DE60119006T2

DE60119006T2 - Kraftstoff-Drucksteuervorrichtung für ein Hochdruckkraftstoff-Einspritzsystem

Info

Publication number: DE60119006T2
Application number: DE60119006T
Authority: DE
Inventors: c/o Mazda Motor Corporation Tomoaki Aki-gun Saito; c/o Mazda Motor Corporation Takumi Aki-gun Nishida
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2000-02-23
Filing date: 2001-02-05
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2021-02-06
Also published as: EP1128049A2; EP1128049A3; EP1128049B1; JP4374695B2; JP2001234797A; DE60119006D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine.
Konventionell sind Kraftstoffeinspritzsteuerungssysteme für einen Mehrzylindermotor bekannt, die eine Einspritzvorrichtung umfassen, die Kraftstoff direkt in einen Brennraum jedes der Zylinder einspritzt und mit einer Common Rail (einem Druckspeicher, der allen Zylindern gemeinsam ist) verbunden ist, die Hochdruckkraftstoff speichert, der dem Einspritzaggregat von einer Kraftstoffpumpe zugeführt wird. Solch ein Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem ist aus der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 8-4577 bekannt. Das Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem ist geeignet und ausgelegt, um eine Diagnose der Betriebsnormalität oder Betriebsanomalie der Kraftstoffeinspritzvorrichtung durchzuführen. Der Kraftstoffeinspritzsteuerung gemäß wird die Diagnose der Normalität oder Anomalie durchgeführt, indem eine Differenz einer gemessenen Änderung im Druck in der Common Rail (der nachstehend als Common-Rail-Druck bezeichnet wird) von einer geschätzten Änderung im Common-Rail-Druck vor und nach der Kraftstoffeinspritzung mit einem Bezugswert verglichen wird. Die Änderung im Common-Rail-Druck vor und nach der Kraftstoffeinspritzung wird auf der Basis einer einzuspritzenden Kraftstoffmenge und eines volumenelastischen Koeffizienten des Kraftstoffs geschätzt. Ein anderes Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem ist aus der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 10-238392 bekannt. Das Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem ist geeignet und so ausgelegt, daß es erste Diagnosemittel aufweist, um eine Diagnose der Betriebsanomalie der Kraftstoffeinspritzvorrichtung oder der Kraftstoffeinspritzungsregelung auf der Basis einer Änderung im Common-Rail-Druck vor und nach der Kraftstoffeinspritzung durchzuführen und Kraftstoff durch eine Kraftstoffpumpe in die Common Rail zu pressen, und zweite Diagnosemittel, um die Diagnose der Betriebsanomalie durchzuführen, indem die Differenz der Änderung im Common-Rail-Druck mit dem Bezugswert verglichen wird. Wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung sowohl auf der Basis der Änderung im Common-Rail-Druck vor und nach der Kraftstoffeinspritzung als auch auf der Basis der Änderung im Common-Rail-Druck vor und nach der Unterdrucksetzung und Einleitung von Kraftstoff in die Common Rail als anormal beurteilt wird, wird schließlich entschieden, daß der Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung anormal ist. Das heißt, es wird die zusätzliche Diagnose der Anomalie durchgeführt, indem eine Differenz einer gemessenen Änderung im Common-Rail-Druck von einer geschätzten Änderung im Common-Rail-Druck vor und nach der Unterdrucksetzung und Einleitung von Kraftstoff in die Common Rail mit einem Bezugswert verglichen wird. Die Änderung im Common-Rail-Druck vor und nach der Unterdrucksetzung und Einleitung von Kraftstoff in die Common Rail wird auf der Basis einer Kraftstoffmenge, die von der Pumpe in die Common Rail eingeleitet werden muß, und eines volumenelastischen Koeffizienten des Kraftstoffs geschätzt. Daher gilt der Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung nicht als anormal, wenn nicht auf der Basis der Änderung im Common-Rail-Druck vor und nach der Unterdrucksetzung und Einleitung von Kraftstoff in die Common Rail entschieden wird, daß ihr Betrieb anormal ist, selbst wenn auf der Basis der Änderung im Common-Rail-Druck vor und nach der Kraftstoffeinspritzung, die durch die Pulsation des Common-Rail-Drucks verursacht wird, die auf die Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung zurückzuführen ist, entschieden wird, daß der Betrieb anormal ist.
Ein weiteres Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem, das aus der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 10-299557 bekannt ist, verwendet einen volumenelastischen Koeffizienten in der Diagnose der Betriebsanomalie der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und korrigiert den volumenelastischen Koeffizienten auf der Basis eines Kraftstoffdrucks oder auf der Basis einer Kraftstofftemperatur.
Ein anderes Steuerungssystem für einen Common Rail-Motor wird in DE 197 35 561 A1 offenbart. Diese Patentschrit lehrt, den Kraftstoffdruck in bestimmten Zeitintervallen zu messen und während der Kraftstoffeinspritzung keine Kraftstoffdruckmessungen durchzuführen.
DE 197 12 143 A1 offenbart ein Steuerungssystem für einen Common Rail-Motor, wobei die Kraftstoffeinspritzung in eine Voreinspritzung und eine Haupteinspritzung aufgeteilt wird. Zur quantitativen Korrektur der Haupteinspritzung wird ein Korrekturwert angewandt, der Fluktuationen des Kraftstoffdrucks berücksichtigt, die auf die Voreinspritzung zurückzuführen sind.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach JP 10205383 offenbart, eine konstante Zeitperiode zwischen dem Ende der Piloteinspritzung und dem Start der Haupteinspritzung einzuhalten, um zu verhindern, daß die Motordrehzahl durch die Fluktuation des Kraftstoffdrucks destabilisiert wird, der beim Abschluß der Piloteinspritzung erzeugt wird.
Da eine Änderung im Common-Rail-Druck vor und nach der Kraftstoffeinspritzung mit einer Zunahme im Kraftstoffeinspritzdruck zunimmt, hält die Pulsation des Common-Rail-Drucks nach der Kraftstoffeinspritzung eine Zeit lang an. In der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung, die sich auf eine hochentwickelte Technologie bezieht, die vom Anmelder dieser Patentanmeldung entwickelt wurde, um eine gegebene Kraftstoffmenge in mehrere Teile aufzuteilen und die Kraftstoffteile in geeigneten Intervallen nahe an einem oberen Totpunkt eines Kompressionshubs in mehreren Schüssen stoßweise so einzuspritzen, daß ein Kraftstoffgemisch ohne Unter brechung im Brennraum weiterbrennt, tritt möglicherweise ein verstärktes Pulsieren des Common-Rail-Drucks auf, das auf eine Resonanz zwischen einem Einspritzzyklus der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung und einer Änderung im Common-Rail-Druck zurückzuführen ist. In einem Fall, daß eine hohe Wahrscheinlichkeit des Auftretens der Pulsation des Common-Rail-Drucks besteht, begegnet die konventionelle Diagnosetechnik oft solch einem Diagnosefehler, daß das erste Diagnosemittel aufgrund der Pulsation des Common-Rail-Drucks eine Anomalie bestimmt, selbst wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung oder die Kraftstoffeinspritzungsregelung normal ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Steuerungssystems für einen Motor, das einen Diagnosefehler, der auf die Pulsation des Kraftstoffdrucks in einem Speicher wie einer Common Rail zurückzuführen ist, verhindert.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Steuerungssystems für einen Motor, das, wenn es den Kraftstoffdruck in einem Speicher wie einer Common Rail auf der Basis einer Änderung im Kraftstoffdruck vor und nach der Kraftstoffeinspritzung auf einen Solldruck regelt, verhindert, daß die Regelung des Kraftstoffdrucks durch die Pulsation des Kraftstoffdrucks im Speicher beeinflußt wird.
Die obigen Aufgaben der Erfindung werden durch ein Motorsteuerungssystem erfüllt, das die Pulsation des Kraftstoffdrucks in einem Speicher wie einer Common Rail in der Erkennung des Kraftstoffdrucks ausschließt, der in der Regelung des Kraftstoffdrucks oder in der Durchführung der Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung verwendet wird.
Nach einem Aspekt der Erfindung umfaßt das Motorsteuerungssystem für einen Motor: Einspritzaggregate, um Kraftstoff direkt in Brennräume dieses Motors einzuspritzen; Speichermittel wie z.B. eine Common Rail, um Hochdruckkraftstoff zu speichern und den Kraftstoff zu den Einspritzaggregaten zu leiten; Druckreglermittel, um den Kraftstoffdruck in den Speichermitteln zu regeln, Kraftstoffeinspritzungssteuermittel, um das Einspritzaggregat zur Kraftstoffeinspritzung zu steuern; Überwachungsmittel, um den Kraftstoffdruck in den Speichermitteln zu überwachen; und Motorbetriebssteuermittel, um eine Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung entweder auf der Basis eines überwachten Kraftstoffdrucks durchzuführen, der vom Überwachungsmittel bei der Einspritzung von Kraftstoff durch das Einspritzaggregat überwacht wird, oder auf der Basis eines gemittelten Werts des überwachten Kraftstoffdrucks durchzuführen, auf den ein vorheriger gemittelter Wert reflektiert wird.
Das heißt, da das Einspritzaggregat Kraftstoff einspritzt, tritt im Speichermittel ein Abfall im Kraftstoffdruck auf, und wenn ein Fall auftritt, daß eine große Differenz verursacht wird zwischen einem Grad des Abfalls im Kraftstoffdruck und einem Grad eines zu erwartenden Abfalls im Kraftstoffdruck, mit anderen Worten, bei dem der Kraftstoffdruck noch nicht auf einen erwartetes Kraftstoffdruckniveau abgefallen ist (der Abfall im Kraftstoffdruck ist verhältnismäßig groß oder verhältnismäßig klein), oder ein Fall, daß eine Abfallrate des Kraftstoffdrucks unerwartet größer oder kleiner als eine vorgegebene Abfallrate ist, gilt die Kraftstoffeinspritzungsregelung als mit einer Anomalie behaftet, die in einem Betriebsfehler des Einspritzaggregats, Kraftstofflecks aus den Speichermitteln usw. liegt. Obwohl die Abfallrate des Kraftstoffdrucks im Speichermittel auf der Basis eine Werts gefunden wird, der mit dem Kraftstoffdruck im Speichermittel in Beziehung steht, der vom Überwachungsmittel überwacht wird, oder auf der Basis eines gemittelten Werts des überwachten Kraftstoffdrucks, auf den ein voriger gemittelter Wert reflektiert wird, ist der überwachte Wert oder der gemittelte Wert des überwachten Kraftstoffdrucks möglicherweise durch Pulsation beeinflußt, die im Kraftstoffdruck im Speichermittel durch Kraftstoffeinspritzung verursacht wird, was zur Folge hat, daß die Zuverlässigkeit der Diagnose der Anomalie abnimmt.
Deshalb ist das erfindungsgemäße Motorsteuerungssystem so aufgebaut, daß die Pulsation des Kraftstoffdrucks im Speichermittel bei der Erkennung des Kraftstoffdrucks vermieden wird, der in der Regelung des Kraftstoffdrucks oder in der Durchführung der Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung verwendet wird, indem eine Verzögerungszeitperiode, um welche das Motorbetriebssteuermittel einen Zeitpunkt der Durchführung der Diagnose der Anomalie verzögert, auf der Basis eines überwachten Kraftstoffdrucks im Speichermittel nach der Kraftstoffeinspritzung oder auf der Basis eines gemittelten Werts des überwachten Kraftstoffdrucks auf einen Zeitpunkt eingestellt, nach dem der Kraftstoffdruck im Speichermittel nach der Kraftstoffeinspritzung auf das niedrigeste Niveau abgefallen ist.
Das Überwachungsmittel zur Überwachung des Kraftstoffdrucks im Speichermittel kann ein Drucksensor sein, der den Kraftstoffdruck im Speichermittel wie einer Common Rail auf direkte Weise mißt, oder ein Drucksensor, der den Kraftstoffdruck im Speichermittel auf indirekte Weise mißt, indem er eine Last mißt, die auf eine Kraftstoffversorgungsquelle wirkt, um Kraftstoff unter Druck zu setzen und dem Speichermittel zuzuführen, oder auf das Druckreglermittel zur Unterdrucksetzung des Kraftstoffs.
Das Motorbetriebssteuermittel führt eine Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung entweder auf der Basis eines überwachten Kraftstoffdrucks oder auf der Basis eines gemittelten Werts des überwachten Kraftstoffdrucks durch und bestimmt die Verzögerungszeitperiode so, daß die Verzögerungszeitperiode nach einem Zeitpunkt endet, an dem die Pulsation des Kraftstoffdrucks, die durch die Kraftstoffeinspritzung verursacht wird, so klein konvergiert, daß sie keinen wesentlichen Einfluß auf die Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung hat. Die derartige Einstellung der Verzögerungszeitperiode beseitigt im wesentlichen den pulsierenden Einfluß des Kraftstoffdrucks auf den nach Ablauf der Verzögerungszeitperiode gemessenen Kraftstoffdruck oder auf den gemittelten Wert des gemessenen Drucks, wodurch eine hochzuverlässige Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung ermöglicht wird. Die Verzögerungszeitperiode kann länger ausgedehnt werden, wenn der Kraftstoffdruck im Speichermittel bei der Kraftstoffeinspritzung zunimmt. Auch wenn eine Zeit, in welcher die Pulsation des Kraftstoffdrucks im Speichermittel konvergiert, mit zunehmendem Kraftstoffdruck bei der Kraftstoffeinspritzung länger wird, verhindert die verlängerte Verzögerungszeitperiode die Pulsation des Kraftstoffdruck im Speichermittel in der Erkennung des Kraftstoffdrucks, der verwendet wird, um die Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung durchzuführen.
Im Motorsteuerungssystem, in dem die Verzögerungszeitperiode so bestimmt wird, daß sie nach einem Zeitpunkt endet, an dem die Pulsation des Kraftstoffdrucks, die durch die Kraftstoffeinspritzung verursacht wird, so klein konvergiert, daß sie keinen wesentlichen Einfluß auf die Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung hat, kann das Kraftstoffeinspritzungssteuermittel die Kraftstoffeinspritzung in einem Muster der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung durchführen, in dem eine bestimmte Kraftstoffmenge in mehrere Teile aufgeteilt wird und stoßweise in mehreren Schüssen in regelmäßigen Intervallen nahe an einem oberen Totpunkt eines Kompressionshubs eingespritzt werden. In diesem Fall dehnt das Motorbetriebssteuermittel die Verzögerungszeitperiode mit zunehmender Zahl der Teile aus. Obwohl eine Zeit, in welcher die Pulsation des Kraftstoffdrucks im Speichermittel konvergiert, mit zunehmender Zahl der Schüsse, in welche die Kraftstoffeinspritzung einer gegebenen Kraftstoffmenge aufgeteilt wird, zunimmt, verhindert die verlängerte Verzögerungszeitperiode die Pulsation des Kraftstoffdrucks im Speichermittel in der Erkennung des Kraftstoffdrucks, der verwendet wird, um die Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung verwendet wird.
Im Motorsteuerungssystem, in dem die Verzögerungszeitperiode so bestimmt wird, daß sie nach einem Zeitpunkt endet, an dem die Pulsation des Kraftstoffdrucks, die durch die Kraftstoffeinspritzung verursacht wird, so klein konvergiert, daß sie keinen wesentlichen Einfluß auf die Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung hat, kann das Kraftstoffeinspritzungssteuermittel ferner die Kraftstoffeinspritzung in einem Muster durchführen, in dem eine bestimmte Kraftstoffmenge durch eine Haupteinspritzung nahe an einem oberen Totpunkt eines Kompressionshubs und eine Nacheinspritzung entweder in einem Expansionshub oder in einem Auspuffhub nach dieser Haupteinspritzung durchgeführt wird. In diesem Fall führt das Motorbetriebssteuermittel die Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung bei einem von der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung durch und verschiebt einen Zeitpunkt der Nacheinspritzung auf einen Zeitpunkt, an dem die Pulsation des Kraftstoffdrucks, die durch die Haupteinspritzung verursacht wird, so klein konvergiert, daß sie keinen wesentlichen Einfluß auf den Kraftstoffeinspritzdruck der Nacheinspritzung hat, wenn die Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung durchgeführt wird. Falls bei der Durchführung der Diagnose der Anomalie der Haupteinspritzung der Zeitpunkt zur Ausführung der Nacheinspritzung erreicht wird, bevor die Pulsation des Kraftstoffdrucks im Speichermittel, die auf die Haupteinspritzung zurückzuführen ist, so klein konvergiert, daß sie keinen wesentlichen Einfluß auf die Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung hat, ist es erforderlich, eine Diagnose der Anomalie der Haupteinspritzung auf der Basis eines Kraftstoffdrucks durchzuführen, der während der Dauer der Pulsation des Kraftstoffdrucks überwacht wird, oder auf der Basis eines gemittelten Werts des überwachten Kraftstoffdrucks. Dies hat die Verschlechterung der Diagnosezuverlässigkeit zur Folge. Andererseits, falls bei der Durchführung der Diagnose der Anomalie der Nacheinspritzung der Zeitpunkt zur Ausführung der Nacheinspritzung erreicht wird, bevor die Pulsation des Kraftstoffdrucks im Speichermittel, die auf die Haupteinspritzung zurückzuführen ist, so klein konvergiert, daß sie keinen wesentlichen Einfluß auf die Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung hat, wird die Nacheinspritzung selbst durch die Pulsation des Kraftstoffdrucks im Speichermittel nachteilig beeinflußt, wodurch leicht ein Diagnosefehler verursacht wird. Deshalb führt das erfindungsgemäße Motorsteuerungssystem die Nacheinspritzung aus, nachdem die Pulsation des Kraftstoffdrucks im Speichermittel konvergiert ist, um nicht nur die Diagnose der Anomalie der Haupteinspritzung, sondern auch die Diagnose der Anomalie der Nacheinspritzung mit hoher Diagnosezuverlässigkeit zu gewährleisten.
Im Motorsteuerungssystem, in dem die Verzögerungszeitperiode so bestimmt wird, daß sie nach einem Zeitpunkt endet, an dem die Pulsation des Kraftstoffdrucks, die durch die Kraftstoffeinspritzung verursacht wird, so klein konvergiert, daß sie keinen wesentlichen Einfluß auf die Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung hat, die in dem Muster durchgeführt wird, in dem eine bestimmte Kraftstoffmenge durch eine Haupteinspritzung nahe an einem oberen Totpunkt eines Kompressionshubs und eine Nacheinspritzung entweder in einem Expansionshub oder in einem Auspuffhub nach der Haupteinspritzung durchgeführt wird, kann das Motorbetriebssteuermittel das Druckreglermittel veranlassen, die Steuerung einer Erhöhung im Kraftstoffdruck im Speichermittel eine bestimmte Zeitperiode vor der Haupteinsprizung in Anschluss an die Nacheinspritzung zu starten, um den Kraftstoffdruck im Speichermittel entweder auf der Basis eines überwachten Kraftstoffdrucks im Speichermittel bei der Nacheinspritzung oder auf der Basis eines gemittelten Werts des überwachten Kraftstoffdrucks, auf den ein vorheriger gemittelter Wert reflektiert wird, auf einen Sollpegel zu regeln. In diesem Fall führt das Motorbetriebssteuermittel die Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung bei einem von der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung durch und verschiebt einen Zeitpunkt der Nacheinspritzung so, daß die Verzögerungszeitperiode endet, bevor die Steuerung einer Erhöhung im Kraftstoffdruck im Speichermittel startet, wenn die Diagnose der Anomalie der Nacheinspritzungsregelung durchgeführt wird. Dem Motorsteuerungssystem gemäß wird, während die Diagnose der Anomalie der Nacheinspritzungsregelung auf der Basis des Kraftstoffdrucks im Speichermittel auf präzise Weise durchgeführt wird, der nach Ablauf der Verzögerungszeitperiode von der Nachkraftstoffeinspritzung an überwacht wird, oder auf der Basis eines gemittelten Werts des überwachten Kraftstoffdrucks, wird eine Erhöhung im Kraftstoffdruck im Speichermittel an einem Zeitpunkt eine bestimmte Zeitperiode vor der Haupteinspritzung im Anschluß an die Nacheinspritzung auf der Basis des Kraftstoffdrucks im Speichermittel, der nach einem Ablauf der Verzögerungszeitperiode von der Nachkraftstoffeinspritzung an überwacht wird, oder auf der Basis eines gemittelten Werts des überwachten Kraftstoffdrucks gestartet, wodurch der Kraftstoffdruck im Speichermittel zuverlässig auf einen Sollpegel für die folgende Haupteinspritzung erhöht wird, ohne von der Pulsation des Kraftstoffdrucks im Speichermittel nachteilig beeinflußt zu werden, die auf die Nacheinspritzung zurückzuführen ist. Das heißt, das Einstellen des Nacheinspritzzeitpunkts wie oben beschrieben gewährleistet das Vorsehen der Verzögerungszeitperiode und der vorgegebenen Zeitperiode. Dies verleiht der Diagnose der Anomalie der Nacheinspritzung eine hohe Diagnosezuverlässigkeit. Darüber hinaus gewährleistet dies die Steuerung einer Erhöhung des Kraftstoffdrucks im Speichermittel für die Diagnose der Anomalie der Haupteinspritzung, wodurch der Diagnose der Anomalie der Haupteinspritzung eine hohe Diagnosezuverlässigkeit verliehen wird.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt das Motorsteuerungssystem für einen Motor Einspritzaggregate, um Kraftstoff direkt in Brennräume des Motors einzuspritzen; Speichermittel, um Hochdruckkraftstoff zu speichern und diesen Kraftstoff zu den Einspritzaggregaten zu leiten; Druckreglermittel, um den Kraftstoffdruck in den Speichermitteln zu regeln, Kraftstoffeinspritzungssteuermittel zur Steuerung des Einspritzaggregats, um eine gegebene Kraftstoffmenge durch eine Haupteinspritzung und eine Nacheinspritzung einzuspritzen, Überwachungsmittel, um einen Kraftstoffdruck in den Speichermitteln zu überwachen; Drucksteuermittel, um die Steuerung einer Erhöhung des Kraftstoffdrucks im Speichermittel eine vorgegebene Zeitperiode vor der Haupteinspritzung im Anschluß an die Nacheinspritzung zu starten, wodurch der Kraftstoffdruck im Speichermittel einen Sollpegel entweder auf der Basis eines überwachten Kraftstoffdrucks im Speichermittel erreicht, das bei der Nacheinspritzung vom Drucküberwachungsmittel überwacht wird, oder auf der Basis eines gemittelten Werts des überwachten Kraftstoffdrucks, auf den ein voriger gemittelter Wert reflektiert wird; und Konvergenzperioden-Einstellmittel zum Einstellen einer Konvergenzzeitperiode, in der die Pulsation des Kraftstoffdrucks, die durch die Nacheinspritzung verursacht wird, so klein konvergiert, daß sie im wesentlichen keinen Einfluß auf die Steuerung einer Erhöhung im Kraftstoffdruck im Speichermittel hat. Das Kraftstoffeinspritzungssystem stellt einen Zeitpunkt der Nacheinspritzung so ein, daß die Verzögerungszeitperiode vor einem Start des Steuerung einer Erhöhung im Kraftstoffdruck im Speichermittel endet, und das Druckreglermittel führt die Steuerung einer Erhöhung im Kraftstoffdruck im Speichermittel entweder auf der Basis eines Kraftstoffdrucks im Speichermittel aus, der vom Überwachungsmittel gemessen wird, oder auf der Basis eines gemittelten Werts des überwachten Kraftstoffdrucks, auf den ein voriger gemittelter Wert nach einem Ablauf der Konvergenzzeitperiode reflektiert wird.
Das Einstellen des Nacheinspritzzeitpunkts wie oben beschrieben gewährleistet das Vorsehen der Konvergenzzeitperiode und der vorgegebenen Zeitperiode. Dies ermöglicht die sichere Steuerung einer Erhöhung im Kraftstoffdruck im Speichermittel für die folgende Haupteinspritzung auf der Basis eines nach einem Ablauf der Konvergenzzeitperiode gemessenen überwachten Kraftstoffdrucks im Speichermittel, der nicht durch die Pulsation beeinflußt wird, oder auf der Basis eines gemittelten Werts des überwachten Kraftstoffdrucks.
Da das Motorsteuerungssystem, wie oben beschrieben, die Verzögerungszeitperiode oder die Konvergenzzeitperiode einstellt, selbst wenn durch die Kraftstoffeinspritzung die Pulsation des Kraftstoffdrucks im Speichermittel erzeugt wird, führt das Motorsteuerungssystem die Steuerung einer Erhöhung im Kraftstoffdruck im Speichermittel oder die Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung durch, ohne von der Pulsation beeinflußt zu werden, um die Diagnose einer Anomalie mit erhöhter Zuverlässigkeit zu gewährleisten, oder um eine sichere Erhöhung des Kraftstoffdrucks im Speichermittel auf einen Sollpegel zu bewirken, wodurch die Einspritzung einer bestimmten Kraftstoffmenge gewährleistet wird.
Die obigen und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung in Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen davon hervor, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, wobei:
1 eine schematische Darstellung ist, die ein Steuerungssystem nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, das in einer Brennkraftmaschine installiert ist;
2 ist ein Ablaufdiagramm der Mehrfacheinspritzung in der Kraftstoffeinspritzsteuerung, die vom in 1 gezeigten Steuerungssystem durchgeführt wird;
3A und 3B sind jeweilige Abschnitte eines Flußdiagramms, das eine Steuerroutine der Common-Rail-Druckregelung zeigt;
4 ist ein Flußdiagramm, das eine Steuerroutine der Kraftstoffeinspritzungsregelung zeigt;
5A bis 5C sind jeweilige Abschnitte eines Flußdiagramms, das eine Steuerroutine der Steuerung einer Diagnose der Betriebsanomalie einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung zeigt;
6 ist ein Ablaufdiagramm des Betriebs der Kraftstoffeinspritzvorrichtung während der Steuerung einer Diagnose der Betriebsanomalie einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung;
7A und 7B sind Ablaufdiagramme des Betriebs der Kraftstoffeinspritzvorrichtung bei der Nacheinspritzung; und
8 ist ein Abschnitt eines Flußdiagramms, das eine andere Steuerroutine der Steuerung einer Diagnose der Betriebsanomalie einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung zeigt.
Bezug nehmend auf die Zeichnungen im Detail, und insbesondere auf 1, wird ein Steuerungssystem A nach einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt, das in einem Dieselmotor 1 mit vier Reihenzylindern installiert ist, der in ein Fahrzeug (nicht gezeigt) eingebaut ist. Der Dieselmotor 1 weist vier Zylinder 2 auf, die in einer geraden Linie angeordnet sind. Kolben (nicht gezeigt) sind in den Zylindern 2 untergebracht, um jeweils auf und ab zu gleiten. Ein Brennraum 4 ist zwischen dem Zylinder 2 und dem Kolben geformt. Der Brennraum 4 ist mit einem Einspritzaggregat 5 versehen, das heißt, ein Einspritzventil, das eine Vielzahl von Düsenöffnungen aufweist. Jedes Einspritzaggregat 5 ist mit einer senkrechten Mittellinie des Zylinders 2 ausgerichtet und durch ein einzelnes Speicherrohr 6a mit einem Speicher wie z.B. einer Common Rail 6 verbunden, um Kraftstoff bei einem Druck zu speichern, der über dem Einspritzdruck liegt. Das Einspritzaggregat 5 öffnet und schließt sich an einem Einspritzzeitpunkt, der für die Zylinder vorgegeben wird, um eine bestimmte Menge an Kraftstoff direkt in den Brennraum 4 jedes Zylinders 2 einzuspritzen.
Die Common Rail 6 ist mit einem Sensor wie z.B. einem Drucksensor 6b versehen, der in der Lage ist, einen physikalischen Wert in Bezug auf den Kraftstoffdruck in der Common Rail 6 zu erkennen. Eine Hochdruckkraftstoffleitung 7 verbindet die Common Rail 6 mit einer Kraftstoffpumpe 8. Diese Kraftstoffpumpe 8 wird von einer Antriebswelle 8a angetrieben, die mit einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Dieselmotors 1 verbunden ist, um Kraftstoff in einem Kraftstoffbehälter 10 durch eine Kraftstoffzuleitung 9 anzusaugen, wobei er durch ein Kraftstoffilter 11 gefiltert wird, und setzt ihn durch ein Unterdrucksetzungs- und -zuleitungssystem unter Druck und preßt ihn in die Common Rail 6. Die Kraftstoffpumpe 8 weist ein elektromagnetisches Überdruckventil 12a auf, das betätigt werden kann, um eine Kraftstoffmenge aus der Kraftstoffpumpe 8 auszulassen, indem es den Kraftstoff, der durch das Unterdrucksetzungs- und -zuleitungssystem zugeführt wird, teilweise in ein Rücklaufrohr 12 zuläßt. Die Öffnung des Überdruckventils 12a, das als Druckregler wirkt, wird dem Kraftstoffdruck entsprechend gesteuert, der vom Drucksensor 6b erkannt wird, um den Common-Rail-Druck durch Rückkopplung auf einen vorgegebenen Wert zu regeln. Die Common Rail 6 ist außerdem mit Druckbegrenzungsmitteln 13 versehen, um Kraftstoff aus der Common Rail 6 auszulassen, wenn der Common-Rail-Druck den vorgegebenen Wert übersteigt. Der Kraftstoff, der aus der Common Rail 6 ausgelassen wird, läuft durch ein Rücklaufrohr 14 in den Kraftstoffbehälter 10 zurück. Kraftstoff, der durch das Einspritzaggregat 5 eingespritzt wird, läuft teilweise durch ein Rücklaufrohr 15 in den Kraftstoffbehälter 10 zurück.
Der Dieselmotor 1 ist ferner mit einem Winkelsensor 16 versehen, der betreibbar ist, um einen Drehwinkel der Kurbelwelle zu erkennen, einem Winkelsensor 17, der betreibbar ist, um einen Drehwinkel einer Einlaßnockenwelle oder einer Auslaßnockenwelle zu erkennen, und einem Temperatursensor 18, der betreibbar ist, um die Kühlwassertemperatur zu erkennen, die für die Motortemperatur steht. Der Dieselmotor 1 ist zusätzlich mit einer Vakuumpumpe 19 versehen, die von der Nockenwelle angetrieben wird. Der Kurbelwinkelsensor 16 umfaßt eine Scheibe, die an der Kurbelwelle befestigt ist, und einen elektromagnetischen Abnehmer, der dem Umfang der Scheibe gegenüberliegend angeordnet ist. Die Scheibe ist mit radialen Vorsprüngen geformt, die in regelmäßigen Abständen entlang ihres Umfangs angeordnet sind. Der elektromagnetische Abnehmer erzeugt ein Impulssignal, wann immer er den radialen Vorsprung erkennt. Der Nockenwinkelsensor 17 umfaßt radiale Vorsprünge, die in regelmäßigen Abständen auf der Nockenwelle angeordnet sind, und einen elektromagnetischen Abnehmer, der der Nockenwelle gegenüberliegend angeordnet ist. Der elektromagnetische Abnehmer erzeugt ein Impulssignal, wann immer er den radialen Vorsprung erkennt.
Der Dieselmotor 1 ist mit einer Lufteinlaßleitung 20 versehen, durch welche Frischluft in die Brennräume 4 eingeleitet wird. Das heißt, die Lufteinlaßleitung 20 ist vom vorderen Ende aus, in dieser Reihenfolge, mit einem Luftfilter (nicht gezeigt), einem Heißfilm-Luftmassenmesser 23, der betreibbar ist, um einen Durchsatz der Ansaugluft zu erkennen, die in die Einlaßleitung eingeführt wird, einer Turbine 29, die Bestandteil eines Turboladers mit variabler Geometrie (VGT) 31 ist, der weiter unten beschrieben wird, einen Ladeluftkühler 25, der betreibbar ist, um die verdichtete Luft vom Gebläse 24 abzukühlen, und einem Ansaugluft-Drosselventil 26, das betreibbar ist, um eine Querschnittsfläche der Lufteinlaßleitung 20, wie z.B. einer Drosselklappe, zu ändern, die mit einem Schlitz oder einer Kerbe geformt ist, um Ansaugluft selbst dann zuzulassen, wenn sie ganz geschlossen ist. Das Ansaugluft-Drosselventil 26 wird von einem Stellglied (nicht gezeigt) betätigt, um sich auf variable Weise zu öffnen und zu schließen.
Die Lufteinlaßleitung 20 ist an ihrem hinteren Ende mit einem Ausgleichsbehälter 21 verbunden. Der Ausgleichsbehälter 21 steht durch einzelne Rohre jeweils mit den Brennräumen 4 der Zylinder 2 in Verbindung. Ein Drucksensor 22 ist am Ausgleichsbehälter 21 installiert, um den Druck der Ladeluft zu erkennen, die von einem Turbolader 31 eingepreßt wird.
Der Dieselmotor 1 ist mit einem Auspuffleitung 28 versehen, die mit dem Dieselmotor 1 durch einen Abgasrohrkrümmer 27 verbunden ist, der mit dem Brennraum 4 der Zylinder 2 in Verbindung steht. Abgas aus den Brennräumen 4 wird durch den Abgasrohrkrümmer 27 in die Auspuffleitung 28 ausgelassen. Die Auspuffleitung 28 ist vom vorderen Ende aus, in dieser Reihenfolge, mit einer Turbine 29 versehen, die Bestandteil des Turboladers 31 ist, und mit einem Abgaskatalysator 31, um schädliche Emissionen zu entfernen und dadurch das Abgas zu reinigen. Die Turbine 29 ist mit einer Anzahl von beweglichen Schaufeln versehen, die in regelmäßigen Abständen da herum angeordnet sind. Eine Querschnittsfläche einer Turbinendüse, die zwischen allen benachbarten Schaufeln definiert wird, wird durch Verschieben der Schaufeln variiert, wodurch ein Durchsatz des die Turbine 29 durchlaufenden Abgases reguliert wird. Das Gebläse 24 wird von der Turbine 29 angetrieben, um das durch die Turbine 29 laufende Abgas zu verdichten und es in die Brennräume 4 zu laden. Überdies ist der Dieselmotor 1 mit einem Abgasrückführungssystem (AGR) ausgerüstet, das eine Abgasrückführleitung (AGR) 33, die hinter der Turbine 29 von der Auspuffleitung 28 verläuft, und ein Abgasrückführungsventil (AGR) 34 umfaßt, das in der Abgasrückführleitung 33 angeordnet ist und hinter dem Ansaugluft-Drosselventil 26 mit der Lufteinlaßleitung 20 verbunden ist. Das AGR-Ventil 34 läßt das Abgas zum Teil durch die AGR-Leitung 33 in die Lufteinlaßleitung 20 zu. Das AGR-Ventil 34, das vakuumbetriebenen Typs ist, wird durch das Vakuum aus einer Vakuumpumpe 19 betätigt, das seine Öffnung variiert, um dadurch eine Querschnittsfläche der AGR-Leitung 33 auf lineare Weise zu ändern. Die Abgasmenge, die in die Lufteinlaßleitung 20 zurückgeführt wird, wird der Öffnung des AGR-Ventils 34 entsprechend reguliert.
Steuersignale werden von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 40 ausgegeben, um das Einspritzaggregat 5, die Kraftstoffpumpe 8, das Ansaugluft-Drosselventil 26, das AGR-Ventil 34 und so weiter zu betätigen und zu steuern. Signale werden von verschiedenen Sensoren (eingegeben), einschließlich mindestens des Luftmassensensors 23, des Kraftstoffdrucksensors 6b, des Kurbelwinkelsensors 16, des Nockenwinkelsensors 17, des Temperatursensors 18 und eines Gaspedalwegsensors 36, der einen Pedalweg eines Gaspedals (nicht gezeigt) erkennt. Die ECU 40 führt die Kraftstoffeinspritzungsregelung durch, in welcher ein Einspritzzeitpunkt und eine Kraftstoffeinspritzmenge geregelt werden, indem das Einspritzaggregat 5 den Motorbetriebsbedingungen und einer Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung auf der Basis des Common-Rail-Drucks Pc entsprechend gesteuert wird, und demnach des Kraftstoffeinspritzdrucks, der durch Betätigung eines Überdruckventils 12a dem Kraftstoffdruck entsprechend geregelt wird, der vom Kraftstoffdruck(sensor) 6b erkannt wird, (und) die Regulierung eine Ansaugluftmenge durch Betätigen des Ansaugluft-Drosselventils 26. Die ECU 40 führt ferner die Abgasrückführungsregelung durch, indem sie das AGR-Ventil 34 steuert, und die Turboregelung, indem sie die Schaufeln des Turboladers 31 steuert.
Die folgende Beschreibung betrifft die Common-Rail-Druckregelung, die Kraftstoffeinspritzungsregelung und die Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzung, die von der ECU 40 durchgeführt werden. Der Common-Rail-Druck Pc wird so geregelt, daß ein Common Rail-Solldruck Pcr erreicht wird, indem ein Ventilschließzeitpunkt des Überdruckventils 12a gesteuert wird. Die Ventilschließzeit wird auf eine Basisstellgröße T-Pcv eingestellt, zu der eine Rückkopplungsstellgröße T-Pcfb addiert wird. Die Basisstellgröße T-Pcv, die verwendet wird, um eine Diagnose der Anomalie wie weiter unten beschrieben durchzuführen, wird von einer aktuellen Motordrehzahl Ne, einem aktuellen Common-Rail-Druck Pc nach der Kraftstoffeinspritzung, einer Solleinspritzmenge Qt und einem Versatzwert ofs ausgehend berechnet. Die Rückkopplungsstellgröße T-Pcfb wird berechnet, indem auf der Basis einer Differenz zwischen dem Common Rail-Solldruck Pcr, der einer Sollgesamteinspritzmenge Qt entspricht, die für einen Verbrennungszylus benötigt wird, und des aktuellen Common-Rail-Drucks Pc nach der Kraftstoffeinspritzung eine geeignete Verstärkung im PID-Verhalten verliehen wird. Der Versatzwert ofs, der in der Berechnung der Basisstellgröße T-Pcv verwendet wird, um einzelne Unterschiede zwischen Komponenten der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen einzuschränken, wird durch Erlernen der Rückkopplungsstellgröße T-Pcfb erhalten.
In der Kraftstoffeinspritzungsregelung wird die Kraftstoffeinspritzung in zwei verschiedenen Einspritzmodi durchgeführt. In einem der Einspritzmodi wird nur die Haupteinspritzung an einem Zeitpunkt nahe am oberen Totpunkt eines Kompressionshubs so ausgeführt, daß der Dieselmotor 1 das Sollantriebsdrehmoment bereitstellt. In einem anderen Einspritzmodus wird nach der Haupteinspritzung eine Nacheinspritzung ausgeführt, um einen Abgaskatalysator mit einer Reduktionssubstanz in Form von Kohlenwasserstoff (HC) für die NOx-Umwandlung zu versorgen. Die Haupteinspritzung wird in zwei verschiedenen Mustern durchgeführt, nämlich die einmalige Kraftstoffeinspritzung, bei der eine gegebene Kraftstoffmenge auf einmal durch eine Einzelschuß-Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, und die geteilte Einspritzung, bei der eine gegebene Kraftstoffmenge in mehrere Teile aufgeteilt wird und stoßweise durch eine Zahl von Mehrfachschüssen, die der Zahl der Teile entspricht, in geeigneten Einspritzintervallen Δt eingespritzt wird. Die einmalige Kraftstoffeinspritzung (nachstehend als Einzelschuß-Kraftstoffeinspritzung bezeichnet) wird durchgeführt, indem bei Bedarf eine Piloteinspritzung ausgeführt wird, um eine kleine Menge an Pilotkraftstoff an einem Zeitpunkt vor einem oberen Totpunkt des Kompressionshubs einzuspritzen, bevor die restliche Kraftstoffmenge eingespritzt wird. Die geteilte Kraftstoffeinspritzung (nachstehend als Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung bezeichnet) schließt zum Beispiel die Zweischuß-Kraftstoffeinspritzung und die Dreischuß-Kraftstoffeinspritzung ein. Die Kraftstoffeinspritzmodi und -muster werden auf selektive Weise auf der Basis eines Kraftstoffeinspritzungsregelungsabbilds verwendet, das in einem Speicher der ECU 40 gespeichert ist. Das Kraftstoffeinspritzungsregelungsabbild definiert die Einspritzmodi und -muster in Bezug auf die Motorbetriebsbedingungen, einschließlich mindestens einer Motordrehzahl, eines Gaspedalwegs, einer Motortemperatur und einer Katalysatortemperatur.
Eine Basiseinspritzmenge (eine Haupteinspritzmenge), eine Nacheinspritzmenge und die Einspritzzeitpunkte werden elektronisch in Form eines Abbilds im Speicher der ECU 40 gespeichert und einem Motorbetriebszustand entsprechend ausgelesen. Der Nacheinspritzzeitpunkt wird so korrigiert, daß die Nacheinspritzung bei der Ausführung der Diagnose einer Anomalie von einer Pulsationsperiode der des Common-Rail-Drucks ferngehalten wird, und auch, daß verhindert wird, daß die Steuerung einer Erhöhung im Common-Rail-Druck durch die Nacheinspritzung beeinflußt wird.
2 ist ein Ablaufdiagramm, das die Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung zeigt, d.h. die Einzelschuß-Kraftstoffeinspritzung (B) und die Zweischuß-Kraftstoffeinspritzung (C), im Gegensatz zur Einzelschuß-Kraftstoffeinspritzung (A). In der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung wird eine gegebene Kraftstoffmenge in zwei oder drei Teile aufgeteilt und stoßweise in zwei oder drei Schüssen so eingespritzt, daß die Kraftstoffverbrennung im Brennraum 4 in einer Periode nahe an einem oberen Totpunkt eines Kompressionshubs fortgesetzt wird. Die Impulsdauer des Einspritzaggregats 5 der Kraftstoffeinspritzung ist bevorzugt weniger als 800 μs bei jedem Schuß. Das Einspritzintervall Δt zwischen jedem aufeinanderfolgenden Schuß liegt bevor zugt zwischen 50 μs und 100 μs. Der zweite Kraftstoffeinspritzschuß wird bevorzugt an einem Zeitpunkt nach einem oberen Totpunkt eines Kompressionshubs durchgeführt. Es ist natürlich (möglich), die Haupteinspritzung bei Bedarf mit mehr als vier Kraftstoffeinspritzschüssen durchzuführen.
Im Basisbetrieb der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung breitet sich der vom Einspritzaggregat 5 eingespritzte Kraftstoff aus, um einen Kraftstoffsprühnebel mit allgemein konischer Form im Brennraum 4 zu formen, und wird dann zu feinen Kraftstofftropfen, die durch Reibungskontakt mit Luft wiederholt aufgebrochen werden. Die Kraftstofftropfen verdampfen und werden zu Kraftstoffdämpfen. Da die gegebene Kraftstoffmenge aufgeteilt ist und stoßweise in mehreren Kraftstoffeinspritzschüssen eingespritzt wird, ist der Anteil der vorgemischten Verbrennung beim ersten Kraftstoffeinspritzschuß dabei relativ klein, wodurch verhindert wird, daß der Verbrennungsdruck und die Verbrennungstemperatur in einer frühen Verbrennungsperiode übermäßig ansteigen. Dies hat eine Abnahme der NOx-Erzeugung zur Folge. Das Einspritzintervall Δt, das auf mehr als 50 μs eingestellt ist, verhindert, daß alle Kraftstofftropfen eines Kraftstoffteils, der auf einen vorhergehenden Kraftstoffteil folgt, die Kraftstofftropfen des vorherigen Kraftstoffteils einholen. Das heißt, wenn ein zweiter Kraftstoffeinspritzschuß an einem Zeitpunkt nach dem oberen Totpunkt im Kompressionshub ausgeführt wird, verbrennt der durch den zweiten Kraftstoffeinspritzschuß eingespritzte Kraftstoff sofort. Aufgrund dessen nimmt die Temperatur im Brennraum 4 schnell zu, und dadurch wird die Viskosität der verdichteten Luft im Brennraum 4 erhöht. Deshalb wird der Kraftstoff, der durch den dritten Kraftstoffeinspritzschuß eingespritzt wird, sofort einem Luftwiderstand ausgesetzt, um sich in Kraftstofftropfen zu verwandeln, so daß Kraftstofftropfen des zweiten Kraftstoffteils die Kraftstofftropfen des zweiten Kraftstoffteils nicht einholen. Die Dauer jedes Kraftstoffschusses, die weniger als 800 μs beträgt, stellt nur eine kleine Kraftstoffeinspritzmenge bei jedem Schuß bereit. Dies hält Kraftstofftropfen davon ab, sich wieder auf ein Minimum miteinander zu verbinden. Demnach ist es möglich, einen gemischten Zustand von Kraftstoffdämpfen mit Luft zu verbessern, zum Beispiel durch Beschleunigung der Zerstäubung und Verdampfung des Kraftstoffs, die durch Erhöhung einer Einspritzgeschwindigkeit bewirkt wird, um dadurch den Kraftstoffdruck zu erhöhen. Das Einspritzintervall Δt, das kleiner als 100 μs ist, bewirkt, daß die Verbrennung des Kraftstoffs beginnt, bevor die Verbrennung des Kraftstoffs beendet ist, der durch einen vorhergehenden Kraftstoffeinspritzschuß eingespritzt wurde. Diese verhindert eine unterbrochene Verbrennung des Kraftstoffs, der durch die Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung zugeführt wird.
Kurz gefaßt, es wird eine Erhöhung des Wirkungsgrad des Kraftstoffs und eine Einschränkung der Rauchentwicklung realisiert, durch einesignifikante Verbesserung des Verbrennungszustands des Kraftstoffs, die erreicht wird, indem bei der Haupteinspritzung die Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird. Da zudem während der Ausführung der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung das Ende der Haupteinspritzung relativ verzögert wird, werden die Verdampfung und Zerstäubung des während der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung stoßweise eingespritzten Kraftstoffs so erfüllt, daß eine Diffusionsverbrennung bewirkt wird, wodurch es keine Verschlechterung des Verbrennungszustands gibt, die auftritt, wenn ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt korrekt verzögert wird. Die Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung bewirkt vielmehr, daß eine signifikante effektive Übertragung der Dehnungskraft des verbrannten Gases auf den Kolben 3, die auf einen hohen Druck im Brennraum 4 zurückzuführen ist, eine relativ lange Zeitperiode lang beibehalten wird. Dadurch wird die Verbesserung des Wirkungsgrads des Kraftstoffs weiter konsolidiert, was eine Zunahme im mechanischen Wirkungsgrad zur Folge hat.
Die Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung wird auf der Basis des Kraftstoffdrucks durchgeführt, der vom Drucksensor 6b gemessen wird, oder eines gemittelten Werts des Kraftstoffdrucks wie z.B. eines arithmetischen Mittels des Kraftstoffdrucks. Das heißt, es wird bestimmt, daß die Kraftstoffeinspritzungsregelung anormal ist, wenn eine Änderung im Kraftstoffdruck oder eine Änderung im arithmetischen Mittel des Kraftstoffdrucks einen bestimmten Schwellenwert übersteigt. In diesem Fall wird die Diagnose der Anomalie für den gesamten Vorgang der Kraftstoffeinspritzungsregelung auf der Basis der Rückkopplungsstellgröße T-Pcfb durchgeführt, für den Vorgang der Haupteinspritzungsregelung (Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzungsregelung) auf der Basis des gemessenen Kraftstoffdrucks nach der Haupteinspritzung, und für den Vorgang der Nacheinspritzungsregelung auf der Basis des gemessenen Kraftstoffdrucks nach der Nacheinspritzung. Der Common-Rail-Druck nach der Konvergienz der Pulsation, die auf die Kraftstoffeinspritzung zurückzuführen ist, wird als den gemessene Kraftstoffdruck genommen. Um die Messung während der Pulsation des Common-Rail-Drucks auszuschließen, wird ein Zeitpunkt, an dem die Messung des Common-Rail-Drucks durchgeführt wird, von der Kraftstoffeinspritzung so verzögert, daß die Verzögerungszeit um so länger wird, je höher der Kraftstoffdruck bei der Kraftstoffeinspritzung ist oder je größer eine Zahl der Teile einer gegebenen Kraftstoffmenge ist.
3A und 3B sind jeweilige Abschnitte eines Flußdiagramms, das eine Steuerroutine der Common-Rail-Druckregelung veranschaulicht, die für jeden Zylinder ausgeführt wird. Wenn die Steuerlogik startet und die Steuerung zu einem Funktionsblock in Schritt S1 übergeht, werden Signale einschließlich einer Motordrehzahl Ne, einer Gasdrosselöffnung Le und eines Kurbelwellendrehwinkels CA eingelesen. Dann wird in Schritt S2 eine Beurteilung durchgeführt, ob der Kurbelwellendrehwinkel CA größer oder gleich einem Kurbelwinkel von 90° nach einem oberen Totpunkt (ATDC 90°) ist. Wenn der Kurbelwellendrehwinkel CA größer oder gleich dem Kurbelwinkel ATDC 90° ist, wird, nachdem in Schritt S3 ein Flag Fcpc auf einen Zustand „1" gesetzt worden ist, in Schritt S4 die Messung durchgeführt, um einen aktuellen Common-Rail-Druck Pc zu erkennen, der für den Common-Rail-Druckregelung und die Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung verwendet wird. Wenn das Flag Fcpc auf einen Zustand „1" gesetzt ist, zeigt dies an, daß die Steuerung zur Erhöhung des Common-Rail-Drucks im Gange ist. Andernfalls, wenn der Kurbelwellendrehwinkel CA kleiner als der Kurbelwinkel ATDC 90° ist, wird in Schritt S5 eine andere Beurteilung durchgeführt, ob das Flag Fcpc herabgesetzt oder auf einen Zustand „0" zurückgesetzt wurde, mit anderen Worten, ob die die Steuerung zur Erhöhung des Common-Rail-Drucks im Gange ist. Wenn die Steuerung zur Erhöhung des Common-Rail-Drucks nicht im Gange ist, ordnet die Steuerlogik den Rücksprung an, nachdem das Überdruckventil 12a in Schritt S6 geschlossen wurde. Andrernfalls, wenn die Steuerung zur Erhöhung des Common-Rail-Drucks im Gange ist, wird in Schritt S4 die Messung durchgeführt, um einen aktuellen Common-Rail-Druck Pc zu erkennen.
Dann wird in Schritt S7 eine Berechnung durchgeführt, um eine Solleinspritzmenge (eine Gesamtmenge der Haupteinspritzung und der Sekundäreinspritzung, d.h. Nacheinspritzung) Qt einzustellen, die einem Motorbetriebszustand entsprechend bestimmt wird. Ferner wird in Schritt S8 von der Motordrehzahl Ne, dem Common-Rail-Druck Pc nach der Kraftstoffeinspritzung, der Solleinspritzmenge Qt und einem Versatzwert ofs ausgehend eine Berechnung durchgeführt, um eine Basisstellgröße T-Pcv für die Steuerung eines Zeitpunkts zu bestimmen, an dem das Überdruckventil 12a geschlossen wird. Die Basisstellgröße T-Pcv wird anhand der folgenden Gleichung berechnet: T-Pcv = a × Ne + b × Pc + c × Qt + ofswobei a, b und c vorgegebene Koeffizienten sind.
Nachdem in Schritt S9 ein Common Rail-Solldruck Pcr der Solleinspritzmenge Qt entsprechend bestimmt wurde, wird in Schritt S10 eine Berechnung durchgeführt, um einen Rückkopplungsstellgröße T-Pcfb auf der Basis einer Differenz des aktuellen Common-Rail-Drucks Pc vom Common Rail-Solldruck Pcr zu bestimmen. Die Rückkopplungsstellgröße T-Pcfb wird in Schritt S11 zwischen vorgegebenen oberen und unteren Grenzwerten beschränkt. Das heißt, wenn der obere oder der untere Grenzwert von der Rückkopplungsstellgröße T-Pcfb überschritten wird, wird er für die Rückkopplungsstellgröße T-Pcfb eingesetzt. Nach der Beschränkung der Rückkopplungsstellgröße T-Pcfb wird in Schritt S12 eine praktische Stellgröße T-Pct als eine Summe der Basisstellgröße T-Pcv und der Rückkopplungsstellgröße T-Pcfb bestimmt. In Schritt S13 wird die Schließzeit des Überdruckventils 12a auf der Basis der praktischen Stellgröße T-Pct eingestellt. In diesem Fall wird die Beschränkung in einem Übergangszustand des Motorbetriebs durchgeführt, wie z.B. unmittelbar nach einer Änderung im Motorbetriebszustand, so daß die Rückkopplungsstellgröße T-Pcfb die praktische Stellgröße T-Pct möglichst wenig beeinflußt, wodurch eine Überregelung der Common-Rail-Druckregelung vermieden wird.
Nachdem in Schritt S14 auf das Erreichen der Ventilschließzeit gewartet wurde, wird das Überdruckventil 12a in Schritt S15 geschlossen. Dadurch führt die Kraftstoffpumpe 8 der Common Rail 6 Kraftstoff zu, was mit einer Erhöhung des Common-Rail-Drucks Pc auf den Common Rail-Solldruck Pcr einhergeht. Ferner, während in Schritt S16 gewartet wird, bis der Nockendrehwinkel einen Winkel von 180° nach dem oberen Totpunkt (ATDC 180° CA) erreicht hat, wird das Überdruckventil 12a in Schritt S17 geöffnet, um die Kraftstoffzuführung in die Common Rail 6 zu stoppen. Selbst während das Überdruckventil 12a offen ist, bleibt der Kraftstoff in der Common Rail 6 und in der Kraftstoffpumpe 8 darin, und der Kraftstoff wird der Kraftstoffpumpe 8 vom Kraftstoffbehälter 10 für eine weitere Steuerung der Erhöhung im Common-Rail-Druck weiter zugeführt. Dann, nachdem die abgetastete Zahl der Rückkopplungsstellgrößen NL, von denen ein Versatzwert ofs gelernt wird, in Schritt S18 um ein Inkrement von 1 (eins) geändert wurde, wird die aktuelle Rückkopplungsstellgröße T-Pcfb zu einer vorhergehenden integrierten Rückkopplungsstellgröße T-Pcfb addiert, um in Schritt S19 eine aktuelle integrierte Rückkopplungsstellgröße LN zu erhalten. Dann wird in Schritt S20 eine Beurteilung durchgeführt, ob die integrierte Rückkopplungsstellgröße LN einen vorgegebenen Wert LN0 erreicht hat. Wenn die integrierte Rückkopplungsstellgröße LN den vorgegebenen Wert LN0 in Schritt S20 noch nicht erreicht hat, oder nach Berechnung eines arithmetischen Mittels der integrierten Rückkopplungsstellgröße LN als Versatzwert ofs in Schritt S21, wenn die integrierte Rückkopplungsstellgröße LN den vorgegebenen Wert LN0 in Schritt S20 erreicht hat, wird das Flag Fcpc in Schritt S22 auf den Zustand „0" zurückgesetzt, und dann ordnet die Steuerlogik den Rücksprung an.
Wie oben beschrieben, wird der Versatzwert ofs feststehend bestimmt, indem die Rückkopplungsstellgröße LN über eine lange Zeitperiode hinweg überwacht wird, so daß Unterschiede unter den einzelnen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen beschränkt werden. Überdies wird die Diagnose der Anomalie, die weiter unten beschrieben wird, durch Überwachung der Rückkopplungsstellgröße LN genaue durchgeführt, die bestimmt wird, indem der Versatzwert ofs in einer kurzen Zeitperiode berücksichtigt wird.
4 ist ein Flußdiagramm, das eine Steuerroutine veranschaulicht, die für jeden Zylinder durchgeführt und bei jedem vorgegebenen Kurbeldrehwinkel wiederholt wird. Wenn die Steuerlogik startet, geht die Steuerung zu einem Funktionsblock in Schritt S101 über, wo Signale einschließlich einer Motordrehzahl Ne, einer Gasdrosselöffnung Le und eines Kurbeldrehwinkels CA eingelesen werden. Dann wird in Schritt S102 eine Basiskraftstoffeinspritzmenge (eine Menge der Haupteinspritzung) aus einem Kraftstoffeinspritzungsregelungsabbild ausgelesen, einer Motoranforderung entsprechend, die einem Solldrehmoment einschließt, das auf der Basis der Gasdrosselöffnung Le und der Motordrehzahl Ne bestimmt wird, welche auf der Basis des Kurbeldrehwinkels CA bestimmt wird. Das Kraftstoffeinspritzungsregelungsabbild, das im Speicher der ECU 40 elektronisch gespeichert wird, definiert die optimalen Einspritzmengen, die in Bezug auf eine Änderung in der Gasdrosselöffnung Le und einer Änderung in der Motordrehzahl Ne experimentell ermittelt wurden. Die Basiseinspritzmenge ist so vorbestimmt, daß sie mit einer Zunahme in der Gasdrosselöffnung Le und/oder einer Zunahme in der Motordrehzahl Ne zunimmt.
In Schritt S103 werden Muster der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung für die Haupteinspritzung und die Nacheinspritzung bestimmt. Ein Zeitpunkt der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung wird auf einen Zeitpunkt nahe an einem oberen Totpunkt in einem Kompressionshub eingestellt. Zum Beispiel wird die Mehrschuß-Kraftstoff-Einspritzung bei einer Zunahme in der Basiskraftstoffeinspritzmenge zum Beispiel mehr auf einen Kurbelwinkel von 5° vor dem oberen Totpunkt (BTDC 5° CA) als Standardpunkt vorgeschoben, und wird bei einer Abnahme in der Basiskraftstoffeinspritzmenge mehr vom Standardpunkt verzögert. Während der Dieselmotor 1 noch nicht warmgelaufen ist, das heißt, während das Motorkühlwasser bei einer niedrigen Temperatur ist, wird er für den Warmlauf betrieben, wobei der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt um einen bestimmten Wert verzögert wird. Ferner wird die Zahl der Teile, in die die gegebene Kraftstoffmenge für die Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung aufgeteilt wird, und ein Einspritzintervall Δt einer Katalysatortemperatur des Abgaskatalysators 31 entsprechend bestimmt. Zum Beispiel wird die Dreischuß-Kraftstoffeinspritzung verwendet, wenn die Temperatur des Katalysators niedrig ist. Die Zweischuß-Kraftstoffeinspritzung wird verwendet, wenn die Temperatur des Katalysators hoch ist. Das Einspritzintervall Δt wird für die Dreischuß-Kraftstoffeinspritzung kurz eingestellt und für die Zweischuß-Kraftstoffeinspritzung lang. Dies deshalb, weil die Temperatur des Abgases um so höher wird, je größer die Zahl der Kraftstoffteile ist oder je mehr die Abgasmenge zunimmt, was zur Erhöhung der Katalysatortemperatur von Vorteil ist. Die Nacheinspritzung wird in einem Muster derartigen bestimmt, daß sie stoßweise auftritt, um die NOx-Reduktion durch Zuführung einer erhöhten Menge an HC an den Katalysator zu beschleunigen. Eine Kraftstoffmenge für die Nacheinspritzung wird zum Beispiel so eingestellt, daß sie weniger als einige % der Basiskraftstoffeinspritzmenge beträgt, und ein Zeitpunkt der Nacheinspritzung wird zwischen Nockenwinkeln von 30° und 90° nach dem oberen Totpunkt eines Kompressionshubs eingestellt.
Dann wird in Schritt S104 eine Beurteilung durchgeführt, ob bestimmte Überwachungsbedingungen für die Ausführung einer Diagnose der Anomalie erfüllt sind. Die Überwachungsbedingungen schließen ein, daß eine bestimmte Zeitperiode abgelaufen ist, nachdem der Motorbetrieb in einen Dauerzustand eingetreten ist, daß die Diagnose der Anomalie noch nicht ausgeführt worden ist, daß der Dieselmotor 1 warmgelaufen ist, d.h. die Temperatur des Motorkühlwasser eine vorgegebene Temperatur überstiegen hat, oder die Temperatur des Katalysator eine vorgegebene Temperatur überstiegen hat, daß der Dieselmotor 1 bei einer Motordrehzahl Ne kleiner als ein vorgegebener Wert (eine niedrige Motordrehzahl oder eine mittlere Motordrehzahl) betrieben wird, und daß der Dieselmotor 1 mit einer Motorlast betrieben wird, die unter einem bestimmten Wert liegt (mit einer niedrigen Motorlast oder mit einer mittleren Motorlast). Der Grund für die Aufnahme einer niedrigen Motordrehzahl in die Überwachungsbedingungen ist, daß ein Intervall von der Haupteinspritzung für einen der Zylinder zur Nacheinspritzung und ein Intervall von der Nacheinspritzung zur Haupteinspritzung für einen zweiten Zylinder länger wird, selbst wenn die Kraftstoffeinspritzzeitpunkte für die jeweiligen Zylinder auf denselben Kurbeldrehwinkel eingestellt sind. Und daher beeinflußt die Pulsation des Common-Rail-Drucks, die bei jeder Kraftstoffeinspritzung auftritt, die nachfolgende Kraftstoffeinspritzung nicht, mit dem Ergebnis, daß die Diagnose der Anomalie mit einer erhöhten Zuverlässigkeit durchgeführt wird. Der Grund für die Aufnahme einer niedrigen Motorlast in die Überwachungsbedingungen ist, daß, wenn die gegebene Kraftstoffeinspritzmenge klein ist, die Pulsation des Common-Rail-Drucks davon abgehalten wird, nach der Nacheinspritzung wegen eines niedrigen Common-Rail-Drucks vor der Kraftstoffeinspritzung anzusteigen, wodurch die Diagnosegenauigkeit vorteilhaft verbessert wird.
Wenn jede der Überwachungsbedingungen erfüllt ist, wird in Schritt S105 eine Beurteilung durchgeführt, ob die Ausführung der Nacheinspritzung nach der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung als Haupteinspritzung programmiert ist. Die Beurteilung wird aus dem Grund durchgeführt, daß in dem Falle, daß die Nacheinspritzung nach der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung programmiert ist, die Diagnosegenauigkeit je nach Zeitpunkt der Nacheinspritzung aufgrund der Pulsation des Common- Rail-Drucks abnimmt. Wenn die Nacheinspritzung programmiert ist, wird der Nacheinspritzzeitpunkt bei Bedarf korrigiert. Das heißt, wenn die Nacheinspritzung programmiert ist, werden die Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tmd und die Dauer der Nacheinspritzdruckpulsation Tpd in Schritt S106 als Konvergenzeiten bestimmt. Die Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tmd bezieht sich auf die Dauer der Pulsation des Common-Rail-Drucks, die nach der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung auftritt und definiert wird als eine Konvergenzzeit um eine Zeitperiode von einem Start des letzten Schusses der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung bis zu einem Zeitpunkt, an dem die Pulsation des Common-Rail-Drucks so klein abfällt, daß sie die Diagnose der Anomalie der Haupteinspritzungsregelung nicht wesentlich beeinflußt. Die Konvergenzzeit wird abhängig vom aktuellen Common-Rail-Druck Pc vor der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung und der Zahl der Kraftstoffteile für die Mehrschuß-Kraftstoff-Einspritzung eingestellt. Die Dauer der Nacheinspritzdruckpulsation Tpd bezieht sich auf die Dauer der Pulsation des Common-Rail-Drucks, die nach der Nacheinspritzung auftritt und definiert wird als eine Konvergenzzeit um eine Zeitperiode von einem Start der Nacheinspritzung bis zu einem Zeitpunkt, an dem die Pulsation des Common-Rail-Drucks so klein abfällt, daß sie die Diagnose der Anomalie der Nacheinspritzungsregelung nicht wesentlich beeinflußt. Diese Dauer der Haupt- und Nacheinspritzdruckpulsation Tmd und Tpd wird aus einem Dauerregelungsabbild ausgelesen, das im Speicher der ECU 40 elektronisch gespeichert ist. In diesem Fall bezieht sich der Ausdruck „wesentlicher Einfluß" auf die Diagnose der Anomalie in einem Fall, daß die Pulsation des Common-Rail-Drucks, der zur Diagnose der Anomalie gemessen wird, im wesentlichen auf signifikante Weise in einem Wert des Common-Rail-Drucks auftritt, der aufgrund der Kraftstoffeinspritzung abgefallen ist. Das Dauerregelungsabbild definiert die Dauer der Haupt- und Nacheinspritzdruckpulsation Tmd und Tpd so, daß sie mit steigendem aktuellen Common-Rail-Druck Pc länger werden. Ferner definiert das Dauerregelungsabbild die Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tmd nach der Haupteinspritzung so, daß sie mit zunehmender Zahl der Kraftstoffteile länger wird. Die Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tmd wird größer als die Dauer der Nacheinspritzdruckpulsation Tpd festgelegt, weil der Common-Rail-Druck vor der Haupteinspritzung und die Menge der Haupteinspritzung jeweils größer sind als der Common-Rail-Druck vor der Nacheinspritzung und die Menge der Nacheinspritzung, und der Common-Rail-Druck zudem während eines Zyklus der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung eine resonante Pulsation verursacht.
In Schritt S107 werden Berechnungen durchgeführt, um jeweils eine Zeitperiode nach der Haupteinspritzung Tmp zu bestimmen, die zwischen einem Start des letzten Schusses einer Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung und einem Start der Nacheinspritzung liegt, und eine Zeitperiode nach der Nacheinspritzung Tpn, die zwischen einem Start der Nacheinspritzung und einem Zeitpunkt liegt, an dem ein Kurbelwinkel von ATDC 90° erreicht wird. Die jeweilige Berechnung wird auf der Basis des Kraftstoffeinspritzungsmusters durchgeführt, d.h. der Kraftstoffeinspritzzeitpunkte für die Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung und die Nacheinspritzung, die in Schritt S103 bestimmt wurden, und der Motordrehzahl Ne. Da die Kraftstoffeinspritzzeitpunkte in Schritt S103 auf der Basis eine Kurbeldrehwinkels CA bestimmt werden, wird die Zeitperiode Tmp, Tpn, die tatsächlich abgelaufen ist, in Schritt S107 auf der Basis der Motordrehzahl Ne bestimmt.
Dann wird in Schritt S108 eine Beurteilung durchgeführt, ob die Zeitperiode nach der Haupteinspritzung Tmp länger ist als die Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tmd nach der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung. Wenn die Zeitperiode nach. der Haupteinspritzung Tmp länger als die Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tmd ist, zeigt dies an, daß die Erkennung des Common-Rail-Drucks Pc, die für die Diagnose der Anomalie der Haupteinspritzungsregelung und die Ausführung der Nacheinspritzung erforderlich ist, durchgeführt werden kann, nachdem die Pulsation der Common-Rail-Drucks, die auf die Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung zurückzuführen ist, konvergiert ist. Wenn die Zeitperiode nach der Haupteinspritzung Tmp kleiner oder gleich der Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tmd ist, wird der Nacheinspritzzeitpunkt daher dann in Schritt S109 auf einen Zeitpunkt, an dem die Dauer der Haupteinspritzungspulsation Tmd endet, von einem Start des letzten Schusses der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung an verschoben um dadurch einen aktuellen Common-Rail-Druck Pc für die Diagnose der Anomalie der Haupteinspritzung zu erkennen und die Nacheinspritzung auszuführen, ohne von der Pulsation des Common-Rail-Drucks beeinflußt zu werden. Wenn in Schritt S108 die Zeitperiode nach der Haupteinspritzung Tmp länger ist als die Dauer der Haupteinspritzungspulsation Tmd, oder nach dem Ändern des Nacheinspritzzeitpunkts in Schritt S109, wenn eine Zeitperiode nach der Haupteinspritzung Tmp in Schritt S108 kleiner oder gleich der Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tmd ist, wird in Schritt S110 eine weitere Beurteilung durchgeführt, ob die Zeitperiode nach der Nacheinspritzung Tpn länger ist als die Dauer der Nacheinspritzdruckpulsation Tpd nach der Nacheinspritzung. Wenn die Zeitperiode nach der Nacheinspritzung Tpn länger ist als die Dauer der Nacheinspritzruckpulsation Tpd, zeigt dies an, daß während der Erkennung des Common-Rail-Drucks Pc, der für die Diagnose der Anomalie der Nacheinspritzungsregelung erforderlich ist, durchgeführt werden kann, nachdem die Pulsation des Common-Rail-Drucks, die auf die Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung zurückzuführen ist, konvergiert ist, die Steuerung der Erhöhung des Common-Rail-Drucks Pc sowohl für die nachfolgende Haupteinspritzung als auch für die nachfolgende Nacheinsprit zung ausgeführt werden kann. Wenn die Zeitperiode nach der Nacheinspritzung Tpn kleiner oder gleich der Dauer der Nacheinspritzdruckpulsation Tpd ist, wird daher in Schritt S111 der Nacheinspritzzeitpunkt um die Dauer der Nacheinspritzdruckpulsation Tpd vom Kurbelwinkel ATDC 90° vorgeschoben, um dadurch einen aktuellen Common-Rail-Druck Pc für die Diagnose der Anomalie der Nacheinspritzung zu erkennen und die Steuerung der Erhöhung des Common-Rail-Drucks Pc auszuführen, ohne von der Pulsation des Common-Rail-Drucks beeinflußt zu werden. Daß eine Erhöhung des Common-Rail-Drucks Pc gesteuert werden kann, ohne von der Pulsation des Common-Rail-Drucks beeinflußt zu werden, zeigt an, daß es dem Common-Rail-Druck möglich ist, einen geeigneten Wert zu erreichen. Infolgedessen wird die Diagnose der Anomalie für die nachfolgende Kraftstoffeinspritzungsregelung genau durchgeführt. In einem Fall, daß die Diagnose der Anomalie nicht ausgeführt wird, wird die Korrektur des Nacheinspritzzeitpunkts nicht ausgeführt. In diesem Fall arbeitet der Dieselmotor im Unterschied zur Diagnose einer Anomale ungehindert, und daher wird das Fahrzeug ungehindert angetrieben, selbst wenn der Common-Rail-Druck etwas von einem Sollwert während der normalen Regelung der Kraftstoffeinspritzung abweicht.
Wenn die Zeitperiode nach der Nacheinspritzung Tpn in Schritt S110 länger als die Dauer der Nacheinspritzdruckpulsation Tpd ist, oder nach der Korrektur des Nacheinspritzzeitpunkts in Schritt S111, wenn in Schritt S110 die Zeitperiode nach der Nacheinspritzung Tpn kürzer oder gleich der Dauer der Nacheinspritzdruckpulsation Tpd ist, wird die Kraftstoffeinspritzung in Schritt S112 ausgeführt, und dann ordnet die Steuerlogik den Rücksprung an.
Wenn eine oder mehrere Überwachungsbedingungen in Schritt S104 nicht erfüllt werden, oder wenn die Nacheinspritzung in Schritt S105 nicht programmiert ist, wird die Kraftstoffeinspritzung in Schritt S112 sofort ohne Korrektur des Nacheinspritzzeitpunkts ausgeführt.
5A bis 5C sind jeweilige Abschnitte eine Flußdiagramms, das eine Steuerroutine der Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Bezug nehmend auf 5A, wenn die Steuerlogik startet und die Steuerung zu einem Funktionsblock in Schritt S201 übergeht, werden Signale einschließlich mindestens eines Kurbeldrehwinkels CA eingelesen. Dann wird in Schritt S202 eine Beurteilung durchgeführt, ob vorgegebene Überwachungsbedingungen für die Ausführung der Diagnose der Anomalie erfüllt werden. Wie zuvor beschrieben, schließen die Überwachungsbedingungen ein, daß die vorgegebene Zeitperiode abgelaufen ist, nachdem der Motorbetrieb in einen Dauerzustand eingetreten ist, daß die Diagnose der Anomalie noch nicht ausgeführt worden ist, daß der Dieselmotor 1 warmgelaufen ist, d.h. die Temperatur des Motorkühlwassers den vorgegebenen Wert überstiegen hat, oder die Temperatur des Katalysators den vorgegebenen Wert überstiegen hat, daß der Dieselmotor 1 bei einer Motordrehzahl Ne betrieben wird, die niedriger ist als der vorgegebene Wert, und daß der Dieselmotor 1 mit einer Motorlast betrieben wird, die niedriger ist als der vorgegebene Wert. Wenn jede der Überwachungsbedingungen erfüllt ist, wird in Schritt S203 eine Beurteilung durchgeführt, ob der letzte Schuß der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung gerade gestartet wurde. Wenn es ein Zeitpunkt unmittelbar nach einem Start des letzten Schusses der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung ist, startet ein Zeitgeber in Schritt S204 das Vorwärtszählen der Zeit Tm. Der Zeitgeber überwacht den Fortschritt der Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tmd. Andererseits, wenn es nicht ein Zeitpunkt unmittelbar nach einem Start des letzten Schusses der Mehrschuß-Kraftstoff einspritzung ist, wird in Schritt S205 eine andere Beurteilung durchgeführt, ob die Zeitzählung im Gange ist. Wenn sie im Gange ist, setzt der Zeitgeber in Schritt S204 die Zählung der Zeit Tm fort. Andererseits, wenn der Zähler steht, wird anschließend in Schritt S206 eine Beurteilung durchgeführt, ob ein Überwachungsflag Fmfi auf einen Zustand „1" gesetzt worden ist. Wenn das Überwachungsflag Fmfi auf den Zustand „1" gesetzt ist, zeigt dies an, daß die Nacheinspritzung überwacht wird. Falls das Überwachungsflag Fmfi herabgesetzt oder auf einen Zustand „0" zurückgesetzt ist, ordnet die Steuerlogik den Rücksprung an.
Wenn die Zeitzählung im Gange ist, wird in Schritt S207 eine Beurteilung durchgeführt, ob die gezählte Zeit Tm die Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tmd erreicht hat. Falls die gezählte Zeit Tm kleiner als die Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tmd ist, ordnet die Steuerlogik den Rücksprung an. Andererseits, wenn die gezählte Zeit Tm die Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tmd erreicht hat, wird nach dem Speichern, in Schritt S208, des aktuellen Common-Rail-Drucks Pc als ein Diagnosedruck Pcm für die Diagnose der Anomalie der Haupteinspritzungsregelung und dem nachfolgenden Zurücksetzen, in Schritt S209, der Zeit Tm auf 0 (null) eine Beurteilung in Schritt S210 durchgeführt, ob die Nacheinspritzung nach der Mehrschuß-Einspritzung programmiert ist. Wenn sich das Überwachungsflag Fmfi in Schritt S206 im Zustand „1" befindet, der anzeigt, daß die Nacheinspritzung überwacht wird, oder wenn die Nacheinspritzung in Schritt S210 programmiert ist, wird in Schritt S211 zur Diagnose der Anomalie der Nacheinspritzung eine Beurteilung durchgeführt, ob die Nacheinspritzung gerade gestartet wurde. Wenn es ein Zeitpunkt unmittelbar nach einem Start der Nacheinspritzung ist, startet der Zeitgeber in Schritt S212 das Vorwärtszählen der Zeit Tp. Der Zeitgeber überwacht den Fortschritt der Dauer der Nacheinspritzdruckpulsation Tpd. Andererseits, wenn es nicht ein Zeitpunkt direkt nach einem Start der Nacheinspritzung ist, wird in Schritt S213 eine andere Beurteilung durchgeführt, ob die Zeitzählung im Gange ist. Falls der Zähler steht, wird das Überwachungsflag Fmfi in Schritt S214 auf den Zustand „0" zurückgesetzt ist, wonach die Steuerlogik den Rücksprung anordnet.
Wenn es in Schritt S211 (ein Zeitpunkt) unmittelbar nach einem Start der Nacheinspritzung ist, oder wenn in Schritt S213 die Zeitzählung im Gange ist, setzt der Zeitgeber in Schritt S212 die Zählung der Zeit Tp fort. Danach wird in Schritt S215 eine Beurteilung durchgeführt, ob die gezählte Zeit Tp die Dauer der Nacheinspritzdruckpulsation Tpd erreicht hat. Falls die gezählte Zeit Tp kleiner als die Dauer der Nacheinspritzdruckpulsation Tpd ist, ordnet die Steuerlogik den Rücksprung an, nachdem das Überwachungsflag Fmfi in Schritt S214 hochgesetzt wurde. Andererseits, wenn die gezählte Zeit Tp die Dauer der Nacheinspritzdruckpulsation Tpd erreicht hat, wird in Schritt S216 der aktuelle Common-Rail-Druck Pc als ein Diagnosedruck Pcp für die Diagnose der Anomalie der Nacheinspritzungsregelung gespeichert. Dann wird in Schritt S217 das Überwachungsflag Fmfi herabgesetzt, und der Zeitgeber wird auf 0 (null) zurückgesetzt.
Bezug nehmend auf 5B, wird nach dem Warten, in Schritt S218, auf die Berechnung der Rückkopplungsstellgröße T-Pcfb, die im Laufe der Common-Rail-Druckregelung beendet wird, in Schritt S219 die Rückkopplungsstellgröße T-Pcfb eingelesen. In Schritt S220 werden Diagnoseschwellenwerte, die Grenzen für die normale Kraftstoffeinspritzungsregelung sind, ausgelesen, um jeweils Diagnosen der Anomalie der Haupteinspritzungsregelung, der Nacheinspritzungsregelung und der Gesamteinspritzungsregelung durchzuführen. Die Diagnoseschwellenwerte umfassen einen Schwellenwert Pcmo zur Durchführung der Diagnose der Anomalie der Haupteinspritzungsregelung auf der Basis des Diagnosedrucks Pcm, einen Schwellenwert Pcpo zur Durchführung der Diagnose der Anomalie der Nacheinspritzungsregelung auf der Basis des Diagnosedrucks Pcp, und einen Schwellenwert T-Pcfbo zur Durchführung der Diagnose der Anomalie der Gesamteinspritzungsregelung auf der Basis der Rückkopplungsstellgröße T-Pcfb. Diese Diagnoseschwellenwerte Pcmo, Pcpo und T-Pcfbo werden in Bezug auf eine Haupteinspritzmenge (eine Basiseinspritzmenge), eine Nacheinspritzmenge und einen Common-Rail-Druck vor der Haupteinspritzung definiert und in Form eines Abbilds in Speicher der ECU 40 gespeichert. Das Abbild ist so definiert, daß die Schwellenwerte Pcmo, Pcpo und T-Pcfbo mit zunehmender Kraftstoffeinspritzmenge und zunehmendem Common-Rail-Druck Pc größer werden.
Dann, nachdem in Schritt S221 die Überwachungshäufigkeit der Haupteinspritzungsregelung Nm in Schritt S221 um ein Inkrement von 1 (eins) geändert wurde, wird in Schritt S222 eine Beurteilung durchgeführt, ob die Rückkopplungsstellgröße T-Pcfb den Schwellenwert T-Pcfbo übersteigt, d.h., ob die Gesamteinspritzungsregelung als Ganzes als anormal gilt. Falls die Kraftstoffeinspritzung als anormal gilt, wird die Anomaliehäufigkeit der der Gesamteinspritzungsregelung Nd in Schritt S223 um ein Inkrement von 1 (eins) erhöht, wonach in Schritt S224 eine Beurteilung durchgeführt wird, ob eine Differenz des Common Rail-Solldrucks Pcr vom Diagnosedruck Pcm für die Haupteinspritzung den Schwellenwert Pcmo zur Durchführung der Diagnose der Anomalie der Haupteinspritzungsregelung übersteigt, d.h., ob die Haupteinspritzungsregelung als anormal gilt. Wenn die Differenz des Common Rail-Solldrucks Pcr vom Diagnosedruck Pcm größer als der Schwellenwert Pcmo ist, zeigt dies an, daß die Haupteinspritzungsregelung als anormal gilt, dann wird in Schritt S225 die Häufigkeit der Anomalien der Haupteinspritzungsregelung Ndm um ein Inkrement von 1 (eins) geändert. Wenn die Überwachungshäufigkeit Nm dann in Schritt S226 eine bestimmte Bezugsüberwachungshäufigkeit Nmo erreicht hat, wird in Schritt S227 eine Beurteilung durchgeführt, ob ein Verhältnis der Anomaliehäufigkeiten der Gesamteinspritzungsregelung Nd zur Bezugsüberwachungshäufigkeit Nmo größer ist als ein Schwellenwert Ndo. Wenn der Schwellenwert Ndo überschritten wird, wird in Schritt S228 eine Warnung ausgegeben, um anzuzeigen, daß die Gesamteinspritzungsregelung anormal ist. Nachdem in Schritt S228 eine Warnung in Bezug auf die Anomalie der Gesamteinspritzungsregelung ausgegeben wurde, oder wenn die Gesamteinspritzungsregelung in Schritt S227 als normal gilt, wird in Schritt S229 eine Beurteilung durchgeführt, ob ein Verhältnis der Anomaliehäufigkeit der Haupteinspritzungsregelung Ndm zur Bezugsüberwachungshäufigkeit Nmo großer ist als ein Schwellenwert Ndmo.
Bezug nehmend auf 5C wird in dem Fall, daß die Haupteinspritzungsregelung in Schritt S224 als normal gilt, daß die Überwachung in Schritt S226 noch nicht die spezifizierte Zahl von Malen wiederholt wurde, oder daß der der Schwellenwert Ndo in Schritt S229 überschritten wird, oder nachdem in Schritt S230 eine Warnung in Bezug auf die Anomalie der Haupteinspritzungsregelung ausgegeben wurde, wenn das Verhältnis der Anomaliehäufigkeit der Haupteinspritzungsregelung Ndm zur Bezugsüberwachungshäufigkeit Nmo größer ist als ein Schwellenwert Ndmo, anschließend in Schritt S231 eine Beurteilung durchgeführt, ob die Nacheinspritzung nach der Haupteinspritzung ausgeführt wird. Wenn die Nacheinspritzung ausgeführt wird, wird die Überwachungshäufigkeit der Nacheinspritzung Np in Schritt S232 um ein Inkrement von 1 (eins) geändert, wonach in Schritt S233 eine Beurteilung durchgeführt wird, ob eine Differenz des Common Rail-Solldrucks Pcr vom Diagnosedruck Pcp für die Nacheinspritzung einen Schwellenwert Pcpo zur Durchführung der Diagnose der Anomalie der Nacheinspritzungsregelung übersteigt, d.h. ob die Nacheinspritzungsregelung als anormal gilt. Wenn die Differenz des Common Rail-Solldrucks Pcr vom Diagnosedruck Pcp größer als der Schwellenwert Pcpo ist, zeigt dies an, daß die Nacheinspritzungsregelung als anormal gilt, dann wird in Schritt S234 die Anomaliehäufigkeit der Nacheinspritzungsregelung Npd um ein Inkrement von 1 (eins) geändert. Wenn die Überwachungshäufigkeit Np in Schritt S235 eine bestimmte Bezugsüberwachungshäufigkeit Npo erreicht hat, wird dann in Schritt S236 eine Beurteilung durchgeführt, ob das Verhältnis der Anomaliehäufigkeit der Nacheinspritzungsregelung Ndp zur Bezugsüberwachungshäufigkeit Npo größer ist als ein Schwellenwert Ndpo. Wenn der Schwellenwert Ndpo überschritten wird, wird in Schritt S237 eine Warnung ausgegeben, um anzuzeigen, daß die Nacheinspritzungsregelung anormal ist. In dem Fall, daß in Schritt S231 die Nacheinspritzung nach der Haupteinspritzung ausgeführt wird, daß die Nacheinspritzungsregelung in Schritt S233 als normal gilt, oder daß die Überwachung in Schritt S235 noch nicht die spezifizierte Zahl von Malen wiederholt wurde, oder nachdem in Schritt S237 ein Warnung in Bezug auf die Anomalie der Nacheinspritzungsregelung ausgegeben wurde, ordnet die Steuerlogik den Rücksprung an.
Da, wie oben beschrieben, auf der Basis eines Verhältnisses der Anomaliehäufigkeit der Kraftstoffeinspritzungsregelung zur Überwachungshäufigkeit der Kraftstoffeinspritzungsregelung bestimmt wird, ob eine Warnung in Bezug auf die Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung ausgegeben wird oder nicht, wird die Warnung in Bezug auf die Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung nicht ausgegeben, selbst wenn die Kraftstoffeinspritzungsregelung temporär als anormal gilt, es sei denn, die Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung wird so häufig erkannt. Dies resultiert aus der Überlegung, daß die Kraftstoffeinspritzungsregelung möglicherweise während eines Übergangszustands des Motorbetriebs als anormal gilt, obwohl der Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung normal ist. Da die Diagnose der Anomalie überdies nicht nur für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung, sondern jeweils auch für die Haupteinspritzung und die Nacheinspritzung durchgeführt wird, ist es leicht, die Ursachen einer Anomalie aufzuklären. Die Verwendung einer Messung des Common-Rail-Drucks nach der Pulsationsdauer des Common-Rail-Drucks erhöht die Diagnosegenauigkeit der Anomalie der Haupteinspritzungsregelung und Nacheinspritzungsregelung. Da bei der Durchführung der Diagnose der Anomalie der Haupteinspritzungsregelung der Nacheinspritzzeitpunkt zudem so korrigiert wird, daß die Steuerung einer Erhöhung des Common-Rail-Drucks praktisch nach der Konvergenz der Pulsation des Common-Rail-Drucks durchgeführt wird, die auf die folgende Nacheinspritzung zurückzuführen ist, kann der Common-Rail-Druck vor der folgenden Haupteinspritzung auf einen Sollpegel gehoben werden.
Bezug nehmend auf 6, wird ein Ablaufdiagramm des Betriebs des Einspritzaggregats während der Diagnose der Betriebsanomalie der Kraftstoffeinspritzung gezeigt, wobei, wenn die Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird, während der Dieselmotor 1 bei einer Drehzahl betrieben wird, die Pulsation des Common-Rail-Drucks in der Common Rail 6 auftritt, wobei der Common-Rail-Druck Pc bei jedem Schuß der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung abnimmt. Die Pulsation des Common-Rail-Drucks konvergiert an einem Ende der Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tmd. Dementsprechend tritt in der Common Rail 6 eine Pulsation des Common-Rail-Drucks auf, während der Common-Rail-Druck Pc nach der Nacheinspritzung abfällt. Die Pulsation des Common-Rail-Drucks konvergiert an einem Ende der Dauer der Nacheinspritzdruckpulsation Tpd. Die Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tmd wird als eine Zeitperiode von einem Start des letzten Schusses der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung an bestimmt, und die Dauer der Nacheinspritzdruckpulsation Tpd wird als eine Zeitperiode von einem Start der Nacheinspritzung an bestimmt. Demnach startet der Zeitgeber die Zählung einer Zeit Tm unmittelbar nach dem Start des letzten Schusses der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung, um dadurch den Fortschritt der Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tmd zu überwachen. Dementsprechend startet der Zeitgeber die Zählung einer Zeit Tp unmittelbar nach dem Start Nacheinspritzung, um dadurch den Fortschritt der Dauer der Nacheinspritzdruckpulsation Tpd zu überwachen. Wenn der Zeitgeber eine Zeit Tm vorwärtszählt, die der Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tmd entspricht, wird der aktuelle Common-Rail-Druck Pc als ein Diagnosedruck Pcm im Speicher gespeichert. Eine Differenz des aktuellen Common-Rail-Drucks Pc, nämlich des Diagnosedrucks Pcm, vom Common Rail-Solldruck Pcr wird mit dem Schwellenwert Pcmo verglichen, um die Diagnose der Anomalie der Haupteinspritzungsregelung durchzuführen. Wenn die Differenz (Pcr – Pcm) den Schwellenwert Pcmo übersteigt, gilt die Haupteinspritzungsregelung als anormal. Wenn der Zeitgeber dementsprechend eine Zeit Tp vorwärtszählt, die der Dauer der Nacheinspritzdruckpulsation Tpd entspricht, wird der aktuelle Common-Rail-Druck Pc als ein Diagnosedruck Pcp im Speicher gespeichert. Eine Differenz des aktuellen Common-Rail-Drucks Pc, nämlich des Diagnosedrucks Pcp, vom Common Rail-Solldruck Pcr wird mit dem Schwellenwert Pcpo verglichen, um die Diagnose der Anomalie der Nacheinspritzungsregelung durchzuführen. Wenn die Differenz (Pcr – Pcp) den Schwellenwert Pcpo übersteigt, gilt die Nacheinspritzungsregelung als anormal.
Wenn der Nockendrehwinkel einen Winkel von ATDC 90° erreicht, wird der Common-Rail-Druck Pc für die Rückkopplungsregelung (F/B) ausgelesen, um eine Ventilschließzeit des Überdruckventils 12a zu bestimmen. Wenn die Ventilschließzeit erreicht ist, wird das Überdruckventil 12a geschlossen, um dadurch den aktuellen Common-Rail-Druck Pc auf den Common Rail-Solldruck Pcr anzuheben.
7A und 7B zeigen Ablaufdiagramme des Betriebs des Kraftstoffeinspritzaggregats 5 bei der Nacheinspritzung, während der Dieselmotor 1 bei einer Drehzahl betrieben wird, die relativ höher ist als die Drehzahl in Verbindung mit dem in 6 gezeigten Ablaufdiagramm. Wie in 7A gezeigt, ist während des Betriebs des Dieselmotors 1 bei einer vergleichsweise hohen Drehzahl die Zeitperiode nach der Haupteinspritzung Tmp, die von einem Start des letzten Schusses der Mehrschuß-Einspritzung bis zum Start der programmierten Nacheinspritzung dauert (durch eine gestrichelte Linie dargestellt), möglicherweise kürzer als die Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tmd. In solch einem Fall wird die Nacheinspritzung an einem Zeitpunkt ausgeführt, der auf nach die Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tmd verzögert ist, wie durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Dadurch wird verhindert, daß die Nacheinspritzung durch die Pulsation des Common-Rail-Drucks beeinflußt wird, die auf die Haupteinspritzung zurückzuführen ist. Ferner kann nach der Konvergenz der Pulsation des Common-Rail-Drucks, die auf die Haupteinspritzung zurückzuführen ist, ein aktueller Common-Rail-Druck erkannt werden, um die Diagnose der Anomalie durchzuführen.
Wie in 7B gezeigt, ist während des Betriebs des Dieselmotors 1 bei einer vergleichsweise hohen Drehzahl die Zeitperiode nach der Nacheinspritzung Tpn, die von einem Start der programmierten Nacheinspritzung (durch eine gestrichelte Linie dargestellt) bis zu einem Kurbelwinkel von ATDC 90° (an dem der Common-Rail-Druck Pc für die Rückkopplungsregelung gemessen wird) dauert, möglicherweise kürzer als die Dauer der Nacheinspritzdruckpulsation Tpd. In solch einem Fall wird die Nacheinspritzung an einem Zeitpunkt ausgeführt, der um eine Zeit länger als die Dauer der Nacheinspritzdruck pulsation Tmd vom Kurbelwinkel von ATDC 90° vorgeschoben ist, wie durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Dadurch wird verhindert, daß die Erkennung des Common-Rail-Drucks Pc für die Rückkopplungsregelung durch die Pulsation des Common-Rail-Drucks beeinflußt wird, die auf die Nacheinspritzung zurückzuführen ist.
8 ist ein Abschnitt eines Flußdiagramms, das eine andere Steuerroutine der Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt, die dem Abschnitt des Flußdiagramms entspricht, der in 5A gezeigt wird. Die Steuerroutine der anderen Ausführungsform schließt andere Abschnitte des Flußdiagramms ein, die mit den in 5B und 5C gezeigten identisch sind. In 8 weisen jeweilige Schritte, die mit denselben Bezugszeichen wie in 5A versehen sind, die gleiche Funktion und Arbeitsweise auf wie die in 5A gezeigten.
Wie in 8 gezeigt, wenn die Steuerlogik startet und die Steuerung zu einem Funktionsblock S201 übergeht, werden Signale einschließlich mindestens eines Kurbeldrehwinkels CA eingelesen. Dann wird in Schritt S202 eine Beurteilung durchgeführt, ob vorgegebene Überwachungsbedingungen zur Ausführung der Diagnose der Anomalie erfüllt werden. Wenn jede der Überwachungsbedingungen erfüllt wird, wird in Schritt S203 eine Beurteilung durchgeführt, ob der letzte Schuß der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung gerade gestartet wurde. Wenn es in Schritt S203 ein Zeitpunkt unmittelbar nach einem Start des letzten Schusses der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung ist, wird in Schritt S204A eine Berechnung durchgeführt, um einen gemittelten oder gefilterten Wert des Common-Rail-Drucks Pcf für die Diagnose der Anomalie der Haupteinspritzung bereitzustellen. Der gefilterte Wert des Common-Rail-Drucks Pcf wird erhalten, indem ein vorheriger gefilterter Wert mit einer spezifizierten Frequenz a im aktuellen Common-Rail-Druck Pc reflektiert wird. Das heißt, der gefilterte Wert des Common-Rail-Drucks Pcf wird durch die folgende Gleichung erhalten: Pcf = 1/2{a × Pcf(k – 1) + (1 – a) × Pc(k)}wobei Pcf (k – 1) der vorige gefilterte Wert des Common-Rail-Drucks ist, Pc(k) der aktuelle Common-Rail-Druck ist und der Wert von a größer als 0, aber kleiner als 1 ist.
Nach der Berechnung eines aktuellen gefilterten Werts des Common-Rail-Drucks Pcf startet der Zeitgeber in Schritt S204 das Vorwärtszählen der Zeit Tm, um den Fortschritt der Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tmd(k) zu überwachen. Da die Diagnose der Anomalie in der Steuerlogik auf der Basis des gefilterten Werts des Common-Rail-Drucks Pcf durchgeführt wird, wird sie weniger von der Pulsation des Common-Rail-Drucks beeinflußt. Daher ist die Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tmd(k) kürzer als die Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tmd, die in der Diagnose der Anomalie auf der Basis des Common-Rail-Drucks Pc verwendet wird. Andernfalls, wenn es nicht ein Zeitpunkt unmittelbar nach einem Start des letzten Schusses der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung ist, wird in Schritt S205 eine Beurteilung durchgeführt, ob die Zeitzählung im Gange ist. Wenn der Zähler steht, wird anschließend in Schritt S206 eine Beurteilung durchgeführt, ob ein Überwachungsflag Fmfi auf einen Zustand „1" gesetzt worden ist. Andernfalls, wenn die Zählung im Gange ist, setzt der Zeitgeber die Zählung der Zeit Tm in Schritt S204B fort, nachdem in Schritt S204A die Berechnung eines gefilterten Werts des Common-Rail-Drucks Pcf durchgeführt wurde. Ferner, falls das Überwachungsflag Fmfi auf einen Zustand „0" zurückgesetzt wurde, ordnet die Steuerlogik den Rücksprung an.
Wenn die Zeitzählung im Gange ist, wird in Schritt S207 eine Beurteilung durchgeführt, ob die gezählte Zeit Tm die Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tk erreicht hat. Falls die gezählte Zeit Tm kleiner ist als die Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tk ist, ordnet die Steuerlogik den Rücksprung an. Andernfalls, wenn die gezählte Zeit Tm die Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tk erreicht hat, wird nach dem Speichern, in Schritt S208, des aktuellen gefilterten Werts des Common-Rail-Drucks Pcf als ein Diagnosedruck Pcm für die Diagnose der Anomalie der Haupteinspritzungsregelung und dem anschließenden Zurücksetzen, in Schritt S209', der Zeit Tm auf 0 (null), in Schritt S210 eine Beurteilung durchgeführt, ob die Nacheinspritzung nach der Mehrschuß-Einspritzung programmiert wurde. Wenn das Überwachungsflag Fmfi in Schritt S206 im Zustand „1" ist, was anzeigt, daß die Nacheinspritzung überwacht wird, oder wenn die Nacheinspritzung in Schritt S210 programmiert ist, wird in Schritt S211 zur Diagnose der Anomalie der Nacheinspritzung eine Beurteilung durchgeführt, ob die Nacheinspritzung gerade gestartet wurde. Falls die Nacheinspritzung in Schritt S210 nicht ausgeführt wird, geht die Steuerlogik zum Schritt S218 der Steuerroutine über, der im Flußdiagramm in 5B und 5C gezeigt wird.
Wenn es ein Zeitpunkt unmittelbar nach einem Start der Nacheinspritzung ist, oder in dem Fall, daß die Zeitzählung in Schritt S213 im Gange ist, selbst wenn es in Schritt S211 nicht ein Zeitpunkt unmittelbar nach einem Start der Nacheinspritzung ist, wird in Schritt S212A eine Berechnung durchgeführt, um einen gefilterten Wert des Common-Rail-Drucks Pcf für die Diagnose der Anomalie der Nacheinspritzung bereitzustellen, auf die gleiche Weise wie oben in Bezug auf S204 auf spezifisch beschrieben. Andernfalls, wenn der Zähler steht, wird das Überwachungsflag Fmfi in Schritt S214 auf „0" zurückgesetzt, wonach die Steuerlogik einen Rücksprung durchführt.
Dann, nachdem der Zeitgeber in Schritt S212 veranlaßt wurde, die Zeit Tp vorwärtszuzählen, wird in Schritt S215 eine Beurteilung durchgeführt, ob die gezählte Zeit Tp die Dauer der Nacheinspritzdruckpulsation Tk erreicht hat. In der Beurteilung ist die Dauer der Nacheinspritzdruckpulsation Tk identisch mit der Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tk und ist kürzer als die Dauer der Nacheinspritzdruckpulsation Tpd, die in der Diagnose der Anomalie auf der Basis des Common-Rail-Drucks Pc verwendet wird. Falls die gezählte Zeit Tp kleiner ist als die Dauer der Nacheinspritzdruckpulsation Tpd(k), wird das Überwachungsflag Fmfi in Schritt S214 hochgesetzt, worauf die Steuerlogik den Rücksprung anordnet. Andernfalls, wenn die gezählte Zeit Tp die Dauer der Nacheinspritzdruckpulsation Tpd(k) erreicht hat, wird der aktuelle gefilterte Wert des Common-Rail-Drucks Pcf in Schritt S216 als ein Diagnosedruck Pcp für die Diagnose der Anomalie der Nacheinspritzungsregelung gespeichert. In Schritt S217' wird dann das Überwachungsflag Fmfi zurückgesetzt, und die Zeit Tp und der gefilterte Wert des Common-Rail-Drucks Pcf werden auf 0 oder einen Anfangswert zurückgesetzt. Danach geht die Steuerlogik zum Schritt S218 der Steuerroutine über, der im Flußdiagramm in 5B und 5C gezeigt wird.
Die Verwendung des gefilterten Werts des Common-Rail-Drucks Pcf in der Diagnose der Regelungsanomalie der Kraftstoffeinspritzvorrichtung verkürzt die Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tmd(k) und die Dauer der Nacheinspritzdruckpulsation Tpd(k) im Vergleich zu Tmd und Tpd in der vorigen Ausführungsform, um Fehldiagnosen zu vermeiden, die auf die Pulsation des Common-Rail-Drucks zurückzuführen sind. Der Korrekturwert des Nacheinspritzzeitpunkts für die Diagnose der Anomalie, der in der Steuerroutine der Kraftstoffein spritzungsregelung verwendet wird, die im Flußdiagramm in 4 dargestellt ist, nimmt daher ab oder geht auf null zu. Dies ermöglicht nicht nur die einfache Ausführung der Kraftstoffeinspritzungsregelung, die auf der Basis der Motorbetriebsbedingungen angefordert wird, sondern macht es auch überflüssig, die Korrektur des Nacheinspritzzeitpunkts durchzuführen. Da zudem der gefilterte Wert Pcf in der Diagnose der Anomalie der Nacheinspritzung separat von dem ist, der in der Diagnose der Anomalie der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung als Haupteinspritzung verwendet wird, wird die Diagnose der Anomalie der Nacheinspritzung nicht durch die Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung beeinflußt.
Der gefilterte Wert des Common-Rail-Drucks Pcf kann für den Common-Rail-Druck eingesetzt werden, der in der Steuerroutine der Common-Rail-Druckregelung verwendet wird, die im Flußdiagramm von 3 dargestellt ist.
Obwohl die Beschreibung sich in den obigen Ausführungsformen auf die Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzung konzentriert hat, kann die im Flußdiagramm von 4 gezeigte Steuerroutine während der Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung nach der Bestimmung der Muster der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung für die Haupteinspritzung und die Nacheinspritzung in Schritt S103 direkt zur Beurteilung bezüglich der Nacheinspritzung übergehen, ohne die in Schritt S104 durchgeführte Beurteilung bezüglich der Überwachungsbedingungen auszuführen. In dieser Regelung wird der Nacheinspritzzeitpunkt so eingestellt, daß er an einem Zeitpunkt nach der Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tmd startet, wenn die Zeitperiode nach der Haupteinspritzung Tmp zwischen einem Start des letzten Schusses der Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung und einem Start der Nacheinspritzung kürzer ist als die Dauer der Haupteinspritzdruckpulsation Tmd. Infolgedessen ist der Kraftstoffeinspritzdruck während der Nacheinspritzung frei von der Pulsation des Common-Rail- Drucks, der durch die einhergehende Haupteinspritzung verursacht wird, was für die Einspritzung einer gegebenen Kraftstoffmenge durch die Nacheinspritzung von Vorteil ist. Ferner wird der Nacheinspritzzeitpunkt um die Dauer der Nacheinspritzdruckpulsation Tpd von einem Kurbelwinkel von ATDC 90° vorgeschoben. Dadurch wird verhindert, daß die Steuerung der Erhöhung des Common-Rail-Drucks für die nachfolgende Haupteinspritzung durch die Pulsation des Common-Rail-Drucks beeinflußt wird, die auf die Nacheinspritzung zurückzuführen ist, was für die Einspritzung einer gegebenen Kraftstoffmenge von Vorteil ist.
Statt die Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzung auf der Basis einer Differenz zwischen dem Diagnosedruck Pcm und dem Common Rail-Solldruck Pcr durchzuführen, mit anderen Worten, auf der Basis davon, ob ein Abfall im Common-Rail-Druck größer ist als der Schwellenwert, kann die Diagnose der Anomalie auf der Basis einer Differenz eines aktuellen Abfalls im Common-Rail-Druck von einem Abfall im Common-Rail-Druck durchgeführt werden, auf den sich bezogen wird, wenn die Kraftstoffeinspritzungsregelung normal durchgeführt wird. Einer Variante gemäß wird ein Fall als anormal diagnostiziert, bei dem eine Istmenge der Kraftstoffeinspritzung kleiner ist als eine bestimmte Kraftstoffmenge, die den Motorbetriebsbedingungen entsprechend angefordert wird, ähnlich wie bei der Durchführung der Diagnose der Anomalie auf der Basis eines gefilterten Werts des Common-Rail-Drucks.
Die Diagnose der Anomalie der Haupteinspritzung wird sowohl für die einmalige Kraftstoffeinspritzung (Einzelschuß-Kraftstoffeinspritzung) als auch für die Mehrschuß-Kraftstoffeinspritzung durchgeführt.
Obwohl sich die obige Beschreibung auf einen Dieselmotor bezog, kann die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzungsregelung und die Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzung in Verbindung mit einem Benzinmotor eines Typs durchgeführt werden, der Kraftstoff durch einen Speicher direkt in Brennräume einspritzt.

Claims

Motorsteuerungssystem für einen Motor, der ausgestattet ist mit Einspritzaggregaten (5), um Kraftstoff direkt in Brennräume (4) dieses Motors einzuspritzen, Speichermitteln (6), um Hochdruckkraftstoff zu speichern und diesen Kraftstoff zu den Einspritzaggregaten (5) zu leiten, Kraftstoffeinspritzungssteuermitteln (40), um die Kraftstoffeinspritzung in einem Muster durchzuführen, in dem eine bestimmte Kraftstoffmenge durch eine Haupteinspritzung nahe an einem oberen Totpunkt eines Kompressionshubs und eine Nacheinspritzung bei einem Expansionshub nach dieser Haupteinspritzung durchgeführt wird, Überwachungsmitteln, um den Kraftstoffdruck in den Speichermitteln (6) zu überwachen, und Motorbetriebssteuermitteln (40), um eine Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzungsregelung auf der Basis eines überwachten Kraftstoffdrucks im Speicher (6) durchzuführen, der bei der Kraftstoffeinspritzung durch das Einspritzaggregat (5) vom Drucküberwachungsmittel (6b) überwacht wird, gekennzeichnet durch: das Motorbetriebssteuermittel (40), das eine Verzögerungszeitperiode (Tmd, Tpd) bestimmt, um welche das Motorbetriebssteuermittel (40) einen Zeitpunkt der Erkennung des Kraftstoffdrucks im Speichermittel (6) nach der Kraftstoffeinspritzung verzögert, um die Messung auszuschließen, während der Kraftstoffdruck pulsiert, wobei dieses Motorbetriebssteuermittel (40) die Verzögerungszeitperiode (Tmd, Tpd) länger einstellt, wenn der Kraftstoffdruck bei der Kraftstoffeinspritzung zunimmt; und einen Zähler, der die Zeit (Tm, Tp) von der Kraftstoffeinspritzung durch das Einspritzaggregat an vorwärtszählt; wobei, wenn die vom Zähler gezählte Zeit (Tm, Tp) die Dauer (Tmd, Tpd) einer Druckpulsation erreicht hat, der aktuell überwachte Kraftstoffdruck (Pc) als ein Diagnosedruck (Pcm, Pcp) zur Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzregelung gespeichert wird.
Motorsteuerungssystem wie in Anspruch 1 definiert, wobei das Kraftstoffeinspritzsteuermittel (40) eine Beurteilung durchführt, ob die Nacheinspritzung zu der durchgeführten programmiert wird, und das Motorbetriebssteuermittel (40) die Diagnose der Anomalie der Kraftstoffeinspritzregelung bei der Haupteinspritzung durchführt, und wobei, wenn die Zeitperiode (Tmp) nach der Haupteinspritzung, die zwischen der Haupteinspritzung und einem Beginn der Nacheinspritzung liegt, kleiner oder gleich der Dauer (Tmd) der Haupteinspritzdruckpulsation ist, das Kraftstoffeinspritzsteuermittel (40) den Zeitpunkt der Nacheinspritzung auf einen Zeitpunkt verschiebt, an dem die Dauer (Tmd) der Haupteinspritzdruckpulsation endet, um dadurch einen aktuellen Common-Rail-Druck (Pc) zur Diagnose der Anomalie der Haupteinspritzung zu erkennen und die Nacheinspritzung durchzuführen, ohne von der Pulsation des Common-Rail-Drucks beeinträchtigt zu werden.