DE102010016078A1

DE102010016078A1 - Kraftstoffeinspritzerfassungssystem

Info

Publication number: DE102010016078A1
Application number: DE102010016078A
Authority: DE
Inventors: Naoyuki Kariya-city Yamada; Koji Kariya-City Ishizuka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2010-03-23
Publication date: 2010-12-23
Anticipated expiration: 2030-03-24
Also published as: US8423263B2; DE102010016078B4; CN101846005A; JP4835715B2; CN101846005B; US20100250096A1; JP2010223182A

Abstract

Eine Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung berechnet einen tatsächlichen Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt (R3) basierend auf einem abfallenden Kurvenverlauf (A1) des Kraftstoffdrucks, der durch einen Kraftstoffsensor (20a) während einer Dauer erfasst wird, in welcher der Kraftstoffdruck aufgrund eines Kraftstoffeinspritzratenanstiegs abfällt. Der abfallende Kurvenverlauf (A1) wird durch eine Modellierungsformel (f(t)) modelliert. Ein Referenzdruck Ps(n) wird in die Modellierungsformel (f(t)) eingesetzt, wodurch ein Zeitpunkt "ts" als der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt (R3) erhalten wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung, welche einen Kraftstoffeinspritzzustand erfasst.
Hintergrund der Erfindung
Es ist wichtig einen Kraftstoffeinspritzzustand wie zum Beispiel einen Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt, eine Kraftstoffeinspritzmenge und dergleichen zu erfassen, um ein Ausgangsmoment bzw. Abtriebsmoment und eine Emission eines Verbrennungsmotors genau steuern zu können. Es ist allgemeinen bekannt, dass ein tatsächlicher Kraftstoffeinspritzzustand durch Aufnehmen bzw. Messen eines Kraftstoffdrucks in einem Kraftstoffeinspritzsystem erfasst wird, welcher sich aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung verändert.
JP-2008-144749 A ( US-2008-0228374 A1 ) beschreibt beispielsweise, dass ein tatsächlicher Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt durch Erfassen eines Zeitpunkts erfasst wird, in welchem sich der Kraftstoffdruck im Kraftstoffeinspritzsystem, aufgrund eines Starts einer Kraftstoffeinspritzung beginnt zu verringern, und der Kraftstoffeinspritzung-Endzeitpunkt durch Erfassen eines Zeitpunkts erfasst wird, in welchem der Kraftstoffdruckanstieg gestoppt ist bzw. wird.
Ein in einer Common Rail (gemeinsame Verteilerleitung) angebrachter Kraftstoffdrucksensor kann eine Veränderung des Kraftstoffdrucks nicht immer mit hoher Genauigkeit erfassen, da die Kraftstoffdruckveränderung aufgrund der Kraftstoffeinspritzung in der Common Rail abgeschwächt bzw. verringert wird. Die JP-2008-144749-A und die JP-2000-265892 A beschreiben, dass ein Kraftstoffdrucksensor in einem Kraftstoffinjektor bzw. einer Kraftstoffeinspritzdüse angebracht ist, um die Ver änderung des Kraftstoffdrucks zu erfassen, bevor die Veränderung in der Common Rail abgeschwächt wird.
JP-2008-144749 A stellt ein Verfahren zum Berechnen des Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkts basierend auf einem Druckkurvenverlauf dar, der durch den in dem Kraftstoffinjektor bzw. der Kraftstoffeinspritzdüse eingebrachten Drucksensor erfasst wird, wobei dieses Verfahren nachstehend beschrieben wird.
Wenn, wie in 13A dargestellt, ein Steuersignal zum Starten einer Kraftstoffeinspritzung von einer elektronischen Steuereinheit (electronic control unit = ECU) in einem Kraftstoffeinspritzstart-Befehlszeitpunkt „Is” ausgegeben wird, beginnt ein Ansteuerstrom, der von einer elektronischen Ansteuereinheit (electronic driver unit = EDU) an eine Kraftstoffeinspritzdüse angelegt wird, im Zeitpunkt des Kraftstoffeinspritzstart-Befehlszeitpunkt „Is”, anzusteigen. Ein Erfassungsdruck, der durch den Kraftstoffdrucksensor erfasst wird, verändert sich, wie durch eine Gerade „L1” in 13B dargestellt.
Es sollte beachtet werden, dass nachstehend das Steuersignal zum Starten einer Kraftstoffeinspritzung als SFC-Signal bezeichnet wird. Das Steuersignal zum Beenden einer Kraftstoffeinspritzung hingegen als EFC-Signal.
Wenn das SFC-Signal von der ECU im Kraftstoffeinspritzstart-Befehlszeitpunkt „Is” ausgeben wird und eine Einspritzrate (Einspritzmenge pro Zeiteinheit) ansteigt, beginnt der Erfassungsdruck in einem Änderungspunkt bzw. Wendepunkt „P3a” auf den Druckschwingungs- bzw. -kurvenverlauf abzufallen.
Ein Zeitpunkt, in welchem der Wendepunkt „P3a” auftritt, wird erfasst, und der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt basierend auf diesem Erfassungszeitpunkt des Wendepunkts „P3a” berechnet. Insbesondere wie durch eine Gerade M1 in 13C dargestellt, werden Differenzialwerte entsprechend jedem Erfassungsdruck berechnet. Nachdem das SFC-Signal im Kraftstoffeinspritzstart-Befehlszeitpunkt „Is” ausgegeben wird, wird der Differenzialwert zuerst niedriger als ein Schwellwert TH in einem Zeit punkt „t1”. Dieser Zeitpunkt „t1” wird als Zeitpunkt erfasst, in welchem der Wendepunkt „P3a” auftritt.
Es sollte beachtet werden, dass der Erfassungsdruck in einem Wendepunkt „P7a” anzusteigen beginnt, wenn die Kraftstoffeinspritzrate beginnt abzufallen. Wenn die Kraftstoffeinspritzrate null wird, endet ein Anstieg des Erfassungsdrucks im Wendepunkt „P8a”.
Der Druckkurvenverlauf, der durch die Gerade L1 in 13B illustriert wird, zeigt einen Kurvenverlauf in einem Fall, in dem eine einzelne bzw. einzige Kraftstoffeinspritzung während eines Verbrennungszyklus durchgeführt wird. Falls eine mehrstufige Einspritzung durchgeführt wird, wird der Druckkurvenverlauf, der durch die zweite oder nachfolgende Kraftstoffeinspritzung erzeugt wird, durch eine gestrichelte Linie L2 illustriert. Dieser Druckkurvenverlauf, der durch die gestrichelte Linie L2 illustriert wird, wird durch Überlagerung mit einem Nachfolger (durch einen eingekreisten Abschnitt „A0” in 13B gekennzeichnet) des vorherigen Kurvenverlaufs mit dem gegenwärtigen Kurvenverlauf erzeugt.
Somit ändern sich die Differenzialwerte von der Gerade M1 in eine gestrichelte Linie M2. Das heißt, der Differenzialwert wird kleiner als der Schwellwert TH im Zeitpunkt „tx” und dieser Zeitpunkt „tx”, welcher früher als der tatsächliche Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt „t1” ist, wird fälschlicherweise als der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt erfasst.
Insbesondere für den Fall, dass eine mehrstufige Einspritzung durchgeführt wird, wenn ein Intervall zwischen einer n-ten Einspritzung und einer (n + 1)-ten Einspritzung kurz ist, überlagert sich der Druckkurvenverlauf der n-ten Kraftstoffeinspritzung, die durch die Linie A0 eingekreist ist, mit dem Druckkurvenverlauf der (n + 1)-ten Kraftstoffeinspritzung, wodurch die Pulsation des Druckkurvenverlaufs und die Differenzialwerte erhöht werden. Diese fehlerhafte Erfassung tritt regelmäßig auf.
Darüber hinaus ist es denkbar, dass Rauschen, das sich auf dem Druckkurvenverlauf überlagert, eine Deformation des Druckkurvenverlaufs verursachen kann. Somit kann die obenstehend erwähnte fehlerhafte Erfassung des tatsächlichen Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkts auch dann erfolgen, wenn eine einstufige Einspritzung durchgeführt wird oder das Intervall zwischen den nacheinander folgenden Einspritzungen lang ist.
Kurzfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist angesichts der obenstehenden Probleme gemacht worden, wobei es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung vorzusehen, durch welche ein Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt mit hoher Genauigkeit basierend auf einem Druckkurvenverlauf, der durch einen Kraftstoffdrucksensor erfasst wird, erfasst werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung findet eine Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung, die einen Kraftstoffeinspritzzustand erfasst, in einem Kraftstoffeinspritzsystem Anwendung, in welchem eine Kraftstoffeinspritzdüse einen Kraftstoff einspritzt, der in einem Sammler angesammelt ist. Die Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung umfasst einen Kraftstoffdrucksensor, der in einer Kraftstoffpassage vorgesehen ist, die den Sammler mit einer Kraftstoffeinspritzöffnung der Kraftstoffeinspritzdüse Fluid-leitend verbindet. Der Kraftstoffdrucksensor erfasst einen Kraftstoffdruck, welcher sich aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung von der Kraftstoffeinspritzöffnung verändert. Darüber hinaus berechnet die Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung einen tatsächlichen Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt basierend auf einem abfallendem Kurvenverlauf des Kraftstoffdrucks während einer Dauer, in welcher der Kraftstoffdruck aufgrund eines Kraftstoffeinspritzratenanstiegs abfällt.
Ein abfallender Druckkurvenverlauf, der durch eine strichpunktierte Linie A1 in 13B eingekreist ist, nimmt kaum Störungen auf und weist eine stabile Form auf. Des Weiteren weist der abfallende Kurvenverlauf eine hohe Übereinstimmung mit dem Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt ohne Störungen genau berechnet werden, da der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt basierend auf dem abfallenden Kurvenverlauf berechnet wird. Daher kann der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt mit hoher Genauigkeit berechnet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird der abfallende Kurvenverlauf durch eine mathematische Formel modelliert bzw. geformt. Der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt wird basierend auf dieser mathematischen Formel berechnet.
Des Weiteren weist der abfallende Kurvenverlauf eine hohe Übereinstimmung mit dem Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt auf. Somit kann der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt mit hoher Genauigkeit basierend auf der mathematischen Formel einfach berechnet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird der abfallende Kurvenverlauf durch ein Geradenmodell modelliert. Der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt wird basierend auf dem Geradenmodell berechnet.
Anhand der verschiedenen Experimente, welche die vorliegende Erfindung durchlaufen hat, wird ersichtlich, dass der tatsächlich abfallende Kurvenverlauf im Wesentlichen eine Gerade ist. Im Vergleich zu einer Modellierung des Kurvenverlaufs durch eine gekrümmte bzw. kurvige Linie kann das Modellieren bzw. Formen des Kurvenverlaufs durch eine Gerade eine Rechenlast und eine Speicherkapazität reduzieren.
Insbesondere der abfallende Kurvenverlauf ist durch ein Geradenmodell wie nachfolgend dargestellt modelliert.
Eine Tangentiallinie bzw. Tangente an einem spezifischen Punkt des abfallenden Kurvenverlaufs kann als Geradenmodell definiert werden. An dem spezifizierten bzw. festgelegten Punkt ist der Differentialwert des abfallenden Kurvenverlaufs maximal.
Alternativ wird der abfallende Kurvenverlauf durch eine Geradenmodellierung basierend auf einer Mehrzahl von spezifischen Punkten geformt. In diesem Fall kann eine Gerade, die durch die spezifischen Punkte geht, als das Geradenmodell definiert sein. Alternativ kann eine Gerade, in welcher eine Gesamtdistanz zwischen der Gerade und den spezifischen Punkten minimal ist, als das Geradenmodell definiert sein.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung berechnet die Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung einen Referenzdruck basierend auf einem Kraftstoffdruck, kurz bevor ein Kraftstoffdruckabfall aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung erzeugt wird. Der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt wird basierend auf einem Zeitpunkt berechnet, in welchem ein Kraftstoffdruck, der anhand einer mathematische Formel erhalten wird, gleich dem Referenzdruck ist.
Durch Substituieren bzw. Einsetzen des Referenzdrucks in die mathematische Formel bzw. Modellformel kann der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt genau berechnet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein durchschnittlicher Kraftstoffdruck während einer spezifischen Dauer einschließlich eines Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkts als Referenzdruck eingestellt.
Dabei gibt es eine Antwortverzögerung zwischen einem Zeitpunkt in welchem ein Befehlssignal zum Starten der Kraftstoffeinspritzung ausgegeben wird, und einen Zeitpunkt, in welchem die tatsächliche Kraftstoffeinspritzung gestartet wird. Gemäß dem obenstehenden Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Referenzdruck in einem Zeitpunkt definiert werden, welcher so nahe wie möglich einem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt ist. Somit kann der Referenzdruck nahe dem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzstartdruck eingestellt werden, so dass der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt genau berechnet werden kann.
Auch wenn der Kurvenverlauf zudem eine Störung, wie durch die gestrichelte Linie L2 in 13B dargestellt, erfährt, ist der Referenzdruck von der Störung kaum beeinflusst und der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt genau berechnet werden kann, Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung findet eine Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung in einem Kraftstoffeinspritzsystem Anwendung, in welchem eine mehrstufige Kraftstoffeinspritzung während eines Verbrennungszyklus durchgeführt wird. Ein Referenzdruck wird entsprechend einer ersten Kraftstoffeinspritzung berechnet. Der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt der zweiten und nachfolgenden Kraftstoffeinspritzungen wird basierend auf dem Referenzdruck berechnet, welcher entsprechend der ersten Kraftstoffeinspritzung berechnet wird.
Wie durch eine strichpunktierte Linie A0 in 13B dargestellt, wird der Druckkurvenverlauf nach dem Wendepunkt „P8a” allmählich abgeschwächt. Für den Fall jedoch, dass eine mehrstufige Einspritzung durchgeführt wird, wenn ein Intervall zwischen einer n-ten Einspritzung und einer (n + 1)-ten Einspritzung kurz ist, überlagert sich der Druckkurvenverlauf der n-ten Kraftstoffeinspritzung, der durch die Linie A0 illustriert wird, mit dem Druckkurvenverlauf der (n + 1)-ten Kraftstoffeinspritzung. Somit kann der Referenzdruck der (n + 1)-ten Kraftstoffeinspritzung nicht genau berechnet werden.
Gemäß dem obenstehenden Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkte der zweiten und nachfolgenden Kraftstoffeinspritzungen basierend auf dem Referenzwert der ersten Kraftstoffeinspritzung berechnet. Da der Referenzdruck der ersten Einspritzung stabil ist, kann der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt der zweiten und nachfolgenden Kraftstoffeinspritzung genau berechnet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Druckabfallbetrag abhängig von einem Kraftstoffeinspritzbetrag einer n-ten (n ≥ 2) Kraftstoffeinspritzung von dem Referenzdruck, der entsprechend einer (n – 1)-ten Kraftstoffeinspritzung berechnet wird, subtrahiert, und dieser subtrahierte Differenzialdruck als ein neuer Referenzdruck zum Berechnen eines Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt der n-ten Kraftstoffeinspritzung verwendet wird.
Somit kann der Referenzdruck der n-ten Kraftstoffeinspritzung nahe dem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzstartdruck eingestellt werden, so dass der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt der n-ten Kraftstoffeinspritzung genau berechnet werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Referenzdruck der n-ten Kraftstoffeinspritzung entsprechend einem Referenzdruck der (n – 1)-ten Kraftstoffeinspritzung berechnet. Somit kann der Referenzdruck der zweiten und nachfolgenden Kraftstoffeinspritzungen nahe dem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzstartdruck eingestellt werden, so dass der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt genau berechnet werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Kraftstoffeinspritzdüse eine Hochdruckpassage, welche den Kraftstoff in Richtung einer Einspritzöffnung führt; ein Ladeventil zum Öffnen/Schließen der Einspritzöffnung; eine Gegendruckkammer, die den Kraftstoff aus der Hochdruckpassage aufnimmt, um einen Gegendruck auf das Nadelventil aufzubauen; und ein Steuerventil zum Steuern des Gegendrucks durch Einstellen eines Kraftstoffaustrittsbetrags aus der Gegendruckkammer. Der Referenzdruck wird basierend auf einem Kraftstoffdruckabfallbetrag während einer Zeitdauer, von da an, wenn das Steuerventil geöffnet wird, bis dahin, wenn das Nadelventil geöffnet wird, berechnet.
Somit kann der Referenzdruck nahe dem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzstartdruck eingestellt werden, so dass der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt genau berechnet werden kann.
Kurze Beschreibung der Figuren
Weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung, die unter Bezugnahme der beigefügten Zeich nungen gemacht wird, in welchen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind, besser ersichtlich. In den Figuren zeigt:
1 ein Konstruktionsdiagramm, das einen Umriss eines Kraftstoffeinspritzsystems darstellt, in welchem eine Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung montiert ist;
2 eine Querschnittsansicht, die eine Innenstruktur einer Einspritzdüse schematisch darstellt;
3 ein Flussdiagramm, das einen Basisablauf der Kraftstoffeinspritzsteuerung darstellt;
4 ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf zum Erfassen eines Kraftstoffeinspritzzustand basierend auf einem Erfassungsdruck darstellt, der durch einen Kraftstoffdrucksensor erfasst wird;
5A bis 5C Zeitdiagramme, die eine Beziehung zwischen einem Kurvenverlauf eines Erfassungsdrucks, der durch den Drucksensor erfasst wird, und einem Kurvenverlauf einer Einspritzrate in einem Fall einer einstufigen Einspritzung darstellt;
6A und 6B Zeitdiagramme, die eine Kraftstoffeinspritzcharakteristik bzw. Kraftstoffeinspritzkennlinie gemäß der ersten Ausführungsform darstellen;
7A und 7B Zeitdiagramme, die eine Kraftstoffeinspritzkennlinie gemäß der ersten Ausführungsform darstellen;
8A und 8B Zeitdiagramme, die eine Kraftstoffeinspritzkennlinie der ersten Ausführung darstellen, wobei Geraden Kurvenverläufe darstellen, die in 6A und 6B dargestellt sind, und gestrichelte Linien Kurvenverläufe darstellen, die in 7A und 7B dargestellt sind;
9A und 9B Zeitdiagramme, die Kurvenverläufe darstellen, welche durch Subtrahieren der Kurvenverläufe, die in 7A und 7B dargestellt werden, von Kurvenverläufen, die in 6A und 6B dargestellt werden, erhalten werden;
10A bis 10C Zeitdiagramme, zum Erläutern eines Berechnungsverfahrens des Kraftstoffeinspritzung-Endzeitpunkts;
11 ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf zum Berechnen des Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkts darstellt;
12A bis 12C Zeitdiagramme zum Erläutern eines Berechnungsverfahrens des Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkts gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
13A bis 13C Zeitdiagramme zum Erläutern eines konventionellen Berechnungsverfahrens des Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkts.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Nachstehend werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschreiben.
[Erste Ausführungsform]
Zuerst wird ein Verbrennungsmotor beschrieben, in welchem eine Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung Anwendung findet. Der Verbrennungsmotor ist ein Mehrtakt-Diesel-Verbrennungsmotor mit vier Zylindern, welcher Kraftstoff, der unter hohem Druck steht (zum Beispiel Leichtöl unter 1000 Atmosphären) direkt in eine Verbrennungskammer einspritzt.
1 zeigt ein Konstruktionsdiagramm, das einen Umriss eines Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Eine elektronische Steuereinheit (ECU) 30 steuert einen Kraftstoffdruck in einer Common Rail 12 über eine Rückkopplung so, dass er mit einem Ziel-Kraftstoffdruck bzw. Soll-Kraftstoffdruck übereinstimmt. Der Kraftdruck in der Common Rail 12 wird durch einen Kraftstoffdrucksensor 20a erfasst und durch Einstellen eines elektrischen Stroms gesteuert, der an einem Ansaugsteuerventil 11c anzulegen ist. Ferner wird eine Kraftstoffeinspritzmenge für jeden Zylinder und eine Ausgabe des Verbrennungsmotors basierend auf dem Kraftstoffdruck gesteuert.
Die verschiedenen Vorrichtungen, welche das Kraftstoffzuführsystem ausbilden, umfassen einen Kraftstofftank 10, eine Kraftstoffpumpe 11, eine Common Rail 12 und Injektoren bzw. Einspritzdüsen 20, welche in dieser Reihenfolge entgegen einer Kraftstoffströmung angeordnet sind. Die Kraftstoffpumpe 11, welche durch den Verbrennungsmotor angesteuert wird, umfasst eine Hochdruckpumpe 11a und eine Unterdruckpumpe bzw. Niederdruckpumpe 11b. Die Niederdruckpumpe 11b saugt den Kraftstoff aus dem Tank 10 an, wobei die Hochdruckpumpe 11a den angesaugten Kraftstoff unter Druck setzt. Die Menge von Kraftstoff, welcher in die Hochdruckpumpe 11a druckgespeist wird, das heißt, die Menge des Kraftstoffs, der von der Kraftstoffpumpe 11 ausgelassen wird, wird durch das Ansaugsteuerventil (suction control valve = SCV) 11c gesteuert, das an der Kraftstoffansaugseite der Kraftstoffpumpe 11 angeordnet ist. Das heißt, die Kraftstoffmenge, die von der Kraftstoffpumpe 11 ausgelassen wird, wird auf einen gewünschten Wert durch Einstellen eines Ansteuerstroms, welcher der SCV 11c zugeführt wird, gesteuert.
Die Niederdruckpumpe 11b ist eine Trochoiden-Speisepumpe. Die Hochdruckpumpe 11a ist eine Kolbenpumpe mit drei Kolben. Jeder Kolben wird in seiner Axialrichtung durch einen exzentrischen Nocken (nicht dargestellt) hin- und herbewegt, um den Kraftstoff in einem festgelegten Zeitpunkt sequenziell in eine Druckkammer zu pumpen.
Der durch die Kraftstoffpumpe 11 unter Druck gesetzte Kraftstoff wird zum Ansammeln in die Common Rail 12 eingeführt. Anschließend wird der angesammelte Kraftstoff an jede Einspritzdüse 20, die in jedem Zylinder #1 bis #4 montiert ist, durch eine Hochdruckleitung 14 verteilt. Eine Kraftstoffauslassöffnung 21 jeder Einspritzdüse 20 ist mit einer Niederdruckleitung 18 zum Rückführen von überschüssigem Kraftstoff in den Kraftstofftank 10 verbunden. Darüber hinaus ist zwischen der Common Rail 12 und der Hochdruckleitung 14 eine. Blende 12a (Kraftstoffpulsationsreduzierungseinrichtung) vorgesehen, welche eine Druckpulsation des Kraftstoffs, welcher von der Common Rail 12 in die Hochdruckleitung 14 fließt, verringert.
Die Struktur der Einspritzdüse 20 wird unter Bezugnahme auf 2 im Detail beschrieben. Die obenstehenden vier Einspritzdüsen 20 (#1 bis #4) weisen im Grunde gleiche Strukturen auf. Die Einspritzdüse 20 ist ein hydraulisches Einspritzventil, welches den Kraftstoff verwendet (Kraftstoff im Kraftstofftank 10), wobei eine Ansteuerkraft für die Kraftstoffeinspritzung auf den Ventilabschnitt durch eine Gegendruckkammer Cd übertragen wird. Wie in 2 dargestellt, ist die Einspritzdüse 20 ein normalerweise bzw. stromlos geschlossenes Ventil.
Ein Gehäuse 20e der Einspritzdüse 20 weist einen Kraftstoffeinlass 22 auf, durch welchen der Kraftstoff von der Common Rail 12 fließt. Ein Teil des Kraftstoffs fließt in die Gegendruckkammer Cd durch eine Einlassblende 26, wobei der andere Teil in Richtung der Kraftstoffeinspritzöffnung 20f fließt. Die Gegendruckkammer Cd ist mit einer Austrittsöffnung (Blende 24) vorgesehen, welche durch ein Steuerventil 23 geöffnet/geschlossen wird. Wenn das Austrittsloch bzw. die Austrittsöffnung 24 geöffnet ist, wird der Kraftstoff in der Gegendruckkammer Cd durch die Austrittsöffnung 24 und eine Kraftstoffauslassöffnung 21 in den Kraftstofftank 10 zurückgeführt.
Wenn ein Solenoid bzw. Elektromagnet 20b erregt wird, hebt sich das Steuerventil 23 an, um die Austrittsöffnung 24 zu öffnen. Wenn der Elektromagnet 20b nicht mehr erregt ist, senkt sich das Steuerventil 23 ab, um die Austrittsöffnung 24 zu schließen. Der Druck in der Gegendruckkammer Cd wird abhängig von der Erregung/Nicht-Erregung des Elektromagneten 20b gesteuert. Der Druck in der Gegendruckkammer Cd entspricht einem Gegendruck eines Nadelventils 20c. Ein Nadelventil 20c wird gemäß dem Druck in der Öldruckkammer Cd angehoben oder abgesenkt, wobei es eine Vorspannkraft von einer Feder 20b aufnimmt. Wenn das Nadelventil 20c angehoben wird, fließt der Kraftstoff durch eine Hochdruckpassage 25 und wird in die Verbrennungskammer durch die Einspritzöffnung 20f eingespritzt.
Das Nadelventil 20c wird durch eine AN-AUS-Steuerung angesteuert. Das heißt, wenn die ECU 30 das SFC-Signal an die elektronische Ansteuereinheit (EDU) 100 ausgibt, führt die EDU 100 dem Elektromagneten 20b einen Ansteuerstromimpuls zu, um das Steuerventil 23 anzuheben. Wenn der Elektromagnet 20b den Ansteuerstromimpuls empfängt, werden das Steuerventil 23 und das Nadelventil 20c angehoben, so dass die Einspritzöffnung 20f geöffnet wird. Wenn der Elektromagnet 20b keinen Ansteuerstromimpuls aufnimmt, werden das Steuerventil 23 und das Nadelventil 20c abgesenkt, so dass die Einspritzöffnung 20f geschlossen wird.
Der Druck in der Gegendruckkammer Cd wird durch Zuführen des Kraftstoffs in die Common Rail 12 erhöht. Demhingegen wird der Druck in der Gegendruckkammer Cd durch Erregen des Elektromagneten 20b zum Anheben des Steuerventils 23 vermindert, so dass die Austrittsöffnung 24 geöffnet ist. Das heißt, der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer Cd wird durch das Steuerventil 23 eingestellt, wodurch der Betrieb des Nadelventils 20c gesteuert wird, um die Kraftstoffeinspritzöffnung 20f zu öffnen/schließen.
Wie obenstehend beschrieben ist die Einspritzdüse 20 mit einem Nadelventil 20c vorgesehen, welches die Kraftstoffeinspritzöffnung 20f öffnet/schließt. Wenn der Elektromagnet 20b nicht erregt wird, wird das Nadelventil 20c durch eine Vorspannkraft der Feder 20b in eine Schließposition bewegt. Wenn der Elektromagnet 20b erregt wird, wird das Nadelventil 20c gegen die Vorspannkraft der Feder 20d in eine Öffnungsposition bewegt.
Ein Kraftstoffdrucksensor 20a ist in der Nähe des Kraftstoffeinlasses 22 angeordnet. Insbesondere der Kraftstoffeinlass 22 und die Hochdruckleitung 14 sind miteinander durch eine Verbindung 20j verbunden, in welcher der Kraftstoffdrucksensor 20a angeordnet ist. Der Kraftstoffdrucksensor 20a erfasst zu einer beliebigen Zeit einen Kraftstoffdruck im Kraftstoffeinlass 22. Der Kraftstoffdrucksensor 20a kann insbesondere einen Kraftstoffdruckwert (stabiler Druck), einen Kraftstoffeinspritzdruck, eine Veränderung eines Kurvenverlaufs des Kraftstoffdrucks aufgrund der Kraftstoffeinspritzung, und dergleichen erfassen.
Der Kraftstoffdrucksensor 20a ist für jede der Kraftstoffeinspritzdüsen 20 vorgesehen. Basierend auf den Ausgaben des Kraftstoffdrucksensors 20a kann die Veränderung des Kurvenverlaufs des Kraftstoffdrucks aufgrund der Kraftstoffeinspritzung mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
Ein Mikrocomputer der ECU 30 umfasst eine zentrale Prozessoreinheit (CPU), einen Arbeitsspeicher (RAM), einen Festwertspeicher (ROM), einen elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM), einen Backup-RAM, und dergleichen. Das ROM speichert verschiedene Programme zum Steuern des Verbrennungsmotors, und das EEPROM speichert verschiedene Daten wie zum Beispiel Designdaten bzw. Baudaten des Verbrennungsmotors.
Darüber hinaus berechnet die ECU 30 eine Rotationsposition bzw. Drehposition einer Kurbelwelle 41 und eine Drehzahl der Kurbelwelle 41, welche der Verbrennungsmotordrehzahl NE entspricht, basierend auf Erfassungssignalen von einem Kurbelwinkelsensor 42. Eine Position eines Gaspedals wird basierend auf Erfassungssignalen von einem Gaspedalsensor 44 erfasst. Die ECU 30 erfasst den Betriebszustand des Verbrennungsmotors und die Anfrage des Nutzers basierend auf dem Erfassungs signal von verschiedenen Sensoren und bedient verschiedene Aktoren wie zum Beispiel die Einspritzdüse 20 und das SCV 11c.
Nachstehend wird eine Steuerung einer Kraftstoffeinspritzung beschrieben, die durch die ECU 30 ausgeführt wird.
Die ECU 30 berechnet die Kraftstoffeinspritzmenge gemäß einem Verbrennungsmotoransteuerzustand und dem Gaspedalbetriebsbetrag bzw. Gaspedalzustand. Die ECU 30 gibt das SFC-Signal und das EFC-Signal an die EDU 100 aus. Wenn die EDU 100 das SFC-Signal empfängt, führt die EDU 100 den Ansteuerstromimpuls an die Einspritzdüse 20. Wenn die EDU 100 das EFC-Signal empfängt, stoppt die EDU 100 eine Zufuhr bzw. Speisung des Ansteuerstromimpulses an die Einspritzdüse 20. Die Einspritzdüse 20 spritzt den Kraftstoff entsprechend dem Ansteuerstromimpuls ein.
Nachstehend wird das Basisverfahren der Kraftstoffeinspritzsteuerung gemäß dieser Ausführungsform bezüglich 3 beschrieben. Die Werte von verschiedenen Parametern, die in diesem Verfahrensablauf verwendet werden, sind wie in 3 dargestellt in den Speichervorrichtungen wie zum Beispiel dem RAM, dem EEPROM, oder dem Backup-RAM, die in der ECU 30 montiert sind, gespeichert und werden wenn benötigt aktualisiert.
In Schritt S11 liest der Computer bestimmte Parameter, wie zum Beispiel die Motorendrehzahl NE, die durch den Kurbelwinkelsensor 42 gemessen wird, den Kraftstoffdruck, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20a erfasst wird, und die Gaspedalposition, die durch den Gaspedalsensor 44 erfasst wird.
In Schritt S12 stellt der Computer das Einspritzmuster basierend auf den Parametern ein, welche in Schritt S11 gelesen werden. Im Falle einer einstufigen Einspritzung wird eine Kraftstoffeinspritzmenge (Kraftstoffeinspritzdauer) bestimmt, um das benötigte Drehmoment auf die Kurbelwelle 41 zu erzeugen. In einem Fall einer mehrstufigen Einspritzung wird eine gesamte Kraftstoffeinspritzmenge (gesamte Kraftstoffeinspritzdauer) bestimmt, um das benötigte Drehmoment auf die Kurbelwelle 41 zu erzeugen.
Das Einspritzmuster wird basierend auf einem spezifizierten bzw. festgelegten Kennfeld und einem Korrekturkoeffizienten, der im ROM gespeichert ist, erhalten. Insbesondere ein optimales Einspritzmuster wird bezüglich der spezifizierten bzw. festgelegten Parameter experimentell erhalten. Das optimale Einspritzmuster wird in einem Einspritzsteuerkennfeld gespeichert.
Dieses Einspritzmuster wird durch Parameter wie eine Kraftstoffeinspritzanzahl pro Verbrennungszyklus, einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und/oder eine Kraftstoffeinspritzdauer jeder Kraftstoffeinspritzung bestimmt. Das Einspritzsteuerkennfeld zeigt eine Beziehung zwischen den Parametern und dem optimalen Einspritzmuster an.
Das Einspritzmuster wird durch den Korrekturkoeffizienten korrigiert, welcher in dem EEPROM gespeichert und aktualisiert wird, wobei der Ansteuerstromimpuls zu der Einspritzdüse 20 anschließend gemäß dem korrigierten Einspritzmuster erhalten wird. Der Korrekturkoeffizient wird während des Verbrennungsmotorenbetriebs sequenziell aktualisiert.
Anschließend schreitet das Verfahren zu Schritt S13 voran. In Schritt S13 wird die Einspritzdüse 20 basierend auf dem Ansteuerstromimpuls, der von der EDU 100 zugeführt wird, gesteuert. Anschließend wird das Verfahren bzw. der Prozess gelöscht.
Hinsichtlich 4 wird ein Verfahrensablauf zum Erfassen (Berechnen) eines tatsächlichen Kraftstoffeinspritzzustandes beschrieben.
Der Prozessablauf, der in 4 dargestellt ist, wird in einem spezifizierten bzw. festgelegten Zyklus (zum Beispiel einem Berechnungszyklus der CPU) oder in jedem festgelegten Kurbelwinkel durchgeführt. In Schritt S21 wird ein Ausgabewert (Erfassungsdruck) jedes Kraftstoffdrucksensors 20a gelesen. Es ist bevorzugt, dass der Ausgabewert gefiltert wird, um Störsignale daraus zu entfernen.
Der Prozessablauf in Schritt S21 wird bezüglich 5A bis 5C im Detail beschrieben.
5A stellt einen Ansteuerstromimpuls dar, welchen die Einspritzdüse 20 von der EDU 100 in Schritt S13 empfängt. Wenn der Ansteuerstromimpuls der Einspritzdüse 20 zugeführt bzw. angelegt wird, wird der Elektromagnet 20b erregt um die Einspritzöffnung 20f zu öffnen. Das heißt, die ECU 30 gibt das SFC-Signal aus, um die Kraftstoffeinspritzung im Kraftstoffeinspritzstart-Befehlszeitpunkt „Is” zu starten, wobei die ECU 30 das EFC-Signal ausgibt, um die Kraftstoffeinspritzung im Kraftstoffeinspritzende-Befehlszeitpunkt „Ie” zu stoppen. Die Einspritzöffnung 20f ist während einer Zeitdauer „Tq”, von dem Zeitpunkt „Is” bis zum dem Zeitpunkt „Ie”, geöffnet. Die Kraftstoffeinspritzmenge „Q” wird durch Steuern der Zeitdauer „Tq” gesteuert. 5B stellt eine Veränderung der Kraftstoffeinspritzrate dar, und 5C eine Veränderung des Erfassungsdrucks, der durch den Drucksensor 20a erfasst wird. Es sollte beachtet werden, dass 5A bis 5C einen Fall darstellen, in welchem die Einspritzöffnung 20f nur einmal geöffnet und geschlossen wird.
Die ECU 30 erfasst den Ausgabewert bzw. Ausgangswert des Kraftstoffdrucksensors 20a gemäß einer Sub-Routine (nicht dargestellt). In dieser Sub-Routine wird der Ausgabewert des Kraftstoffdrucksensors 20a in einem kurzen Intervall erfasst, so dass ein Druckkurvenverlauf aufgezeichnet werden kann. Insbesondere die Sensorausgabe wird in einem Intervall kürzer als 50 μs (wenn gewünscht auch 20 μs) sukzessive erfasst.
Da die Veränderung des Erfassungsdrucks, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20a erfasst wird, und die Veränderung der Einspritzrate eine Beziehung wie unten beschrieben haben, kann ein Kurvenverlauf der Einspritzrate basierend auf einem Kurvenverlauf des erfassten Druckes ermittelt werden.
Nachdem der Elektromagnet 20b in dem Kraftstoffeinspritzstart-Befehlszeitpunkt „Is” erregt wird, um die Kraftstoffeinspritzung von der Einspritzöffnung 20f zu starten, beginnt die Einspritzrate in einem Wendepunkt „R3”, wie in 5b dargestellt, anzusteigen. Das heißt, eine tatsächliche Kraftstoffeinspritzung wird gestartet. Anschließend erreicht die Einspritzungsrate die maximale Einspritzungsrate in einem Wendepunkt „R4”. Das heißt, das Nadelventil 20c beginnt sich in einem Wendepunkt „R3” anzuheben, wobei der Anhebebetrag des Nadelventils 20c im Wendepunkt „R4” maximal wird.
Es sollte beachtet werden, dass der „Wendepunkt” in der vorliegenden Anwendung bzw. Ausführungsform wie folgt definiert wird. Das heißt, ein Differenzial zweiter Ordnung der Einspritzrate (oder ein Differenzial zweiter Ordnung des Erfassungsdrucks, der durch den Drucksensor 20a erfasst wird) wird berechnet. Der Wendepunkt entspricht einem Extremwert in einem Kurvenverlauf, der eine Veränderung im Differenzial zweiter Ordnung anzeigt. Das heißt, der Wendepunkt der Einspritzrate (Erfassungsdruck) entspricht einem Wendepunkt in einem Kurvenverlauf, der dem Differenzial zweiter Ordnung der Einspritzrate (Erfassungsdruck) entspricht.
Anschließend, nachdem der Elektromagnet 20b im Kraftstoffeinspritzende-Befehlszeitpunkt „Ie” nicht erregt wird, beginnt die Einspritzrate im Wendepunkt „R7” abzufallen. Anschließend wird die Einspritzrate in einem Wendepunkt „R8” null, wobei die tatsächliche Kraftstoffeinspritzung geändert wird, dass heißt, das Nadelventil 20c beginnt, sich im Wendepunkt „R7” anzuheben, wobei die Einspritzöffnung 20f durch das Nadelventil 20c im Wendepunkt „R8” abgedichtet wird.
Bezüglich 5C wird eine Veränderung des Erfassungsdrucks, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20a erfasst wird, beschrieben. Vor dem Kraftstoffeinspritzstart-Befehlszeitpunkt „Is” wird der Erfassungsdruck durch „P0” dargestellt. Nachdem der Ansteuerstromimpuls an dem Elektromagneten 20b angelegt wird, beginnt der Erfassungsdruck im Wendepunkt „P1” abzufallen, bevor die Einspritzrate im Wendepunkt „R3” beginnt anzusteigen. Grund hierfür ist, dass das Steuerventil 23 die Austrittsöffnung 24 öffnet, wobei der Druck in der Gegendruckkammer Cd im Wendepunkt „P1” vermindert wird. Wenn der Druck in der Gegendruckkammer Cd ausreichend vermindert ist, wird der Druckabfall im Wendepunkt „P2” gestoppt. Aufgrund dessen ist die Austrittsöffnung 24 vollständig geöffnet und die Austrittsmenge ist abhängig von einem Innendurchmesser der Austrittsöffnung 24 konstant,.
Anschließend, wenn die Einspritzrate beginnt im Wendepunkt „R3” anzusteigen, beginnt der Erfassungsdruck im Wendepunkt „P3” abzufallen. Wenn die Einspritzrate die maximale Einspritzrate im Wendepunkt „R4” erreicht, wird der Erfassungsdruckabfall im Wendepunkt „P4” gestoppt. Es sollte beachtet werden, dass der Druckabfallbetrag von dem Wendepunkt „P3” zum Wendepunkt „P4” größer als der von dem Wendepunkt „P1” zum Wendepunkt „P2” ist.
Anschließend beginnt der Erfassungsdruck im Wendepunkt „P5” anzusteigen. Deshalb dichtet das Steuerventil 23 die Austrittsöffnung 24 ab und der Druck in der Gegendruckkammer Cd im Punkt „P5” steigt an. Wenn der Druck in der Gegendruckkammer Cd ausreichend erhöht ist, wird ein Anstieg des Erfassungsdrucks in einem Wendepunkt „P6” gestoppt.
Wenn die Einspritzrate beginnt, in einem Wendepunkt „R7” abzufallen, beginnt der Erfassungsdruck in einem Wendepunkt „P7” anzusteigen. Anschließend, wenn die Einspritzrate Null und die tatsächliche Kraftstoffeinspritzung in einem Wendepunkt „R8” beendet wird, wird der Anstieg des Erfassungsdrucks in einem Wendepunkt „P8” gestoppt. Es sollte beachtet werden, dass der Druckanstiegsbetrag von dem Wendepunkt „P7” zu dem Wendepunkt „P8” größer als der von dem Wendepunkt „P5” zu dem Wendepunkt „P6” ist. Nach dem Wendepunkt „P8” wird der Erfassungsdruck in einer festgelegten Dauer „T10” abgeschwächt.
Wie obenstehend beschrieben können durch Erfassen der Wendepunkte „P3”, „P4”, „P7” und „P8” des Erfassungsdrucks, der Startpunkt „R3” des Einspritzratenanstiegs (ein tatsächlicher Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt), der maximale Einspritzratenpunkt „R4”, der Startpunkt „R7” des Einspritzratenabfalls und der Endpunkt „R8” des Einspritzratenabfalls (der tatsächliche Kraftstoffeinspritzung-Endzeitpunkt) ermittelt werden. Basierend auf einer Beziehung zwischen der Veränderung des Erfassungsdrucks und der Veränderung der Einspritzrate, welche untenstehend beschrieben wird, kann diese Änderung der Einspritzrate durch die Veränderung des Erfassungsdrucks ermittelt werden.
Das heißt, eine Abfallrate „Pα” des Erfassungsdrucks von dem Wendepunkt „P3” zu dem Wendepunkt „P4” steht in Zusammenhang mit einer Anstiegsrate „Rα” der Einspritzrate von dem Wendepunkt „R3” zu dem Wendepunkt „R4”. Eine Anstiegsrate „Pγ” des Erfassungsdrucks von dem Wendepunkt „P7” zu dem Wendepunkt „P8” steht in Verbindung mit einer Abfallrate „Rγ” der Einspritzrate von dem Wendepunkt „R7” zu dem Wendepunkt „R8”. Ein Abfallbetrag „Pβ” des Erfassungsdruck von dem Wendepunkt „P3” zu dem Wendepunkt „P4” (maximaler Druckabfallbetrag „Pβ”) steht in Verbindung mit einem Anstiegsbetrag „Rβ” der Einspritzrate von dem Wendepunkt „R3” zu dem Wendepunkt „R4” (maximaler Einspritzrate „Rβ”). Daher können die Anstiegsrate „Rα” der Einspritzrate, die Abfallrate „Rγ” der Einspritzrate, und die maximale Einspritzrate „Rβ” durch Erfassen der Abfallrate „Pα” des Erfassungsdrucks, der Anstiegsrate „Pγ” des Erfassungsdrucks, und des maximalen Druckabfallbetrags „Pβ” des Erfassungsdrucks ermittelt werden. Die Veränderung der Einspritzrate (Veränderung des Kurvenverlaufs), die in 5B dargestellt ist, kann durch Ermitteln der Wendepunkte „R3”, „R4”, „R7”, „R8”, der Anstiegsrate „Rα” der Einspritzrate, der maximalen Einspritzrate „Rβ” und der Abfallrate „Rγ” der Einspritzrate ermittelt werden.
Des Weiteren entspricht ein Wert eines Integrals „S” der Einspritzrate von dem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt zu dem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzung-Endzeitpunkt (schattierter Bereich in 5B) der Einspritzmenge „Q”. Ein Integralwert des Erfassungsdrucks von dem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt zu dem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzung-Endzeitpunkt weist einen Zusammenhang mit dem Integralwert „S” der Einspritzrate auf. Somit kann der Integralwert „S” der Einspritzrate, welche von der Einspritzmenge „Q” abhängig ist, durch Berechnen des Integralwerts des Erfassungsdrucks, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20a erfasst wird, ermittelt werden. Wie obenstehend beschrieben, kann der Kraftstoffdrucksensor 20a als ein Einspritzmengensensor betrieben werden, welcher eine physikalische Menge erfasst, die der Kraftstoffeinspritzmenge entspricht.
Bezüglich 4 bestimmt der Computer in Schritt S22, ob die gegenwärtige Kraftstoffeinspritzung die zweite oder die nachfolgende Kraftstoffeinspritzung ist. Wenn die Antwort in Schritt S22 Ja ist, schreitet der Verfahrensablauf weiter zu Schritt S23 voran, in welchem ein Druck-Kurvenkompensationsprozess bezüglich der des Kurvenverlaufs des Erfassungsdrucks, der in Schritt S21 erhalten wird, durchgeführt wird. Der Druck-Kurvenkompensationsprozess wird nachstehend beschrieben.
6A, 7A, 8A und 9A zeigen Zeitdiagramme, die Ansteuerstromimpulse zu der Einspritzdüse 20 darstellen. 6B, 7B, 8B und 9B zeigen Zeitdiagramme, die Kurvenverläufe eines Erfassungsdrucks darstellen.
Falls die mehrstufige Einspritzung durchgeführt wird, sollte folgendes beachtet werden. Der Druckkurvenverlauf, der durch die n-te (n ≥ 2) Kraftstoffeinspritzung erzeugt wird, wird mit dem Druckkurvenverlauf überlagert, der erzeugt wird, nachdem die m-te (n > m) Kraftstoffeinspritzung beendet wird. Dieser überlagerte Druckkurvenverlauf, der erzeugt wird, nachdem die m-te Kraftstoffeinspritzung beendet wird, wird in 5C durch eine strichpunktierte Linie Pe eingekreist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die m-te Kraftstoffeinspritzung die erste Kraftstoffeinspritzung.
Insbesondere wenn zwei Kraftstoffeinspritzungen während eines Verbrennungszyklus durchgeführt werden, wird der Ansteuerstromimpuls wie durch eine Gerade L2a in 6A gezeigt, erzeugt, wobei der Druckkurvenverlauf wie durch eine Gerade L2b in 6B dargestellt erzeugt wird. Nahe dem Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt der letzteren Kraftstoffeinspritzung behindern sich der Druckkurvenverlauf, der durch die erstgenannte Kraftstoffeinspritzung (erste Kraftstoffeinspritzung) erzeugt wird, und der Druckkurvenverlauf, der durch die letztere Kraftstoffeinspritzung (zweite Kraftstoffeinspritzung) erzeugt wird. Dabei ist es schwierig den Druckkurvenverlauf zu erkennen, welcher nur durch die letztere Kraftstoffeinspritzung erzeugt wird.
Falls nur eine Kraftstoffeinspritzung (erste Kraftstoffeinspritzung) während eines Verbrennungszyklus durchgeführt wird, wird der Ansteuerstromimpuls wie durch eine Gerade L1a in 7A dargestellt erzeugt, wobei der Druckkurvenverlauf wie durch eine Gerade L1b in 7B dargestellt erzeugt wird. 8A und 8B zeigen Zeitdiagramme, in welchen sich die Zeitdiagramme (Geraden L2a, L2b), die in 6A und 6B dargestellt werden, und die Zeitdiagramme (gestrichelte Linien L1a, L1b), die in 7A und 7B dargestellt werden, überlagern. Anschließend können ein Ansteuerstromimpuls L3a und ein Druckkurvenverlauf L3b, welche nur durch die letztere Kraftstoffeinspritzung (zweite Kraftstoffeinspritzung) erzeugt werden, welche in 9A und 9B dargestellt sind, durch Subtrahieren des Ansteuerstromimpulses L1a und des Druckkurvenverlauf L1b von dem Ansteuerstromimpuls L2a bzw. dem Druckkurvenverlauf L2b erhalten werden.
Der obenstehend beschriebene Prozess, in welchem der Druckkurvenverlauf L1b von dem Druckkurvenverlauf L2b abgezogen bzw. subtrahiert wird, um den Druckkurvenverlauf L3b zu erhalten, wird in Schritt S23 durchgeführt. Ein solcher Prozess wird als Druck-Kurvenkompensationsprozess bezeichnet.
In Schritt S24 wird der Erfassungsdruck (Druckkurvenverlauf) abgeleitet, um einen Kurvenverlauf eines Differentialwertes des Erfassungsdrucks zu erhalten, welcher in 10C dargestellt wird.
10A stellt einen Ansteuerstromimpuls dar, in welchem das SFC-Signal im Kraftstoffeinspritzstart-Befehlszeitpunkt „Is” ausgegeben wird. 10B stellt einen Kurvenverlauf des Erfassungsdrucks dar, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20a erfasst wird.
Es sollte beachtet werden, dass die Kraftstoffeinspritzmenge in einem Fall, wie in den 10A bis 10C dargestellt, kleiner als die in einem Fall, wie in den 5A und 5B dargestellt, sind. Der in 10B dargestellte Druckkurvenverlauf wird durch eine gestrichelte Linie in 5C illustriert. Somit erscheinen die Wendepunkte „P4”, „P5”, „P6”, dargestellt in 5C, nicht in 10B. Des Weiteren stellt 10B den Kurvenverlauf des Erfassungsdrucks dar, in welchem der Druck-Kurvenkompensationsprozess und die Filterprozesse bzw. -verfahren bereits durchgeführt worden sind. Somit sind die Wendepunkte „P1” und „P2”, dargestellt in 5C, in 10B nicht mehr vorhanden.
Ein Wendepunkt „P3a” in 10B entspricht dem Wendepunkt ”P3” in 5C. Im Wendepunkt „P3a” beginnt der Erfassungsdruck aufgrund des Einspritzratenanstiegs abzufallen. Ein Wendepunkt „P7a” in 10B entspricht dem Wendepunkt „P7” in 5C. Im Wendepunkt „P7a” beginnt der Erfassungsdruck aufgrund des Einspritzratenabfalls anzusteigen. Ein Wendepunkt „P8a” in 10B entspricht dem Wendepunkt „P8” in 5C. Im Wendepunkt „P8a” wird der Erfassungsdruckanstieg aufgrund der Beendigung der Kraftstoffeinspritzung beendet.
10C stellt einen Kurvenverlauf eines Differentialwertes des Erfassungsdrucks in einem Fall dar, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge s klein ist.
Bezüglich 4 werden in den Schritten S25 bis S28 die verschiedenen Ein spritzzustandswerte, die in 5B dargestellt sind, basierend auf dem Differentialwert des Erfassungsdrucks, der in Schritt S24 erhalten wird, berechnet. Das heißt, der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt „R3” wird in Schritt S25 berechnet, ein Kraftstoffeinspritzung-Endzeitpunkt „R8” in Schritt S26, ein maximale-Einspritzsrate-erreicht-Zeitpunkt „R4” und ein Einspritzratenabfall-Starzeitpunkt „R7” in Schritt S27, und die maximale Einspritzrate „Rβ” in Schritt S28. Falls die Kraftstoffeinspritzmenge klein ist, kann der maximale-Einspritzrate-erreicht-Zeitpunkt” „R4” mit dem Einspritzratenabfall-Startzeitpunkt „R7” übereinstimmen.
In Schritt S29 berechnet der Computer den Integralwert „S” der Einspritzrate von dem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt zu dem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzung-Endzeitpunkt basierend auf den obenstehenden Einspritzzustandswerten „R3”, „R8”, „Rβ”, „R4”, „R7”. Der Integralwert „S” wird als Kraftstoffeinspritzmenge „Q” definiert.
Es sollte beachtet werden, dass der Integralwert „S” (Kraftstoffeinspritzmenge „Q”) basierend auf der Anstiegsrate „Rα” der Einspritzrate und der Abfall rate „Rγ” der Einspritzrate, zusätzlich zu den obenstehenden Einspritzzustandswerten „R3”, „R8”, „Rβ”, „R4”, „R7”, berechnet werden kann.
Bezüglich 10 werden nachstehend die Berechnungsprozesse in den Schritten S26 bis S28 beschrieben.
Wenn der Kraftstoffeinspritzung-Endzeitpunkt „R8” in Schritt S26 berechnet wird, erfasst der Computer nach dem Kraftstoffeinspritzstart-Befehlszeitpunkt „Is” und dem Zeitpunkt „t4”, in welchem der Differentialwert ein Maximalwert ist einen Zeitpunkt „t5”, in welchem der Differentialwert, der in Schritt S24 berechnet wird, Null wird. Dieser Zeitpunkt „t5” wird als ein Zeitpunkt entsprechend dem Wendepunkt „P8a” definiert.
Da der Kraftstoff in der Kraftstoffeinspritzdüse aufgrund seiner Trägheit in Richtung der Einspritzöffnung 20f fließt, sollte beachtet werden, dass sich der Zeitpunkt „t5”, in welchem der Wendepunkt „P8a” auftritt, um eine bestimmte Zeitdauer T11, im Vergleich zu einem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzung-Endzeitpunkt, verspätet bzw. verzögert. Zudem verursacht eine Zeitdauer, während welcher sich die Druckveränderung von der Einspritzöffnung 20f zu dem Drucksensor 20a ausbreitet, eine solche Zeitverzögerung. Hinsichtlich dieses Punkts wird die festgelegte Zeitdauer T11 von dem Zeitpunkt „t5” subtrahiert, um einen Kraftstoffeinspritzung-Endzeitpunkt „R8” zu berechnen.
Wenn der maximale Einspritzrate-erreicht-Zeitpunkt R4 (= Einspritzratenabfall-Startzeitpunkt R7) in Schritt S27 berechnet wird, erfasst der Computer nach dem Kraftstoffeinspritzstart-Befehlszeitpunkt „Is” und einem Zeitpunkt „t2”, in welchem der Differentialwert ein Minimalwert ist, einen Zeitpunkt „t3”, in welchem der Differentialwert, der in Schritt S24 berechnet wird, Null wird. Dieser Zeitpunkt „t3” wird als ein Zeitpunkt entsprechend dem Wendepunkt „P7a” definiert.
Es sollte beachtet werden, dass eine festgelegte Zeitverzögerung von dem Zeitpunkt „t3” subtrahiert wird, um einen Zeitpunkt entsprechend dem maximalen-Einspritzrate-erreicht-Zeitpunkt „R4” (= Einspritzratenabfall-Startzeitpunkt R7) zu erhalten.
Wenn die maximale Einspritzrate „Rβ” in Schritt S18 berechnet wird, berechnet der Computer eine Differenz zwischen dem Erfassungsdruck im Zeitpunkt „t3” und einem Referenzdruck Ps(n) als den Maximaldruckabfallbetrag „Pβ”. Der Maximaldruckabfallbetrag „Pβ” wird mit einer proportionalen Konstante multipliziert, um die maximale Einspritzrate „Rβ” zu erhalten.
Bezüglich 10A bis 10C und 11 wird der Berechnungsprozess des Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkts „R3” in Schritt S25 im Detail beschrieben.
11 zeigt ein Flussdiagramm, welches die Details des Verfahrensablaufs in Schritt S25 darstellt. In den Schritten S101 bis S106 wird der Referenzdruck Ps(n) gemäß der Anzahl von Einspritzstufen berechnet. Es sollte beachtet werden, dass das obenstehende „n” die Anzahl von Einspritzstufen in der mehrstufigen Einspritzung darstellt.
In Schritt S101 bestimmt der Computer, ob die gegenwärtige Kraftstoffeinspritzung die zweite oder die nachfolgende Kraftstoffeinspritzung ist. Wenn die Antwort in Schritt S101 Nein ist, wenn die gegenwärtige Kraftstoffeinspritzung die erste Einspritzung ist, schreitet der Prozess weiter zu Schritt S102 voran, in welchem ein Durchschnittsdruck Pave des Erfassungsdrucks während einer festgelegten Zeitdauer T12 berechnet wird, wobei der Durchschnittsdruck Pave auf einen Referenzdruckgrundwert Psb(n) eingestellt wird. Dieser Prozess in Schritt S102 entspricht einer Referenzdruckberechnungseinrichtung in der vorliegenden Erfindung. Die festgelegte Zeitdauer T12 ist so definiert, dass sie den Kraftstoffeinspritzstart-Befehlszeitpunkt „Is” umfasst.
Wenn die Antwort in Schritt S101 Ja ist, das heißt, wenn die gegenwärtige Kraftstoffeinspritzung die zweite oder nachfolgende Kraftstoffeinspritzung ist, schreitet der Prozess zu Schritt S103 voran, in welchem ein erster Druckabfallbetrag ΔP1 (siehe 5C) berechnet wird. Dieser erste Druckabfallbetrag ΔP1 hängt von der Kraftstoffeinspritzmenge der vorherigen Kraftstoffeinspritzung ab. Diese Kraftstoffeinspritzmenge der vorherigen Kraftstoffeinspritzung wird in Schritt S29 berechnet oder basierend auf einer Zeitdauer von Zeitpunkt ”Is” bis Zeitpunkt „Ie”. Ein Kennfeld, das die Kraftstoffeinspritzmenge „Q” und den ersten Druckabfallbetrag ΔP1 miteinander in Verbindung bringt, wird vorher in der ECU 30 gespeichert. Der erste Druckabfallbetrag ΔP1 kann aus diesem Kennfeld entnommen werden.
Der erste Druckabfallbetrag ΔP1 wird bezüglich 5C im Detail beschrieben. Wie obenstehend beschrieben, wird der Erfassungsdruck nach dem Wendepunkt „P8” in einem festgelegten Zyklus T10 abgeschwächt, um in einem Konvergenzwert Pu(n) zusammenzulaufen bzw. auf diesen zu treffen. Dieser Konvergenzwert Pu(n) ist ein Einspritzstart-Druck der nachfolgenden Kraftstoffeinspritzung. Falls das Intervall zwischen der (n – 1)-ten Kraftstoffeinspritzung und der n-ten Kraftstoffeinspritzung kurz ist, ist der Konvergenzwert Pu(n) der n-ten Kraftstoffeinspritzung kleiner als der Konvergenzwert Pu(n – 1) der (n – 1)-ten Kraftstoffeinspritzung. Diese Differenz zwischen Pu(n) und Pu(n – 1) entspricht dem ersten Druckabfallbetrag ΔP1, welcher von der Kraftstoffeinspritzmenge der (n – 1)-ten Kraftstoffeinspritzung abhängt. Das heißt, da die Kraftstoffeinspritzmenge der (n – 1)-ten Kraftstoffeinspritzung größer ist, wird der erste Druckabfallbetrag ΔP1 größer, wobei der Konvergenzwert Pu(n) kleiner wird.
In Schritt S104 wird der erste Druckabfallbetrag ΔP1 von dem Referenzdruckgrundwert Psb(n – 1) subtrahiert, um Psb(n – 1) durch Psb(n) zu ersetzen.
Falls zum Beispiel die zweite Kraftstoffeinspritzung erfasst wird, wird der erste Druckabfallbetrag ΔP1 von dem Referenzdruck-Basiswert Psb(1), der in Schritt S102 berechnet wird, subtrahiert, um den Referenzdruck-Basiswert Psb(2) zu erhalten. Falls das Intervall zwischen der (n – 1)-ten Kraftstoffeinspritzung und der n-ten Kraftstoffeinspritzung ausreichend lang ist, ist der Konvergenzwert Pu(n – 1) im Wesentlichen gleich dem Referenzdruck-Basiswert Psb(n), da der erste Druckabfallbetrag ΔP1 nahe 0 kommt.
In Schritt S105 wird ein zweiter Druckabfallbetrag ΔP2 (siehe 5C) berechnet. Dieser zweite Druckabfall ΔP2 wird aufgrund eines Kraftstoffaustritts aus der Kraftstofföffnung 24 erzeugt.
Der zweite Druckabfall ΔP2 wird bezüglich 5C im Detail beschrieben. Nachdem das Steuerventil 23 aufgrund des SFC-Signals nicht aufsitzt, beginnt das Nadelventil 20C die Einlassöffnung 20f zu öffnen, wobei die tatsächliche Kraftstoffeinspritzung gestartet wird, wenn eine ausreichende Kraftstoffmenge bzw. ein ausreichender Kraftstoffbetrag aus der Gegendruckkammer Cd durch die Austrittsöffnung 24 fließt, um den Gegendruck zu vermindern. Somit vermindert sich der Erfassungsdruckabfall aufgrund des Kraftstoffaustritts durch die Austrittsöffnung 24 während einer Dauer, von nachdem das Steuerventil 23 geöffnet ist, bis das Nadelventil 20c geöffnet wird, obwohl die tatsächliche Kraftstoffeinspritzung noch nicht durchgeführt worden ist. Dieser Erfassungsdruckabfall entspricht dem zweiten Druckabfall ΔP2. Der zweite Druckabfall ΔP2 kann ein konstanter Wert sein, welcher vorher bestimmt wird. Alternativ kann der zweite Druckabfall ΔP2 entsprechend dem Durchschnittsdruck Pave eingestellt werden, der in Schritt S102 berechnet wird. Das heißt, da der Durchschnittsdruck Pave größer ist, wird der zweite Druckabfall ΔP2 größer eingestellt.
In Schritt S106 wird der zweite Druckabfallbetrag ΔP2, der in Schritt S105 berechnet wird, von dem Referenzdruck-Basiswert Psb(n), der in Schritt S102 oder S104 berechnet wird, subtrahiert, um den Referenzdruck Ps(n) zu erhalten. Wie obenstehend gemäß den Prozessschritten in den Schritten S101 bis S106 beschrieben, wird der Referenzdruck Ps(n) gemäß der Nummer der Einspritzstufe berechnet.
In den Schritten S107 und S108 wird der Druckkurvenverlauf, in welchem der Erfassungsdruck abfällt, durch eine Formel modelliert bzw. geformt. Dieser Druckabfall-Kurvenverlauf ist in 10B durch eine strichpunktierte Linie A1 eingekreist. Die Prozessabläufe in den Schritten S107 und S108 entsprechen einer Modelliereinrichtung in der vorliegenden Erfindung.
Bezüglich 10C in Schritt S107 erfasst der Computer nach dem Kraftstoffeinspritzen-Startbefehl-Zeitpunkt „Is” einen Zeitpunkt „t2”, in welchem der Differenzialwert, deren Schritt S24 berechnet wird, minimal wird.
In Schritt S108 wird eine Tangentiallinie bzw. Tangente im Zeitpunkt „t2” durch eine Funktion f(t) einer vergangenen Zeit „t” dargestellt. Diese Funktion f(t) entspricht einer Modellierungsformel. Diese Funktion f(t) ist eine Linearfunktion, welche durch eine gestrichelte Linie f(t) in 10B dargestellt wird.
In Schritt S109 wird der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt „R3” basierend auf dem Referenzdruck Ps(n), der in Schritt S106 berechnet wird, berechnet, wobei die Modellierfunktion f(t) in Schritt S108 erhalten wird. Der Prozess in Schritt S109 entspricht einer Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt-Berechnungseinrichtung.
Insbesondere der Referenzdruck Ps(n) wird in die Modellierfunktion f(t) eingesetzt, wodurch ein Zeitpunkt „t” als der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt „R3” erhalten wird. Das heißt, der Referenzdruck Ps(n) wird durch eine horizontal gestrichelte Linie in 10B dargestellt, und ein Zeitpunkt „ts” eines Zwischenabschnitts zwischen dem Referenzdruck Ps(n) und der Modellierfunktion f(t) als der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt „R3” berechnet.
Das Flussdiagramm, das in 11 dargestellt ist, wird obenstehend bezüglich 10A bis 10C erklärt, wobei die Kraftstoffeinspritzmenge klein ist und die Wendepunkte „P4”, „P5”, „P6” nicht auftreten. Der in 11 dargestellte Prozessablauf kann ähnlich jedoch auch in einem Fall angewandt werden, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge größer ist und die Wendepunkte „P4”, „P5”, „P6”, wie in den 5A bis 5C dargestellt, auftreten. Das heißt, der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt „R3” kann basierend auf dem Druckkurvenverlauf von dem Wendepunkt „P3” zu dem Wendepunkt „P4” des Erfassungsdrucks in 5C berechnet werden.
Die verschiedenen Kraftstoffeinspritzzustände „R3”, „R8”, „Rβ”, „R4”, „R7”, die in den Schritten S25 bis S28 berechnet werden, und die tatsächliche Kraftstoffein spritzmenge „Q”, die in Schritt S29 berechnet wird, werden zum Aktualisieren des Kennfeldes, welches in Schritt S11 verwendet wird, angewandt. Somit kann das Kennfeld gemäß einer individuellen Differenz und Abweichung bezüglich des Alters der Kraftstoffeinspritzdüse 20 passend aktualisiert werden.
Gemäß der obenstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform können folgende Vorteile erhalten bzw. erreicht werden.

(1) Der Druckkurvenverlauf, der durch die strichpunktierte Linie A1 in 10B eingekreist ist, welcher als abfallender Kurvenverlauf A1 bezeichnet wird, nimmt bzw. weist kaum Unterbrechungen auf, und seine Form bzw. sein Verlauf ist stabil. Das heißt, die Neigung bzw. deren Verlauf und die Höhe der Modellierfunktion f(t) nehmen bzw. weisen kaum Unterbrechungen auf und sind konstante Werte, die dem Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt „R3” entsprechen. Daher kann der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt „R3” gemäß der vorliegenden Ausführungsform genau berechnet werden.
(2) Die Tangentiallinie des abfallenden Kurvenverlaufs A1 zum Zeitpunkt „t2” wird als Modellierfunktion f(t) berechnet. Da der abfallende Kurvenverlauf A1 kaum Unterbrechungen aufnimmt bzw. aufweist, so lange der Zeitpunkt „t2” in einem Bereich des abfallenden Kurvenverlaufs A1 auftritt, verändert sich die Modellierfunktion f(t) nicht sehr stark, selbst wenn der Zeitpunkt „t2” dispergiert. Daher kann der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt „R3” mit hoher Genauigkeit berechnet werden.
(3) Da der Referenzdruck Ps(n) basierend auf dem Durchschnittsdruck Pave berechnet wird, nimmt bzw. weist der Referenzdruck Ps(n) kaum eine Störung auf, so dass der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt „R3” mit hoher Genauigkeit berechnet werden kann, selbst wenn der Druckkurvenverlauf, wie durch eine gestrichelte Linie L2 in 13B dargestellt, gestört wird.
(4) Da der Referenzdruck-Basiswert Psb(n) der zweiten und der nachfolgenden Kraftstoffeinspritzung basierend auf dem Durchschnittsdruck Pave (Referenzdruck-Basiswert Psb(1)) der ersten Kraftstoffeinspritzung berechnet wird, kann der Referenz druck-Basiswert Psb(n) der zweiten oder nachfolgenden Kraftstoffeinspritzung genau berechnet werden, selbst wenn der Durchschnittsdruck Pave der zweiten oder nachfolgenden Kraftstoffeinspritzung nicht genau berechnet werden kann. Somit kann der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt „R3” der zweiten und nachfolgenden Kraftstoffeinspritzung genau berechnet werden, selbst wenn das Intervall zwischen den aufeinanderfolgenden Kraftstoffeinspritzungen kurz ist.
(5) Der erste Druckabfallbetrag ΔP1 aufgrund der vorherigen Kraftstoffeinspritzung wird von dem Referenzdruck-Basiswert Psb(n – 1) der vorherigen Kraftstoffeinspritzung subtrahiert, um den Referenzdruck-Basiswert Psb(n) der gegenwärtigen Kraftstoffeinspritzung zu erhalten. Das heißt, wenn der Referenzdruck-Basiswert Psb(n) der zweiten und nachfolgenden Kraftstoffeinspritzung basierend auf dem Durchschnittsdruck Pave der ersten Kraftstoffeinspritzung berechnet wird, wird der Referenzdruck-Basiswert Psb(n) basierend auf dem ersten Druckabfallbetrag ΔP1 berechnet. Somit kann der Referenzdruck Ps(n) nahe dem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzstartdruck eingestellt werden, so dass der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt „R3” der zweiten und nachfolgenden Kraftstoffeinspritzung genau berechnet werden kann.
(6) Der zweite Druckabfallbetrag ΔP2 aufgrund des Kraftstoffaustritts wird von dem Referenzdruck-Basiswert Psb(n) subtrahiert, um den Referenzdruck Ps(n) der gegenwärtigen Kraftstoffeinspritzung zu erhalten. Somit kann der Referenzdruck Ps(n) nahe dem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzstartdruck eingestellt werden, so dass der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt „R3” genau berechnet werden kann.

[Zweite Ausführungsform]
In der obenstehenden ersten Ausführungsform wird eine Tangentiallinie im Zeitpunkt „t2” als die Modellierfunktion f(t) definiert. In einer zweiten Ausführungsform, wie in 12 dargestellt, wird eine Gerade, die durch zwei festgelegte Punkte „P11a”, „P12a” geht, als die Modellierfunktion f(t) definiert. Eine gestrichelte Linie, welche die Modellierfunktion f(t) darstellt, schneidet eine gestrichelte Linie, welche den Referenz druck Ps(n) in einem Punkt eines Zeitpunkts „ts” darstellt. Dieser Zeitpunkt „ts” wird als der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt „R3” definiert.
Es sollte beachtet werden, dass die zwei spezifischen bzw. festgelegten Punkte „P11a”, „P12a” den Erfassungsdruck auf dem abfallenden Kurvenverlauf A1 zu den Zeitpunkten „t21” und „t22” darstellen, welche entsprechend vor und nach dem Zeitpunkt „t2” sind.
Gemäß der zweiten Ausführungsform können die gleichen Vorteile wie durch die erste Ausführungsform erzielt werden. Darüber hinaus sind drei oder mehr spezifische bzw. festgelegte Punkte auf dem abfallenden Kurvenverlauf A1 als eine Modifikation der zweiten Ausführungsform definiert, wobei die Modellierfunktion f(t) durch das Kleinste-Rechteck-Verfahren bzw. Least-Square-Verfahren berechnet werden kann, so dass ein Gesamtabstand zwischen den festgelegten Punkten und der Modellierfunktion f(t) minimal wird.
[Andere Ausführungsform]
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obenstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann zum Beispiel auch auf nachfolgende Weise ausgeführt sein. Des Weiteren kann die charakteristische Konfiguration jeder Ausführungsform kombiniert werden.

• Die Modellierfunktion f(t) kann eine mehrdimensionale Funktion sein. Der fallende bzw. abfallende Kurvenverlauf A1 kann durch eine gekrümmte Linie modelliert bzw. geformt sein.
• Der abfallende Kurvenverlauf kann durch eine Mehrzahl von geraden Linien modelliert sein. In diesem Fall werden verschiedene Funktionen f(t) für jeden Zeitbereich verwendet.
• Der Referenzdruck-Basiswert Psb(1) kann als der Referenzdruck-Basiswert Psb(n ≥ 2) verwendet werden.
• Der Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt „R3” kann basierend auf den zwei festgelegten Punkten „P11a”, „P12a” auf dem abfallenden Kurvenverlauf A1 ohne Berechnung der Modellierfunktion f(t) berechnet werden.
• Der erste Druckabfallbetrag ΔP1 aufgrund der zweiten und nachfolgenden Kraftstoffeinspritzung kann basierend auf dem Durchschnittsdruck Pave (Referenzdruck-Basiswert Psb(1)) der ersten Kraftstoffeinspritzung berechnet werden. Falls der erste Druckabfallbetrag ΔP1 basierend auf sowohl dem Referenzdruck-Basiswert Psb(1) als auch einer Kraftstofftemperatur berechnet wird, kann der Referenzdruck zum Berechnen des Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkts der zweiten und nachfolgenden Einspritzung sehr genau nahe dem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt sein.
• Der Kraftstoffdrucksensor 20a kann in dem Gehäuse 20e angebracht sein, um den Kraftstoffdruck in der Hochdruckpassage 25, wie durch eine gestrichelte Linie 200a in 2 dargestellt, zu erfassen.

Falls der Kraftstoffdrucksensor 20a nahe dem Kraftstoffeinlass 20a angeordnet ist, kann der Kraftstoffdrucksensor 20a einfach montiert werden. Falls der Kraftstoffdrucksensor 20a in dem Gehäuse 20e angebracht ist, kann die Druckveränderung in der Kraftstoffeinspritzöffnung 20f genau erfasst werden, da der Kraftstoffdrucksensor 20a nahe der Kraftstoffeinspritzöffnung 20f ist.

• Eine piezoelektrische Einspritzdüse kann anstelle der elektromagnetisch angesteuerten Einspritzdüse, dargestellt in 2, verwendet werden. Die direkt funktionierende piezoelektrische Einspritzdüse verursacht keinen Kraftstoffaustritt durch die Austrittsöffnung und weist keine Gegendruckkammer zum Übertragen einer Ansteuerleistung auf. Wenn die direkt wirkende bzw. direkt gesteuerte Einspritzdüse verwendet wird, kann die Einspritzrate einfach gesteuert werden.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2008-144749 A [0003, 0004, 0005]
- US 2008-0228374 A1 [0003]
- JP 2000-265892 A [0004]

Claims

Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Kraftstoffeinspritzzustandes, wobei die Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung in einem Kraftstoffeinspritzsystem Anwendung findet, in welchem ein Kraftstoffinjektor (20) einen Kraftstoff einspritzt, der in einem Sammler (12) angesammelt ist, wobei die Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung aufweist: einen Kraftstoffdrucksensor (20a), der in einer Kraftstoffpassage (14, 25) vorgesehen ist, die den Sammler (12) und eine Kraftstoffeinspritzöffnung (20f) des Kraftstoffinjektors (20) Fluid-leitend verbindet, wobei der Kraftstoffdrucksensor (20a) einen Kraftstoffdruck erfasst, welcher sich aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung von der Kraftstoffeinspritzöffnung (20f) verändert; und eine Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt-Berechnungseinrichtung (30, S109) zum Berechnen eines tatsächlichen Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkts (R3), basierend auf einem abfallenden Kurvenverlauf (A1) des Kraftstoffdrucks während einer Dauer, in welcher der Kraftstoffdruck aufgrund eines Anstiegs der Kraftstoffeinspritzrate abfällt.
Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt-Berechnungseinrichtung eine Modelliereinrichtung (30, S107, S108) zum Modellieren des abfallenden Kurvenverlaufs durch eine mathematische Formel umfasst, und die Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt-Berechnungseinrichtung den Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt (R3) basierend auf der mathematischen Formel berechnet.
Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Modelliereinrichtung den abfallenden Kurvenverlauf durch ein Geradenmodell (f(t)) modelliert, und die Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt-Berechnungseinrichtung den Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt (R3) basierend auf dem Geradenmodell berechnet.
Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Modellierungseinrichtung eine Tangentiallinie in einem festgelegten Punkt (P10a) auf dem abfallenden Kurvenverlauf als das Geradenmodell (ft(n)) definiert.
Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Modellierungseinrichtung einen Punkt definiert, in welchem ein Differenzialwert (t2) des abfallenden Kurvenverlaufs als der festgelegte Punkt minimal ist.
Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Modellierungseinrichtung den abfallenden Kurvenverlauf durch ein Geradenmodell basierend auf einer Mehrzahl von festgelegten Punkten (P11a, P12a) auf dem abfallenden Kurvenverlauf modelliert.
Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Modellierungseinrichtung eine Gerade, die durch die festgelegten Punkte geht, als Geradenmodell definiert.
Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Modellierungseinrichtung als das Geradenmodell eine Gerade definiert, in welcher eine Gesamtdistanz zwischen der Geraden und den festgelegten Punkten minimal ist.
Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt-Berechnungseinrichtung umfasst: eine Referenzdruckberechnungseinrichtung (30, S102–S106) zum Berechnen eines Referenzdrucks (Ps(n)), basierend auf einem Kraftstoffdruck, kurz bevor ein Kraftstoffdruckabfall aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung erzeugt wird, und die Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt-Berechnungseinrichtung den Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt basierend auf einem Zeitpunkt berechnet, in welchem ein Kraftstoffdruck, der anhand der mathematischen Formel erhalten wird, gleich dem Referenzdruck ist.
Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Referenzdruckberechnungseinrichtung eine festgelegte Dauer (P12) einschließlich eines Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkts definiert, und einen durchschnittlichen Kraftstoffdruck (Pave) während der festgelegten Dauer (T12) als den Referenzdruck (Ps(n)) einstellt.
Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Kraftstoffeinspritzsystem eine mehrstufige Kraftstoffeinspritzung während eines Verbrennungszyklus durchführt, die Referenzdruckberechnungseinrichtung den Referenzdruck bezüglich einer ersten Kraftstoffeinspritzung berechnet, und die Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt-Berechnungseinrichtung den Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt der zweiten und nachfolgenden Kraftstoffeinspritzungen basierend auf dem Referenzdruck berechnet, welcher bezüglich der ersten Kraftstoffeinspritzung berechnet wird.
Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt-Berechnungseinrichtung einen Druckabfallbetrag (ΔP1) abhängig von einem Kraftstoffeinspritzbetrag einer n-ten (n ≥ 2) Kraftstoffeinspritzung von dem Referenzdruck, der entsprechend einer (n – 1)-ten Kraftstoffeinspritzung berechnet wird, subtrahiert, und der subtrahierte Referenzdruck als ein neuer Referenzdruck zum Berechnen eines Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkts der n-ten Kraftstoffeinspritzung verwendet wird.
Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Kraftstoffeinspritzung-Startzeitpunkt-Berechnungseinrichtung den Referenzdruck der n-ten Kraftstoffeinspritzung basierend auf dem Referenzdruck der (n – 1)-ten Kraftstoffeinspritzung berechnet.
Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Kraftstoffinjektor (20) umfasst: eine Hochdruckpassage (25), die den Kraftstoff in Richtung der Einspritzöffnung (20f) führt; ein Nadelventil (20c) zum Öffnen/Schließen der Einspritzöffnung (20f); eine Gegendruckkammer (Cd), welche den Kraftstoff aus der Hochdruckpassage (25) aufnimmt, um einen Gegendruck auf das Nadelventil aufzubringen; und ein Steuerventil (23) zum Steuern des Gegendrucks durch Einstellen eines Kraftstoffaustrittbetrags aus der Gegendruckkammer (Cd), wobei die Referenzdruckberechnungseinrichtung den Referenzdruck bezüglich eines Kraftstoffdruckabfallbetrags (ΔP2) während einer Zeitdauer von da an, wenn das Steuerventil (23) geöffnet wird, bis dahin, wenn das Nadelventil (20c) geöffnet wird, berechnet.