DE102017110914B4

DE102017110914B4 - Abgasreinigungssteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102017110914B4
Application number: DE102017110914.5A
Authority: DE
Inventors: Takuya Inamasu
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-09-16
Filing date: 2017-05-19
Publication date: 2023-04-27
Anticipated expiration: 2037-05-20
Also published as: JP6610481B2; DE102017110914A1; JP2018044532A

Abstract

Abgasreinigungssteuerungsvorrichtung (5) zum Steuern eines Betriebes eines Einspritzventils (4) mit einem Ventilkörper (41) zum Öffnen und Schließen eines Einspritzlochs (44), welches vorgesehen ist, um ein Abgasreinigungsadditiv in eine Auslassleitung (3) einer Verbrennungskraftmaschine (2) einzuspritzen, einem Federelement (42) zum Aufbringen einer Federkraft (F3) auf den Ventilkörper (41) in einer Ventilöffnungsrichtung und einer Magnetspule (43) zum Erzeugen einer elektromagnetischen Kraft, wenn elektrische Leistung zugeführt wird, und zum Aufbringen der elektromagnetischen Kraft auf den Ventilkörper (41) in einer Ventilöffnungsrichtung, wobei die Abgasreinigungssteuerungsvorrichtung (5) aufweist:einen Erlangungsteil (S102) zum Erlangen einer physikalischen Größe mit Bezug auf eine Rotationsphase einer Ausgangswelle (64) der Verbrennungskraftmaschine (2);einen Pulsationsberechnungsteil (S103) zum Berechnen einer pulsierenden Ventilschließkraft (F5), welche auf das Einspritzventil (4) aufgebracht wird, basierend auf einem Erlangungsergebnis des Erlangungsteils (S102) durch Addieren der Federkraft (F3) und einer pulsierenden Additivkraft (F 1), welche als ein Zuführdruck des Additivs, das durch eine durch die Ausgangswelle (64) angetriebene Pumpe (6) komprimiert und hin zu dem Einspritzventil (4) geführt wird, auf den Ventilkörper (41) aufgebracht wird;einen Phasenberechnungsteil (S104) zum Vergleichen der durch den Pulsationsberechnungsteil (S 103) berechneten, pulsierenden Ventilschließkraft (F5) und einer maximalen Ventilöffnungskraft (F2), welche vorgesehen ist, wenn die elektromagnetische Kraft ein Maximum erreicht, und zum Berechnen einer Phase (TD2) einer zugelassenen Ventilöffnung, während welcher die maximale Ventilöffnungskraft (F2) größer als die Ventilschließkraft (F5) ist;einen Berechnungsteil (S106) für eine korrigierte Phase zum Berechnen einer korrigierten Phase (TD5) durch Korrigieren einer Startzeit (t2) und einer Endzeit (t3) der durch den Phasenberechnungsteil (S104) berechneten Phase (TD2) der zugelassenen Ventilöffnung um eine Grundverzögerungsphase (TD4), welche von einer Startzeit der Leistungszuführung zu dem Einspritzventil (4) hin zu einer Anwendungszeit der maximalen Ventilöffnungskraft auf das Einspritzventil (4) reicht; undeinen Leistungszuführungs-Startzeit-Einstellteil (S107) zum Einstellen der Leistungszuführungs-Startzeit, so dass diese in der korrigierten Phase (TD5) liegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasreinigungssteuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine.
Das japanische Patent mit der Nummer JP 5 293 279 B2 offenbart eine Abgasreinigungsvorrichtung zum Reinigen von Abgasemissionen unter Verwendung eines Dieselpartikelfilters (DPF), eines Katalysators oder dergleichen. Diese Steuerungsvorrichtung besitzt ein Einspritzventil, welches ein Additiv, wie Kraftstoff oder ein Reduktionsmittel, in eine Auslassleitung einspritzt. Das Additiv kann Kraftstoff für eine Verbrennung entsprechen, um den DPF zu reaktivieren, oder dem Reduktionsmittel zum Reduzieren von NOx in dem Katalysator.
Das Einspritzventil ist herkömmlich aus einem Ventilkörper zum Öffnen und Schließen eines Einspritzlochs, einem Federelement zum Vorspannen des Ventilkörpers in einer Richtung zum Schließen des Einspritzlochs und einem Solenoid bzw. einer Magnetspule zum Erzeugen einer elektromagnetischen Kraft im Ansprechen auf eine Leistungszuführung, um den Ventilkörper in einer Richtung zum Öffnen des Einspritzlochs zu bewegen, gebildet. Wenn das Einspritzloch geöffnet ist, spritzt das Einspritzventil das Additiv in die Auslassleitung ein. Das Additiv wird von einer Additiv-Zuführpumpe hin zu dem Einspritzventil geführt.
Die Steuerungsvorrichtung zum Steuern eines Betriebs des vorstehend beschriebenen Einspritzventils ist herkömmlich derart konfiguriert, dass diese eine Einspritzmenge des von dem Einspritzloch zugeführten Additivs basierend auf einem durch die Additiv-Zuführpumpe auf das Additiv aufgebrachten Zuführdruck und einer Zeitphase bzw. - dauer der Leistungszuführung zu der Magnetspule des Einspritzventils bestimmt. Die Einspritzmenge nimmt zu, wenn eine Drehzahl der Additiv-Zuführpumpe zunimmt und entsprechend ein Zuführdruck des Additivs zunimmt. Die Einspritzmenge des Additivs in die Auslassleitung ist erwartungsgemäß gleich, sofern eine Drehzahl der Additiv-Zuführpumpe und die Zeitphase der Leistungszuführung hin zu der Magnetspule unverändert sind.
Die Einspritzmenge des Additivs verändert sich jedoch häufig auch in einem Fall, in welchem sich die Drehzahl der Additiv-Zuführpumpe und die Zeitphase der Leistungszuführung nicht verändern.
Ferner offenbart die DE 10 2008 042 108 A1 eine Eindosierungsvorrichtung für Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff, vor einen Oxidationskatalysator einer Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine, wobei nach einer Versorgungseinrichtung für Kraftstoff ein Schließventil und/oder ein Dosierventil sowie ein Einspritzventil in eine Kraftstoffleitung integriert sind. Im Bereich der Eindosierungsvorrichtung ist zumindest eine Einrichtung zur Dämpfung von Druckschwankungen vorgesehen.
Die vorliegende Erfindung adressiert das vorstehend beschriebene Problem, und eine Aufgabe davon ist es, eine Abgasreinigungssteuerungsvorrichtung bereitzustellen, welche in der Lage ist, eine Abweichung einer Einspritzmenge eines von einem Einspritzventil eingespritzten Additivs von einer Ziel-Einspritzmenge zu reduzieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Abgasreinigungssteuerungsvorrichtung zum Steuern eines Betriebs eines Einspritzventils vorgesehen, welches einen Ventilkörper zum Öffnen und Schließen eines Einspritzlochs, das vorgesehen ist, um ein Abgasreinigungsadditiv in eine Auslassleitung einer Verbrennungskraftmaschine einzuspritzen, ein Federelement zum Aufbringen einer Federkraft auf den Ventilkörper in einer Ventilöffnungsrichtung und eine Magnetspule zum Erzeugen einer elektromagnetischen Kraft, wenn elektrische Leistung zugeführt wird, und zum Aufbringen der elektromagnetischen Kraft auf den Ventilkörper in einer Ventilöffnungsrichtung besitzt. Die Abgasreinigungssteuerungsvorrichtung weist einen Erlangungsteil und einen Pulsationsberechnungsteil auf. Der Erlangungsteil erlangt eine physikalische Größe mit Bezug auf eine Rotationsphase einer Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine. Der Pulsationsberechnungsteil berechnet eine pulsierende Ventilschließkraft, welche auf das Einspritzventil aufgebracht wird, basierend auf einem Erlangungsergebnis des Erlangungsteils durch Addieren der Federkraft und einer pulsierenden Additivkraft, welche als ein Zuführdruck des durch eine durch die Ausgangswelle angetriebene Pumpe komprimierten und hin zu dem Einspritzventil geführten Additivs auf den Ventilkörper aufgebracht wird.
Bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Abgasreinigungsvorrichtung ferner einen Phasenberechnungsteil, einen Berechnungsteil für eine korrigierte Phase und einen Leistungszuführungs-Startzeit-Einstellteil auf. Der Phasenberechnungsteil vergleicht die durch den Pulsationsberechnungsteil berechnete, pulsierende Ventilschließkraft und eine maximale Ventilöffnungskraft, welche vorgesehen ist, wenn die elektromagnetische Kraft ein Maximum erreicht, und dieser berechnet eine Phase einer zugelassenen Ventilöffnung, während welcher die maximale Ventilöffnungskraft größer als die Ventilschließkraft ist. Der Berechnungsteil für die korrigierte Phase berechnet eine korrigierte Phase durch Korrigieren einer Startzeit und einer Endzeit der durch den Phasenberechnungsteil berechneten Phase der zugelassenen Ventilöffnung um eine Grundverzögerungsphase, welche von einer Startzeit der Leistungszuführung zu dem Einspritzventil hin zu einer Anwendungszeit der maximalen Ventilöffnungskraft auf das Einspritzventil reicht. Der Leistungszuführungs-Startzeit-Einstellteil stellt die Leistungszuführungs-Startzeit derart ein, dass diese in der korrigierten Phase liegt.
Gemäß dem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung als eine Alternative zu dem einen Aspekt weist die Abgasreinigungssteuerungsvorrichtung ferner einen Ventilöffnungsverzögerungsphasen-Berechnungsteil und einen Leistungszuführungs-Endzeit-Einstellteil auf. Der Ventilöffnungsverzögerungsphasen-Berechnungsteil berechnet eine Ventilöffnungs-Startzeit, zu welcher das Einspritzventil damit beginnt, sich zu öffnen, basierend auf einer Leistungszuführungs-Startzeit, zu welcher die Leistungszuführung hin zu dem Einspritzventil gestartet wird, und dieser berechnet eine Ventilöffnungsverzögerungsphase, welche von der Leistungszuführungs-Startzeit hin zu der Ventilöffnungs-Startzeit reicht. Der Leistungszuführungs-Endzeit-Einstellteil korrigiert eine Initial-Leistungszuführungs-Endzeit, die basierend auf einer Ziel-Einspritzmenge des Additivs und der Leistungszuführungs-Startzeit berechnet wird, so dass diese durch eine Zeitdauer der Ventilöffnungsverzögerungsphase verzögert ist.

1 ist eine Systemabbildung, welche ein Abgasreinigungssystem zeigt, das eine Abgasreinigungssteuerungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;
2 ist eine schematische Abbildung, welche einen inneren Betrieb einer bei der ersten Ausführungsform verwendeten Verdrängerpumpe zeigt;
3 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einem Kurbelwinkel einer Verbrennungskraftmaschine und einer Variation eines Abgabeöffnungsdrucks zeigt, welcher einen Druck in der Nähe einer Abgabeöffnung der bei der ersten Ausführungsform verwendeten Verdrängerpumpe angibt;
4 ist ein Diagramm, welches eine Phasenverzögerung eines Zuführdrucks eines Additivs relativ zu dem Abgabeöffnungsdruck bei der ersten Ausführungsform zeigt;
5 ist eine schematische Ansicht, welche ein Einspritzventil in einem Zustand zeigt, in welchem eine Ventilöffnungskraft und eine Ventilschließkraft auf eine Nadel aufgebracht werden;
6 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen der mit einer Drehzahl variierenden Ventilschließkraft und der Ventilöffnungskraft zeigt;
7 ist ein Zeitdiagramm, welches ein Beispiel einer Ventilöffnungsverzögerung zeigt, die hervorgerufen wird, wenn eine Leistung hin zu einer Magnetspule geführt wird, unter der Annahme, dass bei der Ventilschließkraft keine Variation vorliegt;
8 ist ein Zeitdiagramm, welches eine Ventilöffnungsverzögerung zeigt, die hervorgerufen wird, wenn eine Initial-Leistungszuführungs-Startzeit bei der ersten Ausführungsform korrigiert ist;
9 ist ein Flussdiagramm, welches eine Steuerverarbeitung zum Korrigieren der Leistungszuführungs-Startzeit bei der ersten Ausführungsform zeigt;
10 ist ein Zeitdiagramm, welches eine Ventilöffnungsverzögerung zeigt, die hervorgerufen wird, wenn eine Initial-Leistungszuführungs-Endzeit bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung korrigiert ist;
11 ist ein Flussdiagramm, welches eine Steuerverarbeitung zum Korrigieren der Leistungszuführungs-Endzeit bei der zweiten Ausführungsform zeigt;
12 ist ein Zeitdiagramm, welches eine Ventilöffnungsverzögerung zeigt, die hervorgerufen wird, wenn eine Initial-Leistungszuführungs-Endzeit bei einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung korrigiert ist;
13 ist ein Flussdiagramm, welches eine Steuerverarbeitung zum Korrigieren der Leistungszuführungs-Endzeit bei der dritten Ausführungsform zeigt; und
14 ist ein Flussdiagramm, welches eine Steuerverarbeitung zum Korrigieren der Leistungszuführungs-Endzeit bei einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben, die in den Abbildungen gezeigt sind. Gleiche strukturelle und funktionelle Teile sind bei den Ausführungsformen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, um die Beschreibung zu vereinfachen.
(Erste Ausführungsform)
Mit Bezug auf 1 wird zunächst eine erste Ausführungsform einer Abgasreinigungssteuerungsvorrichtung auf ein Abgasreinigungssystem 1 für ein Fahrzeug angewendet, in welchem eine Dieselmaschine als eine Verbrennungskraftmaschine 2 montiert ist.
Die Verbrennungskraftmaschine 2 ist mit einem Kurbelwinkelsensor 9, einer Verdrängerpumpe 6, einer Einlassleitung 11 und einer ersten Auslassleitung 10 vorgesehen. Die erste Auslassleitung 10 ist über einen Turbolader 12 mit einer zweiten Auslassleitung 3 verbunden. Die zweite Auslassleitung 3 entspricht einer Auslassleitung bzw. einem Abgasrohr. Ein Dieselpartikelfilter (DPF) 8 ist bei einem mittleren Teil der zweiten Auslassleitung 3 vorgesehen, um PM zu sammeln, was Partikeln in Abgasemissionen entspricht. Der DPF 8 verschlechtert eine Kraftstoffwirtschaftlichkeit und eine Maschinenbetriebsleistung, wenn die PM abgelagert sind und ein Auslassdruck ansteigt. Daher ist es erforderlich, die in dem DPF 8 gesammelten PM periodisch zu entfernen, das heißt, eine PM-Reaktivierung durchzuführen. Um die abgelagerten PM zu entfernen, wird Kraftstoff periodisch als ein Additiv in die zweite Auslassleitung 3 eingespritzt. Der Kraftstoff wird von einem Einspritzventil 4 eingespritzt, das bei einer stromaufwärtigen Position relativ zu dem DPF 8 der zweiten Auslassleitung 3 vorgesehen ist. Der Kraftstoff wird über eine Kraftstoffleitung 7 von der Verdrängerpumpe 6 hin zu dem Einspritzventil 4 geführt. Der eingespritzte Kraftstoff strömt mit dem durch die zweite Auslassleitung 3 passierenden Abgas und erreicht den DPF 8. Der Kraftstoff verbrennt und entfernt die in dem DPF 8 abgelagerten PM.
Bei dem Abgasreinigungssystem 1 ist eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 5 vorgesehen, um den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 2 und des Einspritzventils 4 zu steuern. Die ECU 5 entspricht einer Abgasreinigungssteuerungsvorrichtung. Die ECU 5 steuert den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 2 im Ansprechen auf eine Anforderung durch einen Fahrer. Die ECU 5 ist im Allgemeinen aus einem Speicher, der vorbestimmte Programme speichert, einem Prozessor, der gemäß den gespeicherten Programmen eine arithmetische und logische Betriebsverarbeitung durchführt, und Eingangs- und Ausgangsschaltungen gebildet. Die ECU 5 ist mit dem Kurbelwinkelsensor 9, dem Einspritzventil 4 und dergleichen elektrisch verbunden.
Wie in 2 gezeigt, ist die Verdrängerpumpe 6 direkt mit einer Ausgangswelle 64 der Verbrennungskraftmaschine 2 gekoppelt. Die Verdrängerpumpe 6 ist aus einem Gehäuse 60, einem Außenrotor 61 und einem Innenrotor 62 gebildet. Das Gehäuse 60 besitzt einen Ansauganschluss 65 zum Ansaugen von Kraftstoff von einem Kraftstofftank (nicht gezeigt) und einen Abgabeanschluss bzw. eine Abgabeöffnung 66 zum Abgeben des Kraftstoffes. Der Außenrotor 61 ist in dem Gehäuse 60 montiert. Der Außenrotor 61 besitzt ein Reservoir 63. Der in die Verdrängerpumpe 6 gesaugte Kraftstoff wird in dem Reservoir 63 gesammelt. Das Reservoir 63 ist durch eine Außenumfangsfläche mit sieben inneren Zahnradzähnen definiert. Der Innenrotor 62 ist derart in dem Reservoir 63 montiert, dass dieser durch die Ausgangswelle 64 der Verbrennungskraftmaschine 2 rotiert wird. Der Innenrotor 62 besitzt sechs äußere Zahnradzähne, welche im Durchmesser kleiner sind als die Außenumfangsfläche des Reservoirs 63. Die äußeren Zahnradzähne des Innenrotors 62 und die inneren Zahnradzähne des Außenrotors 61 greifen ineinander, wie ein Trochoidengetriebe. Da das mit der Ausgangswelle 64 rotierende Außenzahnrad mit dem Innenzahnrad in Eingriff steht, rotiert außerdem der Außenrotor 61. Daher wird der Kraftstoff, welcher in dem zwischen zwei benachbarten Innenzahnradzähnen des Außenrotors 61 ausgebildeten Reservoir 63 gesammelt ist, von der Abgabeöffnung 66 in die Kraftstoffleitung 7 abgegeben. Der abgegebene Kraftstoff wird auf einen Abgabeöffnungsdruck P0 komprimiert.
Ein Entlastungsventil bzw. Überdruckventil (nicht gezeigt) ist bei der Abgabeöffnung 66 der Verdrängerpumpe 6 vorgesehen. Das Überdruckventil führt den Kraftstoff zu dem Kraftstofftank zurück, wenn der Abgabeöffnungsdruck P0 einen vorbestimmten Druck überschreitet. Das Überdruckventil verhindert daher, dass der Druck des von der Verdrängerpumpe 6 abgegebenen Kraftstoffes über den vorbestimmten Druck zunimmt. Der Abgabeöffnungsdruck P0 gibt einen Druck an, welcher stromaufwärts des Überdruckventils herrscht.
Der Kraftstoff in der Verdrängerpumpe 6 wird abgegeben, wenn das Innenzahnrad und das Außenzahnrad durch die Rotation der Ausgangswelle 64 Zahn für Zahn ineinandergreifen. Folglich pulsiert bzw. schwankt der auf den Kraftstoff aufgebrachte Druck periodisch als Pulsation, wie in 3 gezeigt ist, wenn der Kraftstoff abgegeben wird. Da der Innenrotor 62 durch die Ausgangswelle 64 der Verbrennungskraftmaschine 2 angetrieben wird, steht die Pulsation mit einem Maschinenbetriebszustand in Zusammenhang, wie in 3 beispielhaft dargestellt ist. Insbesondere variiert eine Zyklusphase der Pulsation mit einem Kurbelwinkel, das heißt, einer Rotationsphase der Ausgangswelle 64 der Verbrennungskraftmaschine 2. Eine Amplitude der Pulsation variiert mit einer Veränderungsgeschwindigkeit der Rotationsphase der Verbrennungskraftmaschine 2, das heißt, einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2. Wenn die Maschinendrehzahl zunimmt, nehmen die Zyklusphase und die Amplitude der Pulsation ab bzw. zu.
Der von der Abgabeöffnung 66 abgegebene Kraftstoff wird über die Kraftstoffleitung 7 hin zu dem Einspritzventil 4 geführt. Wenn der Kraftstoff in die Kraftstoffleitung 7 strömt, strömt der Kraftstoff mit einer Ausbreitungsphasenverzögerung 10, wie in 4 gezeigt. Daher wird die Pulsation des Kraftstoffes mit der Ausbreitungsphasenverzögerung I0 relativ zu dem Abgabeöffnungsdruck P0, welcher durch eine gestrichelte Linie angegeben ist, zu dem Einspritzventil 4 übertragen. Unter der Annahme, dass der Zuführdruck des mit der Phasenverzögerung I0 zu dem Einspritzventil 4 geführten Kraftstoffes gleich P1 ist, was mit einer durchgehenden Linie angegeben ist, besitzt jede Pulsation des Zuführdrucks P1 die gleiche Zyklusphase und Amplitude wie diese des Abgabeöffnungsdrucks P0.
Das Einspritzventil 4 ist so konfiguriert, wie in 5 gezeigt, um den Kraftstoff in die zweite Auslassleitung 3 einzuspritzen. Das Einspritzventil 4 ist aus einem Ventilkörper 41 in einer Nadelgestalt, einem Federelement 42, einer Magnetspule 43 und einem Einspritzloch 44 gebildet. Der Ventilkörper 41 öffnet und schließt das Einspritzloch 44 des Einspritzventils 4. Der Ventilkörper 41 nimmt den Zuführdruck P1 (Additivkraft F1), welcher auf dessen obere Fläche aufgebracht wird, und eine von dem Federelement 42 aufgebrachte Federkraft F3, um den Ventilkörper 41 vorzuspannen, auf. Diese Kräfte F1 und F3 dienen als eine Ventilschließkraft F5 dazu, um den Ventilkörper 41 in einer Ventilschließrichtung vorzuspannen, wie in 6 gezeigt. Da der Zuführdruck P1 pulsiert bzw. schwankt, schwankt ebenso die Additivkraft F 1. Die Federkraft F3 ist konstant. Das heißt, die Ventilschließkraft F5 schwankt mit der Pulsation der Additivkraft F1. Daher ist es möglich, die Zyklusphase und die Amplitude der Ventilschließkraft F5 basierend auf dem Zuführdruck P1 zu berechnen.
Das Einspritzventil 4 wird durch die in einer Ventilöffnungsrichtung des Ventilkörpers 41 erzeugte elektromagnetische Kraft geöffnet, wenn die Magnetspule 43 mit Leistung versorgt wird. Da die elektromagnetische Kraft der Magnetspule 43 nach dem Starten der Leistungszuführung hin zu der Magnetspule 43 allmählich zunimmt, ist eine maximale elektromagnetische Kraft als eine maximale Ventilöffnungskraft definiert und als F2 ausgedrückt. Der Ventilkörper 41 wird in der Ventilöffnungsrichtung bewegt, wenn die Ventilöffnungskraft F2 der Magnetspule 43 die Ventilschließkraft F5 überschreitet.
Wie in 6 gezeigt und vorstehend beschrieben ist, ist die Ventilöffnungskraft F2 größer als ein oberer Grenzkraftwert F5T der pulsierenden Ventilschließkraft F5, wenn die Maschinendrehzahl niedriger als eine vorbestimmte Drehzahl NE0 ist. Wenn die Maschinendrehzahl höher als die vorbestimmte Drehzahl NE0 ist, liegt die Ventilöffnungskraft F2 zwischen dem oberen Grenzkraftwert F5T und einem unteren Grenzkraftwert F5D der Ventilschließkraft F5. Aus diesem Grund wird die Größenbeziehung der Ventilöffnungskraft F2 und der pulsierenden Ventilschließkraft F5 gemäß der Pulsation der pulsierenden Ventilschließkraft F5 periodisch umgekehrt, wenn die Maschinendrehzahl höher als die vorbestimmte Drehzahl NE0 ist. Es ist angenommen, dass eine Phase, während welcher das Einspritzventil 4 mit der Ventilöffnungskraft F2 geöffnet werden kann, die größer als die pulsierende Ventilschließkraft F5 ist, als eine Phase TD2 einer zugelassenen Ventilöffnung definiert ist. Es ist außerdem angenommen, dass eine Phase, während welcher das Einspritzventil 4 mit der Ventilöffnungskraft F2, die kleiner als die pulsierende Ventilschließkraft F5 ist, nicht geöffnet werden kann, als eine Phase TD1 einer nicht zugelassenen Ventilöffnung definiert ist. Die Phase TD2 der zugelassenen Ventilöffnung und die Phase TD1 der nicht zugelassenen Ventilöffnung treten abwechselnd auf, wie in 7 gezeigt ist.
In 7 ist angenommen, dass die ECU 5 die Leistungszuführung zu der Magnetspule 43 zum Antreiben des Einspritzventils 4, um das Einspritzloch 44 zu öffnen, zu einer Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton startet, welche nicht korrigiert ist. Die elektromagnetische Kraft der Magnetspule 43 nimmt nach der Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton allmählich zu, wie vorstehend beschrieben ist. Aus diesem Grund wird die Ventilöffnungskraft F2 nicht unmittelbar nach der Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton erzeugt, sondern zu einer Ventilöffnungskraft-Erzeugungszeit tf2, zu welcher die elektromagnetische Kraft auf ein Maximum zunimmt. Diese Ventilöffnungskraft-Erzeugungszeit tf2 liegt nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung ausgehend von der Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton. Diese Phase, welche von der Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton hin zu der Ventilöffnungskraft-Erzeugungszeit tf2 reicht, ist als eine Grundverzögerungsphase TD4 definiert. Diese Grundverzögerungsphase TD4 entspricht einer kürzesten Phase ausgehend von der Leistungszuführungs-Startzeit zu der frühesten Ventilöffnungszeit des Einspritzventils 4.
Auch wenn die Ventilöffnungskraft-Erzeugungszeit tf2 nach dem Starten der Leistungszuführung hin zu dem Einspritzventil 4 eintritt, kann diese nach wie vor in der Phase TD1 der nicht zugelassenen Ventilöffnung liegen, wie in 7 beispielhaft dargestellt ist. In diesem Fall kann sich das Einspritzventil 4 nicht öffnen, um den Kraftstoff einzuspritzen. In einem Fall, in welchem die Ventilöffnungskraft-Erzeugungszeit tf2 infolge einer Umkehrung der Größen der pulsierenden Ventilschließkraft F5, welche durch die Pulsation der pulsierenden Ventilschließkraft F5 hervorgerufen wird, in der Phase TD2 der zugelassenen Ventilöffnung eintritt, beginnt das Einspritzventil 4 zu der Initial-Ventilöffnungs-Startzeit top damit, das Einspritzloch 44 zu öffnen. Das heißt, in dem Fall, in welchem die Ventilöffnungskraft-Erzeugungszeit tf2 in der Phase TD1 der nicht zugelassenen Ventilöffnung liegt, kann das Einspritzventil 4 nicht damit beginnen, das Einspritzloch 44 zu öffnen, bis die Phase TD2 der zugelassenen Ventilöffnung eintritt. Folglich wird zwischen der Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton und einer Initial-Ventilöffnungs-Startzeit top, welche nicht korrigiert ist, eine Ventilöffnungsverzögerungsphase TD3 hervorgerufen, welche länger als die Grundverzögerungsphase TD4 ist.
Bei der ersten Ausführungsform führt die ECU 5 die nachfolgende Korrektur durch, wie in 8 gezeigt. Die ECU 5 korrigiert eine Startzeit t2 der Phase TD2 der zugelassenen Ventilöffnung, so dass diese um eine Zeitlänge der Grundverzögerungsphase TD4 vorgerückt bzw. nach früh verschoben ist, und berechnet eine korrigierte Startzeit ta2. Die ECU 5 korrigiert außerdem eine Endzeit t3 der Phase TD2 der zugelassenen Ventilöffnung und berechnet eine korrigierte Endzeit t3a. Die ECU 5 berechnet eine korrigierte Phase TD5 basierend auf der korrigierten Startzeit t2a und der korrigierten Endzeit t3a. Die ECU 5 stellt die Leistungszuführungs-Startzeit ton1 derart ein, dass die ursprüngliche Leistungszuführungs-Startzeit ton in der korrigierten Phase TD5 eintritt. Insbesondere stellt die ECU 5 die Leistungszuführungs-Startzeit ton1, welche um eine Zeitlänge der Grundverzögerungsphase TD4 früher als eine Zeit tB einer unteren Grenzkraft liegt, derart ein, dass die Zeit tB der unteren Grenzkraft, zu welcher die Ventilschließkraft F5 zu dem unteren Grenzkraftwert FD5 wird, und die Ventilöffnungs-Startzeit top 1 zusammenfallen.
In einem Fall, in welchem sich der Ventilkörper 41 ausgehend von dem geschlossenen Zustand in der Ventilöffnungsrichtung auch nur ein bisschen bewegt, wird der Kraftstoff zwischen den Ventilkörper 41 und das Einspritzloch 44 gefüllt. Daher wird die Additivkraft F 1 in der Ventilöffnungsrichtung auf die Bodenfläche des Ventilkörpers 41 aufgebracht. Folglich gleichen bzw. löschen sich die auf die obere Fläche des Ventilkörpers 41 aufgebrachte Additivkraft F 1 und die auf die Bodenfläche des Ventilkörpers 41 aufgebrachte Additivkraft F 1 aus. Aus diesem Grund müssen die auf den Ventilkörper 41 aufgebrachten Additivkräfte F1 nicht berücksichtigt werden, nachdem der Ventilkörper 41 damit begonnen hat, das Einspritzloch 44 zu öffnen. Das heißt, auch in einem Fall, in welchem die Pulsation der Ventilschließkraft F5 zunimmt, unmittelbar nachdem der Ventilkörper 41 damit begonnen hat, das Einspritzloch 44 zu öffnen, ist es möglich, den Ventilkörper 41 zu halten, um das Einspritzloch 44 zu öffnen, sofern der Ventilkörper 41 auch nur geringfügig in der Ventilöffnungsrichtung bewegt wird.
Die ECU 5 führt die vorstehend beschriebene Korrektur durch das Ausführen einer in 9 gezeigten Korrekturverarbeitung durch. Die ECU 5 führt die Korrekturverarbeitung von 9 aus, nachdem diese mit einer Betriebsleistung versorgt wird.
Die ECU 5 überprüft bei Schritt S 100 zunächst, ob eine Anforderung vorliegt, dass das Einspritzventil 4 für eine Kraftstoffeinspritzung in die zweite Auslassleitung 3 anzutreiben ist. Diese Überprüfung kann basierend auf einer Druckdifferenz zwischen Auslassdrücken erfolgen, die durch Sensoren erfasst werden, welche stromaufwärts und stromabwärts des an der zweiten Auslassleitung 3 angebrachten DPF 8 vorgesehen sind. In einem Fall, in welchem die Druckdifferenz zwischen den Auslassdrücken größer als ein vorbestimmter Wert ist, bestimmt die ECU 5, dass der DPF 8 reaktiviert werden muss, und diese erzeugt eine Antriebsanforderung für das Einspritzventil 4. Wenn die Antriebsanforderung für das Einspritzventil 4 bei Schritt S 100 nicht erzeugt wird, wird Schritt S 100 nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeit erneut ausgeführt.
Wenn die Antriebsanforderung für das Einspritzventil 4 erzeugt wird, führt die ECU 5 einen Schritt S 101 aus. Bei Schritt S 101 berechnet die ECU 5 einen Ziel-Einspritzbetrag von Kraftstoff basierend auf dem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine 2, und diese stellt eine entsprechende Phase einer Leistungszuführung zu dem Einspritzventil 4 ein, um den Ziel-Einspritzbetrag an Kraftstoff in die zweite Auslassleitung 3 einzuspritzen. Bei der ersten Ausführungsform wird der Kraftstoff nicht unmittelbar auf die Antriebsanforderung für das Einspritzventil 4 folgend eingespritzt. Die ECU 5 bestimmt vorläufig die Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton, welche nach der vorbestimmten Phase ausgehend von der Erzeugung der Antriebsanforderung und Zeit, um die Leistungszuführung zu dem Injektor 4 zu starten, liegt. Das heißt, die ECU 5 hält die Initial-Leistungszuführzeit ton, so dass diese nach der vorbestimmten Phase ausgehend von der Erzeugung der Antriebsanforderung liegt. Die ECU 5 bestimmt ferner vorläufig eine Initial-Leistungszuführungs-Endzeit toff, die basierend auf der wie vorstehend beschrieben vorläufig bestimmten Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton und der Einspritzphase berechnet wird.
Bei einem Schritt S 102 erlangt die ECU 5 eine physikalische Größe, welche mit der Rotationsphase der Ausgangswelle 64 der Verbrennungskraftmaschine 2 in Zusammenhang steht. Die ECU 5 erlangt insbesondere ein von dem Kurbelwinkelsensor 9 ausgegebenes Erfassungssignal. Die ECU 5 arbeitet daher als ein Erlangungsteil beim Ausführen von Schritt S102. Die ECU 5 berechnet dann die Rotationsphase der Verbrennungskraftmaschine 2 und die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2, welche dem Veränderungsbetrag pro Zeiteinheit der Rotationsphase entspricht, während diese als ein Maschinenzustands-Berechnungsteil arbeitet.
Die ECU 5 berechnet bei Schritt S103 die Pulsation der Ventilschließkraft F5 basierend auf dem Erlangungsergebnis von Schritt S102. Wie vorstehend beschrieben ist, werden die Zyklusphase und die Amplitude der Pulsation der Ventilschließkraft F5 aus dem Zuführdruck P1 berechnet, wie vorstehend beschrieben ist. Da der Zuführdruck P1 der Pulsation entspricht, die sich ausgehend von dem Abgabeöffnungsdruck P0 um einen Betrag der Ausbreitungsverzögerungsphase I0 verändert, ist es möglich, den Zuführdruck P1 aus dem Abgabeöffnungsdruck P0 zu berechnen.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist es möglich, den Abgabeöffnungsdruck P0 basierend auf dem Erlangungsergebnis des Erlangungsteils zu berechnen (S 102). Die Ausbreitungsverzögerungsphase I0 variiert mit einer Gestalt der Kraftstoffleitung 7, der Kraftstofftemperatur und dergleichen. Die Kraftstofftemperatur kann beispielsweise basierend auf einer Kühlmitteltemperatur berechnet werden, die durch einen an der Verbrennungskraftmaschine 2 angebrachten Kühlmitteltemperatursensor erfasst wird. Die Ausbreitungsverzögerungsphase I0 kann basierend auf Kennfelddaten berechnet werden, die eine Korrespondenzbeziehung zwischen einer durch die Kraftstofftemperatur hervorgerufenen Verzögerung und einer durch die Gestalt der Kraftstoffleitung 7 hervorgerufenen Verzögerung angeben. Die Kennfelddaten können in einem Speicher gespeichert sein, der bei der ECU 5 vorgesehen ist. Die ECU 5 berechnet die Pulsation der Ventilschließkraft F5 unter Bezugnahme auf die Kennfelddaten, welche die Korrespondenzbeziehung zwischen dem Erlangungsergebnis des Kurbelwinkelsensors 9 und der Pulsation des Abgabeöffnungsdrucks P0 angeben. Die ECU 5 arbeitet daher beim Ausführen von Schritt S 103 als Pulsationsberechnungsteil.
Bei Schritt S 104 berechnet die ECU 5 als ein Phasenberechnungsteil die Phase TD2 der zugelassenen Ventilöffnung. Die ECU 5 vergleicht die bei Schritt S103 (durch den Pulsationsberechnungsteil) berechnete und pulsierende Ventilschließkraft F5 mit der Ventilöffnungskraft F2. Die Phase TD2 der zugelassenen Ventilöffnung wird als eine Phase berechnet, während welcher die Ventilöffnungskraft F2 die pulsierende Ventilschließkraft F5 überschreitet.
Die ECU 5 berechnet bei Schritt S105 die Grundverzögerungsphase TD4. Da die Grundverzögerungsphase TD4 mit einer Batteriespannung einer in einem Fahrzeug montierten Batterie variiert, nimmt die Grundverzögerungsphase TD4 zu, während die Batteriespannung abnimmt. Die Grundverzögerungsphase TD4 kann unter Bezugnahme auf Kennfelddaten berechnet werden, die in dem Speicher gespeichert sind und eine Korrespondenzbeziehung zwischen der Batteriespannung und der Grundverzögerungsphase TD4 definieren.
Die ECU 5 berechnet bei Schritt S106 die korrigierte Startzeit t2a und die korrigierte Endzeit t3a einer Phase einer zugelassenen Ventilöffnung, welche um die Länge der Grundverzögerungsphase TD4 zu der Startzeit t2 und der Endzeit t3 der durch den Phasenberechnungsteil berechneten Phase TD2 der zugelassenen Ventilöffnung entsprechend nach vorne gerückt bzw. nach früh verschoben sind. Eine Phase ausgehend von der korrigierten Startzeit t2a hin zu der korrigierten Endzeit t3a entspricht einer korrigierten Phase TD5. Die ECU 5 arbeitet beim Ausführen von Schritt S 106 als ein Berechnungsteil für eine korrigierte Phase.
Die ECU 5 stellt bei Schritt S107 die korrigierte Leistungszuführungs-Startzeit ton1 derart ein, dass die ursprüngliche Leistungszuführungs-Startzeit ton in der korrigierten Phase eintritt. Die ECU 5 arbeitet daher beim Ausführen von Schritt S107 als ein Leistungszuführungs-Startzeit-Einstellteil. Insbesondere stellt die ECU 5 die Leistungszuführungs-Startzeit ton1 für das Einspritzventil 4 derart ein, dass die Zeit tB der unteren Grenzkraft, zu welcher die pulsierende Ventilschließkraft F5 gleich dem unteren Grenzkraftwert F5D ist, und die Ventilöffnungs-Startzeit top1 zusammenfallen. Die ECU 5 korrigiert insbesondere die Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton und stellt die korrigierte Zeit als die Leistungszuführungs-Startzeit ton1 ein, so dass die Leistungszuführung zu dem Einspritzventil 4 zu einer Zeit gestartet wird, die um die Zeitlänge bzw. Zeitdauer der Grundverzögerungsphase TD4 früher als die Zeit tB der unteren Grenzkraft liegt. Die ECU 5 beendet die Korrekturverarbeitung von 9 durch Einstellen der Leistungszuführungs-Startzeit ton1.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird gemäß der ersten Ausführungsform die Leistungszuführzeit für das Einspritzventil 4 korrigiert und als die Leistungszuführungs-Startzeit ton1 eingestellt, so dass die Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton in der korrigierte Phase TD5 eintritt. Daher tritt die Ventilöffnungskraft-Erzeugungszeit tf2, zu welcher die Ventilöffnungskraft F2 erzeugt wird, auch in einem Fall, in welchem die Ventilöffnungskraft F2 nach einem Verstreichen der Grundverzögerungsphase TD4 ausgehend von dem Start der Leistungszuführung für das Einspritzventil 4 erzeugt wird, in der Phase TD2 der zugelassenen Ventilöffnung ein. Das heißt, die Ventilöffnungskraft-Erzeugungszeit tf2 und die Ventilöffnungs-Startzeit top1 fallen zusammen. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass die Ventilöffnungs-Startzeit top1, zu welcher das Einspritzventil 4 tatsächlich damit beginnt, sich zu öffnen, relativ zu der Ventilöffnungskraft-Erzeugungszeit tf2 verzögert ist. Das heißt, es ist möglich, zu verhindern, dass die Phase ausgehend von der Leistungszuführungs-Startzeit ton1 hin zu der Ventilöffnungs-Startzeit top1 länger als die Grundverzögerungsphase TD4 wird. Daher ist es möglich, die Abgasreinigungssteuerungsvorrichtung vorzusehen, welche in der Lage ist, die Variation des Einspritzbetrags des von dem Einspritzventil 4 eingespritzten Additivs relativ zu der Ziel-Einspritzmenge zu minimieren.
Ferner ist es in einem Fall, in welchem die Ventilöffnungskraft F2 erhöht sein muss, um den oberen Grenzkraftwert F5T der pulsierenden Ventilschließkraft F5 zu überschreiten, notwendig, die Spannung der Magnetspule 43 zu erhöhen. Das heißt, das Einspritzventil 4 muss notwendigerweise groß gestaltet sein. Wie als die erste Ausführungsform beschrieben ist, ist es durch Korrigieren der Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton und Einstellen der Leistungszuführungs-Startzeit ton1 in der Phase TD2 der zugelassenen Ventilöffnung möglich, die Ventilöffnungs-Startzeit top1 des Einspritzventils 4 ohne ein groß Gestalten des Einspritzventils 4 zu steuern. Das heißt, es ist möglich, die Abgasreinigungssteuerungsvorrichtung vorzusehen, welche in der Lage ist, die Variation der Einspritzmenge des von dem Einspritzventil 4 eingespritzten Additivs relativ zu der Ziel-Einspritzmenge zu reduzieren, ohne das Einspritzventil 4 groß zu gestalten.
Ferner versorgt der Leistungszuführungs-Startzeit-Einstellteil, das heißt Schritt S107, das Einspritzventil 4 mit der Leistung, so dass die Zeit tB der unteren Grenzkraft und die Ventilöffnungs-Startzeit top1 zusammenfallen. Da die Zeit tB der unteren Grenzkraft bei dem mittleren Punkt der Phase TD2 der zugelassenen Ventilöffnung liegt, kann die Pulsation der pulsierenden Ventilschließkraft F5 mit einem gewissen Fehler berechnet werden und die Phase TD2 der zugelassenen Ventilöffnung kann sich leicht verschieben. Auch in diesem Fall liegt die Leistungszuführungs-Startzeit toni jedoch in der korrigierten Phase TD5. Das heißt, es ist möglich, die Phase ausgehend von der Leistungszuführungs-Startzeit ton1 hin zu der Ventilöffnungs-Startzeit top1 mit erhöhter Sicherheit zu verkürzen.
(Zweite Ausführungsform)
Bei einer zweiten Ausführungsform, wie in 10 gezeigt, ist eine korrigierte Leistungszuführungs-Endzeit toff1 durch Verzögern einer Initial-Leistungszuführungs-Endzeit toff, welche vorläufig bestimmt ist, um eine Zeitlänge bzw. -dauer der Ventilöffnungsverzögerungsphase TD3 eingestellt. Daher ist die Initial-Leistungszuführungs-Endzeit toff auf die korrigierte Leistungszuführungs-Endzeit toff1 verändert.
Die ECU 5 führt die vorstehend beschriebene Korrektur durch das Ausführen einer in 11 gezeigten Korrekturverarbeitung durch.
Die ECU 5 führt die Schritte S100 bis S105 in gleicher Art und Weise wie bei der ersten Ausführungsform aus. Die ECU 5 berechnet bei Schritt S208 eine Ventilöffnungsverzögerungsphase TD3, welche einer Phase ausgehend von der Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton hin zu der Initial-Ventilöffnungs-Startzeit top entspricht, basierend auf der Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton und der bei Schritt S103 berechneten pulsierenden Ventilschließkraft F5. Insbesondere in dem Fall, in welchem die Leistungszuführung hin zu dem Einspritzventil 4 gestartet wird und die Ventilöffnungskraft-Erzeugungszeit tf2 in der Phase TD2 der zugelassenen Ventilöffnung liegt, erstreckt sich die Ventilöffnungsverzögerungsphase TD3 von der Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton hin zu der Ventilöffnungskraft-Erzeugungszeit tf2. Das heißt, die Ventilöffnungsverzögerungsphase TD3 ist gleich der Grundverzögerungsphase TD4.
In dem Fall, in welchem die Ventilöffnungskraft-Erzeugungszeit tf2 in der Phase TD1 der nicht zugelassenen Ventilöffnung liegt, kann sich das Einspritzventil 4 zu der Ventilöffnungskraft-Erzeugungszeit tf2 andererseits nicht öffnen, sondern dieses öffnet sich zu einer Zeit des Wechselns von der Phase TD1 der nicht zugelassenen Ventilöffnung zu der Phase TD2 der zugelassenen Ventilöffnung. Aus diesem Grund entspricht die Initial-Ventilöffnungs-Startzeit top in dem Fall, in welchem die Ventilöffnungskraft-Erzeugungszeit tf2 in der Phase TD1 der nicht zugelassenen Ventilöffnung liegt, der Startzeit t2 der Phase TD2 der zugelassenen Ventilöffnung, welche am nächsten an der Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton liegt. Daher wird die Ventilöffnungsverzögerungsphase TD3 als eine Phase ausgehend von der Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton hin zu der Startzeit t2 berechnet. Die ECU 5 arbeitet beim Ausführen von Schritt S208 als ein Ventilöffnungsverzögerungsphasen-Berechnungsteil.
Dann stellt die ECU 5 bei Schritt S209 eine Leistungszuführungs-Endzeit toff1 basierend auf der bei Schritt S208 berechneten Ventilöffnungsverzögerungsphase TD3 ein. Die ECU 5 stellt insbesondere die korrigierte Leistungszuführungs-Endzeit toff1 durch Verzögern der Initial-Leistungszuführungs-Endzeit toff durch die berechnete Länge der Ventilöffnungsverzögerungsphase TD3 ein. Die ECU 5 arbeitet beim Ausführen von Schritt S209 daher als ein Leistungszuführungs-Endzeit-Einstellteil.
Gemäß der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform wird die Ventilöffnungsverzögerungsphase TD3 basierend auf der Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton und der Pulsation als eine Phase ausgehend von der Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton hin zu der Initial-Ventilöffnungs-Startzeit top berechnet. Ferner wird die Initial-Leistungszuführungs-Endzeit toff basierend auf der Ziel-Einspritzmenge des Additivs, welche basierend auf dem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine 2 berechnet wird, und der Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton berechnet und vorläufig bestimmt. Dann stellt der Initial-Leistungszuführungs-Endzeit-Einstellteil die korrigierte Leistungszuführungs-Endzeit toff1 ein, so dass die vorläufig bestimmte Initial-Leistungszuführungs-Endzeit toff durch die Länge der Ventilöffnungsverzögerungsphase TD3 verzögert wird.
In einem Fall, in welchem die Leistungszuführung hin zu dem Einspritzventil 4 zu der Initial-Leistungszuführungs-Endzeit toff ohne Berücksichtigung der Ventilöffnungsverzögerungsphase TD3 gestoppt wird, ist die Ventilöffnungsphase des Einspritzventils 4 durch die Zeitlänge der Ventilöffnungsverzögerungsphase TD3 verkürzt. Eine Abnahme der Ventilöffnungsphase bewirkt einen Fehlbetrag der tatsächlichen Einspritzmenge relativ zu der Ziel-Einspritzmenge.
Gemäß der zweiten Ausführungsform ist es jedoch möglich, Kraftstoff als das Additiv einzuspritzen, welcher nicht in der Phase ausgehend von der Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton hin zu der Initial-Ventilöffnungs-Startzeit top eingespritzt wird, durch Verzögern der Initial-Leistungszuführungs-Endzeit toff durch die Zeitlänge der Ventilöffnungsverzögerungsphase TD3. Daher ist es möglich, annähernd die gleiche Menge des Additivs wie die Ziel-Einspritzmenge in die zweite Auslassleitung 3 einzuspritzen. Daher ist es möglich, die Variation der Einspritzmenge relativ zu der Ziel-Einspritzmenge zu minimieren.
(Dritte Ausführungsform)
Bei einer dritten Ausführungsform, wie in 12 gezeigt, berechnet die ECU 5 eine Ventilschließphase TD6 als eine Phase ausgehend von der ursprünglichen Leistungszuführungs-Endzeit toff hin zu einer Ventilschließ-Endzeit tcle, zu welcher das Einspritzventil 4 ein Ventilschließen abschließt. Die ECU 5 stellt die Leistungszuführungs-Endzeit toff1 durch Korrigieren der Initial-Leistungszuführungs-Endzeit toff basierend auf einer Länge der berechneten Ventilschließphase TD6 ein. Daher wird die Ventilschließ-Endzeit tcle auf die korrigierte Ventilschließ-Endzeit tcle1 korrigiert.
Die ECU 5 führt die vorstehend beschriebene Korrektur durch das Ausführen einer in 13 gezeigten Korrekturverarbeitung durch.
Die ECU 5 führt die Schritte S100 bis S103 in gleicher Art und Weise wie bei der ersten Ausführungsform aus. Die ECU 5 berechnet bei Schritt S310 eine Ventilschließphase TD6, welche einer Phase ausgehend von der Initial-Leistungszuführungs-Endzeit toff hin zu der Ventilschließ-Endzeit tcle entspricht, basierend auf der bei Schritt S103 berechneten pulsierenden Ventilschließkraft F5. Die Ventilschließphase TD6 kann basierend auf Kennfelddaten berechnet werden, die eine Korrespondenzbeziehung zwischen der Ventilschließkraft F5 und der Ventilschließphase TD6 angeben und in dem Speicher der ECU 5 gespeichert sind. Die ECU 5 berechnet insbesondere zunächst die Ventilschließkraft F5, die zu der Leistungszuführungs-Endzeit toff vorgesehen ist, basierend auf der bei Schritt S 103 berechneten Pulsation der pulsierenden Ventilschließkraft F5 und der vorläufig bestimmten Initial-Leistungszuführungs-Endzeit toff. Die ECU 5 berechnet dann die Ventilschließphase TD6 unter Bezugnahme auf die gespeicherten Kennfelddaten basierend auf der berechneten Ventilschließkraft F5. Die ECU 5 arbeitet beim Ausführen der Verarbeitung von Schritt S310 daher als ein Ventilschließphasen-Berechnungsteil.
Bei Schritt S311 korrigiert die ECU 5 die vorläufig bestimmte Initial-Leistungszuführungs-Endzeit toff basierend auf der Ventilschließphase TD6 und stellt die korrigierte Leistungszuführungs-Endzeit toff1 ein. Das heißt, die ECU 5 korrigiert die Initial-Leistungszuführungs-Endzeit toff dahingehend, dass diese früher eintritt, wenn die berechnete Ventilschließphase TD6 länger ist, und später eintritt, wenn die berechnete Ventilschließphase TD6 kürzer ist. Die ECU 5 kann einen Korrekturwert in deren Speicher als Kennfelddaten speichern, welche eine Korrespondenzbeziehung zwischen der Ventilschließphase TD6 und der korrigierten Leistungszuführungs-Endzeit toff1definieren, und diesen unter Bezugnahme auf die Kennfelddaten basierend auf der bei Schritt S310 berechneten Ventilschließphase TD6 berechnet. Die ECU 5 arbeitet beim Ausführen von Schritt S311 daher als ein Ventilschließ-Einstellteil.
Zu der Initial-Leistungszuführungs-Endzeit toff ist Kraftstoff zwischen den Ventilkörper 41 und das Einspritzloch 44 gefüllt. Aus diesem Grund wirkt der Druck des zwischen dem Ventilkörper 41 und dem Einspritzloch 44 eingefüllten Kraftstoffes in der Ventilöffnungsrichtung auf die Bodenfläche der Nadel als eine Ventilöffnungs-Kraftstoffkraft, auch wenn die Ventilöffnungskraft F2 der Magnetspule 43 aufgrund des Stoppens der Leistungszuführung auf null verringert ist. Die Additivkraft F1 des pulsierenden Zuführdrucks P1 und die Federkraft F3 werden als die Ventilschließkraft F5 auf die obere Fläche des Ventilkörpers 41 aufgebracht.
Zu der Initial-Leistungszuführungs-Endzeit toff löschen sich die Ventilöffnungs-Kraftstoffkraft und die Additivkraft F1 gegenseitig aus. Wie vorstehend beschrieben ist, wird jedoch die Federkraft F3 auf die obere Fläche des Ventilkörpers 41 aufgebracht. Folglich bewegt die Federkraft F3 den Ventilkörper 41 allmählich in der Ventilschließrichtung, wenn die Leistungszuführung gestoppt ist. Wenn sich der Ventilkörper 41 in der Ventilschließrichtung bewegt, nimmt der zwischen dem Ventilkörper 41 und dem Einspritzloch 44 verbleibende Kraftstoff ab. Daher nimmt die Ventilöffnungs-Kraftstoffkraft ab. Das heißt, die Ventilschließkraft F5, welche einer Summe aus der Additivkraft F1 und der Federkraft F3 entspricht, wird relativ zu der Ventilöffnungs-Kraftstoffkraft im Verhältnis größer. Da die auf den Ventilkörper 41 aufgebrachte Ventilschließkraft F5 zunimmt, wenn der Kraftstoffdruck zunimmt, verschließt der Ventilkörper 41 das Einspritzloch 44 zu einer früheren Zeit. Das heißt, die Größe der Ventilschließkraft F5 zu der Zeit der ursprünglichen Leistungszuführungs-Endzeit toff beeinflusst eine Zeitlänge der Phase, welche sich von der Initial-Leistungszuführungs-Endzeit toff hin zu der Ventilschließ-Endzeit tcle einer vollständigen Schließung des Einspritzlochs 44 durch den Ventilkörper 41 erstreckt.
Die Ventilschließphase TD6, welche sich von der Initial-Leistungszuführungs-Endzeit toff hin zu der Ventilschließ-Endzeit tcle erstreckt, ist verkürzt, wenn die Größe der pulsierenden Ventilschließkraft F5 zunimmt. Folglich neigt die tatsächliche Einspritzmenge dazu, kleiner als die Ziel-Einspritzmenge zu sein.
Gemäß der dritten Ausführungsform berechnet die ECU 5 jedoch die Ventilschließphase TD6 als eine Phase ausgehend von der Initial-Leistungszuführungs-Endzeit toff hin zu der Ventilschließ-Endzeit tcle, zu welcher das Einspritzventil 4 das Ventilschließen abschließt. Die ECU 5 korrigiert die Initial-Leistungszuführungs-Endzeit toff auf die korrigierte Leistungszuführungs-Endzeit toff1, welche relativ zu der Initial-Leistungszuführungs-Endzeit toff stärker vorgerückt bzw. nach früh verschoben ist, wenn die Ventilschließphase TD6 zunimmt, und auf die korrigierte Leistungszuführungs-Endzeit toff1, welche relativ zu der Initial-Leistungszuführungs-Endzeit toff stärker verzögert bzw. nach spät verschoben ist, wenn die Ventilschließphase TD6 abnimmt. Daher ist es möglich, Variationen der Einspritzmenge zu minimieren, die während der Phase ausgehend von der Ventilöffnungs-Startzeit top hin zu der Ventilschließ-Endzeit tcle vorgesehen sind, und die Genauigkeit der Einspritzmenge zu verbessern.
(Vierte Ausführungsform)
Das Abgas strömt in der zweiten Auslassleitung 3, an welcher das Einspritzventil 4 angebracht ist. Der Druck des in der zweiten Auslassleitung 3 strömenden Abgases pulsiert synchron mit der Rotation der Verbrennungskraftmaschine 2. Der Ventilkörper 41, welcher das Einspritzloch 44 des Einspritzventils 4 normalerweise verschließt, nimmt den Druck des Abgases auf. Insbesondere wirkt der Auslassdruck in der Ventilöffnungsrichtung auf den Ventilkörper 41. Aus diesem Grund ist es wahrscheinlich, dass sich das Einspritzloch 44 öffnet, wenn der Auslassdruck zunimmt. Es ist weniger wahrscheinlich, dass sich das Einspritzloch 44 öffnet, wenn der Auslassdruck abnimmt. Das heißt, die Öffnungswahrscheinlichkeit des Einspritzventils 44 variiert mit der Größe der Pulsation des Auslassdrucks. Aus diesem Grund variiert die Ventilöffnungsverzögerungsphase TD3, welche sich ausgehend von der Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton hin zu der Initial-Ventilöffnungs-Startzeit top erstreckt.
Bei einer vierten Ausführungsform berechnet die ECU 5 daher die Ventilöffnungsverzögerungsphase TD3 nicht nur basierend auf der Pulsation der pulsierenden Ventilschließkraft F5, sondern ebenso auf der Pulsation des Auslassdrucks. Ferner stellt die ECU 5 die Initial-Leistungszuführungs-Endzeit toff basierend auf der berechneten Ventilöffnungsverzögerungsphase TD3 ein.
Die ECU 5 führt die vorstehend beschriebene Korrektur durch das Ausführen einer in 14 gezeigten Korrekturverarbeitung durch.
Die ECU 5 führt die Schritte S100 bis S103 in gleicher Art und Weise wie bei der ersten Ausführungsform aus. Die ECU 5 berechnet bei Schritt S412 die Druckpulsation des in der zweiten Auslassleitung 3 strömenden Abgases. ECU 5 arbeitet beim Ausführen von Schritt S412 daher als ein Druckberechnungsteil. Die Druckpulsation des in der zweiten Auslassleitung 3 strömenden Abgases ist mit der Rotation der Verbrennungskraftmaschine 2 synchronisiert, wie vorstehend beschrieben. Aus diesem Grund berechnet die ECU 5 die Druckpulsation des Abgases aus dem Rotationserfassungswert des Kurbelwinkelsensors 9.
Die ECU 5 berechnet bei Schritt S408 die Ventilöffnungsverzögerungsphase TD3 basierend auf der pulsierenden Ventilschließkraft F5 und dem Auslassdruck. Die ECU 5 berechnet die Ventilöffnungsverzögerung basierend auf Kennfelddaten, welche eine Korrespondenzbeziehung zwischen dem Auslassdruck und einer Tendenz einer Ventilöffnung des Einspritzventils 4 definieren und in dem Speicher gespeichert sind. Die ECU 5 berechnet die durch die pulsierende Ventilschließkraft F5 hervorgerufene Ventilöffnungsverzögerung basierend auf der berechneten Ventilschließkraft F5 und der Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton. Die ECU 5 berechnet dann die Ventilöffnungsverzögerungsphase TD3 basierend auf der durch die pulsierende Ventilschließkraft F5 hervorgerufenen Ventilöffnungsverzögerung und der durch den Auslassdruck hervorgerufenen Ventilöffnungsverzögerung.
Die ECU 5 stellt die korrigierte Leistungszuführungs-Endzeit toff1 durch Verzögern der Initial-Leistungszuführungs-Endzeit toff durch die Zeitlänge der berechneten Ventilöffnungsverzögerungsphase TD3 ein. Die ECU 5 beendet die in 14 gezeigte Korrekturverarbeitung nach dem Einstellen der korrigierten Leistungszuführungs-Endzeit toff1.
Gemäß der vierten Ausführungsform berechnet der Druckberechnungsteil den Druck des in der zweiten Auslassleitung 3 strömenden Abgases. Die Phase ausgehend von der Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton hin zu der Initial-Ventilöffnungs-Startzeit top wird basierend auf dem berechneten Auslassdruck abgeschätzt und die Initial-Leistungszuführungs-Endzeit toff wird basierend auf der abgeschätzten Phase bestimmt.
Daher ist es möglich, die Variation der Phase ausgehend von der Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton hin zu der Initial-Ventilöffnungs-Startzeit top zu korrigieren, welche auf die Pulsation der pulsierenden Ventilschließkraft F5 und die Pulsation des Auslassdrucks zurückzuführen ist. Folglich ist es möglich, die Variation der Einspritzmenge zu minimieren und die Genauigkeit der Einspritzmenge zu verbessern.
(Weitere Ausführungsform)
Die vorliegende Erfindung, welche vorstehend beschrieben ist, soll nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt sein, sondern diese kann mit weiteren Modifikationen und Veränderungen, wie nachstehend beispielhaft dargestellt, implementiert sein.
Bei den Ausführungsformen 1 bis 4 wird der Kraftstoff eingespritzt und hin zu dem DPF 8 geführt. Anstelle des DPF 8 kann ein NOx-Absorptions- und Reduktionskatalysator, ein NOx-Katalysator für eine selektive Reduktion, ein Oxidationskatalysator oder ein Dreiwegekatalysator verwendet werden. In solchen Fällen entspricht das Additiv Kraftstoff oder Harnstoff.
Obwohl die Verdrängerpumpe 6 für einen Antrieb bei den Ausführungsformen 1 bis 4 direkt mit der Ausgangswelle 64 gekoppelt ist, kann die Verdrängerpumpe 6 alternativ über eine Riemenscheibe oder dergleichen mit der Ausgangswelle 64 gekoppelt sein. Obwohl die Verdrängerpumpe 6 bei den Ausführungsformen 1 bis 4 einem Trochoiden-Getriebe-Typ entspricht, kann die Verdrängerpumpe 6 alternativ einer Zahnradpumpe oder einer Schraubenpumpe entsprechen. Als weitere Alternative kann anstelle einer Rotationspumpe eine Hubkolbenpumpe, wie eine Kolbenpumpe, verwendet werden.
Bei den Ausführungsformen 1 bis 4 wird die Initial-Leistungszuführungs-Startzeit ton im Falle einer Bestimmung bei Schritt S100, dass das Einspritzventil 4 angetrieben werden soll, bei Schritt S101 auf die Zeit reserviert, welche um eine vorbestimmte Phase später liegt als die Zeit der Antriebsanforderung für das Einspritzventil 4. Bei den Ausführungsformen 2 bis 4 ist jedoch zugelassen, die Leistungszuführung hin zu dem Injektor 4 zu der gleichen Zeit zu starten, zu welcher der Injektor 4 angetrieben werden soll.
Obwohl die Ausbreitungsverzögerungsphase I0, die pulsierende Ventilschließkraft F5 und dergleichen bei den Ausführungsformen 1, 3 und 4 unter Verwendung von Kennfelddaten berechnet werden, können diese Werte unter Verwendung von gespeicherten, arithmetischen Gleichungen mathematisch berechnet werden.
Bei der dritten Ausführungsform wird die Ventilschließphase TD6 bei Schritt S310 basierend auf der pulsierenden Ventilschließkraft F5 berechnet, und dann wird der Korrekturwert basierend auf der berechneten Ventilschließphase TD6 bei Schritt S311 berechnet. Dieser kann jedoch direkt aus der pulsierenden Ventilschließkraft F5 berechnet werden. In diesem Fall kann dieser unter Bezugnahme auf Kennfelddaten berechnet werden, welche eine Korrespondenzbeziehung zwischen der pulsierenden Ventilschließkraft F5 und dem Korrekturwert definieren und in dem Speicher gespeichert sind.
Die ECU 5 kann derart konfiguriert sein, dass diese einen Teil oder sämtliche Teile der vorstehend beschriebenen Funktionen durch mehrere festverdrahtete integrierte Schaltungen bzw. Schaltkreise durchführt.

Claims

Abgasreinigungssteuerungsvorrichtung (5) zum Steuern eines Betriebes eines Einspritzventils (4) mit einem Ventilkörper (41) zum Öffnen und Schließen eines Einspritzlochs (44), welches vorgesehen ist, um ein Abgasreinigungsadditiv in eine Auslassleitung (3) einer Verbrennungskraftmaschine (2) einzuspritzen, einem Federelement (42) zum Aufbringen einer Federkraft (F3) auf den Ventilkörper (41) in einer Ventilöffnungsrichtung und einer Magnetspule (43) zum Erzeugen einer elektromagnetischen Kraft, wenn elektrische Leistung zugeführt wird, und zum Aufbringen der elektromagnetischen Kraft auf den Ventilkörper (41) in einer Ventilöffnungsrichtung, wobei die Abgasreinigungssteuerungsvorrichtung (5) aufweist: einen Erlangungsteil (S102) zum Erlangen einer physikalischen Größe mit Bezug auf eine Rotationsphase einer Ausgangswelle (64) der Verbrennungskraftmaschine (2); einen Pulsationsberechnungsteil (S103) zum Berechnen einer pulsierenden Ventilschließkraft (F5), welche auf das Einspritzventil (4) aufgebracht wird, basierend auf einem Erlangungsergebnis des Erlangungsteils (S102) durch Addieren der Federkraft (F3) und einer pulsierenden Additivkraft (F 1), welche als ein Zuführdruck des Additivs, das durch eine durch die Ausgangswelle (64) angetriebene Pumpe (6) komprimiert und hin zu dem Einspritzventil (4) geführt wird, auf den Ventilkörper (41) aufgebracht wird; einen Phasenberechnungsteil (S104) zum Vergleichen der durch den Pulsationsberechnungsteil (S 103) berechneten, pulsierenden Ventilschließkraft (F5) und einer maximalen Ventilöffnungskraft (F2), welche vorgesehen ist, wenn die elektromagnetische Kraft ein Maximum erreicht, und zum Berechnen einer Phase (TD2) einer zugelassenen Ventilöffnung, während welcher die maximale Ventilöffnungskraft (F2) größer als die Ventilschließkraft (F5) ist; einen Berechnungsteil (S106) für eine korrigierte Phase zum Berechnen einer korrigierten Phase (TD5) durch Korrigieren einer Startzeit (t2) und einer Endzeit (t3) der durch den Phasenberechnungsteil (S104) berechneten Phase (TD2) der zugelassenen Ventilöffnung um eine Grundverzögerungsphase (TD4), welche von einer Startzeit der Leistungszuführung zu dem Einspritzventil (4) hin zu einer Anwendungszeit der maximalen Ventilöffnungskraft auf das Einspritzventil (4) reicht; und einen Leistungszuführungs-Startzeit-Einstellteil (S107) zum Einstellen der Leistungszuführungs-Startzeit, so dass diese in der korrigierten Phase (TD5) liegt.
Abgasreinigungssteuerungsvorrichtung (5) nach Anspruch 1, wobei der Leistungszuführungs-Startzeit-Einstellteil (S107) die Leistungszuführungs-Startzeit derart eingestellt, dass eine Zeit einer unteren Grenzkraft, zu welcher die Ventil schließkraft auf einen unteren Grenzkraftwert abnimmt, und eine Ventilöffnungs-Startzeit des Einspritzventils (4) zusammenfallen.
Abgasreinigungssteuerungsvorrichtung (5) zum Steuern eines Betriebes eines Einspritzventils (4) mit einem Ventilkörper (41) zum Öffnen und Schließen eines Einspritzlochs (44), welches vorgesehen ist, um ein Abgasreinigungsadditiv in eine Auslassleitung (3) einer Verbrennungskraftmaschine (2) einzuspritzen, einem Federelement (42) zum Aufbringen einer Federkraft (F3) auf den Ventilkörper (41) in einer Ventilöffnungsrichtung und einer Magnetspule (43) zum Erzeugen einer elektromagnetischen Kraft, wenn elektrische Leistung zugeführt wird, und zum Aufbringen der elektromagnetischen Kraft auf den Ventilkörper (41) in einer Ventilöffnungsrichtung, wobei die Abgasreinigungssteuerungsvorrichtung (5) aufweist: einen Erlangungsteil (S102) zum Erlangen einer physikalischen Größe mit Bezug auf eine Rotationsphase einer Ausgangswelle (64) der Verbrennungskraftmaschine (2); einen Pulsationsberechnungsteil (S103) zum Berechnen einer pulsierenden Ventilschließkraft (F5), welche auf das Einspritzventil (4) aufgebracht wird, basierend auf einem Erlangungsergebnis des Erlangungsteils (S102) durch Addieren der Federkraft (F3) und einer pulsierenden Additivkraft (F1), welche als ein Zuführdruck des Additivs, das durch eine durch die Ausgangswelle (64) angetriebene Pumpe (6) komprimiert und hin zu dem Einspritzventil (4) geführt wird, auf den Ventilkörper (41) aufgebracht wird; einen Ventilöffnungsverzögerungsphasen-Berechnungsteil (S208) zum Berechnen einer Ventilöffnungs-Startzeit (top), zu welcher das Einspritzventil (4) damit beginnt, sich zu öffnen, basierend auf einer Leistungszuführungs-Startzeit (ton), zu welcher die Leistungszuführung hin zu dem Einspritzventil (4) gestartet wird, und zum Berechnen einer Ventilöffnungsverzögerungsphase (TD3), welche von der Leistungszuführungs-Startzeit (ton) hin zu der Ventilöffnungs-Startzeit (top) reicht; und einen Leistungszuführungs-Endzeit-Einstellteil (S209) zum Korrigieren einer Initial-Leistungszuführungs-Endzeit (toff), die basierend auf einer Ziel-Einspritzmenge des Additivs und der Leistungszuführungs-Startzeit (ton) berechnet wird, so dass diese um eine Zeitdauer der Ventilöffnungsverzögerungsphase (TD3) verzögert ist.
Abgasreinigungssteuerungsvorrichtung (5) nach Anspruch 3, ferner aufweisend: einen Ventilschließphasen-Berechnungsteil (S310) zum Berechnen einer Ventilschließphase, welche von der durch den Leistungszuführungs-Endzeit-Einstellteil (S209) korrigierten Leistungszuführungs-Endzeit hin zu einer Ventilschließ-Endzeit, welche einen Abschluss eines Ventilschließens des Einspritzventils (4) angibt, reicht, basierend auf der pulsierenden Ventilschließkraft; und einen Ventilschließ-Einstellteil (S311) zum Korrigieren der durch den Leistungszuführungs-Endzeit-Einstellteil (S209) eingestellten Leistungszuführungs-Endzeit, so dass diese vorgerückt ist, wenn die Ventilschließphase zunimmt.
Abgasreinigungssteuerungsvorrichtung (5) nach Anspruch 3 oder 4, ferner aufweisend: einen Druckberechnungsteil (S412) zum Berechnen eines in der Auslassleitung (3) pulsierenden Auslassdrucks, wobei der Ventilöffnungsverzögerungsphasen-Berechnungsteil (S208) die Ventilöffnungsverzögerungsphase basierend auf der Ventilschließkraft und dem Auslassdruck berechnet.