DE102006000242B4

DE102006000242B4 - Steuervorrichtung für eine Direkteinspritz-Kraftmaschine

Info

Publication number: DE102006000242B4
Application number: DE102006000242.3A
Authority: DE
Inventors: Osamu Fukasawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-05-24
Filing date: 2006-05-23
Publication date: 2018-03-22
Anticipated expiration: 2026-05-24
Also published as: DE102006000242A1; US20060266327A1; US7318415B2; JP2006329013A; JP4333635B2

Abstract

Steuervorrichtung für eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine, die Kraftstoff auf einen hohen Druck beaufschlagt und den Kraftstoff zu einem Kraftstoffeinspritzventil (28) mit einer Hochdruckpumpe (14) zuführt, wobei das Kraftstoffeinspritzventil den Kraftstoff direkt in einen Zylinder der Kraftmaschine einspritzt, wobei die Steuerungsvorrichtung Folgendes aufweist: einen Kraftstoffdrucksensor (S103), der einen Druck des Kraftstoffs erfasst, der zu dem Kraftstoffeinspritzventil zugeführt wird; eine Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung (S401–S412), die eine Auslassmenge von der Hochdruckpumpe steuert, damit der durch den Kraftstoffdrucksensor erfasste Kraftstoffdruck an einen Soll-Kraftstoffdruck angepasst wird; eine Kraftstoffdruck-Korrekturvorrichtung (S107, S111–S114, S301–S309), die eine endgültige Einspritzzeitperiode durch Korrigieren einer Haupteinspritzzeitperiode entsprechend einem Betriebszustand der Kraftmaschine mit einem Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizienten entsprechend dem Kraftstoffdruck bei einer vorbestimmten Zeit vor einem Einspritzstart berechnet; eine Einspritz-Festlegungsvorrichtung, die eine Einspritzstartzeitgebung und die Einspritzzeitperiode in der vorbestimmten Zeit vor dem Einspritzstart festlegt; und eine Einspritz-Steuervorrichtung, die eine Einspritzung durch Antreiben des Kraftstoffeinspritzventils bei der Einspritzstartzeit für die Einspritzzeitperiode durchführt, die durch die Einspritz-Festlegungsvorrichtung festgelegt ist, wobei die Kraftstoffdruck-Korrekturvorrichtung eine Korrektur eines geschätzten Kraftstoffdrucks durchführt, um den Kraftstoffdruck zu schätzen, der bei dem Einspritzstart auftritt, und um den Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizienten auf der Grundlage des geschätzten Kraftstoffdrucks festzulegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffdruck-Korrekturvorrichtung den Soll-Kraftstoffdruck als den geschätzten Kraftstoffdruck verwendet, wenn die Kraftstoffdruck-Korrekturvorrichtung den Kraftstoffdruck schätzt, der bei dem Einspritzstart auftritt, falls eine Differenz zwischen dem Soll-Kraftstoffdruck und dem erfassten Kraftstoffdruck eine Kraftstoffdruckdifferenz ist, die durch das Auslassen von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe vor dem Einspritzstart erreicht werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für eine Direkteinspritz-Kraftmaschine, die Kraftstoff mit einem hohen Druck beaufschlagt und den Hochdruckkraftstoff zu einem Kraftstoffeinspritzventil mit einer Hochdruckpumpe zuführt, wobei das Kraftstoffeinspritzventil den Kraftstoff direkt in einen Zylinder einspritzt.
Eine Direkteinspritz-Kraftmaschine, die Kraftstoff direkt in einen Zylinder einspritzt, hat eine kürzere Zeitperiode nach einer Einspritzung bis zu einer Verbrennung als eine Einlassanschlusseinspritz-Kraftmaschine, die den Kraftstoff in einen Einlassanschluss einspritzt. Dementsprechend kann die Direkteinspritz-Kraftmaschine keine ausreichende Zeitperiode zum Zerstäuben des eingespritzten Kraftstoffs aufweisen. Die Direkteinspritz-Kraftmaschine muss den eingespritzten Kraftstoff dadurch zerstäuben, dass ein Einspritzdruck auf einen hohen Druck erhöht wird. Eine gewisse Direkteinspritz-Kraftmaschine beaufschlagt Kraftstoff mit Druck, der durch eine Niedrigdruckpumpe aus einem Kraftstoffbehälter eingezogen wird, und zwar auf einen hohen Druck mit einer Hochdruckpumpe, die durch eine Nockenwelle der Kraftmaschine angetrieben wird, und sie fördert den Kraftstoff mit Druck zu einem Kraftstoffeinspritzventil mit der Hochdruckpumpe, wie dies zum Beispiel in der JP 2003-322048 A beschrieben ist. Die Direkteinspritz-Kraftmaschine erfasst einen Druck (Kraftstoffdruck) des Kraftstoffs, der zu dem Kraftstoffeinspritzventil zugeführt wird, mit einem Kraftstoffdrucksensor, und sie regelt eine Auslassmenge der Hochdruckpumpe (Ventilschließzeit eines Kraftstoffdrucksteuerventils), um den erfassten Kraftstoffdruck an einen Soll-Kraftstoffdruck anzupassen.
Bei der Direkteinspritz-Kraftmaschine wird eine Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils mit einer Einspritzzeitperiode (Einspritzpulsbreite) wie bei der Einlassanschlusseinspritz-Kraftmaschine gesteuert. Auch wenn die Einspritzzeitperiode dieselbe ist, ändert sich die Ist-Einspritzmenge, wenn sich der Kraftstoffdruck ändert. Daher wird ein Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizient gemäß dem Kraftstoffdruck festgelegt, der durch den Kraftstoffdrucksensor erfasst wird, und eine Haupteinspritzzeitperiode, die gemäß einem Betriebszustand der Kraftmaschine berechnet wird, wird mit dem Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizienten korrigiert. Somit wird die Einspritzzeitperiode angesichts der Änderung des Kraftstoffdrucks festgelegt.
Um die Änderung der Einspritzmenge aufgrund einer Toleranz oder einer vorübergehenden Änderung des Kraftstoffeinspritzventils und dergleichen zu absorbieren, wird bei einer Kraftstoffdruck-Korrekturtechnik, die in JP H09-209804 A beschrieben ist, eine Kraftstoffdruckänderung integriert, die durch einen Kraftstoffdrucksensor erfasst wird, und es wird eine Kraftstoffdruckkorrektur einer Einspritzzeitperiode mit dem integrierten Wert der Kraftstoffdruckänderung durchgeführt.
Eine Kraftstoffdruck-Korrekturtechnik, die in JP H09-195819 A beschrieben ist, korrigiert eine Einspritzstartzeitgebung auf der Grundlage einer Differenz zwischen einem Kraftstoffdruck, der durch einen Kraftstoffdrucksensor erfasst wird, und einem Soll-Kraftstoffdruck.
Es ist eine Einspritzwartezeitperiode nach einer Einspritzfestlegungszeit, bei der eine Einspritzzeitperiode oder eine Einspritzstartzeitgebung festgelegt ist, bis zu einer Einspritzstartzeit vorhanden. Falls die Hochdruckpumpe den Kraftstoff während der Einspritzwartezeitperiode auslässt, dann kann sich der Ist-Kraftstoffdruck so erhöhen, dass der Ist-Kraftstoffdruck, der bei der Einspritzstartzeit auftritt, größer wird als der Druck bei der Einspritzfestlegungszeit.
Auch wenn die Kraftstoffdruckkorrektur der Einspritzzeitperiode oder der Einspritzstartzeitgebung mit dem Kraftstoffdruck und dergleichen durchgeführt wird, der durch den Kraftstoffdrucksensor bei der Einspritzfestlegungszeit (oder davor) erfasst wird, wie dies bei JP 2003-322048 A oder JP H09-209804 A der Fall ist, dann besteht die Möglichkeit, dass der Ist-Kraftstoffdruck bei der Einspritzstartzeit von dem Ist-Kraftstoffdruck bei der Einspritzfestlegungszeit (Einspritzzeitperioden-Berechnungszeit) schwankt, was die Genauigkeit der Kraftstoffdruckkorrektur verschlechtert. Insbesondere wird die Kraftstoffdruckschwankung aufgrund des Auslassens von Kraftstoff aus der Hochdruckpumpe stärker erhöht, wenn die Kraftmaschine gestartet wird oder wenn sich der Soll-Kraftstoffdruck ändert, und zwar im Vergleich mit einem stationären Betrieb der Kraftmaschine. Dementsprechend wird die Kraftstoffdruck-Korrekturgenauigkeit stärker verschlechtert.
In den Druckschriften EP 1 375 889 A2 und DE 198 82 861 T5 wird jeweils ein zunächst gemessener und zur Einspritzzeit voraussichtlich veränderter Kraftstoffdruck für eine Korrektur der Einspritzzeit herangezogen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung für eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine vorzusehen, die eine Kraftstoffdruckkorrektur einer Einspritzzeitperiode (Einspritzmenge) genau durchführen kann, auch wenn ein Ist-Kraftstoffdruck aufgrund eines Auslassens von Kraftstoff aus einer Hochdruckpumpe in einer Einspritzwartezeitperiode von einer Einspritzzeitperioden-Berechnungszeit (Einspritzfestlegungszeit) zu einer Einspritzstartzeit schwankt.
Die Aufgabe wird mit einer Steuerungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein entsprechendes Steuerungsverfahren ist im Patentanspruch 7 definiert. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Steuervorrichtung für eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine einen Kraftstoffdrucksensor, eine Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung, eine Kraftstoffdruck-Korrekturvorrichtung, eine Einspritz-Festlegungsvorrichtung und eine Einspritz-Steuervorrichtung. Der Kraftstoffdrucksensor erfasst einen Druck des Kraftstoffs, der zu einem Kraftstoffeinspritzventil zugeführt wird. Die Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung steuert eine Auslassmenge von einer Hochdruckpumpe, damit der durch den Kraftstoffdrucksensor erfasste Kraftstoffdruck an den Soll-Kraftstoffdruck angepasst wird. Die Kraftstoffdruck-Korrekturvorrichtung berechnet eine endgültige Einspritzzeitperiode durch Korrigieren einer Hauptkraftstoff-Einspritzzeitperiode, die einem Betriebszustand der Kraftmaschine entspricht, mit einem Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizienten, der dem Kraftstoffdruck entspricht, und zwar bei einer vorbestimmten Zeitgebung vor einem Einspritzstart. Die Einspritz-Festlegungsvorrichtung legt die Einspritzstartzeitgebung und die Einspritzzeitperiode bei der vorbestimmten Zeitgebung vor dem Einspritzstart fest. Die Einspritz-Steuervorrichtung führt eine Einspritzung durch Antreiben des Kraftstoffeinspritzventils bei der Einspritzstartzeitgebung für die Einspritzzeitperiode durch, die durch die Einspritz-Festlegungsvorrichtung festgelegt wird. Die Kraftstoffdruck-Korrekturvorrichtung führt eine Korrektur des geschätzten Kraftstoffdrucks zum Schätzen des Kraftstoffdrucks der Einspritzstartzeit und zum Festlegen des Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizienten auf der Grundlage des geschätzten Kraftstoffdrucks durch.
Wenn die Kraftstoffdruckkorrektur der Einspritzperiode (Einspritzmenge) durchgeführt wird, wird daher die Korrektur des geschätzten Kraftstoffdrucks zum Schätzen des Kraftstoffdrucks der Einspritzstartzeit und zum Festlegen des Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizienten auf der Grundlage des geschätzten Kraftstoffdrucks durchgeführt. Auch wenn der Ist-Kraftstoffdruck vor der Einspritzstartzeit aufgrund des Auslassens von Kraftstoff aus der Hochdruckpumpe schwankt, kann der Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizient dementsprechend angesichts der Schwankung des Ist-Kraftstoffdrucks festgelegt werden. Infolgedessen kann die Kraftstoffdruckkorrektur der Einspritzzeitperiode (Einspritzmenge) genau durchgeführt werden.
Merkmale und Vorteile von Ausführungsbeispielen werden ebenso wie Betriebsweisen und die Funktion der dazugehörigen Bauteile aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den Zeichnungen ersichtlich, die allesamt Bestandteil dieser Anmeldung sind. Zu den Zeichnungen:
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß einem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine schematische Ansicht einer Hochdruckpumpe gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1;
3 zeigt eine graphische Darstellung eines Kennfelds zum Berechnen einer Kraftstoffauslassmenge von der Hochdruckpumpe gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1;
4 zeigt ein Flussdiagramm einer Einspritzzeitperioden-Berechnungsroutine gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1;
5 zeigt ein Flussdiagramm der Einspritzzeitperioden-Berechnungsroutine gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1;
6 zeigt eine graphische Darstellung eines Kennfelds zum Berechnen eines Soll-Kraftstoffdrucks bei einem Start gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1;
7 zeigt eine graphische Darstellung eines Kennfelds zum Berechnen des Soll-Kraftstoffdrucks nach dem Start gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1;
8 zeigt ein Flussdiagramm einer Kraftstoffdruckerhöhungs-Berechnungsroutine gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1;
9 zeigt ein Flussdiagramm einer Routine zum Steuern einer Hochdruckpumpe beim Starten gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1;
10 zeigt ein Zeitdiagramm eines Beispiels einer Korrektur des geschätzten Kraftstoffdrucks bei dem Starten gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1;
11 zeigt ein Zeitdiagramm eines Beispiels der Korrektur des geschätzten Kraftstoffdrucks nach dem Starten gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1;
12 zeigt ein Zeitdiagramm eines Steuerbeispiels gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1;
13 zeigt eine Ansicht eines Kennfelds zum Berechnen einer Kraftstoffdruckerhöhung gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1;
14 zeigt eine Ansicht eines Kennfelds zum Berechnen der Kraftstoffdruckerhöhung gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1; und
15 zeigt ein Flussdiagramm eines Teils einer Einspritzzeitperioden-Berechnungsroutine gemäß einem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf die 1 ist ein Kraftstoffzuführungssystem für eine Direkteinspritz-Kraftmaschine gemäß einem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Eine Niedrigdruckpumpe 12 zum Einziehen von Kraftstoff ist in einem Kraftstoffbehälter 11 angeordnet, der den Kraftstoff speichert. Die Niedrigdruckpumpe 12 wird durch einen Elektromotor (nicht gezeigt) angetrieben, der eine Batterie (nicht gezeigt) als eine Leistungsquelle verwendet. Der aus der Niedrigdruckpumpe 12 ausgelassene Kraftstoff wird zu einer Hochdruckpumpe 14 durch ein Kraftstoffrohr 13 zugeführt. Ein Druckregulator 15 ist mit dem Kraftstoffrohr 13 verbunden. Der Druckregulator 15 reguliert einen Auslassdruck der Niedrigdruckpumpe 12 (ein Kraftstoffzuführungsdruck zu der Hochdruckpumpe 14) auf einen vorbestimmten Druck. Überschüssiger Kraftstoff, der einen Druck über den vorbestimmten Druck erzeugt, wird zu dem Kraftstoffbehälter 11 durch ein Kraftstoffrückführungsrohr 16 zurückgeführt.
Wie dies in der 2 gezeigt ist, ist die Hochdruckpumpe 14 eine Kolbenpumpe, bei der ein Kolben 19 in einer zylindrischen Pumpenkammer 18 hin- und herbewegt wird, um den Kraftstoff anzusaugen/auszulassen. Der Kolben 19 wird durch eine Drehbewegung eines Nockens 21 angetrieben, der an eine Nockenwelle 20 der Kraftmaschine angepasst ist. Ein Kraftstoffdruck-Steuerventil 22, das aus einem normal offenen Elektromagnetventil besteht, befindet sich an einer Seite eines Sauglochs 23 der Hochdruckpumpe 14. Bei einem Saughub der Hochdruckpumpe 14 (ein Hub, bei dem sich der Kolben 19 absenkt) wird das Kraftstoffdruck-Steuerventil 22 geöffnet, und der Kraftstoff wird in die Pumpenkammer 18 gesaugt. Bei einem Auslasshub (Hub, bei dem der Kolben 19 angehoben wird) wird eine Ventilschließzeitperiode des Kraftstoffdruck-Steuerventils 22 gesteuert (eine Zeitperiode eines geschlossenen Zustands des Ventils nach einer Ventilschließstartzeitgebung bis zu einem oberen Totpunkt des Kolbens 19. Somit wird die Auslassmenge von der Hochdruckpumpe 14 gesteuert, um den Kraftstoffdruck (Auslassdruck) zu steuern.
Wenn der Kraftstoffdruck erhöht werden soll, dann wird die Ventilschließstartzeitgebung (Erregungszeit t) des Kraftstoffdruck-Steuerventils 22 vorgerückt, um die Ventilschließzeitperiode des Kraftstoffdruck-Steuerventils 22 zu verlängern und um die Auslassmenge D der Hochdruckpumpe 14 zu vermehren, wie dies in der 3 gezeigt ist. Wenn der Kraftstoffdruck verringert werden soll, dann wird die Ventilschließstartzeitgebung (Erregungszeit t) des Kraftstoffdruck-Steuerventils 22 verzögert, um die Ventilschließzeitperiode des Kraftstoffdruck-Steuerventils 22 zu verkürzen und um die Auslassmenge D von der Hochdruckpumpe 14 zu verringern.
Ein Rückschlagventil 25 zum Verhindern einer Rückströmung des ausgelassenen Kraftstoffs ist an einer Seite eines Auslasslochs 24 der Hochdruckpumpe 14 angeordnet. Der aus der Hochdruckpumpe 14 ausgelassene Kraftstoff wird zu einem Förderrohr 27 durch ein Hochdruckkraftstoffrohr 26 gefördert. Der Hochdruckkraftstoff wird von dem Förderrohr 27 zu Kraftstoffeinspritzventilen 28 verteilt, die an einem Zylinderkopf der Kraftmaschine für die jeweiligen Zylinder angebracht sind. Ein Kraftstoffdrucksensor 29 zum Erfassen des Kraftstoffdrucks ist in dem Hochdruckkraftstoffrohr 26 vorgesehen. Ein Abgabesignal von dem Kraftstoffdrucksensor 29 wird in eine Kraftmaschinen-Steuerschaltung (Kraftmaschinen-Steuereinheit: ECU) 30 eingegeben.
Die ECU 30 besteht hauptsächlich aus einem Mikrocomputer. Die ECU 30 regelt die Auslassmenge von der Hochdruckpumpe 14 (Erregungszeitgebung des Kraftstoffdruck-Steuerventils 22), damit der durch den Kraftstoffdrucksensor 29 erfasste Kraftstoffdruck an den Soll-Kraftstoffdruck angepasst wird. Die ECU 30 liest Abgabesignale von verschiedenen Sensoren, die Kraftmaschinen-Betriebszustände erfassen, wie zum Beispiel eine Kraftmaschinendrehzahl, einen Einlassrohrdruck (oder eine Einlassmenge) und eine Kühlwassertemperatur, und sie berechnet eine Haupteinspritzzeitperiode (Haupteinspritzmenge) und eine Einspritzstartzeitgebung gemäß den Kraftmaschinen-Betriebszuständen. Die ECU 30 führt Routinen aus (später beschrieben), um eine Korrektur des geschätzten Kraftstoffdrucks zum Festlegen eines Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizienten auf der Grundlage eines geschätzten Kraftstoffdrucks bei der Einspritzstartzeit und zum Berechnen einer endgültigen Einspritzzeitperiode durch Korrigieren der Haupteinspritzzeitperiode mit dem Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizienten durchzuführen.
Die ECU 30 legt die Einspritzstartzeitgebung und die Einspritzperiode an einem Zeitpunkt fest, der um eine vorbestimmte Zeitperiode (vorbestimmter Kurbelwinkel) vor dem Einspritzstart ist. Die ECU 30 führt die Kraftstoffeinspritzung durch Antreiben des Kraftstoffeinspritzventils 28 bei der Einspritzstartzeitgebung für die Einspritzzeitperiode aus.
Als Nächstes wird die Korrektur des geschätzten Kraftstoffdrucks gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel auf der Grundlage der Zeitdiagramme beschrieben, die in den 10 bis 12 gezeigt sind. Die 10 zeigt ein Beispiel der Korrektur des geschätzten Kraftstoffdrucks beim Starten. Die 11 zeigt ein Beispiel der Korrektur des geschätzten Kraftstoffdrucks nach dem Starten.
Bei einer Initialisierungszeit (Initialisierungs-Verarbeitungszeit) unmittelbar nach dem Einschalten eines Zündschalters (IG-Schalter) 31 wird eine Abgabe von dem Kraftstoffdrucksensor 29 gelesen, um einen anfänglichen Kraftstoffdruck (Hauptkraftstoffdruck) P0 zu erfassen, der vor dem Auslassen aus der Hochdruckpumpe 14 bereitgestellt wird. Die Abgabe von dem Kraftstoffdrucksensor 29 wird gelesen, um den Kraftstoffdruck Pr zu erfassen, der nach dem anfänglichen Auslasshub der Hochdruckpumpe 14 bereitgestellt wird, wenn der anfängliche Auslasshub der Hochdruckpumpe 14 endet, nachdem das Kurbeln gestartet wurde. Der anfängliche Kraftstoffdruck P0 wird von dem Kraftstoffdruck Pr subtrahiert, um eine Kraftstoffdruckdifferenz (Pr – P0) über den anfänglichen Auslasshub der Hochdruckpumpe 14 zu berechnen.
Bei der Einspritzfestlegungszeit (in den 10–12 als FESTLEGEN bezeichnet) des entsprechenden Zylinders, d. h. zur Zeit zum Berechnen der Einspritzzeitperiode, werden die Abgabesignale von den verschiedenen Sensoren zum Erfassen der Kraftmaschinen-Betriebszustände wie z. B. die Kraftmaschinendrehzahl, der Einlassrohrdruck (oder die Einlassmenge) oder die Kühlwassertemperatur eingegeben, und die Haupteinspritzzeitperiode (Haupteinspritzmenge) und die Einspritzstartzeitgebung entsprechend den Kraftmaschinen-Betriebszuständen werden berechnet. Gleichzeitig wird die Haupteinspritzzeitperiode (Haupteinspritzmenge) mit einem Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizienten KP entsprechend dem Kraftstoffdruck korrigiert, um die endgültige Einspritzzeitperiode zu berechnen. Die Einspritzzeitperiode und die Einspritzstartzeitgebung werden festgelegt. In den 10 und 11 bezeichnen die Bezugszeichen #1, #2, #3 und #4 die Zylinder der Kraftmaschine. Die Bezugszeichen INT, PRE, COM und EXH stellen einen Einlasshub, einen Verdichtungshub, einen Verbrennungshub und einen Auslasshub des entsprechenden Zylinders dar. PUMPE in den 10 bis 12 stellt ein Hochdruckpumpensignal dar (Erregungsmerker).
Falls kein Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 14 in der Einspritzwartezeitperiode nach der Einspritzfestlegung bis zu dem Einspritzstart ausgelassen wird, ist der Ist-Kraftstoffdruck bei der Einspritzfestlegungszeit im Wesentlichen an den Ist-Kraftstoffdruck angepasst, der bei der Einspritzstartzeit auftritt. Falls Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 14 in der Einspritzwartezeitperiode ausgelassen wird, dann erhöht sich der Ist-Kraftstoffdruck aufgrund des Auslassens von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 14, sodass der Ist-Kraftstoffdruck der Einspritzstartzeit größer als der Ist-Kraftstoffdruck der Einspritzfestlegungszeit wird.
Wie dies in der 12 gezeigt ist, wird daher bestimmt, ob das Auslassen von Kraftstoff bei einem Kurbelwinkel (CA, Zeit) TP von der Hochdruckpumpe 14 in der Einspritzwartezeitperiode nach der Einspritzfestlegung bei einem Zeitpunkt A bis zum Einspritzstart bei einem Zeitpunkt B vorhanden ist. Falls das Auslassen von Kraftstoff (Zeit TP) in der Einspritzwartezeitperiode vorhanden ist, dann wird der Kraftstoffdruck PRset der Einspritzstartzeit geschätzt, und der Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizient KP wird auf der Grundlage des geschätzten Kraftstoffdrucks PRest berechnet.
Wenn der Kraftstoffdruck PRest der Einspritzstartzeit geschätzt wird, dann wird eine Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr nach der Einspritzfestlegung bis zu dem Einspritzstart durch eines der folgenden Verfahren (1) bis (3) zunächst geschätzt.

(1) Die Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr nach der Einspritzfestlegung bis zu dem Einspritzstart wird auf der Grundlage der Kraftstoffdruckdifferenz (Pr – P0) über den anfänglichen Auslasshub der Hochdruckpumpe 14 geschätzt. Zum Beispiel wird die Kraftstoffdruckdifferenz (Pr – P0) über den anfänglichen Auslasshub der Hochdruckpumpe 14 selbst als die geschätzte Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr nach der Einspritzfestlegung bis zu dem Einspritzstart verwendet. Das Verfahren zum Schätzen der Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr unter Verwendung der Kraftstoffdruckdifferenz (Pr – P0) über den anfänglichen Auslasshub ist zum Schätzen der Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr zu jener Zeit wie z. B. beim Starten geeignet, bei dem die Schwankung des Ist-Kraftstoffdrucks groß ist. Die Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr nach der Einspritzfestlegung bis zu dem Einspritzstart kann auf der Grundlage einer Kraftstoffdruckdifferenz über den zweiten oder den folgenden Auslasshub geschätzt werden. Die Kraftstoffdruckerhöhung kann dadurch geschätzt werden, dass die Kraftstoffdruckdifferenz über den Auslasshub der Hochdruckpumpe 14 gemäß dem erfassten Kraftstoffdruck Pr und/oder der Kraftstofftemperatur zu dem Zeitpunkt korrigiert wird.
(2) Die Auslassmenge von der Hochdruckpumpe 14 in der Einspritzwartezeitperiode nach der Einspritzfestlegung bis zu dem Einspritzstart wird auf der Grundlage einer Differenz zwischen einem Soll-Kraftstoffdruck Ptgt und dem erfassten Kraftstoffdruck Pr oder der Ventilschließzeit (Erregungszeitgebung) des Kraftstoffdruck-Steuerventils 22 z. B. berechnet. Dann wird die Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr von der Auslassmenge berechnet.

Wenn sich die Kraftstofftemperatur Tf in der Einspritzfestlegungszeit erhöht, hat die Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr im Allgemeinen eine Tendenz, dass sie sich aufgrund einer thermischen Ausdehnung des Kraftstoffs und dergleichen erhöht. Wenn sich der Kraftstoffdruck Pr in der Einspritzfestlegungszeit erhöht, hat die Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr eine Tendenz, dass sie sich verringert. Angesichts dieser Charakteristika kann die Kraftstofftemperatur Tf bei der Einspritzfestlegungszeit mit einem Sensor erfasst oder geschätzt werden, und die Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr kann gemäß der Auslassmenge D der Hochdruckpumpe 14 und der Kraftstofftemperatur Tf in der Einspritzwartezeitperiode auf der Grundlage eines Kennfelds berechnet werden, das in der 13 gezeigt ist. Charakteristika Tf1 und Tf2, die in der 13 gezeigt sind, entsprechen einer Kraftstofftemperatur Tf1 bzw. einer Kraftstofftemperatur Tf2, die kleiner als die Kraftstofftemperatur Tf1 ist. Alternativ kann die Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr gemäß der Auslassmenge D der Hochdruckpumpe 14 in der Einspritzwartezeitperiode und dem erfassten Kraftstoffdruck Pr der Einspritzfestlegungszeit auf der Grundlage eines Kennfelds und dergleichen berechnet werden, das in der 14 gezeigt ist. Charakteristika PrA und PrB, die in der 14 gezeigt sind, entsprechen einem Kraftstoffdruck PrA bzw. einem Kraftstoffdruck PrB, der kleiner als der Kraftstoffdruck PrA ist. Die Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr kann dadurch berechnet werden, dass eine Kraftstoffdruckerhöhung korrigiert wird, die nur aus der Auslassmenge D der Hochdruckpumpe 14 berechnet wird, und zwar mit einem Korrekturkoeffizienten entsprechend der Kraftstofftemperatur Tf oder dem erfassten Kraftstoffdruck Pr. Alternativ kann die Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr gemäß der Auslassmenge D der Hochdruckpumpe 14, der Kraftstofftemperatur Tf und dem erfassten Kraftstoffdruck Pr der Einspritzfestlegungszeit auf der Grundlage eines dreidimensionalen Kennfelds und dergleichen berechnet werden.
Des Weiteren kann die Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr entsprechend der Kraftstofftemperatur Tf der Einspritzfestlegungszeit mit einem Kennfeld und dergleichen berechnet werden, oder die Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr entsprechend dem erfassten Kraftstoffdruck Pr der Einspritzfestlegungszeit kann mit einem Kennfeld und dergleichen berechnet werden. Die Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr entsprechend der Kraftstofftemperatur Tf und dem erfassten Kraftstoffdruck Pr der Einspritzfestlegungszeit kann mit einem zweidimensionalen Kennfeld und dergleichen berechnet werden.

(3) Die Funktion zum Auslassen von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 14 ändert sich wegen einer Herstellungstoleranz, einer vorübergehenden Änderung und dergleichen. Auch wenn die Erregungszeit der Hochdruckpumpe 14 (Ventilschließzeit des Kraftstoffdruck-Steuerventils 22) gleich ist, ändert sich die Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr aufgrund der Änderung der Funktion zum Auslassen von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 14. Daher kann ein Ist-Messwert (ein Wert, der durch den Kraftstoffdrucksensor 29 erfasst wird) der Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr nach der Einspritzfestlegung bis zu dem Einspritzstart aktualisiert werden und als ein Lernwert für das jeweilige Starten in einem überschreibbaren nicht-flüchtigen Speicher wie z. B. ein Sicherungs-RAM der ECU 30 gespeichert werden. Der Lernwert der Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr, der in dem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert wird, kann bei dem tatsächlichen Starten verwendet werden. Um in diesem Fall die Lerngenauigkeit der Kraftstoffruckerhöhung ΔPr zu verbessern, können mehrere Lernbereiche gemäß den Zuständen wie z. B. Die Kraftstofftemperatur und der Kraftstoffdruck definiert werden, und die Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr kann für den jeweiligen Lernbereich gelernt werden. Die Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr kann unabhängig von der Kraftstofftemperatur oder dem Kraftstoffdruck gelernt werden.

Nachdem die Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr vor dem Einspritzstart durch eines der vorstehend beschriebenen Verfahren berechnet wurde, wird die Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr zu dem erfassten Kraftstoffdruck Pr der Einspritzfestlegungszeit addiert, um den geschätzten Kraftstoffdruck PRest der Einsrpitzstartzeit (PRest = Pr + ΔPr) zu berechnen.
Falls die Differenz zwischen dem Soll-Kraftstoffdruck Ptgt und dem erfassten Kraftstoffdruck Pr eine Kraftstoffdruckdifferenz ist, die durch das Auslassen von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 14 durch den Einspritzstart erreicht werden kann, d. h. falls die Differenz gleich oder kleiner als die maximal erreichbare Kraftstoffdruckerhöhung ist, dann wird der Soll-Kraftstoffdruck Ptgt selbst als der Kraftstoffdruck PRest der Einspritzstartzeit geschätzt. Die maximale Kraftstoffdruckerhöhung, die durch das Auslassen von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 14 in der Einspritzwartezeitperiode vor dem Einspritzstart erreicht werden kann, kann auf der Grundlage der Funktion zum Auslassen von Kraftstoff der Hochdruckpumpe 14 im Voraus bestimmt werden. Falls die Differenz zwischen dem Soll-Kraftstoffdruck Ptgt und dem erfassten Kraftstoffdruck Pr eine Kraftstoffdruckdifferenz ist, die während der Einspritzwartezeitperiode erreicht werden kann, d. h. falls die Differenz gleich oder kleiner als die maximal erreichbare Kraftstoffdruckerhöhung ist, dann ist daher klar, dass sich der Ist-Kraftstoffdruck auf den Soll-Kraftstoffdruck Ptgt durch den Einspritzstart erhöht. Daher wird der Soll-Kraftstoffdruck Ptgt selbst als der Kraftstoffdruck PRest der Einspritzstartzeit geschätzt.
Falls kein Auslassen von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 14 während der Einspritzwartezeitperiode nach der Einspritzfestlegung bis zu dem Einspritzstart vorhanden ist, stimmt der Ist-Kraftstoffdruck der Einspritzfestlegungszeit im Wesentlichen mit dem Ist-Kraftstoffdruck der Einspritzstartzeit überein. Daher wird der erfasste Kraftstoffdruck Pr der Einspritzfestlegungszeit selbst als der Kraftstoffdruck der Einspritzstartzeit betrachtet, und der Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizient KP wird auf der Grundlage des erfassten Kraftstoffdrucks Pr berechnet.
Die ECU 30 führt die vorstehend beschriebene Korrektur des geschätzten Kraftstoffdrucks auf der Grundlage von Routinen aus, die in den 4, 5, 8 und 9 gezeigt sind. Als Nächstes werden Verarbeitungsinhalte der jeweiligen Routinen beschrieben.
Eine Einspritzzeitperioden-Berechnungsroutine, die in den 4 und 5 gezeigt ist, wird in einem vorbestimmten Zyklus (z. B. ein Zyklus von 8 ms) gestartet, während der Zündschalter 31 eingeschaltet ist. Falls diese Routine gestartet wird, dann wird zunächst bei einem Schritt S101 bestimmt, ob die Einspritzfestlegungszeitgebung gegeben ist. Falls die Antwort bei dem Schritt S101 NEIN lautet, dann endet die Routine, ohne dass der folgende Prozess ausgeführt wird.
Wenn die Einspritzfestlegungszeitgebung erreicht wird, schreitet der Prozess danach von dem Schritt S101 zu einem Schritt S102. Bei dem Schritt S102 wird eine Haupteinspritzmenge Q gelesen, die auf der Grundlage eines Kraftmaschinen-Betriebszustands berechnet wird. Dann wird bei einem Schritt S103 der gegenwärtige Kraftstoffdruck Pr (bei der Einspritzfestlegungszeit) gelesen, der durch den Kraftstoffdrucksensor 29 erfasst wird. Dann schreitet der Prozess zu einem Schritt S104, bei dem ein gegenwärtiger Kurbelwinkel A (Einspritzfestlegungszeit) und ein Kurbelwinkel B bei der Einspritzstartzeit in dem Speicher wie z. B. dem RAM der ECU 30 gespeichert wird.
Dann wird bei einem Schritt S105 ein Kurbelwinkel TP des Endes der Erregung der Hochdruckpumpe 14 (Erregungsendzeit) gelesen. Dann wird bei einem Schritt S106 bestimmt, ob der Kurbelwinkel TP (Erregungsendzeit der Hochdruckpumpe 14) in einer Zeitperiode nach dem gegenwärtigen Kurbelwinkel A (Einspritzfestlegungszeit) bis zu dem Kurbelwinkel B (Einspritzstartzeit) ist, d. h. ob A ≤ TP ≤ B. Somit wird bestimmt, ob das Auslassen von Kraftstoff (Punkt TP) von der Hochdruckpumpe 14 in der Zeitperiode nach der Einspritzfestlegung (Punkt A) bis zu dem Einspritzstart (Punkt B) auftritt.
Falls die Antwort bei dem Schritt S106 NEIN lautet, d. h. falls bestimmt wird, dass das Auslassen von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 14 (Punkt TP) außerhalb der Zeitperiode nach der Einspritzfestlegung (Punkt A) bis zu dem Einspritzstart (Punkt B) ist, wird bestimmt, dass der Kraftstoffdruck Pr in der Zeitperiode nach der Einspritzfestlegung (Punkt A) bis zu dem Einspritzstart (Punkt B) keine Schwankung aufweist. In diesem Fall wird der erfasste Kraftstoffdruck Pr der Einspritzfestlegungszeit selbst als der geschätzte Kraftstoffdruck PRest der Einspritzstartzeit bei einem Schritt S107 festgelegt.
Falls die Antwort bei dem Schritt S106 JA lautet, d. h. falls bestimmt wird, dass das Auslassen von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 14 (Punkt TP) in der Zeitperiode nach der Einspritzfestlegung (Punkt A) bis zu dem Einspritzstart (Punkt B) auftritt, schreitet der Prozess zu einem Schritt S108, der in der 5 gezeigt ist, bei dem der Soll-Kraftstoff Ptgt bei dem Zeitpunkt (Einspritzfestlegungszeit) gelesen wird. Der Soll-Kraftstoffdruck Ptgt wird höher festgelegt, wenn sich die Kühlwassertemperatur Tw verringert, wie dies in der 6 gezeigt ist, und zwar beim Starten. Nach dem Starten wird der Soll-Kraftstoffdruck Ptgt gemäß den Kraftmaschinen-Betriebszuständen wie z. B. die Kraftmaschinendrehzahl U/min oder einer Last festgelegt, wie dies in der 7 gezeigt ist.
Danach schreitet der Prozess zu einem Schritt S109, bei dem eine Differenz DPr bei dem Zeitpunkt (Einspritzfestlegungszeit) zwischen dem Soll-Kraftstoffdruck Ptgt und dem erfassten Kraftstoffdruck Pr berechnet wird (DPr = Ptgt – Pr).
Dann wird bei einem Schritt S110 bestimmt, ob die Differenz DPr bei dem Zeitpunkt (Einspritzfestlegungszeit) kleiner ist als ein vorbestimmter Bestimmungswert α. Somit wird bei dem Schritt S110 bestimmt, ob die Differenz DPr zwischen dem Soll-Kraftstoffdruck Ptgt und dem erfassten Kraftstoffdruck Pr eine Kraftstoffdruckdifferenz ist, die durch das Auslassen von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 14 durch den Einspritzstart erreicht werden kann, d. h. ob die Differenz gleich oder kleiner als die maximal erreichbare Kraftstoffdruckerhöhung ist. Der Bestimmungswert α wird als die maximale Kraftstoffdruckerhöhung festgelegt, die durch das Auslassen von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 14 vor dem Einspritzstart erreicht werden kann, oder etwas weniger. Der Bestimmungswert α kann ein fester Wert im Sinne einer einfachen Berechnungsverarbeitung sein. Alternativ kann der Bestimmungswert α gemäß der Kraftstofftemperatur oder dem erfassten Kraftstoffdruck Pr auf der Grundlage eines Kennfelds und dergleichen angesichts einer Änderung der Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr aufgrund der Kraftstofftemperatur oder des Kraftstoffdrucks festgelegt werden.
Falls die Antwort bei dem Schritt S110 JA lautet, dann wird bestimmt, dass die Differenz DPr zwischen dem Soll-Kraftstoffdruck Ptgt und dem erfassten Kraftstoffdruck Pr eine Kraftstoffdruckdifferenz ist, die durch das Auslassen von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 14 durch den Einspritzstart erreicht werden kann, und der Prozess schreitet zu einem Schritt S111. Bei dem Schritt S111 wird der Soll-Kraftstoffdruck Ptgt bei dem Zeitpunkt (Einspritzfestlegungszeit) selbst als der geschätzte Kraftstoffdruck PRest der Einspritzstartzeit festgelegt.
Falls die Antwort bei dem Schritt S110 NEIN lautet, schreitet der Prozess zu einem Schritt S112. Bei dem Schritt S112 wird die Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr nach der Einspritzfestlegung bis zu dem Einspritzstart zu dem erfassten Kraftstoffdruck Pr bei dem Zeitpunkt (Einspritzfestlegungszeit) addiert, um den geschätzten Kraftstoffdruck PRest der Einspritzstartzeit zu berechnen. Die Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr wird durch eine Routine zum Berechnen der Kraftstoffdruckerhöhung berechnet, die in der 8 gezeigt ist.
Nachdem der geschätzte Kraftstoffdruck PRest der Einspritzstartzeit berechnet wurde, schreitet der Prozess zu einem Schritt S113. Bei dem Schritt S113 wird der Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizient KP entsprechend dem geschätzten Kraftstoffdruck PRest der Einspritzstartzeit in Bezug auf ein Kennfeld zum Berechnen des Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizienten unter Verwendung des geschätzten Kraftstoffdrucks PRest und der Einspritzstartzeit als Parameter berechnet. Danach schreitet der Prozess zu einem Schritt S114, bei dem eine endgültige Einspritzzeitperiode TAU dadurch berechnet wird, dass die Haupteinspritzmenge Q mit dem Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizienten KP auf der Grundlage einer folgenden Gleichung (1) korrigiert wird. TAU = Q × K0 × KP + TV (1)
In der Gleichung (1) stellt K0 einen Umwandlungskoeffizienten zum Umwandeln der Einspritzmenge in die Einspritzzeitperiode dar, und TV ist eine Leereinspritzzeitperiode.
Die in der 8 gezeigte Routine zum Berechnen der Kraftstoffdruckerhöhung wird ausgeführt, bevor die in den 4 und 5 gezeigte Routine zum Berechnen der Einspritzzeitperiode für die jeweilige Einspritzfestlegung ausgeführt wird. Falls die in der 8 gezeigte Routine zuerst gestartet wird, wird bei einem Schritt S301 bestimmt, ob eine Initialisierung (Initialisierungsverarbeitung) unmittelbar nach dem Einschalten des Zündschalters 31 fortschreitet. Falls die Antwort bei dem Schritt S301 JA lautet, schreitet der Prozess zu einem Schritt S308. Bei dem Schritt S308 wird der durch den Kraftstoffdrucksensor 29 erfasste Kraftstoffdruck vor dem anfänglichen Auslasshub der Hochdruckpumpe 14 in einen Speicher wie z. B. dem RAM der ECU 30 als ein Hauptkraftstoffdruck P0 gespeichert. Dann wird die Routine beendet.
Falls die Initialisierungsverarbeitung beendet wird, schreitet der Prozess zu einem Schritt S302. Bei dem Schritt S302 wird bestimmt, ob die Berechnung der Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr abgeschlossen ist. Falls die Antwort bei dem Schritt S302 JA lautet, schreitet der Prozess zu einem Schritt S309. Bei dem Schritt S309 wird die bereits berechnete Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr als ein aktualisierter Lernwert in einem überschreibbaren nicht-flüchtigen Speicher wie z. B. dem Sicherungs-RAM der ECU 30 gespeichert. Dann wird die Routine beendet.
Falls die Antwort bei dem Schritt S302 NEIN lautet, schreitet der Prozess zu einem Schritt S303. Bei dem Schritt S303 wird bestimmt, ob die Erregung (Auslassen) der Hochdruckpumpe 14 eine erste Erregung (ein erstes Auslassen) ist. Falls die Antwort bei dem Schritt S303 NEIN lautet, d. h. falls die Erregung (das Auslassen) eine zweite oder nachfolgende Erregung (ein zweites oder nachfolgendes Auslassen) ist, schreitet der Prozess zu einem Schritt S309. Bei dem Schritt S309 wird die bereits geschätzte Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr gelernt. Dann wird die Routine beendet.
Falls die Antwort bei dem Schritt S303 JA lautet, schreitet der Prozess zu einem Schritt S304. Bei dem Schritt S304 wird bestimmt, ob der Erregungsmerker auf AUS zurückgesetzt ist (ob das erste Auslassen beendet ist). Falls die Antwort bei dem Schritt S304 NEIN lautet (der Erregungsmerker ist auf EIN gesetzt, oder das Auslassen von Kraftstoff schreitet fort), schreitet der Prozess zu einem Schritt S309, bei dem die bereits geschätzte Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr gelernt wird. Dann wird die Routine beendet.
Wenn der Erregungsmerker auf AUS zurückgesetzt ist (wenn das erste Auslassen beendet ist), wird danach die Antwort bei dem Schritt S304 JA, und der Prozess schreitet zu einem Schritt S305. Bei dem Schritt S305 wird der durch den Kraftstoffdrucksensor 29 bei dem Zeitpunkt (bei dem Ende des ersten Auslassens) erfasste Kraftstoffdruck Pr gelesen. Dann wird bei einem Schritt S306 die Kraftstoffdruckdifferenz (Pr – P0) zwischen dem erfassten Kraftstoffdruck Pr bei dem Zeitpunkt (Ende des ersten Auslassens) und dem Hauptkraftstoffdruck P0 als die Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr nach der Einspritzfestlegung bis zu dem Einspritzstart berechnet (ΔPr = Pr – P0).
Bei dem ersten Auslasshub ist der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckkraftstoffrohr 26 einschließlich des Förderrohres 27 niedrig, und die Änderung der Kraftstofftemperatur in dem Hochdruckkraftstoffrohr 26 ist klein (ein Austausch mit dem Kraftstoff mit niedriger Temperatur in dem Kraftstoffbehälter 11). Dementsprechend ist die Änderung der Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr wegen des ersten Auslassens klein. Daher wird die Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr aus der Kraftstoffdruckdifferenz (Pr – P0) über den ersten Auslasshub berechnet, wie dies in der 10 gezeigt ist. Die vorliegende Erfindung schließt nicht aus, dass die Kraftstoffdruckdifferenz ΔPr über dem zweiten oder dem nachfolgenden Auslasshub der Hochdruckpumpe 14 berechnet wird.
Dann schreitet der Prozess zu einem Schritt S307, bei dem Informationen über den Abschluss der Berechnung der Kraftstoffdruckerhöhung ΔPr gespeichert werden. Somit wird die Routine beendet.
Eine in der 9 gezeigte Routine zum Steuern der Hochdruckpumpe beim Starten wird in einem vorbestimmten Zyklus (z. B. ein Zyklus von 8 ms) ausgeführt, während der Zündschalter 31 eingeschaltet ist. Falls diese Routine gestartet wird, dann wird zunächst bei einem Schritt S401 bestimmt, ob eine Steuerung der Druckerhöhung beim Starten zulässig ist. Die Steuerung der Druckerhöhung beim Starten fördert die Kraftstoffdruckerhöhung dadurch, dass die Einspritzung unterbunden wird, wenn der durch den Kraftstoffdrucksensor 29 erfasste Kraftstoffdruck Pr gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert während des Startens ist. Falls die Antwort bei dem Schritt S401 NEIN lautet, schreitet der Prozess zu einem Schritt S410, bei dem eine Routine (nicht gezeigt) zum normalen Steuern der Hochdruckpumpe ausgeführt wird, um eine normale Steuerung der Hochdruckpumpe 14 auszuführen.
Falls die Antwort bei dem Schritt S401 JA lautet, schreitet der Prozess zu einem Schritt S402, bei dem bestimmt wird, ob die Erregung (Auslassen) von der Hochdruckpumpe 14 fortschreitet. Falls die Antwort bei dem Schritt S402 NEIN lautet, schreitet der Prozess zu einem Schritt S403, bei dem bestimmt wird, ob eine Erregungsstartzeitperiode (Zeitperiode oder Kurbelwinkel nach der Einspritzfestlegung bis zu dem Erregungsstart) T0 verstrichen ist. Falls die Antwort bei dem Schritt S403 NEIN lautet, schreitet der Prozess zu einem Schritt S409. Bei dem Schritt S409 wird der Erregungsmerker auf AUS gehalten, um die Hochdruckpumpe 14 in einem entregten Zustand zu halten (ein Zustand, bei dem der Kraftstoff nicht ausgelassen wird).
Wenn danach die Erregungsstartzeitperiode T0 verstreicht, schreitet der Prozess zu einem Schritt S404. Bei dem Schritt S404 wird eine vorbestimmte Erregungszeitperiode TPon festgelegt, die die Auslasszeitperiode (Ventilschließzeitperiode des Kraftstoffdruck-Steuerventils 22) bei der Steuerung der Druckerhöhung beim Starten bestimmt. Dann wird bei einem Schritt S405 der Erregungsmerker eingeschaltet. Dann schreitet der Prozess zu einem Schritt S406. Bei dem Schritt S406 wird die Erregungszeitperiode TPon zu der Erregungsstartzeitperiode T0 addiert, um eine Erregungsendzeitperiode TPend zu erhalten (Zeitperiode oder Kurbelwinkel nach der Einspritzfestlegung bis zu dem Erregungsende) (TPend = T0 + TPon).
Dann schreitet der Prozess zu einem Schritt S407, bei dem bestimmt wird, ob die Erregung (Auslassen) der Hochdruckpumpe 14 die anfängliche Erregung (das anfängliche Auslassen) ist. Falls die Antwort bei dem Schritt S407 JA lautet, schreitet der Prozess zu einem Schritt S408. Bei dem Schritt S408 wird ein Anfangserregungsmerker eingeschaltet, um die anfängliche Erregung zuzulassen. Falls die Antwort bei dem Schritt S407 NEIN lautet, d. h. falls die Erregung (das Auslassen) die zweite oder die nachfolgende Erregung (Auslassen) ist, wird die Routine ohne Änderung beendet.
Falls die Antwort bei dem Schritt S402 JA lautet, schreitet der Prozess zu einem Schritt S411, bei dem bestimmt wird, ob die Erregungsendzeitperiode TPend verstrichen ist. Falls die Antwort bei dem Schritt S411 NEIN lautet, wird die Erregung der Hochdruckpumpe 14 ohne Änderung fortgesetzt. Wenn die Erregungsendzeitperiode TPend verstrichen ist, schreitet der Prozess zu einem Schritt S412, bei dem der Erregungsmerker ausgeschaltet wird, um die Erregung der Hochdruckpumpe 14 zu beenden und um das Kraftstoffdruck-Steuerventil 22 zu öffnen. Somit wird das Auslassen von der Hochdruckpumpe 14 beendet.
Bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel berechnet das Einspritzsteuersystem die endgültige Einspritzzeitperiode dadurch, dass die Haupteinspritzzeitperiode (Haupteinspritzmenge) mit dem Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizienten KP entsprechend dem Kraftstoffdruck bei der Einspritzfestlegungszeit (Zeit zum Berechnen der Einspritzzeitperiode) korrigiert wird. Das Einspritz-Steuersystem schätzt den Kraftstoffdruck PRest der Einspritzstartzeit bei der Einspritzfestlegungszeit (Zeit zum Berechnen der Einspritzperiode), und es berechnet den Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizienten KP auf der Grundlage des geschätzten Kraftstoffdrucks PRest. Auch wenn der Ist-Kraftstoffdruck aufgrund des Auslassens von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 14 vor der Einspritzstartzeit schwankt, kann der Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizient daher angesichts der Schwankung des Ist-Kraftstoffdrucks festgelegt werden. Somit kann die Kraftstoffdruckkorrektur der Einspritzzeitperiode (Einspritzmenge) genau durchgeführt werden. Ein Bezugszeichen ΔQ in den 10 und 11 stellt eine Verringerung der Einspritzmenge aufgrund der Kraftstoffdruckkorrektur dar.
Falls kein Auslassen von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 14 in der Einspritzwartezeitperiode nach der Einspritzzeitperioden-Berechnungszeit (Einspritzfestlegungszeit) bis zu der Einspritzstartzeit vorhanden ist, schwankt der Ist-Kraftstoffdruck während der Einspritzwartezeitperiode nicht, und der Ist-Kraftstoffdruck der Einspritzstartzeit stimmt mit dem Ist-Kraftstoffdruck der Einspritzfestlegungszeit überein. Bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel wird daher bestimmt, ob die Hochdruckpumpe 14 den Kraftstoff vor dem Einspritzstart auslässt. Falls die Hochdruckpumpe 14 den Kraftstoff durch den Einspritzstart nicht auslässt, wird der Kraftstoffdruck Pr, der durch den Kraftstoffdrucksensor 29 bei der Einspritzzeitperioden-Berechnungszeit (Einspritzfestlegungszeit) erfasst wird, selbst als der Kraftstoffdruck der Einspritzstartzeit betrachtet. Somit kann der Kraftstoffdruck der Einspritzstartzeit mit einem geeigneten Verfahren gemäß dem Vorhandensein oder dem Fehlen des Auslassens von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 14 in der Einspritzwartezeitperiode genau geschätzt werden.
Falls bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Hochdruckpumpe 14 den Kraftstoff in der Einspritzwartezeitperiode nach der Einspritzzeitperioden-Berechnungszeit (Einspritzfestlegungszeit) bis zu der Einspritzstartzeit während des Kraftmaschinenbetriebs auslässt, wird der Kraftstoffdruck PRest der Einspritzstartzeit jedes Mal geschätzt. Jedoch ist in dem Betriebsbereich, in dem der Ist-Kraftstoffdruck stabilisiert ist, die Kraftstoffdruckdifferenz zwischen der Einspritzfestlegungszeit und der Einspritzstartzeit klein. Daher muss die Korrektur des geschätzten Kraftstoffdrucks nicht notwendigerweise in einem derartigen Betriebsbereich durchgeführt werden.
Angesichts dessen führt ein Steuerverfahren gemäß einem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in der 15 gezeigt ist, eine Korrektur des geschätzten Kraftstoffdrucks durch, wenn sich der Soll-Kraftstoffdruck nach einem Starten um einen vorbestimmten Wert oder mehr ändert.
Bei einer Routine zum Berechnen einer Einspritzzeitperiode gemäß dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel, das in der 15 gezeigt ist, werden zwei Bestimmungsschritte, nämlich der Schritt S103a und der Schritt S103b nach dem Schritt S103 der in der 4 gezeigten Routine zum Berechnen der Einspritzzeitperiode hinzugefügt. Die andere Verarbeitung ist gleich der Verarbeitung, die in der 4 gezeigt ist.
Bei der in der 15 gezeigten Routine zum Berechnen der Einspritzzeitperiode werden die Haupteinspritzmenge Q und der Kraftstoffdruck Pr, der durch den Kraftstoffdrucksensor 29 erfasst wird, für jede Einspritzfestlegungszeitgebung gelesen (Schritt S101 bis Schritt S103), und dann schreitet der Prozess zu dem Schritt S103a. Bei dem Schritt S103a wird bestimmt, ob eine vorbestimmte Zeit τ nach dem Starten verstrichen ist, d. h. ob der Kraftstoffdruck Pr auf dem Soll-Kraftstoffdruck Ptgt erhöht ist und stabilisiert ist. Falls die Antwort bei dem Schritt S103a NEIN lautet, wird die Verarbeitung nach dem Schritt S104 durchgeführt, um den Kraftstoffdruck PRest der Einspritzstartzeit durch ein Verfahren zu schätzen, das ähnlich dem Verfahren gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel ist.
Falls die Antwort bei dem Schritt S103a JA lautet, schreitet der Prozess zu dem Schritt S103b, bei dem bestimmt wird, ob eine Soll-Kraftstoffdruckänderung ΔPtgt nach der vorherigen Einspritzfestlegung zu der gegenwärtigen Einspritzfestlegung größer als ein vorbestimmter Wert β ist. Falls die Antwort bei dem Schritt S103B JA lautet, wird die Verarbeitung nach dem Schritt S104 durchgeführt, um den Kraftstoffdruck PRest der Einspritzstartzeit durch ein Verfahren zu schätzen, das ähnlich dem Verfahren des ersten exemplarischen Ausführungsbeispiels ist.
Falls die Antwort bei dem Schritt S103b NEIN lautet, wird bestimmt, dass die Kraftstoffdruckschwankung vor dem Einspritzstart klein ist, und der erfasste Kraftstoffdruck Pr der Einspritzfestlegungszeit wird als der geschätzte Kraftstoffdruck PRest der Einspritzstartzeit ohne Änderung festgelegt. Die andere Verarbeitung ist gleich der Verarbeitung des ersten exemplarischen Ausführungsbeispiels.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird bei dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel die Korrektur des geschätzten Kraftstoffdrucks durchgeführt, wenn die Kraftmaschine gestartet wird und wenn sich der Soll-Kraftstoffdruck um einen vorbestimmten Wert oder mehr ändert. Somit kann die Korrektur des geschätzten Kraftstoffdrucks in einem begrenzten Betriebsbereich durchgeführt werden, in dem die Kraftstoffdruckdifferenz zwischen der Einspritzfestlegungszeit und der Einspritzstartzeit groß ist. Dementsprechend kann eine Rechenlast der ECU 30 verringert werden. Die Korrektur des geschätzten Kraftstoffdrucks kann durchgeführt werden, wenn die Kraftmaschine gestartet wird oder wenn sich der Soll-Kraftstoffdruck um einen vorbestimmten Wert oder mehr ändert.
Die vorliegende Erfindung soll nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt sein, sondern sie kann in vielfältiger Art und Weise implementiert werden, ohne dass der Umfang der Erfindung verlassen wird, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
Falls eine Hochdruckpumpe (14) Kraftstoff in einer Einspritzwartezeitperiode nach einer Einspritzfestlegung bis zu einem Einspritzstart auslässt, wird ein Kraftstoffdruck geschätzt, der bei dem Einspritzstart auftritt, und ein Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizient wird auf der Grundlage des geschätzten Kraftstoffdrucks berechnet. Falls kein Kraftstoff in der Einspritzwartezeitperiode ausgelassen wird, wird der bei der Einspritzfestlegung erfasste Kraftstoffdruck als der Kraftstoffdruck der Einspritzstartzeit betrachtet, und der Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizient wird auf der Grundlage des erfassten Kraftstoffdrucks berechnet. Eine endgültige Einspritzzeitperiode wird dadurch berechnet, dass eine Haupteinspritzzeitperiode mit dem Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizienten korrigiert wird. Somit wird eine Kraftstoffdruckkorrektur der Einspritzzeitperiode genau durchgeführt, auch falls ein Ist-Kraftstoffdruck aufgrund des Auslassens von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe während der Einspritzwartezeitperiode schwankt.

Claims

Steuervorrichtung für eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine, die Kraftstoff auf einen hohen Druck beaufschlagt und den Kraftstoff zu einem Kraftstoffeinspritzventil (28) mit einer Hochdruckpumpe (14) zuführt, wobei das Kraftstoffeinspritzventil den Kraftstoff direkt in einen Zylinder der Kraftmaschine einspritzt, wobei die Steuerungsvorrichtung Folgendes aufweist: einen Kraftstoffdrucksensor (S103), der einen Druck des Kraftstoffs erfasst, der zu dem Kraftstoffeinspritzventil zugeführt wird; eine Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung (S401–S412), die eine Auslassmenge von der Hochdruckpumpe steuert, damit der durch den Kraftstoffdrucksensor erfasste Kraftstoffdruck an einen Soll-Kraftstoffdruck angepasst wird; eine Kraftstoffdruck-Korrekturvorrichtung (S107, S111–S114, S301–S309), die eine endgültige Einspritzzeitperiode durch Korrigieren einer Haupteinspritzzeitperiode entsprechend einem Betriebszustand der Kraftmaschine mit einem Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizienten entsprechend dem Kraftstoffdruck bei einer vorbestimmten Zeit vor einem Einspritzstart berechnet; eine Einspritz-Festlegungsvorrichtung, die eine Einspritzstartzeitgebung und die Einspritzzeitperiode in der vorbestimmten Zeit vor dem Einspritzstart festlegt; und eine Einspritz-Steuervorrichtung, die eine Einspritzung durch Antreiben des Kraftstoffeinspritzventils bei der Einspritzstartzeit für die Einspritzzeitperiode durchführt, die durch die Einspritz-Festlegungsvorrichtung festgelegt ist, wobei die Kraftstoffdruck-Korrekturvorrichtung eine Korrektur eines geschätzten Kraftstoffdrucks durchführt, um den Kraftstoffdruck zu schätzen, der bei dem Einspritzstart auftritt, und um den Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizienten auf der Grundlage des geschätzten Kraftstoffdrucks festzulegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffdruck-Korrekturvorrichtung den Soll-Kraftstoffdruck als den geschätzten Kraftstoffdruck verwendet, wenn die Kraftstoffdruck-Korrekturvorrichtung den Kraftstoffdruck schätzt, der bei dem Einspritzstart auftritt, falls eine Differenz zwischen dem Soll-Kraftstoffdruck und dem erfassten Kraftstoffdruck eine Kraftstoffdruckdifferenz ist, die durch das Auslassen von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe vor dem Einspritzstart erreicht werden kann.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei: die Kraftstoffdruck-Korrekturvorrichtung wahlweise die Korrektur des geschätzten Kraftstoffdrucks durchführt, wenn das Auslassen von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe vor dem Einspritzstart auftritt, und die Kraftstoffdruck-Korrekturvorrichtung den Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizienten auf der Grundlage des durch den Kraftstoffdrucksensor erfassten Kraftstoffdrucks wahlweise festlegt, ohne dass die Korrektur des geschätzten Kraftstoffdrucks durchgeführt wird, wenn das Auslassen von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe vor dem Einspritzstart nicht auftritt.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Kraftstoffdruck-Korrekturvorrichtung eine Kraftstoffdruckerhöhung berechnet, die vor dem Einspritzstart auftritt, und zwar zumindest auf der Grundlage einer Kraftstoffauslassfunktion der Hochdruckpumpe, der Kraftstofftemperatur oder des erfassten Kraftstoffdrucks, wenn die Kraftstoffdruck-Korrekturvorrichtung den Kraftstoffdruck schätzt, der bei dem Einspritzstart auftritt, und wobei sie den geschätzten Kraftstoffdruck dadurch berechnet, dass die Kraftstoffdruckerhöhung zu dem gegenwärtig erfassten Kraftstoffdruck addiert wird.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Kraftstoffdruck-Korrekturvorrichtung eine Kraftstoffdruckerhöhung schätzt, die vor dem Einspritzstart auftritt, und zwar auf der Grundlage einer Kraftstoffdruckdifferenz über einen Auslasshub der Hochdruckpumpe, die durch den Kraftstoffdrucksensor erfasst wird, wenn die Kraftstoffdruck-Korrekturvorrichtung den Kraftstoffdruck schätzt, der bei dem Einspritzstart auftritt, und wobei sie den geschätzten Kraftstoffdruck dadurch berechnet, dass die Kraftstoffdruckerhöhung zu dem gegenwärtig erfassten Kraftstoffdruck addiert wird.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Kraftstoffdruck-Korrekturvorrichtung die Kraftstoffdruckerhöhung dadurch schätzt, dass die Kraftstoffdruckdifferenz über den Auslasshub der Hochdruckpumpe mit dem gegenwärtig erfassten Kraftstoffdruck und/oder der Kraftstofftemperatur korrigiert wird.
Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kraftstoffdruck-Korrekturvorrichtung die Korrektur des geschätzten Kraftstoffdrucks durchführt, wenn die Kraftmaschine gestartet wird oder wenn sich der Soll-Kraftstoffdruck um einen vorbestimmten Wert oder mehr ändert.
Steuerverfahren für eine Direkteinspritz-Brennkraftmaschine, das folgende Schritte aufweist: einen Druckerfassungsschritt (S103) zum Erfassen eines Drucks eines Kraftstoffs, der durch eine Hochdruckpumpe (14) zu einem Kraftstoffeinspritzventil (28) zugeführt wird, das den Kraftstoff direkt in einen Zylinder der Kraftmaschine einspritzt; einen Drucksteuerschritt (S401–S412) zum Steuern einer Auslassmenge der Hochdruckpumpe, damit der erfasste Kraftstoffdruck an den Soll-Kraftstoffdruck angepasst wird; einen Druckkorrekturschritt (S107, S111–S114, S301–S309) zum Berechnen einer endgültigen Einspritzzeitperiode durch Korrigieren einer Haupteinspritzzeitperiode entsprechend einem Betriebszustand der Kraftmaschine mit einem Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizienten entsprechend dem Kraftstoffdruck bei einer vorbestimmten Zeit vor einem Einspritzstart; einen Einspritz-Festlegungsschritt zum Festlegen einer Einspritzstartzeit und der Einspritzzeitperiode bei der vorbestimmten Zeit vor dem Einspritzstart; und einen Einspritz-Steuerschritt zum Durchführen einer Einspritzung durch Antreiben des Kraftstoffeinspritzventils bei der Einspritzstartzeitgebung für die Einspritzzeitperiode, die bei dem Einspritz-Festlegungsschritt festgelegt ist, wobei der Korrekturschritt eine Korrektur eines geschätzten Kraftstoffdrucks durchführt, um den Kraftstoffdruck zu schätzen, der bei dem Einspritzstart auftritt, und um den Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizienten auf der Grundlage des geschätzten Kraftstoffdrucks festzulegen, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkorrekturschritt den Soll-Kraftstoffdruck als den geschätzten Kraftstoffdruck verwendet, falls eine Differenz zwischen dem Soll-Kraftstoffdruck und dem erfassten Kraftstoffdruck eine Kraftstoffdruckdifferenz ist, die durch das Auslassen von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe vor dem Einspritzstart erreicht werden kann.
Steuerverfahren gemäß Anspruch 7, wobei: der Druckkorrekturschritt wahlweise die Korrektur des geschätzten Kraftstoffdrucks durchführt, wenn das Auslassen von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe vor dem Einspritzstart auftritt, und der Druckkorrekturschritt wahlweise den Kraftstoffdruck-Korrekturkoeffizienten auf der Grundlage des erfassten Kraftstoffdrucks festlegt, ohne dass die Korrektur des geschätzten Kraftstoffdrucks durchgeführt wird, wenn das Auslassen von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe vor dem Einspritzstart nicht auftritt.
Steuerverfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei der Druckkorrekturschritt eine Kraftstoffdruckerhöhung berechnet, die vor dem Einspritzstart auftritt, und zwar zumindest auf der Grundlage einer Kraftstoffauslassfunktion der Hochdruckpumpe, einer Kraftstofftemperatur oder des erfassten Kraftstoffdrucks, und den geschätzten Kraftstoffdruck dadurch berechnet, dass die Kraftstoffdruckerhöhung zu dem gegenwärtig erfassten Kraftstoffdruck addiert wird.
Steuerverfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei der Druckkorrekturschritt eine Kraftstoffdruckerhöhung schätzt, die vor dem Einspritzstart auftritt, und zwar auf der Grundlage einer Kraftstoffdruckdifferenz über einen Auslasshub der Hochdruckpumpe, die bei dem Druckerfassungsschritt erfasst wird, und den geschätzten Kraftstoffdruck dadurch berechnet, dass die Kraftstoffdruckerhöhung zu dem gegenwärtig erfassten Kraftstoffdruck addiert wird.
Steuerverfahren gemäß Anspruch 10, wobei der Druckkorrekturschritt die Kraftstoffdruckerhöhung dadurch schätzt, dass die Kraftstoffdruckdifferenz über den Auslasshub der Hochdruckpumpe mit dem gegenwärtig erfassten Kraftstoffdruck und/oder einer Kraftstofftemperatur korrigiert wird.
Steuerverfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei der Druckkorrekturschritt die Korrektur des geschätzten Kraftstoffdrucks durchführt, wenn die Kraftmaschine gestartet wird oder wenn sich der Soll-Kraftstoffdruck um einen vorbestimmten Wert oder mehr ändert.