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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung
für einen Dieselmotor
und ein Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung, das eine
kleine Voreinspritzung vor der Kraftstoffhaupteinspritzung durchführt.
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Bei
herkömmlichen
Dieselmotor-Technologien wird eine kleine Voreinspritzung vor der
Kraftstoffhaupteinspritzung durchgeführt, auf die die Verbrennungsgeräuschunterdrückung und
die Entstehung von NOx folgt.
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Unterdessen
ist die Zylindertemperatur bei einem Dieselmotor am Ende des Verdichtungshubs gering,
wenn der Motor beispielsweise bei Kaltstarts kalt ist, wodurch sich
leicht weißer
Rauch bilden kann, der Kraftstoff enthält, der noch keiner Verbrennung
als Hauptkomponente unterzogen wurde. Wenn die Wassertemperatur
(äquivalent
zu der Motortemperatur) bei einer in der japanischen Patentanmeldung
Kokai (Offenlegungsschrift) Nr. 1-155053 offenbarten Vorrichtung
gering ist, um die Entstehung von Geräuschen, NOx und weißem Rauch
(Gas, das nochkeiner Kraftstoffverbrennung unterzogen wurde) zu
unterdrücken,
wird daher die Voreinspritzungszeitgabe vorgezogen, während die Haupteinspritzungszeitgabe
unverändert
fest bleibt, und die Zündverzögerung des
Haupteinspritzungskraftstoffs in verstärktem Maße kompensiert wird.
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Man
nimmt an, dass, wenn die Voreinspritzungszeitgabe vorgezogen wird,
die Entstehung von weißem
Rauch aus den folgenden Gründen
unterdrückt
wird. Es wird vermutet, dass der Spitzenwert der Wärmeerzeugungsrate
bei einer Verbrennung durch eine frühere Voreinspritzung beinahe
mit dem oberen Totpunkt (OT) übereinstimmt,
die Temperatur innerhalb eines Zylinders auf eine maximale, in diesem
Zustand erreichbare Temperatur ansteigt und zusätzlich auf Grund des bei maximaler
Leistung arbeitenden Motors die Menge des verwendeten Kraftstoffs
minimal ist und sich der Teil des Kraftstoffs, der nicht verbrannt
wird, entsprechend verringert.
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Die
vorstehend genannte herkömmliche
Vorrichtung bringt jedoch auch aus den folgenden Gründen Probleme
mit sich.
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Bei
dieser Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für Dieselmotoren
wird die Steuerung durchgeführt,
indem nur auf Basis der Kühlwassertemperatur
des Motors die Größe bestimmt
wird, um die die Haupteinspritzungszeitgabe vorgezogen wird, und dann
die Vorlaufgröße bei der
niedrigen Temperatur gezielt erhöht
wird.
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Die
Erfinder haben mit einem PHS-Rauchmesser die Dichte von weißem Rauch
im Abgas unter den folgenden Bedingungen gemessen: (1) die Wassertemperatur
betrug 0°C
und die Außentemperatur
0°C, und
(2) die Wassertemperatur betrug 0°C und
die Außentemperatur –10°C. Die Ergebnisse
dieses Versuchs haben gezeigt, dass die Dichte des weißen Rauchs
bei (2) geringer war.
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Die
Bedingung (1) stellt einen Fall dar, in dem die Wassertemperatur
und die Außentemperatur
gleich sind, und zwar beim Starten des Motors, und die Bedingung
(2) stellt einen Fall dar, in dem die Wassertemperatur höher als
die Außentemperatur ist,
und zwar während
der Aufwärmphase
des Motors. Hieraus ergab sich, dass bei der letzteren Bedingung
weniger weißer
Rauch bei derselben Wassertemperatur entstanden ist. Man nimmt an,
dass sich diese Schlussfolgerung auf Grund der Tatsache ergibt,
dass die Temperatur innerhalb eines Motorzylinders während der
Aufwärmphase
des Motor bei derselben Wassertemperatur höher ist als direkt nach dem
Starten des Motors, da der Anstieg der Wassertemperatur auf einen
Anstieg der Temperatur innerhalb eines Zylinders folgt, was dazu
führt,
dass leicht eine Verbrennung stattfinden kann.
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Da
bei der vorstehend genannten herkömmlichen Anordnung die Vorlaufgröße nur anhand
der Wassertemperatur bestimmt wird, ist die Vorlaufgröße für (1) und
(2) identisch. Wenn die Vorlaufgröße also so eingestellt wird,
dass sie dem Zustand bei (1) entspricht, d.h. wenn die Vorlaufgröße einer
Situation direkt nach dem Starten des Motors gerecht wird, ist der
Vorlaufwert für
die Aufwärmphase
des Motors ungeeignet. Wenn die Vorlaufgröße im Gegensatz dazu so eingestellt
wird, dass sie dem Zustand bei (2) entspricht, d.h. wenn die Vorlaufgröße einer
Situation während
der Aufwärmphase
des Motors gerecht wird, ist der Vorlaufwert direkt nach dem Starten
des Motors ungeeignet. Bei der ersten Bedingung wird der Kraftstoff
der Voreinspritzung vollständig
verbrannt, bevor der kompressive obere Totpunkt während der
Aufwärmphase
des Motors den Kraftstoffverbrauch auf Grund eines Pumpverlusts
während der
Kompression erhöht.
Bei der zweiten Bedingung wird die Zündung verzögert und die Wirkung der Unterdrückung des
weißen
Rauchs direkt nach dem Starten des Motors verringert. Da Temperaturunter schiede
innerhalb eines Zylinders bei dieser Art von herkömmlicher
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung nicht berücksichtigt
werden konnten, ohne zwischen dem Zustand direkt nach dem Starten
des Motors und dem Zustand während
der Aufwärmphase des
Motors zu unterscheiden, kann somit folglich nicht immer eine ausreichende
Steuerung ausgeführt werden.
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Eine
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für einen Dieselmotor gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 14 sind aus der
JP
62058034 bekannt.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine optimale Voreinspritzungszeitgabe
anzugeben, die Temperaturunterschiede innerhalb eines Zylinders
und einen Aufwärmzustand
des Motors während
der Aufwärmphase
des Motors berücksichtigt.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei dem Motor
zuverlässig
zwischen einem Zustand direkt nach dem Starten des Motors und einem
Zustand während
der Aufwärmphase
des Motors zu unterscheiden und dann eine optimale Steuerung der
Voreinspritzungsdauer in Abhängigkeit
des Unterschieds zwischen diesen Zuständen auszuführen.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Erhöhung des
Kraftstoffverbrauchs und die Entstehung von weißem Rauch während der Aufwärmphase
des Motors zu verhindern.
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Die
Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für einen Dieselmotor gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst einen ersten Sensor, der die Motortemperatur erfasst,
einen zweiten Sensor, der die Außentemperatur erfasst, und
eine elektronische Steuereinheit zum Steuern einer Vorlaufgröße der Voreinspritzungszeitgabe
bezüglich
der Haupteinspritzungszeitgabe basierend auf dem Temperaturunterschied
der Motortemperatur und der Außentemperatur,
die durch diese Sensoren erfasst werden.
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Da
die Vorlaufgröße basierend
auf der Motortemperatur und der Außentemperatur gesteuert wird,
wird gemäß dieser
Vorrichtung der Aufwärmzustand
des Motors berücksichtigt
und Temperaturunterschiede innerhalb eines Zylinders ermöglichen es,
eine optimale Vorlaufgröße zu erhalten.
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Die
Motortemperatur wird vorzugsweise durch die Kühlwassertemperatur des Motors
dargestellt und der erste Sensor ist vorzugsweise ein Wassertemperatursensor,
der die Kühlwassertemperatur des
Motors erfasst.
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Die
Außentemperatur
wird vorzugsweise durch die Ansauglufttemperatur des Motors dargestellt
und der zweite Sensor ist vorzugsweise ein Ansauglufttemperatur-Sensor, der die Ansauglufttemperatur
erfasst.
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Die
elektronische Steuereinheit ist vorzugsweise so aufgebaut, dass
sie die Außentemperatur von
der Motortemperatur abzieht, um den Temperaturunterschied zu berechnen,
und die Vorlaufgröße mit geringer
werdendem Temperaturunterschied erhöht.
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Die
elektronische Steuereinheit ist vorzugsweise so aufgebaut, dass
sie eine Steuerung der Vorlaufgröße auf Grundlage
des Temperaturunterschieds durchführt, wenn die Außentemperatur
niedriger als ein vorbestimmter Wert (Schwellenwert) ist.
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Die
elektronische Steuereinheit führt
vorzugsweise eine Steuerung der Vorlaufgröße auf Grundlage des Temperaturunterschieds
durch, wenn der Motor im Leerlaufbetrieb ist. Ferner führt die
elektronische Steuereinheit vorzugsweise eine Steuerung der Vorlaufgröße auf Grundlage
des Temperaturunterschieds nicht durch, wenn die Außentemperatur
einen vorbestimmten Wert übersteigt,
selbst wenn der Motor im Leerlaufbetrieb ist. Zu diesem Zeitpunkt kann
die elektronische Steuereinheit die Vorlaufgröße eher anhand einer vorher
gespeicherten Karte bestimmen, die auf der Motordrehzahl und der
Gesamtkraftstoffeinspritzungsmenge basiert. In diesem Fall ist der
vorbestimmte Annäherungswert
kleiner ist als ein Vorlaufwert, den man basieren auf dem Temperaturunterschied
erhält.
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Die
elektronische Steuereinheit führt
vorzugsweise eine Steuerung der Vorlaufgröße auf Grundlage des Temperaturunterschieds
durch, während
der Motor im Leerlaufbetrieb ist und wenn die Außentemperatur nicht höher als
ein vorbestimmter Wert ist. In diesem Fall kann die Voreinspritzungsmenge
auf eine Größe festgelegt
sein, die größer ist als
die Voreinspritzungsmenge während
der Motor im Leerlaufbetrieb ist und wenn die Außentemperatur diesen vorbestimmten
Wert überschreitet.
Die Voreinspritzungsmenge, die auf die größere Größe festgelegt ist, kann zu
einem festen Wert gemacht werden.
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Die
elektronische Steuereinheit zieht vorzugsweise die Außentemperatur
von der Motortemperatur ab, um den Temperaturunterschied zu berechnen,
und unterbricht die Steuerung der Vorlaufgröße auf Grundlage des Temperaturunterschieds, wenn
der Temperaturunterschied einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Der vorbestimmte Wert kann auf einen Wert festgelegt sein, der mit
abnehmender Außentemperatur
zunimmt. Die Unterbrechung der Steuerung der Vorlaufgröße auf Grundlage
des Temperaturunterschieds wird vorzugsweise durchgeführt, während der
Motor im Leerlaufbetrieb ist.
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Die
elektronische Steuereinheit zieht vorzugsweise die Außentemperatur
von der Motortemperatur ab, um den Temperaturunterschied zu berechnen,
und die Steuerung der Vorlaufgröße auf Grundlage
des Temperaturunterschieds unterbricht, wenn eine Motorbetriebsdauer
eine vorbestimmte Zeit erreicht und die vorbestimmte Zeit für eine Dauer festgelegt
ist, die sich mit abnehmender Außentemperatur verlängert.
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Ein
Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung für einen
Dieselmotor umfasst den ersten Schritt der Erfassung der Motortemperatur
und der Außentemperatur
und den zweiten Schritt der Steuerung der Vorlaufgröße der Voreinspritzungszeitgabe bezüglich der
Haupteinspritzungszeitgabe auf Grundlage des Temperaturunterschieds
zwischen der Motortemperatur und der Außentemperatur.
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Der
Temperaturunterschied wird vorzugsweise berechnet, indem die Außentemperatur
von der Motortemperatur im zweiten Schritt abgezogen wird, und die
Vorlaufgröße kann
mit abnehmender Temperatur größer werden.
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Der
Temperaturunterschied wird vorzugsweise berechnet, indem die Außentemperatur
von der Motortemperatur im zweiten Schritt abgezogen wird, und das
Verfahren beinhaltet ferner den dritten Schritt der Steuerungsunterbrechung
der Vorlaufgröße auf Grundlage
des Temperaturunterschieds, wenn entweder der. Temperaturunterschied
einen vorbestimmten Wert überschreitet
oder wenn die Motorbetriebsdauer eine vorbestimmte Zeit erreicht.
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1 ist
eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung
eines Dieselmotors gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
ein Flussdiagramm, das Details der Aufwärmsteuerung zeigt, und insbesondere
ein Flussdiagramm eines Hauptprogramms;
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3 ist
ein Flussdiagramm eines Unterprogramms, das bei der Berechnung einer
Einspritzsollmenge im Leerlauf verwendet wird;
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4 ist
ein Flussdiagramm eines Unterprogramms, das bei der Berechnung einer
Einspritzsollmenge im Nicht-Leerlauf verwendet wird;
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5 ist
ein Flussdiagramm eines Unterprogramms, das bei der Berechnung einer
Einspritzsollzeitgabe verwendet wird;
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6 ist
eine Tabelle, die die Beziehung zwischen der Außentemperatur und dem Temperaturunterschied-Schwellenwert
zeigt;
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7 ist
eine Tabelle, die die Beziehung zwischen der Außentemperatur und dem Zeitschwellenwert
zeigt; und
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8 ist
eine Tabelle, die die Beziehung zwischen dem Temperaturunterschied
und dem Voreinspritzungsintervall zeigt.
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Im
Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben.
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1 zeigt
eine Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für einen Dieselmotor 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Der Dieselmotor 1 hat einen oder mehrere Zylinder 3,
von denen aber nur ein Zylinder in der Zeichnung dargestellt ist.
Der Dieselmotor 1 ist mit einem Turbolader 2 versehen
und leitet überverdichtete
Luft (Ansaugluft) unter Verwendung von Abgasenergie in den Zylinder 3.
Hier wird für
die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für Dieselmotoren „Common-Rail"-Technik oder eine „Common-Rail"-Anordnung verwendet.
Diese Vorrichtung speichert Kraftstoff, der in einer Common-Rail 5 durch
eine Hochdruckpumpe 4 mit hohem Druck beaufschlagt wird,
und spritzt dann den Kraftstoff von einer Pumpe-Düse-Einheit 6 ein.
Die Pumpe-Düse-Einheit 6 wird
auf Grundlage von Steuersignalen betätigt, die von einer elektronischen
Steuereinheit 7 (im Folgenden als ECU bezeichnet) eingehen.
Anders gesagt, bestimmt die ECU 7 eine optimale Einspritzzeitgabe
und eine optimale Einspritzmenge in Abhängigkeit des derzeitigen Betriebszustands
des Motors und steuert dann das Öffnen
des Ventils der Pumpe-Düse-Einheit 6,
um die Einspritzzeitgabe und die Einspritzmenge in Übereinstimmung
zu bringen.
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Die
Vorrichtung ist mit einem Motortemperatur-Erfassungsmittel zum Erfassen
der Motortemperatur, genauer gesagt einem Wassertemperatursensor 8 versehen,
der die Kühlwassertemperatur
des Motors erfasst. Hier ist die Motortemperatur durch die Kühlwassertemperatur
dargestellt. Alternativ ist es möglich,
einen Temperatursensor an (oder in) der Ölwanne oder Ölleitung
zu montieren (oder platzieren) und anstelle der Motortemperatur
die Öltemperatur heranzuziehen.
Der Detektorabschnitt des Wassertemperatursensors 8 ragt
in einen Wassermantel 10 eines Zylinderblocks 9 hinein.
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Die
Vorrichtung ist ferner mit einem Außentemperatur-Erfassungsmittel
zum Erfassen der Außentemperatur,
genauer gesagt einem Ansauglufttemperatursensor 11 versehen,
der die Ansauglufttemperatur erfasst. Alternativ wäre es auch
möglich, einen
Temperatursensor auf einer Außenfläche des Motors 1 (oder
einer anderen geeigneten Stelle eines anderen Elements) zu montieren
und die Außentemperatur
direkt zu erfassen. Der Detektorabschnitt des Ansauglufttemperatursensors 11 ragt
in einen Ansaugluftschlauch 12 hinein.
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Zusätzlich ist
die Vorrichtung mit einem Drehzahlsensor 13, der die Motordrehzahl
erfasst, einem Ansaugluftdrucksensor 14, der den Druck
der Ansaugluft erfasst, einem Beschleunigungssensor 16,
der den Betrag erfasst, um den ein Gaspedal 15 getreten
wird (Gaspedaltrethub), und einem Common-Rail-Drucksensor 17 versehen,
der den Druck der Common-Rail erfasst. Alle Ausgangssignale der Sensoren
werden an die ECU 7 übertragen.
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Die
ECU 7 bestimmt eine Kraftstoffeinspritzsollmenge und einen
Einspritzsollzeitgabe auf Grundlage der derzeitigen Motorlaufbedingungen (hauptsächlich Motordrehzahl
und Betrag, um den das Gaspedal getreten wird) und steuert dann
das Öffnen
der Pumpe-Düse-Einheit 6 entsprechend.
Zur gleichen Zeit kann die ECU 7 falls erforderlich die Einspritzsollmenge
und -zeitgabe auf Grundlage anderer Informationen wie der Wassertemperatur
kompensieren.
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Ferner
veranlasst die ECU 7 die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 6,
eine kleine Voreinspritzung vor der Kraftstoffhaupteinspritzung
durchzuführen.
Mit anderen Worten bestimmt die ECU 7 die Kraftstoffeinspritzsollmenge
und -zeitgabe sowohl für
die Voreinspritzung als auch für
die Haupteinspritzung auf Grundlage des Betriebszustands des Motors
und steuert dann das Öffnen
der Pumpe-Düse-Einheit 6, um
diese in Übereinstimmung
zu bringen. Daher wird das Ventil der Pumpe-Düse-Einheit 6 auf
zwei verschiedene Arten geöffnet
(Beschreibung folgt später).
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Insbesondere
führt die
ECU 7 die folgende Aufwärmsteuerung
ab dem Start bis zum Aufwärmen des
Motors durch.
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2 stellt
ein Flussdiagramm, das Details der Aufwärmsteuerung zeigt, und insbesondere
ein Flussdiagramm eines Hauptprogramms dar. Wenn zunächst der
Zündschlüssel im
Anfangsschritt 21 in die EIN-Stellung gedreht wird, wird
die ECU 7 initialisiert. Der Ausgangswert des Ansauglufttemperatursensors 11 (Außentemperatur
THA) wird dann im nächsten
Schritt 22 in die ECU 7 eingelesen. In den darauf
folgenden Schritten führt
die ECU 7 die folgende Verarbeitung durch.
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Zunächst wird
in Schritt 23 die derzeitige Außentemperatur THA mit einer
vorbestimmten Temperatur THA C (z.B. etwa 20°C) verglichen, die zuvor in der
ECU 7 gespeichert wurde. Ist THA ≤ THA C, geht der Ablauf zu Schritt 24 über, und
ist THA > THA C, geht
der Ablauf zu Schritt 27 über. In Schritt 24,
wird ein fester zuvor in der ECU 7 gespeicherter Wert ΔTH C, der
der derzeitigen Außentemperatur
THA entspricht, gemäß der Darstellung
in 6 referenziert. Hier ist der feste Wert ΔTH C ein
Schwellenwert für den
Temperaturunterschied zwischen der Wassertemperatur und der Außentemperatur
(Beschreibung folgt später)
und wird im Folgenden als „Temperaturunterschied-Schwellenwert" bezeichnet. Wie
in der Figur dargestellt ist, wird der Temperaturunterschied-Schwellenwert ΔTH C auf
einen Wert festgelegt, der mit sinkender Außentemperatur THA steigt (höhere Temperatur).
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Als
nächstes
wird in Schritt 25 ein weiterer fester, zuvor in der ECU
gespeicherter Wert CNT C, der der derzeitigen Außentemperatur THA entspricht, gemäß der Darstellung
in 7 referenziert. Hier ist der feste Wert CNT C
ein Schwellenwert für
eine Motorbetriebszeit (Beschreibung folgt später) und wird im Folgenden
als Zeitschwellenwert bezeichnet. Ähnlich wie der Temperaturunterschied-Schwellenwert ΔTH C wird
auch der Zeitschwellenwert CNT C auf einen Wert festgelegt, der
mit sinkender Außentemperatur
THA steigt (längere
Zeit).
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Als
nächstes
geht der Ablauf zu Schritt 26 über und ein Außentemperatur-Beurteilungsflag 1 stellt
sich auf einen Wert von 1 ein. Da in Schritt 27 THA > THA C, hat der Beurteilungsflag 1 einen
Wert von 0 (Null) und wird gelöscht.
Der vorstehende Ablauf wird nahezu zeitgleich mit dem Drehen des Zündschlüssels in
die EIN-Stellung ausgeführt.
Danach wird der Anlasser (nicht dargestellt) betätigt und somit der Motor 1 gestartet.
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Die
nachfolgenden Schritte 28 bis 41 sind Endlosabläufe, die
sich in festen Zeitabständen
(beispielsweise 30 msec) wiederholen. Zunächst liest die ECU 7 im
Anfangsschritt 28 die Motordrehzahl NE, den Gaspedaltrethub
ACL, die Außentemperatur THA
und die Wassertemperatur THW aus den Ausgangssignalen des Motordrehzahlsensors 13,
des Beschleunigungssensors 16, des Ansauglufttemperatursensors 11 bzw.
des Wassertemperatursensors 8 aus. Als nächstes wird
in Schritt 29 der Wert der Motordrehzahl NE beurteilt,
um zu bestimmen, ob der Motor derzeit mit eigener Kraft (RUN) oder
nach vollständiger
Detonation arbeitet. Wenn die Beurteilung ergibt, dass der Motor
derzeit mit eigener Kraft arbeitet, geht der Ablauf zu Schritt 30 über. Ein
interner Zeitgeber beginnt ab dem Zeitpunkt zu zählen, ab dem die Beurteilung
ergibt, dass der Motor derzeit mit eigener Kraft arbeitet. Der Anfangswert
des Zählwerts
CNT ist 0 (Null). Wenn die Beurteilung jedoch ergibt, dass der Motor
derzeit nicht mit eigener Kraft arbeitet, bedeutet dies, dass der
Motor gestoppt wurde oder sich der Anlasser dreht. Daher wird der
Ablauf zu Schritt 28 zurückgehen, um so lange zu warten,
bis der Motor beginnt, mit eigener Kraft zu arbeiten.
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In
Schritt 30 wird der Wert der Motordrehzahl NE und ein Gaspedaltrethub
ACL beurteilt, um zu bestimmen, ob der Motor im Leerlaufbetrieb
ist (IDLE). Wenn die Beurteilung ergibt, dass der Motor im Leerlaufbetrieb
ist, geht der Ablauf zu Schritt 31 über. Wenn die Beurteilung jedoch
ergibt, dass der Motor nicht im Leerlaufbetrieb ist, geht der Ablauf
zu Schritt 40 über.
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In
Schritt 31 wird bestimmt, ob der Außentemperatur-Beurteilungsflag 1 einen
Wert von 1 hat. Wenn der Wert 1 beträgt, geht der Ablauf zu Schritt 32 über, und
wenn der Wert 0 (Null) beträgt,
geht der Ablauf zu Schritt 39 über.
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In
Schritt 32 wird der Temperaturunterschied zwischen der
Wassertemperatur und der Außentemperatur
berechnet. Insbesondere wird die Außentemperatur THA von der Wassertemperatur
THW abgezogen und der daraus resultierende Wert stellt den Temperaturunterschied ΔTH (= THW – THA) dar.
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In
Schritt 33 wird der berechnete Temperaturunterschied ΔTH mit dem
oben genannten Temperaturunterschied-Schwellenwert ΔTH C verglichen. Wenn ΔTH ≤ ΔTH C, geht
der Ablauf zu Schritt 34 über, und wenn ΔTH > ΔTH C, geht der Ablauf zu Schritt 39 über.
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In
Schritt 34 wird der Zählwert
CNT mit dem Zeitschwellenwert CNT C verglichen. Wenn CNT < CNT C, geht der
Ablauf zu Schritt 35 über,
und wenn CNT ≥ CNT
C, geht der Ablauf zu Schritt 39 über.
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In
Schritt 35 wird ein anderer Flag, nämlich ein auf dem Temperaturunterschied
basierender Steuerbeurteilungsflag 2 auf einen Wert von
1 festgelegt. Dann wird der Flag in Schritt 39 auf 0 (Null)
zurückgestellt.
Wenn in Schritt 30 bestimmt wird, dass sich der Motor nicht
im Leerlaufbetrieb befindet, stellt sich in Schritt 40 der
Flag 2 ebenfalls zurück.
Das Programm geht von Schritt 40 zu Schritt 41 über und die
Kraftstoffeinspritzsollmenge wird berechnet. Diese Berechnung wird
in einem später
beschriebenen Unterprogramm durchgeführt. Danach wird in Schritt 37 die
Einspritzsollzeitgabe berechnet.
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Nach
Schritt 35/39 geht das Programm zu Schritt 36 über. In
Schritt 36 werden Berechnungen für die Kraftstoffeinspritzsollmenge,
die für
den Motorleerlauf-Aufwärmbetrieb
geeignet ist, d.h. für
die Leerlauf-Einspritzmenge durchgeführt. Die Einspritzsollzeitgabe
wird dann im nächsten
Schritt 37 berechnet. Diese Berechnungen werden in einem
später
beschriebenen Unterprogramm durchgeführt.
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Wenn
die Kraftstoffeinspritzmenge und die Einspritzzeitgabe auf diese
Weise bestimmt wurden, wird der Zählwert CNT in Schritt 38 erhöht. Danach wiederholt
sich der vorstehend beschriebene Vorgang nach Rückkehr zu Schritt 28 wieder.
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3 ist
ein Flussdiagramm eines Rechenvorgangs, der in Schritt 36 durchgeführt wird.
Im Anfangsschritt 45 berechnet die ECU 7 eine
Kraftstoffgesamteinspritzungsmenge Qt (Summe der Voreinspritzungsmenge
und Haupteinspritzungsmenge) aus der Motordrehzahl NE, der Abweichung (NIDL-NE)
der Leerlaufsolldrehzahl NIDL (gespeicherter Wert) und der Wassertemperatur
THW. Dann wird im nachfolgenden Schritt 46 eine Beurteilung durchgeführt, um
zu bestimmen, ob der auf dem Temperaturunterschied basierende Steuerbeurteilungsflag 2 den
Wert 1 hat. Wenn der Flag den Wert 1 hat, geht der Ablauf zu Schritt 47 über, und
wenn der Wert 0 (Null) ist, geht der Ablauf zu Schritt 49 über. In
Schritt 47 wird eine Voreinspritzungsmenge Qp auf einen
zuvor eingespeicherten festen Wert Qp C festgelegt. Im Gegensatz
dazu wird im Schritt 49 basierend auf einer zuvor eingespeicherten
Karte (in der Figur nicht dargestellt) die Voreinspritzungsmenge
Qp aus der Motordrehzahl NE und der Kraftstoffgesamteinspritzungsmenge
Qt berechnet. Der feste Wert Qp C wird etwas höher eingestellt als die Voreinspritzungsmenge
Qp, die in Schritt 49 berechnet wird. Nachdem die Voreinspritzungsmenge
Qp auf diese Weise berechnet wurde, wird die Voreinspritzungsmenge
Qp in Schritt 48 von der Kraftstoffgesamteinspritzungsmenge
Qt abgezogen, um die Haupteinspritzungsmenge Qm zu berechnen.
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4 zeigt
ein Flussdiagramm eines Rechenvorgangs, der in Schritt 41 durchgeführt wird.
Im Anfangsschritt 51 berechnet die ECU 7 basierend
auf einer zuvor eingespeicherten Karte (in der Figur nicht dargestellt)
eine Basiseinspritzungsmenge aus der Motordrehzahl NE und dem Gaspedaltrethub
ACL, gleicht sie hinsichtlich der Wassertemperatur THW etc. aus
und berechnet dann die Kraftstoffgesamteinspritzungsmenge Qt. Dann
wird im nachfolgenden Schritt 52 basierend auf einer zuvor
eingespeicherten Karte (in der Figur nicht dargestellt) die Voreinspritzungsmenge
Qp aus der Motordrehzahl NE und der Kraftstoffgesamteinspritzungsmenge
Qt berechnet. Nachdem die Voreinspritzungsmenge Qp auf diese Weise
berechnet wurde, wird die Voreinspritzungsmenge Qp in Schritt 53 von
der Kraftstoffgesamteinspritzungsmenge Qt abgezogen, um die Haupteinspritzungsmenge
Qm zu berechnen.
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5 zeigt
ein Flussdiagramm eines Rechenvorgangs, der in Schritt 37 durchgeführt wird. Hier
wird die Zeitgabe zwischen der Haupteinspritzung und der Voreinspritzung
berechnet. Diese Berechnung wird mit einer Basis (0) für den oberen
Todpunkt (OT) und positiv nach dem oberen Totpunkt (nach OT) und
negativ vor dem oberen Totpunkt (vor OT) durchgeführt. Im
Anfangsschritt 61 berechnet die ECU 7 basierend
auf einer zuvor eingespeicherten Karte (in der Figur nicht dargestellt)
eine Grundhaupteinspritzungszeitgabe aus der Motordrehzahl NE und der
Kraftstoffgesamteinspritzungsmenge Qt, gleicht sie entsprechend
der Wassertemperatur THW etc. aus und berechnet dann die Haupteinspritzungszeitgabe Θ m. Dann
wird im nachfolgenden Schritt 62 eine Beurteilung durchgeführt, um
zu bestimmen, ob der auf dem Temperaturunterschied basierende Steuerbeurteilungsflag 2 einen
Wert von 1 hat. Wenn der Flag einen Wert von 1 hat, geht der Ablauf
zu Schritt 63 über,
und wenn der Wert 0 (Null) ist, geht der Ablauf zu Schritt 65 über.
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In
Schritt 63 wird die Vorlaufgröße der Voreinspritzungszeitgabe
relativ zu der Haupteinspritzungszeitgabe Θ m, d.h. das Voreinspritzungsintervall Θ int aus
dem Temperaturunterschied ΔTH
basierend auf der in 8 gezeigten Tabelle berechnet. Hier
wird das Voreinspritzungsintervall Θ int auf einen Wert festgelegt,
der mit sich verringerndem Temperaturunterschied ΔTH ansteigt.
Im Gegensatz dazu wird in Schritt 65 basierend auf einer
zuvor eingespeicherten Karte (in der Figur nicht dargestellt) das Voreinspritzungsintervall Θ int aus
der Motordrehzahl NE und der Kraftstoffgesamteinspritzungsmenge
Qt berechnet. Nachdem das Voreinspritzungsintervall Θ int auf
diese Weise berechnet wurde, wird das Voreinspritzungsintervall Θ int in
Schritt 64 von der Hautpeinspritzungszeitgabe Θ m abgezogen,
um die Voreinspritzungszeitgabe Θ p
zu berechnen.
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Das
in Schritt 63 berechnete Voreinspritzungsintervall Θ int wird
so festgelegt, dass es größer ist
als das in Schritt 65 berechnete Voreinspritzungsintervall Θ int. Wenn
der auf dem Temperaturunterschied basierende Steuerbeurteilungsflag 2 gesetzt ist,
wird die Voreinspritzungszeitgabe Θ p anders als bei nicht gesetztem
Flag vorgezogen.
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Nachdem
die Einspritzungsmenge und die Einspritzungszeitgabe der Voreinspritzung
und der Haupteinspritzung auf diese Weise bestimmt wurden, wird
das Öffnen
des Ventils der Pumpe-Düse-Einheit 6 in Übereinstimmung
mit den Einspritzungsmengen und den Einspritzungszeitgaben gesteuert
und dadurch die Zweistufen-Kraftstoffeinspritzung (Vor- und Haupteinspritzung)
durchgeführt.
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Auf
diese Weise wird bei dieser Vorrichtung die Vorlaufgröße Θ int der
Voreinspritzungszeitgabe Θ p
bezüglich
der Haupteinspritzungszeitgabe Θ m basierend
auf dem Temperaturunterschied ΔTH
zwischen der Motortemperatur (Wassertem peratur THW) und der Außentemperatur
THA gesteuert (siehe Schritte 32 und 63; im Folgenden
als auf dem Temperaturunterschied basierende Steuerung bezeichnet).
Dadurch ist es möglich,
Unterschiede während
der Aufwärmphase
des Motors und wiederum Temperaturunterschiede innerhalb des Motorzylinders
zu berücksichtigen
und die Temperatur innerhalb des Zylinders noch genauer darzustellen
und dadurch eine optimale Vorlaufgröße zu erzielen. Es soll noch
einmal erwähnt
sein, dass, wenn eine Situation direkt nach dem Starten des Motors
mit einer Situation während
der Aufwärmphase
des Motors verglichen wird, die Temperatur innerhalb des Zylinders
in der letzteren Situation selbst dann höher ist, wenn die Wassertemperatur
dieselbe ist, und daher die Verbrennung in der letzteren Situation
leichter erfolgt. Durch Durchführen
der auf dem Temperaturunterschied basierenden Steuerung kann solch
eine Tatsache berücksichtigt
werden, wodurch eine optimale Voreinspritzungszeitgabe erzielt werden
kann. Dementsprechend ist es möglich,
sowohl einen übermäßigen Vorlauf
als auch einen unzureichenden Vorlauf zu erzielen und einen erhöhten Kraftstoffverbrauch
sowie die Entstehung von weißem
Rauch zu verhindern. Obwohl die Außentemperatur von der Wassertemperatur
abgezogen wird, um den Temperaturunterschied zu erhalten, kann dies
auch umgekehrt sein.
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Bei
dieser Vorrichtung bildet die ECU 7 ein Voreinspritzungszeitgabe-Steuermittel
der vorliegenden Erfindung.
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Da
die Vorlaufgröße Θ int mit
abnehmendem Temperaturunterschied ΔTH bei dieser Vorrichtung zunimmt
(siehe 8), findet die Voreinspritzungszeitgabe dann früher statt,
wenn während
der Aufwärmphase
nicht ausreichend Zeit vergeht (es vergeht nur kurze Zeit nach dem
Starten und daher wird die Verbrennung schwierig). Folglich können die
ursprünglichen
Vorteile einer Voreinspritzung voll ausgeschöpft werden.
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Wenn
zudem der Temperaturunterschied ΔTH
bei dieser Vorrichtung den Temperaturunterschied-Schwellenwert ΔTH C überschreitet,
nämlich wenn
die Motortemperatur genügend
angestiegen ist, wird die auf dem Temperaturunterschied basierende
Steuerung unterbrochen (siehe Schritt 33). Der Temperaturunterschied-Schwellenwert ΔTH C ist
hier ein Wert, der mit sinkender Außentemperatur THA zunimmt (siehe 6).
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Wenn
sich der Motor auf eine bestimmte Temperatur erwärmt hat und weitgehend keinen
weißen
Rauch ausstößt, ist
es insbesondere nötig,
die auf dem Temperaturunterschied basierende Steuerung zu unterbrechen
und auf eine normale Voreinspritzungssteuerung umzustellen. Die
Zylindertemperatur nimmt jedoch am Ende des Verdichtungshubs mit
sinkender Außentemperatur
selbst dann ab, wenn die Motortemperatur dieselbe ist, so dass, wenn
die Motortemperatur (Temperatur innerhalb des Motorzylinders) nicht
weiter ansteigt, das Auftreten von weißem Rauch nicht verhindert
wird. Bei der vorliegenden Erfindung wird die auf dem Temperaturunterschied
basierende Steuerung daher in Abhängigkeit von dem Temperaturunterschied-Schwellenwert ΔTH C unterbrochen,
der als Funktion der Außentemperatur
THA bestimmt wird. Dadurch kann unter optimalen Bedingungen auf
die normale Steuerung umgestellt werden. Da man den Temperaturunterschied-Schwellenwert ΔTH C wie
oben beschrieben erhält,
steigt der obere Grenzwert der Motortemperatur, bei dem die auf
dem Temperaturunterschied basierende Steuerung durchgeführt wird,
mit sinkender Außentemperatur
THA an. Daher kann die Entstehung von weißem Rauch zuverlässig verhindert werden.
Es ist festzustellen, dass der Temperaturunterschied-Schwellenwert
so bestimmt werden kann, dass der obere Grenzwert fest ist und das
Sinken der Außentemperatur
an sich nur beim Bestimmen des Temperaturunterschied-Schwellenwerts
berücksichtigt
wird.
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Wenn
die Motorbetriebsdauer eine vorbestimmte Dauer erreicht, nämlich wenn
der Zählwert CNT
(der die Zeit darstellt, in der der Motor mit eigener Kraft arbeitet)
den Zeitschwellenwert CNT C (siehe Schritt 34) erreicht,
wird die auf dem Temperaturunterschied basierende Steuerung nach
dem vorstehend beschriebenen Konzept beendet und die vorbestimmte
Zeit (Zeitschwellenwert CNT C) wird auf einen Wert mit einer Dauer
festgelegt, die mit sinkender Außentemperatur THA länger wird
(siehe 7). Indem der Zeitschwellenwert CNT C auf diese
Weise eingestellt wird, wird die auf dem Temperaturunterschied basierende
Steuerung mit sinkender Außentemperatur
THA länger
durchgeführt,
was wiederum den oberen Grenzwert der Motortemperatur für die auf
dem Temperaturunterschied basierenden Steuerung erhöht, wodurch
die Entstehung von weißem Rauch
zuverlässig
verhindert werden kann. Ferner ist festzustellen, dass nur ein Sinken
der Außentemperatur
an sich beim Bestimmen des Zeitschwellenwerts berücksichtigt
werden kann.
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Zwar
kann bei einer bestimmten Anwendung lediglich eine dieser beiden
Unterbrechungsbeurteilungen eingesetzt werden, aber die Verwendung
von beiden (ODER-Zustand) gewährleistet,
dass die Entstehung von weißem
Rauch zuverlässiger
verhindert wird.
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Beim
Durchführen
der auf dem Temperaturunterschied basierenden Steuerung, d.h. wenn
der auf dem Temperaturunterschied basierende Steuerbeurteilungsflag 2 gesetzt
ist (siehe Schritt 35), wird in der vorstehenden Beschreibung
die Kraftstoffvoreinspritzungsmenge auf den festen Wert Qp C (siehe Schritt 47)
festgelegt. Es ist jedoch festzustellen, dass man die Kraftstoffvoreinspritzungsmenge
anhand einer Karte erhalten kann, wobei die Motordrehzahl NE und
die Kraftstoffgesamteinspritzungsmenge Qt die Parameter sind, wenn
die auf dem Temperaturunterschied basierende Steuerung nicht durchgeführt wird
(Schritt 49). In diesem Fall ist die Kraftstoffvoreinspritzungsmenge
vorzugsweise etwas größer als
die Kraftstoffvoreinspritzungsmenge Qp, wenn die auf dem Temperaturunterschied
basierende Steuerung nicht durchgeführt wird.
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Wie
vorstehend beschrieben wird der auf dem Temperaturunterschied basierende
Steuerbeurteilungsflag 2 dazu genutzt, zu bestimmen, ob
die auf dem Temperaturunterschied basierende Steuerung durchgeführt werden
soll oder nicht. Genauer gesagt, wird, wenn dieser Flag gesetzt
ist, die Voreinspritzung mit einer Vorlaufgröße und einer Einspritzmenge
durchgeführt,
die größer als
normal sind, und insbesondere wird die Vorlaufgröße in Abhängigkeit des Temperaturunterschieds
optimal gesteuert. Wenn im Gegensatz dazu dieser Flag gelöscht ist,
wird die Voreinspritzung normal basierend auf der Motordrehzahl
NE und der Kraftstoffgesamteinspritzungsmenge Qt durchgeführt (siehe
Schritte 49, 51 bis 53 und 65).
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Neben
der vorstehend beschriebenen Steuerung, werden bei dieser Vorrichtung
auch die Berechnung eines olldrucks für die Common-Rail 5 und andere
Vorgänge
durchgeführt.
Die Steuerung des Solldrucks der Common-Rail ist beispielsweise
in der ebenfalls anhängigen
US-Patenanmeldung mit der Seriennummer 09/136,078, eingereicht am
18. August 1998, mit dem Titel „SUPPLY PUMP FOR COMMON RAIL
FUEL INJECTION SYSTEM" offenbart, wobei
auf die Offenbarung hierin Bezug genommen wird. Wenn der Motor nicht
mit eigener Kraft arbeitet (siehe Schritt 29), werden andere
Steuerungen zum Starten des Motors durchgeführt. Die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung kann kurz gesagt auch andere normale
Steuervorgänge
als die vorstehend genannten durchführen.
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Obwohl
vorstehend eine bestimmte Betriebsart der vorliegenden Erfindung
beschrieben wurde, können
auch anderen Betriebsarten für
die vorliegende Erfindung eingesetzt werden.