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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzsteuergerät und auf
ein Kraftstoffeinspritzsteuerverfahren für eine Dieselkraftmaschine,
und insbesondere auf ein Steuergerät und auf ein Steuerverfahren,
die in geeigneter Weise auf eine Dieselkraftmaschine anwendbar sind,
wobei das Einspritzen einer Hauptmenge des Kraftstoffes zum Erzeugen
des Kraftmaschinenmomentes einer Einspritzung einer sehr kleinen
Menge des Kraftstoffes zum Ausbilden einer Verbrennungsumgebung
vorangeht, die die Zündung
des Kraftstoffes fördert.
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Ein
bekanntes Kraftstoffeinspritzsteuergerät für eine Dieselkraftmaschine
führt eine
Kraftstoffeinspritzung in einer geteilten Art durch, das heißt es führt eine
Hauptkraftstoffeinspritzung (Haupteinspritzung) zum Erzeugen eines
Kraftmaschinenmomentes und eine Einspritzung einer sehr kleinen
Kraftstoffmenge (Voreinspritzung) durch, die der Haupteinspritzung
vorangeht, um die Verbrennungsgeräusche zu reduzieren und die
Emissionsqualität
einer Dieselkraftmaschine zu verbessern, wie dies zum Beispiel in
der Japanischen Patentoffenlegungsschrift JP-A-11-148409 offenbart
ist. Da eine Verbrennungsumgebung zum Fördern einer Zündung des
Kraftstoffes in einem Zylinder durch das Einspritzen einer sehr
kleinen Kraftstoffmenge vor der Haupteinspritzung ausgebildet wird,
ist die Zündbarkeit
des durch die Haupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffes verbessert,
so dass ein Zündverzögerung oder
eine Vorgemischverbrennung vermieden wird und die Verbrennung stabilisiert
wird. Daher kann das Steuergerät
in wirksamer Weise die Verbrennungsgeräusche, die durch die Zündverzögerung verursacht
werden, und die Menge an Stickoxiden (NOx) reduzieren, die während der
Vorgemischverbrennung erzeugt werden.
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Da
jedoch die Kraftstoffeinspritzzeitgebung die Art der nachfolgenden
Verbrennung bei Dieselkraftmaschinen stark beeinträchtigt,
ist es erforderlich, die Haupteinspritzung bei einer geeigneten
Zeitgebung durchzuführen,
die eine gute Verbrennung gewährleistet,
um so ein günstiges
Kraftmaschinemoment zu erzeugen. Hinsichtlich der Voreinspritzung
ist es darüber
hinaus erforderlich, Kraftstoff bei einer geeigneten Zeitgebung
einzuspritzen, die der Haupteinspritzung vorangeht, und zwar für eine Dauer,
dass eine Umgebung erzeugt wird, die die Zündbarkeit des Kraftstoffes
erhöht,
der durch die Haupteinspritzung eingespritzt wird. Es sei denn,
dass eine korrekte Kraftstoffmenge (zum Beispiel einige mm3/Hub) während
einer derart streng begrenzten Zeitperiode eingespritzt wird, trägt die Voreinspritzung
nicht zu einer Förderung
der Zündung
des eingespritzten Hauptkraftstoffes bei, was außerdem zu Verschlechterungen
der Verbrennungsgeräusche und
der Emissionsqualität
führt.
Für eine
erfolgreiche Ausführung
der vorstehend beschriebenen geteilten Einspritzung ist es daher
erforderlich, die Zeitgebung der Kraftstoffeinspritzung und der
Menge des eingespritzten Kraftstoffes genau zu steuern.
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Hierbei
sollte beachtet werden, dass, wenn eine Dieselkraftmaschine in einem
Last/Drehzahlbereich betrieben wird, der höher als ein bestimmtes Niveau
ist, eine ausreichende Zündbarkeit
gewährleistet
wird, ohne dass die Voreinspritzung durchgeführt werden muss, weil während eines
derartigen Hochlast/Hochdrehzahlbetriebes der Druck in den Zylinder und
die Temperatur am Ende der Verdichtung (die Temperatur in dem Zylinder
an dem oberen Todpunkt des Kolbens) ausreichend hoch werden. Daher
wird der Ausführungsbereich
der vorstehend erwähnten geteilten
Einspritzung (geteilter Einspritzbereich) auf der Grundlage des
Kraftmaschinenbetriebszustandes so festgelegt, dass die geteilte
Einspritzung nur in einem Zustand ausgeführt wird, bei dem es andernfalls
schwierig wäre,
eine gute Zündbarkeit
zu gewährleisten.
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Bei
einem Betriebszustand einer Dieselkraftmaschine, in dem eine Kraftmaschinendrehzahl
bezüglich
des Niederdrückungsbetrages
eines Beschleunigungspedals außerordentlich
hoch ist, wird die Kraftmaschinendrehzahl dadurch reduziert, dass die
Gesamtmenge des eingespritzten Kraftstoffes (die Summe der „Menge
der Voreinspritzung" und „Menge
der Haupteinspritzung" allmählich reduziert wird,
und dass die Kraftstoffeinspritzung schließlich gestoppt wird.
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Während des Übergangs
zu dem Stopp der Kraftstoffeinspritzung oder während einer Wiederaufnahme
der Kraftstoffeinspritzung nach dem Einspritzstopp ändert sich
die Verbrennungsumgebung in den Zylindern stark, und daher besteht
die Gefahr, dass eine Verschlechterung der Verbrennungsgeräusche auftritt,
und dass eine Momentenschwankung auftritt. Während eines derartigen Übergangsbereiches
ist es daher wünschenswert,
dass die Änderungen
der Verbrennungsumgebung in den Zylindern so stark wie möglich eingeschränkt werden.
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Während eines Übergangsbereiches
zwischen dem Bereich zum Ausführen
der Kraftstoffeinspritzung und dem Bereich zum Stoppen der Einspritzung
ist jedoch sogar die vorstehend beschriebene herkömmliche
Dieselkraftmaschine, die die Voreinspritzung durchführt, nicht
dazu in der Lage, die Vorteile der Voreinspritzung auf Grund der
nachfolgend dargestellten Umstände
zu zeigen, und sie ist nicht in der Lage, Änderungen der Verbrennungsumgebung in
den Zylindern ausreichend einzuschränken. Daher können die
Probleme nicht vollständig
gelöst
werden, die mit den Änderungen
der Verbrennungsumgebung verknüpft
sind.
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Der
technische Hintergrund der Erfindung wird zusätzlich zu der vorherigen Beschreibung
weiter beschrieben.
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Gemäß dem Stand
der Technik wurde angenommen, dass die Ausführung der Voreinspritzung nicht
von der Haupteinspritzung gefolgt wird, das heißt dass eine einzige Ausführung der
Voreinspritzung nicht nur bedeutungslos ist, während die Haupteinspritzung
gestoppt ist, sondern sie hat auch nachteilige Wirkungen auf den
Betrieb der Kraftmaschine. Dieser Schluss wird auf der Grundlage
der folgenden Logik hergeleitet.
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Es
wurde nämlich
angenommen, dass sich „eine
unabhängige
Voreinspritzung, die nicht von einer Haupteinspritzung gefolgt wird" von (einer Haupteinspritzung,
deren Einspritzzeitgebung stark vorgerückt ist" unterscheidet. Gemäß diesem Konzept wird der Kraftstoff
unnütz
bei einer Zeitgebung eingespritzt, die zum Zünden oder Verbrennen des Kraftstoffes
ungeeignet ist, und die zum Erzeugen eines Kraftmaschinenmomentes
ungeeignet ist, falls die Voreinspritzung einzig durchgeführt wird.
Infolgedessen wird Kraftstoff sinnlos verbraucht, ohne dass ein Beitrag
zur Erzeugung eines Kraftmaschinenmomentes erbracht wird. Außerdem treten
verschiedene Probleme auf, wie zum Beispiel eine Momentenschwankung,
erhöhte
Verbrennungsgeräusche
etc.
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Daher
wird bei der herkömmlichen
Kraftstoffeinspritzsteuerung die „einzige Ausführungs der
Voreinspritzung" während des Überganges
zwischen dem „Bereich
der geteilten Einspritzung" in
dem die Kraftstoffeinspritzung in einer geteilten Art durchgeführt wird,
das heißt
die Haupteinspritzung und die Voreinspritzung werden durchgeführt, und
dem „Bereich
zum Stoppen der Kraftstoffeinspritzung" vermieden, in dem die Kraftstoffeinspritzung
gestoppt wird.
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8(a) bis 8(b) geben
ein Beispiel der Art und Weise der Kraftstoffeinspritzsteuerung
an, die mit dem Übergang
zwischen dem „Bereich
der geteilten Einspritzung" und
dem „Bereich
zum Stoppen der Einspritzung" verknüpft ist.
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Bei
dem in den 8(a) bis 8(g) gezeigten Beispiel
wird die Menge des eingespritzten Kraftstoffes reduziert, bis die
Einspritzung gestoppt wird, und zwar in der folgenden Art und Weise.
Während
des Überganges
zu dem Einspritzstopp wird die Form der Kraftstoffeinspritzung in
der Reihenfolge von 8(a) bis 8(g) geändert.
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Die
Menge der Haupteinspritzung wird allmählich reduziert, während die
Menge der Voreinspritzung gewährleistet
wird, die dazu erforderlich ist, dass die vorstehend erwähnte gute
Verbrennungsumgebung ausgebildet wird, bis die gesamte Menge der
Kraftstoffeinspritzung ungefähr
das Doppelte der Menge der Voreinspritzung beträgt [8(a) bis 8(c)].
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Nachdem
die gesamte Menge der Kraftstoffeinspritzung auf ungefähr das Doppelte
der Menge der Voreinspritzung reduziert wurde, wird die Menge der
Voreinspritzung allmählich
auf „0" reduziert, während die
Menge der Haupteinspritzung aufrechterhalten wird [8(c) bis 8(e)]. Somit wird die Voreinspritzung vor
der Haupteinspritzung gestoppt.
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Nachdem
die Voreinspritzung gestoppt wurde, wird die Menge der Haupteinspritzung
erneut reduziert, um die Haupteinspritzung eventuell zu stoppen
[8(e) bis 8(g)].
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Zum
Wiederaufnehmen der Kraftstoffeinspritzung nach dem Stopp wird die
Form der Kraftstoffeinspritzung in einer entgegengesetzten Reihenfolge
zu der vorstehend genannten Reihenfolge geändert, das heißt in der
Reihenfolge der 8(g) bis 8(a). Nachdem die Haupteinspritzung erneut
gestartet wurde, wird nämlich
die Voreinspritzung erneut gestartet.
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Wie
dies aus den 8(a) bis 8(g) ersichtlich ist,
wird angenommen, dass die „einzige
Ausführung der
Voreinspritzung" absolut
nicht im gemeinsamen Sinne der herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsteuerung
ist. Daher ist keine Dieselkraftmaschine bekannt, die eine derartige
Voreinspritzung ausführt.
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Während eines
Bereiches zwischen dem „Bereich
der geteilten Einspritzung" und
dem „Bereich
zum Stoppen der Einspritzung" führt die
vorstehend erwähnte
Kraftstoffeinspritzsteuerung eine Kraftstoffeinspritzung nur auf
der Grundlage der Haupteinspritzung bei einem Zustand durch, bei
dem eine ausreichende Zündbarkeit
nicht gewährleistet werden
kann, es sei denn, die Voreinspritzung wird durchgeführt, auch
wenn ein derartiger Zustand vorübergehend
ist. Während
des Überganges
zwischen jenen Bereichen treten infolgedessen die vorstehend genannten
Probleme auf, wie zum Beispiel das Auftreten einer Momentenschwankung,
die Erhöhung der
Verbrennungsgeräusche
etc. Gemäß der bisherigen
Lehre wurden diese Probleme jedoch als unvermeidlich angenommen,
da die „einzige
Ausführung der
Voreinspritzung" als
bedeutungslos erachtet wurde.
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EP-A1-0
849 459 offenbart ein Kraftstoffeinspritzsteuergerät für eine Funkenzündungs-Kraftmaschine,
die eine Haupteinspritzung, bei der die Hauptmenge des Kraftstoffes
zum Erzeugen eines Kraftmaschinenmomentes eingespritzt wird, und
eine Voreinspritzung durchführt,
bei der eine sehr kleine Kraftstoffmenge eingespritzt wird, wobei
das Kraftstoffeinspritzsteuergerät
eine Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung zum Ausführen der
Kraftstoffeinspritzung in unterschiedlichen Modi individuell für eine Vielzahlbereiche
aufweist, die gemäß einem
Betriebszustand der Kraftmaschine festgelegt sind, wobei die Vielzahlbereiche,
die mit der Ausführung
der Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung
verknüpft
sind, einen Bereich mit geteilter Einspritzung, in dem die Voreinspritzung
von der Haupteinspritzung gefolgt wird, und einen Bereich zum Stoppen
der Einspritzung aufweist, in dem die Kraftstoffeinspritzung in
die Kraftmaschine vollständig
gestoppt wird.
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EP-A2-0
887 525 offenbart ein Kraftstoffeinspritzsteuergerät für eine Verdichtungszündungs-Kraftmaschine.
Diese führt
eine geteilte Einspritzung mit einer Haupt- und Vorkraftstoffeinspritzung
in einem Betriebsbereich bei hoher Last durch. In einem Betriebsbereich
mit niedriger Last wird nur eine einzige Kraftstoffeinspritzung
durchgeführt.
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Die
Erfinder haben experimentelle Ergebnisse vorgelegt, die die vorstehend
erwähnte
herkömmliche
gemeinsame Lehre widerlegen. Die Erfinder haben nämlich herausgefunden,
dass Probleme wie zum Beispiel eine Erhöhung der Betriebsgeräusche und
dergleichen kaum auftreten, falls die Voreinspritzung mit einer
sehr kleinen Menge einmal durchgeführt wird, die zum Ausbilden
einer Verbrennungsumgebung erforderlich ist. Daher ist es möglich geworden,
die Verbrennungsumgebung zum Erhöhen
der Zündbarkeit
in Zylindern ohne irgendein wesentliches Problem auch während eines
Stopps der Haupteinspritzung zum Erzeugen des Kraftmaschinenmomentes
aufrecht zu erhalten.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, bei einer Dieselkraftmaschine, die
einen Kraftstoffeinspritzung in einer geteilten Form durchführt, die
nämlich
eine Haupteinspritzung und eine Voreinspritzung durchführt, ein
Kraftstoffeinspritzsteuergerät
und ein Kraftstoffeinspritzsteuerverfahren vorzusehen, die einen sanften Übergang
von der geteilten Einspritzung zu dem Einspritzstopp oder eine sanfte
Wiederaufnahme der geteilten Einspritzung nach dem Einspritzstopp
erreichen können.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Kraftstoffeinspritzgerät für eine Dieselkraftmaschine
gemäß Anspruch
1 und durch ein Kraftstoffeinspritzsteuerverfahren für eine Dieselkraftmaschine
gemäß Anspruch
5 gelöst.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
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Die
Erfindung sieht ein Kraftstoffeinspritzsteuergerät für eine Dieselkraftmaschine
vor, die eine Haupteinspritzung, bei der eine Hauptkraftstoffmenge
zum Erzeugen eines Kraftmaschinenmomentes eingespritzt wird, und
eine Voreinspritzung durchführt,
bei der eine sehr kleine Kraftstoffmenge zum Ausbilden einer Verbrennungsumgebung
eingespritzt wird, die eine Zündbarkeit
des Kraftstoffes in einen Zylinder erhöht, wobei das Gerät eine Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung
zum Ausführen
der Kraftstoffeinspritzung in unterschiedlichen Modi individuell für eine Vielzahlbereiche
aufweist, die gemäß einem Betriebszustand
der Kraftmaschine festgelegt sind, wobei die Vielzahlbereiche, die
mit der Ausführung der
Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung
verknüpft
sind, folgendes aufweisen:
(Bereich I) einen Bereich mit geteilter
Einspritzung, in dem die Voreinspritzung, bei der eine zum Ausbilden der
Verbrennungsumgebung erforderliche Einspritzmenge gewährleistet
wird, von der Haupteinspritzung gefolgt wird;
(Bereich II)
ein Grenzbereich, der zwischen dem Bereich mit geteilter Einspritzung
und dem Bereich zum Stoppen der Einspritzung festgelegt ist, und
in dem nur die Voreinspritzung ausgeführt wird, bei der die zum Ausbilden
der Verbrennungsumgebung erforderliche Einspritzmenge gewährleistet
wird; und
(Bereich III) ein Bereich zum Stoppen der Einspritzung,
in dem die Kraftstoffeinspritzung in die Kraftmaschine vollständig gestoppt
wird.
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Bei
diesem Aufbau tritt der Übergang
zwischen dem „Bereich
mit geteilter Einspritzung",
in dem die Voreinspritzung von der Haupteinspritzung gefolgt wird,
und dem „Bereich
zum Stoppen der Einspritzung",
in dem die Kraftstoffeinspritzung in die Kraftmaschine gestoppt
wird, stets über
den „Grenzbereich" auf, in dem nur
die Voreinspritzung ausgeführt
wird, bei der eine sehr kleine Kraftstoffmenge zum Ausbilden einer
Verbrennungsumgebung gewährleistet
wird, die die Zündbarkeit
des Kraftstoffes in den Zylindern erhöht. Bei diesem Aufbau wird nämlich die
Voreinspritzung fortgesetzt, nachdem die Haupteinspritzung gestoppt
wurde, und zwar währen des Übergangs
von der geteilten Einspritzung zu dem Einspritzstopp, so dass die
Verbrennungsumgebung zum Fördern
der Zündung
in den Zylindern aufrechterhalten wird, bis die Kraftstoffeinspritzung
gestoppt wird. Während
der Wiederaufnahme der geteilten Einspritzung nach dem Einspritzstopp
wird die Voreinspritzung vor der Haupteinspritzung erneut gestartet,
so dass die Haupteinspritzung erneut gestartet wird, nachdem die
Verbrennungsumgebung gewährleistet
wurde.
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Daher
vermeidet das Steuergerät
eine einzige Ausführung
der Haupteinspritzung ohne die Voreinspritzung, und es gewährleistet,
dass die Verbrennungsumgebung zum Fördern der Zündung zur Zeit der Ausführung der
Haupteinspritzung vorgesehen wird. Infolgedessen beschränkt das
Gerät in
wirksamer Weise eine Erhöhung
der Verbrennungsgeräusche
und das Auftreten einer Momentenschwankung, die mit Änderungen
der Verbrennungsumgebung verknüpft
ist.
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Daher
ermöglicht
es dieser Aufbau, dass ein sanfter Übergang von der geteilten Einspritzung
zu dem Einspritzstopp oder eine sanfte Wiederaufnahme der geteilten
Einspritzung nach dem Einspritzstopp erreicht wird.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Aspekt kann die Vielzahlbereiche, die
mit der Ausführung
der Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzsteuereinrichtung
verknüpft
ist, des Weiteren folgendes aufweisen:
(Bereich II-2) einen Übergangsbereich,
der zwischen dem Grenzbereich und dem Bereich zum Stoppen der Einspritzung
festgelegt ist und in dem die Kraftstoffeinspritzung so ausgeführt wird,
dass eine Menge der Voreinspritzung zwischen „0" und jener Menge allmählich geändert wird,
die zum Ausbilden der Verbrennungsumgebung erforderlich ist, und
zwar während
eines Überganges
zwischen dem Grenzbereich und dem Bereich zum Stoppen der Einspritzung.
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Bei
diesem Aufbau wird zur Zeit des Stopps der Voreinspritzung während des Überganges
von der geteilten Einspritzung zu dem Einspritzstopp die Menge der
Voreinspritzung von der Menge, die zum Ausbilden der Verbrennungsumgebung
erforderlich ist, auf „0" allmählich reduziert.
Zu der Zeit des erneuten Startes der Voreinspritzung während der
Wiederaufnahme der geteilten Einspritzung nach dem Einspritzstopp
wird die Menge der Voreinspritzung von „0" auf jene Menge allmählich erhöht, die zum Ausbilden der Verbrennungsumgebung
erforderlich ist. Durch allmähliches Ändern der
Menge der Voreinspritzung zu der Zeit des erneuten Startes/Stopps
der Voreinspritzung beschränkt
das Steuergerät
starke Änderungen
der Verbrennungsumgebung in den Zylindern, und es lindert die Probleme,
die mit Änderungen
der Verbrennungsumgebung verknüpft
sind, wie zum Beispiel eine Erhöhung
der Verbrennungsgeräusche,
das Auftreten einer Momentenschwankung, etc.
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Daher
ermöglicht
es dieser Aufbau, einen noch sanfteren Übergang von der geteilten Einspritzung
zu dem Einspritzstopp oder eine noch sanftere Wiederaufnahme der
geteilten Einspritzung nach dem Einspritzstopp zu erreichen.
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Die
Erfindung sieht außerdem
ein Kraftstoffeinspritzsteuerverfahren für eine Dieselkraftmaschine
vor, die eine Haupteinspritzung, in dem eine Hauptkraftstoffmenge
zum Erzeugen eines Kraftmaschinenmomentes eingespritzt wird, und
eine Voreinspritzung durchführt,
bei der eine sehr kleine Kraftstoffmenge zum Ausbilden einer Verbrennungsumgebung
eingespritzt wird, die eine Zündbarkeit
des Kraftstoffes in einem Zylinder erhöht, wobei ein Bereich zum Stoppen
der Einspritzung, in dem die Kraftstoffeinspritzung gemäß einem
Betriebszustand der Dieselkraftmaschine gestoppt wird, und ein Bereich mit
geteilter Einspritzung festgelegt sind, in dem die Kraftstoffeinspritzung
durch Ausführen
der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung getrennt ausgeführt wird,
und wobei die Kraftstoffeinspritzung folgendermaßen gesteuert wird:
Dass
während
eines Überganges
von dem Bereich zum Stoppen der Einspritzung zu dem Bereich mit geteilter
Einspritzung die Voreinspritzung zuerst gestartet wird, bei der
eine Menge gewährleistet
wird, die zum Ausbilden der Verbrennungsumgebung erforderlich ist,
und dass dann die Haupteinspritzung gestartet wird, und
Dass
während
eines Überganges
von dem Bereich mit der geteilten Einspritzung zu dem Bereich zum Stoppen
der Einspritzung die Haupteinspritzung gestoppt wird, während die
Voreinspritzung der Menge fortgesetzt wird, die zum Ausbilden der
Verbrennungsumgebung erforderlich ist, und dass dann die Voreinspritzung
gestoppt wird.
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Bei
diesem Aufbau wird die Voreinspritzung fortgesetzt, nachdem die
Haupteinspritzung gestoppt wurde, und zwar während des Überganges von der geteilten
Einspritzung zu dem Einspritzstopp, so dass die Verbrennungsumgebung
zum Fördern
der Zündung
in den Zylindern aufrechterhalten wird, bis die Kraftstoffeinspritzung
gestoppt wird, während
der Wiederaufnahme der geteilten Einspritzung nach dem Einspritzstopp
wird die Voreinspritzung vor der Haupteinspritzung erneut gestartet,
so dass die Haupteinspritzung erneut gestartet wird, nachdem die
Verbrennungsumgebung gewährleistet
wurde. Daher vermeidet das Steuerverfahren eine einzige Ausführung der
Haupteinspritzung ohne Voreinspritzung, und es gewährleistet,
dass die Verbrennungsumgebung zum Fördern der Zündung zu der Zeit der Ausführung der
Haupteinspritzung vorgesehen wird. Infolgedessen beschränkt das
Verfahren in wirksamer Weise eine Erhöhung der Verbrennungsgeräusche und
das Auftreten einer Momentenschwankung, was mit Änderungen der Verbrennungsumgebung
verknüpft
ist.
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Daher
ermöglicht
es dieser Aufbau, dass ein sanfter Übergang von der geteilten Einspritzung
zu dem Einspritzstopp oder eine sanfte Wiederaufnahme der geteilten
Einspritzung nach dem Einspritstopp erreicht werden.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Aspekt kann zu einer Zeit eines Starts/Stopps
der Voreinspritzung während
des Übergangs
zwischen dem Bereich zum Stoppen der Einspritzung und dem Bereich
mit geteilter Einspritzung die Kraftstoffeinspritzung so gesteuert
werden, dass die Menge der Voreinspritzung zwischen „0" und jener Menge,
die zum Ausbilden der Verbrennungsumgebung erforderlich ist, allmählich erhöht/verringert
wird.
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Durch
diesen Aufbau beschränkt
das Steuerverfahren starke Änderungen
der Verbrennungsumgebung in den Zylindern, und es lindert die Probleme, die
mit Änderungen
der Verbrennungsumgebung verknüpft
sind wie zum Beispiel eine Erhöhung
der Verbrennungsgeräusche,
ein Auftreten einer Momentenschwankung, etc., in dem die Voreinspritzmenge
zu der Zeit eines erneuten Startes/Stopps der Voreinspritzung während des Übergangs
zwischen dem Bereich mit geteilter Einspritzung und dem Bereich
zum Stoppen der Einspritzung allmählich geändert wird.
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Daher
ermöglicht
es dieser Aufbau, einen noch sanfteren Übergang von der geteilten Einspritzung
zu dem Einspritzstopp oder eine noch sanftere Wiederaufnahme der
geteilten Einspritzung nach dem Einspritzstopp zu erreichen.
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Die
vorstehend genannten sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen ersichtlich, wobei die selben Bezugszeichen zum Darstellen
von ähnlichen
Bauelementen verwendet werden, und wobei:
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1 zeigt
eine schematische Ansicht eines Aufbaus eines Kraftstoffeinspritzsteuergerätes einer Dieselkraftmaschine
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 zeigt
ein Flussdiagramm einer Verarbeitungsprozedur einer Routine zum
Berechnen einer Einspritzdauer bei dem Ausführungsbeispiel;
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3 zeigt
eine schematische Ansicht, die ein Kennfeld zum Bestimmen einer
entgültigen
Einspritzmenge exemplarisch darstellt, dass bei der Routine zum
Berechnen der Einspritzdauer bei dem Ausführungsbeispiel verwendet wird;
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4 zeigt
eine schematische Ansicht, die das Festlegen des Bereiches unter
Berücksichtigung der Änderung
des Modus der Einspritzung bei dem Ausführungsbeispiel exemplarisch
darstellt;
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5 zeigt
eine schematische Ansicht eines exemplarischen Kennfelds zum Bestimmen
einer Voreinspritzmenge, das bei der Routine verwendet wird;
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6 zeigt
eine schematische Ansicht, die das Festlegen der Bereiche unter
Berücksichtigung der Änderung
der Form der Kraftstoffeinspritzung bei dem Ausführungsbeispiel exemplarisch
darstellt;
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7(a) bis 7(h) zeigen
schematische Ansichten, die den Übergang
der Form der Kraftstoffeinspritzung bei dem Ausführungsbeispiel darstellen; und
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8(a) bis 8(g) zeigen
schematische Ansichten, die den Übergang
der Form der Kraftstoffeinspritzung bei einem herkömmlichen
Kraftstoffeinspritzsteuergerät
darstellen.
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Ein
Ausführungsbeispiel,
bei dem das Kraftstoffeinspritzsteuergerät für die Dieselkraftmaschine gemäß der Erfindung
ausgeführt
wird, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
im Einzelnen beschrieben.
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Die 1 zeigt
eine schematische Ansicht, die einen Aufbau eines Kraftstoffeinspritzsteuergerätes einer
Akkumulator-Dieselkraftmaschine
darstellt, die bei einem Fahrzeug eingebaut ist. Der Ausbau der
Dieselkraftmaschine wird unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben.
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Die
Dieselkraftmaschine 1 hat eine Vielzahl Zylinder (4 Zylinder
bei dem Ausführungsbeispiel)
#1 bis #4. Jeder Zylinder #1 bis #4 ist mit einer Einspritzvorrichtung 2 versehen,
die Kraftstoff in die Brennkammer des Zylinders einspritzt. Eine
Kraftstoffeinspritzung aus den Einspritzvorrichtungen 2 in
die Zylinder #1 bis #4 wird dadurch gesteuert, dass elektromagnetische
Einspritzsteuerventile 3 eingeschaltet und ausgeschaltet
werden.
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Die
Einspritzvorrichtungen 2 sind mit einer Common-Rail 4 verbunden,
die ein Rohr zum Akkumulieren eines gemeinsamen Druckes für die Zylinder
ist. Hauptsächlich
wird Kraftstoff in die Common-Rail 4 aus der entsprechenden
Einspritzvorrichtung 2 in den entsprechenden Zylinder #1
bis #4 der Kraftmaschine 1 eingespritzt, während das
entsprechende elektromagnetische Einspritzsteuerventil 3 geöffnet ist.
Ein relativ hoher Druck entsprechend dem Kraftstoffeinspritzdruck
wird fortlaufend in der Common-Rail 4 akkumuliert. Um einen
derart hohen Kraftstoffdruck zu akkumulieren, ist die Common-Rail 4 mit
einem Ausstoßanschluss 6a einer
Zuführungspumpe 6 über ein
Zuführungsrohr 5 verbunden.
Ein Rückschlagventil 7 ist
im Laufe des Zuführungsrohres 5 vorgesehen.
Das Rückschlagventil 7 ermöglicht eine
Zufuhr von Kraftstoff von der Zuführungspumpe 6 zu der
Common-Rail 4, und es begrenzt eine Umkehr des Kraftstoffes
aus der Common-Rail 4 zu der Zuführungspumpe 6.
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Die
Zuführungspumpe 6 ist über einen
Einlassanschluss 6b mit einem Kraftstoffbehälter 8 verbunden.
Ein Filter 9 ist zwischen dem Einlassanschluss 6b der
Zuführungspumpe 6 und
dem Kraftstoffbehälter 8 vorgesehen.
Die Zuführungspumpe 6 zieht
Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 8 über den Filter 9 ein,
und sie bewirkt eine Hin- und Herbewegung eines Tauchkolbens unter
Verwendung eines Nockens (nicht gezeigt), der synchron mit der Drehung
der Kraftmaschine 1 angetrieben wird. Die Zuführungspumpe 6 hebt
somit den Kraftstoffdruck auf einen vorbestimmten erforderlichen
Druck an. Die Zuführungspumpe 6 führt einen
Hochdruckkraftstoff zu der Common-Rail 4 zu.
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Ein
Drucksteuerventil 10 ist nahe dem Ausstoßanschluss 6a der
Zuführungspumpe 6 vorgesehen.
Das Drucksteuerventil 10 steuert den Druck des Kraftstoffes,
der aus dem Ausstoßanschluss 6a zu der
Common-Rail 4 ausgestoßen
wird (das heißt
es steuert die ausgestoßene
Kraftstoffmenge). Beim Aufnehmen eines EIN-Signales schließt das Drucksteuerventil 10 seinen
Ventilkörper,
um eine Zufuhr des Kraftstoffes aus dem Ausstoßanschluss 6a zu der
Common-Rail 4 zu ermöglichen.
Beim Aufnehmen eines AUS-Signales öffnet das Drucksteuerventil 10 seinen
Ventilkörper,
damit überschüssiger Kraftstoff
zurückkehrt,
der nicht aus dem Ausstoßanschluss 6a ausgestoßen wird,
und zwar von einem Rückführungsanschluss 6c der
Zuführungspumpe 6 zu
dem Kraftstoffbehälter 8 über ein
Rückführungsrohr 11.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist die Common-Rail 4 mit einem Entlastungsventil 12 versehen. Wenn
eine vorbestimmte Bedingung erfüllt
ist, dann wird das Enlastungsventil 12 geöffnet, so
dass der Hochdruckkraftstoff in der Common-Rail 4 zu den Kraftstoffbehälter 8 über das
Rückführungsrohr 11 zurückkehrt.
Der Druck in der Common-Rail 4 wird somit verringert.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
können
die Einspritzvorrichtungen 2 eine Einspritzung einer sehr kleinen
Kraftstoffmenge („Voreinspritzung") in die entsprechenden
Zylinder #1 bis #4 durchführen,
um eine Verbrennungumgebung auszubilden, die die Zündung fördert, bevor
eine Einspritzung einer Hauptkraftstoffmenge („Haupteinspritzung") zum Erzeugen der
Kraftmaschinenabgabe durchgeführt wird.
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Darüber hinaus
sind bei dem Ausführungsbeispiel
ein Einlasskanal 13 und ein Auslasskanal 14 mit
den Brennkammern der Dieselkraftmaschine 1 verbunden. Der
Einlasskanal 13 ist mit einem Drosselventil (nicht gezeigt)
versehen. Durch Öffnen
und Schließen
des Drosselventils wird die Durchsatzrate der Einlassluft eingestellt,
die in die Brennkammern eingeführt
wird.
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Der
Einlasskanal 13 ist mit einem Verdichter 92 eines
Turboladers 91 versehen, der eine Superladevorrichtung
bildet. Der Auslasskanal 14 ist mit einer Turbine 93 des
Turboladers 91 versehen. Wie dies allgemein bekannt ist,
nutzt der Turbolader 91 Energie von einem Abgas, um die
Turbine 93 zu drehen, so dass der Verdichter 92,
der coaxial zu der Turbine 93 ist, gedreht wird, um den
Druck der Einlassluft anzuheben. Durch diese Betrieb wird eine Luft
mit hoher Dichte in die Brennkammern geladen, um eine Verbrennung
von großen
Kraftstoffmengen zu ermöglichen,
wodurch die Abgabe der Dieselkraftmaschine 1 erhöht wird.
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Eine
Glühkerze 16 ist
in jeder Brennkammer der Dieselkraftmaschine 1 vorgesehen.
Die Glühkerzen 16 sind
Startunterstützungsvorrichtungen,
die durch Einspeisen eines Stromes durch ein Glührelais 1 unmittelbar
vor dem Start der Kraftmaschine erwärmt werden, so dass sie glühen. Ein
Teil des eingespritzten Kraftstoffes wird zu jeder erwärmten Glühkerze 16 gesprüht, um so
die Zündung
und die Verbrennung zu fördern.
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Verschiedene
Sensoren und dergleichen sind bei der Dieselkraftmaschine zum Erfassen
des Zustandes der Kraftmaschine vorgesehen. Die Sensoren und dergleichen
bilden eine Zustandserfassungseinrichtung bei diesem Ausführungsbeispiel. Ein
Beschleunigungsvorrichtungssensor 21 zum Erfassen des Beschleunigungsvorrichtungsbetätigungsbetrages
ACCP ist nämlich
nahe einem Beschleunigungspedal 15 vorgesehen. Nahe dem
Beschleunigungsvorrichtungssensor 21 ist ein Komplettschließschalter 22 vorgesehen,
der ein Komplettschließsignal
abgibt, wenn der Niederdrückungsbetrag
des Beschleunigungspedals 15 0 beträgt.
-
Ein
Einlassluftdrucksensor 23 ist mit dem Einlasskanal 13 über einen
Filter 17 und ein Unterdruckschaltventil (VSV) 18 verbunden.
Unter Verwendung des Einlassluftdrucksensors 23 wird der Druck
der Einlassluft in dem Einlasskanal 13 erfasst (der Ladedruck,
wenn die Einlassluft durch den Turbolader 91 geladen wird).
-
Ein
Wassertemperatursensor 24 zum Erfassen der Temperatur eines
Kühlwassers
ist in einem Zylinderblock der Dieselkraftmaschine 1 vorgesehen.
-
Die
Dieselkraftmaschine 1 ist außerdem mit einem Starter 19 zum
Starten der Kraftmaschine 1 versehen. Der Starter 19 ist
mit einem Starterschalter 25 zum Erfassen des Betriebszustandes
des Starters 19 versehen. Der Starterschalter 25 gibt
ein Starter-EIN-Signal
zu der Zeit eines Startes der Dieselkraftmaschine 1 ab,
wenn ein Zündschalter
(nicht gezeigt) von einer AUS-Position zu einer START-Position durch
einen Fahrer betätigt
wird, und infolgedessen wird der Starter betrieben (das Kurbeln
wird durchgeführt).
Wenn der Zündschalter
von der START-Position zu einer EIN-Position zurückkehrt, nach das Starten der
Dieselkraftmaschine 1 abgeschlossen wurde (oder nach dem
ein vollständiger Verbrennungszustand
eingerichtet wurde) oder nach dem das Starten der Dieselkraftmaschine 1 fehlerhaft war,
dann gibt der Starterschalter 25 ein Starter-AUS-Signal
ab.
-
Darüber hinaus
ist das Rückführungsrohr 11 mit
einem Kraftstofftemperatursensor 26 zum Erfassen der Kraftstofftemperatur
versehen. Die Common-Rail 4 ist mit einem Kraftstoffdrucksensor 27 zum
Erfassen des Kraftstoffdruckes in der Common-Rail 4 versehen.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist ein Kurbelwinkelsensor 28 nahe einem Pulsgeber vorgesehen,
der an einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) der Dieselkraftmaschine 1 vorgesehen
ist. Eine Drehung wird von der Kurbelwelle zu einer Nockenwelle
(nicht gezeigt) übertragen,
um Einlassventile 31 und Auslassventile 32 über einen
Steuerriemen und dergleichen zu öffnen
und zu schließen.
Die Nockenwelle ist so angeordnet, dass sie sich mit der halben
Drehzahl der Kurbelwelle dreht. Ein Nockenwinkelsensor 29 ist nahe
einem Pulsgeber vorgesehen, der an der Nockenwelle vorgesehen ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird auf der Grundlage von Pulssignalen von den Sensoren 28, 29 die
Kraftmaschinendrehzahl Ni berechnet, und der Kurbelwinkel und der
obere Todpunkt des entsprechenden Zylinders #1 bis #4 wird berechet
(die Zylinder werden unterschieden).
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Ein
Einlasslufttemperatursensor 30 zum Erfassen der Einlasslufttemperatur
ist nahe einem Luftreiniger (nicht gezeigt) vorgesehen, der an einem Einlass
des Einlasskanals 13 vorgesehen ist.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
3 ist eine elektronische Steuereinheit (ECU) 51 zum Ausführen von
verschiedenen Steuerungen der Dieselkraftmaschine 1 vorgesehen.
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Die
ECU 51 gibt Erfassungssignale von dem Beschleunigungsvorrichtungssensor 21,
dem Einlassluftdrucksensor 23, dem Wassertemperatursensor 24,
dem Kraftstofftempertursensor 26, dem Kraftstoffdrucksensor 27,
dem Kurbelwinkelsensor 28, dem Einlasslufttemperatursensor 30,
dem Komplettschließschalter 22,
dem Starterschalter 25 etc. ein. Auf der Grundlage der
Erfassungssignale steuert die ECU 51 in geeigneter Weise
die Elektromagnetventile 3, das Drucksteuerventil 10,
das Entlastungsventil 12, das VSV 18 etc. Als
ein Teil einer derartigen Kraftmaschinensteuerung führt die
ECU 51 eine Kraftstoffeinspritzsteuerung durch.
-
Die
Kraftstoffeinspritzsteuerung, die durch die ECU 51 ausgeführt wird,
wird nun unter Bezugnahme auf die 2 bis 7 beschrieben.
-
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
führt die Kraftmaschine 1 die „normale
Einspritzung" durch, bei
der eine erforderliche Kraftstoffmenge bei einem einzigen Vorgang
eingespritzt wird, und sie führt
außerdem
eine „geteilte
Einspritzung" durch,
bei der eine erforderliche Kraftstoffmenge in zwei separaten Stufen
eingespritzt wird, das heißt
die „Haupteinspritzung" und die „Voreinspritzung".
-
Die
Kraftstoffeinspritzsteuerung für
die normale Einspritzung wird folgender Maßen durchgeführt. Für die Kraftstoffeinspritzung
bei der normalen Einspritzung berechnet die ECU 51 zuerst
eine einzuspritzende Kraftstoffmenge („endgültige einzuspritzende Kraftstoffmenge") und eine Kraftstoffeinspritzzeitgebung
gemäß dem Betriebszustand
der Dieselkraftmaschine 1. darüber hinaus berechnet die ECU 51 auf
der Grundlage des Einspritzdruckes gemäß dem Druck des in der Common-Rail 4 akkumulierten Kraftstoffes
und der Kraftmaschinendrehzahl eine Kraftstoffeinspritzdauer, die
dazu erforderlich ist, dass die berechnete endgültige einzuspritzende Kraftstoffmenge
gewährleistet
wird.
-
Wenn
die berechnete Einspritzzeitgebung erreicht wird, dann öffnet die
ECU 51 das Elektromagnetventil 3 der entsprechenden
Einspritzvorrichtung 2, um so die Einspritzung des Hochdruckkraftstoffes aus
der Common-Rail 4 in den entsprechenden Zylinder #1 bis
#4 zu starten. Nachdem die erforderliche Kraftstoffmenge dadurch
eingespritzt wurde, dass der geöffnete
Zustand des Elektromagnetventils 3 für die berechnete Einspritzdauer
aufrechterhalten wird, schließt
die ECU 51 das Elektromagnetventil 3, um die Kraftstoffeinspritzung
zu beenden.
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Für die Kraftstoffeinspritzung
bei der geteilten Einspritzung berechnet die ECU 51 eine
einzuspritzende Hauptkraftstoffmenge und eine einzuspritzende Voreinspritzmenge,
in dem die berechnete endgültige
einzuspritzende Kraftstoffmenge für die beiden Einspritzungen
verteilt wird. Darüber
hinaus berechnet die ECU 51 die Einspritzdauern für die beiden
Einspritzungen, das heißt
eine Voreinspritzdauer und eine Haupteinspritzdauer gemäß der gegenwärtigen Kraftmaschinendrehzahl
und dem gegenwärtigen
Einspritzdruck. Wenn die berechnete Einspritzzeitgebung erreicht
wird, dann öffnet
die ECU 51 das Elektromagnetventil 3 der entsprechenden
Einspritzvorrichtung 2 für die Voreinspritzdauer, um
die Voreinspritzmenge einzuspritzen, das heißt eine sehr kleine Kraftstoffmenge
in den entsprechenden Zylinder #1 bis #4. Nachfolgend schließt die ECU 51 vorübergehend
das Elektromagnetventil 3. Nach einer angemessenen Schließdauer des
Elektromagnetventils 3, das heißt beim vorübergehenden Stoppen der Kraftstoffeinspritzung öffnet die
ECU 51 das Elektromagnetventil 3 erneut, um die
Hauptkraftstoffmenge einzuspritzen. Danach beendet die ECU 51 die Kraftstoffeinspritzung.
-
Die 2 zeigt
ein Flussdiagramm, das eine „Routine
zum Berechnen der Einspritzdauer" darstellt,
bei der eine einzuspritzende Kraftstoffmenge (Einspritzdauer) für eine Kraftstoffeinspritzung
gemäß der vorstehenden
Beschreibung berechnet wird. Der Prozess der „Routine zum Berechnen der
Einspritzdauer" wird
als ein Interrupt periodisch jeweils in vorbestimmten Kurbelwinkeln
durch die ECU 51 ausgeführt.
-
Wenn
der Prozess zu dieser Routine fortschreitet, dann berechnet die
ECU 51 zuerst eine endgültige
Einspritzmenge „gfin" gemäß dem gegenwärtigen Betriebszustand
der Dieselkraftmaschine 1 bei einem Schritt 10.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird
die endgültige
Einspritzmenge unter Bezugnahme auf ein Berechnungskennfeld auf
der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl „Ne" und des Beschleunigungsvorrichtungsbetätigungsbetrages" ACCP" bestimmt, wie dies
an Hand eines Beispieles in der 3 gezeigt
ist.
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Nachfolgend
bestimmt die ECU 51 bei einem Schritt 11, ob der
gegenwärtige
Betriebszustand der Kraftmaschine 1 in einem Bereich („Bereich
zur Ausführung
einer geteilten Einspritzung")
ist, der zum Ausführen
der „geteilten
Einspritzung" voreingestellt ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind ein Bereich zum Ausführen
einer „normalen
Einspritzung" („Bereich
zum Ausführen
einer normalen Einspritzung") und
der Bereich zum Ausführen
einer geteilten Einspritzung so festgelegt, wie dies an Hand eines
Beispieles in der 4 gezeigt ist. Ein Bereich mit
niedriger Drehzahl und niedriger Last, in dem die Kraftmaschinendrehzahl
weniger als 6000 [U/min] beträgt und
die endgültige
Einspritzmenge weniger als 60 [mm3/Hub]
beträgt,
wird nämlich
als ein „Ausführungsbereich
mit geteilter Einspritzung" festgelegt, und
der andere Bereich wird als ein „Ausführungsbereich mit normaler
Einspritzung" festgelegt.
-
Falls
bestimmt wird, dass der gegenwärtige Betriebszustand
in dem „Ausführungsbereich
mit der normalen Einspritzung" ist
(„NEIN" bei dem Schritt 11),
dann schreitet die ECU 51 zu einen Schritt 12. Bei
dem Schritt 12 berechnet die ECU 51 eine Einspritzdauer „tgfin", die dazu erforderlich
ist, dass die berechnete endgültige
Einspritzmenge gewährleistet wird,
und zwar gemäß der gegenwärtigen endgültigen Einspritzmenge „gfin" und dem Einspritzdruck „pcr". Danach beendet
die ECU 51 vorübergehend die
Verarbeitung der Routine.
-
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
wird der Wert der Einspritzdauer [die Haupteinspritzdauer oder die
Voreinspritzdauer, falls in dem Ausführungsbereich der geteilten
Einspritzung] auf „0" festgelegt, falls
die berechnete Einspritzmenge gleich oder kleiner als „0" ist. In einem derartigen
Fall wird die entsprechende Kraftstoffeinspritzung nicht ausgeführt, wie
dies selbstverständlich
ist.
-
Falls
im Gegensatz dazu bestimmt wird, dass der gegenwärtige Kraftmaschinenbetriebszustand
in dem „Ausführungsbereich
der geteilten Einspritzung" ist, „JA" bei dem Schritt 11),
dann schreitet die ECU 51 zu einem Schritt 20.
-
Bei
dem Schritt 20 berechnet die ECU 51 eine Voreinspritzmenge „qpl" gemäß den gegenwärtigen Kraftmaschinenbetriebszuständen wie
zum Beispiel die endgültige
Einspritzmenge, die gegenwärtige
Kraftmaschinendrehzahl, etc.. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Voreinspritzmenge
unter Bezugnahme auf ein Berechnungskennfeld bestimmt, das an Hand
eines Beispieles in der 5 gezeigt ist.
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Falls
bei diesem Ausführungsbeispiel
die endgültige
Einspritzmenge zumindest „0" beträgt, dann
wird die Voreinspritzmenge auf „2" [mm3/Hub] festgelegt.
Falls die endgültige
Einspritzmenge höchstens –10" [mm3/Hub]
beträgt,
dann wird die Voreinspritzmenge auf „0" festgelegt. Falls die endgültige Einspritzmenge
innerhalb des Bereiches von „–10" bis „0" [mm3/Hub]
ist, dann wird die Voreinspritzmenge innerhalb des Bereiches von „0" bis „2" [mm3/Hub]
allmählich
geändert.
Der Wert „2" [mm3/Hub]
ist als eine Voreinspritzmenge festgelegt, die erforderlich und
ausreichend ist, dass eine Verbrennungsumgebung ausgebildet wird,
die die Zündung
fördert,
und zwar angesichts vorgegebener Änderungen der Einspritzung
von den Einspritzvorrichtungen 2 der Dieselkraftmaschine 1 von
diesem Ausführungsbeispiel.
-
Nachfolgend
legt die ECU 51 bei einem Schritt 21 einen Wert
[gfin – qpl]
fest, der dadurch erhalten wird, dass die Voreinspritzmenge von
der berechneten endgültigen
Einspritzmenge subtrahiert wird, und zwar als eine Haupteinspritzmenge
[gfinm]. Nachfolgend bestimmt die ECU 51 bei Schritten 22 und 23 Einspritzdauern
hinsichtlich der Haupteinspritzmenge und der Voreinspritzmenge,
die gemäß der vorstehenden
Beschreibung festgelegt sind, und zwar eine Haupteinspritzdauer
[tgfinm] und eine Voreinspritzdauer [tgpl] jeweils gemäß der gegenwärtigen Kraftmaschinendrehzahl
und dem Einspritzdruck. Danach beendet die ECU 51 vorübergehend die
Verarbeitung der Routine.
-
Auf
Grund der vorstehend beschriebenen „Routine zum Berechnen der
Einspritzdauer" ist
es möglich,
den „Ausführungsbereich
mit geteilter Einspritzung" in
vier Bereiche einzuteilen, die in der 6 gezeigt
sind, und zwar gemäß unterschiedlichen
Einspritzformen. Wie dies in der 6 angegeben
ist, sind die vier Bereiche folgendermaßen eingeteilt:
Eine Linie
von „2" [mm3/Hub]
bei der endgültigen
Einspritzmenge, bei der die Haupteinspritzmenge zu „0" wird.
Eine
Linie von „0" bei der endgültigen Einspritzmenge,
bei der die Voreinspritzmenge eine Reduzierung von dem Wert „2" startet, der dazu
erforderlich ist, dass die Vorstehend erwähnte geeignete Verbrennungsumgebung
ausgebildet wird.
Eine Linie von „–10" [mm3/Hub] bei
der endgültigen Kraftstoffmenge,
die dann eingespritzt wird, wenn die Voreinspritzmenge auch gleich
oder kleiner als „0" wird.
-
Diese
Bereiche werden nachfolgend beschrieben.
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<Bereich I: „Bereich mit geteilter Einspritzung">
-
In
einem Bereich I, in dem die endgültige
Einspritzmenge größer als „2" [mm3/Hub]
ist, wird die Haupteinspritzmenge, die als ein Wert festgelegt ist, der
dadurch erhalten wird, dass die Voreinspritzmenge von der endgültigen Einspritzmenge
subtrahiert wird, bei einer Verringerung der endgültigen Einspritzmenge
reduziert. Für
die Voreinspritzmenge in diesem Bereich wird eine Menge von „2" [mm3/Hub] gewährleistet,
die dazu erforderlich ist, dass die geeignete Verbrennungsumgebung
gewährleistet
wird. In diesem Bereich wird daher die „geteilte Einspritzung" ausgeführt, bei
der die „Voreinspritzung" mit der Einspritzmenge,
die dazu erforderlich ist, dass die geeignete Verbrennungsumgebung
ausgebildet wird, von der „Haupteinspritzung" gefolgt wird.
-
<Bereich II-1: „Grenzbereich">
-
In
einem Bereich, in dem die endgültige
Einspritzmenge zumindest „0" aber höchstens „2" [mm3/Hub]
beträgt,
wird die Einspritzmenge gleich oder weniger als „0", und die Haupteinspritzung wird gestoppt.
Jedoch wird die Einspritzmenge von „2" [mm3/Hub] für die Voreinspritzung
gewährleistet,
die dazu erforderlich ist, dass die geeignete Verbrennungsumgebung
ausgebildet wird. Daher wird in dem Bereich, in dem die endgültige Einspritzmenge
innerhalb des Bereiches von „0" bis „2" [mm3/Hub]
ist, nur die Voreinspritzung mit jener Menge ausgeführt, die dazu
erforderlich ist, dass die geeignete Verbrennungsumgebung ausgebildet
wird. In diesem Bereich wird die Haupteinspritzung nicht durchgeführt, so dass
die Dieselkraftmaschine 1 im Wesentlichen keine Abgabe erzeugt.
Jedoch wird der Zustand aufrechterhalten, in dem die geeignete Verbrennungsumgebung
in den Zylindern ausgebildet wird.
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<Bereich II-2: „Übergangsbereich">
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Wenn
die endgültige
Einspritzmenge weniger als „0" beträgt, dann
wird die Voreinspritzmenge von „2" [mm3/Hub] allmählich reduziert,
die dazu erforderlich ist, dass die geeignete Verbrennungsumgebung
ausgebildet wird. In einem Bereich unter einer endgültigen Einspritzmenge
von „–10" [mm3/Hub],
bei dem die Voreinspritzmenge gleich „0" wird, wird die Voreinspritzmenge innerhalb
des Bereiches zwischen „0" und „2" [mm3/Hub]
allmählich
geändert.
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<Bereich III: „Bereich zum Stoppen der Einspritzung">
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Wenn
die endgültige
Einspritzmenge gleich oder kleiner als „–10" [mm3/Hub] beträgt, dann
wird die Voreinspritzmenge gleich oder kleiner als „0", und zwar neben
der Haupteinspritzmenge. Daher wird in diesem Bereich die Kraftstoffeinspritzung
vollständig gestoppt.
-
Die 7(a) bis 7(h) zeigen
einen Übergang der
Form der Kraftstoffeinspritzung von der geteilten Einspritzung zu
dem Einspritzstopp oder von dem Einspritzstopp zu einer Wiederaufnahme
der geteilten Einspritzung bei dem Ausführungsbeispiel mit der vorstehend
beschriebenen Festlegung der Bereiche.
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Während des
Prozesses von der geteilten Einspritzung zu dem Einspritzstopp ändert sich
die Form der Kraftstoffeinspritzung bei einer Verringerung der endgültigen Einspritzmenge
in der Reihenfolge von der 7(a) zu
der 7(h). Das heißt:
Während die Voreinspritzung aufrechterhalten
wird, bei der eine effektive Einspritzmenge gewährleistet wird, wird die Haupteinspritzmenge
zusammen mit der endgültigen
Einspritzmenge reduziert, um so die Haupteinspritzung zu stoppen,
während
die geeignete Verbrennungsumgebung aufrechterhalten wird [7(a) bis 7(d)].
-
Für eine Weile
nach dem Stopp der Haupteinspritzung wird die Voreinspritzung mit
der effektiven Menge einmal ausgeführt, um so die geeignete Verbrennungsumgebung
in den Zylindern aufrecht zu erhalten [7(d) bis 7(f)].
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Danach
wird die Voreinspritzmenge zusammen mit der endgültigen Einspritzmenge allmählich reduziert,
bis die Voreinspritzung gestoppt wird. Somit wird die Kraftstoffeinspritzung
vollständig
gestoppt [7(f) bis 7(h)].
-
Während des
Prozesses nach dem Einspritzstopp zu der Wiederaufnahme der geteilten
Einspritzung ändert
sich die Form der Kraftstoffeinspritzung bei einer Vermehrung der
endgültigen
Einspritzmenge in der umgekehrten Reihenfolge, das heißt in der
Reihenfolge von der 7(h) zu der 7(a). Das heißt:
Nach dem vollständigen Stopp
der Kraftstoffeinspritzung wird zunächst die Voreinspritzung erneut
gestartet. Die Voreinspritzmenge wird von „0" zu der effektiven Einspritzmenge bei
einer Vermehrung der endgültigen
Einspritzmenge allmählich
vermehrt [7(h) bis 7(f)].
-
Nachdem
die Voreinspritzmenge auf die effektive Einspritzmenge vermehrt
wurde, wird die Voreinspritzung mit jener Einspritzmenge für eine Weile fortgesetzt,
wodurch in zuverlässiger
Weise die geeignete Verbrennungsumgebung ausgebildet wird [7(f) bis 7(d)].
-
Nachdem
die geeignete Verbrennungsumgebung in den Zylindern ausgebildet
wurde, wir die Haupteinspritzung erneut gestartet [7(d) bis 7(a)].
-
Somit
gewährleistet
das Kraftstoffeinspritzsteuergerät
für eine
Dieselkraftmaschine von diesem Ausführungsbeispiel in zuverlässiger Weise
die geeignete Verbrennungsumgebung in den Zylindern zu der Zeit
eines Stopps/Neustart der Haupteinspritzung während des Überganges von der geteilten
Einspritzung, bei der die Voreinspritzung vor der Haupteinspritzung
ausgeführt
wird, zu dem Einspritzstopp, und während der Wiederaufnahme der
geteilten Einspritzung von dem Einspritzstopp.
-
Wie
dies aus der vorherigen Beschreibung ersichtlich ist, hat das Kraftstoffeinspritzsteuergerät für die Dieselkraftmaschine
von diesem Ausführungsbeispiel
die folgenden Vorteile.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
wird der „Grenzbereich" (II-1)" in dem nur die Voreinspritzung durchgeführt wird,
während
eine Einspritzmenge gewährleistet
wird, die dazu erforderlich ist, dass die geeignete Verbrennungsumgebung
ausgebildet wird, in einem Bereich zwischen dem „Bereich (I) mit geteilter Einspritzung", in dem die Voreinspritzung
von der Haupteinspritzung gefolgt wird, und dem Bereich zum Stoppen
der Einspritzung (III)" festgelegt,
in dem die Kraftstoffeinspritzung in die Kraftmaschine gestoppt
wird. Während
des Überganges
von der geteilten Einspritzung zu dem Einspritzstopp wird die Haupteinspritzung
zunächst
gestoppt, während
die Voreinspritzung aufrechterhalten wird, bei der die zum Ausbilden
der geeigneten Verbrennungsumgebung erforderliche Einspritzmenge
gewährleistet wird.
Danach wird die Voreinspritzung gestoppt. Zur Wiederaufnahme der
geteilten Einspritzung nach dem Einspritzstopp wird die Voreinspritzung
mit der gewährleisteten
effektiven Einspritzmenge erneut gestartet. Danach wird die Haupteinspritzung
erneut gestartet. Somit vermeidet das Gerät die Ausführung der Haupteinspritzung
allein ohne dass die geeignete Verbrennungsumgebung in den Zylindern
ausgebildet wird. Somit wird die geeignete Verbrennungsumgebung
zur Zeit der Ausführung
der Haupteinspritzung stets gewährleistet,
wodurch in wirksamer Weise die Probleme gelindert werden, die mit
den Änderungen
der Verbrennungsumgebung verknüpft
sind, wie zum Beispiel eine Erhöhung
der Verbrennungsgeräusche,
ein Auftreten der Momentenschwankung etc.. Folglich erreicht das
Ausführungsbeispiel
einen sanften Übergang
von der geteilten Einspritzung zu dem Einspritzstopp und eine sanfte
Wiederaufnahme der geteilten Einspritzung nach dem Einspritzstopp.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
wird der „Übergangsbereich
(II-2)" in dem die Kraftstoffeinspritzung
derart durchgeführt
wird, dass die Voreinspritzmenge zwischen „0" und einer Voreinspritzmenge allmählich geändert wird,
die dazu erforderlich ist, dass die geeignete Verbrennungsumgebung
ausgebildet wird (zum Beispiel „2" [mm3/Hub])
zwischen dem „Grenzbereich" und dem „Bereich
zum Stoppen der Einspritzung" festgelegt.
Zu der Zeit eines Neustarts/Änderung
der Voreinspritzung während
eines Übergangs
zwischen dem „Grenzbereich" und dem „Bereich
zum Stoppen der Einspritzung" wird
die Kraftstoffeinspritzsteuerung so durchgeführt, dass die Voreinspritzmenge
zwischen „0" und der vorstehend
erwähnten
effektiven Menge allmählich
vermehrt/verringert wird. Daher lindert das Ausführungsbeispiel starke Änderungen
der Verbrennungsumgebung in den Zylindern zu der Zeit des Neustarts/Stopps
der Voreinspritzung, und es reduziert daher noch wirksamer die Probleme,
die mit Änderungen
der Verbrennungsumgebung verknüpft
sind, wie zum Beispiel eine Erhöhung
der Verbrennungsgeräusche,
das Auftreten der Momentenschwankung etc.
-
Das
vorstehend beschriebene Kraftstoffeinspritzsteuergerät für eine Dieselkraftmaschine
des Ausführungsbeispieles
kann folgendermaßen
abgewandelt werden.
-
Die
Werte, die Form der Berechnungskennfelder, die festgelegten Bereiche
der verschiedenen Einspritzbereiche, die sich auf die Kraftstoffeinspritzsteuerung
beziehen, und dergleichen bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
sind willkürlich,
und sie können
in geeigneter Weise gemäß den Charakteristika
der Dieselkraftmaschine geändert
werden, auf die das Kraftstoffeinspritzsteuergerät angewendet wird, ohne dass
der Umfang der Erfindung verlassen wird.
-
Die
Verfahren zum Bestimmen der endgültigen
Einspritzmenge, der Haupteinspritzmenge und der Voreinspritzmenge
oder ihrer entsprechenden Einspritzdauern sind willkürlich. Das
heißt,
dass diese Verfahren nicht auf die Verfahren des Ausführungsbeispieles
beschränkt
sind, sondern dass sie in geeigneter Weise geändert werden können. Solange die
Zeit des Stopps/Neustarts der Haupteinspritzung während des Überganges
von der geteilten Einspritzung zu dem Einspritzstopp und während der
Wiederaufnahme der geteilten Einspritzung nach dem Einspritzstopp
läuft,
wird die effektive Voreinspritzung aufrechterhalten, so dass eine
geeignete Verbrennungsumgebung in den Zylindern ohne Fehler gewährleistet
wird, ist es möglich,
in wirksamer Weise die Probleme zu lindern, die mit Änderungen
der Verbrennungsumgebung verknüpft
sind, wie zum Beispiel eine Erhöhung
der Verbrennungsgeräusche, das
Auftreten der Momentenschwankung, etc., so dass der Übergang
und die Wiederaufnahme gemäß der vorstehenden
Beschreibung in einer sanften Art und Weise erreicht werden.
-
Bei
dem vorherigen Ausführungsbeispiel sind
die Bereiche, die mit Änderungen
der Form der Kraftstoffeinspritzung während des Überganges von der geteilten
Einspritzung zu dem Einspritzstopp oder während der Wiederaufnahme der
geteilten Einspritzung nach dem Einspritzstopp verknüpft sind, das
heißt
der „Grenzbereich" und der „Übergangsbereich" unter Verwendung
der endgültigen
Einspritzmenge „gfin" als ein Parameter
geteilt und festgelegt. Jedoch können
die Bereiche unter Verwendung eines anderen geeigneten Parameters
eingeteilt und festgelegt werden, wie zum Beispiel die Zeit oder
dergleichen. Falls zum Beispiel die Form der Kraftstoffeinspritzung
von der geteilten Einspritzung zu dem Einspritzstopp gemäß dem Kraftmaschinenbetriebszustand
geändert
wird, kann die Kraftstoffeinspritzsteuerung in der folgenden Prozedur
durchgeführt werden:
Zu
dem Zeitpunkt, bei dem der vorstehend erwähnte Übergang auf der Grundlage des
Kraftmaschinenbetriebszustandes erkannt wird, wird zuerst die Haupteinspritzung
gestoppt, während
die Voreinspritzung mit der effektiven Menge aufrecht erhalten wird.
-
Für eine nachfolgende
vorbestimmte Zeit wird die Voreinspritzung mit der effektiven Menge aufrecht
erhalten („Grenzbereich").
-
Nach
dem Verstreichen der vorbestimmten Zeit nach der vorstehend erwähnten Erkennung
wird die Voreinspritzmenge im Laufe der Zeit allmählich reduziert,
und die Voreinspritzung wird gegebenenfalls gestoppt („Übergangsbereich").
-
Zur
Wiederaufnahme der geteilten Einspritzung nach dem Einspritzstopp
wird im Gegensatz dazu die Kraftstoffeinspritzsteuerung mit der
folgenden Prozedur durchgeführt:
Zu
dem Zeitpunkt, bei dem die Wiederaufnahme auf der Grundlage des
Kraftmaschinenbetriebszustandes erkannt wird, wird zuerst die Voreinspritzung
erneut gestartet. Die Voreinspritzmenge wird von „0" zu der vorstehend
erwähnten
effektiven Menge im Laufe der Zeit allmählich vermehrt „Übergangsbereich").
-
Für eine vorbestimmte
Zeit nach jener Zeit, wenn die Voreinspritzmenge auf die effektive
Menge vermehrt wird, wird ie Voreinspritzung mit der effektiven
Menge aufrechterhalten, wodurch ein Zustand gewährleistet wird, bei dem eine
geeignete Verbrennungsumgebung in den Zylindern ausgebildet wird („Grenzbereich").
-
Nachdem
die Voreinspritzung mit der effektiven Menge für die vorbestimmte Zeit aufrechterhalten
wurde, wird die Haupteinspritzung erneut gestartet.
-
Das
Festlegen der verschiedenen Bereiche unter Verwendung eines Parameters
wie zum Beispiel die Zeit oder dergleichen erzielt außerdem die Vorteile,
die im Wesentlichen gleich oder ähnlich
den Vorteilen des vorherigen Ausführungsbeispieles sind.
-
Auch
wenn bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel
dieselben Grenzen zwischen den Bereichen während des Übergangs von der geteilten Einspritzung
zu dem Einspritzstopp und während
der Wiederaufnahme der geteilten Einspritzung nach dem Einspritzstopp
verwendet werden, so ist es auch möglich, unterschiedliche Bereichsgrenzen
für den Übergang
zu dem Einspritzstopp und für
die Wiederaufnahme der geteilten Einspritzung festzulegen. Zum Beispiel
können
Grenzen derart festgelegt werden, dass eine Hysterese zum Verhindern
eines Regelüberschwingens
in jedem Bereich vorgesehen werden kann.
-
Während des Übergangs
von der geteilten Einspritzung zu dem Einspritzstopp können darüber hinaus
die vorstehend angegebenen Vorteile in ausreichender Weise erzielt
werden, ohne dass die Grenzbereiche vorgesehen sind, solange zum
Beispiel die Voreinspritzung mit der effektiven Menge aufrechterhalten
wird, bis die Haupteinspritzung gestoppt wird. Während der Wiederaufnahme der
geteilten Einspritzung nach dem Einspritzstopp ist es jedoch erforderlich,
eine geeignete Verbrennungsumgebung vor dem erneuten Start der Haupteinspritzung
vorzusehen. Es sei denn, die Voreinspritzung mit der effektiven
Menge wird in einer gewissen Zeit vor dem erneuten Start der Haupteinspritzung
erneut gestartet, können
die vorstehend erwähnten
Vorteile nicht in ausreichender Weise erzielt werden. In einem derartigen
Fall kann der „Grenzbereich" für die Wiederaufnahme
der geteilten Einspritzung breiter als der „Grenzbereich" für den Übergang
zu dem Einspritzstopp festgelegt werden.
-
Auch
wenn bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel
der „Übergangsbereich" zwischen dem Grenzbereich „und dem „Bereich
zum Stoppen der Einspritzung" festgelegt
ist, und während
des „Übergangsbereiches" die Voreinspritzmenge
zwischen „0" und der effektiven
Menge allmählich
geändert
wird, ist es möglich,
den „Übergangsbereich" wegzulassen. Es
ist nämlich
möglich,
eine Gestaltung zu übernehmen,
bei der nur der „Grenzbereich" zwischen dem „Bereich
mit geteilter Einspritzung" und
dem „Bereich
zum Stoppen der Einspritzung" festgelegt wird.
Diese Gestaltung vermeidet außerdem
in zuverlässiger
Weise eine einzige Ausführung
der Haupteinspritzung während
eines Zustandes, bei dem eine geeignete Verbrennungsumgebung nicht ausgebildet
wird. Daher kann diese Gestaltung ebenfalls in wirksamer Weise die
Probleme im gewissen Maße
wirksam lindern, die mit Änderungen
der Verbrennungsumgebung während
des Übergangs
von der geteilten Einspritzung zu dem Einspritzstopp oder während der
Wiederaufnahme der geteilten Einspritzung nach dem Einspritzstopp
verknüpft
sind.
-
Während die
vorliegende Erfindung unter Bezugnahme dessen beschrieben wurde,
was gegenwärtig
als ihr bevorzugtes Ausführungsbeispiel betrachtet
wird, so ist klar, dass die Erfindung nicht auf das offenbarte Ausführungsbeispiel
oder auf die offenbarten Gestaltungen beschränkt ist. Im Gegensatz dazu
soll die Erfindung vielfältige
Abwandlungen und äquivalente
Anordnungen abdecken, die innerhalb des Umfanges der beigefügten Ansprüche sind.
-
Eine
elektronische Steuereinheit 51 legt einen Bereich mit geteilter
Einspritzung, in dem eine Kraftstoffeinspritzung in geteilter Weise
durch Durchführen
einer Haupteinspritzung und einer Voreinspritzung durchgeführt wird
und einen Bereich zum Stoppen der Einspritzung fest, in dem die
Kraftstoffeinspritzung gestoppt wird, und zwar gemäß Betriebszuständen einer
Dieselkraftmaschine 1, und sie führt eine Kraftstoffeinspritzsteuerung
auf der Grundlage des Öffnungs-
und Schließbetriebes
der Elektromagnetventile 3 der Einspritzvorrichtungen 2 durch.
Ein Grenzbereich, in dem nur die Voreinspritzung mit einer gewährleisteten
effektiven Einspritzmenge durchgeführt wird, ist in einem Bereich
zwischen dem Bereich mit geteilter Einspritzung und dem Bereich zum
Stoppen der Einspritzung festgelegt. Diese Festlegung der Bereiche
vermeidet eine Ausführung ausschließlich der
Haupteinspritzung in einem Zustand, bei dem die Voreinspritzung
nicht durchgeführt wird
und daher eine geeignete Verbrennungsumgebung nicht gewährleitstet
wird.