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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem einer
Brennkraftmaschine.
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Ein
allgemein bekanntes Kraftstoffeinspritzsystem der Druckakkumulations-
bzw. Druckspeicherungsbauart akkumuliert (speichert) Hochdruckkraftstoff
in einem Common-Rail als Druckakkumulationskammer und spritzt den
Hochdruckkraftstoff in eine Diesel-Brennkraftmaschine über Injektoren
ein. In dieser Art des Kraftstoffeinspritzsystems wird eine Mehrfacheinspritzung
(Multieinspritzung) zur mehrfachen Einspritzung von Kraftstoff während eines
Verbrennungstakts in den letzten Jahren praktisch verwendet, da
Abgasregelungen und gesellschaftliche Forderungen nach einer Verringerung
von Verbrennungsgeräuschen
sich verschärfen.
Eine Steuerungsvorrichtung zum Betrieb und zur Steuerung der Injektoren
oder eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) weist Wärme erzeugende
Elemente wie Leistungs-MOSFETs
als Schaltelement auf. Die Wärmeerzeugungsmenge
des Wärme
erzeugenden Elementes steigt entsprechend der Anzahl der Einspritzungen
pro Verbrennungstakt und der Dauer der Antriebsperiode (der Einspritzmenge)
des Injektors pro Einspritzung an. Wenn die Temperatur des Wärme erzeugenden
Elementes über
eine Wärmeerzeugungsgrenze
ansteigt, ist daher ein fehlerhafter Betrieb oder die Zerstörung der
ECU möglich.
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Die
unveröffentlichte
japanische Patentanmeldung Nr. H09-126044 (Patentdokument 1) offenbart
eine Technik zur Begrenzung der Anzahl der Einspritzungen, falls
die Temperatur der ECU nicht unterhalb einer vorbestimmten Temperatur
aufgrund des Anstiegs der Wärmeerzeugungsmenge
der ECU und dergleichen beibehalten werden kann. In dieser Technik
wird die Temperatur eines Kühlmediums (Kraftstoff)
eines Kühlmechanismus
zum Kühlen
der ECU als Temperatur der ECU erfasst.
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Jedoch
werden in der in dem Patentdokument 1 offenbarten Technik alle Einspritzungen
in der Mehrfacheinspritzung außer
der Haupteinspritzung begrenzt. Daher werden das Abgasverhalten
und das Verbrennungsgeräusch
verschlechtert.
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Weiterhin
befindet sich aufgrund einer Forderung für das Fahrzeug die ECU in einem
Maschinenraum oder in einer Einbauumgebung, die sich von dem Inneren
eines Fahrzeugraums unterscheidet. Daher muss zur Gewährleistung
des Betriebs der ECU der Betrieb der ECU durch Durchführung eines Umgebungstests
der ECU in der tatsächlichen
Einbauumgebung oder in einer Umgebungsbedingung bestätigt werden,
die ähnlich
zu der tatsächlichen Einbauumgebung
ist.
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Daher
liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Anstieg
der Temperatur einer Steuerungsvorrichtung zu unterbinden, die Injektoren
steuert, so dass jeder Injektor Kraftstoff mehrfach in einem Verbrennungstakt
einspritzt, während der
Einfluss auf das Abgas oder das Verbrennungsgeräusch minimiert wird.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Anstieg
der Temperatur einer Steuerungsvorrichtung eines Kraftstoffeinspritzsystems einer
Brennkraftmaschine zu unterbinden, die Injektoren derart steuert,
dass jeder Injektor Kraftstoff mehrfach in einem Verbrennungstakt
einspritzt, während
der Einfluss auf das Abgas oder das Verbrennungsgeräusch minimiert
wird, und die Gewährleistung
des Betriebs der Steuerungsvorrichtung und der Injektoren zu erleichtern.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist ein Kraftstoffeinspritzsystem
einer Brennkraftmaschine zumindest einen Injektor zum Einspritzen
von Kraftstoff in die Brennkraftmaschine und eine Steuerungseinrichtung
zur Steuerung des Injektors entsprechend einem Betriebszustand der
Brennkraftmaschine auf. Das Kraftstoffeinspritzsystem führt eine
Mehrfacheinspritzung zur Durchführung
von mehrfachen Einspritzungen während
eines Verbrennungstakts der Brennkraftmaschine durch. Die Steuerungseinrichtung
weist eine Antriebsschaltung, eine Erfassungseinrichtung und eine Begrenzungseinrichtung
auf. Die Antriebsschaltung gibt ein Antriebssignal zu dem Injektor
zum Antrieb des Injektors aus. Die Erfassungseinrichtung erfasst oder
schätzt
die Temperatur der Antriebsschaltung. Die Begrenzungseinrichtung
begrenzt eine spezifische Einspritzung aus den mehrfachen Einspritzungen,
um die Wärmeerzeugungsmenge
der Antriebsschaltung zu verringern, wenn die durch die Erfassungseinrichtung
erfasste oder geschätzte
Temperatur der Antriebsschaltung eine vorbestimmte Temperatur überschreitet
und ein Anstieg der Temperatur während
einer vorbestimmten Zeitdauer einen vorbestimmten Wert überschreitet.
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Da
die Steuerungseinrichtung die Antriebsschaltung und die Erfassungseinrichtung
aufweist, kann die Steuerungseinrichtung die Temperatur der Antriebsschaltung
oder die Temperatur der ECU als Steuerungsvorrichtung zur Steuerung
des Injektors präzise
erfassen oder schätzen,
die sich entsprechend der Anzahl der Einspritzungen pro Verbrennungstakt
erhöht.
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Da
weiterhin die Steuerungseinrichtung die Begrenzungseinrichtung aufweist,
kann die Erhöhung
der Temperatur der ECU unterbunden werden, wobei der Einfluss auf
das Abgas und die Verbrennungsgeräusche minimiert werden, indem
lediglich die spezifische Einspritzung begrenzt wird, im Gegensatz
zu dem Stand der Technik, gemäß dem alle mehrfachen
Einspritzungen mit Ausnahme der Haupteinspritzung begrenzt (unterbunden)
werden, und lediglich die Haupteinspritzung beibehalten wird.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist ein Kraftstoffeinspritzsystem
einer Brennkraftmaschine zumindest einen Injektor zum Einspritzen
von Kraftstoff in die Brennkraftmaschine und eine Steuerungseinrichtung
zur Steuerung des Injektors entsprechend einem Betriebszustand der
Brennkraftmaschine auf. Das Kraftstoffeinspritzsystem führt eine
Mehrfacheinspritzung zum Durchführen
einer Haupteinspritzung, die ein Hauptdrehmoment der Brennkraftmaschine
erzeugt, und von mehrfachen Einspritzungen zusätzlich zu der Haupteinspritzung
in einem Verbrennungstakt der Brennkraftmaschine aus. Die Steuerungseinrichtung
weist eine Antriebsschaltung, eine Erfassungseinrichtung und eine
Begrenzungseinrichtung auf. Die Antriebsschaltung gibt ein Antriebssignal
zu dem Injektor zum Antrieb des Injektors aus. Die Erfassungseinrichtung
erfasst oder schätzt
die Temperatur der Antriebsschaltung. Die Begrenzungseinrichtung begrenzt
zumindest eine Einspritzung aus den mehrfachen Einspritzungen mit
Ausnahme der Haupteinspritzung, um eine Wärmeerzeugungsmenge der Antriebsschaltung
entsprechend einem Überschussgrad
der durch die Erfassungseinrichtung erfassten oder geschätzten Temperatur
der Antriebsschaltung über
eine vorbestimmte Temperatur hinaus zu unterbinden.
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Da
die Steuerungseinrichtung die Antriebsschaltung und die Erfassungseinrichtung
aufweist, kann die Temperatur der den Injektor steuernden Antriebsschaltung
(oder der ECU als Steuerungsvorrichtung) präzise erfasst oder geschätzt werden.
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Weiterhin
begrenzt die Begrenzungseinrichtung zumindest eine Einspritzung
aus den mehrfachen Einspritzungen mit Ausnahme der Haupteinspritzung,
um die Wärmeerzeugungsmenge
der Antriebsschaltung entsprechend einem Grad des Überschusses
der Temperatur der Antriebsschaltung über eine vorbestimmte Temperatur
zu unterbinden, im Gegensatz zum Stand der Technik, gemäß dem alle Einspritzungen
in einer Mehrfacheinspritzung außer der Haupteinspritzung begrenzt
werden. Daher kann der Anstieg der Temperatur der ECU unterbunden werden,
wohingegen der Einfluss auf das Abgas und die Verbrennungsgeräusche minimiert
werden.
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Merkmale
und Vorteile der Ausführungsbeispiele
als auch Betriebsverfahren und die Funktion der betroffenen Teile
werden anhand der nachstehenden ausführlichen Beschreibung, der
beigefügten Patentansprüche und
der Zeichnung deutlich. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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2 eine
schematische Darstellung einer elektronischen Steuerungseinheit
(ECU) des Kraftstoffeinspritzsystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
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3 ein
Flussdiagramm, das eine durch das Kraftstoffeinspritzsystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
ausgeführte
Einspritzsteuerungsverarbeitung darstellt,
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4 einen
Graphen, der ein Verhältnis
zwischen einer Maschinendrehzahl und einer Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzsystems
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
darstellt,
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5 Zeitverläufe, die
eine Einspritzrate des Kraftstoffeinspritzsystems gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
darstellen,
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6 ein
Flussdiagramm, das eine durch ein Kraftstoffeinspritzsystem gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ausgeführte Einspritzsteuerungsverarbeitung
darstellt,
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7 Zeitverläufe, die
einen Injektorantriebsstrom und eine Einspritzrate des Kraftstoffeinspritzsystems
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
darstellen, und
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8 eine
schematische Darstellung einer ECU und einer EDU eines Kraftstoffeinspritzsystems eines
modifizierten Beispiels des ersten oder zweiten Ausführungsbeispiels.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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In 1 ist
ein Kraftstoffeinspritzsystem der Druckspeicherungsbauart (Druckakkumulationsbauart)
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Das in 1 gezeigte
Kraftstoffeinspritzsystem wird bei einer Mehr-Zylinder-Dieselbrennkraftmaschine
(gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
einer Vierzylinder-Dieselbrennkraftmaschine) 1 verwendet,
die an einem Fahrzeug wie einem Automobil beispielsweise angebracht
ist. Das Kraftstoffeinspritzsystem erfasst einen Betriebszustand
oder eine Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine 1, einen
Fahrzustand des Fahrzeugs, ein Betätigungsausmaß (Absicht)
eines Fahrzeugfahrers und dergleichen durch verschiedene Sensoren.
Dann sendet das Kraftstoffeinspritzsystem die erfasste Werte zu
einer Maschinensteuerungseinheit (einer elektronischen Steuerungseinheit,
ECU) 100. Die ECU 100 berechnet eine optimale
Soll-Einspritzmenge (eine Befehlseinspritzmenge), einen optimalen
Soll-Einspritzzeitverlauf
(Befehlseinspritzzeitverlauf), eine optimale Soll-Einspritzzeitdauer
einer Befehlseinspritzzeitdauer bzw. Einspritzperiode und einen
optimalen Soll-Einspritzdruck (einen Befehls-Einspritzdruck) auf der Grundlage der
aus den verschiedenen Sensoren ausgegebenen Sensorsignalen. Die ECU 100 führt Befehle
einer Vielzahl von Injektoren (gemäß diesem Ausführungsbeispiel vier
Injektoren) (elektromagnetische Kraftstoffeinspritzventile), einer
Hochdruckkraftstoffzufuhrpumpe 3 und dergleichen zu, die
die Einspritzmenge, den Einspritzzeitverlauf, die Einspritzzeitdauer
und den Einspritzdruck steuern.
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Die
Brennkraftmaschine 1 ist eine Viertakt-Vierzylinder-Brennkraftmaschine
mit Zylindern, einem Zylinderkopf, einer Ölwanne und dergleichen. Ein
Ansauganschluss jedes Zylinders der Brennkraftmaschine 1 wird
durch ein Ansaugventil 11 geöffnet und geschlossen. Ein
Auslassanschluss (Abgasanschluss) jedes Zylinders der Brennkraftmaschine 1 wird
durch ein Abgasventil 12 geöffnet und geschlossen. Ein
mit einer Kurbelwelle 13 über einen Verbindungsstab verbundener
Kolben 14 ist gleitfähig
innerhalb jedes Zylinders angeordnet.
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Die
Injektoren 2 sind an dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine 1 entsprechend
den jeweiligen Zylindern angebracht. Jeder der Injektoren 2 weist
eine Kraftstoffeinspritzdüse,
ein elektromagnetisches Ventil (Nadelantriebseinrichtung, ein Solenoidbetätigungsglied),
eine Nadelvorspanneinrichtung wie eine Feder und dergleichen auf.
In der Kraftstoffeinspritzdüse
ist eine Düsennadel
innerhalb eines Düsenkörpers gleitfähig untergebracht,
der mit einer Einspritzöffnung
geformt ist, so dass die Düsennadel die
Einspritzöffnung öffnen oder
schließen
kann. Das elektromagnetische Ventil treibt die Düsennadel in eine Ventilöffnungsrichtung
an. Die Nadelvorspanneinrichtung spannt die Düsennadel in einer Ventilschließrichtung
vor.
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Die
Kraftstoffeinspritzung aus dem Injektor 2 zu der Brennkraftmaschine 1 wird
elektronisch durch Erregung und Abschalten des elektromagnetischen Ventils
gesteuert, das einen Kraftstoffdruck innerhalb einer Gegendrucksteuerungskammer
(einer Drucksteuerungskammer) eines mit der Düsennadel verbundenen Führungskolbens
(command piston) steuert. Wenn das elektromagnetische Ventil des
Injektors 2 eines bestimmten Zylinders offen ist, wird
der in einem Common-Rail 17 als Druckakkumulationskammer
bzw. Druckspeicherkammer akkumulierte Hochdruckkraftstoff in eine
Verbrennungskammer des bestimmten Zylinders eingespritzt. Intern
austretender Kraftstoff des Injektors 2 oder Ausstoßkraftstoff
aus der Drucksteuerungskammer (der zum Öffnen des Injektors 2 verwendete
Kraftstoff) wird über ein
Rückführrohr 33 zu
einem Kraftstofftank 15 zurückgeführt.
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Die
Zufuhrpumpe 3 ist eine Hochdruckzufuhrpumpe, um gesaugten
Kraftstoff unter hohem Druck zu setzen und um den Hochdruckkraftstoff
aus einem Ausstoßanschluss
zu dem Common-Rail 17 unter Druck zuzuführen. Die Zufuhrpumpe 3 weist eine
Förderpumpe
(eine Niedrigdruckförderpumpe) 6 zum
Ziehen des Kraftstoffs aus den Kraftstofftank 15 auf. Ein
Ansaugsteuerungsventil (lineares Solenoidbetätigungsglied) 7 ist
in einem Kraftstoffdurchlass angeordnet, der von der Förderpumpe 6 zu
der Druckkammer der Zufuhrpumpe 3 führt. Das Ansaugsteuerungsventil 7 ist
ein elektromagnetisches Betätigungsglied
zum Ändern
einer Kraftstoffausstoßmenge
(einer Pumpausstoßmenge,
einer Pumpdruckfördermenge)
des Kraftstoffs, das unter Druck aus der Zufuhrpumpe 3 zur
Common-Rail 17 befördert
wird, indem der Öffnungsgrad
des Kraftstoffdurchlasses (der Öffnungsgrad
des Kraftstoffdurchlasses, der Ventilöffnungsgrad) geregelt wird.
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Das
Ansaugsteuerungsventil 7 ist ein elektromagnetisches Ansaugmengensteuerungsventil, das
elektronisch durch ein aus der ECU 100 über eine Pumpantriebsschaltung 122 gemäß 2 ausgegebenes
Pumpenantriebssignal gesteuert wird, um die Menge des aus der Förderpumpe 6 in
die Druckkammer der Zufuhrkammer 3 gesaugten Kraftstoffs
zu regeln. Somit ändert
das Ansaugsteuerungsventil 7 den Kraftstoffeinspritzdruck
(einen Common-Rail-Druck) zum Einspritzen des Kraftstoffs aus den
jeweiligen Injektoren 2 in die jeweiligen Zylinder der
Brennkraftmaschine 1. Die Zufuhrpumpe 3 setzt
den aus dem Kraftstofftank 15 gesaugten Kraftstoff unter
Druck und führt
die durch die ECU 100 befohlene bzw. angewiesene Ausstoßmenge des
Kraftstoffs zu dem Common-Rail 17 unter Druck zu. Ein Kraftstoffdrucksensor 18 als
Kraftstoffdruckerfassungseinrichtung erfasst den Common-Rail-Druck in dem
Common-Rail 17. Die ECU 100 berechnet einen Pumpenantriebsbefehlswert
(einen elektrischen Pumpenantriebsstromwert) und einen Einspritzmengenbefehlswert
(einen impulsförmigen
Injektorantriebsstrom, ein Injektoreinspritzbefehlsimpuls).
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Die
Zufuhrpumpe 3 führt
den Hochdruckkraftstoff in den Common-Rail 17 über ein
Zufuhrrohr (ein Hochdruckrohr) 20 zu, um kontinuierlich
den Hochdruckkraftstoff in dem Common-Rail 17 bei dem Common-Rail-Druck
entsprechend dem Kraftstoffeinspritzdruck zu akkumulieren bzw. zu
speichern. Ein Rückführrohr 21 zum
Rückführen des Kraftstoffs
aus dem Common-Rail 17 zu dem Kraftstofftank 15 ist vorgesehen.
Ein Druckreduzierventil der normalerweise geschlossenen Bauart 22,
das in der Lage ist, einen Öffnungsgrad
des Rückführrohrs 21 zu
steuern, ist an dem Common-Rail 17 angebracht. Das Druckreduzierventil 22 wird
elektronisch durch einen aus der ECU 100 über eine
Druckreduzierventilantriebsschaltung ausgegebenen Druckreduzierventilantriebsstromwert
gesteuert. Das Druckreduzierventil 22 weist die Funktion
zum schnellen Reduzieren des Common-Rail-Drucks des Common-Rails 17 auf, wenn
das Fahrzeug verlangsamt wird oder wenn die Brennkraftmaschine gestoppt
wird. Anstelle des Druckreduzierventils 22 kann ein Druckbegrenzer zum
Entspannen des Kraftstoffdrucks in dem Common-Rail 17 zwischen
dem Common-Rail 17 und dem Rückführrohr 21 vorgesehen
werden, um zu verhindern, dass der Common-Rail-Druck einen eingestellten Grenzdruck überschreitet.
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Die
Injektoren 2, die Zufuhrpumpe 3 und der Common-Rail 17 bilden
eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung zur Zufuhr des Kraftstoffs in
die Brennkraftmaschine 1.
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Die
ECU 100 weist einen Mikrocomputer eines allgemein bekannten
Aufbaus mit Funktionen einer CPU zur Durchführung einer Steuerungsverarbeitung
und einer arithmetischen Verarbeitung, eine Speichereinrichtung
(einem Speicher wie einem ROM oder einem RAM) zum Speichern verschiedener
Arten von Programmen und Daten, eine Eingangsschaltung, einer Ausgangsschaltung,
eine Energieversorgungsschaltung, eine Injektorantriebsschaltung,
die Pumpenantriebsschaltung und dergleichen auf. Wie es in 2 gezeigt
ist, weist die ECU 100 einen Steuerungsabschnitt 110,
eine Kraftstoffeinspritzsystemantriebsschaltung 120, eine Maschinensteuerungsbetätigungsgliedschaltung 130 und
eine Sensorsignalempfangsschaltung 140 auf. Der Steuerungsabschnitt 110 weist
die CPU und die Speichereinrichtung auf und fungiert als Hauptabschnitt
der Steuerung. Die CPU führt
verschiedene Arten von arithmetischen Verarbeitungen wie eine Berechnung
der Einspritzmenge und des Einspritzzeitverlaufs des aus den Injektoren 2 eingespritzten Kraftstoffes
oder eine Berechnung der Zufuhrmenge des aus der Zufuhrpumpe 3 in
das Common-Rail 17 zugeführten Hochdruckkraftstoffs
auf der Grundlage der in dem ROM gespeicherten Programme sowie des
Betriebszustands der Brennkraftmaschine 1 und dergleichen
aus, die in das RAM eingegeben werden. Die Kraftstoffeinspritzsystemantriebsschaltung 120 weist
die Injektorantriebsschaltung 121 und die Pumpenantriebsschaltung 122 auf.
Die Injektorantriebsschaltung 121 gibt ein Ventilöffnungsantriebssignal zu
dem elektromagnetischen Ventil des Injektors 2 entsprechend
einem Befehlswert aus, das von dem Steuerungsabschnitt 110 bereitgestellt
wird. Die Pumpenantriebsschaltung 122 gibt ein Ventilschließantriebssignal
zu dem Ansaugsteuerungsventil 7 entsprechend einem von
dem Steuerungsabschnitt 110 bereitgestellten Befehlswert
aus. Die Maschinensteuerungsbetätigungsschaltung 130 gibt
Antriebssignale zu einem Betätigungsglied 40 einer
Drosselklappe 39, einem Betätigungsglied eines AGR-Ventils (Abgasrückführungsventils,
EGR-Ventils) 42 und dergleichen entsprechend von dem Steuerungsabschnitt 110 bereitgestellten
Befehlswerten aus. Die Sensorsignalempfangsschaltung 140 verarbeitet Ausgangssignale
verschiedener Sensoren, die mit dem Sensorsignalempfangsabschnitt 140 über Stecker
bzw. Verbinder verbunden sind. Somit werden Beschleunigung, Drehzahl,
Wassertemperatur, Ansauglufttemperatur, Umgebungsdruck, Ansaugluftdruck,
Kraftstofftemperatur und dergleichen erfasst.
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Ein
Sensorsignal (ein Spannungssignal), das aus dem Kraftstoffsensor 18 ausgegeben
wird, und aus einem Kraftstofftemperatursensor 34 und anderen
verschiedenen Sensoren ausgegebene Sensorsignale werden durch einen
A/D-Wandler von analoge Signale in digitale Signale umgewandelt
und werden dann dem Mikrocomputer der ECU 100 zugeführt. Wenn
ein Maschinenschlüssel
(engine key) an einer Zündposition
positioniert ist und ein Zündschalter
eingeschaltet wird, steuert die ECU 100 elektronisch die
Betätigungsglieder
der jeweiligen Steuerungsteile wie die elektromagnetischen Ventile
der Injektoren 2, das Ansaugsteuerungsventil 7 der
Zufuhrpumpe 3, das Betätigungsglied 40 zum
Antrieb der Drosselklapper 39, das AGR-Ventil 42 zur
Regelung einer Abgasrückführungsmenge
(einer AGR-Menge) und dergleichen auf der Grundlage der in dem Speicher
gespeicherten Steuerungsprogramme.
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Die
ECU 100 bestimmt den Einspritzzeitverlauf des Injektors 2 jedes
Zylinders und die Druckförderzeitdauer
der Zufuhrpumpe 3 unter Bezugnahme auf Kurbelwellenrotationsimpulssignale,
die von einem an der Kurbelwelle 13 angebrachten Kurbelwinkelsensor 4 ausgegeben
werden, und unter Bezugnahme auf Nockenwellenrotationsimpulssignale,
die von einem an einer Nockenwelle 23 angebrachten Nockenwinkelsensor 5 ausgegeben
werden. Auf diese Weise hält
die ECU 100 den Ist-Kraftstoffdruck in dem Common-Rail 17 (den
tatsächlichen
Common-Rail-Druck) auf den Befehleinspritzdruck. Der Kurbelwinkelsensor 4 ist
ein elektromagnetischer Rotationssensor mit einem Impulsgeberrotor
(einem Signalrotor) 24, einer elektromagnetischen Aufnahmespule,
einem Permanentmagneten und dergleichen. Der Impulsgeberrotor ist
aus einem magnetischen Material hergestellt und ist an der Kurbelwelle 13 der
Brennkraftmaschine 1 befestigt. Die elektromagnetische
Aufnahmespule ist derart angeordnet, dass sie einer äußeren umlaufenden
Oberfläche
des Zeitverlaufsrotors 24 zugewandt ist. Der Permanentmagnet
erzeugt einen magnetischen Fluss. Der Kurbelwinkelsensor 4 erfasst
einen Rotationswinkel der Kurbelwelle 13. Die ECU 100 erfasst
eine Maschinendrehzahl NE durch Messen von Zeitintervallen zwischen
den Kurbelwinkelsignalen (NE-Impulssignale). Eine Vielzahl konvexer
Zähne sind
an dem Impulsgeberrotor 24 mit jeweils einem vorbestimmten Winkel
(beispielsweise 10°)
gebildet. Die konvexen Zähne
nähern
sich und entfernen sich von der elektromagnetischen Aufnahmespule,
falls der Zeitverlaufsrotor 24 rotiert. Somit werden die
Kurbelwinkelsignale (die NE-Impulssignale) aus der elektromagnetischen
Aufnahmespule durch elektromagnetische Induktion ausgegeben. Der
Nockenwinkelsensor 5 ist ein elektromagnetischer Rotationssensor
mit einem Impulsgeberrotor (einem Signalrotor) 27, einer
elektromagnetischen Aufnahmespule, einem Permanentmagneten und dergleichen.
Der Impulsgeberrotor 27 ist aus einem magnetischen Material
hergestellt und ist an der Nockenwelle 23 der Brennkraftmaschine 1 befestigt.
Die elektromagnetische Aufnahmespule ist derart angeordnet, dass
sie äußeren umlaufenden Oberfläche des
Impulsgeberrotors 27 zugewandt ist. Der Permanentmagnet
erzeugt einen Magnetfluss. Der Nockenwinkelsensor 5 erfasst
einen Rotationswinkel der Nockenwelle 23. Eine Vielzahl
konvexer Zähne
sind an dem Impulsgeberrotor 27 an dem jeweils vorbestimmten
Winkel gebildet.
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Die
ECU 100 empfängt
Sensorsignale, die aus einem Fahrpedalpositionssensor 30 zum
Messen eines Betätigungsausmaßes eines
Fahrpedals (eines Fahrpedalbetätigungsgrads,
einer Fahrpedalposition), einem Kühlwassertemperatursensor 31 zur Erfassung
der Temperatur des Kühlwassers
der Brennkraftmaschine 1 und dergleichen ausgegeben werden.
Die ECU 100 weist eine Ausstoßmengensteuerungseinrichtung
zur Berechnung des optimalen Befehlseinspritzdrucks (des Soll-Kraftstoffdrucks PFIN)
entsprechend der Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine 1 und
zum Antrieb des Ansaugsteuerungsventils 7 der Zufuhrpumpe 3 über die Pumpenantriebsschaltung 122 auf.
Insbesondere berechnet die ECU 100 den Soll-Kraftstoffdruck
PFIN entsprechend der Maschinendrehzahl NE und der Befehlseinspritzmenge
QFIN. Um den Soll-Kraftstoffdruck PFIN zu erreichen, steuert die
ECU 100 die Druckfördermenge
(die Pumpenausstoßmenge)
des aus der Zufuhrpumpe 3 ausgestoßenen Kraftstoffs durch Steuern
des Pumpenantriebssignals (des elektrischen Pumpenantriebsstromwerts),
das zu dem Ansaugsteuerungsventil 7 der Zufuhrpumpe 3 ausgegeben
wird.
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Die
ECU 100 weist eine Funktion zur individuellen Steuerung
der Einspritzmenge des Kraftstoffs auf, der aus dem Injektor 2 in
jeden Zylinder eingespritzt wird. Genauer weist die ECU 100 eine Grundeinspritzmengenbestimmungseinrichtung, eine
Befehlseinspritzmengenbestimmungseinrichtung, eine Einspritzzeitverlaufsbestimmungseinrichtung,
eine Einspritzzeitdauerbestimmungseinrichtung und eine Injektorantriebseinrichtung
auf. Die Grundeinspritzmengenbestimmungseinrichtung weist die Funktion
zur Berechnung einer optimalen Grundeinspritzmenge Q entsprechend
der Maschinendrehzahl NE und der Fahrpedalposition ACCP auf der
Grundlage eines Kennfeldes auf, das durch eine vorab durchgeführte Untersuchung
und Messung erstellt wird. Die Befehlseinspritzmengenbestimmungseinrichtung
weist die Funktion zur Berechnung der Befehlseinspritzmenge QFIN
aus der Grundeinspritzmenge Q unter Berücksichtigung eines Einspritzmengenkorrekturwerts
auf. Der Einspritzmengenkorrekturwert wird entsprechend der durch
den Kühlwassertemperatursensor 31 erfassten Kühlwassertemperatur
THW oder einer durch den Kraftstofftemperatursensor 34 erfassten
Leckkraftstofftemperatur (Kraftstofftemperatur THF) berechnet. Die
Einspritzzeitverlaufsbestimmungseinrichtung weist die Funktion der
Berechnung des Befehlseinspritzzeitverlaufs TFIN entsprechend der
Befehlseinspritzmenge QFIN und der Maschinendrehzahl NE auf der
Grundlage eines Kennfeldes auf, das durch ein vorab durchgeführtes Experiment
und eine vorab durchgeführte
Messung erstellt wird. Die Einspritzzeitdauerbestimmungseinrichtung
weist eine Funktion zur Berechnung einer Erregungsimpulszeitdauer (Erregungsimpulsperiode),
eine Einspritzbefehlsimpulsperiode TQ des Injektors 2 entsprechend
dem Common-Rail-Druck MPC und der Befehlseinspritzmenge QFIN auf
der Grundlage eines Kennfeldes auf, das durch ein vorab durchgeführtes Experiment
und eine vorab durchgeführte Messung
erstellt wird. Die Injektorantriebseinrichtung weist die Funktion
zur Zufuhr des impulsförmigen elektrischen
Injektorantriebsstroms (des Injektoreinspritzbefehlsimpulses) zu
dem elektromagnetischen Ventil des Injektors 2 jedes Zylinders
von dem Befehlseinspritzzeitverlauf TFIN bis zum Verstreichen der
Einspritzbefehlsimpulszeitdauer TQ nach dem Befehlseinspritzzeitverlauf
TFIN auf.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
kann eine Mehrstufeneinspritzung (eine Multi-Einspritzung) durchführen, um
den Kraftstoff aus dem Injektor 4 in jeden Zylinder mehrfach
in einem Einspritztakt während
eines Verbrennungszyklus (eines Verbrennungstakts) der Brennkraftmaschine 1 einzuspritzen.
Der Verbrennungszyklus umfasst einen Ansaugtakt, einen Kompressionstakt,
einen Expansionstakt (einen Explosionstakt) und einen Abgastakt
in dieser Reihenfolge. Genauer führt
der Injektor 2 jedes Zylinders die Mehrfacheinspritzung,
um den Kraftstoff mehrfach einzuspritzen, während die Maschine 1 sich
um den Kurbelwellenwinkel von 720° (720°CA bzw. 720°KW) zweimal
rotiert. Die Mehrfacheinspritzung zur zweifachen Durchführung der
Einspritzungen während
eines Verbrennungstakts wird nachstehend als zweistufige Mehrfacheinspritzung
bezeichnet. Die Mehrfacheinspritzung zur dreifachen Durchführung der Einspritzungen
während eines
Verbrennungstakts wird nachstehend als dreistufige Mehrfacheinspritzung
bezeichnet. Die Mehrfacheinspritzung zur vierfachen Durchführung der
Einspritzungen wird nachstehend als vierstufige Mehrfacheinspritzung
bezeichnet. Die Mehrfacheinspritzung zur fünffachen Durchführung der
Einspritzungen während
eines Verbrennungstakts wird nachstehend als fünfstufige Mehrfacheinspritzung
bezeichnet. Das Kraftstoffeinspritzsystem gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
kann die Einspritzung in einer normalen Einspritzbetriebsart, der
Mehrfacheinspritzungsbetriebsart mit Voreinspritzung, der Mehrfacheinspritzungsbetriebsart
mit Vor- und Nach-Mehrfacheinspritzung oder
der Mehrfacheinspritzungsbetriebsart mit einer Nacheinspritzung
durchführen.
Wenn die Einspritzung in der normalen Einspritzbetriebsart durchgeführt wird,
wird lediglich eine Haupteinspritzung während eines Einspritztaktts
durchgeführt.
Wenn die Mehrfacheinspritzungsbetriebsart in der Voreinspritzung
durchgeführt
wird, wird eine Einspritzung mit kleiner Menge (einer Vor-Einspritzung)
vor der Haupteinspritzung durchgeführt. Wenn die Mehrfacheinspritzungsbetriebsart
mit Vor- und Nach-Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird, wird eine Vielzahl
von Einspritzungen mit kleiner Menge vor und nach der Haupteinspritzung
durchgeführt. Wenn
die Mehrfacheinspritzungsbetriebsart mit der Nacheinspritzung durchgeführt wird,
werden eine Vielzahl von Einspritzungen mit kleiner Menge nach der
Haupteinspritzung durchgeführt.
Die Haupteinspritzung (die durch einen Vorsprung "C" der durchgezogenen Linie in 5 gezeigt
ist, die eine Einspritzrate R angibt) wird hauptsächlich zur
Erzeugung des Drehmoments der Brennkraftmaschine 1 durchgeführt. Die
Einspritzmenge QM (QC) der Haupteinspritzung ist größer als
irgendeine der Einspritzmengen QA, QB, QD, QE der anderen Einspritzungen,
die durch die Vorsprünge
A, B, D und E der durchgezogenen Linie R in 5 gezeigt
sind, die während
eines Verbrennungstakts in der Voreinspritzungsbetriebsart, in der
Betriebsart mit Vor- und Nach-Mehrfacheinspritzungen
oder der Betriebsart mit der Nacheinspritzung durchgeführt werden.
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Die
ECU 100 bestimmt die Einspritzungsbetriebsart entsprechend
dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1. Genauer weist
die ECU 100 eine Einspritzbetriebsartbestimmungseinrichtung auf,
um eine optimale Einspritzbetriebsart entsprechend der Maschinendrehzahl
NE und der Fahrpedalposition ACCP auf der Grundlage eines Kennfeldes
zu bestimmen, das durch vorheriges Durchführen eines Experiments und
einer Messung erstellt wird.
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Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
wird die Einspritzbetriebsart der Mehrfacheinspritzung auf die fünfstufige
Mehrfacheinspritzbetriebsart eingestellt, wie es in 5 dargestellt
ist. Wie es in 5 gezeigt ist, werden die in
einer Mehrfacheinspritzung während
eines Verbrennungstakts durchgeführten
Einspritzungen als Einspritzung A, einer Einspritzung B, einer Einspritzung
C, einer Einspritzung D und einer Einspritzung E in dieser Reihenfolge
bezeichnet.
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Die
ECU 100 weist eine Mehrfacheinspritzungsberechnungseinrichtung
auf, um die Vor-Einspritzmenge QP und die Haupteinspritzmenge QM entsprechend
dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 zu berechnen,
wenn die Mehrfacheinspritzung in der Vor-Einspritzungsbetriebsart durchgeführt wird.
Genauer weist die ECU 100 eine Einrichtung auf, um die
Voreinspritzungsmenge QP entsprechend der Maschinendrehzahl NE und
der Soll-Einspritzmenge QFIN auf der Grundlage eines Kennfeldes
zu berechnen, das durch vorheriges Durchführen eines Experiments und
einer Messung erstellt wird, und um die Haupteinspritzmenge QM durch
Subtrahieren der Vor-Einspritzmenge QP von der Soll-Einspritzmenge
QFIN zu berechnen, wenn die Mehrfacheinspritzung in der Vor-Einspritzungsbetriebsart
durchgeführt
wird.
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Die
ECU 100 weist eine Intervallberechnungseinrichtung, um
ein Intervall INT zwischen der Vor-Einspritzung (Pilot-Einspritzung)
als vorhergehende Einspritzung und der Haupteinspritzung als spätere Einspritzung
entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 zu
berechnen, wenn die Mehrfacheinspritzung einschließlich zumindest drei
Einspritzungen durchgeführt
wird. Genauer weist die ECU 100 eine Einrichtung auf, um
das Einspritzintervall INT zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung
entsprechend der Maschinendrehzahl NE und der Soll-Einspritzmenge
QFIN auf der Grundlage eines Kennfeldes zu berechnen, das durch
vorheriges Durchführen
eines Experimentes und einer Messung erstellt wird, wenn die Mehrfacheinspritzung
in der Voreinspritzungsbetriebsart durchgeführt wird. Die ECU 100 weist
ebenfalls eine Einrichtung auf, um die Einspritzintervalle zwischen den
mehrfachen Voreinspritzungen entsprechend der Maschinendrehzahl
NE und der Soll-Einspritzmenge QFIN auf der Grundlage eines Kennfeldes
zu berechnen, das durch vorheriges Durchführen eines Experimentes und
einer Messung erstellt wird, wenn die Mehrfacheinspritzung in der
Betriebsart mit Vor- und Nach-Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird. Die
ECU 100 weist weiterhin eine Einrichtung auf, um die Einspritzintervalle
zwischen den mehrfachen Nacheinspritzungen entsprechend der Maschinendrehzahl
NE und der Soll-Einspritzmenge QFIN auf der Grundlage eines Kennfeldes
zu berechnen, das durch vorheriges Durchführen eines Experimentes und
einer Messung erstellt wird, wenn die Mehrfacheinspritzung in der
Nacheinspritzungsbetriebsart durchgeführt wird.
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Zur
Verbesserung der Steuerungsgenauigkeit der Kraftstoffeinspritzmenge
ist es vorzuziehen, eine Regelung des Werts des der Zufuhrpumpe 3 zugeführten Pumpenantriebsstroms
durchzuführen,
so dass der durch den Kraftstoffdrucksensor 18 erfasste Common-Rail-Druck
MPC innerhalb des Common-Rails 17 im Wesentlichen mit den
entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 eingestellten
Soll-Kraftstoffdruck PFIN übereinstimmt. Es
ist ebenfalls vorzuziehen, den Wert des elektrischen Pumpenantriebsstroms,
der dem Ansaugsteuerungsventil 7 zugeführt wird, durch eine Tastverhältnissteuerung
zu steuern. Beispielsweise kann eine hochgenaue digitale Steuerung
unter Verwendung der Tastverhältnissteuerung
erzielt werden, bei der ein Ein-/Aus-Verhältnis des Pumpenantriebssignals pro
Zeiteinheit (ein Erregungszeitverhältnis, ein Tastverhältnis) entsprechend
einer Abweichung ΔP
zwischen dem Common-Rail-Druck MPC und dem Soll-Kraftstoffdruck
PFIN geregelt wird, und der Ventilöffnungsgrad des Ansaugsteuerungsventils 7 dementsprechend
geändert
wird.
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Das
Abgas, das durch die innerhalb der Zylinder durchgeführte Verbrennung
erzeugt wird, gelangt durch ein Abgasrohr 35 und treibt
eine Turbine eines Turboladers mit variabler Düse (VNT, variable nozzle turbo
charger) 36 während
des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 an und wird dann über einen Kondensator
und einen Schalldämpfer
ausgestoßen. Der
Betrieb des VNT 36 wird auf der Grundlage eines Signals
eines Ansaugluftdrucksensors 47 und eines Signals eines
VNT-Antriebsmengensensors 37 gesteuert. Durch den VNT 36 aufgeladene
Ansaugluft wird in die jeweiligen Zylinder über ein Ansaugrohr 38 eingeführt. Die
Drosselklappe 39 ist in dem Ansaugrohr 38 angeordnet.
Ein Öffnungsgrad
der Ansaugklappe 39 wird durch das Betätigungsglied 40 geregelt,
das durch ein aus der ECU 100 ausgegebenes Signal betrieben
wird.
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Das
Ansaugrohr 38 ist mit einem Abgasrückführungsrohr 41 zum
Führen
von Abgas-Rückführungsgas
(AGR-Gas) oder eines Teils des durch das Abgasrohr 35 strömenden Abgases
in das Ansaugrohr 38 verbunden. Das AGR-Ventil 42 für ein Abgasrückführungssystem
ist an einer Verbindung zwischen dem Abgasrückführungsrohr 41 und
dem Ansaugrohr 38 angeordnet. Ein AGR-Gas-Kühler 43 zum
Kühlen
des AGR-Gases ist
in dem Abgasrückführungsrohr 41 angeordnet.
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Eine
AGR-Menge oder eine Menge des AGR-Gases wird auf der Grundlage von
Signalen geregelt, die aus einem Ansaugluftmengensensor (einem Luftströmungsmesser:
AFM) 44, einem Ansauglufttemperatursensor 45 und
einem AGR-Ventilöffnungsgradsensor
(einem AGR-Ventilanhebungsabstandsensor) 46 ausgegeben
werden. Das AFM 44 erfasst die Ansaugluftmenge unter Verwendung
eines Potentiometers und gibt die Ansaugluftmenge in Form eines
Spannungsverhältnisses
aus. Der Ansauglufttemperatursensor 45 erfasst die Temperatur der
Ansaugluft. Der AGR-Ventilöffnungsgradsensor 46 erfasst
einen Ventilöffnungsgrad
(einen Abhebungsabstand) des AGR-Ventils 42. Der Ventilöffnungsgrad
(der Anhebungsabstand) des AGR-Ventils 42 wird linear gesteuert,
um die AGR-Menge mit einem Wert in Übereinstimmung zu verringern,
der zur Verringerung der Emission für jeden Betriebszustand der
Brennkraftmaschine 1 eingestellt ist. Dann wird das AGR-Gas
aus dem Abgasrohr 35 in die Ansaugluft eingemischt, die
durch das Ansaugrohr 38 gelangt und wird in die jeweiligen
Zylinder der Brennkraftmaschine 1 gesaugt.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, weist die Injektorantriebsschaltung 121 der
ECU 100 eine Ladeschaltung 121a, ein Entladesteuerschaltelement 121b, und
eine Entladesteuerungsschaltung 121c auf. Die Ladeschaltung 121a hebt
und akkumuliert eine Batteriespannung an, die von einer fahrzeugeigenen Batterie
(einer fahrzeugeigenen Energieversorgung) angelegt wird. Das Entladesteuerungsschaltelement 121b steuert
die elektrische Entladung. Die Entladesteuerungsschaltung 121c steuert
das Ein- und Ausschalten (Verbinden und Trennen) des Entladesteuerungsschaltelementes 121b.
Die Ladeschaltung 121a, das Entladesteuerungsschaltelement 121b und
die Entladesteuerungsschaltung 121c bilden eine Schaltung
zur Erzeugung eines anfänglichen maximalen
elektrischen Stroms zur unmittelbaren Zufuhr einer hohen Spannung
und eines großen elektrischen
Stroms zu dem elektromagnetischen Ventil des Injektors 2.
Wie es in 7 gezeigt ist, stellt die Schaltung
zur Erzeugung eines anfänglichen
maximalen elektrischen Stroms einen maximalen Anfangsstromanteil
(-abschnitt) eines Erregungsstromsignalverlaufs des Antriebssignals
(des Antriebsstroms I) bereit, der dem Injektor 2 entsprechend
jeder Einspritzung aus der Vielzahl der Einspritzungen zugeführt wird,
die während
eines Verbrennungstakts ausgeführt
werden. Genauer schaltet die Entladesteuerungsschaltung 121c das
Entladesteuerungsschaltelement 121b aus, falls das Antriebssignal
aus dem Steuerungsabschnitt 110 der Entladesteuerungsschaltung 121c zugeführt wird. Falls
dann der Wert des Antriebsstroms des Injektors 2, der durch
einen Stromerfassungsabschnitt erfasst wird, einen vorbestimmten
Schwellwert (einem Entladestoppschwellwert) (beispielsweise 17A)
erreicht, schaltet die Entladesteuerungsschaltung 121c das Entladesteuerungsschaltelement 121d aus.
Wie es in 7 gezeigt ist, weist die Injektorantriebsschaltung 121 eine
Konstantstromsteuerungsschaltung zum Schalten des Werts des dem
Injektor 2 zugeführten
Antriebsstroms zwischen zwei Stufen auf, um den Antriebsstrom zwischen
zwei Werten in einem Konstantstromzustand zu schalten. Die Konstantstromsteuerungsschaltung
weist ein Konstantstromsteuerungsschaltelement, an das die Batteriespannung
angelegt wird, und eine zweistufige Stromsteuerungsschaltung zur
Steuerung des Ein- und Ausschaltens (Verbindens und Trennens) des
Konstantstromsteuerungsschaltelements auf.
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Die
Ladeschaltung 121a weist eine Spule, ein Ladesteuerungsschaltelement
und einen Ladekondensator auf. Das Ladesteuerungsschaltelement führt ein
Verbinden und Trennen (Einschalten und Ausschalten) der Spule durch.
Der Ladekondensator speichert eine durch das Verbinden und Trennen
der Spule erzeugte Spannung. Die Ladeschaltung 121a stellt
eine Wärme
erzeugende Schaltung bereit. Das Ladesteuerungsschaltelement 121b und
das Konstantstromsteuerungsschaltelement werden durch ein Halbleiterelement
wie eine MOSFET bereitgestellt und bilden ebenfalls ein Wärme erzeugendes
Element.
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Ein
Temperatursensor 60 als Temperaturerfassungseinrichtung
(ECU-Temperaturerfassungseinrichtung)
zur Erfassung der Temperatur der Wärme erzeugenden Schaltung und
des Wärme
erzeugenden Elementes ist innerhalb der Injektorantriebsschaltung 121 angeordnet.
Der Temperatursensor 60 kann derart angeordnet sein, dass
der Temperatursensor 60 direkt die Injektorantriebsschaltung 121 berührt. Alternativ
dazu kann der Temperatursensor 60 in einem indirekten Bereich
(einer Stelle in der Nähe
der Injektorantriebsschaltung 121) angeordnet sein, wo
der Temperatursensor 60 direkt die Temperatur einer spezifischen
Schaltung oder eines spezifischen Elementes erfassen kann, die bzw.
das innerhalb der Injektorantriebsschaltung 121 angeordnet ist.
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Als
Einrichtung zur Erfassung der Temperatur des Injektors 2 (genauer,
der Temperatur des elektromagnetischen Ventils, dem der Antriebsstrom zugeführt wird)
weist die ECU 100 eine Injektortemperaturschätzeinrichtung
zum Schätzen
einer Wärmeerzeugungsmenge
oder einer Temperatur des Injektors 2 auf, indem ein Widerstandswert
des elektromagnetischen Ventils (des Solenoiden) erfasst wird. Anstelle
der Erfassung des Widerstandswerts des Injektors 2 kann
die Injektortemperaturschätzeinrichtung
ein Temperatursignal empfangen, das aus dem in dem Rückführrohr 33,
durch das der interne Leckkraftstoff des Injektors 2 ausgestoßen wird,
angeordneten Kraftstofftemperatursensor 34 (gemäß 1) ausgegeben
wird.
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Die
ECU 100 ist in einem Maschinenraum oder in einem Fahrzeugraum
(einer Insassenkabine) entsprechend den Anforderungen für das Fahrzeug und
dergleichen eingebaut.
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In
dem Fall, in dem die ECU 100 in dem Maschinenraum eingebaut
ist, können
die Wärmeerzeugungsmenge
des Injektors 2, die Ansauglufttemperatur und die Fahrzeuggeschwindigkeit
als Faktoren angesehen werden, die sich auf die Wärmeerzeugung
der ECU 100 beziehen. Der Injektor 2 erzeugt die
Wärme entsprechend
der Einspritzbetriebsart (der Einspritzungsanzahl) und der Dauer
der Antriebszeitdauer (die Einspritzmenge) des Injektors 2. Die
externe Luft als Kühlmedium
wird in den Maschinenraum entsprechend dem Fahrzeugfahrzustand wie
die Fahrzeuggeschwindigkeit eingeführt. In dem Fall, dass die
ECU 100 in dem Fahrzeugraum angebracht ist, können die
Wärmeerzeugungsmenge
des Injektors entsprechend der Einspritzbetriebsart und die Einspritzmenge
des Injektors 2 als Hauptfaktoren angesehen werden, die
sich auf die Wärmeerzeugung
der ECU 100 beziehen.
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Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist die ECU 100 in dem Maschinenraum eingebaut.
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Nachstehend
ist ein Einspritzsteuerungsverfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben.
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In 4 gibt
die Abszisse die Maschinendrehzahl NE an und gibt die Ordinate die
Einspritzmenge Q an. 4 zeigt Einspritzcharakteristiken entsprechend
dem Drehmomentverhalten der Brennkraftmaschine 1. Die durchgezogene
Linie in 4 zeigt eine maximale Einspritzmenge
in Bezug auf jede Maschinendrehzahl NE an. In einem Bereich mit hoher
Last, der durch einen Bereich "a" in 4 gezeigt
ist, ist eine Erhöhung
des Drehmoments erforderlich. Daher ist in dem Bereich mit hoher
Last "a" zur Verringerung
des Rauchs durch Durchführung
einer Vormischungs-Verbrennung die dreistufige Mehrfacheinspritzung
(die Mehrfacheinspritzung in der dreistufigen Einspritzbetriebsart)
erforderlich. In dem Bereich mit hoher Last "a" werden
die Einspritzungen dreimal während
eines Verbrennungstakts durchgeführt,
wobei die Haupteinspritzmenge QM groß ist. Daher besteht eine Möglichkeit,
dass die Wärmeerzeugungsmenge
der ECU 100 (genauer die Wärmeerzeugungsmenge der Injektorantriebsschaltung 121)
in diesem Bereich erhöht
ist. Außerdem
tendiert die Wärmeerzeugung
des Solenoiden des Injektors 2 dazu, sich in diesem Bereich
zu erhöhen.
In einem Bereich mit maximaler Maschinendrehzahlsteuerung, der durch
einen Bereich "II" in 4 gezeigt
ist, wird in Bezug auf das Ausgangsverhalten wie üblich lediglich
die Haupteinspritzung durchgeführt,
um die Einspritzzeitdauer zu verkürzen. In einem Startbereich,
der durch den Bereich "I" in 4 gezeigt
ist, wird die Einspritzmenge Q auf eine Starteinspritzmenge eingestellt.
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Falls
der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 sich ändert, wie
es durch eine Pfeilmarkierung in 4 von dem
Bereich "a" auf eine niedrigere Drehzahl
und einen Bereich mit einer kleineren Einspritzmenge, der durch
einen Bereich "b" gezeigt ist, sich ändert, nachdem
die ECU 100 in dem Bereich "a" betrieben
worden ist und die Wärme
erzeugt, ist ein Temperaturanstieg aufgrund der Wärmeerzeugung
der ECU 100 zu erwarten, da die Einspritzbetriebsart in
dem Bereich mit niedriger Drehzahl und kleiner Einspritzmenge die
fünfstufige
Mehrfacheinspritzungsbetriebsart ist. Weiterhin ist die Fahrzeuggeschwindigkeit
niedrig und ist die Strömungsrate der
in den Maschinenraum eingeführten
externen Luft gering. Daher ist zu erwarten, dass der Kühleffekt
durch die externe Luft entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit
zur Unterdrückung
des Temperaturanstiegs der ECU 100 reduziert ist. Somit
ist ein Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 zu erwarten,
in dem die Unterbindung der Wärmeerzeugung der
ECU 100 schwierig ist.
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In
Schritt S201 eines in 3 gezeigten Flussdiagramms empfängt die
ECU 100 ein aus dem ECU-Temperatursensor 60 ausgegebenes
Signal und erfasst die Temperatur TECU der
ECU 100 (genauer die Temperatur der Injektorantriebsschaltung 121).
Genauer empfängt
die ECU 100 das Ausgangssignal des ECU-Temperatursensors 60 periodisch
(beispielsweise mit einem Zeitintervall oder einem Erfassungsintervall
von 0,5 Sekunden) und erfasst kontinuierlich den Übergang
(Wechsel) der Temperatur der ECU 100 (die ECU-Temperatur
TECU). Dann wird bestimmt, ob ein gegenwärtiger Wert
TECU(j) der gegenwärtig erfassten ECU-Temperatur
TECU eine vorbestimmte Temperatur TSET überschreitet. Falls
das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S201 NEIN ist, geht das Programm
zu Schritt S202 über.
In Schritt S202 führt
die ECU 100 die Einspritzung in einer optimalen Betriebsart
entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 durch.
Dann wird das Programm beendet. Falls das Ergebnis der Bestimmung
in Schritt S201 JA ist, geht das Programm zu Schritt S203 über.
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Die
vorbestimmte Temperatur TSET ist eine beliebige
Temperatur, die eingestellt ist, um eine Einspritzbegrenzungssteuerung
(die nachstehend beschrieben ist) durchzuführen, bevor eine Wärmeerzeugungsgrenze
der ECU 100 erreicht ist. Die vorbestimmte Temperatur TSET kann auf eine Temperatur (Tk – ΔT) eingestellt
werden, die um einen Toleranzwert ΔT niedriger als die Wärmeerzeugungsgrenztemperatur
Tk der ECU 100 ist. Alternativ dazu kann die vorbestimmte
Temperatur TSET auf eine Temperatur Tk/K
eingestellt werden, die durch Teilen der Wärmeerzeugungsgrenztemperatur
Tk um einen Spielraumkoeffizienten K (K > 1) erhalten wird.
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In
Schritt S203 wird bestimmt, ob die zum gegenwärtigen Zeitpunkt erfasste ECU-Temperatur
TECU(j) größer als ein Wert TECU(j – 1) der
zu einem vorherigen Zeitpunkt erfassten ECU-Temperatur TECU ist. Falls das Ergebnis der Bestimmung
in Schritt S203 NEIN ist, geht das Programm zu Schritt S204 über. In
Schritt S204 wird die gegenwärtig
durchgeführte
Einspritzsteuerung fortgesetzt (die optimale Betriebsart oder die
Einspritzung unter der Einspritzbegrenzungssteuerung, die seit der
letzten Steuerungsverarbeitung durchgeführt worden ist). Falls das
Ergebnis der Bestimmung in Schritt S203 JA ist, geht das Programm
zu Schritt S205 über.
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Alternativ
dazu kann in Schritt S203 bestimmt werden, ob eine Differenz zwischen
der vorhergehend erfassten ECU-Temperatur
TECU(j – 1)
und einer gegenwärtig
erfassten ECU-Temperatur
TECU(j) (oder ein Anstieg von der vorhergehenden ECU-Temperatur
TECU(j – 1)
zu der gegenwärtigen ECU-Temperatur
TECU(j) einen vorbestimmten Wert ΔT überschreitet.
Der Wert ΔT
kann auf Null eingestellt sein oder eine beliebige positive Zahl
sein. Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist der Wert ΔT
auf Null eingestellt. Es ist vorzuziehen, den Wert ΔT auf einen
vorbestimmten Wert einzustellen, der größer als ein anderer vorbestimmter
Wert Δtt
eines Fehlers in der Schätzung
der ECU-Temperatur TECU ist. Der vorbestimmte
Wert Δtt
wird entsprechend einer Variation in einem Ausgangssignal des ECU-Temperatursensors 60 und
eines arithmetischen Fehlers der ECU 100 bestimmt, die
das Ausgangssignal des ECU-Temperatursensors 60 empfängt und
die ECU-Temperatur TECU schätzt.
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Schritt
S201 und Schritt S203 bilden eine ECU-Temperaturüberwachungseinrichtung zur Überwachung
eines Änderungspunkts
zur Unterbindung der Erhöhung
der ECU-Temperatur
TECU. Der Änderungspunkt wird erreicht,
oder eine Begrenzungsbedingung wird erfüllt, wenn die ECU-Temperatur TECU die vorbestimmte Temperatur TSET überschreitet
und der Anstieg der ECU-Temperatur TECU während einer vorbestimmten
Zeitdauer den vorbestimmten Wert Δtt überschreitet.
Schritt S201 und Schritt S203 bilden ebenfalls eine ECU- Wärmeerzeugungsbestimmungseinrichtung
zur Bestimmung, ob die ECU-Temperatur TECU die
vorbestimmte Temperatur TSET überschreitet
und weiterhin ansteigt.
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Falls
in Schritt S201 und Schritt S203 bestimmt wird, dass die ECU-Temperatur
TECU die vorbestimmte Temperatur TSET überschreitet
und der Anstieg gegenwärtig
anhält,
wird in Schritt S205 bestimmt, ob die gegenwärtige Mehrfacheinspritzbetriebsart
die fünfstufige
Mehrfacheinspritzbetriebsart ist, oder ob die Anzahl N der Einspritzstufen
(die Anzahl N der Einspritzungen) der Mehrfacheinspritzungen 5 ist.
Falls das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S205 JA ist, geht das
Programm zu Schritt S206 über.
Falls das Ergebnis in Schritt S205 NEIN ist, geht das Programm zu
Schritt S207 über.
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In
Schritt S206 wird eine Einspritzbegrenzung der fünfstufigen Mehrfacheinspritzung
(der Mehrfacheinspritzung in der fünfstufigen Mehrfacheinspritzungsbetriebsart)
untersucht. Die Einspritzung E und die fünfte Einspritzung in der fünfstufigen
Mehrfacheinspritzung wird zur Zufuhr von unverbranntem Kohlenwasserstoff
zu einem Katalysator zusammen mit dem Abgas durchgeführt, das durch
die Verbrennung in dem Zylinder erzeugt wird. Zur Prioritisierung
des Schutzes der ECU 100 gegenüber der Regeneration des Katalysators
wird zunächst
die Einspritzmenge QE der Einspritzung E verringert. Genauer wird
ein Soll-Einspritzbefehlswert der Einspritzung E oder die Dauer
des Antriebssignals (des Antriebsimpulses) zum Antrieb des Injektors 2 zur
Durchführung
der Einspritzung E in Schritt S206 um eine vorbestimmte Größer verringert.
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Falls
in Schritt S201 und Schritt S203 wiederholt bestimmt wird, dass
die ECU-Temperatur TECU die vorbestimmte
Temperatur TSET überschreitet und der Anstieg
anhält,
obwohl die Einspritzmenge QE um die vorbestimmte Größer verringert
worden ist, wird die zu verringernde Einspritzmenge QE schließlich Null.
Als Ergebnis wird die Einspritzung E begrenzt (Einspritzung E wird
entfernt).
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In
Schritt S207 wird bestimmt, ob die gegenwärtige Mehrfacheinspritzungsbetriebsart
die vierstufige Mehrfacheinspritzungsbetriebsart ist, oder ob die Anzahl
N der Einspritzstufen (die Anzahl N der Einspritzungen) der Mehrfacheinspritzung
vier ist. Falls das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S207 JA ist, geht
das Programm zu Schritt S208 über.
Falls das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S207 NEIN ist, geht
das Programm zu Schritt S209 über.
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In
Schritt S208 wird die Einspritzungsbegrenzung der vierstufigen Mehrfacheinspritzungsbetriebsart
untersucht. In einem Betriebsbereich der Brennkraftmaschine 1,
in dem die vierstufige Mehrfacheinspritzungsbetriebsart verwendet
wird, besteht die Möglichkeit,
dass das Abgas unter den Abgasregulierungen ein Problem wird. Insbesondere
gibt es in diesem Betriebsbereich eine Abgasuntersuchungsbetriebsart.
Die Einspritzungen A, B werden vor der Einspritzung C zur Verringerung
des Verbrennungsgeräusches
durchgeführt,
während
eine Verschlechterung des Kohlenwasserstoffausstoßes und des
Kraftstoffverbrauchs minimiert werden. Da die Einspritzung A (die
erste Einspritzung unter den Einspritzungen in der vierstufigen
Mehrfacheinspritzung) ein Hauptgrund für das Verbrennungsgeräusch ist, wird
die Einspritzmenge QA der Einspritzung A verringert. Genauer wird
der Soll-Einspritzbefehlswert der Einspritzung A oder die Dauer
des Antriebssignals (des Antriebsimpulses) der Einspritzung A um eine
vorbestimmte Größe verringert.
Falls in Schritt S201 und Schritt S203 wiederholt bestimmt wird, dass
die ECU-Temperatur TECU die vorbestimmte Temperatur
TSET überschreitet
und der Anstieg anhält,
obwohl der Soll-Einspritzbefehlswert oder die Länge des Antriebssignals um
die vorbestimmte Größer verringert
worden ist, wird die Einspritzmenge QA der Einspritzung A schließlich Null.
Als Ergebnis wird die Einspritzung A begrenzt (die Einspritzung
A wird beseitigt).
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In
Schritt S209 wird bestimmt, dass die gegenwärtige Mehrfacheinspritzungsbetriebsart
die dreistufige Mehrfacheinspritzungsbetriebsart ist, oder dass
die Anzahl N der Einspritzungsstufen (die Anzahl N der Einspritzungen)
drei ist. Dann geht das Programm zu Schritt S210 über.
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In
Schritt S210 wird die Einspritzungsbegrenzung der Mehrfacheinspritzung
in der dreistufigen Mehrfacheinspritzungsbetriebsart untersucht. Diese
dreistufige Mehrfacheinspritzungsbetriebsart wird hauptsächlich in
einem Bereich mit hoher Einspritzmenge und hoher Drehzahl (oder
mittlerer Drehzahl und hoher Drehzahl) verwendet. In diesem Bereich
ist das durch das Antriebssystem der Brennkraftmaschine oder durch
die Struktur der Brennkraftmaschine erzeugte Geräusch stärker als das Verbrennungsgeräusch. Weiterhin
ist dieser Betriebsbereich, der die dreistufige Mehrfacheinspritzungsbetriebsart
verwendet, von dem Betriebsbereich entfernt, der die vierfache Mehrfachbetriebsart
verwendet, in der das Abgas ein Problem unter dem gegenwärtigen Abgasregulierungen
wird. Die Einspritzung D wird unmittelbar nach der Einspritzung
C zur Verringerung des Ausstoßes
von Rauch und des Kohlenwasserstoffs und zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs
durch vollständiges
Verbrennen von unverbranntem Gas durchgeführt. Die Einspritzung B und die
Einspritzung D werden bis zum letzten gehalten, um ein minimales
Leistungsvermögen
in Bezug auf das Abgas und das Verbrennungsgeräusch beizubehalten. Daher werden
die Einspritzmenge QB und die Einspritzmenge QD der Einspritzung
B und der Einspritzung D der dreistufigen Mehrfacheinspritzung (die
erste Einspritzung und die dritte Einspritzung unter den Einspritzungen
der dreistufigen Mehrfacheinspritzung) jeweils reduziert.
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Die
Einspritzungen B und D tragen ebenfalls zur Drehmomenterzeugung
bei. Daher wird, falls die Einspritzungen B und D entfernt (beseitigt)
werden, eine Drehmomentunebenheit verursacht, so dass eine Erschütterung
für den
Fahrer verursacht wird. Daher ist es vorzuziehen, oberste Priorität auf die
Beseitigung der Drehmomentunebenheiten zu geben, und den Einspritzzeitverlauf
(Einspritzzeitpunkt) sowie die Einspritzmenge QC der Einspritzung
QC und die Einspritzzeitverläufe
TB und TD der Einspritzungen B und D zu korrigieren. Selbst wenn
eine Verringerung der Einspritzmenge QB oder der Einspritzmenge
QD das Abgas und das Verbrennungsgeräusch zu einem gewissen Ausmaß beeinträchtigt, können die
Stickstoffoxide in dem Abgas verringert werden und kann das Verbrennungsgeräusch gemildert
werden, indem der Einspritzzeitverlauf (Einspritzzeitpunkt) derart
korrigiert wird, dass beispielsweise der Einspritzzeitverlauf verzögert wird.
Bei dieser Korrektur wird eine Korrekturgröße des Einspritzzeitverlaufs
justiert, um einen optimalen Einspritzzeitverlauf entsprechend der
Anforderung durch den Fahrer oder durch den Betriebszustand zu erzielen.
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Die
Steuerungsverarbeitung der Schritte von Schritt S205 bis Schritt
S210 bilden eine Einspritzbegrenzungseinrichtung zur Begrenzung
einer spezifischen Einspritzung aus den Mehrfacheinspritzungen, die
während
eines Verbrennungstakts durchgeführt werden,
wenn der Änderungspunkt
durch die ECU-Wärmeerzeugungsbestimmungseinrichtung (die
ECU-Temperaturüberwachungseinrichtung) S201
und S203 erfasst wird, oder wenn bestimmt wird, dass die ECU-Temperatur
TECU die vorbestimmte Temperatur TSET überschreitet
und der Anstieg anhält.
Schritt S205, Schritt S207 und Schritt S209 bilden eine Einspritzbetriebsartspezifizierungseinrichtung
zur Bestimmung der Einspritzungszahl (der Anzahl der Stufen) der
Mehrfacheinspritzung, wenn bestimmt wird, dass die ECU-Temperatur
TECU die vorbestimmte Temperatur TSET überschreitet
und der Anstieg anhält.
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Nachstehend
sind die Wirkungen gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
beschrieben.
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Die
ECU 100 weist den Temperatursensor 60 zur Erfassung
oder zum Schätzen
der Temperatur der Injektorantriebsschaltung 121 einschließlich der Wärme erzeugenden
Schaltung und des Wärme
erzeugenden Elementes auf. Dementsprechend kann die ECU-Temperatur
TECU (die Temperatur der Injektorantriebsschaltung 121),
die entsprechend der Einspritzungsanzahl der Mehrfacheinspritzung
(der Anzahl der Einspritzstufen oder die Anzahl der Einspritzungen
pro Verbrennungstakt) präzise
erfasst oder geschätzt
werden. Weiterhin weist das Kraftstoffeinspritzsystem die Einspritzungsbegrenzungseinrichtung
S205 bis S210 auf, um die spezifische Einspritzung aus den mehrfachen
Einspritzungen zu begrenzen, die während eines Verbrennungstakts durchgeführt werden.
Dementsprechend kann lediglich die spezifische Einspritzung begrenzt
werden, ohne dass alle Einspritzungen der Mehrfacheinspritzung außer der
Haupteinspritzung begrenzt werden, wie es der Fall im Stand der
Technik ist. Als Ergebnis kann der Anstieg der Temperatur der ECU
unterbunden werden, während
der Einfluss auf das Abgas und das Verbrennungsgeräusch minimiert
wird.
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Die
Einspritzbegrenzungseinrichtung S205 bis S210 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
verringert die Einspritzmenge der spezifischen Einspritzung um eine
vorbestimmte Größe. Die
Dauer des Injektorantriebssignals (des Antriebsimpulses) der spezifischen
Einspritzung kann durch Verringerung der Einspritzmenge verringert
werden. Dementsprechend kann die Wärmeerzeugungsgröße der ECU 100 (genauer,
die Wärmeerzeugungsgröße der Injektorantriebsschaltung 121)
dementsprechend verringert werden. Selbst wenn die Wirkung der Verringerung
der Wärmeerzeugungsgröße der ECU 100,
die durch Verringerung der Einspritzmenge der spezifischen Einspritzung
um die vorbestimmte Größe erzielt
wird, klein ist, kann die spezifische Einspritzung durch periodische Überwachung der
ECU-Temperatur TECU mit der ECU-Temperaturüberwachungseinrichtung
S201 und S203 und durch wiederholtes Verringern der Einspritzmenge
der spezifischen Einspritzung begrenzt werden.
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Weiterhin
bestimmt die Einspritzbegrenzungseinrichtung S205 bis S210 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
die spezifische Einspritzung, deren Einspritzbegrenzung durchgeführt wird, für jede Einspritzstufenanzahl
(jede Einspritzungsanzahl) der durch die Einspritzbetriebsartspezifizierungseinrichtung
S205, S207 und S209 spezifizierten Mehrfacheinspritzungsbetriebsart.
Daher kann, selbst wenn die Einspritzstufenanzahl als Ergebnis der
wiederholten Verringerung der Einspritzmenge der spezifischen Einspritzung
verringert wird, der Betrieb zur Verringerung der Einspritzmenge
oder zur Begrenzung der Einspritzung selbst solange durchgeführt werden,
wie in Schritt S201 und S203 bestimmt wird, dass die ECU-Temperatur
TECU die vorbestimmte Temperatur TSET überschreitet
und der Anstieg anhält,
oder bestimmt wird, dass die Wirkung der Verringerung der Wärmeerzeugungsgröße der ECU 100 unzureichend
ist.
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Der
Anstieg der Temperatur der ECU 100 kann unterbunden werden,
indem die Wärmeerzeugung
der ECU 100 unterbunden wird, selbst wenn die ECU 100 in
einer unvorteilhaften Umgebung des Maschinenraums angebracht ist,
oder selbst wenn die Brennkraftmaschine 1 sich in einem
unvorteilhaften Betriebszustand befindet, in dem das Fahrzeug plötzlich verlangsamt
wird, wie es durch die Pfeilmarkierung in 4 beispielsweise
gezeigt ist.
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Weiterhin
verringert die Einspritzbegrenzungseinrichtung S205 bis S210 die
Einspritzmenge QE der Einspritzung E (der fünften Einspritzung), falls die
Einspritzungsanzahl (die Stufenanzahl) N der Mehrfacheinspritzung
fünf ist
(N = 5), wenn bestimmt wird, dass die ECU-Temperatur TECU die
vorbestimmte Temperatur TSET überschreitet
und der Anstieg anhält.
Die Einspritzungsbegrenzungseinrichtung S205 bis S210 verringert
die Einspritzmenge QA der Einspritzung A (die erste Einspritzung),
falls die Einspritzungsanzahl (die Stufenanzahl) N der Mehrfacheinspritzung
vier ist (N = 4), wenn bestimmt wird, dass die ECU-Temperatur TECU die vorbestimmte Temperatur TSET überschreitet
und der Anstieg anhält.
Die Einspritzungsbegrenzungseinrichtung S205 bis S210 verringert
die Einspritzmenge QB und die Einspritzmenge QD der Einspritzungen
B und D (der ersten und dritten Einspritzungen), falls die Einspritzungsanzahl
(die Stufenanzahl) N der Mehrfacheinspritzungen drei ist (N = 3),
wenn bestimmt wird, dass die ECU-Temperatur TECU die
vorbestimmte Temperatur TSET überschreitet
und der Anstieg anhält.
Als Ergebnis kann der Anstieg der Temperatur der ECU 100 unterbunden
werden, während
der Einfluss auf das Abgas und das Verbrennungsgeräusch minimiert wird.
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Die
Einspritzungsbegrenzungseinrichtung S205 bis S210 sollte vorzugsweise
eine Einspritzzeitverlaufskorrektureinrichtung aufweisen, die in
der Lage ist, den Einspritzzeitverlauf der Einspritzung B und der
Einspritzung D jeweils zu ändern,
wenn die Stufenanzahl N gleich drei ist (N = 3). Somit kann die Einspritzzeitverlaufskorrektureinrichtung
den Einspritzzeitverlauf auf einen optimalen Einspritzzeitverlauf
entsprechend der Anforderung des Fahrers oder des Betriebszustands
steuern bzw. regulieren.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem weist die ECU-Temperaturerfassungseinrichtung wie
den Temperatursensor 60 auf, der in der Lage ist, präzise die
ECU-Temperatur TECU zu erfassen, selbst
wenn die ECU 100 in den Maschinenraum oder in dem Fahrzeugraum
eingebaut ist. Daher kann der Wärmeerzeugungszustand
der Injektorantriebsschaltung 121 als Hauptfaktor für den Anstieg
der Temperatur der ECU 100 überwacht werden. Dementsprechend ist
es möglich,
präzise
den Änderungspunkt
zur Unterbindung des Anstiegs der Temperatur der ECU 100 oder
den Zeitpunkt zu bestimmen, wenn die Begrenzungsbedingung erfüllt ist.
Die Begrenzungsbedingung wird erfüllt, wenn die ECU-Temperatur TECU die vorbestimmte Temperatur TSET überschreitet
und der Anstieg der ECU-Temperatur TECU während einer vorbestimmten
Zeitdauer den vorbestimmten Wert überschreitet. Weiterhin kann,
da der Änderungspunkt
präzise
erfasst werden kann, die Gewährleistung
des Betriebs der ECU 100 ungeachtet der Umgebungsbedingungen
des Inneren des Maschinenraums oder des Fahrzeugraums, wo die ECU 100 eingebaut
ist, erleichtert werden.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Nachstehend
ist ein Einspritzsteuerungsverfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der 6 und 7 beschrieben.
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Gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel wird,
wie es in 6 gezeigt ist, ein Stromsignalverlauf
des zu dem Injektor 2 ausgegebenen Antriebssignals (des
Antriebsstroms) korrigiert. 6 zeigt
ein Flussdiagramm einer Steuerungsverarbeitung einer Einspritzsteuerung
des Injektors 2 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel.
Gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
spezifiziert die Einspritzbetriebsartspezifizierungseinrichtung
S205, S207 und S209 die Einspritzbetriebsart der Mehrfacheinspritzung
wie gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel.
Falls in Schritt S205 bestimmt wird, dass die Einspritzungsanzahl
(die Stufenanzahl) N der Mehrfacheinspritzung fünf ist (N = 5), wird in Schritt
S506 die Einspritzung E begrenzt (beseitigt bzw. entfernt). Falls
in Schritt S207 bestimmt wird, dass die Einspritzungsanzahl (die
Stufenanzahl) N der Mehrfacheinspritzung vier ist (N = 4), wird
in Schritt S508 die Einspritzung A begrenzt (beseitigt bzw. entfernt).
Falls in Schritt S209 bestimmt wird, dass die Einspritzungsanzahl
(die Stufenanzahl) N der Mehrfacheinspritzung drei ist (N = 3),
wird in Schritt S510 eine Niedrigstromsteuerung (Steuerung eines
niedrigen elektrischen Stroms) durchgeführt. In der Niedrigstromsteuerung
gemäß Schritt
S510 wird der anfängliche
maximale elektrische Stromwert in einer Anfangsstufe des Anstiegs
des Antriebsstroms jeweils der Einspritzung B und der Einspritzung
D verringert. Somit wird ein Antriebsstromsignalverlauf, der aus
einem niedrigen elektrischen Stromwert besteht, bereitgestellt,
während
eine Situation verhindert wird, in der die Einspritzung B und die
Einspritzung D vollständig
begrenzt (beseitigt) werden und lediglich die Haupteinspritzung
C übriggelassen
wird. Genauer steuert die ECU 100 die Injektorantriebsschaltung 121 zur
Verringerung des Ausstoßstoppschwellwerts von 17a auf
einen niedrigen elektrischen Stromwert des Antriebsstroms beispielsweise.
Die Einspritzbetriebsart wird auf der dreistufigen Mehrfacheinspritzbetriebsart
beibehalten.
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Somit
kann das Antriebssignal (der Antriebsstrom) korrigiert werden, um
die Wärmeerzeugungsmenge
der Injektorantriebsschaltung 121 zu verringern. Genauer
kann die Wärmeerzeugung
der Wärme
erzeugenden Schaltung der Ladeschaltung 121a, die den anfänglichen
maximalen elektrischen Stromanteil liefert, unterbunden werden,
da der anfängliche
maximale elektrische Stromwert des dem Injektor 2 zugeführten elektrischen
Erregerstroms verringert wird.
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Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
kann anstelle der Begrenzung der spezifischen Einspritzung in Schritt
S506 und S508 die Niedrigstromsteuerung ebenfalls in Schritt S506
und S508 wie in Schritt S510 durchgeführt werden. In diesem Fall wird
ein Zählwert
von vier in der Verarbeitung von Schritt S506 (ZÄHLWERT = 4) und ein Zählwert von drei
in der Verarbeitung von Schritt S503 (ZÄHLWERT = 3) gespeichert. In
der Verarbeitung von Schritt S207 wird die Bestimmung der Mehrfacheinspritzungsbetriebsart
auf der Grundlage der arithmetischen Verarbeitung durchgeführt, und
zusätzlich wie
die Einspritzbetriebsart als die vierstufige Mehrfacheinspritzbetriebsart
betrachtet, wenn der Zählwert
vier ist (ZÄHLWERT
= 4), selbst wenn die tatsächliche
Einspritzbetriebsart die fünfstufige
Mehrfacheinspritzbetriebsart ist. Auch in diesem Fall können Wirkungen ähnlich zu
demjenigen gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
erhalten werden.
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Gemäß den vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispielen
führt das
Kraftstoffeinspritzsystem der Brennkraftmaschine die Haupteinspritzung zur
Erzeugung des Hauptdrehmoments der Brennkraftmaschine und die Einspritzungen
der mehrfachen Stufen zusätzlich
zu der Haupteinspritzung während
eines Verbrennungstakts der Brennkraftmaschine durch. Eine spezifische
Einspritzung aus den Einspritzungen der mehrfachen Stufen außer der Haupteinspritzung
wird entsprechend einem Grad des Überschusses der ECU-Temperatur über die
vorbestimmte Temperatur begrenzt, im Gegensatz zu dem Stand der
Technik, gemäß dem alle
Einspritzungen der Mehrfacheinspritzung außer der Haupteinspritzung begrenzt
werden und lediglich die Haupteinspritzung beibehalten wird. Somit
kann gemäß den vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispielen
der Anstieg der Temperatur der ECU unterbunden werden, während der
Einfluss auf das Abgas und das Verbrennungsgeräusch minimiert wird.
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Modifikationen
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Gemäß den vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispielen
ist die Injektorantriebsschaltung 121 in der ECU 100 als
die Steuerungsvorrichtung eingebaut. Alternativ dazu kann die Injektorantriebsschaltung 121 als
eine EDU getrennt von der ECU 100 angeordnet werden, wie
es in 8 gezeigt ist. Alternativ dazu kann die Injektorantriebsschaltung 121 in
einem Gehäuse
(Chassis) der ECU 100 angeordnet werden.
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Gemäß den vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispielen
ist die ECU 100 in dem Maschinenraum eingebaut. Alternativ
dazu kann die ECU 100 in dem Fahrzeugraum eingebaut werden.
Alternativ dazu kann die ECU 100 direkt an die Brennkraftmaschine 1 in
dem Maschinenraum eingebaut werden.
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Gemäß den vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispielen
wird die Einspritzungsbegrenzungseinrichtung zur Verhinderung des übermäßigen Anstiegs
der ECU-Temperatur TECU über die Wärmeerzeugungsgrenze der ECU 100 angewandt.
Ein Hauptgrund für
die Wärmeerzeugung
der ECU 100 besteht in dem Betrieb des Injektors 2 in
der Einspritzbetriebsart, bei der das elektromagnetische Ventil
(der Solenoid) des Injektors 2 Wärme erzeugt. Daher kann gemäß den vorliegenden
Ausführungsbeispielen
die Wärmerzeugungsgröße des Injektors 2 verringert
werden oder kann der Anstieg der Temperatur des Injektors 2 unterbunden
werden.
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Die
vorliegende Erfindung sollte nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele
begrenzt sein, sondern kann in vielerlei andere Weise ohne Verlassen
des Umfangs der Erfindung implementiert werden, wie er in den beigefügten Patentansprüchen definiert
ist.
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Wie
es vorstehend beschrieben worden ist, weist ein Kraftstoffsystem
einer Brennkraftmaschine 1 Injektoren 2 zum Einspritzen
von Kraftstoff und eine Steuerungseinrichtung 100 zur Steuerung
der Injektoren 2 entsprechend einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 auf.
Das Kraftstoffeinspritzsystem führt
Mehrfacheinspritzungen in einem Verbrennungstakt der Brennkraftmaschine 1 durch.
Die Steuerungseinrichtung 100 weist eine Injektorantriebsschaltung 121,
eine ECU-Temperaturerfassungseinrichtung 60 und
eine Einspritzbegrenzungseinrichtung S205, S206, S207, S208, S209,
S210 auf. Die Injektorantriebsschaltung 121 gibt ein Antriebssignal
zu dem Injektor 2 zum Antrieb des Injektors 2 aus.
Die ECU-Temperaturerfassungseinrichtung 60 erfasst oder
schätzt
die Temperatur der Injektorantriebsschaltung 121. Die Einspritzbegrenzungseinrichtung
S205–S210
begrenzt eine spezifische Einspritzung aus den Mehrfacheinspritzungen,
um eine Wärmeerzeugungsgröße der Injektorantriebsschaltung 121 zu
unterdrücken,
wenn die Temperatur der Injektorantriebsschaltung 121 eine
vorbestimmte Temperatur überschreitet
und dieser Anstieg anhält.