DE60017307T2

DE60017307T2 - Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem

Info

Publication number: DE60017307T2
Application number: DE60017307T
Authority: DE
Inventors: Shigehisa Fujisawa-shi Takase
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1999-04-02
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: EP1041265A2; US6192863B1; JP2000291477A; DE60017307D1; JP3695213B2; EP1041265B1; EP1041265A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem und insbesondere ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem, in dem bei der Kraftstoffeinspritzung in eine Verbrennungskammer eine Zusatzeinspritzung einer kleinen Menge Kraftstoff zu einem beliebigen Zeitpunkt kurz vor oder nach einer Haupteinspritzung einer größeren Kraftstoffmenge vorgesehen ist.
Unter den verschiedenen Typen von Kraftstoffeinspritzsystemen für Verbrennungsmotoren ist ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem der herkömmlichen Art bekannt, in dem ein hoher Einspritzdruck in den Kraftstoffauslassleitungen aufrecht erhalten wird und die Kraftstoffeinspritzbedingungen wie z.B. der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung und die Menge des einzuspritzenden oder eingespritzten Kraftstoffs abhängig von den betrieblichen Anforderungen des Motors gesteuert werden. Gemäß dem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem wird der durch eine Kraftstoffpumpe druckverstärkte Kraftstoff in einer Common-Rail (gemeinsamen Kraftstoffleitung) bei gewünschten Drücken gespeichert und wird in die Verbrennungskammern durch die Injektoren, die an den Motorzylindern jeweils einer an einem Zylinder angeordnet sind, mit den Einspritzbedingungen wie z.B. die zu liefernde Kraftstoffmenge und den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung eingespritzt, die durch eine Steuereinrichtung zu den für die Motorbetriebsanforderungen geeignetsten Situationen geregelt werden.
Ein Kraftstoffdruck wird, um den Einspritzdruck sicherzustellen, in den Kraftstoffauslassleitungen konstant gehalten, die sich von der Common-Rail durch die Einspritzleitungen zu den Auslassöffnungen erstrecken, die am distalen Ende der Injektoren ausgebildet sind, die jeder mit einem Magnetventil versehen sind, um den über die Einspritzleitungen zugeführten Kraftstoffauslass zu blockieren oder zu erlauben. Die Steuereinrichtung steuert sowohl den Kraftstoffdruck in der Common-Rail als die Magnetventile in den Injektoren, um den unter Hochdruck stehenden Kraftstoff aus den Injektoren unter den gewünschten Kraftstoffeinspritzbedingungen zu sprühen, die für die Motorbetriebsanforderungen die geeignetsten sind. Von diesen Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystemen gibt es einen Typ, in dem die Betätigung der Magnetventile von einem Teil des unter Hochdruck stehenden Kraftstoffs als Arbeitsfluid Gebrauch macht, um die Injektoren zu betreiben.
Ein Beispiel eines konventionellen Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems wird im Folgenden mit Bezug auf 5 erläutert. Eine Kraftstoffzuführungspumpe 6 entnimmt Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 4 durch einen Kraftstofffilter 5 und treibt ihn unter einem vorgewählten Ansaugdruck zu einer Hochdruckkraftstoffversorgungspumpe 8, z.B. vom Typ variabler Kolbenhub, durch eine Kraftstoffleitung 7. Die Hochdruckkraftstoffversorgungspumpe 8 wird vom Motor selbst angetrieben, der den Kraftstoff je nach Motorbetriebsanforderungen auf einen gewünschten Hochdruck druckverstärkt und den unter Druck stehenden Kraftstoff durch eine weitere Kraftstoffleitung 9 der Common-Rail 2 zuführt. Die Kraftstoffversorgungspumpe 8 ist ebenfalls mit einem Kraftstoffzuflusssteuerventil 14 versehen, wo der Kraftstoffdruck in der Common-Rail 2 auf dem vorgewählten Hochdruckniveau gehalten wird. Der von der Kraftstoffversorgungspumpe 8 entlassene Kraftstoff kann durch eine Kraftstoffrückführungsleitung 10 zurück in den Kraftstofftank 4 fließen. Der auf diese Weise zugeführte Kraftstoff wird in der Common-Rail 2 bei einem vorgewählten Hochdruck gespeichert und durch die Einspritzleitungen 3 zu den Injektoren 1 getrieben. Der unverbrauchte Kraftstoff, der in jedem Injektor 1 von dem durch die Einspritzleitungen 3 in die Injektoren 1 zugeführten Kraftstoff verbleibt, kann über eine Kraftstoffrückgewinnungsleitung 11 zurück in den Kraftstofftank 4 fließen.
Die Steuereinrichtung 12 einer elektronisch gesteuerten Einheit wird mit verschiedenen Signalen von Sensoren versorgt, die die Motorbetriebsbedingungen beobachten, wie z.B. ein Zylinderidentifikationssensor, ein Kurbelwinkelsensor zum Erfassen der Motordrehzahl Ne und des oberen Totpunkts TDC, ein Gaspedalstellungssensor je nach Niederdruck Ac eines Gaspedals, ein Motorkühltemperatursensor, ein Einlasssammelleitungsdrucksensor und ähnliche. Die Steuereinrichtung 12 wird ebenfalls mit einem erfassten Signal bezüglich eines Kraftstoffdrucks in einer Common-Rail 2, oder einem Common-Rail-Druck, versorgt, der von einem Drucksensor 13, der in der Common-Rail 2 installiert ist, rückgemeldet wird. Die Steuereinrichtung 12 kann die Krafstoffeinspritzbedingungen an den Injektoren 1 wie z.B. den Einspritzzeitpunkt (den Moment, an dem die Einspritzung beginnt, und die Einspritzlänge) und die Menge des eingespritzten Kraftstoffs oder andere steuern, je nach von den Sensoren ausgegebenen Signalen, um dadurch den Motor mit der Motorausgangsleistung zu betreiben, die für die Motorbetriebsanforderungen am geeignetsten ist. Obwohl die Kraftstoffeinspritzung aus den Injektoren 1 den Kraftstoff in der Common-Rail 2 verbraucht, woraus ein Absinken des Kraftstoffdrucks in der Common-Rail 2 resultiert, betätigt die Steuereinrichtung 12 das Kraftstoffzuflusssteuerventil 14 der Kraftstoffversorgungspumpe 8, das wiederum die Menge an Kraftstoffzuführung aus der Hochdruckkraftstoffversorgungspumpe 8 in die Common-Rail 2 regelt, wodurch der Common-Rail-Druck den vorgewählten Kraftstoffdruck wiederherstellt oder den Kraftstoffdruck sicherstellt, der gemäß der Motorbetriebsanforderungen wünschenswert ist.
Der wie in 6 dargestellt konstruierte Injektor 1 ist durch ein hermetisch abdichtendes Dichtungselement in einer Öffnung eingebaut, die in einem Grundkörper wie z.B. einem Zylinderkopf eingebohrt ist. Der Injektor 1 ist an seinem oberen Abschnitt mit der dazugehörigen Einspritzleitung 3 über eine Hochdruckkraftstoffeinlasskupplung 20 verbunden. Der Injektor 1 ist innen mit Kraftstoffleitungen 21, 22 ausgestat tet, die in Verbindung mit der dazugehörigen Einspritzleitung 3 eine Kraftstoffdurchflussleitung bilden. Dem über die Kraftstoffleitungen 21, 22 zugeführten unter Hochdruck stehenden Kraftstoff wird es ermöglicht, eine Auslassöffnung 25 durch einen Kraftstoffbeutel 23 und eine Aussparung um das Nadelventil 24 herum zu erreichen. Auf diese Weise wird, in dem Moment, in dem das Nadelventil 24 angehoben wird, um die Auslassöffnung 25 zu öffnen, der Kraftstoff aus der Auslassöffnung 25 in die Verbrennungskammer eingespritzt.
Der Injektor 1 ist mit einem Nadelventil-Hubmechanismus vom Typ Drucksteuerkammer ausgestattet, um den Hub des Nadelventils 24 einzustellen. Der Injektor 1 weist an seinem Kopfabschnitt ein magnetbetriebenes Stellglied 26 mit einem Magnetventil auf. Ein Magnet 28 des magnetbetriebenen Stellglieds 26 wird mit einem Steuerstrom durch eine Signalleitung 27 versorgt, abhängig von einem von der Steuereinrichtung 12 ausgegebenen Steuerimpuls. Beim Erregen des Magnets 28 wird ein Anker 29 angehoben, um ein an einem Ende einer Kraftstoffbahn 31 angeordnetes Ventil 32 zu öffnen, so dass der Kraftstoffdruck des in eine Druckregelungskammer 30 über die Kraftstoffleitungen zugeführten Kraftstoffs durch die Kraftstoffbahn 31 entlassen wird. Ein Steuerkolben 34 ist zur axialen Linearbewegung in einer im Injektor 1 ausgebildeten axialen Ausnehmung 33 angeordnet. Da die resultierende Kraft des reduzierten Kraftstoffdrucks in der Druckregelungskammer 30 mit der Federkraft einer Rückholfeder 35, die auf den Steuerkolben 34 wirkt, um ihn nach unten zu drücken, niedriger als die Aufwärtskraft wird, die auf den Steuerkolben 34 aufgrund des Kraftstoffdrucks ausgeübt wird, der auf eine Kegeloberfläche 36 wirkt, die dem Kraftstoffbeutel 23 ausgesetzt ist, bewegt sich der Steuerkolben 34 nach oben. Daraus resultierend hebt sich das Nadelventil 24, um ein Aussprühen des Kraftstoffs aus der Auslassöffnung 25 zu ermöglichen. Es versteht sich, dass ein Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung durch den Moment definiert ist, in dem sich das Nadelventil 24 zu heben beginnt, wohingegen die pro Zyklus eingespritzte Kraftstoffmenge abhängig vom Kraftstoffdruck in den Kraftstoffleitungen und sowohl von der Menge und der Dauer des Hubs des Nadelventils 24 definiert ist.
Es wird allgemein festgestellt, dass die Beziehung zwischen der aus dem Injektor 1 eingespritzten Kraftstoffmenge und der Impulsbreite des von der Steuereinrichtung 12 ausgesendeten Impulses für verschiedene Werte eines Parameters aufgezeichnet oder aufgetragen wird: des Common-Rail-Drucks Pr. Wenn der Common-Rail-Druck Pr konstant ist, steigt die eingespritzte Kraftstoffmenge proportional mit dem Steuerimpuls an, dessen Impulsbreite groß wird. Im Gegensatz dazu ist, wenn die Impulsbreite konstant gehalten wird, der Common-Rail-Druck Pr höher, je größer die pro Zyklus eingespritzte Kraftstoffmenge ist. Andererseits beginnt oder endet die Kraftstoffeinspritzung üblicherweise mit einer festen Zeitverzögerung nach der Abfall- und Anstiegszeit des Steuerimpulses. Dadurch kann der Einspritzzeitpunkt durch Steuerung des Zeitpunkts, zu dem der Steuerimpuls an- oder abgeschaltet wird, gesteuert werden. Die pro Verbrennungszyklus eingespritzte Kraftstoffmenge kann abhängig von den Motorbetriebsanforderungen auf der Grundlage einer charakteristischen Kennlinie der eingespritzten Basiskraftstoffmenge gefunden oder berechnet werden, in der ein festes Verhältnis der pro Zyklus eingespritzen Basiskraftstoffmenge mit der Drehzahl des Motors zuvor für verschiedene Werte eines Parameters aufgezeichnet wurde: einer Gaspedalniederdruckmenge.
Bei herkömmlichen Dieselmotoren wird ein Kraftstoffeinspritzsystem eingesetzt, das gemeinhin mit Voreinspritzsteuerung bezeichnet wird, bei der eine kleine Menge Kraftstoff vor der Haupteinspritzung eingespritzt wird, um die Verbrennungskammer vorher aufzuheizen, wodurch die Verbrennungskammer von einem zu plötzlichen Zünden des zugeführten Kraftstoffs abgehalten wird, was sonst dazu führen könnte, was Dieselnageln genannt wird, sowie zu einem Anstieg der in den Auspuffgasen enthaltenen Stickoxidmenge. Betrachtet man den Stellenwert der Voreinspritzungssysteme, sollte die geringere Kraftstoffmenge bei der Voreinspritzung unter Berücksichtigung einer Stickoxid-Abgasmenge bestimmt werden, was man experimentell herausgefunden hat. Die wie eben beschrieben bestimmte geringe Kraftstoffmenge bei der Voreinspritzung macht jedoch die Verbrennung möglicherweise so langsam, dass sie zu einer nachteiligen Auswirkung wie z.B. einem Drehzahlschwingen oder dergleichen führt. Obwohl die Voreinspritzung gewöhnlich gewünscht ist, wenn der Motor in einem Betriebsbereich der Teillast oder im Leerlauf betrieben wird, wird die geringe Kraftstoffmenge bei der Voreinspritzung im Allgemeinen bei einem festen Verhältnis zur gesamten eingespritzten Kraftstoffmenge bestimmt oder ist eine absolute Menge, die willkürlich bestimmt wird. Dadurch ist die geringe Kraftstoffmenge bei der Voreinspritzung im Allgemeinen zu klein im Verhältnis zur gesamten eingespritzten Kraftstoffmenge sowie auch im Absolutwert.
Währenddessen sind die Einspritzcharakteristika wie Einspritzzeitpunkt, eingespritzte Kraftstoffmenge oder dergleichen unter den Injektoren zwangsweise etwas unterschiedlich und variieren auch sogar beim selben Injektor aufgrund von Alterung. Es ist deshalb normal, dass die Injektoren eine gewisse Streuung bei der eingespritzten Kraftstoffmenge an jedem Injektor zeigen, sogar wenn die Injektoren untereinander beim Common-Rail-Druck und bei der Dauer des Steuerimpulses, der beim Einschalten gemacht wird, um den dazugehörigen Injektor zu betätigen, identisch gehalten werden. Wenn die pro Zyklus einzuspritzende Kraftstoffmenge zu groß wäre, würden gewisse Abweichungen bei der Kraftstoffmenge bei jeder Einspritzung nicht zu einem größeren Problem werden. Nichtsdestotrotz erfährt eine winzige eingespritzte Kraftstoffmenge wie bei der Voreinspritzung einen beträchtlichen Einfluss der Veränderungen bei jedem Injektor und/oder aufgrund von Alterung. Schließlich gibt es die Möglichkeit einer zu hohen eingespritzten Kraftstoffmenge oder eines Ausfalls der Kraftstoffeinspritzung. Unter Teillastbetrieb oder bei Leerlauf ohne Last, wo eine Voreinspritzung gewünscht ist, wird die Verbrennung instabil und verursacht eine ungemütliche Fahrt, wenn die bei der Voreinspritzung erfolgreichen Injektoren sich mit anderen Injektoren vermischen, die bei der Voreinspritzung versagt haben.
Um die Abweichungen bei der eingespritzten Kraftstoffmenge zu reduzieren, die unter den Injektoren auftreten können, wurde ein Regelungssystem gemäß einer älteren Erfindung vorgeschlagen, die in der japanischen Patentschrift Nr. 2000-18068 offenbart ist, in der eine momentane eingespritzte Kraftstoffmenge auf Basis eines Druckabfalls in der Common-Rail zum Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung berechnet wird, und in der eine gesteuerte Variable so korrigiert wird, dass sie mit einer gewünschten einzuspritzenden Kraftstoffmenge übereinstimmt, die je nach Motorbetriebsanforderungen ermittelt wird. Gemäß dieses Regelungssystems der älteren Erfindung kann die momentane eingespritzte Kraftstoffmenge aus den aufgezeichneten Daten abgeleitet werden, die sowohl dem Common-Rail-Druck kurz vor der Kraftstoffeinspritzung als auch der Druckdifferenz zwischen dem Common-Rail-Druck kurz vor der Kraftstoffeinspritzung und der kurz nach der Kraftstoffeinspritzung entsprechen. D.h. es wurde ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem vorgeschlagen, in dem eine momentane eingespritzte Kraftstoffmenge durch Verwendung eines von dem Drucksensor ausgegebenen Signals ermittelt wird, der eingebaut ist, um den Common-Rail-Druck zu überwachen. Im Regelungssystem der älteren anhängigen Nebenanmeldung wird ein dynamischer Kraftstoffauslauf aus einer Druckregelungskammer des Injektors, der die Kraftstoffeinspritzung durchführen soll, betrachtet, wenn die momentane eingespritzte Kraftstoffmenge pro Zyklus bestimmt wird.
In der Kennlinie, die den Zusammenhang zwischen dem Druckabfall in der Common-Rail und der eingespritzten Kraftstoffmenge darlegt, gibt es einen Bereich, in dem die momentane eingespritzte Kraftstoffmenge entsprechend lediglich dem Druck abfall in der Common-Rail nicht mit Exaktheit ermittelt werden kann. Wie aus der graphischen Darstellung von 2 ersichtlich, die den Zusammenhang zwischen der eingespritzten Kraftstoffmenge und dem Druckabfall in der Common-Rail zeigt, der für die verschiedenen Werte eines Parameters eingetragen ist: des Common-Rail-Drucks, wird das Verhältnis zwischen der eingespritzten Kraftstoffmenge Q und dem Common-Rail-Druck Pr bei einem Druckabfall niedriger als einem Grenzwert ΔPs, z.B. 1 Mpa in der Common-Rail, unbestimmt. Dadurch ist es im Wesentlichen unmöglich, die momentane Menge an eingespritztem Kraftstoff gemäß dem Druckabfall unterhalb eines Grenzwerts ΔPs in der Common-Rail zu berechnen. D.h., keine momentane eingespritzte Kraftstoffmenge wird entsprechend dem Druckabfall unterhalb des in 2 dargestellten Grenzwertes ΔPs in der Common-Rail richtig ermittelt und deshalb ist es sehr schwer, die Steuerung mit Exaktheit durchzuführen, damit die momentane eingespritzte Kraftstoffmenge mit einer gewünschten eingespritzten Kraftstoffmenge übereinstimmt.
Im Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem, in dem eine Zusatzeinspritzung einer kleinen Kraftstoffmenge zu einem beliebigen Zeitpunkt entweder kurz vor oder nach der Haupteinspritzung einer Hauptkraftstoffmenge vorgesehen ist, und in der eine Steuereinrichtung eine gewünschte, bei der Zusatzeinspritzung aus einem Injektor in eine Verbrennungskammer einzuspritzende geringe Kraftstoffmenge berechnet, während die Zusatzeinspritzung derart geregelt ist, dass die momentane, tatsächlich bei der Zusatzeinspritzung eingespritzte geringe Kraftstoffmenge in Übereinstimmung mit der gewünschten einzuspritzenden geringen Kraftstoffmenge kommt, ist es deshalb notwendig, eine derartige nachteilige Situation zu beseitigen, dass eine Steuerungsvariable für die eingespritzte Kraftstoffmenge instabil wird, wenn die gewünschte, bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzende geringe Kraftstoffmenge weniger als eine kritische eingespritzte Kraftstoffmenge wird, die auf Basis des Druckabfalls im Common-Rail-Druck ermittelbar ist.
DE 198 29 308 offenbart eine Regeleinrichtung für einen Ottomotor mit Direkteinspritzung, wobei die Einrichtung einen Befehlsgeber für eine Einspritzung in zwei Schritten, um eine Einspritzung in zwei Schritten durchzuführen, wobei ein Kraftstoffanteil während des Ansaugtaktes und der verbleibende Kraftstoff während des Verdichtungstaktes eingespritzt wird, eine Einspritzmengenteileinrichtung zum Aufteilen einer Kraftstoffeinspritzmenge für den Motor in eine Einspritzmenge für die homogene Verbrennung, die während des Ansaugtaktes einzuspritzen ist, und in eine Einspritzmenge für die geschichtete Verbrennung, die während des Verdichtungstaktes einzuspritzen ist, und eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der beiden Einspritzmengen bei der Teilung mit einer kleinsten Ausgleichsmenge für das Einspritzventil, und eine Teileinspritzmengeneinstelleinrichtung zum Einstellen der Einspritzmenge aufweist, so dass eine der Einspritzmengen auf Null oder die kleinste Ausgleichsmenge eingestellt wird.
Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem bereitzustellen, in dem ein aus einer Hochdruckkraftstoffpumpe ausgelassener Kraftstoff in einer Common-Rail gespeichert wird, in dem der aus der Common-Rail zugeführte Kraftstoff aus Injektoren in Verbrennungskammern eingespritzt wird, und in dem eine Steuereinrichtung die Kraftstoffeinspritzung aus den Injektoren entsprechend einer gewünschten einzuspritzenden Kraftstoffmenge regelt, die in Abhängigkeit von Signalen ermittelt wird, die von Überwachungseinrichtungen der Motorbetriebsanforderungen zurückgemeldet werden, wobei die Verbesserung darin liegt, dass, wenn sich eine gewünschte, bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzende Kraftstoffmenge als geringer als eine kleinste eingespritzte Kraftstoffmenge herausstellt, die die untere erfassbare Grenze entsprechend dem Common-Rail-Druck darstellt, die Regelung der Kraftstoffeinspritzung bei der Zusatzeinspritzung vor dem Instabilwerden geschützt wird, wodurch verhindert wird, dass die Abgaswerte und die Ge räuschregelung aufgrund der Fehlfunktion der normalen Regelsteuerung bei der Zusatzeinspritzung schlechter werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Common-Rail (gemeinsamen Kraftstoffleitung), in der ein unter Druck stehender Kraftstoff gespeichert wird, der aus einer Hochdruckkraftstoffpumpe abgegeben wurde, Injektoren zum Einspritzen des aus der Common-Rail zugeführten Kraftstoffs in Brennkammern, Messmitteln zum Überwachen der Motorbetriebsbedingungen, einem Drucksensor zum Überwachen eines Kraftstoffdrucks in der Common-Rail und einer Steuereinrichtung zum Ermitteln einer gewünschten Kraftstoffmenge, die aus den Injektoren in Abhängigkeit der Signale aus den Messmitteln eingespritzt werden soll, und zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung aus den Injektoren gemäß der gewünschten einzuspritzenden Kraftstoffmenge, wobei die Steuereinrichtung die Kraftstoffeinspritzung aus den Injektoren in eine Haupteinspritzung und eine Zusatzeinspritzung gemäß der aus den Messmitteln ausgegebenen Signale aufteilt, wobei die Zusatzeinspritzung zu jedem beliebigen Zeitpunkt entweder vor oder nach der Haupteinspritzung ausgeführt wird, eine gewünschte geringfügige Kraftstoffmenge ermittelt, die bei der Zusatzeinspritzung gemäß der aus den Messmitteln ausgegebenen Signale eingespritzt werden soll, und darüber hinaus eine tatsächliche geringfügige Kraftstoffmenge ermittelt, die tatsächlich bei der Zusatzeinspritzung auf Basis eines Druckabfalls des Kraftstoffdrucks in der Common-Rail eingespritzt wurde, wobei die bei der Zusatzeinspritzung eingespritzte tatsächliche geringfügige Kraftstoffmenge so geregelt ist, dass sie mit der bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzenden gewünschten geringfügigen Kraftstoffmenge übereinstimmt, und wobei die Steuereinrichtung die bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzende gewünschte geringfügige Kraftstoffmenge mit einem vorbestimmten Wert vergleicht, der gemäß dem im Drucksensor gemessenen Kraftstoffdruck ermittelt wird, und die Regelung beendet, wenn die bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzende gewünschte geringfügige Kraftstoffmenge geringer als der vorbestimmte Wert ist.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung teilt die Steuereinrichtung die Kraftstoffeinspritzung aus den Injektoren in eine Haupteinspritzung und eine Zusatzeinspritzung entsprechend der Signale auf, die aus den Messmitteln zurückgemeldet werden, die die Motorbetriebsbedingungen erfassen, wobei die Zusatzeinspritzung zu jedem beliebigen Zeitpunkt entweder vor oder nach der Haupteinspritzung ausgeführt wird, und berechnet die gewünschte, bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzende Kraftstoffmenge, die ein Teil der gesamten gewünschten, pro einem Verbrennungszyklus einzuspritzenden Kraftstoffmenge ist, gemäß den Signalen, die aus den Drucksensoren zur Überwachung des Kraftstoffdrucks in der Common-Rail ausgegeben werden. In dem Fall, in dem die gewünschte bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzende Kraftstoffmenge groß genug ist, und deshalb die tatsächliche, wirklich bei der Zusatzeinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge gemäß dem Druckabfall des Kraftstoffdrucks in der Common-Rail messbar ist, der aus der Kraftstoffeinspritzung aus den Injektoren resultiert, führt die Steuereinrichtung eine Regelung der Zusatzeinspritzung derart aus, dass die tatsächliche eingespritzte Kraftstoffmenge mit der gewünschten einzuspritzenden Kraftstoffmenge übereinstimmt.
Im Gegensatz dazu wird, wenn die gewünschte, bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzende Kraftstoffmenge nicht genug ist, um die tatsächliche eingespritzte Kraftstoffmenge zu ermitteln, die Regelung der Zusatzeinspritzung, die dazu neigt, instabil zu werden, angehalten, um die Abgaswerte und Geräuschregelung davon abzuhalten, aufgrund des Versagens der normalen Regelung der Zusatzeinspritzung schlechter zu werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem vorgese hen, wobei der vorbestimmte Wert für eine einzuspritzende Kraftstoffmenge auf der Grundlage eines Verhältnisses berechnet wird, das zuvor zwischen dem Kraftstoffdruck in der Common-Rail und einer Minimalmenge an eingespritztem Kraftstoff definiert wurde, die als Antwort auf eine im Kraftstoffdruck der Common-Rail stattfindenden Druckveränderung messbar ist, und als eine einzuspritzende Kraftstoffmenge definiert ist, die nicht geringer ist als die Minimalmenge an eingespritztem Kraftstoff, die in Abhängigkeit eines Signals ermittelt wurde, das aus dem Drucksensor ausgegeben wurde.
Demgemäß existiert keine gewünschte einzuspritzende Kraftstoffmenge bei der Zusatzeinspritzung, die als weniger als die eingespritzte Minimalkraftstoffmenge definiert ist, die über den Druckabfall des Kraftstoffdrucks in der Common-Rail erfassbar ist. Die tatsächliche eingespritzte Kraftstoffmenge, die der gewünschten Kraftstoffmenge, die wie eben beschrieben definiert wurde, näher gebracht worden ist, kann natürlich aus den Daten wie dem am Drucksensor erfassten Kraftstoffdruck in der Common-Rail abgeleitet werden, so dass die Zusatzeinspritzung geregelt werden kann, ohne instabil zu werden.
Das Verhältnis zwischen dem Kraftstoffdruck in der Common-Rail und der minimalen eingespritzten Kraftstoffmenge ist entsprechend dem minimalen Druckabfall, der beim Kraftstoffdruck in der Common-Rail messbar ist, definiert, auf der Basis des Zusammenhangs zwischen dem Kraftstoffdruck in der Common-Rail kurz vor der Kraftstoffeinspritzung, dem Druckabfall des Kraftstoffdrucks in der Common-Rail, der durch die Kraftstoffeinspritzung verursacht ist, und der bei der Kraftstoffeinspritzung eingespritzten Kraftstoffmenge.
Insbesondere ist das Verhältnis zwischen dem Druckabfall des Kraftstoffdrucks in der Common-Rail aufgrund der Kraftstoffeinspritzung und der eingespritzten Kraftstoffmenge vorher in Form von aufgenommenen Daten für verschiedene Werte eines Pa rameters gegeben: des Kraftstoffdrucks in der Common-Rail kurz vor der Kraftstoffeinspritzung. Folglich kann das Verhältnis zwischen der minimalen eingespritzten Kraftstoffmenge und dem Common-Rail-Druck entsprechend dem minimalen Druckabfall des Kraftstoffdrucks ermittelt werden, der am Drucksensor messbar ist.
Wenn die gewünschte, bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzende Kraftstoffmenge geringer als der vorbestimmte Wert wäre, würde ein offener Regelkreis erreicht, in dem die gewünschte einzuspritzende Kraftstoffmenge als vorbestimmter Wert dient. Mit anderen Worten, wenn die gewünschte, bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzende Kraftstoffmenge geringer als der vorbestimmte Wert ist, wird der offene Regelkreis ohne Rückkopplung bezüglich der tatsächlichen eingespritzten Kraftstoffmenge ausgeführt anstatt des Regelkreises, der gemäß der Abweichung zwischen der gewünschten einzuspritzenden Krafstoffmenge und der tatsächlichen eingespritzten Kraftstoffmenge ausgeführt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem bereitgestellt, wobei der Injektor eine Druckregelkammer, die mit einem Teil des aus der Common-Rail zugeführten Kraftstoffs belegt wird, ein abhängig von der hydraulischen Einwirkung des Kraftstoffs in der Druckregelkammer auf- und abwärts bewegbares Nadelventil, um damit die Kraftstoffauslassöffnungen an einem Distalende des Injektors zu öffnen und zu schließen, ein Ventil, um das Auslassen des Kraftstoffs aus der Druckregelkammer zu ermöglichen, wodurch der Kraftstoffdruck in der Druckregelkammer abnimmt, und ein Betätigungselement zum Antreiben des Ventils umfasst. Wenn die Steuereinrichtung das Stellglied anschaltet, wird das Ventil geöffnet, um den aus der Common-Rail in die Druckregelkammer zugeführten Kraftstoff zu entlassen, wodurch der Kraftstoffdruck in der Druckregelkammer abgebaut wird. Das Absinken des Kraftstoffdrucks in der Druckregelkammer führt dazu, dass das Nadelventil un ter der Wirkung des Kraftstoffdrucks angehoben wird, um die Auslassöffnungen zu öffnen, die am distalen Ende des Injektors vorgesehen sind, wodurch ein Einsprühen des Kraftstoffs in die Verbrennungskammer ermöglicht wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Common-Rail Kraftstoffeinspritzsystem offenbart, wobei die Steuereinrichtung einen Steuerimpuls ausgibt, der einen Erregungstakt steuert, der auf das Betätigungselement wirkt, um das Ventil zu öffnen, und eine Impulsbreite des Steuerimpulses in Abhängigkeit einer Abweichung zwischen der bei der Zusatzeinspritzung eingespritzten tatsächlichen Kraftstoffmenge und der bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzenden gewünschten Kraftstoffmenge korrigiert, um dadurch die Regelung der Zusatzeinspritzung auszuführen. Ein spezielles Beispiel der Kraftstoffeinspritzsteuerung korrigiert die gewünschte einzuspritzende Kraftstoffmenge bei der nächsten Kraftstoffeinspritzung für denselben Injektor, wodurch die korrigierte, gewünschte einzuspritzende Kraftstoffmenge ermittelt wird. Anschließend wird die Impulsbreite des Steuerimpulses entsprechend der korrigierten, gewünschten einzuspritzenden Kraftstoffmenge geändert, so dass die tatsächliche bei der nächsten Zusatzeinspritzung einzuspritzende Kraftstoffmenge geregelt wird, damit sie mit der korrigierten, gewünschten einzuspritzenden Kraftstoffmenge übereinstimmt.
Entsprechend dem wie oben beschrieben konstruierten Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem wird der aus der Hochdruckkraftstoffpumpe entlassene Kraftstoff in der Common-Rail gespeichert und der aus der Common-Rail zugeführte Kraftstoff wird aus den Injektoren in die Verbrennungskammern eingespritzt, während die Steuereinrichtung die Kraftstoffeinspritzung aus den Injektoren gemäß der gewünschten einzuspritzenden Kraftstoffmenge regelt, die abhängig von den Signalen, die von den Mitteln zur Überwachung der Motorbetriebsanforderungen zurückgemeldet werden, ermittelt wird. Wenn die gewünschte einzuspritzende Kraftstoffmenge bei der Zusatzeinspritzung weniger als der vorbestimmte Wert beträgt, der entsprechend dem Common-Rail-Druck definiert ist, stoppt die Regelung und dadurch wird die Regelung der Kraftstoffeinspritzung bei der Zusatzeinspritzung gegen das Instabilwerden geschützt, wodurch verhindert werden kann, dass die Abgaswerte und Geräusch-/Vibrationsregelung aufgrund des Unterschieds der Einspritzcharakteristiken bei den Injektoren und aufgrund des Alterns der Injektoren schlechter werden.
Darüber hinaus wird die Kraftstoffeinspritzregelung für das Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem nicht standardmäßig durchgeführt, sondern kann für ein temporäres Maschinenstudium oder die Diagnose, ob die einzelnen Injektoren auf Grund der Alterung minderwertig werden, verwendet werden.
Andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann bei Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen und der folgenden Beschreibung deutlich, wobei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit dem Verständnis offenbart werden, dass solche Variationen, Abänderungen und Entfernung von Bestandteilen darin durchgeführt werden können, sowie innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche fallen, ohne vom Erfindungsumfang abzuweichen.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun lediglich mittels Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine graphische Darstellung ist, die das Verhältnis des Common-Rail-Drucks gegenüber der minimalen eingespritzten Kraftstoffmenge darstellt, die am unteren Ende des Common-Rail-Druckabfalls in einem erfindungsgemäßen Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem erfassbar ist:
2 eine graphische Darstellung ist, die das Verhältnis zwischen der eingespritzten Kraftstoffmenge und dem Druckab fall in der Common-Rail zeigt, das für verschiedene Werte eines Parameters: des Common-Rail-Drucks in einem erfindungsgemäßen Common-Rail-Einspritzsystem aufgetragen ist:
3 ein Flussdiagramm ist, das einen Hauptprozessablauf für die Steuerung der Zusatzeinspritzung in einem erfindungsgemäßen Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem darstellt:
4 ein Flussdiagramm ist, das einen Korrektursteuerungsablauf der Zusatzeinspritzung in einem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem der vorliegenden Erfindung zeigt:
5 eine schematische Darstellung einer Anordnung eines herkömmlichen Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems ist: und
6 ein axialer Querschnitt ist, der ein Beispiel eines in dem in 5 dargestellten Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem eingebauten Injektors zeigt.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Das Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem und die Injektoren in den 5 und 6 sind auf das erfindungsgemäße System anwendbar. Der Injektor 1 weist eine Druckregelkammer 30, in die ein Teil des aus einer Common-Rail 2 zugeführten Kraftstoffs zugeführt wird, ein sich gemäß einem hydraulischen Druck in der Druckregelkammer 30 auf und ab bewegendes Nadelventil 24, um die Auslassöffnung 25 zu öffnen und zu schließen, die am distalen Ende des Injektors 1 vorgesehen sind, um den Kraftstoff aus dem Injektor einzuspritzen, ein Ventil 32 zum Zuführen des Kraftstoffs aus der Druckregelkammer 30, um einen Kraftstoffdruck in der Druckregelkammer 30 abzubauen, und ein Stellglied 26 auf, das das Ventil 32 betreibt. Damit sind die meisten Bestandteile des Systems dieselben wie zuvor in Verbindung mit dem Injektor 1 aus 6 beschrieben, so dass die vorige Beschreibung anwendbar ist.
Der Common-Rail-Druck Pr beginnt einen Druckabfall mit einer Zeitverzögerung nach dem Start der Kraftstoffeinspritzung entsprechend der Kraftstoffeinspritzung für jeden Zylinder im Motorbetriebszyklus und nach dem Ende der Einspritzung, erholt sich auf Grund des aus der Hochdruckpumpe 8 zugeführten Kraftstoffs zum Durchführen der Kraftstoffeinspritzung an jedem Zylinder, in dem die nächste Verbrennung gemäß der Zündreihenfolge des Motors ausgeführt werden soll. Diese Abfolge wiederholt sich für den Common-Rail-Druck Pr. Der Motor in 5 ist ein Mehrzylindermotor, in dem die Kraftstoffeinspritzung aus jedem Injektor 1 für jeden Zylinder unabhängig gesteuert wird.
Unter Bezugnahme auf 1 ist zunächst der Kraftstoffdruck Pr in der Common-Rail als Abszisse und die Minimalmenge an eingespritztem Kraftstoff Ql als Ordinate aufgetragen, die beim Druckabfall im Common-Rail-Druck messbar ist. Eine Kurve f in der Darstellung von 1 erläutert, dass die Minimalmenge an eingespritztem Kraftstoff Ql, die beim Druckabfall im Common-Rail-Druck erfassbar ist, abhängig von der Größe des Common-Rail-Drucks Pr variiert. D.h. je höher der Common-Rail-Druck Pr, desto niedriger wird die erfassbare Minimalmenge an eingespritztem Kraftstoff Ql. Demgegenüber ist die erfassbare Minimalmenge an eingespritztem Kraftstoff umso größer, je niedriger der Common-Rail-Druck Pr ist. Es versteht sich daher, dass 1 die erfassbare Minimalmenge an eingespritztem Kraftstoff zeigt, die gemäß dem Common-Rail-Druck Pr variiert.
1 kann aus 2 abgeleitet werden, die das Verhältnis der eingespritzten Kraftstoffmenge Q gegenüber dem Druckabfall ΔPr im Common-Rail-Druck im erfindungsgemäßen Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem zeigt, das für verschiedene Werte eines Parameters aufgetragen ist: des Common-Rail- Drucks Pr kurz vor der Kraftstoffeinspritzung, der durch einen in der Common-Rail 2 eingebauten Drucksensor 13 gemessen wurde. Sogar wenn die Einspritzdauer im Injektor 1 konstant gehalten wird, wird die eingespritzte Kraftstoffmenge Q größer, je höher der Common-Rail-Druck Pr ist. Im Gegensatz dazu, mit demselben Common-Rail-Druck Pr kurz vor der Kraftstoffeinspritzung, ändert sich der Druckabfall ΔPr im Common-Rail-Druck positiv proportional zur eingespritzten Kraftstoffmenge Q. Darüber hinaus ist, wenn die eingespritzte Kraftstoffmenge konstant ist, der Druckabfall ΔPr im Common-Rail-Druck um so größer, je höher der Common-Rail-Druck Pr ist. Es existiert ein Grenzwert ΔPs, der als untere Grenze erkannt wird, bei der die eingespritzte Kraftstoffmenge erfassbar ist. Daher ändert sich die Minimalmenge an eingespritztem Kraftstoff Ql, die bei dem Grenzwert ΔPs ermittelt wurde, gemäß dem Common-Rail-Druck Pr. Dieser Zusammenhang ist in der Kurve von 1 erläutert.
Im Kraftstoffeinspritzsystem, in dem eine Zusatzeinspritzung kurz vor oder kurz nach einer Hauptkraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, bei der eine gewünschte, bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzende Kraftstoffmenge Qt als eine Menge berechnet wird, die geringer ist als die Minimalmenge an eingespritztem Kraftstoff Ql, die auf der Kurve f der 1 gemäß dem Common-Rail-Druck Pr kurz vor der Zusatzeinspritzung ermittelt wurde, würde die tatsächliche, in der Tat bei der Zusatzeinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge bei einem Wert unterhalb der Kurve f liegen. Dies macht es unmöglich, die tatsächliche, bei der Zusatzeinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge Qa auf der Grundlage sowohl des Common-Rail-Drucks Pr und dessen Druckabfalls ΔPr exakt abzuleiten, und in Konsequenz neigt die gesteuerte Variable für die eingespritzte Kraftstoffmenge dazu, bei der Regelung instabil zu werden mit dem Ergebnis einer unregelmäßigen Verbrennung. D.h. im Voreinspritzsystem, in dem die Zusatzeinspritzung kurz vor der Haupteinspritzung vorgesehen ist, ist die bei der Zusatzeinspritzung eingespritzte Kraftstoff menge schon von Haus aus zu klein, um die tatsächliche eingespritzte Kraftstoffmenge auf Grundlage des Druckabfalls ΔPr im Common-Rail-Druck Pr exakt zu erfassen, so dass es noch schwieriger wird, die Voreinspritzung regelmäßig zu halten.
Entsprechend wird beim Vergleich der bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzenden gewünschten Kraftstoffmenge Qt, die in Abhängigkeit der Motorbetriebsanforderungen mit einem vorbestimmten Wert für die Kraftstoffmenge bei der Kraftstoffeinspritzung ermittelt wurde, der gemäß dem Common-Rail-Druck Pr bestimmt wurde, der am Drucksensor kurz vor dem Beginn der Zusatzeinspritzung erfasst wurde, wenn die gewünschte einzuspritzende Kraftstoffmenge Qt sich als über dem vorbestimmten Wert herausstellt, der Druckabfall im Common-Rail-Druck Pr groß genug, um die tatsächliche bei der Zusatzeinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge Qa zu erfassen, die über der Minimalmenge Ql von eingespritztem Kraftstoff liegen wird. Dies hilft bei der Sicherstellung einer stabilen Regelung der Zusatzeinspritzung, bei der die tatsächliche eingespritzte Kraftstoffmenge Qa in Übereinstimmung mit der gewünschten einzuspritzenden Kraftstoffmenge Qt gebracht wird. Im Gegensatz dazu kann, sogar wenn die gewünschte, bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzende Kraftstoffmenge Qt geringer als der vorbestimmte Wert für die eingespritzte Kraftstoffmenge ist, das Regelungsverfahren für die Zusatzeinspritzung von einem Rückkopplungsregelkreis z.B. in einen offenen Regelkreis geändert werden. Obwohl der vorbestimmte Wert die Minimalmenge Qt alleine sein kann, ist es vorzuziehen, dass der vorbestimmte Wert Qt durch Addieren eines beliebigen Wertes α zum Minimalwert Qt an eingespritztem Kraftstoff vorgegeben wird.
Dennoch ist die Kurve in 1 gemäß der Daten von finiten, experimentell ermittelten Punkten dargestellt, und die Minimalmenge Qt an eingespritztem Kraftstoff wird üblicherweise entweder durch das Interpolationsverfahren auf Grundlage einer Gerade, die beliebige nebeneinander liegende finite Punk te verbindet, oder durch eine Näherungskurve ermittelt, die die finiten Punkte verbindet.
Die Steuereinrichtung 12 gibt einen Steuerimpuls aus, um ein Signal zum Einschalten des Stellglieds 26 zu steuern, das wiederum das Ventil 32 öffnet. Die Steuereinrichtung 12 speichert Kennliniendaten von entsprechenden Relationen, die vorher für die Common-Rail-Drücke Pr kurz vor dem Beginn der Kraftstoffeinspritzung, Steuerimpulsbreiten und eingespritzte Kraftstoffmengen definiert wurden. Dadurch können sowohl die gewünschte, bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzende Kraftstoffmenge Qt, die gemäß der Motorbetriebsanforderungen ermittelt wurde, als auch die Steuerimpulsbreite, die gemäß dem am Drucksensor 13 kurz vor der Kraftstoffeinspritzung erfassten Common-Rail-Druck Pr ermittelt wurde, mit den Kennliniendaten bestimmt werden.
Die Kraftstoffeinspritzsteuerung beim wie oben beschrieben konstruierten Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem wird im Folgenden detailliert mit Bezug auf die 3 und 4 erläutert. Zur Überwachung der Motorbetriebsbedingungen werden ein Drehzahlsensor zum Erfassen der Drehzahl Ne des Motors und ein Sensor zum Erfassen des Gaspedalsniederdrucks Ac vorgesehen, um eine Motorlast zu ermitteln. Es ist anzumerken, dass die Ablaufschritte für die Kraftstoffeinspritzsteuerung hierin nachfolgend mit einem Buchstaben "S" gekennzeichnet werden. Unter Bezugnahme auf 3 wird zunächst eine Motordrehzahl Ne aus den Motorbetriebsbedingungen vom Drehzahlsensor (S1) zurückgemeldet, während ein Gaspedalniederdruck Ac, der für die Motorlast steht, vom Gaspedalsensor (S2) zurückgemeldet wird. Entsprechend den in den oben beschriebenen Schritten 1 und 2 erhaltenen Motordrehzahl Ne und dem Gaspedalniederdruck Ac, werden eine gewünschte, bei der Zusatzeinspritzung pro Zyklus einzuspritzende Kraftstoffmenge Qt und ein gewünschter Zeitpunkt T der Zusatzeinspritzung unter Bezugnahme auf nicht dargestellte, vorher definierte (S3 und S4) Kennliniendaten ermittelt. Ein Common-Rail-Druck Pr wird ba sierend auf Abtastsignalen, die am Drucksensor 13 erfasst wurden, berechnet (S5). Ein gewünschter Common-Rail-Druck Pro wird bestimmt, der notwendig zum Generieren der gewünschten, bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzenden Kraftstoffmenge Qt ist, die in Schritt 3 ermittelt wurde (S6). Der Common-Rail-Druck Pr wird so geregelt, dass er zum gewünschten Common-Rail-Druck Pro wird, durch Regelung eines Verhältnisses der Definition der Öffnung und der Schließung des Zuflusssteuerventils 14 in der Hochdruckkraftstoffpumpe 8, z.B. der relativen Einschaltdauer des magnetbetriebenen Ventils (S7).
Wie in 4 dargestellt wurden ein Common-Rail-Druck Prh kurz vor der Zusatzeinspritzung für jeden Zylinder und der Common-Rail-Druck Prl kurz nach dem Ende der Zusatzeinspritzung zuvor durch entsprechendes Glätten der Common-Rail-Drücke Pr ermittelt, die durch Abtastmessung am Drucksensor 13 erhalten und in einem Speicher in der Steuereinrichtung 12 gespeichert wurden. Anschließend werden die Common-Rail-Drücke Prh und Prl für kurz vor bzw. kurz nach der Zusatzeinspritzung aus dem Speicher ausgelesen (S10). Durch Vergleich der Common-Rail-Drücke Prh und Prl ermittelt man einen Druckabfall ΔPr (=Prh–Prl), der im Common-Rail-Druck auf Grund der Zusatzeinspritzung begründet ist (S11). Auf der Grundlage der in 2 dargestellten Kennliniendaten wird die tatsächliche, bei der Zusatzeinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge Qa aus dem Common-Rail-Druck Prh kurz vor der Zusatzeinspritzung und dem Druckabfall ΔPr des Common-Rail-Drucks abgeleitet (S12). Die zuvor in Schritt 3 ermittelte gewünschte, bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzende Kraftstoffmenge Qt wird gespeichert (S13). Basierend auf den Kennliniendaten in 1, die das zuvor bestimmte Verhältnis zwischen dem Common-Rail-Druck Pr und der messbaren Minimalmenge Ql an eingespritztem Kraftstoff zeigen, wird ein vorbestimmter Wert Qs für die eingespritzte Kraftstoffmenge ermittelt entsprechend dem Common-Rail-Druck Prh kurz vor der Zusatzeinspritzung, d.h. für die Minimalmenge Ql an eingespritztem Kraftstoff in der vorliegenden Ausführungsform (S14). Alternativ kann der vorbestimmte Wert Qs für die eingespritzte Kraftstoffmenge als etwas größerer Wert als die Minimalmenge Ql an eingespritztem Kraftstoff definiert werden.
Die gewünschte, bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzende Kraftstoffmenge Qt, die im vorhergehenden Schritt 13 gespeichert wurde, wird mit der Minimalmenge Ql an eingespritztem. Kraftstoff verglichen, die zuvor im Schritt 14 berechnet wurde (S15). Wenn die gewünschte, bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzende Kraftstoffmenge Qt nicht geringer als die Minimalmenge Ql an eingespritztem Kraftstoff ist, wird ein Korrekturkoeffizient K (K=Qt'/Qa) von beiden aus einer gewünschten, bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzenden Kraftstoffmenge Qt' abgeleitet, die im vorhergehenden Schritt 13 bei der Durchführung des Hauptablaufs der letzten Kraftstoffeinspritzung gespeichert wurde, und einer wirklich bei der Zusatzeinspritzung tatsächlichen eingespritzten Kraftstoffmenge Qa gemäß der gewünschten Kraftstoffmenge Qt' bei der Zusatzeinspritzung abgeleitet (S16). Die Regelung korrigiert unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten K die gewünschte, bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzende Kraftstoffmenge Qt, um dadurch eine korrigierte, gewünschte Kraftstoffmenge Qc (Qc = K × Qt) bei der Zusatzeinspritzung zu ermitteln (S17). Danach wird eine Steuerimpulsbreite aus den Kennliniendaten entsprechend der korrigierten, gewünschten Kraftstoffmenge Qc bei der Zusatzeinspritzung abgeleitet (S18). Das Stellglied 26 des Injektors 1 wird entsprechend der Steuerimpulsbreite mit einem Antriebssignal versorgt, um das Aussprühen des Kraftstoffs aus dem Injektor 1 zu ermöglichen (S19).
Im Gegensatz dazu wird, wenn die gewünschte, bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzende Kraftstoffmenge Qt geringer als die Minimalkraftstoffmenge Ql beim Vergleich in Schritt 15 ist, die gewünschte, bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzende Kraftstoffmenge Qt als die korrigierte, gewünschte Kraftstoffmenge Qc bei der Zusatzeinspritzung ausgewählt und die nachfolgenden Schritte 19 und 20 werden entsprechend der korrigierten, gewünschten Kraftstoffmenge Qc bei der Zusatzeinspritzung durchgeführt, die wie eben beschrieben bestimmt worden ist.
Nach der obigen Beschreibung einer Ausführungsform, in der die Korrektur einer gewünschten, bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzenden Kraftstoffmenge für den laufenden Kraftstoffeinspritzzyklus durch die Verwendung des Korrekturkoeffizienten durchgeführt wird, der in Form eines Verhältnisses (Qt'/Qa) der gewünschten Kraftstoffmenge Qt' bei der letzten Zusatzeinspritzung zur tatsächlichen eingespritzten Kraftstoffmenge Qa bei der laufenden Zusatzeinspritzung hergeleitet wird, kann alternativ die bei der laufenden Zusatzeinspritzung einzuspritzende Kraftstoffmenge gemäß einer Differenz ΔQ(Qa – Qt') zwischen der tatsächlichen, bei der laufenden Zusatzeinspritzung eingespritzten Kraftstoffmenge Qa und der gewünschten Kraftstoffmenge Qt' bei der letzten Zusatzeinspritzung korrigiert werden. D.h. die Steuerimpulsbreite für irgendeinen Injektor 1 kann entsprechend einer korrigierten, bei der Zusatzeinspritzung gewünschten Kraftstoffmenge Qc geändert werden, die sich durch Korrektur der gewünschten, bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzenden Kraftstoffmenge Qt im laufenden Verbrennungszyklus gemäß der Differenz ΔQ im selben Injektor ergibt. Als Alternative kann die korrigierte Quantität der Steuerimpulsbreite gemäß der Differenz ΔQ ermittelt werden.

Claims

Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem mit einer gemeinsamen Kraftstoffleitung (Common-Rail, 2), in der ein unter Druck stehender Kraftstoff, der aus einer Hochdruckkraftstoffpumpe abgegeben wurde, gespeichert wird, Injektoren (1) zum Einspritzen des aus der gemeinsamen Kraftstoffleitung (2) zugeführten Kraftstoffs in Brennkammern, Messmitteln zum Überwachen der Motorbetriebsbedingungen, einem Drucksensor (13) zum Überwachen eines Kraftstoffdrucks in der gemeinsamen Kraftstoffleitung (2) und einer Steuereinrichtung (12) zum Finden einer gewünschten Kraftstoffmenge, die aus den Injektoren (1) in Abhängigkeit der Signale aus den Messmitteln eingespritzt werden soll, und zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung aus den Injektoren (1) gemäß der gewünschten einzuspritzenden Kraftstoffmenge, wobei die Steuereinrichtung (12) die Kraftstoffeinspritzung aus den Injektoren (1) in eine Haupteinspritzung und eine Zusatzeinspritzung gemäß der aus den Messmitteln ausgegebenen Signale aufteilt, wobei die Zusatzeinspritzung zu jedem beliebigen Zeitpunkt entweder vor oder nach der Haupteinspritzung ausgeführt wird, eine gewünschte geringfügige Kraftstoffmenge (Qt) ermittelt, die bei der Zusatzeinspritzung gemäß der aus den Messmitteln ausgegebenen Signale eingespritzt werden soll, und darüber hinaus eine tatsächliche geringfügige Kraftstoffmenge (Qa) ermittelt, die tatsächlich bei der Zusatzeinspritzung auf Basis eines Druckabfalls des Kraftstoffdrucks in der gemeinsamen Kraftstoffleitung (2) eingespritzt wurde, wobei die bei der Zusatzeinspritzung eingespritzte tatsächliche geringfügige Kraftstoffmenge (Qa) so geregelt ist, dass sie mit der bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzenden gewünschten geringfügigen Kraftstoffmenge (Qt) übereinstimmt, und wobei die Steuereinrichtung (12) die bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzende gewünschte geringfügige Kraftstoffmenge (Qt) mit einem vorbestimmten Wert vergleicht, der gemäß dem im Drucksensor (13) gemessenen Kraftstoffdruck ermittelt wird, und die Regelung beendet, wenn die bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzende gewünschte geringfügige Kraftstoffmenge (Qt) geringer als der vorbestimmte Wert ist.
Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Wert auf der Grundlage eines Verhältnisses berechnet wird, das zuvor zwischen dem Kraftstoffdruck in der gemeinsamen Kraftstoffleitung und einer Minimalmenge (Ql) an eingespritztem Kraftstoff definiert wurde und als eine einzuspritzende Kraftstoffmenge definiert ist, die nicht geringer ist als die Minimalmenge (Ql) an eingespritztem Kraftstoff, die in Abhängigkeit eines Signals ermittelt wurde, das aus dem Drucksensor (13) ausgegeben wurde.
Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, wobei, wenn die bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzende gewünschte geringfügige Kraftstoffmenge (Qt) geringer als der vorbestimmte Wert ist, ein offener Regelkreis realisiert ist, bei dem die Kraftstoffeinspritzung aus den Injektoren (1) gemäß der bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzenden gewünschten geringfügigen Kraftstoffmenge (Qt) geregelt ist.
Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, wobei der Injektor (1) eine Druckregelkammer (30), die mit einem Teil des aus der gemeinsamen Kraftstoffleitung (2) zugeführten Kraftstoffs belegt wird, ein abhängig von der hydraulischen Einwirkung des Kraftstoffs in der Druckregelkammer (30) aufwärts und abwärts bewegbares Nadelventil (24), um damit die Kraftstoffauslassöffnungen (25) an einem Distalende des Injektors (l) zu öffnen und zu schließen, ein Ventil (32), um das Auslassen des Kraftstoffs aus der Druckregelkammer (30) zu ermöglichen, wodurch der Kraftstoffdruck in der Druckregelkammer (30) abnimmt, und ein Betätigungselement (26) zum Antreiben des Ventils (32) umfasst.
Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4, wobei die Steuereinrichtung (12) einen Steuerimpuls ausgibt, der einen Erregungstakt steuert, der auf das Betätigungselement (26) wirkt, um das Ventil (32) zu öffnen, und eine Impulsbreite des Steuerimpulses in Abhängigkeit einer Abweichung (ΔQ) zwischen der bei der Zusatzeinspritzung eingespritzten tatsächlichen geringfügigen Kraftstoffmenge (Qa) und der bei der Zusatzeinspritzung einzuspritzenden gewünschten geringfügigen Kraftstoffmenge (Qt) korrigiert, um dadurch die Regelung der Zusatzeinspritzung auszuführen.