Kraftstoffeinspritzventil tatsächlich geöffnet wird, gemäß dem Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt und dem Ventilschließzeitpunkt berechnet, und die Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit die Ventilöffnungszeitdauer in der Weise einstellt, dass die Ist-Ventilöffnungszeitdauer an eine Soll-Ventilöffnungszeitdauer angepasst wird.
Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Referenzdaten eine mechanische Charakteristik des Referenz-Kraftstoffeinspritzventils beschreiben, und die mechanische Charakteristik des Referenz-Kraftstoffeinspritzventils ein Hubbetrag, zu dem sich eine in dem Referenz-Kraftstoffeinspritzventil enthaltene Bewegungseinrichtung von einer Zeit, zu der sich die Bewegungseinrichtung zu bewegen beginnt, bis zu einer Zeit, zu der das Referenz-Kraftstoffeinspritzventil mit dem Ventilkörper in Kontakt gelangt, bewegt, und/oder eine Masse der Bewegungseinrichtung und/oder ein zwischen der Bewegungseinrichtung und dem Referenz-Kraftstoffeinspritzventil vorgesehener Zwischenraum in einem Abschnitt, in dem die Bewegungseinrichtung gleitet, und/oder einer Federbelastung einer Feder, die die Bewegungseinrichtung in einer Richtung des Schließens des Referenz-Kraftstoffeinspritzventils bewegt, ist.
Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Referenzdaten eine elektrische Charakteristik des Referenz-Kraftstoffeinspritzventils beschreiben, und die elektrische Charakteristik des Referenz-Kraftstoffeinspritzventils ein elektrischer Widerstand einer Spule, die einen Ventilkörper des Referenz-Kraftstoffeinspritzventils elektromagnetisch antreibt, und/oder eine Induktivität der Spule und/oder ein Effektivwert oder ein Sollwert einer dem Referenz-Kraftstoffeinspritzventil zugeführten Ansteuerspannung ist.
Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung ferner eine Ansteuerschaltung umfasst, die das Kraftstoffeinspritzventil dadurch, dass sie ihm einen Ansteuerstrom zuführt, öffnet, und die Ansteuerschaltung den Ansteuerstrom verringert, wenn eine Kraftstoffeinspritzmenge durch das Kraftstoffeinspritzventil einen Sollwert erreicht.
Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung ferner eine Ist-Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit, die eine Ist-Öffnungszeitdauer, zu der das Kraftstoffeinspritzventil geöffnet wird, erhält, umfasst die Ist-Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit unter Verwendung des durch die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit geschätzten Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkts gemäß einem ersten geforderten Wert für eine Einspritzmenge von durch das Kraftstoffeinspritzventil eingespritztem Kraftstoff und/oder einem zweiten geforderten Wert für eine Pulsbreite eines Ansteuersignals zum Steuern eines Schaltelements, das dem Kraftstoffeinspritzventil einen Ansteuerstrom zuführt, schaltet, ob die Ist-Ventilöffnungszeitdauer erhalten werden soll, die Ist-Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit anstelle des durch die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit geschätzten Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkts einen vordefinierten Zeitpunkt als den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils verwendet, wenn der erste geforderte Wert oder der zweite geforderte Wert größer oder gleich einem vorgegebenen Schwellenwert ist, die Ist-Ventilöffnungszeitdauer-Berechnungseinheit den durch die Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt-Berechnungseinheit geschätzten Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt als den Ventilöffnungs-Anfangszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils verwendet, wenn der erste geforderte Wert oder der zweite geforderte Wert kleiner als der vorgegebene Schwellenwert ist, und der vorgegebene Schwellenwert kleiner oder gleich einem Wert für das vollständige Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils eingestellt wird.
Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Kraftstoffeinspritzungs-Steuervorrichtung ferner eine Pulsbreiten-Berechnungseinheit umfasst, die eine Pulsbreite eines Ansteuersignals zum Steuern eines Schaltelements, das dem Kraftstoffeinspritzventil einen Ansteuerstrom zuführt, erhält, die Pulsbreiten-Berechnungseinheit einen Normalwert der Pulsbreite gemäß dem ersten geforderten Wert und/oder dem zweiten geforderten Wert und/oder dem Kraftstoffdruck des Kraftstoffeinspritzventils erhält, die Pulsbreiten-Berechnungseinheit den Normalwert als die Pulsbreite des Ansteuersignals verwendet, wenn der Normalwert größer oder gleich einem vorgegebenen Schwellenwert ist, und die Pulsbreiten-Berechnungseinheit den Normalwert unter Verwendung einer Differenz zwischen der Ist-Ventilöffnungszeitdauer und einer Soll-Ventilöffnungszeitdauer korrigiert und den korrigierten Wert als die Pulsbreite des Ansteuersignals verwendet, wenn der Normalwert kleiner als der vorgegebene Schwellenwert ist.