DE19726100B4 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor Download PDF

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Abstract

Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen mehrzylindrischen Verbrennungsmotor (10), wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung aufweist:
Kraftstoffeinspritzer (12), welche für entsprechende Zylinder eines Verbrennungsmotors (10) vorgesehen sind;
eine Berechnungseinheit (24, 124) für eine Kraftstoffeinspritzmenge, welche die entsprechenden Kraftstoffmengen berechnet, die von entsprechenden Kraftstoffeinspritzern (12) auf der Grundlage einer Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors (10) eingespritzt wird;
eine Speichereinheit (24), welche Kennfelder für entsprechende Zylinder des Verbrennungsmotors (10) speichert, wobei die Kennfelder indikativ für die Verhältnisse zwischen der Ventilöffnungszeit und Kraftstoffvolumenausgabe der entsprechenden Kraftstoffeinspritzer (12) sind; und
eine Erzeugungseinheit (24, 130, 132) für ein Einspritzantriebssignal, welches Ventilöffnungssignale zu dem Kraftstoffeinspritzer (12) liefert, wobei die Ventilöffnungssignale indikativ für die entsprechenden Ventilöffnungszeiten der entsprechenden Kraftstoffeinspritzer (12) auf der Grundlage des entsprechenden Kennfelds für jeden entsprechenden Zylinder sind,
gekennzeichnet durch
eine Meßeinheit (24, 170) für die tatsächliche Kraftstoffvolumenausgabe, welche die entsprechende tatsächliche Kraftstoffvolumenausgabe der entsprechenden Einspritzer (12) mißt, wobei bestimmt wird, dass die Bernnkraftmaschine in einem...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die Veränderungen in der Kraftstoffeinspritzcharakteristik aufgrund der Unterschiede zwischen der Zylindercharakteristik und zeitlichen Faktoren unmittelbar kompensieren kann.
  • Die Quantität bzw. Menge des von einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung in einen Verbrennungsmotor einzuspritzenden Kraftstoffs wird auf der Grundlage der Motorgeschwindigkeit und Motorlast bzw. Motorleistung berechnet. Die Kraftstoffeinspritzzeit eines Kraftstoffeinspritzventils von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung wird so gesteuert, daß die kalkulierte bzw. berechnete Menge an Kraftstoff eingespritzt wird. Jedoch variiert das Verhältnis zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftstoffeinspritzzeit zeitlich und kann für jeden Zylinder unterschiedlich sein. Falls die auf der Kraftstoffeinspritzzeit basierenden Menge der Kraftstoffeinspritzung gesteuert wird, kann es dementsprechend vorkommen, daß die vorbestimmte Menge des Kraftstoffes nicht eingespritzt wird, und daß Drehmomentfluktuationen aufgrund der Variation in der Kraftstoffeinspritzmenge der Zylinder auftreten können. Diesbezüglich schlägt die JP 62-186 034 A vor, die tatsächliche Kraftstoffmenge, welche über das Kraftstoffeinspritzventil für jeden Zylinder eingespritzt wird, aus der Veränderung des Kraftstoffdruckes zu erhalten, und den berechneten Wert der Kraftstoffeinspritzmenge für die nachfolgenden Einspritzungen, welche auf dem Verhältnis der berechneten Kraftstoffeinspritzmenge zu der tatsächlichen Kraftstoffeinspritzmenge basieren, zu kompensieren.
  • Die nachveröffentlichte DE 195 40 416 A1 offenbart eine Vorrichtung zur elektronischen Steuerung der Brennkraftmaschine in Kraftfahrzeugen mit einem Einspritzventil, in welcher zur Ansteuerung des Einspritzventils im elektronischen Steuergerät die der vorgegebenen Kraftstoffmenge zugeordnete Einspritzzeit in Form einer ventiladaptiven Kennlinie abgelegt ist.
  • Die DE 35 10 157 A1 zeigt eine Einrichtung zur zeitgesteuerten Ansteuerung elektromagnetisch betätigbarer Kraftstoffeinspritzventile.
  • Die DE 43 11 731 A1 beschreibt eine elektronische Einspritzanlage mit einem Drucksensor zur Bestimmung eines Einspritzdrucks.
  • Die DE 26 33 617 A1 erörtert ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen von Einstellgrößen bei einer Kraftstoffmaschine. Eine Korrektur der Einspritzzeit wird nach dieser Druckschrift beim Einschalten des gesamten Geräts und damit unabhängig vom Motorzustand erfolgen.
  • Die DE 691 12 355 T2 zeigt eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • In herkömmlichen Vorrichtungen wird das gleiche Verhältnis zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftstoffeinspritzzeit für alle Zylinder gleichermaßen verwendet. Um einen Unterschied zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge und der vorbestimmten Menge aufgrund der Veränderungen zwischen den Zylindern unter Berücksichtigung der Verhältnisse zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftstoffeinspritzzeit zu kompensieren, korrigieren derartige herkömmliche Vorrichtungen die Kraftstoffeinspritzzeit einer nachfolgenden Einspritzung auf der Grundlage eines Verhältnisses der berechneten Kraftstoffeinspritzmenge für jeden Zylinder zu der berechneten bzw. gemessenen Kraftstoffeinspritzmenge, welche auf der Grundlage des Druckabfalls berechnet wurden. Allerdings gehorcht die Kraftstoffeinspritzmenge und die Kraftstoffeinspritzzeit nicht einer linearen Beziehung, und somit kann die vorbestimmte Kraftstoffeinspritzmenge für jeden Zylinder nicht unmittelbar und exakt aus dem Verhältnis der gemessenen Kraftstoffeinspritzmenge zu der berechneten Kraftstoffeinspritzmenge erhalten werden.
  • Im Hinblick auf die vorangehenden Probleme des Standes der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zu schaffen, welche unmittelbar und exakt die Kraftstoffeinspritzcharakteristik korrigiert, ohne Rücksicht auf Fluktuationen in derartigen Charakteristiken, und welche jedem Zylinder eine optimale Kraftstoffeinspritzmenge bereitstellt.
  • Zur Lösung dieser Aufgaben stellt ein erster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen mehrzylindrischen Verbrennungsmotor zur Verfügung. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung enthält Kraftstoffeinspritzer, eine Kraftstoffeinspritzmengenberechnungseinheit, eine Speichereinheit, und eine Erzeugungseinheit für ein Einspritzantriebssignal. Die Kraftstoffeinspritzer sind für die entsprechenden Zylinder des Verbrennungsmotors vorgesehen. Die Kraftstoffeinspritzmengenberechnungseinheit dient zur Berechnung der entsprechenden Mengen des von den entsprechenden Kraftstoffeinspritzern einzuspritzenden Kraftstoffes auf der Grundlage der Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors. Die Speichereinheit speichert Verzeichnisse bzw. Kennfelder für jeden Zylinder des Verbrennungsmotors. Die Kennfelder geben einen Hinweis auf die Verhältnisse bzw. Zusammenhänge zwischen der Ventilöffnungszeit und der Kraftstoffvolumenausgabe der entsprechenden Kraftstoffeinspritzer. Die Erzeugungseinheit für ein Einspritzantriebssignal liefert Ventilöffnungssignale an jeden der Injektoren bzw. Einspritzer. Derartige Ventilöffnungssignale geben einen Hinweis auf die entsprechenden Ventilöffnungszeiten der entsprechenden Einspritzer auf der Grundlage der entsprechenden Kennfelder für die entsprechenden Zylinder.
  • Die Zylinder sind diesbezüglich mit dem Kennfeld der Kraftstoffvolumenausgabe und der Ventilöffnungszeit der Einspritzer entsprechend versehen, und somit kann eine angemessene Kraftstoffeinspritzmenge für jeden Zylinder erreicht werden.
  • Vorzugsweise enthält die Kraftstoffeinspritzvorrichtung ferner eine Meßeinheit für die tatsächliche Kraftstoffvolumenausgabe und eine Kennfeldkorrektionseinheit. Die Meßeinheit für die tatsächliche Kraftstoffvolumenausgabe mißt die tatsächliche Kraftstoffvolumenausgabe jedes entsprechenden Einspritzers. Die Kennfeldkorrektionseinheit korrigiert die entsprechenden Kennfelder, welche für die entsprechenden Zylinder vorgesehen sind, auf der Grundlage der Kraftstoffmenge, welche von der Kraftstoffeinspritzmengenberechnungseinheit berechnet wurde, und der tatsächlichen Kraftstoffvolumenausgabe, welche von der Meßeinheit für die tatsächliche Kraftstoffvolumenausgabe gemessen wurde. Die entsprechenden Kennfelder können diesbezüglich auf der Grundlage der tatsächlichen Kraftstoffvolumenausgabe der Injektoren korrigiert werden.
  • Weitere Aufgaben und Vorteile der folgenden Erfindung werden verständlicher aus der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltungen, wenn sie im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gesehen werden, bei denen:
  • 1 ist eine schematische Gesamteinsicht einer Dieselmotoreinrichtung, welche mit einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist;
  • 2 ist eine detaillierte Querschnittsansicht eines Einspritzers der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist, welche in 1 gezeigt ist;
  • 3 ist ein Flussdiagramm einer Schleife zur Steuerung des Drucks einer mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung;
  • 4 ist ein Flußdiagramm einer Kraftstoffeinspritzschleife bzw. -routine;
  • 5 ist ein Flußdiagramm einer Routine, um den Druckabfall des Drucks der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus einer gemeinsamen Druckleitung nachzuweisen;
  • 6 ist ein Flußdiagramm einer Routine, um ein Kennfeld einer Kraftstoffeinspritzmenge und einer Kraftstoffeinspritzzeit zu korrigieren;
  • 7A–7E sind zeitliche Darstellungen, welche die Arbeitsweisen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zeigen;
  • 8 ist eine Darstellung, die das Kennfeld der Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftstoffeinspritzzeit zeigen;
  • 9 ist eine Darstellung, welche ein Verfahren zur Interpolation des Kennfeldsder Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftstoffeinspritzzeit zeigt;
  • 10 ist eine Darstellung, welche ein Verfahren zeigt, um das Kennfeld der Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftstoffeinspritzzeit zu korrigieren; und
  • 11 ist eine Darstellung, welche detailliert das Verfahren zeigt, mit dem das Kennfeld der Kraftstoffeinspritzmenge und der Kraftstoffeinspritzzeit korrigiert wird.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird im nachfolgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden.
  • 1 zeigt ein Hauptteil eines Vierzylinder-(Mehrzylinder-)-Verbrennungsdieselmotors 10 und Kraftstoffeinspritzer 12, welche für jeden Zylinder vorgesehen sind. Die Kraftstoffeinspritzer werden mit einer mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16 über entsprechende Hochdruckschläuche 14 verbunden. Die mechanisch gesteuerte Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16 wird mit Dieselkraftstoff aus einem Kraftstofftank 18 über eine Niederdruckpumpe 20 und eine Hochdruckpumpe 22 versorgt. Die Hochdruckpumpe 22 ist mit einem Ventilsystem (nicht gezeigt) zur Steuerung einer Menge des Hochdruckkraftstoffes versehen, der die mechanisch gesteuerte Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16 versorgt, wobei das Ventilsystem den Kraftstoffdruck der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16 steuert, um auf einem vorbestimmten Niveau gemäß den Betriebsbedingungen des Motors 10 zu halten.
  • Eine Steuerschaltung 24 steuert die Kraftstoffeinspritzungsabläufe für jeden Kraftstoffeinspritzer 12 auf der Basis von Signalen verschiedenartiger Sensoren, internen Programmen und Daten. In der vorliegenden Ausgestaltung ist die Steuerschaltung 24 als ein Mikroprozessorsystem, welches später beschrieben wird, aufgebaut. Ein Drucksensor 26 ist für die mechanisch gesteuerte Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16 vorgesehen. Der Drucksensor 26 liefert ein Signal, das einem Kraftstoffdruck Pc der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16 entspricht, zu der Steuerschaltung 24. Zwischenzeitlich liefert ein Kurbelwinkelsensor 28signal bei vorbestimmten Drehwinkeln der Kurbelwelle, beispielsweise 30 Grad und 720 Grad, zu der Steuerschaltung 24. Die Motorendrehgeschwindigkeit N kann auf der Grundlage der Zeitintervalle zwischen den Signalausgaben des Kurbelwinkelsensors 28 für jeden Kurbelwinkel von 30 Grad erhalten werden. Die Zuordnung der Zylinder kann auf der Grundlage der Signalausgabe des Kurbelwinkelsensors 28 für jede bzw. alle 720 Grad durchgeführt werden. Die Steuerschaltung 24 ist ebenso mit dem Lastsensor 30 verbunden, welche sie mit einem Signal versorgt, welches einer Last L des Motors 10 entspricht. Der Lastsensor 30 kann beispielsweise als ein Sensor zum Nachweis des Betrags des Niederdrückens des Beschleunigungspedals und dergleichen gebildet werden.
  • 2 zeigt einen detaillierten Aufbau des Kraftstoffeinspritzers 12 zur Verwendung mit der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung.
  • Eine Arbeitsweise der Steuerschaltung 24 wird nachfolgend beschrieben. Die Steuerschaltung 24 steuert die Versorgung des Kraftstoffes von der Hochdruckpumpe 22 zu der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16, so daß der Druck der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16 bei einem vorbestimmten Druckniveau gemäß den Arbeitsbedingungen des Verbrennungsmotors 10 ist. Die Steuerschaltung 24 erzeugt ein Arbeitssignal für das Solenoid 76 der entsprechenden Einspritzer 12 jedes Zylinders, so daß eine vorbestimmte Kraftstoffmenge aus dem entsprechenden Einspritzer 12 jedes Zylinders bei einem vorbestimmten Einspritzzeitablauf eingespritzt wird. Während der Erzeugung derartiger Arbeitssignale (d. h., Kraftstoffeinspritzsignale) wird ein Kennfeld der Kraftstoffeinspritzmenge und der Ventilöffnungszeit des Einspritzers 12, welcher für den entsprechenden Einspritzer 12 von jedem Zylinder vorgesehen ist, herangezogen, um eine geeignete Ventilöffnungszeit 0 entsprechend den Arbeitsbedingungen des Motors 10 mit der tatsächlichen Kraftstoffeinspritzmenge, welche auf der Grundlage des Betrags des Abfalls des Druckes der mechanisch gesteuerten Einspritzung mit gemeinsamer Druckleitung 16 nach dem Kraftstoffeinspritzablauf erhalten wird, zu berechnen. Das Kennfeld wird dann auf der Grundlage des tatsächlich gemessenen Wertes und des berechneten Wertes der Kraftstoffeinspritzmenge up-gedatet bzw. auf den neuesten Stand gebracht. Die Arbeitsweise bzw. der Ablauf der Steuerschaltung 24 wird nachfolgend detailliert unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm der 3 bis 6 und der zeitlichen Darstellung der 7A bis 7B beschrieben.
  • 3 zeigt eine Routine zur Steuerung des Kraftstoffdruckes von der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16 auf einem vorbestimmten Niveau gemäß den Arbeitsbedingungen des Motors 10. Diese Steuerungsroutine wird von einer Zeitunterbrechungsroutine aktiviert, welche bei einem konstanten Zeitintervall, beispielsweise 4 ms ausgeführt wird. In dieser Steuerroutine berechnet Schritt 100 einen Zieldruck Pco der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16 auf der Grundlage der Last L (beispielsweise Öffnung der Drosselöffnung), welche von dem Lastsensor 30 detektiert wird, und von der Motorgeschwindigkeit N, welche von dem Intervall zwischen den Pulssignalausgaben eines Kurbelwinkelsensors 28 mit Kurbelwinkel von 30 Grad erhalten wird. Das bedeutet, eine Speichereinheit speichert ein Kennfeld der Zieldruck-Pco-Werte bezüglich der Last L und der Motorgeschwindigkeit N, wobei Schritt 100 den Zieldruck Pco gemäß der detektierten Werte der Last L und der Motorgeschwindigkeit N interpoliert.
  • Der Schritt 102 empfängt ein Signal von dem Drucksensor 26, welches indikativ für den Druck Pc der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16 ist. Schritt 104 stellt fest, ob oder ob nicht der Zielwert Pco größer ist als der detektierte (d. h., gemessene) Wert Pc. Falls Schritt 104 bestimmt, daß der gemessene Wert Pc den Zielwert Pco nicht erreicht hat, geht die Steuerung zum Schritt 106, welcher die Hochdruckpumpe 22 (in 1 gezeigt) so steuert, damit die Menge des Kraftstoffes, welcher in die mechanisch gesteuerte Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung eingespritzt wird, erhöht wird. Andererseits, falls Schritt 104 feststellt, daß Pco nicht größer als Pc ist, geht die Steuerung zum Schritt 108 weiter, welcher festlegt, ob oder ob nicht Pco kleiner als Pc ist. Falls Schritt 108 feststellt, daß Pco kleiner ist als Pc, das bedeutet, der Druck der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung hat den Zielwert erreicht, geht die Steuerung zum Schritt 110 weiter, welcher die Hochdruckpumpe 22 derart steuert, damit die Menge des Kraftstoffes, welcher die mechanisch gesteuerte Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16 versorgt, reduziert wird. Bei den oben beschriebenen Routinen wird, wie in 7E gezeigt ist, der Druck des Kraftstoffes, welcher der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16 zugeführt wird, gesteuert, um auf einem vorbestimmten Wert Pco gemäß den Arbeitsbedingungen des Motors 10 zu sein.
  • 4 zeigt eine Kraftstoffeinspritzroutine, welche von der Kurbelwinkelunterbrechungsroutine aktiviert wird, welche jedesmal ausgeführt wird, wenn ein Pulssignal von dem Kurbelwinkelsensor 28 bei jedem Kurbelwinkel von 30 Grad, oder wenn eine vorbestimmte Zeitperiode, welche von dem Timer gemessen wurde, empfangen wird, abläuft. In dieser Routine bestimmt der Schritt 120, ob oder ob nicht es Zeit ist, ein Kraftstoffinjektionssignal für den ersten Zylinder zu bilden. In einem Dieselmotor wird die Kraftstoffeinspritzung in jedem Zylinder um den oberen Kompressionstotpunkt ausgeführt. Der Zeitpunkt zur Erzeugung des Kraftstoffeinspritzungssignals wird nahezu so gesetzt, daß es mit dem Vorhandensein einer geeigneten Zugabe vor der Ausführung der Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird. 7A zeigt tc, welche der Zeitpunkt ist, um den Ablauf zur Berechnung des Zeitpunkts des Kraftstoffeinspritzvorgangs in dem ersten Zylinder auszuführen. Im Falle eines Vierzylinderverbrennungsmotors wird der Zeitpunkt pro Kurbelwinkel auf 180 Grad gesetzt. Falls Schritt 120 feststellt, daß es Zeit ist, das Kraftstoffinjektionssignal für den ersten Zylinder zu berechnen, geht die Steuerung zu Schritt 122 weiter, welcher eine Kennfeldkorrektionsroutine (siehe Flußdiagramm von 6) ausführt, um das Kennfeld der Kraftstoffeinspritzmenge über der Ventilöffnungszeit zu korrigieren. Details dieser Kennfeldkorrektionsroutine werden später diskutiert. Nach Schritt 122 geht die Steuerung zu Schritt 124 weiter. Schritt 124 berechnet eine Kraftstoffeinspritzbasismenge (Q0) auf der Grundlage der Last L und der Motorgeschwindigkeit N. Das bedeutet, auf der Grundlage des in einer Speichereinheit gespeicherten Kennfelds der Kraftstoffeinspritzbasismenge bezüglich der Last L und der Motorgeschwindigkeit N interpoliert Schritt 124 die Kraftstoffeinspritzmenge Q0, welche mit dem nachgewiesenen Wert der Last L und der Motorgeschwindigkeit N korrespondiert.
  • Schritt 126 führt die Daten von dem Kraftstoffdruck Pc der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16 zurück, welche von dem Drucksensor 26 detektiert werden. Schritt 128 berechnet eine Kraftstoffeinspritzzeit τ0 auf der Grundlage eines Kennfelds einer Kraftstoffeinspritzmenge Q und der Kraftstoffeinspritzzeit τ. Für diesen Zweck wird das Kennfeld der Kraftstoffeinspritzmenge Q und der Kraftstoffeinspritzzeit τ in einer Speichereinheit gespeichert. 8 zeigt schematisch ein Kennfeld der Krafstoffeinspritzmenge Q gegenüber der Kraftstoffeinspritzzeit τ. Falls der Druck Pc in der mechanisch gesteuerten Einspritzung mit gemeinsamer Druckleitung konstant ist, haben die Kraftstoffeinspritzmenge Q und die Kraftstoffeinspritzzeit τ ein eins-zu-eins-Verhältnis. Falls der Druck Pc der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16 sich erhöht, verkürzt sich die Kraftstoffeinspritzperiode des Einspritzers 12, um die gleiche Menge der Kraftstoffeinspritzung zu erhalten. Auf der anderen Seite werden das Verhältnis zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge Q und der Kraftstoffeinspritzzeit τ in der Speichereinheit für eine Vielzahl von gleich beabstandeten Druckwerten für die mechanisch gesteuerte Einspritzung aus einer gemeinsamen Druckleitung gespeichert. Die Charakteristik der Kraftstoffeinspritzmenge Q zur Kraftstoffeinspritzzeit τ, welche den berechneten Werten des Druckes der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung entspricht, kann durch Interpolation der Charakteristik der Kraftstoffeinspritzmenge Q zur Kraftstoffeinspritzzeit τ für den momentanen Druck Pc der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16, welche in Schritt 126 detektiert wurde, erhalten werden. 9 zeigt, wie ein derartiger Interpolationsvorgang ausgeführt wird. Die Charakteristik der Kraftstoffeinspritzmenge Q zur Kraftstoffeinspritzzeit τ bei den Kennfelddruckwerten, welche oberhalb und unterhalb des nächsten gemessenen Wertes des Druckes für die mechanisch gesteuerte Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung liegen, werden ausgewählt. Wie in 9 beispielsweise gezeigt ist, wird, falls der gemessene Druck 30 MPa ist, die Charakteristik der Kraftstoffeinspritzmenge Q zur Kraftstoffeinspritzzeit τ für den Druck der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung von 40 MPa und die Charakteristik der Kraftstoffeinspritzmenge Q zur Kraftstoffeinspritzzeit τ für den Druck der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung von 20 MPa ausgewählt. Die Interpolation wird bei vorbestimmten Intervallen der Kraftstoffeinspritzzeit (beispielsweise alle 0,2 ms) durchgeführt, wobei die berechnete Charakteristik der Kraftstoffeinspritzmenge Q zur Kraftstoffeinspritzzeit τ für den Druck der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung Pc = 30 MPa sein wird, wie durch die unterbrochene Linie Z in 9 gezeigt ist.
  • Schritt 130 bestimmt die Kraftstoffeinspritzzeit gemäß der Charakteristik der Kraftstoffeinspritzmenge Q zur Kraftstoffeinspritzzeit τ des gemessenen Druckes Pc der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung, welcher in Schritt 128 erhalten wird. Mit anderen Worten, die Kraftstoffeinspritzzeit τ0, welche mit der Kraftstoffeinspritzbasismenge Q0 korrespondiert, wird wie in 9 erhalten.
  • Der Schritt 132 berechnet den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt t0 auf der Basis der Last L und der Motorgeschwindigkeit N. Das bedeutet, mit einem Kennfeld des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts t0 im Verhältnis zu der Last L und der Motorgeschwindigkeit N, welche vorab in einer Speichereinheit gespeichert wurde, interpoliert Schritt 132 den Kraftstoffeinspritzzeitpunkts t0 auf der Grundlage der nachgewiesenen Werte der Last L und der Motorgeschwindigkeit N. 7D zeigt ein Beispiel von Veränderungen in dem Einspritzverhältnis des Kraftstoffes, welcher von dem Einspritzer 12 eingespritzt wird. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt t0, welcher in Schritt 132 berechnet wird, ist der Zeitpunkt, wann die Kraftstoffeinspritzung von der Kraftstoffeinspritz-Sprayöffnung 40 tatsächlich gestartet wird, nachdem das Kraftstoffeinspritzsignal (in 7B gezeigt) dem Einspritzer 12 zur Verfügung gestellt wurde.
  • Schritt 134 berechnet eine Startzeit (”ON”-Zeit) ti und Stoppzeit (”OFF”-Zeit) te des Kraftstoffeinspritzsignals, welches dem Solenoid 76 (2) des Einspritzers 12 zur Verfügung gestellt wird. Mit anderen Worten, Schritt 134 berechnet die ”ON”-Zeit ti des Einspritzers unter Berücksichtigung der Verzögerungszeit (t) beim Betrieb jedes Abschnitts des Einspritzers 12, so daß der tatsächliche Einspritzungsvorgang bei der Zeit t0, wie in 7D gezeigt ist, startet. Auf der anderen Seite entspricht die ”OFF”-Zeit te des Einspritzers 12 dem Zeitpunkt, nachdem die in Schritt 130 berechnete Kraftstoffeinspritzzeit τ0 nach der Zeit ti abgelaufen ist.
  • Schritt 136 speichert das ti und te, welche in Schritt 134 berechnet wurden, in Vergleichsregister (nicht gezeigt) der Steuerschaltung 24. Dadurch wird ein ”ON”-Signal auf dem Solenoid 76 des Einspritzers 12 des ersten Zylinders bei der Zeit ti angelegt, und, nachdem eine vorbestimmte Verzögerungszeit abgelaufen ist, wird die Kraftstoffeinspritzung bei der Zeit t0 gestartet. Ein Antriebssignal des Einspritzers 12 wird zur Zeit te ausgeschaltet.
  • Schritt 138 setzt die Nachweisperiode tA – tB zum Nachweis der Druckabnahme in der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16, welche den Kraftstoffeinspritzvorgang des Einspritzers 12 von dem ersten Zylinder begleitet bzw. einhergeht. 7E zeigt die Abnahme des Drucks der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16 aufgrund des Verlaufs des Einspritzvorgangs des Einspritzers 12. Bevor der Kraftstoffeinspritzvorgang ausgeführt wird, wird der Druck der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung so gesteuert, um bei dem vorbestimmten Druck Pco zu sein, welcher der Arbeitsbedingung des Verbrennungsmotors 10 entsprechend ist. Der Druck in der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16 beginnt abzunehmen, weil das Ventil des Einspritzers 12 bei der Zeit t0 geöffnet wird. PMIN zeigt den Minimalwert des Drucks der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16. Falls der Einspritzvorgang des Einspritzers 12 abgeschlossen wird, erhöht sich der Druck der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16 und kehrt auf das Niveau des vorbestimmten Druckes Pco aufgrund der Ausführung der Steuerroutine von 3 zurück. Diesbezüglich wird mit dem Druckabfall P aufgrund eines Kraftstoffeinspritzvorgangs von dem Einspritzer 12, welcher Pco – PMIN ist, die tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage des Druckabfalls erhalten. Die Druckabfallnachweisperiode tA – tB wird gesetzt mit einer geeigneten Zugabe vor und nach dem Zeitpunkt, an dem angenommen wird, daß der Druck der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung aufgrund der Ausführung des Kraftstoffeinspritzvorgangs abnimmt. Schritt 140 speichert den Zeitpunkt tA und tB, welcher in Schritt 138 berechnet wird, in das Vergleichsregister (nicht gezeigt) der Steuerschaltung 24. Ein Merker F, welcher die Druckabfalldetektionsperiode in dem ersten Zylinder anzeigt, wird bei der Zeit tA gesetzt und bei der Zeit tB zurückgesetzt, wie in 7C gezeigt ist.
  • Schritt 142 bestimmt, ob oder ob nicht der Zeitpunkt des Kraftstoffeinspritzvorgangs für einen zweiten Zylinder vorliegt. Schritt 144 bestimmt, ob oder ob nicht der Zeitpunkt für den Kraftstoffeinspritzvorgang für einen dritten Zylinder vorliegt. Schritt 146 bestimmt, ob oder ob nicht der Zeitpunkt des Kraftstoffeinspritzvorgangs für einen vierten Zylinder vorliegt. Falls die Zeitpunkte des Einspritzvorgangs für jeden des zweiten bis vierten Zylinders vorliegt, wird der gleiche Vorgang (d. h., Schritte 122–140) wie derjenige, welcher für den ersten Zylinder ausgeführt wurde, ausgeführt. Das heißt, das Kennfeld von Kraftstoffeinspritzmenge-Q zu Kraftstoffeinspritzzeit τ für den entsprechenden Zylinder wird korrigiert (Schritt 122), die Einspritzbasismenge Q0 und der Kraftstoffinjektionszeitpunkt t0 für den entsprechenden Zylinder werden berechnet (Schritt 124–132), das Kraftstoffeinspritzsignal wird gesetzt (Schritte 134–136), und die Nachweisperiode des Drucks der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung für die entsprechenden Zylinder werden gesetzt (Schritte 138–140).
  • 5 zeigt eine Nachweisroutine des Druckabfalls, welche von einer Zeitunterbrechungsroutine aktiviert wird, welche bei vorgegebenen Intervallen ausgeführt wird. Schritt 150 bestimmt, ob oder ob nicht die Periode zum Nachweis des Druckabfalls aufgrund des Einspritzvorgangs in dem ersten Zylinder vorliegt. Wie in 7C gezeigt ist, wird der Merker F während der Periode tA – tB gesetzt. Falls der Merker F gesetzt wird, geht die Steuerung zu Schritt 152 nach Schritt 150 weiter, wobei der Druckwert Pc, welcher von dem Drucksensor 26 gemessen wird, als Pi gesetzt wird, welcher der momentane Druck der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung ist. Schritt 154 bestimmt, ob oder ob nicht der Minimalwert PMIN des Drucks der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16 größer als Pi ist. Falls PMIN größer als PI ist, geht die Steuerung zu Schritt 156 weiter, bei dem Pi als der Minimaldruck PMIN gesetzt wird. Dementsprechend kann aufgrund der Ausführung der vorab genannten Routine der Minimalwert PMIN des Drucks der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16 aufgrund des Einspritzvorgangs in dem ersten Zylinder detektiert werden.
  • Schritt 160 bestimmt, ob oder ob nicht die Detektionsperiode des Druckabfalls für den zweiten Zylinder vorliegt. Schritt 162 bestimmt, ob oder ob nicht die Detektionsperiode des Druckabfalls für den dritten Zylinder vorliegt. Schritt 164 bestimmt, ob oder ob nicht die Detektionsperiode des Druckabfalls für den vierten Zylinder vorliegt. Falls die Detektionsperioden des Druckabfalls für jeden der zweiten bis vierten Zylinder vorliegen, werden die Schritte 162 bis 156 in der gleichen Weise wie in dem Fall für den ersten Zylinder ausgeführt, und somit kann der Minimalwert PMIN des Drucks der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16 nach dem Kraftstoffeinspritzvorgang in jedem entsprechenden Zylinder detektiert werden.
  • 6 zeigt eine detaillierte Kennfeldkorrekturroutine, welche im Schritt 122 der 4 ausgeführt wird. In dieser Routine bestimmt Schritt 168, ob der Zustand des Motors 10 normal ist oder nicht. Schritt 168 bestimmt den Zustand des Motors 10, indem Veränderungen in der Motorgeschwindigkeit oder Last pro Zeiteinheit mit vorbestimmten Werten verglichen werden. Falls der Motor 10 in einem normalen Zustand ist, schreitet die Steuerung zu Schritt 170 weiter, welcher den Druckabfall P in dem Druck der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16 aufgrund des vorhergehenden Einspritzungsvorgangs (720 Grad des Kurbelwinkels davor) in dem ersten Zylinder berechnet, indem PMIN von dem Druckwert Pco der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung subtrahiert wird, und eine tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge Q1 in den vorhergehenden Kraftstoffeinspritzvorgängen auf der Grundlage der Druckabnahme P berechnet. Dieses Verfahren ist dem Grunde nach das gleiche wie das in der JP 62-186 034 A wobei diese Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge Q1 auf der Grundlage der Kraftstofftemperatur in der mechanischen Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16 und der Kapazität der mechanischen Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung unter Verwendung einer vorbestimmten Formel durchgeführt werden kann. Schritt 172 berechnet einen Korrekturterm t der Kraftstoffeinspritzzeit auf der Grundlage des berechneten Wertes Q0 und des tatsächlich gemessenen Wertes Q1. Das heißt, während der Wert der Kraftstoffeinspritzzeit gleich 0 gemäß dem Kennfeld ist, wenn der Arbeitswert gleich Q0 ist, ist der gemessene Wert gleich Q1, und somit sollte die Kraftstoffeinspritzzeit korrigiert werden. Dadurch kann der Korrekturterm t der Einspritzzeit τ unter Verwendung folgender Gleichung erhalten werden: t = ((Q1 – Q0)/Q0) × τ0
  • In der vorliegenden Erfindung wird das Kennfeld der Kraftstoffeinspritzmenge Q und der Kraftstoffeinspritzzeit τ für jeden entsprechenden Zylinder gesetzt, und die Kennfeldanpassungen werden in dem Anfangsstadium für jeden Zylinder ausgeführt. Konsequenterweise kann eine vorbestimmte Kraftstoffeinspritzmenge ohne die Veränderungen in den Arbeitsbedingungen erhalten bzw. erreicht werden; jedoch werden Korrekturen erforderlich werden, weil die Einspritzcharakteristiken entsprechend den zeitlichen Änderungen variieren (d. h., Verstopfung der Kraftstoffeinspritz-Sprayöffnung 40).
  • Schritt 174 bestimmt, ob oder ob nicht der Korrekturterm t größer als ein vorgegebener oberer Begrenzungswert X (erster Schutzwert) ist. Schritt 176 bestimmt, ob oder ob nicht der Korrekturterm t kleiner als ein vorbestimmter unterer Begrenzungswert –Y (zweiter Schutzwert) ist. Falls der Korrekturterm t nicht größer als der obere Begrenzungswert X und nicht kleiner als der untere Begrenzungswert ist, geht die Steuerung zum Schritt 178 weiter, welcher die Kennfeldwerte anpaßt. Wie in 10 gezeigt wird, wird die Kraftstoffeinspritzzeit τ von t bezüglich der Punkte A, B, C und D korrigiert, welche einen Punkt (Q0,0) umgeben. Die Kennfeldpunkte nach der Korrektur werden als A', B', C' und D' in 11 dargestellt.
  • Das Verhältnis der Kraftstoffeinspritzmenge Q zur Kraftstoffeinspritzzeit τ für jeden Zylinder, welches in 6 korrigiert ist, wird in einem Verwahrungs- bzw. Zwischenspeicher gespeichert, dessen Inhalte bezüglich des Kennfelds, selbst nachdem der Einschaltschalter ausgeschaltet wird, beibehalten werden können. Dies ermöglicht die nächste Ausführung des geeigneten Kraftstoffeinspritzsteuervorgangs für jeden Zylinder, falls der Verbrennungsmotor 10 erneut gestartet wird.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnung beschrieben wurde, sollte hervorgehoben werden, daß unterschiedliche Änderungen und Modifikationen für einen Durchschnittsfachmann ersichtlich werden können.
  • Beispielsweise kann die Routine in 6 modifiziert werden, um ein Alarmsignal zu erzeugen, welches den Fahrer über Abnormitäten informiert, wenn die Korrekturmenge zu groß oder zu klein ist. Derartige Routinen können ebenso bei jeder zuvor beschriebene Betriebszeit aktiviert werden.
  • Derartige Änderungen und Modifikationen sind so zu verstehen, als wären sie innerhalb des Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung, wie sie durch die anhängenden Ansprüche beschrieben werden.
  • Die Erfindung verwendet ein Kennfeld für die Kraftstoffeinspritzmengen- und Kraftstoffeinspritzzeit-Charakteristik, welche für jeden Zylinder vorgesehen ist. Die Kraftstoffeinspritzmenge ist auf der Grundlage der Motorlast und Motorgeschwindigkeit berechnet. Eine Kraftstoffeinspritzzeit, welche mit der berechneten Kraftstoffeinspritzmenge korrespondiert, wird auf der Grundlage des Kennfelds berechnet. Der Druckabfall in dem Druck der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 16 wird aufgrund des Kraftstoffeinspritzvorgangs berechnet, und ein Kennfeldkorrekturterm wird auf der Grundlage des gemessenen Druckabfalls berechnet. Das Kennfeld der Kraftstoffeinspritzmenge zur Kraftstoffeinspritzzeit jedes Zylinders wird auf der Grundlage dieses Korrekturterms angepaßt. Die entsprechenden Kraftstoffeinspritzmenge-Kraftstoffeinspritzzeit-Verhältnisse werden in nicht löschenden bzw. permanenten Speichereinheiten 24, beispielsweise Verwahrungs- bzw. Zwischenspeichereinheiten oder dergleichen, gespeichert.

Claims (7)

  1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen mehrzylindrischen Verbrennungsmotor (10), wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung aufweist: Kraftstoffeinspritzer (12), welche für entsprechende Zylinder eines Verbrennungsmotors (10) vorgesehen sind; eine Berechnungseinheit (24, 124) für eine Kraftstoffeinspritzmenge, welche die entsprechenden Kraftstoffmengen berechnet, die von entsprechenden Kraftstoffeinspritzern (12) auf der Grundlage einer Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors (10) eingespritzt wird; eine Speichereinheit (24), welche Kennfelder für entsprechende Zylinder des Verbrennungsmotors (10) speichert, wobei die Kennfelder indikativ für die Verhältnisse zwischen der Ventilöffnungszeit und Kraftstoffvolumenausgabe der entsprechenden Kraftstoffeinspritzer (12) sind; und eine Erzeugungseinheit (24, 130, 132) für ein Einspritzantriebssignal, welches Ventilöffnungssignale zu dem Kraftstoffeinspritzer (12) liefert, wobei die Ventilöffnungssignale indikativ für die entsprechenden Ventilöffnungszeiten der entsprechenden Kraftstoffeinspritzer (12) auf der Grundlage des entsprechenden Kennfelds für jeden entsprechenden Zylinder sind, gekennzeichnet durch eine Meßeinheit (24, 170) für die tatsächliche Kraftstoffvolumenausgabe, welche die entsprechende tatsächliche Kraftstoffvolumenausgabe der entsprechenden Einspritzer (12) mißt, wobei bestimmt wird, dass die Bernnkraftmaschine in einem normalen Zustand ist, indem Veränderungen in der Motorgeschwindigkeit oder Last pro Zeiteinheit mit vorbestimmten Werten verglichen werden; und eine Kennfeldkorrektureinheit (24, 122, 178), welche die entsprechenden Kennfelder, die für die entsprechenden Zylinder vorgesehen sind, auf der Grundlage der Kraftstoffmenge, welche von der Berechnungseinheit (24, 124) für die Kraftstoffeinspritzmenge berechnet wird, und der tatsächlichen Kraftstoffvolumenausgabe, welche von der Meßeinheit für die Kraftstoffvolumenausgabe (24, 170) gemessen wird, korrigiert.
  2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung ferner aufweist: eine mechanisch gesteuerte Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung (16), welche mit den Kraftstoffeinspritzern (12) gekoppelt ist, um Kraftstoff zu den Kraftstoffeinspritzern (12) zu liefern; einen Drucksensor (26), welcher den Kraftstoffdruck der mechanisch gesteuerten Einspritzung aus gemeinsamer Druckleitung (16) nachweist; wobei die Meßeinheit (24, 170) für die tatsächliche Kraftstoffvolumenausgabe die jeweilige tatsächliche Kraftstoffvolumenausgabe der entsprechenden Einspritzer (12) mißt, indem die Größe der Abnahme des Kraftstoffdruckes bestimmt wird, wobei der Kraftstoffdruck durch den Drucksensor (26) während einer vorhergehenden Einspritzung der jeweiligen Einspritzer (12) erfasst wird.
  3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Kennfeldkorrektureinheit (24, 122, 178) die entsprechenden Kennfelder, die für die entsprechenden Zylinder vorgesehen sind, basierend auf einem Korrekturterm (Δt) korrigiert, wobei der Korrekturterm erhalten wird basierend auf den jeweiligen Mengen (Q0) an Kraftstoff, die für die jeweiligen Kraftstoffeinspritzer (12) vorhergehend durch die Berechnungseinheit (24, 124) für eine Kraftstoffeinspritzmenge berechnet wurden, den jeweiligen tatsächlichen Kraftstoffvolumenausgaben (Q1), die für die entsprechenden Einspritzer (12) vorhergehend durch die Meßeinheit (24, 170) für die tatsächliche Kraftstoffvolumenausgabe gemessen wurden, und jeweiligen Kraftstoffeinspritzzeiten, die entsprechenden Kennfeldernfür die jeweiligen Mengen (Q0) zugeordnet sind.
  4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung ferner eine Aktivierungseinheit (24) aufweist, welche ein Aktivierungssignal erzeugt, um die Berechnungseinheit (24, 124) der Kraftstoffeinspritzmenge zu aktivieren.
  5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung ferner eine Kurbelwinkelerzeugungseinheit (28) aufweist, welche ein Kurbelwinkelsignal zu der Aktivierungseinheit (24) bei jedem vorbestimmtem Winkel der Rotation eines Kurbelmechanismus des Verbrennungsmotors (10) liefert, wobei die Aktivierungseinheit (24) die Berechnungseinheit (24, 124) der Kraftstoffeinspritzmenge aktiviert, wenn die Kurbelwinkelerzeugungseinheit (28) das Kurbelwinkelsignal bereitstellt.
  6. Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Aktivierungseinheit (24) die Berechnungseinheit (24, 124) der Kraftstoffeinspritzmenge bei einem vor bestimmten Zeitintervall aktiviert.
  7. Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Speichereinheit (24) nicht löschend insbesondere permanent ist.
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