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Querverweis auf verwandte Anmeldung
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Die vorliegende Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Nr.
2018-230991 , welche am 10. Dezember 2018 eingereicht wurde. Die gesamten Offenbarungen aller vorstehenden Anmeldungen werden hierin durch Inbezugnahme mit aufgenommen.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Steuerungsvorrichtung.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Eine Verbrennungskraftmaschine ist mit einem Kraftstoffeinspritzventil für jeden Zylinder zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Verbrennungskammer versehen. In jedem der Kraftstoffeinspritzventile wird ein Ventilkörper entsprechend einem von einer Steuerungsvorrichtung zugeführten Steuersignal angetrieben, um zwischen einem Ventilöffnungszustand und einem Ventilschließzustand zu wechseln, um dadurch eine Kraftstoffeinspritzmenge anzupassen. Bei dem Kraftstoffeinspritzventil ist bekannt, dass die Einspritzmenge aufgrund von individuellen Unterschieden und einer Verschlechterung des Kraftstoffeinspritzventils variiert. In einem Fall, in dem die Einspritzmenge variiert, können sich Abgasemissionen und das Fahrverhalten verschlechtern. Daher ist eine Steuerungsvorrichtung mit einem Kraftstoffeinspritzventil als ein Steuerobjekt erforderlich, um die Einspritzmenge gemäß dem Zustand jedes Kraftstoffeinspritzventils angemessen zu korrigieren und die Variation der Einspritzmenge zu reduzieren.
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Beispielsweise erfasst eine in Patentdokument 1 offenbarte Kraftstoffeinspritz-Steuerungsvorrichtung einen Strom, der durch eine Antriebsspule des Kraftstoffeinspritzventils fließt, und passt einen Spitzenwert des Stroms auf einem Sollwert basierend auf einer Neigung einer Änderung des erfassten Stroms an. Auf diese Art und Weise unterdrückt die Vorrichtung einen Überschuss oder einen Fehlbetrag der Einspritzmenge.
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Literatur zum Stand der Technik
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1:
JP 2017-25803 A -
Kurzfassung der Erfindung
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Eine Temperatur der Verbrennungskraftmaschine liegt unmittelbar nach deren Start bei einer Raumtemperatur, jedoch steigt die Temperatur nach einem Aufwärmen der Verbrennungskraftmaschine allmählich von einer Temperatur im transienten bzw. instationären Betriebszustand auf eine Temperatur im stationären Betriebszustand an. Zu dieser Zeit steigt auch eine Temperatur des in der Verbrennungskraftmaschine bereitgestellten Kraftstoffeinspritzventils, so dass elektrische Eigenschaften des Kraftstoffeinspritzventils schwanken. Beispielsweise erhöht sich in einer Antriebsspule eines Kraftstoffeinspritzventils ein Widerstandswert, wenn die Temperatur steigt, und daher wird der Anstieg eines durch die Antriebsspule fließenden Stroms verzögert, und eine Zeit, bis der Spitzenstrom erreicht wird, wird lang. Auf diese Art und Weise nimmt eine elektromagnetische Energie, die einem Zeitintegrationswert des durch die Antriebsspule fließenden Stroms entspricht, zu und die angelegte Spannung steigt. Infolgedessen kann die Einspritzmenge erhöht sein.
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In diesem Zusammenhang wird bei der in Patentliteratur 1 offenbarten Kraftstoffeinspritz-Steuerungsvorrichtung die Einspritzmenge während eines Aufwärmens des Katalysators korrigiert. Daher kann beispielsweise in einem mageren Zustand, in dem die Temperatur höher ist als die Temperatur während des Aufwärmens, keine geeignete Korrektur vorgenommen werden, und die Einspritzmenge kann variieren.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Steuerungsvorrichtung bereitzustellen, welche derart konfiguriert ist, dass diese eine Kraftstoffeinspritzmenge eines Kraftstoffeinspritzventils in einem mageren Zustand mit hoher Genauigkeit korrigiert.
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Eine Steuerungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist auf: eine Ansteuerungseinheit, welche derart konfiguriert ist, dass diese einem Kraftstoffeinspritzventil elektrische Leistung zuführt, um eine Ventilöffnungsansteuerung durchzuführen, um einer Verbrennungskammer einer Verbrennungskraftmaschine Kraftstoff zuzuführen; und eine Korrektureinheit, welche derart konfiguriert ist, dass diese eine Kraftstoffeinspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils korrigiert. Ein NOx-Okklusions- bzw. Speicherkatalysator ist in einer Auslassleitung der Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt, um NOx in einem durch die Auslassleitung strömenden Abgas zu okkludieren bzw. zu speichern und um gespeichertes NOx zu reduzieren und zu reinigen. Die Korrektureinheit ist derart konfiguriert, dass diese die Kraftstoffeinspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils erlernt, wenn eine NOx-Spülung durchgeführt wird, um den NOx-Okklusionskatalysator zu reduzieren und zu reinigen.
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In der vorliegenden Offenbarung wird die Einspritzmenge während des Fahrens im mageren Zustand und während der Ausführung der NOx-Spülung, bei welcher das Luft-Kraftstoff-Verhältnis vorübergehend zur Fett-Kraftstoff-Seite schwankt, korrigiert. Mit anderen Worten, die Einspritzmenge wird korrigiert, nachdem die Temperatur der Verbrennungskraftmaschine angestiegen ist und in einem Zustand, in dem die Verbrennung relativ stabil ist. Daher wird die Genauigkeit der Korrektur im mageren Zustand im Vergleich zu der Konfiguration verbessert, bei der die Einspritzmenge beispielsweise im Aufwärmzustand oder im stöchiometrischen Zustand korrigiert wird.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Abbildung, welche eine Konfiguration eines Fahrzeugs zeigt, das mit einer Steuerungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung versehen ist;
- 2 ist eine Abbildung, welche Funktionsblöcke der in 1 dargestellten Steuerungsvorrichtung zeigt;
- 3 ist eine Abbildung zur Erläuterung einer Vollhubeinspritzung;
- 4 ist eine Abbildung zur Erläuterung einer Teilhubeinspritzung;
- 5 ist ein Flussdiagramm, welches einen Verarbeitungsablauf zeigt, der von der in 1 dargestellten Steuerungsvorrichtung ausgeführt wird;
- 6 ist ein Flussdiagramm, welches ein spezifisches Beispiel eines Korrekturprozesses einer Einspritzmenge zeigt; und
- 7 ist ein Flussdiagramm, welches ein spezifisches Beispiel eines Korrekturprozesses der Einspritzmenge zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Nachfolgend wird die vorliegende Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen beschrieben. Um das Verständnis zu erleichtern, sind in jeder Abbildung, soweit möglich, den gleichen Bauelementen die gleichen Bezugszeichen zugewiesen, und sich wiederholende Erläuterungen sind weggelassen.
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Die Steuerungsvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Die Steuerungsvorrichtung 100 ist an einem Teil des Fahrzeugs angebracht und steuert die Verbrennung von Kraftstoff.
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Das Fahrzeug umfasst eine Verbrennungskraftmaschine 10, eine Einlass- bzw. Ansaugleitung 20, eine Auslassleitung 30 und eine Kraftstoffvorrichtung 40.
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Die Verbrennungskraftmaschine 10 entspricht einer 4-Takt-Hubkolbenmaschine mit mehreren Zylindern. Die Verbrennungskraftmaschine 10 vermischt Luft und flüssigen Kraftstoff in einer Verbrennungskammer 11, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zu erzeugen. Ein Kolben 13 wird durch eine Entzündung und Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches mit einer Zündung einer Zündkerze 12 angetrieben. Eine Antriebskraft des Fahrzeugs wird durch den Antrieb des Kolbens 13 erzeugt. Die Konfigurationen der Zylinder sind im Wesentlichen gleich, und daher ist einer der Zylinder in 1 als die „Verbrennungskraftmaschine 10“ dargestellt.
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An jedem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine 10 sind verschiedene Sensoren, wie ein Wassertemperatursensor 14 und ein Kurbelwinkelsensor 15, angebracht. Der Wassertemperatursensor 14 entspricht einem Temperatursensor zur Messung der Temperatur eines Kühlwassers, das zwischen dem Kühler (nicht dargestellt) und der Verbrennungskraftmaschine 10 zirkuliert. Der Kurbelwinkelsensor 15 entspricht einem Sensor zur Messung eines Drehwinkels einer im Zylinder umfassten Kurbelwelle. Der Kurbelwinkelsensor 15 dient auch als ein Sensor zur Messung der Maschinendrehzahl. Jeder von diesen Sensoren gemessene Messwert wird in die Steuerungsvorrichtung 100 eingegeben.
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Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist mit einem Kraftstoffeinspritzventil 50 versehen. Das Kraftstoffeinspritzventil 50, das auch als ein Injektor bezeichnet wird, entspricht einem Solenoidventil zum Einspritzen von Kraftstoff in die Verbrennungskammer 11 im Zylinder der Verbrennungskraftmaschine 10. Dem Kraftstoffeinspritzventil 50 wird Kraftstoff zugeführt, welcher mit der später beschriebenen Hochdruckpumpe 43 verdichtet wird. Beim Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils 50 wird der Kraftstoff von dessen Spitze eingespritzt und unter Vermischung mit Luft in die Verbrennungskammer 11 geführt. Die Steuerungsvorrichtung 100 steuert die Ventilöffnungsansteuerung bzw. den Ventilöffnungsantrieb des Kraftstoffeinspritzventils 50, um die Menge des der Verbrennungskammer 11 zugeführten Kraftstoffs anzupassen. Die Einzelheiten des Betriebs des Kraftstoffeinspritzventils 50 werden später beschrieben.
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Die Ansaugleitung 20 entspricht einer Leitung zum Zuführen von Luft zur Verbrennungskraftmaschine 10. Die Ansaugleitung 20 ist mit einem Luftströmungsmesser 21, einem Drosselventil bzw. einer Drosselklappe 22 und einem Ausgleichsbehälter 23 in dieser Reihenfolge ausgehend von der stromaufwärtigen Seite, auf welcher Luft eingeleitet wird, versehen. Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist mit dem stromabwärtigen Ende der Ansaugleitung 20 verbunden.
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Der Luftströmungsmesser 21 entspricht einem Strömungsmesser zum Messen der Strömungsrate einer der Verbrennungskraftmaschine 10 durch die Ansaugleitung 20 zugeführten Luft. Die vom Luftströmungsmesser 21 gemessene Strömungsrate wird bei einer Steuerungsvorrichtung 100 eingegeben.
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Die Drosselklappe 22 entspricht einem Strömungsratenanpassungsventil zum Anpassen der Strömungsrate einer durch die Ansaugleitung 20 laufenden Luft. Der Öffnungsgrad der Drosselklappe 22 wird gemäß einem Betätigungsbetrag eines im Fahrzeug vorgesehenen Gaspedals (nicht dargestellt) angepasst, wodurch die Luftströmungsrate angepasst wird. Die Drosselklappe 22 ist mit einem Öffnungsgradsensor 24 versehen. Der Öffnungsgrad der Drosselklappe 22 wird unter Verwendung des Öffnungsgradsensors 24 gemessen und bei der Steuerungsvorrichtung 100 eingegeben.
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Der Ausgleichsbehälter 23 ist ein kastenförmiger Behälter, der in der Mitte der Ansaugleitung 20 ausgebildet ist. Die Ansaugleitung 20 verzweigt sich auf der stromabwärtigen Seite des Ausgleichsbehälters 23 in mehrere Teile, und die verzweigten Strömungspfade sind mit den Zylindern entsprechend verbunden. Der innere Raum des Ausgleichsbehälters 23 ist größer als der innere Raum der anderen Teile der Ansaugleitung 20. Der Ausgleichsbehälter 23 verhindert, dass sich Druckschwankungen von einem Zylinder auf die anderen Zylinder auswirken. Der Ausgleichsbehälter 23 ist mit einem Drucksensor 25 versehen. Der Ansaugdruck in der Ansaugleitung 20 wird mit dem Drucksensor 25 gemessen und bei der Steuerungsvorrichtung 100 eingegeben.
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Die Auslassleitung 30 entspricht einer Leitung zum Abgeben eines im Zylinder der Verbrennungskraftmaschine 10 erzeugten Abgases nach außen. Das stromaufwärtige Ende der Auslassleitung 30 ist mit der Verbrennungskraftmaschine 10 verbunden. In der Mitte der Auslassleitung 30 sind ein Drei-Wege-Katalysator 31 und ein NOx-Okklusionskatalysator 32 zur Reinigung des Abgases nacheinander bereitgestellt.
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Der Drei-Wege-Katalysator 31 reinigt Stickoxide (NOx), Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC), die in dem durch die Auslassleitung 30 strömenden Abgas enthalten sind, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nahe einem stöchiometrischen Zustand ist.
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Der NOx-Okklusionskatalysator 32 okkludiert bzw. speichert NOx, das im Abgas enthalten ist, wenn sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem mageren Zustand befindet. Der NOx-Okklusionskatalysator 32 reduziert und reinigt das gespeicherte NOx, wenn sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem relativ fetten Zustand befindet, der einen stöchiometrischen Zustand oder einen fetten Zustand umfasst, und gibt das gereinigte Gas frei. Der Betrieb, bei dem der von dem Kraftstoffeinspritzventil 50 eingespritzte Kraftstoff vorübergehend erhöht wird, wenn sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem mageren Zustand befindet, und bei dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf die Fett-Kraftstoff-Seite eingestellt wird, um NOx zu reduzieren und zu reinigen und das gereinigte Gas freizugeben, wird auch als „NOx-Spülung“ bezeichnet. Beispielsweise kann die Steuerungsvorrichtung 100 die NOx-Reinigungssteuerung durchführen, um eine NOx-Spülung durchzuführen, wenn zumindest eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: die NOx-Speichermenge in dem NOx-Okklusionskatalysator 32 ist gleich oder größer als eine vorbestimmte Menge; es tritt eine Anforderung auf, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf den stöchiometrischen Zustand zu wechseln; und der Sollwert des Luftüberschussverhältnisses λ ist kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert (das heißt, der fette Kraftstoffzustand).
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Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 33 und 34 sind in einem stromaufwärtigen Abschnitt des Drei-Wege-Katalysators 31 und einem Abschnitt zwischen dem Drei-Wege-Katalysator 31 und dem NOx-Okklusionskatalysator 32 in der Auslassleitung 30 bereitgestellt. Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 33 und 34 sind Sensoren zur Messung der Sauerstoffkonzentration des durch die Auslassleitung 30 laufenden Abgases, und die Messergebnisse selbiger werden bei der Steuerungsvorrichtung 100 eingegeben. Die Steuerungsvorrichtung 100 steuert die Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils 50 basierend auf den Messergebnissen der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoren 33 und 34 und dergleichen, so dass die Verbrennung in der Verbrennungskraftmaschine 10 mit dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt wird.
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Die Kraftstoffvorrichtung 40 umfasst einen Kraftstofftank 41, eine Förderpumpe 42, eine Hochdruckpumpe 43, eine Druckspeicherkammer 44 und einen Kraftstoffdrucksensor 45. Der im Kraftstofftank 41 gespeicherte Kraftstoff wird mit der Förderpumpe 42, die einer elektromagnetisch angetriebenen Niederdruckpumpe entspricht, gefördert und über die Niederdruckleitung in die Hochdruckpumpe 43 eingeleitet. Der in die Hochdruckpumpe 43 eingeleitete Kraftstoff wird in der Hochdruckpumpe 43 verdichtet und anschließend in die Druckspeicherkammer 44 gefördert. Der unter Druck geförderte Hochdruckkraftstoff wird in einem Hochdruckzustand in der Druckspeicherkammer 44 gespeichert und dann dem in jedem Zylinder bereitgestellten Kraftstoffeinspritzventil 50 zugeführt.
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Der Kraftstoffdrucksensor 45 entspricht einem Sensor zur Messung des Kraftstoffdrucks in der Druckspeicherkammer 44. Der mit dem Kraftstoffdrucksensor 45 gemessene Kraftstoffdruckwert wird bei der Steuerungsvorrichtung 100 eingegeben.
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Die Steuerungsvorrichtung 100 umfasst beispielsweise eine elektronische Steuerungseinheit (ECU: Electronic-Control-Unit) mit einem Mikrocomputer und führt verschiedene Steuerungen mit Bezug auf die Verbrennungskraftmaschine 10 auf der Grundlage der von den verschiedenen Sensoren, wie vorstehend beschrieben, eingegebenen Messwerte durch. Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen verschiedenen Sensoren werden Messwerte von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 61 und einem Öltemperatursensor 62 bei der Steuerungsvorrichtung 100 eingegeben. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 61 entspricht einem Sensor, der eine Fahrzeuggeschwindigkeit eines Fahrzeugs misst, auf dem die Steuerungsvorrichtung 100 montiert ist, und die Fahrzeuggeschwindigkeit als ein Messwert zu der Steuerungsvorrichtung 100 ausgibt. Der Öltemperatursensor 62 entspricht einem Sensor, der eine Öltemperatur von Schmieröl der Verbrennungskraftmaschine 10 misst und Daten, welche die Öltemperatur anzeigen, als ein Messwert an die Steuerungsvorrichtung 100 ausgibt. Die Steuerungsvorrichtung 100 schätzt das Maschinendrehmoment ab und berechnet das Maschinendrehmoment als ein Schätzwert. Die Steuerungsvorrichtung 100 misst eine Batteriespannung einer Batterie (nicht dargestellt), die in einem Fahrzeug bereitgestellt ist, auf dem die Steuerungsvorrichtung 100 montiert ist, oder empfängt einen Messwert der Batteriespannung von einer anderen Steuerungsvorrichtung, welche die Batteriespannung gemessen hat, um dadurch die Werte als ein Messwert zu erlangen.
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Die Steuerungsvorrichtung 100 berechnet ein Soll-Kraftstoff-Luft-Verhältnis gemäß dem Betriebszustand des Fahrzeugs und steuert die Ventilöffnungsansteuerung des Kraftstoffeinspritzventils 50 derart, dass sich die Einspritzmenge der Soll-Einspritzmenge annähert, welche das berechnete Soll-Kraftstoff-Luft-Verhältnis erfüllt. Die Steuerungsvorrichtung 100 passt eine Zeitspanne an, während welcher das Kraftstoffeinspritzventil 50 geöffnet ist, indem beispielsweise eine Zeitdauer für die Versorgung des Kraftstoffeinspritzventils 50 mit elektrischer Leistung angepasst wird, um dadurch zu bewirken, dass die Einspritzmenge mit einem vorbestimmten Sollwert übereinstimmt.
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Die Beziehung zwischen der Zeit, während welcher das Kraftstoffeinspritzventil mit elektrischer Leistung versorgt wird, und der Einspritzmenge ist jedoch nicht konstant, und aufgrund individueller Unterschiede und einer Verschlechterung des Kraftstoffeinspritzventils, einer Umgebungstemperatur und dergleichen können Variationen auftreten. Insbesondere im Falle einer Einspritzung, bei der die Soll-Einspritzmenge sehr klein ist und bei welcher der Öffnungsgrad des Kraftstoffeinspritzventils 50 nicht zu einem Maximalgrad wird, neigt die Variation der Einspritzmenge dazu, groß zu sein. Um die tatsächliche Einspritzmenge näher an den Sollwert zu bringen, ist es daher notwendig, die Einspritzmenge gemäß dem Zustand des Kraftstoffeinspritzventils zu korrigieren. Die Korrektur der Einspritzmenge durch die Steuerungsvorrichtung 100 wird im Folgenden beschrieben.
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2 ist eine Abbildung, welche die Eingabe von Messwerten von den Funktionsblöcken der Steuerungsvorrichtung 100 und verschiedenen Sensoren zeigt. Wie in 2 dargestellt, umfasst die Steuerungsvorrichtung 100 eine Ansteuerungseinheit 110, eine Messeinheit 120, eine Korrektureinheit 130, eine Kraftstoffdrucksteuerungseinheit 140, eine Zustandsbestimmungseinheit 150 und eine Speichereinheit 160.
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Die Ansteuerungseinheit 110 erzeugt einen Einspritzimpuls, der den Ventilöffnungsantrieb und den Ventilschließantrieb des Kraftstoffeinspritzventils 50 steuert, und versorgt das Kraftstoffeinspritzventil 50 basierend auf dem Einspritzimpuls mit elektrischer Leistung, um ein Ventilöffnen und ein Ventilschließen des Kraftstoffeinspritzventils 50 anzusteuern. Insbesondere legt die Ansteuerungseinheit 110 eine rechteckwellenförmige Antriebsspannung zwischen einem positiven Anschluss P1 und einem negativen Anschluss P2 an, die am Kraftstoffeinspritzventil 50 bereitgestellt sind, während der Einspritzimpuls An ist. Im Ansprechen auf das Anlegen der Antriebsspannung fließt ein Antriebsstrom durch die im Kraftstoffeinspritzventil 50 bereitgestellte Antriebsspule, und die durch den Antriebsstrom erzeugte elektromagnetische Kraft bewirkt ein Öffnen des elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventils 50. Der Ventilöffnungsantrieb und der Ventilschließantrieb des Kraftstoffeinspritzventils 50 werden unter Bezugnahme auf die 3 und 4 näher beschrieben.
- (A) in 3 zeigt einen Einspritzimpuls, der auf das Kraftstoffeinspritzventil 50 aufgebracht wird. (B) in 3 zeigt einen Hubbetrag des Kraftstoffeinspritzventils 50. (C) in 3 zeigt ein Verhalten des Kraftstoffeinspritzventils 50. (A) in 4 zeigt einen Einspritzimpuls, der auf das Kraftstoffeinspritzventil 50 aufgebracht wird. (B) in 4 zeigt einen Hubbetrag des Kraftstoffeinspritzventils 50. (C) in 4 zeigt ein Verhalten des Kraftstoffeinspritzventils 50.
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Wie in (C) in 3 gezeigt, umfasst das Kraftstoffeinspritzventil 50 eine Antriebsspule 51, die bei Zufuhr von elektrischer Leistung eine elektromagnetische Kraft erzeugt, einen beweglichen Kern 52, der durch die elektromagnetische Kraft angetrieben wird, einen beweglichen Ventilkörper 53, der sich integral mit dem beweglichen Kern 52 bewegt, und einen Anschlag 54, welcher den Antrieb des beweglichen Kerns 52 stoppt. Wenn die Leistungszuführung zu der Antriebsspule 51 mit dem Anstieg des Einspritzimpulses gestartet wird, wird eine elektromagnetische Kraft in der Antriebsspule 51 erzeugt, und der bewegliche Kern 52 und der Ventilkörper 53 werden durch die elektromagnetische Kraft angehoben. Infolgedessen bewegt sich der Ventilkörper 53 in eine Ventilöffnungsposition, so dass das Kraftstoffeinspritzventil 50 geöffnet und eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird. Wenn die Leistungszuführung zu der Antriebsspule 51 mit einer fallenden Flanke des Einspritzimpulses gestoppt wird, wird der Ventilkörper 53 durch die Feder zurückgedrückt. Infolgedessen kehrt der Ventilkörper 53 in eine geschlossene Position zurück, so dass das Kraftstoffeinspritzventil 50 geschlossen und die Kraftstoffeinspritzung gestoppt wird.
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Die Zeit (Einspritzimpulsbreite), während welcher sich der Einspritzimpuls in dem AN-Zustand befindet, ist zwischen den 3 und 4 unterschiedlich. Wenn die Einspritzimpulsbreite ausreichend lang ist, wie in (A) in 3 gezeigt, stößt der bewegliche Kern 52 an den Anschlag 54 und der Ventilkörper 53 erreicht eine Vollhubposition, wie in (B) und (C) in 3 gezeigt. Die Einspritzung zu dieser Zeit wird als eine Vollhubeinspritzung bezeichnet. Wenn die Einspritzimpulsbreite dagegen kurz ist, wie in (A) in 4 gezeigt, wird der bewegliche Kern 52 nur bis zu einem Zustand angehoben, bevor der bewegliche Kern 52 am Anschlag 54 anstößt, wie in (B) und (C) in 4 gezeigt. Daher erreicht der Ventilkörper 53 die Vollhubposition nicht und befindet sich in einem Teilhubzustand. Die Einspritzung zu dieser Zeit wird als eine Teilhubeinspritzung bezeichnet.
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Unter Rückbezug auf 2 entspricht die Messeinheit 120 einer Einheit, die den durch die Antriebsspule 51 fließenden Antriebsstrom mit einem Stromsensor 70 misst und die am negativen Anschluss P2 erzeugte Spannung mit einem Spannungssensor 71 misst. Die Messeinheit 120 berechnet einen Ventilöffnungszeitpunkt und/oder einen Ventilschließzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 50 auf der Grundlage des gemessenen Antriebsstroms und/oder der gemessenen Antriebsspannung. Der Ventilöffnungszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 50 umfasst einen Ventilöffnungsstartzeitpunkt und einen Ventilöffnungsabschlusszeitpunkt. Der Ventilschließzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 50 umfasst einen Ventilschließstartzeitpunkt und einen Ventilschließabschlusszeitpunkt.
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Insbesondere nimmt der durch die Antriebsspule 51 fließende Antriebsstrom nach dem Anstieg des Einspritzimpulses allmählich zu. Dann wird der Ventilöffnungsbetrieb des Kraftstoffeinspritzventils 50 zu dem Zeitpunkt gestartet, wenn der maximale Stromwert, der einem vorbestimmten Sollwert entspricht, erreicht ist, oder zu dem Zeitpunkt unmittelbar davor. Danach nimmt der Antriebsstrom allmählich ab. Der Antriebsstrom beginnt jedoch zu dem Zeitpunkt anzusteigen, wenn die Öffnung des Kraftstoffeinspritzventils 50 abgeschlossen ist. Es ist daher bekannt, dass zu dieser Zeit ein Wendepunkt in der Stromwellenform auftritt. Daher berechnet die Messeinheit 120 den Ventilöffnungsabschlusszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 50 auf der Grundlage des in der Stromwellenform erzeugten Wendepunkts. Die Messeinheit 120 kann beispielsweise die Ventilöffnungsgeschwindigkeit des Kraftstoffeinspritzventils 50 basierend auf der Änderung des Antriebsstroms berechnen, während das Kraftstoffeinspritzventil 50 den Ventilöffnungsantrieb ausführt. Ferner kann der Ventilöffnungsstartzeitpunkt basierend auf der berechneten Ventilöffnungsgeschwindigkeit und dem Ventilöffnungsabschlusszeitpunkt berechnet werden. Indem der Antriebsstrom mit dem Stromsensor 70 auf diese Art und Weise gemessen wird, kann der Ventilöffnungsstartzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 50 berechnet werden.
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Es ist bekannt, dass beim Abschalten des Einspritzimpulses eine induzierte elektromotorische Kraft an dem negativen Anschluss P2 erzeugt wird, wenn der Antriebsstrom zwangsweise auf 0 fällt, und dass ein Wendepunkt in der Spannungswellenform des negativen Anschlusses P2 auftritt. Das heißt, der Zeitpunkt entsprechend dem Wendepunkt der Spannungswellenform des negativen Anschlusses P2 ist gleich dem Zeitpunkt, wenn das Schließen des Ventils des Ventilkörpers 53 abgeschlossen ist. Daher kann der Ventilschließabschlusszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 50 durch Messen der am negativen Anschluss P2 erzeugten Spannung unter Verwendung des Spannungssensors 71 und durch Berechnen des in der Spannungswellenform erzeugten Wendepunkts berechnet werden.
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Der Ventilöffnungsstartzeitpunkt und der Ventilschließabschlusszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 50, welche von der Messeinheit 120 berechnet werden, werden bei der Korrektureinheit 130 eingegeben. Die Messeinheit 120 kann derart konfiguriert sein, dass diese entweder den Antriebsstrom oder die Antriebsspannung misst und entweder den Ventilöffnungsstartzeitpunkt oder den Ventilschließabschlusszeitpunkt bei der Korrektureinheit 130 eingibt.
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Die Korrektureinheit 130 entspricht einem Abschnitt, welcher die Einspritzmenge durch Korrigieren der Leistungszuführung der Ansteuerungseinheit 110 zu dem Kraftstoffeinspritzventil 50 basierend auf dem Messergebnis der Messeinheit 120 korrigiert. Insbesondere schätzt die Korrektureinheit 130 die Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils 50 basierend auf dem berechneten Ventilöffnungsstartzeitpunkt und/oder dem berechneten Ventilschließabschlusszeitpunkt ab. Die Schätzung der Einspritzmenge kann so erfolgen, dass beispielsweise Daten, welche die Beziehung zwischen dem Ventilöffnungsstartzeitpunkt und der Einspritzmenge eines Nennprodukts angeben, vorab in der Speichereinheit 160 gespeichert werden, und dass die Korrektureinheit 130 auf die gespeicherten Daten Bezug nimmt, um dadurch die Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils 50 abzuschätzen. Stattdessen oder zusätzlich dazu können Daten, welche die Beziehung zwischen dem Ventilschließabschlusszeitpunkt und der Einspritzmenge des Nennprodukts angeben, im Voraus in der Speichereinheit 160 gespeichert werden, und die Korrektureinheit 130 kann die Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils 50 durch Bezugnahme auf die gespeicherten Daten abschätzen.
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Anschließend korrigiert die Korrektureinheit 130 die Leistungszuführung durch die Ansteuerungseinheit 110 nach Bedarf, so dass die Differenz zwischen der geschätzten Einspritzmenge und der Soll-Einspritzmenge klein wird. Die Korrektur der Leistungszuführung umfasst beispielsweise zumindest eine aus einer Korrektur der Pulsbreite des Einspritzpulses, einer Korrektur des Maximalwerts der an das Kraftstoffeinspritzventil angelegten Antriebsspannung und einer Korrektur des Maximalwerts des durch die Antriebsspule fließenden Antriebsstroms. Die Korrektureinheit 130 erlernt die Einspritzmenge durch Speichern des berechneten Korrekturwerts in der Speichereinheit 160, während die vorstehend erwähnte Korrektur mehrfach wiederholend ausführt wird. Der Zeitpunkt, zu dem die Korrektureinheit 130 die Einspritzmenge korrigiert, wird später beschrieben.
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Die Kraftstoffdrucksteuerungseinheit 140 entspricht einem Abschnitt, welcher den Kraftstoffdruck des dem Kraftstoffeinspritzventil 50 zugeführten Kraftstoffes basierend auf dem unter Verwendung des Kraftstoffdrucksensors 45 gemessenen Kraftstoffdruck steuert. Die Kraftstoffdrucksteuerungseinheit 140 ist derart konfiguriert, dass diese den Kraftstoffdruck durch Steuern der Hochdruckpumpe 43 anpasst.
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Die Zustandsbestimmungseinheit 150 entspricht einem Abschnitt, welcher bestimmt, ob sich die Verbrennungskraftmaschine 10 in einem stationären Betriebszustand oder in einem transienten bzw. instationären Betriebszustand befindet. Die Bestimmung des Betriebszustands erfolgt auf der Grundlage eines Parameters, der beispielsweise dem geschätzten Maschinendrehmoment, der vom Kurbelwinkelsensor 15 eingegebenen Maschinendrehzahl, der aus der Maschinendrehzahl und der Einspritzmenge berechneten Maschinenlast, der vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 61 eingegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit, der vom Luftströmungsmesser 21 eingegebenen Ansaugströmungsrate, dem vom Drucksensor 25 eingegebenen Ansaugdruck und der erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge entspricht. Die Zustandsbestimmungseinheit 150 bestimmt, dass sich die Verbrennungskraftmaschine 10 in dem instationären Betriebszustand befindet, wenn der Änderungsbetrag oder die Änderungsrate von zumindest einem dieser Parameter einen vorbestimmten Wert überschreitet. Es ist anzumerken, dass es sich bei jedem der vorstehend erwähnten Parameter um einen erforderlichen Wert anstelle des tatsächlich gemessenen Werts handeln kann.
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Die Speichereinheit 160 speichert Daten, welche die Beziehung zwischen zumindest einer Größe aus dem Ventilöffnungsstartzeitpunkt, dem Ventilschließabschlusszeitpunkt und der Ventilöffnungsdauer des Nennprodukts und der Einspritzmenge angeben. Die Speichereinheit 160 speichert den von der Korrektureinheit 130 berechneten Korrekturwert.
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Nachfolgend wird der Zeitpunkt beschrieben, zu dem das Lernen der Einspritzmenge in der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird. Zunächst erlernt die Korrektureinheit 130 die Einspritzmenge während einer Fahrt im mageren Zustand und wenn die NOx-Spülung durchgeführt wird. Die Kraftstoffkonzentration im mageren Zustand ist geringer als diese im stöchiometrischen Zustand oder im fetten Zustand, und daher ist eine hohe Genauigkeit für die Steuerung der Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils 50 erforderlich. Hier weist die Verbrennungskraftmaschine 10 unmittelbar nach deren Start eine Raumtemperatur auf. Im Gegensatz dazu steigt die Temperatur nach dem Aufwärmen der Verbrennungskraftmaschine 10 im Laufe der Fahrt allmählich an. Zu dieser Zeit nimmt der Widerstandswert der Antriebsspule 51 des Kraftstoffeinspritzventils 50 mit steigender Temperatur zu. Daher wird die elektromagnetische Kraft aufgrund der Reduktion des durch die Antriebsspule 51 fließenden Antriebsstroms geschwächt und die Einspritzmenge kann reduziert werden. Wie vorstehend beschrieben, wird die Kraftstoffeinspritzmenge beim Kraftstoffeinspritzventil 50 von der Temperatur beeinflusst.
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In dieser Hinsicht führt die Korrektureinheit 130 in der vorliegenden Ausführungsform das Lernen der Einspritzmenge durch, wenn im mageren Zustand gefahren wird, nachdem die Temperatur der Verbrennungskraftmaschine 10 gestiegen ist, und wenn die NOx-Spülung durchgeführt wird, bei welcher das Luft-Kraftstoff-Verhältnis vorübergehend auf die Fett-Kraftstoff-Seite schwankt und bei welcher die Verbrennung stabil ist. Daher wird das Lernen unter der Bedingung durchgeführt, bei der die Temperaturumgebung nahe dieser im mageren Zustand ist, in dem eine höhere Genauigkeit erforderlich ist, verglichen mit dem Lernen der Einspritzmenge beispielsweise beim Aufwärmen bzw. der Warmlaufphase oder bei einer Fahrt im stöchiometrischen Zustand. Daher kann die Einspritzmenge im mageren Zustand mit hoher Genauigkeit korrigiert werden. Ferner wird die Einspritzung zu der Zeit einer Ausführung der NOx-Spülung für das Lernen verwendet. Daher ist es möglich, die Einspritzung von überschüssigem Kraftstoff zu unterdrücken, verglichen mit der Konfiguration, bei welcher der fette Kraftstoffzustand ausschließlich für das Lernen geschaffen wird.
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Zweitens ist es bevorzugt, dass die Korrektureinheit 130 die Einspritzmenge zu der Zeit der Teilhubeinspritzung erlernt. Beispielsweise teilt die Ansteuerungseinheit 110 die Kraftstoffeinspritzung in einem Zyklus der Verbrennungskraftmaschine 10 auf und steuert das Kraftstoffeinspritzventil 50 derart, dass zumindest eine Kraftstoffeinspritzung zu der Teilhubeinspritzung wird. Bei der Teilhubeinspritzung ist die Einspritzmenge zu einer Zeit kleiner als diese bei der Vollhubeinspritzung. Daher wird die erforderliche Einspritzmenge in einem Zyklus durch Aufteilen der Einspritzung auf mehrere Einspritzungen erfüllt. Die Korrektureinheit 130 erlernt die Einspritzmenge zu der Zeit der Teilhubeinspritzung unter den aufgeteilten Einspritzungen. Wenn das Kraftstoffeinspritzventil 50 beispielsweise die Vollhubeinspritzung als die erste Haupteinspritzung durchführt und die Teilhubeinspritzung als die zweite Lerneinspritzung durchführt, erlernt die Korrektureinheit 130 die Einspritzmenge zu der Zeit der zweiten Teilhubeinspritzung.
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Bei der Teilhubeinspritzung, wie in 4 gezeigt, erreicht der Ventilkörper 53 die Vollhubposition nicht. Daher ist eine Variation der Einspritzmenge tendenziell größer als bei der Vollhubeinspritzung. Wenn die Variation der Einspritzmenge groß wird, können sich die Abgasemissionen und das Fahrverhalten verschlechtern. In dieser Hinsicht erlernt die Korrektureinheit 130 die Einspritzmenge zu der Zeit der Teilhubeinspritzung, und daher wird die Genauigkeit der Korrektur der Einspritzmenge bei der Teilhubeinspritzung verbessert.
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Wenn die Kraftstoffeinspritzung aufgeteilt wird, kann die Ansteuerungseinheit 110 die Einspritzung so steuern, dass die erste Haupteinspritzung in der ersten Hälfte des Ansaugtaktes durchgeführt wird und die zweite Lerneinspritzung in der zweiten Hälfte des Ansaugtaktes oder in der zweiten Hälfte des Verdichtungstaktes durchgeführt wird. Auf diese Art und Weise wird ein vorbestimmtes Intervall zwischen der ersten Einspritzung und der zweiten Einspritzung sichergestellt und somit der Einfluss der ersten Einspritzung auf die zweite Einspritzung unterdrückt. Wenn die zweite Einspritzung in der zweiten Hälfte des Ansaugtaktes durchgeführt wird, wird die Menge an abgeführten PN (ausgestoßenen feinen Partikeln) verglichen mit dem Fall, in dem die Einspritzung im Verdichtungstakt durchgeführt wird, unterdrückt. Wenn die zweite Einspritzung in der zweiten Hälfte des Verdichtungstaktes durchgeführt wird, ist die freiliegende Fläche der Seitenfläche des Zylinders zu der Zeit der Einspritzung kleiner als diejenige, wenn die Einspritzung in der ersten Hälfte des Verdichtungstaktes durchgeführt wird, und daher kann eine Ölverdünnung und ein HC-Ausstoß unterdrückt werden, die durch einen an der Seitenfläche anhaftenden Kraftstoff verursacht werden.
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Das Verfahren zum Aufteilen der Kraftstoffeinspritzung ist nicht auf das vorstehende Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann bei hoher Maschinenlast und bei einer relativ großen erforderlichen Einspritzmenge in einem Zyklus die Haupteinspritzung zweimal durchgeführt werden und die Lerneinspritzung kann einmal durchgeführt werden. Der Zeitpunkt des Lernens der Einspritzmenge ist nicht auf die Teilhubeinspritzung beschränkt, und das Lernen der Einspritzmenge kann zu der Zeit der Vollhubeinspritzung durchgeführt werden.
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Drittens, wenn der Betriebszustand dem instationären Betriebszustand entspricht, ist die von der Verbrennungskraftmaschine 10 abgeführte NOx-Menge nicht stabil, und daher besteht eine Befürchtung, dass eine ungeeignete Korrektur durchgeführt werden kann. Wenn die Zustandsbestimmungseinheit 150 bestimmt, dass der Betriebszustand dem instationären Betriebszustand entspricht, ist es daher bevorzugt, dass die Korrektureinheit 130 die Einspritzmenge nicht erlernt. Auf diese Art und Weise ist es möglich, im Vergleich zu der Konfiguration, bei welcher das Lernen in dem instationären Betriebszustand durchgeführt wird, eine geeignetere Korrektur durchzuführen.
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Wenn die Korrektureinheit 130 mehrere Male Korrekturen durchführt, kann die Ansteuerungseinheit 110 diese Parameter (beispielsweise Einspritzimpuls und dergleichen) festlegen, so dass die Einspritzdauer oder die Einspritzmenge bei jeder Korrektur konstant wird. Die Kraftstoffdrucksteuerungseinheit 140 kann den Kraftstoffdruck festlegen, so dass der Kraftstoffdruck des Kraftstoffes, der dem Kraftstoffeinspritzventil 50 bei jeder Einspritzung zugeführt wird, konstant wird. Durch das Festlegen dieser Parameter wird beispielsweise selbst dann, wenn der Betriebszustand zu der Zeit der jeweiligen Korrektur unterschiedlich ist, die jeweilige Korrektur unter im Wesentlichen den gleichen Bedingungen durchgeführt, und daher kann die Lerngenauigkeit verbessert werden.
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Wenn das Lernen der Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils 50 nicht abgeschlossen ist, kann die Korrektureinheit 130 die Einspritzmenge derart korrigieren, dass die Einspritzmenge im Vergleich zu der Einspritzmenge nach Abschluss des Lernens auf der Fett-Kraftstoff-Seite liegt. Beispielsweise kann die Korrektureinheit 130 den Ausgangswert eines Soll-Luftüberschussverhältnisses λ so einstellen, dass dieser auf der Fett-Kraftstoff-Seite innerhalb eines Bereichs liegt, in dem das Luftüberschussverhältnis λ vom Start der Verbrennungskraftmaschine 10 bis zum Abschluss des Lernens der Einspritzmenge genommen werden kann. Auf diese Art und Weise kann auch in einem Zustand, in dem das Lernen der Einspritzmenge unvollständig ist und in dem wahrscheinlich eine Variation der Einspritzmenge auftritt, ausreichend Kraftstoff sichergestellt werden, und damit wird eine Verbrennung vor dem Lernen stabil. Nachdem das Lernen abgeschlossen ist, kann die Kraftstoffkonzentration unter Verwendung des Lernergebnisses relativ dünn eingestellt werden, wodurch der Kraftstoffverbrauch verbessert werden kann. Durch die Reduktion der Kraftstoffkonzentration bis zur Magergrenze kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit weiter verbessert werden.
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Nachfolgend wird der Ablauf der von der Steuerungsvorrichtung 100 ausgeführten Verarbeitung unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. 5 ist ein Flussdiagramm, welches einen Verarbeitungsablauf zum Bestimmen der Ausführung des Lernens der Einspritzmenge zeigt. Die in 5 gezeigte Verarbeitungsabfolge kann in der Steuerungsvorrichtung 100 zu jeder Zeit, wenn eine vorbestimmte Zeitspanne verstreicht, periodisch und wiederholend ausgeführt werden.
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Im ersten Schritt S10 wird bestimmt, ob die Ausführungsbedingung zum Ausführen des Lernens der Einspritzmenge erfüllt ist oder nicht. In der vorliegenden Ausführungsform wird bestimmt, dass die Ausführungsbedingung erfüllt ist, wenn alle der folgenden Bedingungen erfüllt sind: die Verbrennungskraftmaschine 10 befindet sich nicht im instationären Betriebszustand; es liegt keine Kraftstoffzufuhrunterbrechung vor; die Wassertemperatur und die Öltemperatur liegen innerhalb der vorbestimmten Bereiche; der Kraftstoffdruck ist gleich oder höher als der vorbestimmte Wert; die Batteriespannung ist gleich oder höher als der vorbestimmte Wert; die vorbestimmte Zeitspanne seit dem Start der Verbrennungskraftmaschine 10 ist verstrichen; in der An-Aus-Ventil-Erfassungsfunktion tritt keine Anomalie auf, in den Kommunikationen zwischen dem ASIC und dem Mikrocomputer, der in der Steuerungsvorrichtung 100 umfasst ist, tritt keine Anomalie auf. Beispielsweise wird dadurch, dass das Lernen der Einspritzmenge nicht ausgeführt wird, wenn der Kraftstoffdruck geringer als der vorbestimmte Druck ist, die Korrektur unter der Bedingung vermieden, dass die Einspritzmenge nicht stabil ist, und daher wird die Lerngenauigkeit verbessert.
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Jeder der Parameter, wie die Wassertemperatur, die Öltemperatur und der Kraftstoffdruck, unter jeder der vorstehenden Bedingungen wird unter Verwendung des Wassertemperatursensors 14, des Öltemperatursensors 62 und des Kraftstoffdrucksensors 45 gemessen und bei der Steuerungsvorrichtung 100 eingegeben. Die Lernausführungsbedingung ist nicht darauf beschränkt, alle der vorstehenden Bedingungen zu erfüllen, und kann darin bestehen, einen Teil der Bedingungen zu erfüllen.
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Wenn die vorstehende Ausführungsbedingung erfüllt ist (Schritt S11: Ja), fährt der Prozess mit Schritt S12 fort. Wenn die vorstehende Ausführungsbedingung nicht erfüllt ist (Schritt S11: Nein), wird die in 5 gezeigte Verarbeitungsabfolge abgebrochen. Auf diese Art und Weise wird die Einspritzmenge erlernt, wenn die Ausführungsbedingung erfüllt ist, und daher wird das Lernen unter der stabilen Bedingung durchgeführt. Ferner wird das Lernen bei jedem der mehreren Kraftstoffeinspritzventile im Wesentlichen unter den gleichen Bedingungen durchgeführt, und daher können Variationen der Einspritzmenge der Kraftstoffeinspritzventile zwischen den Zylindern unterdrückt werden.
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In Schritt S12 wird bestimmt, ob die Ausführungsbedingung zum Ausführen der NOx-Spülung erfüllt ist oder nicht. In der vorliegenden Ausführungsform wird bestimmt, dass die NOx-Spülungs-Ausführungsbedingung erfüllt ist, wenn zumindest eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: die Menge an im NOx-Okklusionskatalysator 32 okkludiertem NOx ist gleich oder größer als eine vorbestimmte Menge, eine Anforderung zum Wechseln bzw. Umschalten vom mageren Zustand auf den stöchiometrischen Zustand tritt auf, und der Sollwert des Luftüberschussverhältnisses λ ist kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert (das heißt, die Fett-Kraftstoff-Seite).
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Wenn die vorstehende Ausführungsbedingung erfüllt ist (Schritt S13: Ja), fährt der Prozess mit Schritt S14 fort, und die NOx-Spülung wird durchgeführt. Wenn die vorstehende Ausführungsbedingung nicht erfüllt ist (Schritt S11: Nein), wird die in 5 gezeigte Verarbeitungsabfolge beendet.
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In Schritt S15, der auf Schritt S14 folgt, korrigiert die Korrektureinheit 130 die Einspritzmenge, und der Prozess endet.
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Die Einspritzmenge wird erlernt, indem die vorstehenden Verarbeitungsschritte periodisch mehrfach ausgeführt werden. Die Verarbeitungsschritte werden für jeden der mehreren Zylinder, die das Fahrzeug umfasst, ausgeführt. Das heißt, die Einspritzmenge wird für sämtliche der Kraftstoffeinspritzventile erlernt. Auf diese Art und Weise wird nicht nur die Variation in der Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils allein unterdrückt, sondern auch die Variation in der Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils zwischen den Zylindern wird unterdrückt.
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Ein spezifisches Verfahren des Lernens der Einspritzmenge in Schritt S15, wie in 5 gezeigt, wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. 6 zeigt einen Verarbeitungsablauf, der ausgeführt wird, wenn die Einspritzmenge basierend auf dem Ventilschließantrieb des Kraftstoffeinspritzventils 50 abgeschätzt wird. In diesem spezifischen Beispiel wird die Korrektureinheit 130 so beschrieben, dass diese das Lernen zu der Zeit der Teilhubeinspritzung durchführt.
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Wie in 6 gezeigt, misst die Messeinheit 120 im ersten Schritt S20 die Spannung des negativen Anschlusses P2 des Kraftstoffeinspritzventils 50 zu der Zeit der Teilhubeinspritzung. Die Spannung wird beispielsweise unter Verwendung eines ASIC oder eines in der Steuerungsvorrichtung 100 enthaltenen Mikrocomputers gemessen, um die Spannung des negativen Anschlusses P2 in chronologischer Reihenfolge nach der Kraftstoffeinspritzung zu erlangen.
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In Schritt S21, der auf Schritt S20 folgt, berechnet die Messeinheit 120 den Wendepunkt aus der Wellenform der gemessenen Anschlussspannung. Wie vorstehend beschrieben, wird beim Schließen des Kraftstoffeinspritzventils 50 eine induzierte elektromotorische Kraft erzeugt, und daher tritt ein Wendepunkt in der Wellenform der Anschlussspannung auf.
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In Schritt S22, der auf Schritt S21 folgt, berechnet die Messeinheit 120 den Ventilschließabschlusszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 50 basierend auf dem berechneten Wendepunkt. Wie vorstehend beschrieben, entspricht der Zeitpunkt, an dem der Wendepunkt auftritt, dem Zeitpunkt, an dem der Ventilkörper 53 in die Ventilschließposition zurückkehrt.
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In Schritt S23, der auf Schritt S22 folgt, schätzt die Korrektureinheit 130 die Einspritzmenge auf der Grundlage des berechneten Ventilschließabschlusszeitpunkts des Kraftstoffeinspritzventils 50. Wie vorstehend beschrieben, wird die Einspritzmenge beispielsweise unter Bezugnahme auf die in der Speichereinheit 160 gespeicherten Daten des Nennprodukts abgeschätzt.
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In Schritt S24, der auf Schritt S23 folgt, berechnet die Korrektureinheit 130 den Korrekturbetrag des Soll-Kraftstoffeinspritzventils 50 basierend auf der geschätzten Einspritzmenge und korrigiert die Einspritzmenge basierend auf dem Korrekturbetrag. Auf diese Art und Weise wird der Einspritzmengenkorrekturprozess abgeschlossen.
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Es ist anzumerken, dass das Schätzverfahren der Einspritzmenge nicht auf das Verfahren basierend auf dem Ventilschließantrieb des Kraftstoffeinspritzventils, wie vorstehend beschrieben, beschränkt ist. Beispielsweise kann die Einspritzmenge, wie nachstehend beschrieben, auf der Grundlage des Ventilöffnungsantriebs des Kraftstoffeinspritzventils abgeschätzt werden.
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7 zeigt einen Verarbeitungsablauf, der ausgeführt wird, wenn die Einspritzmenge auf der Grundlage des Ventilöffnungsantriebs des Kraftstoffeinspritzventils 50 abgeschätzt wird. In diesem spezifischen Beispiel wird angenommen, dass die Korrektureinheit 130 das Lernen zu der Zeit der Teilhubeinspritzung durchführt. Es ist anzumerken, dass zu Beginn des Ventilöffnungsantriebs sowohl die Vollhubeinspritzung als auch die Teilhubeinspritzung ein ähnliches Verhalten zeigen. Daher wird beispielhaft ein Verfahren zum Abschätzen der Einspritzmenge bei der Teilhubeinspritzung unter Verwendung des Ventilöffnungsstartzeitpunkts bei der Vollhubeinspritzung beschrieben.
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Wie in 7 gezeigt, misst die Messeinheit 120 im ersten Schritt S30 den zu der Zeit der Vollhubeinspritzung durch die Antriebsspule 51 des Kraftstoffeinspritzventils 50 fließenden Antriebsstrom.
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In Schritt S31, der auf Schritt S30 folgt, berechnet die Messeinheit 120 den Wendepunkt aus der Wellenform des gemessenen Antriebsstroms. Wie vorstehend beschrieben, beginnt der Antriebsstrom, der allmählich abgenommen hat, zum Ventilöffnungsabschlusszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 50 anzusteigen, und daher tritt ein Wendepunkt in der Stromwellenform auf.
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In Schritt S32, der auf Schritt S31 folgt, berechnet die Messeinheit 120 den Ventilöffnungsabschlusszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 50 basierend auf dem berechneten Wendepunkt. Wie vorstehend beschrieben ist, entspricht der Zeitpunkt, an dem der Wendepunkt auftritt, dem Zeitpunkt, an dem der Ventilkörper 53 die Vollhubposition erreicht.
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In Schritt S33, der auf Schritt S32 folgt, berechnet die Messeinheit 120 den Ventilöffnungsstartzeitpunkt basierend auf dem berechneten Ventilöffnungsabschlusszeitpunkt. Die Messeinheit 120 kann beispielsweise die Ventilöffnungsgeschwindigkeit des Kraftstoffeinspritzventils 50 basierend auf der Änderung des Antriebsstroms berechnen, während das Kraftstoffeinspritzventil 50 den Ventilöffnungsantrieb durchführt. Ferner kann der Ventilöffnungsstartzeitpunkt basierend auf der berechneten Ventilöffnungsgeschwindigkeit und dem Ventilöffnungsabschlusszeitpunkt berechnet werden.
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In Schritt S34, der auf Schritt S33 folgt, schätzt die Korrektureinheit 130 die Einspritzmenge bei der Teilhubeinspritzung basierend auf dem berechneten Ventilöffnungsstartzeitpunkt bei der Vollhubeinspritzung des Kraftstoffeinspritzventils 50. Wie vorstehend beschrieben, wird die Einspritzmenge beispielsweise unter Bezugnahme auf die in der Speichereinheit 160 gespeicherten Daten des Nennprodukts abgeschätzt.
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In Schritt S35, der auf Schritt S34 folgt, berechnet die Korrektureinheit 130 den Korrekturbetrag des Soll-Kraftstoffeinspritzventils 50 basierend auf der geschätzten Einspritzmenge und korrigiert die Einspritzmenge basierend auf dem Korrekturbetrag. Auf diese Art und Weise wird der Einspritzmengenkorrekturprozess abgeschlossen.
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Es ist anzumerken, dass das Einspritzmengenkorrekturverfahren nicht auf das in den 6 und 7 dargestellte Verfahren beschränkt ist. Beispielsweise kann die Korrektureinheit 130 sowohl den Ventilöffnungsstartzeitpunkt als auch den Ventilschließabschlusszeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils durch Kombinieren der vorstehenden Verfahren berechnen und die Einspritzmenge durch Berechnen der Ventilöffnungsdauer des Kraftstoffeinspritzventils basierend auf der Differenz zwischen diesen beiden Zeitpunkten abschätzen.
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Die in der vorliegenden Offenbarung beschriebene Steuerungsvorrichtung und das Steuerungsverfahren davon können durch einen oder mehrere spezielle Computern verkörpert sein, die mit zumindest einem Prozessor und zumindest einem Speicher versehen sind, welche so programmiert sind, dass diese eine oder mehrere Funktionen ausführen, die durch ein Computerprogramm verkörpert sind. Die Steuerungsvorrichtung und das Steuerungsverfahren, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, können durch einen speziellen Computer verkörpert sein, welcher mit zumindest einem Prozessor versehen ist, der zumindest eine spezielle Hardware-Logikschaltung umfasst. Die Steuerungsvorrichtung und das Steuerungsverfahren davon, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, können durch zumindest einen speziellen Computer verkörpert sein, der mit einer Kombination aus einem Prozessor und einem Speicher, die zur Implementierung einer oder mehrerer Funktionen programmiert sind, und zumindest einem Prozessor, der mit zumindest einer Hardware-Logikschaltung versehen ist, versehen ist. Das Computerprogramm kann in Form von Anweisungen, die von einem Computer ausgeführt werden können, in einem greifbaren, nicht-transitorischen, computerlesbaren Medium gespeichert sein. Die spezielle Hardware-Logikschaltung und die Hardware-Logikschaltung können mit einer digitalen Schaltung, die mehrere Logikschaltungen umfasst, oder mit einer analogen Schaltung verkörpert sein.
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Die vorliegenden Ausführungsformen wurden unter Bezugnahme auf vorstehende spezifische Beispiele beschrieben. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf diese spezifischen Beispiele beschränkt. Diejenigen spezifischen Beispiele, die von einem Fachmann im Design in geeigneter Weise geändert werden, fallen ebenfalls in den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung, solange die geänderten Beispiele die Merkmale der vorliegenden Offenbarung besitzen. Jedes Element, das in jedem der vorstehend beschriebenen Beispielen enthalten ist, sowie die Anordnung, der Zustand, die Gestalt und dergleichen jedes Elements, sind nicht auf die dargestellten beschränkt und können in geeigneter Weise geändert werden. Die Kombinationen von Elementen, die in jedem der vorstehend beschriebenen spezifischen Beispiele umfasst sind, können in geeigneter Weise modifiziert werden, solange keine technischen Unstimmigkeiten auftreten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2018230991 [0001]
- JP 2017025803 A [0005]
