DE10133587A1

DE10133587A1 - Verbessertes Wellenformübergangsverfahren und entsprechende Vorrichtung für Mehrfacheinspritzungs-Brennstoffsysteme

Info

Publication number: DE10133587A1
Application number: DE10133587A
Authority: DE
Inventors: Brian G Mcgee
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2000-07-13
Filing date: 2001-07-11
Publication date: 2002-02-28
Also published as: US6371077B1; FR2811714A1; FR2811714B1; CA2350269A1; CA2350269C

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzsteuersystem und ein Verfahren zum Liefern mehrfacher Brennstoffeinspritzungen an einen Zylinder eines Motors während eines Brennstoffeinspritzereignisses, basierend auf Motorbetriebsbedingungen, wobei das Steuersystem eine elektronische Steuereinrichtung umfaßt die mit einer elektronisch gesteuerten Brennstoffeinspritzvorrichtung gekoppelt ist, sowie mit einer Vielzahl von Sensoren, die mit der Steuereinrichtung gekoppelt sind zur Eingabe gewisser Signale, die repräsentativ sind für gewisse Motorbetriebsbedingungen, wobei die Steuereinrichtung betätigbar ist zur Ausgabe eines Brennstoffeinspritzsignals an die Brennstoffeinspritzvorrichtung zum Liefern mehrfacher Brennstoffeinspritzungen an den Zylinder während eines Brennstoffeinspritzereignisses, basierend auf den Sensorsignalen. Die Steuereinrichtung bestimmt auch, wann eine aktuelle Brennstoffeinspritzwellenform in eine andere Wellenform übergehen sollte, basierend auf Brennstoff- und Motordrehzahländerungen. Die Steuereinrichtung stellt Einzelprüfungs-Brennstoff- und Motordrehzahl-Hysteresewerte ein und bestimmt Brennstoff- und Motordrehzahländerungen. Wenn sowohl die Brennstoffänderungen als auch die Motordrehzahländerungen größer sind als die entsprechenden Hysteresewerte, wird die aktive Wellenform in eine potentielle Wellenform geändert, die in einer Nachschlagetabelle oder Karte (Map) gefunden wird. Die Wellenform wird sich auch ändern, wenn die Brennstoffänderung kontinuierlich größer ...

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf elektronisch gesteuerte Brenn stoffeinspritzsysteme und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vor richtung zum Liefern mehrfacher Brennstoffeinspritzungen in den Zylinder eines Verbrennungsmotors während eines Brennstoffeinspritzereignisses basierend auf Motorbetriebsbedingungen sowie zum Bestimmen, wann die Brennstoffeinspritzvorrichtung zwischen Einspritzwellenformen wechseln soll, die unterschiedliche Anzahlen von Brennstoffeinspritzungen während eines bestimmten Einspritzereignisses vorsehen.

Stand der Technik

Elektronisch gesteuerte Brennstoffeinspritzvorrichtungen sind in der Technik bekannt, und zwar einschließlich hydraulisch betätigter, elektronisch ge steuerter Brennstoffeinspritzvorrichtungen und mechanisch betätigter, elektronisch gesteuerter Brennstoffeinspritzvorrichtungen. Elektronisch gesteuerte Brennstoffeinspritzvorrichtungen spritzen typischerweise Brennstoff in einen bestimmten Motorzylinder ein als Funktion eines Einspritzsignals, das von einer elektronischen Steuereinrichtung empfangen wird. Diese Signale umfassen Wellenformen, die eine Anzeige bilden für eine bestimmte Einspritzrate einschließlich der Anzahl von Einspritzungen in jedem Einspritzereignis sowie der gewünschten Zeitabstimmung (Timing) und Brennstoffmenge, die in die Zylinder eingespritzt werden soll.

Emissionsbestimmungen hinsichtlich Motorabgasemissionen werden in der ganzen Welt in steigendem Maße restriktiver, einschließlich beispielsweise Restriktionen hinsichtlich der Emission von Kohlenwasserstoffen, Kohlen monoxyd, der Abgabe von Partikeln, und der Abgabe von Stickoxyden (NO_x). Das Anpassen der Anzahl von Einspritzungen und der Brennstoffeinspritzrate an eine Verbrennungskammer sowie die Menge und Zeitabstimmung einer solchen Brennstoffeinspritzung ist eine Art, Emissionen zu steuern und der artige Emissionsstandards zu erfüllen. Infolgedessen wurden Mehrfach einspritzungstechniken verwendet, um die Verbrennungseigenschaften des Verbrennungsprozesses zu modifizieren in einem Versuch, Emissions- und Geräuschpegel zu vermindern. Mehrfachbrennstoffeinspritzung umfaßt typischerweise das Aufteilen bzw. Splitten der Gesamtbrennstofflieferung an den Zylinder während eines bestimmten Einspritzereignisses in eine Vielzahl separater Brennstoffeinspritzungen, wie beispielsweise eine Piloteinspritzung, eine Haupteinspritzung und eine Ankereinspritzung. Es kann jedoch für unterschiedliche Motorbetriebsbedingungen notwendig sein, verschiedene Einspritzstrategien zu verwenden, das heißt eine unterschiedliche Anzahl von Brennstoffeinspritzungen, um sowohl den gewünschten Motorbetrieb als auch eine Kontrolle der Emissionen zu erreichen. In dieser Offenbarung ist ein Einspritzereignis definiert als die Einspritzungen, die in einen Zylinder während eines Motorzyklus auftreten. Beispielsweise umfaßt ein Zyklus eines Viertaktmotors für einen bestimmten Zylinder einen Einlaßtakt, einen Kompressionstakt, einen Expansionstakt und einen Ausstoßtakt. Daher umfaßt das Einspritzereignis bei einem Viertaktmotor die Anzahl der Ein spritzungen, die während der vier Takte bzw. Hübe des Kolbens in einem Zylinder auftreten. Der Ausdruck Einspritzung wird in der Technik auch so verwendet, dass er sich auf die tatsächliche Brennstoffeinspritzung bezieht oder auf ein Befehlsstromsignal an eine Brennstoffeinspritzvorrichtung oder eine andere Brennstoffbetätigungseinrichtung als Anzeige einer Einspritzung oder Brennstofflieferung an den Motor.

Als Ergebnis können, basierend auf verschiedenen Betriebsbedingungen, die Anzahl von Brennstoffeinspritzungen, die Einspritzzeitabstimmung, der Brenn stoffdruck und die Brennstoffmenge verändert werden, um gewünschte Emissionen und einen gewünschten Brennstoffverbrauch zu erreichen. Dies bedeutet, dass unterschiedliche Einspritzwellenformtypen verwendet werden, vorzugsweise basierend auf Motordrehzahl und Motorlast. Bei einigen Systemen waren die verwendeten Brennstoffeinspritzvorrichtungen etwas begrenzt hinsichtlich der bestimmten Arten von Einspritzstromwellenformen, die verwendet werden konnten. Als Ergebnis können Probleme auftreten, die die Emissionsabgabe und die Brennstoffökonomie beeinträchtigen, wie beispielsweise dass innerhalb eines gegebenen Einspritzereignisses Brenn stoff zu schnell eingespritzt wird und/oder gestattet wird, dass Brennstoff über einen gewünschten Stop- bzw. Endpunkt hinaus eingespritzt wird.

Bei einem System, bei dem Mehrfacheinspritzungen und unterschiedliche Einspritzwellenformen erreichbar sind, wurde festgestellt, dass der Übergang von einer Art Wellenform zu einer anderen Art Wellenform unter bestimmten Umständen besser gesteuert werden muss, um übermäßige Geräusche und unnötig wiederholte Übergänge zwischen zwei verschiedenen Typen von Wellenformen zu verhindern, die eine verminderte Motorleistung und ver schlechterte Emissionen und möglicherweise einen instabilen Motorbetrieb verursachen. Es ist daher zweckmäßig, eine Anzahl separater Brennstoff einspritzungen an einen bestimmten Zylinder während eines bestimmten Einspritzereignisses zu steuern und zu liefern, um Emissionen und den Brennstoffverbrauch zu minimieren, basierend auf den Betriebsbedingungen des Motors, und um einen weicheren, besser gesteuerten und stabilen Übergang zwischen verschiedenen Wellenformtypen vorzusehen.

Entsprechend ist die vorliegende Erfindung darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben genannten Probleme zu überwinden.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein elektronisch gesteuertes Brennstoffeinspritzsystem offenbart, das in der Lage ist, mehrfache Brennstoffeinspritzungen an einen bestimmten Zylinder eines Verbrennungsmotors während eines einzigen Einspritzereignisses zu liefern. Das System umfaßt mindestens eine Brennstoffeinspritzeinrichtung, die betätigbar ist, um eine Vielzahl von Brennstoffeinspritzungen zu liefern, sowie eine Steuereinrichtung, die betätigbar ist, um die aktive Einspritzwellenform oder Anzahl von Brennstoffeinspritzungen zu bestimmen, die während der Einspritzereignisse geliefert werden sollen, und zwar basierend auf Motorbetriebsbedingungen.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung betätigbar zur Bestimmung einer möglichen bzw. potentiellen Einspritz wellenform basierend auf einer Nachschlagetabelle oder -karte (Map), die die potentielle Wellenform auswählt basierend auf Last und Motordrehzahl und Motorlast. Die Steuereinrichtung ist auch betätigbar zum Einstellen von Einzelprüfungs-Brennstoffhysteresewerten und Motordrehzahlhysteresewerten und zum anschließenden Bestimmen sowohl einer Brennstoffänderung als auch einer Motordrehzahländerung. Die Steuereinrichtung vergleicht dann die Brennstoffhysteresewerte mit der Brennstoffänderung und die Motordrehzahlhysteresewerte mit der Motordrehzahländerung. Wenn die Brennstoffänderung größer ist als die Brennstoffhysteresewerte, und wenn die Motordrehzahländerung auch größer ist als die Motordrehzahlhysteresewerte, wird die Steuereinrichtung von der aktiven Wellenform zu der potentiellen Wellenform wechseln und die aktuellen Brennstoff- und Motordrehzahlwerte speichern. Wenn die Brennstoffänderung dauerhaft größer ist als eine Schleifen-Brennstoffhysterese, welche ein anderes Band besitzt als die Einzelprüfungs-Brennstoffhysterese, und zwar für mehr als eine ausgewählte Zeitperiode, dann wird als Alternative die aktive Wellenform in die potentielle Wellenform geändert. Dies wird erreicht unter Verwendung eines Schleifenzählers, der zurückgesetzt wird, wenn die potentielle Wellenform gleich der aktiven Wellenform ist oder wenn die Brennstoffänderung geringer ist als die Schleifen-Brennstoffhysteresewerte. Somit muss die Brennstoffänderung größer sein als die Schleifen- Brennstoffhysteresewerte, und zwar kontinuierlich über die gesamte ausgewählte Zeitperiode hinweg.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein computer-lesbares Medium Anweisungen zum Steuern des Brennstoff einspritzsteuersystems zum Übergang von einer Wellenform zu einer anderen Wellenform. Die Instruktionen bestimmen, ob die Brennstoffänderung und Motordrehzahländerung größer sind als die Brennstoffhysterese bzw. die Motordrehzahlhysterese. Die Instruktionen vergleichen auch wiederholt die Brennstoffänderung mit den Schleifen-Brennstoffhysteresewerten, und wenn die Brennstoffänderung konsistent größer oder gleich den Schleifen- Brennstoffhysteresewerten für mehr als ungefähr 3,8 Sekunden ist, dann wird die aktive Wellenform in die potentielle Wellenform verändert.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren beschrieben zum Steuern eines Brennstoffeinspritzsteuersystems zum Übergang von einer Wellenform zu einer anderen. Das Verfahren weist das Einstellen von Einzelprüfungs-Brennstoffhysteresewerten, Schleifen- Brennstoffhysteresewerten und Motordrehzahlhysteresewerten auf. Eine potentielle Wellenform wird bestimmt aus einer Nachschlagetabelle, und eine Einzelprüfungs-Brennstoffänderung, eine Motordrehzahländerung und eine Schleifen-Brennstoffwertänderung werden bestimmt durch Vergleichen aktueller Brennstoff- und Motordrehzahlwerte mit vorhergehenden Brennstoff- und Motordrehzahlwerten. Wenn sowohl die Einzelprüfungs-Brennstoff änderung als auch die Motordrehzahländerung größer sind als entsprechende Einzelprüfungs-Hysteresewerte, wird die aktive Wellenform verändert in die potentielle Wellenform. Zusätzlich oder alternativ dazu wird, wenn die Schleifen-Brennstoffwertänderung größer ist als die Schleifen-Brennstoff hysteresewerte für eine wiederholte Anzahl von Vergleichen, die aktive Wellenform in die potentielle Wellenform geändert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung kann auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen werden, in denen

Fig. 1 eine typische schematische Ansicht eines elektronisch gesteuerten Einspritzvorrichtungsbrennstoffsystems ist, das in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 2 ein schematisches Profil einer Wellenform eines Brennstoff einspritzereignisses mit drei Einspritzungen ist;

Fig. 3 ein schematisches Profil von drei alternativen Wellenformen für ein Brennstoffeinspritzereignis ist mit unterschiedlichen Anzahlen von Brennstoffeinspritzungen pro Einspritzereignis;

Fig. 4 eine beispielhafte schematische Darstellung einer Nachschlagetabelle bzw. -karte (Map) ist für die gewünschte Wellenform als Funktion von Brennstoff und Motordrehzahl;

Fig. 5 ein schematisches Blockdiagramm ist, das einen Teil der Betriebs schritte darstellt, die den Übergang von einer Wellenform zu einer anderen Wellenform gestatten;

Fig. 6 eine Fortsetzung von Fig. 5 und ein schematisches Blockdiagramm ist, das die Betriebsschritte der Schleifenzählfunktion der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 7 eine Fortsetzung von Fig. 6 und ein schematisches Blockdiagramm ist, das die übrigen Betriebsschritte darstellt, die eine Wellenform änderung in Übereinstimmung mit der Lehre der vorliegenden Erfindung auslösen; und

Fig. 8 ein schematisches Blockdiagramm ist, das ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Teils des Blockdiagramms von Fig. 6 darstellt.

Beste Art der Ausführung der Erfindung

Bezugnehmend auf Fig. 1 ist dort ein Ausführungsbeispiel eines hydraulisch betätigten, elektronisch gesteuerten Brennstoffeinspritzsystems 10 in einer beispielhaften Konfiguration geeignet für einen Direkteinspritzungs- Kompressionszündungs-Motor 12 gezeigt. Das Brennstoffsystem 10 umfaßt eine oder mehrere elektronisch gesteuerte Brennstoffeinspritzvorrichtungen, wie beispielsweise die Brennstoffeinspritzvorrichtung 14, die in der Lage sind, in einer entsprechenden Zylinderkopfbohrung des Motors 12 angeordnet zu werden. Während das Ausführungsbeispiel von Fig. 1 auf ein Reihen- Sechszylinder-Motor angewandt ist, wird erkannt und vorhergesehen, sowie auch verständlich, dass die vorliegende Erfindung in gleicher Weise auf andere Arten von Motoren anwendbar ist, wie beispielsweise V-Motoren und Drehkolbenmotoren, und dass der Motor jegliche Vielzahl von Zylindern oder Verbrennungskammern aufweisen kann. Während das Ausführungsbeispiel von Fig. 1 auch ein hydraulisch betätigtes, elektronisch gesteuertes Brenn stoffeinspritzvorrichtungssystem zeigt, wird zusätzlich in ähnlicher Weise erkannt und vorhergesehen, dass die vorliegende Erfindung in gleicher Weise anwendbar ist auf andere Arten von Brennstoffeinspritzvorrichtungen ein schließlich elektronisch gesteuerter Einspritzvorrichtungen, mechanisch betätigter, elektronisch gesteuerter Einspritzvorrichtungseinheiten sowie strömungsmittelbetätigter Brennstoffeinspritzsysteme des Common-Rail-Typs mit digital gesteuerten Brennstoffventilen.

Das Brennstoffsystem 10 von Fig. 1 umfaßt eine Vorrichtung oder Mittel 16 zum Liefern eines Betätigungsströmungsmittels an jede Einspritzvorrichtung 14, eine Vorrichtung oder Mittel 18 zum Liefern von Brennstoff an jede Einspritzvorrichtung, elektronische Steuermittel 20 zum Steuern des Brennstoffeinspritzsystems einschließlich der Art und Weise und der Frequenz, mit der Brennstoff durch die Einspritzvorrichtungen 14 eingespritzt wird, einschließlich Zeitabstimmung, Anzahl von Einspritzungen pro Einspritzereignis, Brennstoffmenge pro Einspritzung, Zeitverzögerung zwischen jeder Einspritzung, und Einspritzprofil. Das System kann auch eine Vorrichtung oder Mittel 22 umfassen zum Rezirkulieren von Strömungsmittel und/oder zum Wiedergewinnen von hydraulischer Energie aus dem Betätigungsströmungsmittel, das aus jeder Einspritzvorrichtung 14 austritt.

Die Betätigungsströmungsmittel-Versorgungsmittel 16 umfassen vorzugs weise einen Betätigungsströmungsmittelsumpf oder ein -reservoir 24, eine Übertragungspumpe 26 für Betätigungsströmungsmittel mit relativ niedrigem Druck, einen Betätigungsströmungsmittelkühler 28, einen oder mehrere Betätigungsströmungsmittelfilter 30, eine Hochdruckpumpe 32 zum Erzeugen eines relativ hohen Drucks im Betätigungsströmungsmittel, und mindestens eine Sammelleitung oder Schiene (Rail) 36 für Betätigungsströmungsmittel unter relativ hohem Druck. Ein Common-Rail-Durchlaß 38 ist in Strömungs mittelverbindung mit dem Auslaß der Pumpe 32 für Betätigungsströmungs mittel mit relativ hohem Druck angeordnet. Ein Rail-Zweigdurchlaß 40 ver bindet den Betätigungsströmungsmitteleinlaß jeder Einspritzvorrichtung 14 mit dem Hochdruck-Common-Rail-Durchlaß 38. Im Fall einer mechanisch betätigten, elektronisch gesteuerten Einspritzvorrichtung würden die Sammelleitung 36, der Common-Rail-Durchlaß 38 und die Zweigdurchlässe 40 typischerweise ersetzt werden durch eine Art von Nockenbetätigungs anordnung oder anderer mechanischer Mittel zum Betätigen der Einspritz vorrichtungen. Beispiele einer mechanisch betätigten, elektronisch gesteuer ten Brennstoffeinspritzvorrichtungseinheit sind offenbart in den US-Patenten Nr. 5,947,380 und 5,407,131. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Einspritzvorrichtung eine Brennstoffeinspritzvorrichtung, kann aber ein digital gesteuertes Brennstoffventil sein, das mit einem Common-Rail- Brennstoffsystem assoziiert ist.

Die Vorrichtung 22 kann eine Steuerventil 50 für verbrauchtes gesammeltes Strömungsmittel für jede Einspritzvorrichtung, eine gemeinsame Rezirkula tionsleitung 52 und einen Hydraulikmotor 54 umfassen, der zwischen der Betätigungsströmungsmittelpumpe 32 und der Rezirkulationsleitung 52 verbunden ist. Betätigungsströmungsmittel, das einen Betätigungsströmungs mittelabfluss jeder Einspritzvorrichtung 14 verläßt, würde in die Rezirkula tionsleitung 52 eintreten, die solche Strömungsmittel zu den Hydraulik energierezirkulations- oder -wiedergewinnungsmitteln 22 leitet. Ein Teil des rezirkulierten Betätigungsströmungsmittels wird zu der Hochdruckbetätigungs strömungsmittelpumpe 32 kanalisiert, und ein anderer Teil wird über die Rezirkulationsleitung 34 zu dem Betätigungsströmungsmittelsumpf 24 zurückgeführt.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Betätigungsströmungs mittel Motorschmieröl, und der Betätigungsströmungsmittelsumpf 24 ist ein Motorschmierölsumpf. Dies gestattet, dass das Brennstoffeinspritzsystem als ein parasitisches Sub-System mit dem Schmierölzirkulationssystem des Motors verbunden werden kann. Alternativ dazu könnte das Betätigungs strömungsmittel Brennstoff sein.

Die Brennstoffversorgungsmittel 18 umfassen vorzugsweise einen Brennstoff tank 42, einen Brennstoffversorgungsdurchlaß 44, der in Strömungsmittel verbindung zwischen dem Brennstofftank 42 und dem Brennstoffeinlaß jeder Einspritzvorrichtung 14 angeordnet ist, eine Übertragungspumpe 46 für Brennstoff mit relativ niedrigem Druck, einen oder mehrere Brennstofffilter 48, ein Brennstofflieferregelventil 49 und einen Brennstoffzirkulations- und -rück kehrdurchlaß 47, der in Strömungsmittelverbindung zwischen jeder Einspritz vorrichtung 14 und dem Brennstofftank 42 angeordnet ist.

Elektronische Steuermittel 20 umfassen vorzugsweise eine Steuereinrichtung, insbesondere ein elektronisches Steuermodul (ECM) 56, dessen allgemeine Verwendung in der Technik bekannt ist. Das ECM 56 umfaßt typischerweise Verarbeitungsmittel, wie beispielsweise einen Mikrocontroller oder Mikro prozessor, einen Regler (Governor), wie beispielsweise einen Proportional- Integral-Ableitungs-Controller (PID-Controller) zum Regeln der Motordrehzahl, sowie Schaltungen einschließlich Eingabe/Ausgabe-Schaltungen, Leistungs versorgungsschaltungen, Signalaufbereitungsschaltungen, Elektromagnet treiberschaltungen, Analogschaltungen und/oder Programmlogikanordnungen sowie zugehörige Speicher. Der Speicher ist mit dem Mikrocontroller oder Mikroprozessor verbunden und speichert Anweisungssätze, Karten, Nach schlagetabellen, Variable und mehr. Das ECM 56 kann verwendet werden zum Steuern vieler Aspekte der Brennstoffeinspritzung einschließlich (1) der Brennstoffeinspritzzeitabstimmung (Timing), (2) der Brennstoffeinspritzungs gesamtmenge während eines Einspritzereignisses, (3) des Brennstoff einspritzdrucks, (4) der Anzahl separater Einspritzungen während jedes Einspritzereignisses, (5) der Zeitintervalle zwischen den separaten Einspritzungen, (6) der Zeitdauer jeder Einspritzung, (7) der Brennstoff menge, die mit jeder Einspritzung assoziiert ist, (8) des Betätigungs strömungsmitteldrucks, (9) des Strompegels der Einspritzvorrichtungs wellenform, und (10) jeglicher Kombination der obigen Parameter. Jeder dieser Parameter ist variabel steuerbar unabhängig von der Motordrehzahl und -last. Das ECM 56 empfängt eine Vielzahl von Sensoreingangssignalen S₁-S₈, die bekannten Sensoreingaben entsprechen, wie beispielsweise Motorbetriebsbedingungen einschließlich Motordrehzahl, Motortemperatur, Druck des Betätigungsströmungsmittels, Zylinderkolbenposition usw., die verwendet werden zum Bestimmen der präzisen Kombination von Einspritzparametern für ein nachfolgendes Einspritzereignis.

Beispielsweise ist ein Motortemperatursensor 58 in Fig. 1 mit dem Motor 12 verbunden dargestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel umfaßt der Motor temperatursensor einen Motoröltemperatursensor. Jedoch kann auch ein Motorkühlmitteltemperatursensor verwendet werden, um die Motortemperatur zu detektieren. Der Motortemperatursensor 58 erzeugt ein Signal, das in Fig. 1 mit S₁ bezeichnet ist und in das ECM 56 über die Leitung S₁ eingegeben wird. In dem besonderen, in Fig. 1 dargestellten Beispiel gibt das ECM 56 ein Steuersignal S₉ aus, um den Betätigungsströmungsmitteldruck von der Pumpe 32 zu steuern, sowie ein Brennstoffeinspritzsignal S₁₀, um einen Elektro magneten oder eine andere elektrische Betätigungseinrichtung innerhalb jeder Brennstoffeinspritzvorrichtung mit Energie zu versorgen bzw. zu erregen, um dadurch Brennstoffsteuerventile innerhalb jeder Einspritzvorrichtung 14 zu steuern und zu bewirken, dass Brennstoff in jeden entsprechenden Motor zylinder eingespritzt wird. Jeder der Einspritzparameter ist variabel steuerbar, unabhängig von der Motordrehzahl und -last. Im Fall der Brennstoffeinspritz vorrichtungen 14 ist das Steuersignal S₁₀ ein Brennstoffeinspritzsignal, das ein von dem ECM gesteuerter Strom ist zu dem Einspritzvorrichtungs elektromagneten oder einem anderen elektrischen Betätiger.

Es wird erkannt, dass die Art der Brennstoffeinspritzung, die während irgendeines bestimmten Brennstoffeinspritzereignisses gewünscht wird, typischerweise variierte abhängig von verschiedenen Motorbetriebs bedingungen. Im Bemühen, gewünschte Emissions- und Brennstoff verbrauchswerte zu erreichen, wurde herausgefunden, dass das Liefern mehrfacher (zwei oder mehr) separater Brennstoffeinspritzungen an einen bestimmten Zylinder während eines Brennstoffeinspritzereignisses bei verschiedenen Motorbetriebsbedingungen sowohl den gewünschten Motorbetrieb als auch die Emissionskontrolle bzw. -steuerung erreicht. Fig. 2 zeigt eine mehrfache Einspritzung einschließlich dreier separater Brennstoff einspritzungen, nämlich einer ersten oder Piloteinspritzung 60, einer zweiten oder Haupteinspritzung 62 und einer dritten oder Ankereinspritzung 64. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird die Piloteinspritzung 60 um irgendeinen bestimmten Zeitfaktor, Kurbelwellenwinkel oder Hauptverzögerung 61 vor der Haupt einspritzung 62 in die Verbrennungskammer eingespritzt und die Anker einspritzung folgt nach der Haupteinspritzung 62 basierend auf einem bestimmten Zeitfaktor, Kurbelwellenwinkel oder Ankerverzögerung 63. Basierend auf einer mit der elektronischen Steuerung 56 assoziierten Programmierung sowie einer Vielzahl verschiedener Karten und/oder Nachschlagetabellen, die im Speicher der Steuerung 56 gespeichert sind, einschließlich Karten und/oder Tabellen hinsichtlich Motordrehzahl, Motorlast, dem mit dem Rail-Durchlaß assoziierten Druck (Rail-Druck), der gewünschten Brennstoffgesamtmenge und anderer Parameter, wird die Steuerung 56 in der Lage sein, die geeignete Anzahl von Brennstoffeinspritzungen pro Einspritz ereignis sowie die für jede Brennstoffeinspritzung 60, 62 und 64 gewünschte Brennstoffmenge dynamisch zu bestimmen und dieselben entsprechend aufzuteilen, und wird in der Lage sein, die gewünschte Zeitabstimmung (Timing) und Dauer jeder individuellen Einspritzung zu bestimmen. In der in Fig. 2 gezeigten Dreifach-Einspritzung wird ein Teil des gesamten, an den Motorzylinder zu liefernden Brennstoffs durch die Piloteinspritzung 60 eingespritzt, ein Teil des Gesamtbrennstoffs wird durch die Haupteinspritzung 62 eingespritzt, und ein restlicher Teil des gesamten, einzuspritzenden Brennstoffs wird durch die Ankereinspritzung 64 eingespritzt. Ein Dreifach- Einspritzung mit der Fähigkeit, auf stabile Weise zu weniger Einspritzungen überzugehen, besitzt Vorteile hinsichtlich Abgasemissionen einschließlich verminderter Partikelemissionen und/oder verminderter NO_x-Emissionen sowie hinsichtlich der gewünschten Motorleistung bei vielen Motorbetriebs bedingungen, wie im weiteren näher erklärt wird.

Wie beschrieben wurde, kann das gewünschte oder Soll-Brennstoffeinspritz signal geändert werden basierend auf sich ändernden Motorbedingungen, wie beispielsweise Motordrehzahl und Motorlast. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann eine Karte oder Nachschlagetabelle verwendet werden, um das gewünschte Brennstoffeinspritzsignal basierend auf Motordrehzahl und Motorlast zu bestimmten. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die von dem Regler (Governor) angeforderte gesamte gewünschte Brennstoffmenge als Anzeige der Last verwendet werden. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel können die Motortemperatur und die Leistungseinstellungen in Verbindung mit der gesamten gewünschten Brennstoffmenge verwendet werden, um die Last des Motors anzuzeigen. Alternativ dazu kann die gewünschte Drehzahl des Motors als Anzeige der Last verwendet werden.

Bezugnehmend auf die Fig. 2 und 3 können sich bei Verwendung des angeforderten Brennstoff als Anzeige der Last die Sollbrennstoffmenge, die Brennstoffzuweisung auf die Brennstoffeinspritzungen und die gewünschte Anzahl von Brennstoffeinspritzungen ändern, wenn sich die Motordrehzahl ändert und wenn sich die Brennstoffmenge oder Last ändert. Somit gibt es bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit drei möglichen Brennstoffein spritzungen und wenn die Haupteinspritzung erforderlich ist, vier mögliche Wellenformen, die durch die Zahlen null (0) (Fig. 3), eins (1) (Fig. 3), zwei (2) (Fig. 3) und drei (3) (Fig. 2) dargestellt sind. Die erste Wellenform, die in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt alle drei Einspritzungen und ist durch die Zahl 3 dargestellt. Die anderen möglichen Wellenformen umfassen verschiedene Kombinationen und Auslassungen der drei Einspritzungen. In der oberen Linie von Fig. 3 besitzt die Wellenform 0 nur die Haupteinspritzung 62. Die untere Linie stellt eine Wellenform 1 dar mit der Piloteinspritzung 60 und der Haupteinspritzung 62, und die mittlere Linie zeigt eine Wellenform 2 mit der Haupteinspritzung 62 und der Ankereinspritzung 64. Die Steuereinrichtung ist betätigbar zum Ändern der Wellenform entsprechend dem Programm, das in den Fig. 5, 6 und 7 gezeigt ist. Das Programm ist vorzugsweise auf einem computerlesbaren Medium gespeichert, wie beispielsweise dem Speicher, der von dem ECM/der Steuereinrichtung 56 vorgesehen ist. Ferner ist die Steuereinrichtung betätigbar zum Erzeugen von Steuer- und Einspritzsignalen S₁₀ zur Übertragung durch ein computer-lesbares Datenübertragungsmedium, das in Verbindung mit einer Diagnose- und Entwurfvorrichtung (nicht gezeigt) einschließlich einer Anzeigeeinrichtung und einer Tastatur vorgesehen sein kann.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann eine vierte Einspritzung vor gesehen bzw. eingespritzt werden, um die Verbrennung und Emissionen bei bestimmten Betriebsbedingungen zu verbessern. Die vierte Einspritzung wird als Nacheinspritzung bezeichnet und folgt der Ankereinspritzung. Falls keine Ankereinspritzung vorhanden ist, folgt die Nacheinspritzung der Haupt einspritzung. Das Zufügen der vierten Einspritzung erhöht die mögliche bzw. potentielle Zahl von Wellenformkombinationen auf acht. Allgemein wird die Nacheinspritzung vorzugsweise so spät wie möglich nach dem oberen Totpunkt durchgeführt. Daher steigt die Anzahl möglicher Wellenformen, wenn sich die Anzahl der Einspritzungen erhöht und kann entsprechend berück sichtigt werden.

Bezugnehmend zusätzlich auf Fig. 4 ändern sich während des Motorbetriebs die gewünschte Einspritzwellenform und die entsprechende Anzahl von Brennstoffeinspritzungen pro Einspritzereignis, wenn sich Motordrehzahl und -last ändern. Wie erwähnt wurde, kann eine Änderung der gesamten, von dem Regler (Governor) angeforderten Soll-Brennstoffmenge als Anzeige einer Änderung der Last verwendet werden. In der beispielhaften Nachschlage tabelle oder Karte 100 von Fig. 4 wird die Wellenform 2 mit Haupt- und Ankereinspritzungen gewünscht für jegliche Motordrehzahl, wenn Brennstoff (-anforderung) oder Last geringer ist als ungefähr ¼ der Nennmotorlast. Wenn die Brennstoffanforderung oberhalb ¼ der Nennmotorlast ist und die Motor drehzahl im Bereich A ist, ist die Wellenform 1 mit Pilot- und Hauptein spritzungen gewünscht. Im Motordrehzahlbereich B ist die Wellenform 2 gewünscht. Im Motordrehzahlbereich C ist die Wellenform 3 mit allen drei Einspritzungen gewünscht. Im Bereich D geht die gewünschte Wellenform zurück zur Wellenform 2, und für Motordrehzahlen, die höher sind als der Bereich D, ist die Wellenform 0 gewünscht mit nur der Haupteinspritzung 62. Jedoch ist es nicht wünschenswert, dass sich die Wellenform jedesmal ändert, wenn die Motordrehzahl und Brennstoffanforderung sich in einen unterschiedlichen Wellenformbereich der Nachschlagetabelle oder Karte bewegen. Wenn man gestattet, dass sich die Wellenform frei ändert basierend auf der Nachschlagetabelle oder Karte, kann dies dazu führen, dass die Wellenform zu häufig wechselt, insbesondere, wenn die Betriebsbedingungen des Motors in der Nähe zweier unterschiedlicher Wellenformbereiche sind und die Bedingungen zwischen den zwei verschiedenen Bereichen hin und her fluktuieren. Um eine gewünschte Wellenformstabilität zu erreichen, werden daher ausreichende Änderungen der Motordrehzahl und/oder Last/Brennstoff menge gemäß dem Regler (Governor) bestätigt, bevor gestattet wird, dass die Wellenform übergeht.

Bezugnehmend auf die Fig. 5, 6 und 7 ist die Start- und Rückkehrstelle des Auswahlprogramms für eine Wellenform für mehrfache Brennstoff einspritzung mit 102 bezeichnet und führt zu einem Auswahlschritt 104 für Motordrehzahlhysteresewerte und zwei Sätze von Brennstoffhysteresewerten. Eine Hysterese ist ein Band bzw. eine Bandbreite, das bzw. die bei Bedarf grafisch dargestellt werden kann und einen Bereich von Werten für Betriebsmengen bzw. Werte für Brennstoff oder Last und Motordrehzahl repräsentiert. Beispielsweise kann der Motordrehzahlhysteresewert für eine Betriebsmotordrehzahl von 2.200 upm 25 upm sein. Das heißt, wenn der Motor in gegebene Bereiche übergeht, muss die Änderung einen Schwellen wert für diesen Bereich überschreiten. Die Hysteresewerte werden verwendet, wie unten beschrieben wird, um zu bestimmen, wann bei Verwendung des Beispiels die Motordrehzahl sich um mehr als den Hysteresewert (z. B. 25 upm) verändert hat entsprechend der gegebenen Betriebsmotordrehzahl. Das heißt, das Programm detektiert eine Motordrehzahländerung von 2.200 upm auf mehr als 2.225 upm oder weniger als 2.175 upm.

Die ersten zwei Sätze von Brennstoffhysteresewerten umfassen Einzelprüfungs-Brennstoffhysteresewerte und Schleifen- Brennstoffhysteresewerte. Die Einzelprüfungs-Brennstoffhysterese wird so bezeichnet, weil nur eine Vergleichsprüfung einen Wellenformübergang ergeben kann, wohingegen viele Vergleiche mit der Schleifen-Hysterese durchgeführt werden. Die Einzelprüfungs-Brennstoffhysteresewerte werden vorzugsweise verwendet in Kombination mit den Motordrehzahlhysterese werten, und die Schleifen-Brennstoffhysteresewerte werden vorzugsweise verwendet in einem Schleifenzähler, wie unten beschrieben wird. Da die Einzelprüfungs-Brennstoffhysteresewerte in Kombination mit den Motor drehzahlhysterewerten verwendet werden, und die Schleifen-Brennstoff hysteresewerte separat verwendet werden, ist die Einzelprüfungs- Brennstoffhysterese vorzugsweise eine Hysterese mit schmalem Band, während die Schleifen-Brennstoffhysterese vorzugsweise eine Hysterese mit breitem Band ist. Das heißt, dass der Schleifen-Brennstoffhysteresewert für eine bestimmte Betriebsbrennstoffmenge größer sein wird als der Einzelprüfungs-Brennstoffhysteresewert für die gleiche Brennstoffmenge. Vorzugsweise sollten die Schleifen-Brennstoffhysteresewerte mindestens so groß sein wie die Einzelprüfungs-Brennstoffhysteresewerte.

Im Schritt 104 können die Hysteresewerte durch die Steuereinrichtung eingestellt werden auf vorbestimmte Grundwerte, zum Überlagern bzw. Übersteuern von Werten bzw. auf vorrangige Werte, oder zum dynamischen Bestimmen von Werten. Dynamisch bestimmte Werte können dynamisch bestimmt und aktualisiert werden während des Betriebs des Motors. Die vorrangigen bzw. übersteuerten Werte (Overrides) werden als Konstruktions werkzeuge von Zellenentwicklern verwendet, um Bedingungen zu isolieren und Variable in Zylindern zu begrenzen. Die vorrangigen Werte sind nicht für die Verwendung beim normalen Betrieb eines Motors gedacht. Wenn keine vorrangigen Werte gewünscht werden, werden die Hysteresewerte auf die Grundwerte eingestellt.

Im Schrift 106 bestimmt die Steuereinrichtung eine mögliche bzw. potentielle Wellenform basierend auf dem aktuellen, von dem Regler angeforderten Brennstoff, z. B. der gewünschten Gesamtbrennstoffmenge, und der von den Sensoren detektierten Motordrehzahl. Vorzugsweise wird die potentielle Wellenform bestimmt durch Nachschlagen der potentiellen Wellenform in einer Nachschlagetabelle oder Karte, wie beispielsweise Fig. 4. Im Schritt 108 bestimmt die Steuereinrichtung eine Einzelprüfungs-Brennstoffänderung und eine Einzelprüfungs-Motordrehzahländerung. Die Brennstoffänderung wird auf den absoluten Wert einer Differenz des vorhergehenden Brennstoffs minus dem aktuellen Brennstoff eingestellt, und die Motordrehzahländerung wird auf den absoluten Wert einer Differenz der vorhergehenden Motordrehzahl minus der aktuellen Motordrehzahl eingestellt. Diese Änderungen werden bestimmt durch Vergleichen der aktuellen Motordrehzahl und der aktuellen gewünsch ten oder Ist-Brennstoffmenge mit der Motordrehzahl und der Brennstoff menge, die vorher gespeichert oder aufgezeichnet wurden, als die Einspritzwellenform zuletzt geändert wurde. Der vorhergehende Brennstoff und die vorhergehende Motordrehzahl werden jedesmal eingestellt, wenn ein Wellenformübergang stattfindet.

Bezugnehmend auf Fig. 6 zeigt der Teil 110 des Flußdiagramms die Schleifenzählerfunktion der vorliegenden Erfindung die die Schleifen- Brennstoffhysteresewerte verwendet. Schritte innerhalb des Schleifenzählers 110 werden numeriert und allgemein bezeichnet durch Pfeile in der Zeichnung. Zunächst prüft der Schleifenzähler, ob ein vorrangiger Wert (Override) vorhanden ist 112, auf den der Zähler im Schritt 113 gesetzt würde.

Wenn kein vorrangiger Wert vorhanden ist, wird die potentielle Wellenform mit der derzeit aktiven Wellenform im Schritt 114 verglichen. Wenn die potentielle Wellenform gleich der aktiven Wellenform ist, wird der Schleifenzähler im Schritt 116 zurück auf eins (1) gesetzt, und ein vorhergehender Brennstoff wert der Schleife wird im Schritt 116 auf den aktuellen Brennstoffwert gesetzt. Somit ist der vorhergehende Brennstoff der Schleife immer gleich dem Brennstoff zum letzten Zeitpunkt, als die potentielle Wellenform gleich der aktiven Wellenform war. Das Programm würde dann zu einem Wellenform übergangs-Entscheidungsschritt 130 weitergehen. Wenn die potentielle Wellenform nicht gleich der aktiven Wellenform ist, wird der Schritt 116 ausgelassen und die Wellenformen werden im Schritt 118 wieder verglichen um zu bestimmen, welche größer ist. Eine Bestimmung, welche Wellenform größer ist, basiert auf der ganzen Zahl oder Darstellung, die den verschie denen Wellenformen zugewiesen ist, wie sie in den Fig. 2 bis 4 gezeigt sind. In anderen Worten ist die Wellenform 2 größer als die Wellenformen 1 und 0, und die Wellenform 2 ist kleiner als die Wellenform 3. Wenn die potentielle Wellenform größer als die aktive Wellenform ist, dann ist allgemein mehr Brennstoff für die potentielle Wellenform erforderlich verglichen mit der aktiven Wellenform. Dies ist so aufgrund der Anzahl von Brennstoff einspritzungen, die mit jeder Wellenform assoziiert sind, sowie der Brennstoff zuweisung, die mit jeder Einspritzung assoziiert ist. Da mehr Brennstoff erforderlich ist, bestätigen die Programmanweisungen, dass tatsächlich mehr Brennstoff verfügbar ist für einen Übergang, und zwar durch Abziehen des vorherigen Brennstoffs der Schleife von dem aktuellen Brennstoff im Schritt 119, und wenn die Differenz im Schritt 120 positiv ist, dann wird die Schleifen- Brennstoffänderung auf die Differenz eingestellt. Alternativ dazu wird, wenn die Differenz im Schritt 120 negativ ist, die Schleifen-Brennstoffänderung im Schritt 121 auf Null gesetzt. Hier wird wiederum die Schleifen-Brennstoff änderung bestimmt durch Vergleichen des aktuellen Brennstoffs mit dem vorher gespeicherten Schleifen-Brennstoffwert, der im Schritt 116 eingestellt wurde. Dann wird die Schleifen-Brennstoffänderung im Schritt 122 mit den Schleifen-Brennstoffhysteresewerten verglichen, und wenn die Schleifen- Brennstoffänderung größer oder gleich den Schleifen-Brennstoffhysterese werten ist, dann wird der Zähler um eins (1) inkrementiert im Schritt 123. Wenn die Schleifen-Brennstoffänderung geringer ist als die Schleifen- Brennstoffhysteresewerte, was notwendigerweise der Fall sein wird, wenn die Schleifen-Brennstoffänderung Null ist, dann wird der Zähler im Schritt 124 auf eins (1) zurückgesetzt. Das Programm würde dann zum Wellenform übergangsentscheidungsschritt 130 weitergehen.

Wenn der Zähler eine ausgewählte Anzahl von Malen inkrementiert wurde entsprechend einer ausgewählten Zeitperiode, z. B. 255 Mal stellt es sich automatisch auf Null (0) um, und wenn der Zähler sich auf Null stellt, wird die aktive Wellenform in die potentielle Wellenform geändert, wie nachfolgend beschrieben wird. Bevor das Programm zu einer größeren aktiven Wellenform auf der einzigen Grundlage einer Brennstoffänderung wechseln wird, bestätigt somit das Programm dass für 255 aufeinanderfolgende Überprüfungen oder eine andere vorbestimmte Anzahl von Überprüfungen mehr Brennstoff verfügbar ist und war für den Wellenformübergang zu einer größeren Wellenform. Basierend auf der Geschwindigkeit der Steuereinrichtung, durchläuft das Programm die Schleife ungefähr jede 15 Millisekunden ein Mal. Somit muss die erforderlich Brennstoffänderung kontinuierlich vorhanden sein für eine ausgewählte Zeitperiode, z. B. 3,8 Sekunden, für die aktive Wellenform, um zu der potentiellen Wellenform zu wechseln. Es wird erkannt, dass andere Zeitfaktoren und andere Parameter ausgewählt werden können, abhängig von den besonderen Betriebsbedingungen des Motors.

Wenn der Vergleich der potentiellen Wellenform und der aktiven Wellenform im Schritt 118 ergibt, dass die potentielle Wellenform geringer als die aktive Wellenform, dann ist im allgemeinen weniger Brennstoff für die potentielle Wellenform erforderlich verglichen mit der aktiven Wellenform. Da weniger Brennstoff erforderlich ist, bestätigen die Programmanweisungen, dass tatsächlich weniger Brennstoff verfügbar ist für einen solchen Übergang durch Abziehen des aktuellen Brennstoffs von dem vorhergehenden Brennstoff der Schleife im Schritt 125, und wenn die Differenz positiv ist im Schritt 126, dann wird die Schleifen-Brennstoffänderung auf die Differenz eingestellt. Wenn die Differenz im Schritt 126 negativ ist, dann wird alternativ dazu die Schleifen- Brennstoffänderung im Schritt 128 auf Null eingestellt. Wie oben beschrieben wurde, wird dann die Schleifen-Brennstoffänderung im Schritt 122 verglichen mit den Schleifen-Brennstoffhysteresewerten, und wenn die Schleifen- Brennstoffänderung größer oder gleich den Schleifen-Brennstoffhysterese werten ist, dann wird der Zähler im Schritt 123 um eins (1) inkrementiert. Wenn die Schleifen-Brennstoffänderung geringer ist als die Schleifen- Brennstoffhysteresewerte, was notwendigerweise der Fall sein wird, wenn die Schleifen-Brennstoffänderung Null ist, dann wird der Zähler im Schritt 124 auf eins (1) zurückgesetzt. Das Programm würde dann zum Wellenform übergangs-Entscheidungsschritt 130 weitergehen.

Wenn der Zähler über einen Schwellenwert hinaus inkrementiert wird, z. B. 255 Mal oder irgendeine andere vorbestimmte Anzahl von Vergleichen, dann schaltet er wieder automatisch um auf Null (0), und wenn der Zähler auf Null umstellt, dann wird die aktive Wellenform in die potentielle Wellenform geändert, wie nachfolgend beschrieben wird. Bevor das Programm zu einer geringeren aktiven Wellenform wechselt auf der alleinigen Grundlage einer Brennstoffänderung, bestätigt das Programm somit, dass für 255 aufeinander folgende Überprüfungen weniger Brennstoff verfügbar war und ist für den Wellenformübergang zu einer geringeren Wellenform.

Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel, das in Fig. 8 dargestellt ist, vergleicht das Programm die aktive Wellenform mit der potentiellen Wellenform und bestimmt, ob sie gleich sind, und zwar im Schritt 114 wie oben. Jedoch in dem Fall, dass die Wellenformen nicht gleich sind, bestimmt das Programm nicht, welche größer ist. Wenn die Wellenformen nicht gleich sind, dann stellt das Programm im Schritt 119A die Schleifen-Brennstoff änderung auf den absoluten Wert des Brennstoffs minus dem Schleifen- Brennstoff ein und geht weiter zum Schritt 122 wie oben.

Beim Wellenformübergangs-Entscheidungsschritt 130 wird die im Schritt 108 bestimmte Einzelprüfungs-Brennstoffänderung mit der Einzelprüfungs- Brennstoffhysterese verglichen, und die im Schritt 108 bestimmte Motordrehzahländerung wird verglichen mit der Motordrehzahlhysterese. Wenn in irgendeinem einzigen Durchlauf durch das Programm sowohl die Einzelprüfungs-Brennstoffänderung größer oder gleich der Einzelprüfungs- Brennstoffhysteresewerte und die Motordrehzahländerung größer oder gleich der Motordrehzahlhysteresewerte ist, wird das Programm die potentiellen und aktiven Wellenformen im Schritt 132 vergleichen. Wenn zusätzlich oder alternativ dazu im Schritt 130 der Schleifenzähler Null (0) ist, dann wird das Programm auch die potentiellen und aktiven Wellenform im Schritt 132 vergleichen. Wenn die potentiellen und aktiven Wellenformen gleich sind, kehrt das Programm zu dem Punkt in der Software zurück, welcher die Aufruffunktion war, ohne den Brennstoff und die Motordrehzahl einzustellen. Wenn die potentiellen und aktiven Wellenformen nicht gleich sind, wird die aktive Wellenform in die potentielle oder nun gewünschte Wellenform geändert im Schritt 134. Zusätzlich wird im Schritt 134 die vorhergehende Motordrehzahl eingestellt auf die aktuelle Motordrehzahl zu diesem Zeitpunkt, und der vorhergehende Brennstoff wird auf den aktuellen Brennstoff zu diesem Zeitpunkt eingestellt. Das Programm kehrt dann an die Startstelle 102 zurück. Dieses Programm besitzt die Wirkung, Motorbedingungen geringfügig über die Bedingungen hinaus zu erzwingen, die notwendig für einen Wellen formübergang sind, und somit sieht die Steuereinrichtung eine erhöhte Stabilität bei Wellenformübergängen vor.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Die Verwendung eines Einspritzverfahrens und -systems gemäß der vorliegenden Erfindung sieht eine bessere Emissionskontrolle bzw. -steuerung während bestimmter Motorbetriebsbedingungen vor, wie oben erklärt wurde. Obwohl die bestimmte Einspritzwellenform zum Liefern mehrfacher Brenn stoffeinspritzungen variieren kann abhängig von den bestimmten Motor betriebsbedingungen, ist das vorliegende System in der Lage, die mit jedem individuellen Einspritzereignis assoziierte Zeitabstimmung, die Einspritzdauer, die Einspritzmenge, jegliche Verzögerungen zwischen den Einspritzungen, die Anzahl der Einspritzungen in jedem Einspritzereignis und die Versetzung des Zylinderkolbens bezüglich des Beginns jedes Einspritzereignisses dynamisch zu bestimmen, und zwar unabhängig davon, welche Art von elektronisch gesteuerten Brennstoffeinspritzvorrichtungen oder digital gesteuerten Ventilen oder Common-Rail-Brennstoffsystem verwendet wird, unabhängig von der verwendeten Art des Motors, und unabhängig von der Art des verwendeten Brennstoffs. Diesbezüglich können geeignete Brennstoffkarten (Maps) hinsichtlich Rail-Druck, Motordrehzahl, Brennstoff, Motorlast, Pilot-/Haupt- /Anker-Dauern, Einspritzwellenformen, Pilot-/Haupt-/Anker-Brennstoffmengen, Ankerverzögerung und andere Parameter im ECM 56 gespeichert oder auf andere Weise darin programmiert sein zur Verwendung während aller Betriebsbedingungen des Motors. Diese Betriebskarten, Tabellen und/oder mathematischen Gleichungen, die in dem programmierbaren Speicher es ECM gespeichert sind, bestimmen und steuern die verschiedenen Parameter, einschließlich Wellenformen, die mit den geeigneten Mehrfacheinspritz ereignissen assoziiert sind, um die gewünschte Emissionskontrolle bzw. -steuerung zu erreichen.

Der Betrieb des Brennstoffsystems 10, wie es oben mit Bezug auf das in den Fig. 5 bis 7 gezeigte Flußdiagramm beschrieben wurde, sieht einen verbesserten und gesteuerten Übergang von einem Wellenformtyp zu einem anderen Wellenformtyp vor. Die Verwendung einer Wellenformkarte, wie beispielsweise die beispielhafte Wellenformkarte 100 die in Fig. 4 dargestellt ist, zum Auswählen eines Einspritzwellenformtyps ist daher besser gesteuert basierend auf einer Bestimmung ob bestimmte Motordrehzahl und/oder Brennstoffmengenänderungen über eine Zeit hinweg aufgetreten sind verglichen mit vorbestimmten Motordrehzahl- und Brennstoffhysteresewerten. Der Betrieb des Brennstoffsystems 10 wie oben beschrieben sieht auch einen weichen Übergang von der Verwendung eines Wellenformtyps zu einem anderen Wellenformtyp vor, weil ein wiederholter Übergang (Prellen) zwischen zwei unterschiedlichen Einspritzwellenformtypen verhindert wird, insbesondere wenn der Motor bei Motorbedingungen arbeitet, die im Grenzbereich zwischen zwei unterschiedlichen Wellenformbereichen liegen, wie beispielsweise zwischen den Wellenformbereichen 2 und 3, die in der Tabelle 100 von Fig. 4 dargestellt sind. Dieses Übergangsverfahren hilft auch Geräuschpegel zu vermindern, die typischerweise während des Übergangs von einer Art von Einspritzwellenform zu einer anderen Art von Einspritz wellenform auftreten, und dieses verbesserte Übergangsverfahren vermindert auch den Verschleiß des Motors.

Es wird auch erkannt, dass das in den Fig. 5 bis 7 dargestellte Fluß diagramm lediglich repräsentativ ist für eine Art und Weise, die Betriebs schritte der vorliegenden Erfindung zu organisieren, und daß andere Änderungen und Modifikationen verwendet werden könnten, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Obwohl die vorliegende Beschreibung allgemein auf verschiedene Arten von Einspritzwellenformen Bezug genommen hat, wird ferner erkannt, dass die vorliegende Erfindung anwendbar ist bezüglich geteilter bzw. gesplitteter Einspritzwellenformen, quadratischer bzw. Rechteck-Einspritzwellenformen, ansteigender bzw. rampenförmiger oder Dreiecks-Einspritzwellenformen und anderen Einspritzwellenformtypen, die derzeit existieren, einschließlich Wellenform typen, die später noch entwickelt werden könnten. Die vorliegende Erfindung ist daher allgemein anwendbar auf den Übergang zwischen irgendwelchen zwei unterschiedlichen Wellenformtypen, unabhängig von der speziellen Ausgestaltung der Wellenform.

Wie aus der obigen Beschreibung offensichtlich ist, sind gewisse Aspekte der vorliegenden Erfindung nicht auf die bestimmten Einzelheiten der hier dargestellten Beispiele beschränkt, und es wird daher erwogen, dass andere Modifikationen und Anwendungen oder Äquivalente davon dem Fachmann gegeben sind. Es ist entsprechend beabsichtigt, dass die Ansprüche all solche Modifikationen und Anwendungen umfassen, die nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung abweichen.

Andere Aspekte, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung können aus dem Studium der Zeichnung, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche erhalten werden.

Claims

1. Brennstoffeinspritzsteuersystem zum Steuern des Übergangs von einer aktiven Brennstoffeinspritzwellenform zu einer anderen Brennstoff einspritzwellenform in einem elektrisch gesteuerten Brennstoffeinspritz system mit mehrfachen Einspritzungen, wobei das Steuersystem folgendes aufweist:
mindestens eine Brennstoffeinspritzeinrichtung, die betätigbar ist zum Liefern einer Vielzahl von Brennstoffeinspritzungen;
eine elektronische Steuereinrichtung, die mit der mindestens einen Brennstoffeinspritzeinrichtung gekoppelt ist;
wobei die Steuereinrichtung betätigbar ist zur Bestimmung einer potentiellen Wellenform basierend auf aktuellen Motorbetriebs bedingungen;
wobei die Steuereinrichtung betätigbar ist zum Einstellen von Schleifen- Brennstoffhysteresewerten;
wobei die Steuereinrichtung betätigbar ist zum Bestimmung einer Schleifen-Brennstoffänderung;
wobei die Steuereinrichtung betätigbar ist zum Vergleichen der Schleifen- Brennstoffhysteresewerte mit der Schleifen-Brennstoffänderung; und
wobei die Steuereinrichtung betätigbar ist zum Ändern der aktiven Wellenform in die potentielle Wellenform, wenn die Schleifen-Brennstoff änderung größer ist als die Schleifen-Brennstoffhysteresewerte für eine länger Zeit als eine ausgewählte Zeitperiode.

2. Brennstoffeinspritzsteuersystem gemäß Anspruch 1, wobei die ausge wählte Zeitperiode ungefähr vier Sekunden beträgt.

3. Brennstoffeinspritzsteuersystem gemäß Anspruch 1, wobei, wenn die Schleifen-Brennstoffänderung konstant größer ist als die Brennstoff hysteresewerte für eine längere Zeit als die ausgewählte Zeitperiode, die Steuereinrichtung betätigbar ist zum Ändern der aktiven Wellenform in die potentielle Wellenform.

4. Brennstoffeinspritzsteuersystem gemäß Anspruch 1, wobei die ausge wählte Zeitperiode eine ausgewählte Anzahl von Vergleichen zwischen den Schleifen-Brennstoffhysteresewerten und der Schleifen- Brennstoffänderung umfaßt.

5. Brennstoffeinspritzsteuersystem gemäß Anspruch 1, wobei das Steuer system ferner aufweist, dass die Steuereinrichtung betätigbar ist zum Vergleichen der aktiven Wellenform und der potentiellen Wellenform, und wenn die aktive Wellenform geringer ist als die potentielle Wellenform, zum Einstellen der Schleifen-Brennstoffänderung auf eine Differenz eines aktuellen Brennstoffwerts minus einem vorhergehenden Brennstoffwert und, wenn die Differenz negativ ist, zum Einstellen der Schleifen- Brennstoffänderung auf Null; und wenn die Schleifen-Brennstoffänderung größer ist als die Schleifen-Brennstoffhysteresewerte, zum Inkrementieren eines Zählers um eins.

6. Brennstoffeinspritzsteuersystem gemäß Anspruch 5, wobei wenn die aktive Wellenform größer ist als die potentielle Wellenform, die Schleifen- Brennstoffänderung auf eine Differenz eines vorhergehenden Brennstoff werts minus eines aktuellen Brennstoffwerts eingestellt wird, und wenn die Differenz negativ ist, die Schleifen-Brennstoffänderung auf Null eingestellt wird; und wenn die Schleifen-Brennstoffänderung größer ist als die Schleifen-Brennstoffhysteresewerte, ein Zähler um eins inkrementiert wird.

7. Brennstoffeinspritzsteuersystem gemäß Anspruch 1, wobei das Steuer system ferner aufweist, dass die Steuereinrichtung betätigbar ist zum Einstellen von Motordrehzahlhysteresewerten, zum Bestimmen einer Motordrehzahländerung, und zum Vergleichen der Motordrehzahl hysteresewerte mit der Motordrehzahländerung.

8. Brennstoffeinspritzsteuersystem gemäß Anspruch 7, wobei das Steuer system ferner aufweist, dass die Steuereinrichtung betätigbar ist zum Einstellen von Einzelprüfungs-Brennstoffhysteresewerten, zum Bestimmen einer Einzelprüfungs-Brennstoffänderung, und zum Vergleichen der Einzelprüfungs-Brennstoffänderung mit den Einzelprüfungs-Brennstoff hysteresewerten.

9. Brennstoffeinspritzsteuersystem gemäß Anspruch 8, wobei, wenn die Einzelprüfungs-Brennstoffänderung größer ist als die Einzelprüfungs- Brennstoffhysteresewerte und die Motordrehzahländerung größer ist als die Motordrehzahlhysteresewerte, die Steuereinrichtung betätigbar ist zum Ändern der aktiven Wellenform in die potentielle Wellenform.

10. Brennstoffeinspritzsteuersystem zum Steuern des Übergangs von einer aktiven Brennstoffeinspritzwellenform zu einer anderen Brennstoff einspritzwellenform in einem Brennstoffeinspritzsystem für mehrfache Einspritzungen, wobei das Steuersystem folgendes aufweist:
mindestens eine Brennstoffeinspritzeinrichtung, die betätigbar ist zum Liefern einer Vielzahl von Brennstoffeinspritzungen;
eine elektronische Steuereinrichtung, die mit der mindestens einen Brennstoffeinspritzeinrichtung gekoppelt ist;
wobei die Steuereinrichtung betätigbar ist zum Bestimmen einer poten tiellen Wellenform basierend auf einer aktuellen Motordrehzahl und einer aktuellen Brennstoffmenge;
wobei die Steuereinrichtung betätigbar ist zum Einstellen von Brennstoff hysteresewerten und Motordrehzahlhysteresewerten;
wobei die Steuereinrichtung betätigbar ist zum Bestimmen einer Brenn stoffänderung und einer Motordrehzahländerung basierend auf einem Vergleich zwischen aktuellen Brennstoff- und Motordrehzahlbedingungen und vorher gespeicherten Brennstoff- und Motordrehzahlbedingungen;
wobei die Steuereinrichtung betätigbar ist zum Vergleichen der Brenn stoffhysteresewerte mit der Brennstoffänderung und der Motordrehzahl hysteresewerte mit der Motordrehzahländerung; und
wobei die Steuereinrichtung betätigbar ist zum Ändern der aktiven Wellenform in die potentielle Wellenform, wenn die Brennstoffänderung größer ist als die Brennstoffhysteresewerte und wenn die Motordreh zahländerung größer ist als die Motordrehzahlhysteresewerte.

11. Brennstoffeinspritzsteuersystem gemäß Anspruch 10, wobei das Steuer system ferner aufweist, dass die Steuereinrichtung betätigbar ist zum Einstellen von Schleifen-Brennstoffhysteresewerten, zum Bestimmen einer Schleifen-Brennstoffänderung und zum wiederholten Vergleichen der Schleifen-Brennstoffänderung mit den Schleifen-Brennstoffhysterese werten, und wobei die Steuereinrichtung betätigbar ist zum Ändern der aktiven Wellenform in die potentielle Wellenform, wenn die Schleifen- Brennstoffänderung größer ist als die Schleifen-Brennstoffhysterese werte für mehr als eine ausgewählte Anzahl von Vergleichen.

12. Brennstoffeinspritzsteuersystem gemäß Anspruch 11, wobei die ausgewählte Anzahl von Vergleichen ungefähr 255 ist.

13. Brennstoffeinspritzsteuersystem gemäß Anspruch 11, wobei die Schleifen-Brennstoffhysteresewerte größer sind als die Brennstoff hysteresewerte.

14. Brennstoffeinspritzsteuersystem gemäß Anspruch 10, wobei die Steuer einrichtung betätigbar ist zum Ändern der aktiven Wellenform in die potentielle Wellenform, wenn die Brennstoffänderung größer ist als die Brennstoffhysteresewerte und wenn die Motordrehzahländerung größer ist als die Motordrehzahlhysteresewerte bei einer einzigen Überprüfung.

15. Computer-lesbares Medium, das Anweisungen enthält zum Steuern eines Brennstoffeinspritzsteuersystems zum Übergang von einer aktiven Brennstoffeinspritzwellenform in eine andere Brennstoffeinspritz wellenform bei einem Brennstoffeinspritzsystem mit mehrfachen Einspritzung, wobei folgendes vorgesehen ist:
Einstellen von Einzelprüfungs-Brennstoffhysteresewerten, Schleifen- Brennstoffhysteresewerten und Motordrehzahlhysteresewerten;
Bestimmen einer potentiellen Wellenform basierend auf aktuellen Motorbetriebsbedingungen;
Bestimmen einer Einzelprüfungs-Brennstoffänderung, einer Motordreh zahländerung und einer Schleifen-Brennstoffänderung; und
Ändern der aktiven Wellenform in die potentielle Wellenform, wenn die Einzelprüfungs-Brennstoffänderung größer oder gleich der Einzel prüfungs-Brennstoffhysteresewerte ist und die Motordrehzahländerung größer oder gleich der Motordrehzahlhysteresewerte ist, und zusätzlich oder alternativ dazu, wenn die Schleifen-Brennstoffänderung größer oder gleich der Schleifen-Brennstoffhysteresewerte ist für mehr als eine ausgewählte Anzahl von Vergleichen.

16. Computer-lesbares Medium gemäß Anspruch 15, wobei das Bestimmen der potentiellen Wellenform das Nachschlagen der potentiellen Wellen form in einer Wellenformkarte (Map) umfaßt, und zwar basierend auf Motordrehzahl und Motorlast.

17. Computer-lesbares Medium gemäß Anspruch 15, wobei ferner das Einstellen eines Schleifenzählers auf eins vorgesehen ist, wenn die aktive Wellenform gleich der potentiellen Wellenform ist und zusätzlich oder alternativ dazu wenn die Schleifen-Brennstoffänderung geringer ist als die Schleifen-Brennstoffhysteresewerte.

18. Verfahren zum Steuern eines Brennstoffeinspritzsteuersystems zum Übergang von einer aktiven Brennstoffeinspritzwellenform zu einer anderen Brennstoffeinspritzwellenform in einem Brennstoffeinspritz system mit mehrfachen Einspritzungen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Einstellen von Einzelprüfungs-Brennstoffhysteresewerten und Motordrehzahlhysteresewerten;
Bestimmen einer potentiellen Wellenform basierend auf aktuellen Motorbetriebsbedingungen;
Bestimmen einer Einzelprüfungs-Brennstoffänderung und einer Motor drehzahländerung;
Vergleichen der Einzelprüfungs-Brennstoffänderung mit den Einzel prüfungs-Brennstoffhysteresewerten;
Vergleichen der Motordrehzahländerung mit den Motordrehzahl hysteresewerten; und
Ändern der aktiven Wellenform in die potentielle Wellenform, wenn die Einzelprüfungs-Brennstoffänderung größer ist als die Einzelprüfungs- Brennstoffhysteresewerte und wenn die Motordrehzahländerung größer ist als die Motordrehzahlhysteresewerte.

19. Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte aufweist:
Einstellen von Schleifen-Brennstoffhysteresewerten;
Bestimmen einer Schleifen-Brennstoffänderung;
Vergleichen der aktiven Wellenform mit der potentiellen Wellenform; und
Einstellen der Schleifen-Brennstoffänderung auf eine Differenz von dem vorherigen Brennstoff minus dem aktuellen Brennstoff, wenn die aktive Wellenform größer ist als die potentielle Wellenform und die Differenz des vorherigen Brennstoffs minus dem aktuellen Brennstoff positiv ist, und alternativ dazu Einstellen der Schleifen-Brennstoffänderung auf eine Differenz des aktuellen Brennstoffs minus des vorherigen Brennstoffs, wenn die aktive Wellenform geringer als die potentielle Wellenform und die Differenz des aktuellen Brennstoffs minus dem vorherigen Brennstoff positiv ist.

20. Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei das Verfahren ferner den Schritt des Erhöhens bzw. Inkrementierens eines Schleifenzählers um eins umfaßt.

21. Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte aufweist:
Vergleichen der Schleifen-Brennstoffänderung mit den Schleifen- Brennstoffhysteresewerten und Ändern der aktiven Wellenform in die potentielle Wellenform, wenn die Schleifen-Brennstoffänderung größer ist als die Schleifen-Brennstoffhysteresewerte für mehr als eine ausgewählte Anzahl von Vergleichen.

22. Verfahren zum Steuern eines Brennstoffeinspritzsteuersystems zum Übergang von einer aktiven Brennstoffeinspritzwellenform zu einer anderen Brennstoffeinspritzwellenform in einem Brennstoffeinspritz system mit mehrfachen Einspritzungen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Einstellen von Schleifen-Brennstoffhysteresewerten;
Bestimmen einer Wellenform basierend auf aktuellen Motorbetriebs bedingungen;
Bestimmen einer Schleifen-Brennstoffänderung;
Vergleichen der Schleifen-Brennstoffänderung mit den Schleifen- Brennstoffhysteresewerten; und
Ändern der aktiven Wellenform in die potentielle Wellenform, wenn die Schleifen-Brennstoffänderung größer ist als die Schleifen-Brennstoff hysteresewerte für eine längere Zeit als eine ausgewählte Zeitperiode.

23. Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei die ausgewählte Zeitperiode eine ausgewählte Anzahl von Vergleichen zwischen den Schleifen-Brenn stoffhysteresewerten und der Schleifen-Brennstoffänderung umfaßt.

24. Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei die ausgewählte Zeitperiode ungefähr vier (4) Sekunden ist.