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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf eine Steuervorrichtung sowie ein Steuerverfahren für eine Mehrzylinder-Verbrennungskraftmaschine.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Das japanische Patent
JP 4 089 244 B2 beschreibt eine Steuervorrichtung für einen Dieselmotor. Die Steuervorrichtung erfasst, in einem Leerlaufzustand, eine Fluktuation einer Kurbelwellenrotation in jedem Zylinder unter Verwendung eines Kurbelwinkelsensors und aktualisiert dann einen Korrekturwert zum individuellen Korrigieren eines Steuerwerts für ein jedes Kraftstoffeinspritzventil als Lernwert, so dass der Grad der Abweichung der Fluktuation der Kurbelwellenrotation unter den Zylindern abnimmt (nachstehend als erster Lernprozess bezeichnet). Durch aktualisieren des Lernwerts auf diese Weise nimmt der Grad der Abweichung der Fluktuation der Rotation der Kurbelwelle unter den Zylindern ab, so dass Verbrennungskraftmaschinenvibrationen verringert werden.
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Die japanische Patentanmeldung
JP 2011-190725 A (siehe auch die zugehörige
DE 11 2011 100 884 T5 ) beschreibt eine Steuervorrichtung für einen Dieselmotor. Der Dieselmotor umfasst einen Kraftstoffdrucksensor bei jedem Kraftstoffeinspritzventil. Jeder Kraftstoffdrucksensor erfasst einen Kraftstoffdruck im korrespondierenden Kraftstoffeinspritzventil. Die Steuervorrichtung aktualisiert auf Basis des Kraftstoffdrucks, der unter Verwendung des korrespondierenden Kraftstoffdrucksensors erfasst wird, einen Korrekturwert zum individuellen Korrigieren eines Steuerwerts für jedes Kraftstoffeinspritzventil als einen zweiten Lernwert (nachstehend als zweiter Lernprozess bezeichnet). Insbesondere verwendet die Steuervorrichtung den korrespondierenden Kraftstoffdrucksensor, um eine Art einer Fluktuation eines Kraftstoffdrucks in jedem Kraftstoffeinspritzventil anhand der Kraftstoffeinspritzung durch das korrespondierende Kraftstoffeinspritzventil zu erfassen und berechnet dann den Korrekturwert zum Korrigieren des Steuerwerts für jedes Kraftstoffeinspritzventil basierend auf einem Vergleichsergebnis zwischen einem Schwingungsverlauf (einem erfassten Schwingungsverlauf) einer Kraftstoffeinspritzmenge, der anhand der Art der Fluktuation des Kraftstoffdrucks berechnet wird, und einem Basis-Schwingungsverlauf. Hierdurch ist es, selbst wenn es aufgrund der Herstellung oder altersbedingter Abnutzung zu Abweichungen bei den Kraftstoffeinspritzventilen kommt, möglich, die Steuerbarkeit der Kraftstoffeinspritzung durch jedes Kraftstoffeinspritzventil zu verbessern.
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Die japanische Patentanmeldung
JP 2008-144749 A beschreibt eine Konfiguration, bei welcher, in einem Leerlaufbetriebszustand, sowohl der erste Lernprozess als auch der zweite Lernprozess ausgeführt werden.
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In diesem Fall wird, wie in 5 gezeigt ist, der erste Lernprozess ab dem Zeitpunkt t0 ausgeführt, bei welchem der Leerlaufbetriebszustand einsetzt. Hierdurch wird ein Korrekturwert zum Korrigieren eines Steuerwerts für ein jedes Kraftstoffeinspritzventil individuell als Lernwert gelernt. Da der zweite Lernprozess ausgeführt wird, wird zu diesem Zeitpunkt der Korrekturwert zum Korrigieren eines Steuerwerts für ein jedes Kraftstoffeinspritzventil individuell basierend auf einem Vergleichsergebnis zwischen einem erfassten Schwingungsverlauf, der anhand des Kraftstoffdrucks im Kraftstoffeinspritzventil berechnet wird, und einem Basis-Schwingungsverlauf gelernt. Der erste Lernprozess und der zweite Lernprozess aktualisieren beide den Korrekturwert zum Korrigieren des Steuerwerts für jedes Kraftstoffeinspritzventil als Lernwert, so dass eine Steuerungsbeeinträchtigung bei jedem Prozess auftreten kann. Wenn diese Steuerungsbeeinträchtigung aufgetreten ist, kann eine Menge Zeit bis zum Zeitpunkt t3 vergehen, bei welchem jeder Lernwert konvergiert, oder jeder Lernwert kann nicht konvergieren.
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Zudem umfasst der erste Lernwert zu diesem Zeitpunkt verschiedene Komponenten, die zu einer Rotationsfluktuation der Kurbelwelle beitragen. Wenn jedoch sowohl der erste Lernprozess wie auch der zweite Lernprozess ausgeführt werden, sind Bestandteile bzw. Komponenten, die durch die Kraftstoffeinspritzventile verursacht werden, ursprünglich aber im zweiten Lernwert enthalten sein sollten, in den vorstehend genannten, verschiedenen Komponenten enthalten, und es ist schwierig, diese Situation anschließend zu beseitigen, so dass dies das Aktualisieren des ersten Lernwerts und des zweiten Lernwerts mit geeigneten Werten beeinträchtigt oder behindert.
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Aus der
DE 198 41 260 A1 ist ein Verfahren zum Erkennen von Fehlerzuständen von Teilsystemen eines Kraftfahrzeugs, bei dem eine Vielzahl von lokalen Diagnosemodulen den Teilsystemen zugeordnet ist und diese überwacht, sowie ein fahrzeugeigenes Diagnosesystem zum Erkennen von Fehlerzuständen von Teilsystemen bekannt. Hier erhält ein zentrales Diagnosemodul die Meldungen der lokalen Diagnosemodule und kann bei einer Detektion eines Zwischenzustands oder eines Fehlers die Durchführung von abhängigen Funktionen, wie Diagnosefunktionen, Adaptions- und Regelungsvorgängen verhindern, unterbrechen, fortführen lassen oder abbrechen und deren Ergebnisse verwerfen. Damit wird das Auftreten von unerwünschten Folgefehlern vermieden.
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Die
DE 198 59 074 A1 lehrt schließlich eine Steuereinrichtung zur Gleichstellung der Drehmomentenbeiträge unterschiedlicher Zylinder einer Brennkraftmaschine zu deren Gesamtdrehmoment mit einer Sensorik zur Erfassung von ersten Massen der Laufunruhe der Brennkraftmaschine in deren Schiebebetrieb und von zweiten Massen in deren gefeuerten Betrieb und mit Mitteln zur Bereitstellung von dritten Massen für den Laufunruheanteil, der auf Torsionsschwingungen basiert, wobei die Steuereinrichtung aus den genannten Massen zylinderindividuelle vierte Masse für die Laufunruhe bildet, die von der Laufunruhe im Schiebebetrieb und dem Laufunruheanteil, der auf Torsionsschwingungen basiert, unabhängig sind und die Gleichstellung der Drehmomentenbeiträge auf der Basis der vierten Masse vornimmt.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ausgehend vom vorstehend genannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für eine Mehrzylinder-Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, die geeignet sind, Verbrennungskraftmaschinenvibrationen frühzeitig zu verringern und einen Lernwert in einem ersten Lernprozess sowie einen Lernwert in einem zweiten Lernprozess mit geeigneten Werten zu aktualisieren.
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Ein erster Aspekt der Erfindung ist gerichtet auf eine Steuervorrichtung für eine Mehrzylinder-Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, die aufweist: Kraftstoffeinspritzventile, die jeweils Kraftstoff direkt in korrespondierende Zylinder einspritzen, einen Rotationswinkelsensor, der einen Rotationswinkel einer Verbrennungskraftmaschinenausgangswelle erfasst, und einen Kraftstoffdrucksensor, der einen Kraftstoffdruck in jedem Kraftstoffeinspritzventil oder in einem System erfasst, das einem jeden Kraftstoffeinspritzventil Kraftstoff zuführt. Die Steuervorrichtung weist auf: einen Controller, der ausgestaltet ist, um in einem vorgegebenen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine einen ersten Lernprozess auszuführen, wobei der erste Lernprozess, auf Basis einer Fluktuation einer Verbrennungskraftmaschinenausgangswellenrotation unter den Zylindern, die unter Verwendung des Rotationswinkelsensors erfasst wird, einen Korrekturwert zum individuellen Korrigieren eines Steuerwerts für jedes Kraftstoffeinspritzventil als einen ersten Lernwert aktualisiert, so dass ein Grad der Abweichung der Fluktuation der Rotation unter den Zylindern abnimmt, der Controller ist ferner ausgestaltet, um in dem vorgegebenen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine einen zweiten Lernprozess auszuführen, wobei der zweite Lernprozess, auf Basis des Kraftstoffdrucks, der unter Verwendung des Kraftstoffdrucksensors erfasst wird, einen Korrekturwert zum individuellen Korrigieren eines Steuerwerts für jedes Kraftstoffeinspritzventil als einen zweiten Lernwert aktualisiert, wobei der Controller weiter ausgestaltet ist, um eine Lernfrequenz des zweiten Lernwerts in dem vorgegebenen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine im Vergleich zu der Lernfrequenz des zweiten Lernwerts, nachdem der erste Lernwert konvergiert ist, zu verringern, bis der erste Lernwert erstmalig konvergiert. Der Controller bildet beim zweiten Lernprozess, wenn der Controller den zweiten Lernwert aktualisiert, den Kraftstoffdruck im zweiten Lernwert mit einem vorgegebenen Abbildungsverhältnis bzw. einer vorgegebenen Abbildungsrate ab, und verringert im vorgegebenen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine das vorgegebene Abbildungsverhältnis, bis der erste Lernwert erstmalig konvergiert, im Vergleich zu dem Fall, nachdem der erste Lernwert konvergiert ist.
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Gemäß dem vorstehend genannten Aufbau wird, wenn der erste Lernprozess in dem vorgegebenen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine ausgeführt wird, der Korrekturwert zum Korrigieren des Steuerwerts für jedes Kraftstoffeinspritzventil als der erste Lernwert aktualisiert, so dass der Grad der Abweichung der Fluktuation der Rotation unter den Zylindern abnimmt. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist die Lernfrequenz des zweiten Lernwerts verringert, bis der erste Lernwert erstmalig konvergiert, so dass die Lernfrequenz des ersten Lernwerts vergleichsweise erhöht ist. Wenn somit eine Abweichung in der Rotationsfluktuation der Verbrennungskraftmaschinenausgangswelle unter den Zylindern vorliegt, ist es möglich, den Grad der Abweichung frühzeitig zu verringern. Daher ist es möglich, frühzeitig die Verbrennungskraftmaschinenvibrationen zu verringern.
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Ferner wird, bei der vorstehenden Konfiguration, nachdem der erste Lernwert erstmalig konvergiert, die Lernfrequenz des zweiten Lernwerts im Vergleich zu dem Fall bis dahin erhöht. Daher wird, von den Komponenten des ersten Lernwerts, das bedeutet, von den Komponenten, welche zu der Abweichung der Fluktuation der Rotation der Verbrennungskraftmaschinenausgangswelle unter den Zylindern beitragen, die Komponente bzw. der Anteil bezüglich des Verhaltens des Kraftstoffdrucks in jedem Kraftstoffeinspritzventil oder in einem System, das einem jeden Kraftstoffeinspritzventil Kraftstoff zuführt, allmählich vom ersten Lernwert hin zum zweiten Lernwert verschoben. Daher ist es möglich, den ersten Lernwert und den zweiten Lernwert mit geeigneten Werten zu aktualisieren, während ein Zustand, bei dem die Verbrennungskraftmaschinenvibrationen verringert sind, beibehalten wird.
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Gemäß dem Aspekt der Erfindung ist es möglich, Verbrennungskraftmaschinenvibrationen frühzeitig zu verringern und den Lernwert im ersten Lernprozess sowie den Lernwert im zweiten Lernprozess mit geeigneten Werten zu aktualisieren.
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Mit dieser Konfiguration ist es zudem möglich, einfach und genau die Lernfrequenz des zweiten Lernwerts durch ändern des vorgegebenen Abbildungsverhältnisses bzw. der vorgegebenen Abbildungsrate zu verändern.
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Bei der Steuervorrichtung kann der vorgegebene Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine ein Leerlaufbetriebszustand sein.
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Bei der Steuervorrichtung kann der Kraftstoffdrucksensor korrespondierend zu jedem Kraftstoffeinspritzventil vorgesehen sein und den Kraftstoffdruck in dem korrespondierenden Kraftstoffeinspritzventil erfassen, und der Kraftstoffdrucksensor kann, im zweiten Lernprozess, eine Art einer Fluktuation eines Kraftstoffdrucks anhand der Kraftstoffeinspritzung durch das korrespondierende Kraftstoffeinspritzventil erfassen, und der Controller aktualisiert den Korrekturwert zum Korrigieren des Steuerwerts für jedes Kraftstoffeinspritzventil als den zweiten Lernwert basierend auf einem Vergleichsergebnis zwischen einem erfassten Schwingungsverlauf und einem Basis-Schwingungsverlauf. Der erfasste Schwingungsverlauf ist ein Schwingungsverlauf einer Kraftstoffeinspritzmenge, der anhand der Art der Fluktuation des Kraftstoffdrucks berechnet wird.
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Nach der vorstehenden Konfiguration wird, nachdem der erste Lernwert erstmalig konvergiert, die Lernfrequenz des zweiten Lernwerts im Vergleich zu dem Fall bis dahin erhöht. Daher wird, von den Komponenten des ersten Lernwerts, das bedeutet, von den Komponenten, welche zu der Abweichung der Fluktuation der Rotation der Verbrennungskraftmaschinenausgangswelle unter den Zylindern beitragen, die Komponente bzw. der Anteil bezüglich des Verhaltens der Art der Fluktuation des Drucks in jedem Kraftstoffeinspritzventil, allmählich vom ersten Lernwert hin zum zweiten Lernwert verschoben. Daher ist es möglich, während die Verbrennungskraftmaschinenvibrationen verringert sind, den ersten Lernwert und den zweiten Lernwert mit geeigneten Werten zu aktualisieren.
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Bei der Steuervorrichtung kann der Controller, während er den ersten Lernprozess ausführt, bestimmen, dass der erste Lernwert konvergiert ist, wenn eine Fluktuationsmenge pro Zeiteinheit im ersten Lernwert kleiner als oder gleich einem vorgegebenen Wert wird.
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Mit dieser Konfiguration ist es möglich, genau zu bestimmen, dass der Lernwert erstmalig konvergiert ist.
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Die Mehrzylinder-Verbrennungskraftmaschine der Steuervorrichtung kann ein Dieselmotor sein.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist gerichtet auf ein Steuerverfahren für eine Mehrzylinder-Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 6, wobei die Mehrzylinder-Verbrennungskraftmaschine Kraftstoffeinspritzventile aufweist, die jeweils Kraftstoff direkt in korrespondierende Zylinder einspritzen. Das Steuerverfahren weist auf: Erfassen einer Fluktuation einer Verbrennungskraftmaschinenausgangswellenrotation unter den Zylindern in einem vorgegebenen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine; Ausführen eines ersten Lernprozesses, wobei der erste Lernprozess einen Korrekturwert zum individuellen Korrigieren eines Steuerwerts für jedes Kraftstoffeinspritzventil als einen ersten Lernwert aktualisiert, so dass ein Grad der Abweichung der Fluktuation der Rotation der Verbrennungskraftmaschinenausgangswelle unter den Zylindern abnimmt, und Ausführen eines zweiten Lernprozesses, wobei der zweite Lernprozess, auf Basis eines Kraftstoffdrucks, der unter Verwendung eines Kraftstoffdrucksensors erfasst wird, einen Korrekturwert zum individuellen Korrigieren eines Steuerwerts für jedes Kraftstoffeinspritzventil als einen zweiten Lernwert aktualisiert; und Verringern einer Lernfrequenz des zweiten Lernwerts in dem vorgegebenen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine, im Vergleich zu dem Fall, nachdem der erste Lernwert konvergiert ist, bis der erste Lernwert erstmalig konvergiert. Beim zweiten Lernprozess wird, wenn der zweite Lernwert aktualisiert wird, der Kraftstoffdruck im zweiten Lernwert mit einem vorgegebenen Abbildungsverhältnis abgebildet, und im vorgegebenen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine wird das vorgegebene Abbildungsverhältnis verringert, bis der erste Lernwert erstmalig konvergiert, im Vergleich zu dem Fall, nachdem der erste Lernwert konvergiert ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHUNG
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Die Merkmale und Vorteile sowie die technische und wirtschaftliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, wobei in den jeweiligen Abbildungen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen; hierbei zeigt:
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1 eine schematische Ansicht, die vereinfacht den Aufbau einer elektronischen Steuereinheit als eine Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sowie den schematischen Aufbau der Verbrennungskraftmaschine zeigt;
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2 ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel des erfassten Schwingungsverlaufs und des Basis-Schwingungsverlaufs der Kraftstoffeinspritzmenge der Ausführungsform zeigt;
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3 ein Flußdiagramm, das den Ablauf eines zweiten Lernprozesses bei der Ausführungsform zeigt;
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4 ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel von Änderungen im ersten Lernwert, dem Vibrationsniveau und dem zweiten Lernwert zeigt, wenn der zweite Lernprozess bei der Ausführungsform ausgeführt wird; und
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5 ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel von Änderungen im ersten Lernwert und dem Vibrationsniveau zeigt, wenn der zweite Lernprozess nach dem Stand der Technik ausgeführt wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend wird eine beispielhafte Ausführungsform, in welcher die Erfindung als Steuervorrichtung für einen Dieselmotor verwirklicht ist, Bezug nehmend auf die 1 bis 4 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird ein Dieselmotor (nachfolgend als Verbrennungskraftmaschine bezeichnet) mit vier Zylindern verwendet.
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Wie in 1 gezeigt ist, umfasst die Verbrennungskraftmaschine 10 eine Ansaugleitung 12, die zum Einbringen von Luft in die Zylinder 11 dient. Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst ein Kraftstoffeinspritzventil 20 für jeden der Zylinder 11 (#1 bis #4). Jedes Kraftstoffeinspritzventil 20 spritzt Kraftstoff direkt in einen korrespondierenden Zylinder 11 ein. Die Verbrennungskraftmaschine 10 spritzt Kraftstoff aus jedem Kraftstoffeinspritzventil 20 in die Luft in jedem Zylinder ein, die durch eine Aufwärtsbewegung eines korrespondierenden Kolbens 13 auf eine hohe Temperatur verdichtet wird, um hierdurch eine Selbstzündung zu verursachen, wodurch der Kraftstoff verbrannt wird. Die sich durch die Energie der Verbrennung nach unten bewegenden Kolben 13 drehen eine Kurbelwelle 14, die als Verbrennungskraftmaschinenausgangswelle dient. Verbranntes Abgas wird durch eine Abgasleitung 15 ausgestoßen.
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Jedes Kraftstoffeinspritzventil 20 ist mit einer Common-Rail 34 über eine korrespondierende Zweigleitung 31a verbunden. Die Common-Rail 34 ist mit einem Kraftstofftank 32 über eine Zufuhrleitung 31b verbunden. Eine Kraftstoffpumpe 33 ist in der Mitte der Zufuhrleitung 31b angeordnet. Die Kraftstoffleitung 33 speist unter Druck stehenden Kraftstoff in die Common-Rail 34 ein. Im Kraftstofftank 32 gespeicherter Kraftstoff wird unter Druck durch die Kraftstoffpumpe 33 angesaugt und eingespeist und dann in der Common-Rail 34 in dem unter Druck befindlichen Zustand gespeichert. Der in der Common-Rail 34 gespeicherte Kraftstoff wird dann einem jeden Kraftstoffeinspritzventil 20 durch die korrespondierende Zweigleitung 31a zugeführt.
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Eine Rückführleitung 35 ist mit jedem Kraftstoffeinspritzventil 20 verbunden. Jede Rückführleitung 35 wird dazu verwendet, um überschüssigen Kraftstoff im korrespondierenden Kraftstoffeinspritzventil 20 zum Kraftstofftank 32 zurückzuführen. Derart verschiedenartige Steuerungen hinsichtlich der Verbrennungskraftmaschine 10 werden durch eine elektronische Steuereinheit 40 (der Controller der Ansprüche) ausgeführt. Verschiedene Sensoren sind mit der elektronischen Steuereinheit 40 verbunden. Die verschiedenen Sensoren werden dazu verwendet, um einen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine zu ermitteln. Die verschiedenen Sensoren umfassen einen Kraftstoffdrucksensor 41, der für jedes Kraftstoffeinspritzventil 20 vorgesehen ist. Ein jeder Kraftstoffdrucksensor 41 erfasst einen Kraftstoffdruck PQ im entsprechenden Kraftstoffeinspritzventil 20. Insbesondere ist in jedem Kraftstoffeinspritzventil 20 der Kraftstoffdrucksensor 41 in einer Leitung angeordnet, die von einer Kraftstoffeinführleitung zum Kraftstoffeinspritzventil 20 abzweigt, und erfasst den Kraftstoffdruck PQ. Das bedeutet, jeder Kraftstoffdrucksensor 41 erfasst den Kraftstoffdruck PQ in dem entsprechenden Kraftstoffeinspritzventil 20 zu dem Zeitpunkt, wenn das entsprechende Kraftstoffeinspritzventil 20 offen ist. Die verschiedenen Sensoren umfassen weiter einen Kurbelwinkelsensor 42, einen Beschleunigerbetätigungsgradsensor 43 und dergleichen. Der Kurbelwinkelsensor 42 erfasst einen Kurbelwinkel CA, der ein Rotationswinkel der Kurbelwelle 14 ist. Der Beschleunigerbetätigungsgradsensor 43 erfasst einen Beschleunigerbetätigungsgrad ACCP, der ein Betätigungsgrad eines Beschleunigers bzw. Gaspedals ist.
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Die elektronische Steuereinheit 40 führt verschiedene Berechnungen auf Basis von Signalen aus, die von den verschiedenen Sensoren ausgegeben werden, und führt verschiedene Steuerungen der Verbrennungskraftmaschine 10 auf Basis der Ergebnisse dieser Berechnungen aus. Insbesondere berechnet die elektronische Steuereinheit 40 einen Sollwert für eine Kraftstoffeinspritzmenge und wählt ein Einspritzmuster auf Basis des Betriebszustands der Verbrennungskraftmaschine (in der vorliegenden Ausführungsform der Beschleunigerbetätigungsgrad ACCP und eine Verbrennungskraftmaschinendrehzahl NE). Die elektronische Steuereinheit 40 berechnet ferner einen Sollwert einer Kraftstoffeinspritzmenge bei jeder Einspritzung (Haupteinspritzung, Voreinspritzung, Nacheinspritzung und dergleichen) des gewählten Einspritzmusters auf Basis des Sollwerts der Kraftstoffeinspritzmenge und der Verbrennungskraftmaschinendrehzahl NE. Jedes Kraftstoffeinspritzventil 20 wird auf Basis dieser Sollwerte betätigt. Die elektronische Steuereinheit 40 berechnet einen Sollwert des Zeitpunkts, zu welchem die Einspritzung ausgeführt wird, beispielsweise als Startzeitpunkt der Haupteinspritzung, und ein Intervall zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung (Einspritzintervall) zusätzlich zu den Sollwerten der Einspritzungen, beispielsweise der Haupteinspritzung, der Voreinspritzung und der Nacheinspritzung. Eine Solleinspritzdauer TAU bei jeder Einspritzung (Voreinspritzung, Haupteinspritzung und Nacheinspritzung) wird auf Basis des Kraftstoffdrucks PQ korrigiert, der vom entsprechenden Kraftstoffdrucksensor 41 erfasst wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird, in einem Leerlaufbetriebszustand, der folgende erste Lernprozess ausgeführt. Im ersten Lernprozess wird eine Rotationsfluktuation der Kurbelwelle 14 in jedem Zylinder 11 durch den Kurbelwinkelsensor 42 erfasst, und ein Korrekturwert zum individuellen Korrigieren eines Steuerwerts für jedes Kraftstoffeinspritzventil 20 wird als erster Lernwert aktualisiert, so dass der Grad der Abweichung der Fluktuation der Rotation der Kurbelwelle 14 unter den Zylindern 11 abnimmt.
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Insbesondere wird, bei jedem Verbrennungshub jedes Zylinders 11, eine Intervallzeit eines Pulssignals, das vom Kurbelwinkelsensor 42 ausgegeben wird, berechnet, und ein Maximalwert der Intervallzeit zwischen den Pulssignalen wird als Minimaldrehzahl in diesem Zylinder 11 festgelegt. Ein Minimalwert der Intervallzeit zwischen den Pulssignalen wird als Maximaldrehzahl in diesem Zylinder festgelegt. Nach dieser Berechnung für alle Zylinder 11 wird eine Differenz zwischen der Maximaldrehzahl und der Minimaldrehzahl in jedem Zylinder 11, d. h. die Größe der Drehzahlfluktuation bzw. Rotationsfluktuation in jedem Zylinder 11, Zylinder für Zylinder berechnet. Anschließend wird der Mittelwert der Größen der Rotationsfluktuation in allen Zylindern 11 berechnet und eine Abweichung zwischen dem Mittelwert und der Größe der Rotationsfluktuation in jedem Zylinder 11 wird berechnet. Korrekturwerte werden entsprechend auf Basis der Abweichungen berechnet, so dass diese Abweichungen abnehmen, und jeder Korrekturwert wird als erster Lernwert aktualisiert. Der Sollwert der Kraftstoffeinspritzmenge, die für jedes Kraftstoffeinspritzventil 20 berechnet wird, wird individuell unter Verwendung des ersten Lernwerts korrigiert.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird der folgende zweite Lernprozess ausgeführt. Im zweiten Lernprozess wird die Art der Fluktuation des Kraftstoffdrucks anhand der Einspritzung des Kraftstoffs durch jedes Kraftstoffeinspritzventil 20 durch den entsprechenden Kraftstoffdrucksensor 41 erfasst. Ein Korrekturwert zum individuellen Korrigieren eines Steuerwerts für jedes Kraftstoffeinspritzventil 20 wird als zweiter Lernwert auf Basis des Ergebnisses eines Vergleichs zwischen einem erfassten Schwingungsverlauf und einem Basis-Schwingungsverlauf aktualisiert, wobei der erfasste Schwingungsverlauf ein Schwingungsverlauf einer Kraftstoffeinspritzmenge aus einem erfassten Wert ist. Der zweite Lernprozess wird nicht nur im Leerlaufbetriebszustand sondern auch in anderen Betriebszuständen ausgeführt.
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Der zweite Lernprozess wird bezugnehmend auf 2 beschrieben. 2 zeigt ein Zeitschaubild, das ein Beispiel des erfassten Schwingungsverlaufs und des Basis-Schwingungsverlaufs der Kraftstoffeinspritzmenge zeigt. Beim zweiten Lernprozess wird zunächst der Basis-Schwingungsverlauf der Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf der Grundlage verschiedener Berechnungsparameter, beispielsweise der Solleinspritzmenge, des Solleinspritzzeitpunkts, eines Kraftstoffdrucks PQ, einer Solleinspritzmenge für die erste Halbeinspritzung und eines Einspritzintervalls berechnet. Die Beziehung zwischen einem Verbrennungskraftmaschinenbetriebszustand und dem Basis-Schwingungsverlauf, der für den Verbrennungskraftmaschinenbetriebszustand geeignet ist, wird vorab auf Basis von Experimenten, Simulationen oder dergleichen festgelegt.
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Wie durch die durchgezogene Linie in 2 dargestellt ist, ist der Basis-Schwingungsverlauf auf eine trapezoide Schwingung festgelegt, die definiert ist durch den Zeitpunkt, zu welchem jedes Kraftstoffeinspritzventil 20 sich zu öffnen beginnt (Ventilöffnungsbetätigungsstartzeitpunkt T0), eine Zunahmerate der Kraftstoffeinspritzmenge, nachdem das Kraftstoffeinspritzventil 20 sich zu öffnen beginnt (Zunahmerate der Einspritzmenge V0), einen Zeitpunkt, zu welchem das Kraftstoffeinspritzventil 20 sich zu schließen beginnt (Ventilschließbetätigungsstartzeitpunkt Tc), eine Abnahmerate Vc der Kraftstoffeinspritzmenge, nachdem das Kraftstoffeinspritzventil 20 sich zu schließen beginnt, und einen Maximalwert der Kraftstoffeinspritzmenge (Maximalkraftstoffeinspritzmenge Rm).
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Die Schwingung bzw. der zeitliche Verlauf der aktuellen Kraftstoffeinspritzmenge (erfasste Schwingungsform) wird dagegen auf Basis des Kraftstoffdrucks PQ berechnet, der durch den entsprechenden Kraftstoffdrucksensor 41 erfasst wird. Insbesondere wird zunächst, auf Basis der Art und Weise der Fluktuation des Kraftstoffdrucks PQ, der Ventilöffnungsbetätigungsstartzeitpunkt Tor, die Zunahmerate der Kraftstoffeinspritzmenge Vor, der Ventilschließbetätigungsstartzeitpunkt Tcr, die Abnahmerate der Einspritzmenge Vcr und die maximale Einspritzmenge Rmr des entsprechenden Kraftstoffeinspritzventils 20 berechnet.
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Bei der zweiten Korrektursteuerung werden, während des Verbrennungskraftmaschinenbetriebs, der Basis-Schwingungsverlauf und der erfasste Schwingungsverlauf miteinander verglichen, und eine Differenz in jedem Parameter zwischen diesen Schwingungsverläufen wird sequenziell berechnet. Insbesondere werden eine Differenz ΔTog (= To – Tor) bezüglich des Ventilöffnungsbetätigungsstartzeitpunkts, eine Differenz ΔVog (= Vo – Vor) bezüglich der Zunahmerate der Einspritzmenge, eine Differenz ΔTcg (= Tc – Tcr) bezüglich des Ventilschließbetätigungsstartzeitpunkts, eine Differenz ΔVcg (= Vc – Vcr) bezüglich der Abnahmerate der Einspritzmenge und eine Differenz ΔRmg (= Rm – Rmr) bezüglich der Maximaleinspritzmenge berechnet. Diese Differenzen ΔTog, ΔVog, ΔTcg, ΔVcg und ΔRmg, das bedeutet, die Tendenz der Abweichung des erfassten Schwingungsverlaufs bezüglich des Basis-Schwingungsverlaufs, werden als Korrekturwert berechnet. Der zweite Lernwert zum Kompensieren herstellungsbedingter Variationen oder alterungsbedingter Verschlechterung eines jeden Kraftstoffeinspritzventils 20 wird auf Basis des vorstehend genannten Korrekturwerts berechnet und in der elektronischen Steuereinheit 40 hinterlegt. Der Steuerwert wird für jedes Kraftstoffeinspritzventil 20 berechnet und individuell unter Verwendung des zweiten Lernwerts korrigiert.
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Der Steuerwert für jedes Kraftstoffeinspritzventil 20 kann beispielsweise aufgrund von Abweichungen im Kraftstoffdruck PQ, der durch den entsprechenden Kraftstoffdrucksensor 41 erfasst wird, plötzlich variieren. Um eine derart plötzliche Variation des Steuerwerts auf diese Weise zu unterdrücken, werden bei der vorliegenden Ausführungsform, im zweiten Lernprozess, die Differenzen ΔTog, ΔVog, ΔTcg, ΔVcg und ΔRmg (nachfolgend als Korrekturwert bezeichnet) nicht direkt als zweiter Lernwert auf Basis des Kraftstoffdrucks PQ, der durch den entsprechenden Kraftstoffdrucksensor 41 erfasst wird, aktualisiert, sondern in einem vorgegebenen Abbildungsverhältnis R abgebildet. Das bedeutet, der Korrekturwert, der auf Basis des Kraftstoffdrucks PQ berechnet wird, der durch den entsprechenden Kraftstoffdrucksensor 41 erfasst wird, wird geglättet und dann im zweiten Lernwert abgebildet. Insbesondere wird der Mittelwert der letzten n Korrekturwerte, die bis zum augenblicklichen (nth) Steuerzyklus berechnet wurden, d. h. ein Wert, der durch Dividieren der letzten n Korrekturwerte durch n erhalten wird, als zweiter Lernwert im augenblicklichen Steuerzyklus aktualisiert. Das Abbildungsverhältnis R ist hierbei invers zu n.
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Wie vorstehend beschrieben ist, sind der erste Lernprozess wie auch der zweite Lernprozess ausgestaltet, um den Steuerwert für jedes Kraftstoffeinspritzventil 20 zu korrigieren, so dass, wenn sowohl der erste Lernprozess wie auch der zweite Lernprozess im Leerlaufbetriebszustand ausgeführt werden, eine Steuerbeeinträchtigung zwischen diesen auftreten kann. Zusätzlich hierzu neigt eine derartige Steuerbeeinträchtigung dazu aufzutreten, wenn die Lernfrequenzen dieser Lernwerte sich einander annähern. Wenn die Steuerungsbeeinträchtigung auftritt, kann es eine lange Zeit dauern, bis jeder Korrekturwert konvergiert oder es kann vorkommen, dass die Korrekturwerte nicht konvergieren.
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Zu diesem Zeitpunkt sind verschiedene Komponenten bzw. Anteile, welche zu einer Rotationsfluktuation der Kurbelwelle 14 beitragen, im ersten Lernwert umfasst. Wenn jedoch der erste Lernprozess und der zweite Lernprozess ausgeführt werden, ist auch ein Anteil hinsichtlich einer Fluktuation des Drucks in jedem Kraftstoffeinspritzventil 20, der ursprünglich im zweiten Lernwert enthalten sein sollte, in den vorstehend genannten Anteilen bzw. Komponenten umfasst. Deshalb ist es schwierig, diese Situation nachfolgend zu beseitigen, so dass das Aktualisieren des ersten Lernwerts und des zweiten Lernwerts mit geeigneten Werten beeinträchtigt sein kann.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird, im Leerlaufbetriebszustand, durch Verringern des vorgegebenen Abbildungsverhältnisses R bis der erste Lernwert im ersten Lernprozess erstmalig konvergiert, die Lernfrequenz des zweiten Lernwerts im Vergleich zu dem Fall, nachdem der erste Lernwert konvergiert ist, verringert. Insbesondere wird normalerweise der Durchschnitt der letzten zehn (n = 10) Korrekturwerte einschließlich des Korrekturwerts im augenblicklichen Steuerzyklus als zweiter Lernwert aktualisiert; wohingegen, bis der erste Lernwert erstmalig konvergiert, der Durchschnitt der letzten 100 (n = 100) Korrekturwerte einschließlich des Korrekturwerts im augenblicklichen Steuerzyklus als zweiter Lernwert aktualisiert wird. Hierdurch werden Verbrennungskraftmaschinenvibrationen frühzeitig verringert und der erste Lernwert und der zweite Lernwert werden jeweils mit geeigneten Werten aktualisiert.
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Nachstehend wird ein Prozess bzw. Ablauf des zweiten Lernprozesses der vorliegenden Ausführungsform bezugnehmend auf 3 beschrieben. Die Reihenfolge dieses Ablaufs wird wiederholt in vorgegebenen Intervallen während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine durch die elektronische Steuereinheit 40 ausgeführt.
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Bei der Abfolge der einzelnen Schritte wird zunächst bestimmt, ob die Verbrennungskraftmaschine 10 in einem Leerlaufbetriebszustand ist (Schritt S1). Wenn die Verbrennungskraftmaschine 10 nicht im Leerlaufbetriebszustand ist (NEIN in Schritt S1), führt das Verfahren anschließend mit Schritt S2 fort und aktualisiert den zweiten Lernwert, während das Abbildungsverhältnis R auf einen ersten vorgegebenen Wert R1 (R1 = 0,1) eingestellt wird, wonach der Ablauf des Verfahrens endet. Das bedeutet, durch Einstellen des Abbildungsverhältnisses R auf den ersten vorgegebenen Wert R1 wird der Durchschnitt der letzten zehn (n = 10) Korrekturwerte einschließlich des Korrekturwerts im augenblicklichen Steuerzyklus als zweiter Lernwert aktualisiert.
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Wenn dagegen die Verbrennungskraftmaschine 10 im Leerlaufbetriebszustand ist (JA in Schritt S1), fährt das Verfahren mit Schritt S3 fort und es wird bestimmt, ob der erste Lernprozess ausgeführt wird. Wenn der erste Lernprozess nicht ausgeführt wird (NEIN in Schritt S3), fährt das Verfahren mit Schritt S2 fort und der zweite Lernwert wird durch Einstellen des Abbildungsverhältnisses R auf den ersten vorgegebenen Wert R1 (R1 = 0,1) aktualisiert, woraufhin der Ablauf des Verfahrens endet.
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Nach Schritt S3 wird, wenn der erste Lernprozess ausgeführt wird (JA in Schritt S3), das Verfahren anschließend mit Schritt S4 fortgesetzt, und es wird bestimmt, ob ein Konvergenzverlaufflag F auf „AUS” gestellt ist. Das Konvergenzverlaufflag F ist anfangs auf „AUS” gestellt. Nachdem die Verbrennungskraftmaschine 10 in den Leerlaufbetriebszustand übergeht, wird, wenn die Menge der Fluktuation pro Zeiteinheit im ersten Lernwert erstmalig kleiner als oder gleich einem vorgegebenen Wert wird, bestimmt, dass der erste Lernwert konvergiert ist, und das Konvergenzverlaufflag wird auf „AN” gesetzt.
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Wenn das Konvergenzverlaufflag F in Schritt S4 auf „AUS” gesetzt ist (JA in Schritt S4), wird bestimmt, dass der erste Lernwert noch nicht konvergiert ist und das Verfahren fährt mit Schritt S5 fort. In Schritt S5 wird der zweite Lernwert aktualisiert, während das Abbildungsverhältnis R auf einen zweiten vorgegebenen Wert R2 (R2 = 0,01) eingestellt wird, woraufhin der Ablauf des Verfahrens endet. Das bedeutet, durch Einstellen des Abbildungsverhältnisses R auf den zweiten vorgegebenen Wert R2 wird der Durchschnittswert der letzten 100 (n = 100) Korrekturwerte einschließlich des Korrekturwerts des augenblicklichen Steuerzyklus als zweiter Lernwert aktualisiert.
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Wenn dagegen das Konvergenzverlaufflag F in Schritt S4 nicht „AUS” ist (NEIN in Schritt S4), wird bestimmt, dass der erste Lernwert zumindest einmal konvergiert ist, und das Verfahren fährt anschließend mit Schritt S2 fort und der zweite Lernwert wird aktualisiert während das Abbildungsverhältnis R auf den ersten vorgegebenen Wert R1 (R1 = 0,1) eingestellt wird, woraufhin der Ablauf des Verfahrens endet.
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Nachfolgend wird der Betrieb der vorliegenden Ausführungsform bezugnehmend auf 4 beschrieben. Wie hinsichtlich des ersten Lernwerts in 4 gezeigt ist, wird, wenn die Verbrennungskraftmaschine den Leerlaufbetriebszustand zum Zeitpunkt t0 annimmt und dann der erste Lernprozess ausgeführt wird, der Korrekturwert zum Korrigieren des Steuerwerts für jedes Kraftstoffeinspritzventil 20 als erster Lernwert für jeden Verbrennungszyklus aktualisiert, so dass der Grad der Abweichung der Rotationsfluktuation der Kurbelwelle 14 unter den Zylindern 11 abnimmt. Daher nimmt beispielsweise, wie durch die durchgezogene Linie oder gestrichelte Linie im ersten Lernwert in 4 gezeigt ist, wenn der erste Lernprozess zum Zeitpunkt t0 ausgeführt wird, der Absolutwert des ersten Lernwerts allmählich zu. Das Vibrationsniveau wird somit allmählich verringert (siehe Vibrationsniveau in 4).
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Lernfrequenz des zweiten Lernwerts bis zum Zeitpunkt t2 verringert, zu welchem der erste Lernwert erstmalig konvergiert, so dass die Lernfrequenz des ersten Lernwerts relativ zunimmt. Wenn somit eine Abweichung in der Rotationsfluktuation der Kurbelwelle 14 unter den Zylindern 11 auftritt, wird der Grad der Abweichung frühzeitig verringert. Somit wird der Zeitpunkt t1, zu welchem das Vibrationsniveau niedriger als oder gleich einem vernachlässigbarem Wert ist, frühzeitig erreicht (siehe Vibrationsniveau in 4).
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, nachdem der erste Lernwert zum Zeitpunkt t2 erstmalig konvergiert ist, die Lernfrequenz des zweiten Lernwerts verglichen zur Lernfrequenz bis dahin erhöht. Daher wird, von den Komponenten des ersten Lernwerts, das bedeutet, von den Komponenten, welche zur Abweichung der Rotationsfluktuation der Kurbelwelle 14 unter den Zylindern 11 beitragen, der Anteil bzw. die Komponente bezüglich der Fluktuation des Drucks in jedem Kraftstoffeinspritzventil 20 allmählich vom ersten Lernwert zum zweiten Lernwert verschoben. Daher nimmt nach dem Zeitpunkt t2, während der Zustand beibehalten wird, in welchem das Vibrationsniveau verringert ist (siehe Vibrationsniveau in 4), der Absolutwert des ersten Lernwerts allmählich ab (siehe erster Lernwert in 4), wohingegen der Absolutwert des zweiten Lernwerts allmählich zunimmt (siehe zweiter Lernwert in 4).
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Mit der vorstehend beschriebenen Steuervorrichtung für eine Mehrzylinder-Verbrennungskraftmaschine gemäß den vorliegenden Ausführungsformen werden die nachfolgenden vorteilhaften Effekte erzielt. Die Verbrennungskraftmaschine ist ein Mehrzylinder-Dieselmotor und umfasst die Kraftstoffeinspritzventile 20, welche Kraftstoff direkt in entsprechende Zylinder 11 einspritzen. Die elektronische Steuereinheit 40 umfasst den Kurbelwinkelsensor 42, der den Kurbelwinkel erfasst, sowie Kraftstoffdrucksensoren 41, welche jeweils für Kraftstoffeinspritzventile 20 vorgesehen sind und entsprechend die Kraftstoffdrücke PQ in den entsprechenden Kraftstoffeinspritzventilen 20 erfassen. Im Leerlaufbetriebszustand wird der erste Lernprozess ausgeführt. Im ersten Lernprozess wird die Rotationsfluktuation der Kurbelwelle 14 in jedem Zylinder 11 unter Verwendung des Kurbelwinkelsensors 42 erfasst, und der Korrekturwert zum individuellen Korrigieren des Steuerwerts für jedes Kraftstoffeinspritzventil 20 wird als erster Lernwert aktualisiert, so dass der Grad der Abweichung der Rotationsfluktuation der Kurbelwelle 14 unter den Zylindern 11 abnimmt. Zudem wird der zweite Lernprozess ausgeführt. Im zweiten Lernprozess wird eine Art der Fluktuation des Kraftstoffdrucks aus der Einspritzung von Kraftstoff durch jedes Kraftstoffeinspritzventil 20 mittels dem entsprechenden Kraftstoffdruckeinspritzsensor 41 erfasst, und der Korrekturwert zum individuellen Korrigieren des Steuerwerts für jedes Kraftstoffeinspritzventil 20 wird als der zweite Lernwert basierend auf dem Vergleichsergebnis zwischen dem erfassten Schwingungsverlauf, der einen Schwingungsverlauf der Kraftstoffeinspritzmenge anhand des erfassten Werts darstellt, und einem Basis-Schwingungsverlauf aktualisiert. Insbesondere wird, im zweiten Lernprozess, zum Zeitpunkt des Aktualisierens des zweiten Lernwerts, der Kraftstoffdruck PQ, der durch den entsprechenden Kraftstoffdrucksensor 41 erfasst wird, mit einem vorgegebenen Abbildungsverhältnis R abgebildet. Dann wird, im Leerlaufbetriebszustand, durch Verringern des vorstehend beschriebenen vorgegebenen Abbildungsverhältnisses R bis der erste Lernwert erstmalig konvergiert, im Vergleich zu dem Zeitpunkt nachdem der erste Lernwert konvergiert ist, die Lernfrequenz des zweiten Lernwerts verringert.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist es möglich, frühzeitig Verbrennungskraftmaschinenvibrationen zu verringern und den Lernwert im ersten Lernprozess und den Lernwert im zweiten Lernprozess mit geeigneten Werten zu aktualisieren. Durch Ändern des vorstehend beschriebenen vorgegebenen Abbildungsverhältnisses R ist es zudem möglich, einfach und genau die Lernfrequenz des zweiten Lernwerts einzustellen.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird bestimmt, dass der erste Lernwert konvergiert ist, wenn die Menge der Fluktuation pro Zeiteinheit im ersten Lernwert gleich oder kleiner einem vorgegebenen Wert wird, während der erste Lernprozess ausgeführt wird. Mit der vorstehenden Konfiguration ist es möglich, genau festzustellen, dass der erste Lernwert erstmalig konvergiert ist.
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Die Steuervorrichtung für eine Mehrzylinder-Verbrennungskraftmaschine gemäß der Erfindung ist nicht auf die vorstehend dargestellte Konfiguration der vorstehenden Ausführungsform beschränkt; sie kann beispielsweise auf folgende Weise ausgeführt werden.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist eine Steuervorrichtung für einen Dieselmotor dargestellt; die Verbrennungskraftmaschine, bei welcher die Erfindung zur Anwendung kommt, ist hierauf jedoch nicht beschränkt. Stattdessen kann die Erfindung auch bei einem Benzinmotor zur Anwendung kommen, der Kraftstoffeinspritzventile aufweist, welche Kraftstoff direkt in entsprechende Zylinder einspritzen.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird der Mittelwert der letzten n Lernwerte zu dem Zeitpunkt des Aktualisierens des zweiten Lernwerts verwendet, und das Abbildungsverhältnis R wird zu dem Zeitpunkt, wenn der im augenblicklichen Steuerzyklus erfasste Kraftstoffdruck im zweiten Lernwert abgebildet wird, durch Ändern von „n” aktualisiert. Gleichwohl ist die Art und Weise, nach welcher die Lernfrequenz des zweiten Lernwerts verändert wird, hierauf nicht beschränkt. Es ist auch möglich, dass „n” ein fester Wert ist, und die Größe des im augenblicklichen Steuerzyklus erfassten Kraftstoffdrucks verändert wird.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden der erste Lernprozess und der zweite Lernprozess gleichzeitig während des Leerlaufbetriebs ausgeführt. Stattdessen ist es auch denkbar, dass der zweite Lernprozess nicht ausgeführt wird, bis der erste Lernprozess erstmalig konvergiert.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird jeder Kraftstoffdrucksensor 41 verwendet, um den Kraftstoffdruck PQ in dem korrespondierenden Kraftstoffeinspritzventil 20 zu erfassen; stattdessen kann jeder Kraftstoffdrucksensor verwendet werden, um einen Kraftstoffdruck in der entsprechenden Zweigleitung 31a zu erfassen.
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird der erste Lernprozess im Leerlaufbetriebszustand ausgeführt; der erste Lernprozess kann stattdessen in einem anderen stabilen Verbrennungskraftmaschinenbetriebszustand ausgeführt werden.