DE112019000244T5 - Kraftstoffeinspritz-steuervorrichtung und kraftstoffeinspritz-steuerverfahren - Google Patents

Kraftstoffeinspritz-steuervorrichtung und kraftstoffeinspritz-steuerverfahren Download PDF

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Fumihiro Itaba
Osamu MUKAIHARA
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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine im hohen Grade zuverlässige Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung mit hohem Wirkungsgrad, die ein Kraftstoffeinspritzventil einer Brennkraftmaschine steuert und eine Einspritzmengensteuerung in Übereinstimmung mit einem Verschlechterungsgrad des Kraftstoffeinspritzventils ausführen kann.Eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung, die ein Kraftstoffeinspritzventil einer Brennkraftmaschine steuert, enthält eineVerschlechterungsbestimmungseinheit, die einen Verschlechterungszustand des Kraftstoffeinspritzventils bestimmt, eine Einspritzmengen-Lerneinheit, die die Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils lernt, und eine Lernfrequenzänderungseinheit, die die Lernfrequenz der Einspritzmengen-Lerneinheit in Übereinstimmung mit dem Verschlechterungszustand des Kraftstoffeinspritzventils ändert.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung, die ein Kraftstoffeinspritzventil einer Brennkraftmaschine steuert, und ein Steuerverfahren für sie und insbesondere auf eine Technik, die beim Vergrößern des Wirkungsgrads der Brennkraftmaschine wirksam ist.
  • Technischer Hintergrund
  • Vom Standpunkt der Verschärfung der Kraftstoffverbrauchs- und Abgasvorschriften für Kraftfahrzeuge in den letzten Jahren ist es erforderlich gewesen, gleichzeitig einen geringen Kraftstoffverbrauch und eine hohe Ausgangsleistung einer Brennkraftmaschine zu erreichen und die Brennkraftmaschine einem weiten Gebiet des Fahrens anzupassen. Als Mittel zum Erreichen des Ziels ist erforderlich gewesen, einen Dynamikbereich eines Kraftstoffeinspritzventils zu erweitern.
  • Um den Dynamikbereich des Kraftstoffeinspritzventils zu erweitern, ist es notwendig, die Strömungseigenschaften zu verbessern, während die herkömmlichen ruhigen Strömungseigenschaften sichergestellt werden. Als ein Verfahren zum Verbessern der Strömungseigenschaften ist eine Verringerung der minimalen Einspritzmenge durch eine Halbhubsteuerung bekannt gewesen.
  • Die Halbhubsteuerung wird mit hoher Genauigkeit in einem Zustand (der im Folgenden als ein Halbhubbereich bezeichnet wird) ausgeführt, bevor ein im Kraftstoffeinspritzventil enthaltenes Ventilelement eine Ventilöffnungsposition (die im Folgenden als ein Vollhub bezeichnet wird) vollständig erreicht. Es ist jedoch bekannt gewesen, dass eine Variation der Einspritzmenge im Halbhubbereich aufgrund eines individuellen Unterschieds im Kraftstoffeinspritzventil vergrößert ist. Deshalb sind verschiedene Techniken zum Detektieren eines in jedem Kraftstoffeinspritzventil erzeugten individuellen Unterschieds vorgeschlagen worden.
  • Als ein technischer Hintergrund des technischen Gebiets gibt es z. B. eine Technik, wie sie in der Patentliteratur 1 beschrieben ist. Die Patentliteratur 1 offenbart eine Technik zum indirekten Detektieren eines individuellen Unterschieds bezogen auf eine Ventilöffnungsoperation (spezifisch den Zeitpunkt, zu dem ein Ventilelement in einen Ventilöffnungszustand gelangte) eines Kraftstoffeinspritzventils auf der Grundlage elektrischer Eigenschaften. Ebenso wird eine Technik zum Detektieren eines individuellen Unterschieds bezogen auf eine Ventilschließoperation des Kraftstoffeinspritzventils auf der Grundlage elektrischer Eigenschaften offenbart.
  • Unterdessen wird eine Variation der Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils außerdem durch eine Verschlechterung im Lauf der Zeit aufgrund der Ermüdung einer Feder, des Abschleifens der Oberfläche eines beweglichen Kerns und dergleichen verursacht. Deshalb wird ein Erlernen der individuellen Unterschiede ausgeführt, wenn vorgegebene Bedingungen hergestellt sind, wobei das Lernergebnis in der folgenden Einspritzmengensteuerung widergespiegelt wird, so dass eine Variation der Einspritzmenge aufgrund der Verschlechterung jedes Kraftstoffeinspritzventils korrigiert werden kann. Als das Erlernen der individuellen Unterschiede ist eine Technik zum Messen der Ventilschließzeit des Kraftstoffeinspritzventils in einem Zustand, in dem der Zustand der Kraftmaschine stabilisiert ist, z. B. wenn sich die Kraftmaschine in einem Leerlaufzustand befindet, bekannt gewesen.
  • Liste der Entgegenhaltungen
  • Patentliteratur
  • Patentliteratur 1: WO2017/006814
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Das in der Patentliteratur 1 beschriebene Erlernen der individuellen Unterschiede wird jedoch einmal nach dem Start der Kraftmaschine unter der Annahme ausgeführt, dass das Kraftstoffeinspritzventil in einem Markt ausgetauscht wird. Weil das Erlernen der individuellen Unterschiede nämlich nach dem Start der Kraftmaschine ausgeführt wird und das Lernergebnis in der folgenden Einspritzmengensteuerung widerspiegelt wird, kann die Einspritzmenge in dem Fall, in dem die Lernbedingungen nicht hergestellt sind, nicht korrigiert werden.
  • Im Ergebnis tritt in jedem Zylinder der Kraftmaschine ein Ausgangsleistungsunterschied auf, so dass das Risiko besteht, dass eine Fluktuation des Drehmoments vergrößert wird, was zu einer Verschlechterung des Kraftstoffwirkungsgrads und einer Zunahme der Kraftmaschinenschwingung führt.
  • Zusätzlich kann in dem Fall, in dem das Erlernen der individuellen Unterschiede nicht abgeschlossen ist, die Halbhubsteuerung in einem Bereich, in dem eine minimale Einspritzung erforderlich ist, nicht ausgeführt werden, was möglicherweise zu einer Verschlechterung des Kraftstoffwirkungsgrads führt.
  • Das Erlernen der individuellen Unterschiede des Kraftstoffeinspritzventils wird im Allgemeinen auf einem Kraftmaschinen-Montageband oder durch das tatsächliche Starten der Kraftmaschine auf einem Fahrzeug-Montageband ausgeführt. In dem Fall, in dem das Kraftstoffeinspritzventil in einem Markt durch ein neues ersetzt wurde, wird das Lernen zusätzlich durch das Starten der Kraftmaschine ausgeführt. Deshalb ist es wünschenswert, dass das Erlernen der individuellen Unterschiede, das während des Fahrens ausgeführt wird, mit einer Lernfrequenz in Anbetracht der Verschlechterung des Kraftstoffeinspritzventils ausgeführt wird.
  • Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine im hohen Grade zuverlässige Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung mit hohem Wirkungsgrad, die ein Kraftstoffeinspritzventil einer Brennkraftmaschine steuert und eine Einspritzmengensteuerung in Übereinstimmung mit einem Verschlechterungsgrad des Kraftstoffeinspritzventils ausführen kann, und ein Steuerverfahren für sie zu schaffen.
  • Lösung des Problems
  • Um das Problem zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung, die ein Kraftstoffeinspritzventil einer Brennkraftmaschine steuert, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Verschlechterungsbestimmungseinheit, die einen Verschlechterungszustand des Kraftstoffeinspritzventils bestimmt; eine Einspritzmengen-Lerneinheit, die die Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils lernt; und eine Lernfrequenzänderungseinheit, die die Lernfrequenz der Einspritzmengen-Lerneinheit in Übereinstimmung mit dem Verschlechterungszustand des Kraftstoffeinspritzventils ändert.
  • Zusätzlich schafft die vorliegende Erfindung ein Kraftstoffeinspritz-Steuerverfahren zum Steuern eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine, wobei das Verfahren umfasst: (a) einen Schritt des Zählens der Anzahl der Einspritzungen des Kraftstoffeinspritzventils; (b) einen Schritt des Schätzens eines Verschlechterungszustands des Kraftstoffeinspritzventils auf der Grundlage der im Schritt (a) gezählten Anzahl der Einspritzungen; und (c) einen Schritt des Korrigierens der Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils auf der Grundlage des im Schritt (b) geschätzten Verschlechterungszustands des Kraftstoffeinspritzventils.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine im hohen Grade zuverlässige Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung mit hohem Wirkungsgrad, die ein Kraftstoffeinspritzventil einer Brennkraftmaschine steuert und eine Einspritzmengensteuerung in Übereinstimmung mit einem Verschlechterungsgrad des Kraftstoffeinspritzventils ausführen kann, und ein Steuerverfahren für sie zu verwirklichen.
  • Entsprechend ist es möglich, die Probleme, wie z. B. die Verschlechterung des Kraftstoffwirkungsgrads und die Kraftmaschinenschwingung, aufgrund der Verschlechterung des Kraftstoffeinspritzventils zu unterdrücken.
  • Andere als die oben beschriebenen Probleme, Konfigurationen und Wirkungen werden aus der Beschreibung der folgenden Ausführungsformen offensichtlich.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine graphische Darstellung der Gesamtkonfiguration zum Zeigen einer Grundkonfiguration einer Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist eine graphische Darstellung der Grundkonfiguration einer Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung 127 in 1.
    • 3 ist eine graphische Darstellung zum Zeigen eines Strukturbeispiels eines Kraftstoffeinspritzventils 105 in 1.
    • 4 ist eine graphische Darstellung zum Zeigen eines Beispiels des Erlernens der individuellen Unterschiede des Kraftstoffeinspritzventils.
    • 5 ist eine graphische Darstellung zum Zeigen eines Betriebsbeispiels eines Einspritzzählers.
    • 6 ist eine graphische Darstellung zum Zeigen eines Betriebszeitsteuerungsbeispiels des Einspritzzählers.
    • 7 ist eine graphische Darstellung zum Zeigen einer Beziehung zwischen einem Verschlechterungszustand und der Anzahl der Einspritzungen des Kraftstoffeinspritzventils.
    • 8 ist ein Ablaufplan zum Zeigen eines Steuerverfahrens (Steuerablaufs) von der Bestimmung eines Verschlechterungsgrades bis zur Ausführung des Erlernens der individuellen Unterschiede.
    • 9 ist eine graphische Darstellung zum Zeigen eines Verschlechterungszustands-Schätzverfahrens unter Verwendung eines Ansteuerstroms des Kraftstoffeinspritzventils.
    • 10 ist eine graphische Darstellung zum Zeigen eines Verschlechterungszustands-Schätzverfahrens unter Verwendung eines Verbrennungsdrucks in einer Verbrennungskammer.
    • 11 ist eine graphische Darstellung zum Zeigen eines Verschlechterungszustands-Schätzverfahrens unter Verwendung der Einspritzpulsbreite des Kraftstoffeinspritzventils.
    • 12 ist eine graphische Darstellung zum Zeigen eines Verschlechterungszustands-Schätzverfahrens unter Verwendung einer Kraftmaschinendrehzahl.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der Zeichnungen beschrieben. Es sollte angegeben werden, dass in jeder Zeichnung der gleichen Konfiguration das gleiche Zeichen folgt und eine ausführliche Erklärung für einen doppelten Abschnitt weggelassen wird.
  • Erste Ausführungsform
  • Zuerst wird eine Brennkraftmaschine (Kraftmaschine), in der eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung der Ausführungsform angebracht ist, bezüglich 1 beschrieben. 1 zeigt ein Beispiel einer Grundkonfiguration einer Brennkraftmaschine, in der eine Steuervorrichtung (Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung) eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß der vorliegenden Erfindung angebracht ist.
  • In 1 strömt die in eine Brennkraftmaschine 101 gesaugte Luft (Einlassluft) durch einen Luftmengenmesser 120, um in eine Drosselklappe 119 und einen Krümmer 115 in dieser Reihenfolge eingesaugt zu werden, wobei sie dann durch ein in jedem Zylinder vorgesehenes Einlassrohr 110 und ein Einlassventil 103 einer Verbrennungskammer 121 zugeführt wird.
  • Andererseits wird der Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 123 durch eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe 124 einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 125 zugeführt, die in der Brennkraftmaschine 101 vorgesehen ist. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 125 bewegt einen in der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 125 vorgesehenen Pumpenkolben unter Verwendung der von einer (nicht gezeigten) Auslassnockenwelle mit einem Auslassnocken 128 übertragenen Leistung vertikal und setzt (vorverdichtet) den Kraftstoff in der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 125 unter Druck. Zusätzlich wird auf der Grundlage eines Steuerbefehlswerts von einer ECU (elektronischen Steuervorrichtung) 109 ein Öffnungs-/Schließventil, das an einem Sauganschluss der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 125 vorgesehen ist, durch ein Solenoid gesteuert, so dass der Druck (Kraftstoffdruck) des von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 125 abgegebenen Kraftstoffs ein Solldruck wird.
  • Entsprechend wird der unter Druck gesetzte Kraftstoff durch eine Hochdruck-Kraftstoffleitung 129 einem Kraftstoffeinspritzventil 105 zugeführt, wobei das Kraftstoffeinspritzventil 105 den Kraftstoff auf der Grundlage eines Befehls einer in der ECU 109 vorgesehenen Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung (einer Steuervorrichtung für das Kraftstoffeinspritzventil) 127 direkt in die Verbrennungskammer 121 einspritzt.
  • Es sollte angegeben werden, dass ein Kraftstoffdrucksensor 126 zum Messen des Drucks in der Hochdruck-Kraftstoffleitung 129 in der Brennkraftmaschine 101 vorgesehen ist, um die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 125 zu steuern, und dass die ECU 109 auf der Grundlage des Wertes des Sensors im Allgemeinen eine sogenannte Regelung ausführt, so dass der Kraftstoffdruck in der Hochdruck-Kraftstoffleitung 129 ein Solldruck wird. Ferner sind für jede Verbrennungskammer 121 in der Brennkraftmaschine 101 eine Zündspule 107 und eine Zündkerze 106 vorgesehen, wobei die Erregungssteuerung für die Zündspule 107 und die Zündsteuerung durch die Zündkerze 106 durch die ECU 109 zu einem vorgegebenen Zeitpunkt ausgeführt werden.
  • Entsprechend wird ein Gemisch, das durch das Mischen der Einlassluft und des Kraftstoffs in der Verbrennungskammer 121 erhalten wird, durch einen von der Zündkerze 106 emittierten Funken verbrannt, wobei ein Kolben 102 durch den Druck nach unten gedrückt wird. Ein durch die Verbrennung erzeugtes Abgas wird durch ein Auslassventil 104 zu einer Abgasleitung 111 abgelassen. Die Abgasleitung 111 ist mit einem Dreiwegekatalysator 112 zum Reinigen des Abgases versehen.
  • Die oben beschriebene Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung 127 ist in die ECU 109 aufgenommen, wobei Signale eines Kurbelwinkelsensors 116, der den Kurbelwinkel einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 101 misst, des Luftmengenmessers 120, der die Menge der Einlassluft angibt, eines Sauerstoffsensors 113, der die Sauerstoffkonzentration im Abgas detektiert, eines Fahrpedalniederdrückungssensors 122, der die Öffnung eines durch einen Fahrer betätigten Fahrpedals angibt, des Kraftstoffdrucksensors 126 und dergleichen.
  • Die von jedem Sensor eingegebenen Signale werden weiter beschrieben. Die ECU 109 berechnet das erforderliche Drehmoment der Brennkraftmaschine 101 auf der Grundlage des Signals des Fahrpedalniederdrückungssensors 122 und bestimmt, ob sie sich in einem Leerlaufzustand befindet. Zusätzlich ist die ECU 109 mit Drehzahldetektionsmitteln, die die Drehzahl (die im Folgenden als eine Kraftmaschinendrehzahl bezeichnet wird) der Brennkraftmaschine 101 auf der Grundlage des Signals des Kurbelwinkelgebers 116 berechnen, und Mitteln, die auf der Grundlage einer von einem Wassertemperatursensor 108 erhaltenen Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine 101 und der vergangenen Zeit, nachdem die Brennkraftmaschine 101 gestartet worden ist, bestimmen, ob sich der Dreiwegekatalysator 112 in einem erwärmten Zustand befindet, versehen.
  • Zusätzlich berechnet die ECU 109 die für die Brennkraftmaschine 101 erforderliche Einlassluftmenge auf der Grundlage des oben beschriebenen erforderlichen Drehmoments für die Brennkraftmaschine 101, um ein Öffnungssignal entsprechend der Einlassluftmenge an die Drosselklappe 119 auszugeben, wobei die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung 127 die Kraftstoffmenge in Übereinstimmung mit der Einlassluftmenge berechnet, um ein Kraftstoffeinspritzsignal in Übereinstimmung mit der Kraftstoffmenge an das Kraftstoffeinspritzventil 105 auszugeben und ferner ein Zündsignal an die Zündspule 107 auszugeben.
  • Als nächstes werden die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung 127 der ECU 109 und das Kraftstoffeinspritzventil 105 in 1 bezüglich 2 beschrieben.
  • Die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung 127 enthält im Wesentlichen als die Kraftstoffeinspritz-Steuereinheiten eine Kraftstoffeinspritzpulssignal-Operationseinheit 201 und eine Kraftstoffeinspritzansteuersignalform-Befehlseinheit 202, eine Kraftmaschinenzustands-Detektionseinheit 203, eine Einheit 212 zum Erlernen der individuellen Unterschiede, eine Verschlechterungsbestimmungseinheit 211, eine Lernfrequenzänderungseinheit 213, eine Ansteuer-IC 208, eine Hochspannungserzeugungseinheit (Erhöhungsvorrichtung) 206 und die Kraftstoffeinspritz-Ansteuereinheiten (Schalter) 207a und 207b.
  • Es sollte angegeben werden, dass die Einheit 212 zum Erlernen der individuellen Unterschiede außerdem als eine Einspritzmengen-Lerneinheit bezeichnet wird, um einen individuellen Unterschied (einen Unterschied in der Kraftstoffeinspritzmenge) im Kraftstoffeinspritzventil 105 zu lernen (zu detektieren), wie später beschrieben wird.
  • Die Kraftmaschinenzustands-Detektionseinheit 203 fasst verschiedene Teile der Informationen, wie z. B. die oben beschriebene Kraftmaschinendrehzahl, die Einlassluftmenge, die Kühlwassertemperatur, den Kraftstoffdruck und einen Störungszustand der Brennkraftmaschine (Kraftmaschine), zusammen und stellt sie bereit, die Kraftstoffeinspritzpulssignal-Operationseinheit 201 betreibt einen Einspritzpuls (eine Einspritzbreite) zum Definieren eines Kraftstoffeinspritzzeitraums des Kraftstoffeinspritzventils 105 auf der Grundlage verschiedener Teile der Informationen, die von der Kraftmaschinenzustands-Detektionseinheit 203 erhalten werden, und die Kraftstoffeinspritzansteuersignalform-Befehlseinheit 202 berechnet einen Befehlswert eines Ansteuerstroms, der zugeführt wird, um das Öffnen/Schließen des Kraftstoffeinspritzventils 105 aufrechtzuerhalten, der zu der Ansteuer-IC 208 ausgegeben wird.
  • Die Hochspannungserzeugungseinheit 206 erzeugt auf der Grundlage einer Batteriespannung 209, die durch eine Sicherung 204 und ein Relais 205 zugeführt wird, eine hohe Leistungsversorgungsspannung (die im Folgenden als eine Hochspannung bezeichnet wird) 210, die benötigt wird, wenn das elektromagnetische Kraftstoffeinspritzventil 105 des Solenoidtyps geöffnet wird. Zusätzlich erhöht die Hochspannungserzeugungseinheit 206 auf der Grundlage eines Befehls von der Ansteuer-IC 208 die Batteriespannung 209, um eine gewünschte Soll-Hochspannung zu erreichen. Entsprechend sind als die Leistungsversorgung des Kraftstoffeinspritzventils 105 zwei Systeme der Hochspannung 210, um die Ventilöffnungskraft des Ventilelements sicherzustellen, und der Batteriespannung 209, um die Ventilöffnung aufrechtzuerhalten, um ein Schließen des Ventilelements zu verhindern, nachdem es geöffnet wurde, vorgesehen.
  • Die Kraftstoffeinspritz-Ansteuereinheit (Hi) 207a und die Kraftstoffeinspritz-Ansteuereinheit (Lo) 207b sind auf der stromaufwärts gelegenen Seite bzw. der stromabwärts gelegenen Seite des Kraftstoffeinspritzventils 105 vorgesehen, um dem Kraftstoffeinspritzventil 105 einen Ansteuerstrom zuzuführen. Die Ansteuer-IC 208 schaltet die Kraftstoffeinspritz-Ansteuereinheiten 207a und 207b, die Schalter sind, auf der Grundlage des Einspritzpulses (der Einspritzbreite), der durch die Kraftstoffeinspritzpulssignal-Operationseinheit 201 betrieben wird, und der Ansteuerstromsignalform, die durch die Kraftstoffeinspritzansteuersignalform-Befehlseinheit 202 betrieben wird, um die Hochspannung 210 oder die Batteriespannung 209, die dem Kraftstoffeinspritzventil 105 zugeführt wird, auszuwählen, so dass der dem Kraftstoffeinspritzventil 105 zugeführte Ansteuerstrom gesteuert wird.
  • Als Nächstes wird bezüglich 3 und 4 ein Ansteuerverfahren des Kraftstoffeinspritzventils 105 und ein Verfahren zum Detektieren eines individuellen Unterschieds im Kraftstoffeinspritzventil 105, das durch die Einheit 212 zum Erlernen der individuellen Unterschiede ausgeführt wird, beschrieben.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht zum Zeigen eines Konfigurationsbeispiels des Kraftstoffeinspritzventils 105. Ein Gehäuse 302 ist außerhalb des Kraftstoffeinspritzventils 105 vorgesehen, wobei ein Statorkern 304 an dem Gehäuse 302 befestigt ist. Zusätzlich ist um die Mittelachse des Einspritzventils 105 ein Solenoid 305 angeordnet.
  • Ein Ventilelement 303, das sich vertikal bewegt, ist auf der Mittelachse des Kraftstoffeinspritzventils 105 angeordnet. Um das Ventilelement 303 ist ein beweglicher Kern 301 angeordnet. Oberhalb des Ventilelements 303 ist eine Stellfeder 308 vorgesehen, um das Ventilelement 303 in der Richtung eines Ventilsitzes 306 nach unten zu drücken.
  • Das Innere des Gehäuses 302 ist mit Kraftstoff gefüllt. Wenn ein Strom in dem Solenoid 305 fließt, wird der bewegliche Kern 301 zum Solenoid 305 gezogen, wobei ein unteres Ende des Ventilelements 303 vom Ventilsitz 306 getrennt wird. Dann wird der Kraftstoff aus einem Einspritzloch 307 eingespritzt, das bisher durch das Ventilelement 303 blockiert war und am Gehäuse 302 vorgesehen ist.
  • Zusätzlich ist zwischen dem beweglichen Kern 301 und dem Gehäuse 302 eine Nullfeder 309 angeordnet, die konfiguriert ist, es zu ermöglichen, dass der bewegliche Kern 301 nach der Kraftstoffeinspritzung mit dem Ausgleich der Feder zu der Anfangsposition zurückkehrt.
  • 4 ist eine graphische Darstellung zum Zeigen eines Beispiels des Erlernens der individuellen Unterschiede des Kraftstoffeinspritzventils und zeigt in der Weise einer Zeitreihe Beispiele des Einspritzpulses, der Ansteuerspannung, des Ansteuerstroms und des Verschiebungsbetrags des Ventilelements 303 (der Ventilverschiebung), wenn der Kraftstoff vom Kraftstoffeinspritzventil 105 in das Innere der Verbrennungskammer 121 eingespritzt wird.
  • Weil die Einspritzpulsausgabe aus der Kraftstoffeinspritzpulssignal-Operationseinheit 201 zwischen den Zeitpunkten T0 bis T1 ausgeschaltet ist, sind die Kraftstoffeinspritz-Ansteuereinheiten 207a und 207b ausgeschaltet, wobei dem Kraftstoffeinspritzventil 105 kein Ansteuerstrom zugeführt wird. Folglich ist das Ventilelement 303 durch die Vorbelastungskraft der Stellfeder 308 des Kraftstoffeinspritzventils 105 in der Schließrichtung des Ventilsitzes 306 vorbelastet, wobei ein unteres Ende des Ventilelements 303 am Ventilsitz 306 anstoßend gehalten wird, (das Einspritzloch 307 wird nämlich in einem geschlossenen Zustand gehalten). Folglich wird kein Kraftstoff eingespritzt.
  • Als Nächstes wird zum Zeitpunkt T1 der Einspritzpuls eingeschaltet, werden die Kraftstoffeinspritz-Ansteuereinheit (Hi) 207a und die Kraftstoffeinspritz-Ansteuereinheit (Lo) 207b eingeschaltet, und werden die Hochspannung 210, das Kraftstoffeinspritzventil 105 und die Massespannung geleitet (die an das Solenoid 305 angelegte Ansteuerspannung ist die Hochspannung 210). Wenn ein Ansteuerstrom dem Solenoid 305 zugeführt wird, wird zwischen dem Statorkern 304 und dem beweglichen Kern 301 ein magnetischer Fluss erzeugt, wobei auf den beweglichen Kern 301 eine magnetische Anziehungskraft wirkt. Wenn der dem Solenoid 305 zugeführte Ansteuerstrom zunimmt und die auf den beweglichen Kern 301 wirkende magnetische Anziehungskraft die Vorbelastungskraft durch die Nullfeder 309 übersteigt, beginnt der bewegliche Kern 301, sich zu bewegen, indem er in die Richtung des Statorkerns 304 gesaugt wird (die Zeitpunkte T1 bis T2).
  • Wenn sich der bewegliche Kern 301 um nur eine vorgegebene Länge bewegt, beginnen der bewegliche Kern 301 und das Ventilelement 303, sich gemeinsam zu bewegen (Zeitpunkt T2), wobei das Ventilelement 303 von dem zu öffnenden Ventilsitz 306 getrennt wird. Dann wird der Kraftstoff in das Innere der Verbrennungskammer 121 eingespritzt.
  • Der bewegliche Kern 301 und das Ventilelement 303 bewegen sich gemeinsam, bis der bewegliche Kern 301 mit dem Statorkern 304 zusammenstößt. Falls jedoch der bewegliche Kern 301 und der Statorkern 304 gewaltsam miteinander zusammenstoßen, prallt der bewegliche Kern 301 vom Statorkern 304 zurück, wobei die aus dem Ventilloch 307 eingespritzte strömende Kraftstoffmenge gestört wird. Entsprechend werden, bevor der bewegliche Kern 301 mit dem Statorkern 304 zusammenstößt (Zeitpunkt T3), nämlich wenn der Ansteuerstrom einen Spitzenstrom Ip2 erreicht, die Kraftstoffeinspritz-Ansteuereinheiten 207a und 207b ausgeschaltet, wobei der Ansteuerstrom durch das Verringern der an das Solenoid 305 angelegten Ansteuerspannung verringert wird, so dass der Impuls des beweglichen Kerns 301 und des Ventilelements 303 verringert wird (die Zeitpunkte T3 bis T4).
  • Weil nur die magnetische Anziehungskraft, die ausreichend ist, um den beweglichen Kern 301 zum Statorkern 304 zu ziehen, vom Zeitpunkt T4 bis zum Zeitpunkt T6 zugeführt wird, wenn der Einspritzpuls ansteigt, wird die Kraftstoffeinspritz-Ansteuereinheit (Hi) 207a in einem Zustand, in dem die Kraftstoffeinspritz-Ansteuereinheit (Lo) 207b in einem EIN-Zustand gehalten wird, intermittierend eingeschaltet (wird eine PMW-Steuerung für die Kraftstoffeinspritz-Ansteuereinheit (Hi) 207a ausgeführt), wobei die an das Solenoid 305 angelegte Ansteuerspannung intermittierend auf die Batteriespannung 209 gesetzt wird. Dann wird der in das Solenoid 305 fließende Ansteuerstrom so gesteuert, dass er in einen vorgegebenen Bereich fällt.
  • Wenn der Einspritzpuls zum Zeitpunkt T6 ausgeschaltet wird, werden die beiden Kraftstoffeinspritz-Ansteuereinheiten 207a und 207b ausgeschaltet. Wenn die an das Solenoid 305 angelegte Ansteuerspannung verringert wird und der in das Solenoid 305 fließende Ansteuerstrom verringert wird, verschwindet der zwischen dem Statorkern 304 und dem beweglichen Kern 301 erzeugte magnetische Fluss allmählich, wobei die auf den beweglichen Kern 301 wirkende magnetische Anziehungskraft verschwindet. Im Ergebnis wird das Ventilelement 303 durch die Vorbelastungskraft der Stellfeder 308 und die Druckkraft durch den Kraftstoffdruck in der Verbrennungskammer 121 mit einer Verzögerung eines vorgegebenen Zeitraums in der Schließrichtung des Ventilsitzes 306 zurückgeschoben. Dann wird zum Zeitpunkt T7 das Ventilelement 303 zu der ursprünglichen Position zurückgeführt, wobei ein unteres Ende des Ventilelements 303 durch das Anstoßen an den Ventilsitz 306 geschlossen wird, um die Einspritzung des Kraftstoffs zu stoppen.
  • Es sollte angegeben werden, dass von dem Zeitpunkt T6, zu dem der Einspritzpuls ausgeschaltet wird, die Hochspannung 210 in der entgegengesetzten Richtung zugeführt wird, wenn das Kraftstoffeinspritzventil 105 in der Öffnungsrichtung angetrieben wird, indem die verbleibende Restmagnetkraft im Kraftstoffeinspritzventil 105 schnell entfernt wird, um das Ventilelement bald zu schließen.
  • Bei dem individuellen Unterschied im Kraftstoffeinspritzventil 105 ist eine Variation in der Belastung der Stellfeder 308 vorherrschend, wobei sie erzeugt wird, weil sich das Verhalten des Ventilelements 303 in Abhängigkeit von den Einzelnen unterscheidet. Die Einheit 212 zum Erlernen der individuellen Unterschiede der Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung 127, die in 2 gezeigt ist, kann einen individuellen Unterschied durch das Detektieren eines Wendepunkts detektieren, der während der Ventilöffnungsoperation des Kraftstoffeinspritzventils 105 in einer Ansteuerspannung auftritt.
  • Andererseits wird, wenn das Ventilelement 303 des Kraftstoffeinspritzventils 105 geschlossen wird, die Nullfeder 309 vom Ausdehnen zum Zusammendrücken geändert, wenn das Ventilelement 303 mit dem Ventilsitz 306 zusammenstößt, wobei die Bewegungsrichtung des beweglichen Kerns 301 umgekehrt wird, um die Beschleunigung zu ändern, so dass die Induktivität des Solenoids 305 geändert wird. Wenn das Kraftstoffeinspritzventil 105 geschlossen wird, wird der in das Solenoid 305 fließende Ansteuerstrom blockiert, wird eine gegenelektromotorische Kraft auf das Solenoid 305 ausgeübt, und wird der Ansteuerstrom konvergiert. Dann wird die gegenelektromotorische Kraft allmählich verringert. Wenn folglich die gegenelektromotorische Kraft verringert wird, wird die Induktivität geändert, um einen Wendepunkt in der Ansteuerspannung (z. B. den Wendepunkt der Ansteuerspannung zwischen den Zeitpunkten T6 bis T7 nach 4) zu erzeugen. Weil der Wendepunkt dem Ventilschließzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 105 entspricht, kann die Ventilschließzeit durch das Messen eines Zeitraums vom Zeitpunkt, zu dem der Ansteuerpuls ausgeschaltet wird, bis zum Wendepunkt detektiert werden. Das Lernergebnis (die Ventilschließzeit) wird an die Kraftstoffeinspritzpulssignal-Operationseinheit 201 und die Kraftstoffeinspritzansteuersignalform-Befehlseinheit 202 ausgegeben, wobei die Einschaltdauer des Einspritzpulses und ein Ventilöffnungsstrom für jede Einspritzdüse (Kraftstoffeinspritzventil 105) korrigiert werden.
  • Als Nächstes wird die Verschlechterungsbestimmungseinheit 211 des Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung 127 beschrieben. Die Verschlechterungsbestimmungseinheit 211 bestimmt, ob das Kraftstoffeinspritzventil 105 verschlechtert worden ist, nämlich, ob eine Variation in der Einspritzmenge vergrößert worden ist. Falls die Verschlechterung des Kraftstoffeinspritzventils 105 fortschreitet, wird eine Variation der Einspritzmenge vergrößert. Weil jedoch eine individuelle Änderung (eine Änderung eines individuellen Unterschieds) aufgrund der Verschlechterung in der Ventilschließzeit (nämlich im Ventilverhalten) auftritt, kann die Einspritzmenge durch das Erlernen des Schließens des Ventils korrigiert werden. Die Verschlechterung des Kraftstoffeinspritzventils 105 ist von der Anzahl der Betätigungen des Kraftstoffeinspritzventils 105 abhängig. Wenn die Anzahl der Betätigungen vergrößert wird, wird das Ventilverhalten aufgrund des Abriebs einer Reibungsfläche oder des Abschleifens einer Stoßfläche geändert, was zu einer Zunahme der Einspritzmenge führt. Zusätzlich verursacht die Senkung der Setzfeder 308 und der Nullfeder 309 außerdem eine Änderung des Ventilverhaltens, was zu einer Zunahme der Einspritzmenge führt.
  • Weil die Verschlechterung des Kraftstoffeinspritzventils 105 von der Anzahl der Betätigungen abhängig ist, wie oben beschrieben worden ist, kann ein Verschlechterungszustand des Kraftstoffeinspritzventils 105 durch Zählen der Anzahl der Einspritzungen geschätzt werden.
  • Ein Verfahren zum Zählen der Anzahl der Einspritzungen des Kraftstoffeinspritzventils 105 wird bezüglich 5 beschrieben. 5 zeigt von oben einen Einspritzpuls und einen Einspritzzähler. 502a und 502b nach 5 geben die Einschaltzeitpunkte an, während 503 einen Ausschaltzeitpunkt angibt. Ein Zeitraum von 502a bis 503 entspricht nämlich einer Fahrt, während ein Zeitraum von 503 bis 502b dem Ausschalten entspricht.
  • Zusätzlich gibt 504 eine Einspritzbezugsposition an, wobei angenommen wird, dass ein Zeitraum von der Einspritzbezugsposition 504 bis zur nächsten Einspritzbezugsposition 504 einem Verbrennungszyklus entspricht, der 720 Kurbelwinkelgrad entspricht, falls dies durch einen Kurbelwinkel ausgedrückt wird. Die Einspritzparameter, wie z. B. ein Einspritzanfangszeitpunkt und die Anzahl der geteilten Einspritzungen, werden bei der Einspritzbezugsposition 504 bestimmt, wobei der Kraftstoff auf der Grundlage dieser Parameter eingespritzt wird.
  • Wenn der Einspritzpuls eingeschaltet wird, zählt der Einspritzzähler aufwärts. Im dem Fall, in dem die Einspritzung einmal in einem Verbrennungszyklus ausgeführt wird, wie durch das Bezugszeichen 501 gezeigt ist, zählt der Einspritzzähler um 1 hoch, während in dem Fall, in dem die Einspritzung dreimal in einem Verbrennungszyklus ausgeführt wird, wie durch das Bezugszeichen 505 gezeigt ist, der Einspritzzähler in einem Verbrennungszyklus dreimal hochzählt.
  • Um einen Verschlechterungszustand des Kraftstoffeinspritzventils 105 zu bestimmen, ist es notwendig, die Gesamtzahl der Einspritzungen von der frühen Phase des Betriebs der Kraftmaschine zu zählen. Folglich ist es notwendig, einen Zählerwert zu halten, selbst wenn die Leistungsversorgung der ECU 109 ausgeschaltet ist. Deshalb wird ein Wert in einem nichtflüchtigen Speicher, wie z. B. einem EEPROM, zum Zeitpunkt des durch das Bezugszeichen 503 gezeigten Ausschaltens gespeichert, wobei zum Zeitpunkt des nächsten Einschaltens (Bezugszeichen 502b) das Zählen der Anzahl der Einspritzungen vom gespeicherten Einspritzzähler gestartet wird.
  • Es sollte angegeben werden, dass im Beispiel nach 5 der Einspritzzähler nur für einen Zylinder beschrieben wird. In einer Mehrzylinderkraftmaschine ist jedoch ein Einspritzzähler für jeden Zylinder vorbereitet, wobei durch das Zählen der Anzahl der Einspritzungen für jeden Zylinder ein Verschlechterungszustand für jeden Zylinder gemangt werden kann.
  • Weil der Einspritzparameter, wie z. B. die Anzahl der geteilten Einspritzungen, an der Einspritzbezugsposition 504 bestimmt wird, wie oben beschrieben worden ist, kann zusätzlich die Anzahl der Einspritzungen an der Einspritzbezugsposition 504 gezählt werden, wie in 6 gezeigt ist.
  • Als Nächstes wird die Lernfrequenzsteuerung zum Ändern der Lernfrequenz der Einheit zum Erlernen der individuellen Unterschiede (Einspritzmengen-Lerneinheit) 212 unter Verwendung der Lernfrequenzänderungseinheit 213 auf der Grundlage des durch die Verschlechterungsbestimmungseinheit 211 bestimmten Verschlechterungszustandes des Kraftstoffeinspritzventils 105 bezüglich 7 beschrieben. 7 zeigt von oben eine Variation der Einspritzmenge und einen Einspritzzähler. Es sollte angegeben werden, dass die Variation der Einspritzmenge in der Zeichnung die Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils 105 als einen Bezug oder einen Unterschied von den Entwurfsspezifikationen des Kraftstoffeinspritzventils 105 bedeutet.
  • Die Bezugszeichen 701 bedeutet einen Beginn des Betriebs des Kraftstoffeinspritzventils 105 zum Zeitpunkt der Kraftmaschinenmontage oder der Fahrzeugmontage. Wie in 7 gezeigt ist, ist die Variation der Einspritzmenge in einer frühen Phase des Beginns des Betriebs des Kraftstoffeinspritzventils 105 vergrößert. Die Variation wird durch die Oberflächenvariationen eines beweglichen Abschnitts und eines Stoßabschnitts des Kraftstoffeinspritzventils 105 verursacht und wird durch den Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 105 allmählich ausgeglichen, so dass sie verringert ist (Bezugszeichen 702). Danach, wenn die Anzahl der Betätigungen des Kraftstoffeinspritzventils 105 vergrößert ist, schreitet die Verschlechterung eines Gleitabschnitts und eines Stoßabschnitts, die Senkung der Feder und die Verschlechterung aufgrund des Anhaftens von Fremdstoffen fort, um die Variation der Einspritzmenge allmählich zu vergrößern (Bezugszeichen 703).
  • Wie oben beschrieben worden ist, ist in einem Einfahrzeitraum vom Bezugszeichen 701 bis zum Bezugszeichen 702 die Frequenz des Erlernens der individuellen Unterschiede erhöht, während in einem normalen Zeitraum (Normalbetriebszeitraum) vom Bezugszeichen 702 bis zum Bezugszeichen 703, wenn bestimmt wird, dass der Einfahrzeitraum abgeschlossen worden ist, die Frequenz des Erlernens der individuellen Unterschiede verringert ist. Danach, in einem Verschlechterungsfortschrittszeitraum nach dem Bezugszeichen 703, wenn die Verschlechterung des Kraftstoffeinspritzventils 105 fortschreitet und die Variation der Einspritzmenge vergrößert wird, wird die Frequenz des Lernens erhöht.
  • Die Bestimmung der oben beschriebenen Zeiträume kann unter Verwendung der Schwellenwerte 704 (oberer Grenzwert) und 705 (unterer Grenzwert) der Anzahl der Einspritzungen erfolgen, die durch ein Experiment, z. B. eine Beständigkeitsprüfung, vorbereitend erhalten worden sind. Wenn nämlich der integrierte Wert des Einspritzzählers kleiner als DETTHRL (705) ist, wird die Lernfrequenz durch das Bestimmen als der Einfahrzeitraum erhöht, während, wenn der integrierte Wert des Einspritzzählers gleich oder größer als DETTHRL (705) und kleiner als DETTHRH (704) ist, die Lernfrequenz durch das Bestimmen als der normale Zeitraum verringert wird. Wenn der integrierte Wert des Einspritzzählers gleich oder größer als DETTHRH (704) ist, wird zusätzlich die Lernfrequenz durch das Bestimmen als der Verschlechterungsfortschrittszeitraum erhöht.
  • Als Nächstes wird ein Ablauf vor dem Erlernen der individuellen Unterschiede bezüglich 8 beschrieben. 8 ist ein Ablaufplan zum Zeigen eines Steuerablaufs von einer Verschlechterungsgradbestimmung bis zur Ausführung des Erlernens der individuellen Unterschiede.
  • Zuerst wird im Schritt S801 die Anzahl der Einspritzungen gezählt. Das Zählen der Anzahl der Einspritzungen ist oben beschrieben worden, wobei folglich dessen Erklärung weggelassen wird.
  • Als Nächstes wird im Schritt S802 bestimmt, ob der Einspritzzähler kleiner als ein vorgegebener Bezugswert (DETTHRL) ist. In dem Fall, in dem der Einspritzzähler kleiner als DETTHRL ist, wird dies als der Einfahrzeitraum bestimmt, wobei der Ablauf zum Schritt S803 geht. Im Schritt S803 wird der Einspritzzählerwert beim letzten Ausführen des Lernens mit dem aktuellen Einspritzzählerwert verglichen. Wenn die Differenz größer als ein vorgegebener Bezugswert (Einfahrzeitraum-Lernintervall LRNINTL) ist, geht der Ablauf zum Schritt S807 weiter, um das Erlernen der individuellen Unterschiede auszuführen.
  • In dem Fall, in dem andererseits im Schritt S802 bestimmt wird, dass der Einspritzzähler gleich oder größer als DETTHRL ist, geht der Ablauf zum Schritt S804 weiter, um zu bestimmen, ob der Einspritzzähler kleiner als der vorgegebene Bezugswert (DETTHRH) ist. In dem Fall, in dem der Einspritzzähler kleiner als DETTHRH ist, wird der normale Zeitraum (Normalbetriebszeitraum) bestimmt, wobei der Ablauf zum Schritt S805 geht. Im Schritt S805 wird der Einspritzzählerwert beim letzten Ausführen des Lernens mit dem aktuellen Einspritzzählerwert verglichen. Falls die Differenz größer als ein vorgegebener Bezugswert (Normalzeitraum-Lernintervall LRNINTM) ist, geht der Ablauf zum Schritt S807, um das Erlernen der individuellen Unterschiede auszuführen.
  • In dem Fall, in dem der Einspritzzähler im Schritt S804 gleich oder größer als DETTHRH ist, wird zusätzlich der Verschlechterungsfortschrittszeitraum bestimmt, wobei der Ablauf zum Schritt S806 geht. Im Schritt S806 wird der Einspritzzählerwert beim letzten Ausführen des Lernens mit dem aktuellen Einspritzzählerwert verglichen. Falls die Differenz größer als ein vorgegebener Bezugswert (Verschlechterungsfortschrittszeitraum-Lernintervall LRNINTH) ist, geht der Ablauf zum Schritt S807, um das Erlernen der individuellen Unterschiede auszuführen.
  • Wie oben beschrieben worden ist, ist es gemäß der Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung und dem Kraftstoffeinspritz-Steuerverfahren der Ausführungsform möglich, die Variation der Einspritzmenge aufgrund der Verschlechterung des Kraftstoffeinspritzventils zu verringern, indem der Verschlechterungszustand (Verschlechterungsgrad) des Kraftstoffeinspritzventils bestimmt wird, um das Erlernen der individuellen Unterschiede (Rückkopplung) in Übereinstimmung mit dem Verschlechterungszustand (Verschlechterungsgrad) auszuführen, wobei ein Steuerbereich, in dem eine minimale Einspritzung ausgeführt wird, vergrößert werden kann. Entsprechend ist es möglich, unbeabsichtigte Fluktuationen des Drehmoments und eine Verschlechterung des Kraftstoffwirkungsgrads und der Abgasleistung in der Brennkraftmaschine (Kraftmaschine) zu verhindern.
  • Zweite Ausführungsform
  • Eine weiteres Verfahren zum Zählen der Anzahl der Einspritzungen im Schritt S801 nach 8 wird bezüglich 9 beschrieben. 9 ist eine graphische Darstellung zum Zeigen eines Verschlechterungszustands-Schätzverfahrens auf der Grundlage des Ansteuerstroms des Kraftstoffeinspritzventils 105 und zeigt von oben die Übergänge des Einspritzpulses, des Ansteuerstroms und des Einspritzzählers.
  • Wie oben beschrieben worden ist, schreitet die Verschlechterung des Kraftstoffeinspritzventils 105 aufgrund des Abriebs eines beweglichen Abschnitts und einer Auswirkung eines Stoßabschnitts fort. Im Fall des Stoßabschnitts wird nämlich die zu dem beweglichen Abschnitt hinzugefügte Energie vergrößert. Da zusätzlich die Beschleunigung zum Zeitpunkt einer Operation größer ist, wird eine Auswirkung zum Zeitpunkt eines Zusammenstoßes größer, wobei die Verschlechterung der Stoßfläche fortschreitet.
  • Der Impuls eines Zusammenstoßes zwischen dem beweglichen Kern 301 und dem Statorkern 304 wird z. B. in Abhängigkeit von der Größe eines Ventilöffnungsstroms (Ansteuerstroms) geändert. Wenn der Ventilöffnungsstrom (Ansteuerstrom) größer wird, beschleunigt der bewegliche Kern 301, wobei eine Auswirkung zum Zeitpunkt eines Zusammenstoßes mit dem Statorkern 304 größer wird. Folglich ist es möglich zu bestimmen, dass die Verschlechterung früher voranschreitet, wenn der Ventilöffnungsstrom (Ansteuerstrom) größer ist.
  • Entsprechend wird der Verschlechterungszustand des Kraftstoffeinspritzventils 105 der Ausführungsform genauer bestimmt, indem der Einspritzzähler in Übereinstimmung mit der Größe des Ventilöffnungsstroms (Ansteuerstroms) gewichtet wird. Wie in 9 gezeigt ist, wird z. B. in dem Fall, in dem der Ventilöffnungsstrom (Ansteuerstrom) größer als ein erster Schwellenwert 901 ist, ein gewichteter Wert als „3“ festgelegt, wobei die Einspritzung dreimal gezählt wird, obwohl die Einspritzung normalerweise einmal gezählt wird. Zusätzlich wird in dem Fall, in dem der Ventilöffnungsstrom (Ansteuerstrom) gleich einem oder größer als ein zweiter Schwellenwert 902 und kleiner als der erste Schwellenwert 901 ist, der gewichtete Wert als „2“ festgelegt, um zweimal gezählt zu werden.
  • Es sollte angegeben werden, dass der in der Ausführungsform gezeigte gewichtete Wert nur ein Beispiel ist, wobei die Größe des gewichteten Wertes (Gewichtung) und die Bestimmungsschwellwerte 901 und 902 des Ventilöffnungsstromes (Ansteuerstroms) durch das vorbereitende Bestätigen eines Verschlechterungsfortschrittsstatus durch ein Experiment festgelegt werden können.
  • Der Verschlechterungsfortschritt (Verschlechterungsgrad) des Kraftstoffeinspritzventils 105 kann durch das oben beschriebene Verfahren genau bestimmt werden.
  • Dritte Ausführungsform
  • Ein noch weiteres Verfahren zum Zählen der Anzahl der Einspritzungen im Schritt S801 nach 8 wird bezüglich 10 beschrieben. 10 ist eine graphische Darstellung zum Zeigen eines Verschlechterungszustands-Schätzverfahrens auf der Grundlage der Größe des Verbrennungsdrucks in der Verbrennungskammer 121 und zeigt von oben die Übergänge des Einspritzpulses, des Verbrennungsdrucks und des Einspritzzählers.
  • Der Verschlechterungsfortschritt (Verschlechterungsgrad) des Kraftstoffeinspritzventils 105 wird außerdem in Abhängigkeit vom Verbrennungsdruck in der Verbrennungskammer 121 geändert. Wenn der Verbrennungsdruck groß wird, wird die Kraft, mit der das Ventilelement 303 in der Ventilschließrichtung gedrückt wird (insbesondere wenn das Kraftstoffeinspritzventil 105 geschlossen ist), vergrößert, wobei die Beschleunigung des Ventilelements 303, nachdem der Einspritzpuls ausgeschaltet worden ist, vergrößert wird. Folglich wird eine Auswirkung zum Zeitpunkt eines Zusammenstoßes zwischen dem Ventilelement 303 und dem Ventilsitz 306 größer, wobei die Verschlechterung fortschreitet.
  • Entsprechend wird bei der Verschlechterungsbestimmung des Kraftstoffeinspritzventils 105 der Ausführungsform, wenn der Verbrennungsdruckwert größer ist, der gewichtete Wert (die Gewichtung) des Einspritzzählers erhöht.
  • Wie in 10 gezeigt ist, wird z. B. in dem Fall, in dem der Verbrennungsdruck größer als ein erster Schwellenwert 1001 ist, ein gewichteter Wert als „3“ festgelegt, wobei die Einspritzung dreimal gezählt wird, obwohl die Einspritzung normalerweise einmal gezählt wird. Zusätzlich wird in dem Fall, in dem der Verbrennungsdruck gleich einem oder größer als ein zweiter Schwellenwert 1002 und kleiner als der erste Schwellenwert 1001 ist, der gewichtete Wert als „2“ festgelegt, um zweimal gezählt zu werden.
  • Es sollte angegeben werden, dass der in der Ausführungsform gezeigte gewichtete Wert nur ein Beispiel ist und die Größe des gewichteten Wertes (der Gewichtung) und die Bestimmungsschwellenwerte 1001 und 1002 des Verbrennungsdruckes durch das vorbereitende Bestätigen eines Verschlechterungsfortschrittsstatus durch ein Experiment festgelegt werden können.
  • Zusätzlich wird der Verbrennungsdruck zu dem Zeitpunkt bestimmt, zu dem der Einspritzpuls eingeschaltet wird, um den Einspritzzähler in 10 zu betätigen. Der Verbrennungsdruck kann jedoch zu dem Zeitpunkt bestimmt werden, zu dem der Einspritzpuls ausgeschaltet wird, um den Einspritzzähler zu betätigen.
  • Der Verschlechterungsfortschritt (Verschlechterungsgrad) des Kraftstoffeinspritzventils 105 kann durch das oben beschriebene Verfahren genau bestimmt werden.
  • Vierte Ausführungsform
  • Ein noch weiteres Verfahren zum Zählen der Anzahl der Einspritzungen im Schritt S801 nach 8 wird bezüglich 11 beschrieben. 11 ist eine graphische Darstellung zum Zeigen eines Verschlechterungszustands-Schätzverfahrens auf der Grundlage der Länge der Einspritzpulsbreite des Kraftstoffeinspritzventils und zeigt von oben die Übergänge des Einspritzpulses, der Ventilelementverschiebung und des Einspritzzählers.
  • Wenn die Einspritzpulsbreite des Kraftstoffeinspritzventils 105 verkürzt wird, wird die sogenannte Halbhubsteuerung, bei der das Ventilelement 303 keine Vollhubposition erreicht und geschlossen wird, ausgeführt. Zum Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung durch die Halbhubsteuerung stößt der bewegliche Kern 301 nicht mit dem Statorkern 304 zusammen, wobei er geschlossen ist. Wenn die Ventilelementverschiebung (der Verschiebungsbetrag des Ventilelements 303) verkürzt ist, wird außerdem eine Auswirkung eines Zusammenstoßes zwischen dem Ventilelement 303 und dem Ventilsitz 306 zum Zeitpunkt des Schließens des Ventils verringert. Weil der Verschlechterungsfortschritt bei der Einspritzung durch die Halbhubsteuerung langsam wird, kann der Grad des Verschlechterungsfortschritts genau bestimmt werden, indem der gewichtete Wert (die Gewichtung) kleiner gemacht wird.
  • Wie in 11 gezeigt ist, wird z. B. in dem Fall, in dem die Einspritzpulsbreite gleich einem oder größer als ein Schwellenwert 1101 ist, der gewichtete Wert als „2“ festgelegt, um den Einspritzzähler zweimal zu zählen. In dem Fall, in dem die Einspritzpulsbreite kleiner als der Schwellenwert 1101 ist, wird der gewichtete Wert als „1“ festgelegt, um den Einspritzzähler einmal zu zählen. Weil der Schwellenwert 1101 eine Pulsbreite ist, um die Vollhubsteuerung auszuführen, kann der Schwellenwert 1101 auf der Grundlage der Einspritzmengenkennlinie (Ti-Q-Kennlinie) des Kraftstoffeinspritzventils 105 bestimmt werden.
  • Der Verschlechterungsfortschritt (Verschlechterungsgrad) des Kraftstoffeinspritzventils 105 kann durch das oben beschriebene Verfahren genau bestimmt werden.
  • Es sollte angegeben werden, dass, wenn eine Einspritzpulsbreite gleich dem oder größer als der Schwellenwert 1101 ist, der gewichtete Wert als „2“ festgelegt wird, während, wenn die Einspritzpulsbreite gleich dem oder kleiner als der Schwellenwert 1101 ist, der gewichtete Wert in 11 als „1“ festgelegt wird. Dies ist jedoch nur ein Beispiel, wobei es nur notwendig ist, eine relative Größenbeziehung herzustellen.
  • Fünfte Ausführungsform
  • Das Verfahren zum Bestimmen des Verschlechterungszustands des Kraftstoffeinspritzventils 105 durch das Zählen der Anzahl der Einspritzungen ist in jeder oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben worden. Die Anzahl der Einspritzungen kann jedoch durch ein weiteres Verfahren indirekt geschätzt werden.
  • Weil z. B. die Verschlechterung des Kraftstoffeinspritzventils 105 in Übereinstimmung mit der Anzahl der Betätigungen fortschreitet, werden die Fahrstrecke eines Fahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschine (Kraftmaschine) 101 eingebaut ist, und der Verschlechterungsfortschritt (Verschlechterungsgrad) des Kraftstoffeinspritzventils 105 durch ein Experiment als vorgegebene Schwellenwerte vorbereitend festgelegt, wobei das Lernen in dem Fall ausgeführt werden kann, in dem die Fahrstrecke den vorgegebenen Schwellenwert erreicht.
  • In diesem Fall wird in Anbetracht des Einfahrzeitraums, des normalen Zeitraums (Normalbetriebszeitraums) und des Verschlechterungsfortschrittszeitraums des Kraftstoffeinspritzventils 105 in dem Fall, in dem die Fahrstrecke kurz ist, die Lernfrequenz erhöht. In dem Fall, in dem der Einfahrzeitraum beendet ist, wird die Lernfrequenz bis zu der in den Verschlechterungsfortschrittszeitraum umgewandelten Fahrstrecke verringert. Zusätzlich wird nach der in den Verschlechterungsfortschrittszeitraum umgewandelten Fahrstrecke die Lernfrequenz erhöht.
  • Zusätzlich kann, wie in 12 gezeigt ist, der Verschlechterungsfortschritt (Verschlechterungsgrad) des Kraftstoffeinspritzventils 105 außerdem nicht auf der Grundlage der Fahrstrecke, sondern der Kraftmaschinendrehzahl geschätzt werden. 12 zeigt von oben die Kraftmaschinendrehzahl und den Einspritzzähler, wobei das Bezugszeichen 1203 einen vorgegebenen Betriebszeitpunkt bezeichnet.
  • Die Anzahl der geteilten Einspritzungen eines Verbrennungszyklus wird bezüglich eines Kennfeldes einer Kraftmaschinendrehzahl und einer Last bestimmt, wobei folglich die Anzahl der Einspritzungen durch das Überwachen der Kraftmaschinendrehzahl zu jedem festen Zeitpunkt auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl und des vergangenen Zeitraums geschätzt wird.
  • Wie oben beschrieben worden ist, wird die Anzahl der geteilten Einspritzungen eines Verbrennungszyklus unter Verwendung der Kraftmaschinendrehzahl als ein Parameter bestimmt, wobei folglich die Anzahl der Einspritzungen während eines vorgegebenen Zeitintervalls (zwischen einem Zeitpunkt 1203 und dem nächsten Zeitpunkt 1203) durch das Bestätigen der Kraftmaschinendrehzahl zum vorgegebenen Zeitpunkt 1203 gezählt werden kann. Die Bezugszeichen 1201 und 1202 nach 12 bezeichnen die Schwellenwerte zum Bestimmen der Anzahl der geteilten Einspritzungen. In dem Fall, in dem die Kraftmaschinendrehzahl z. B. größer als ein erster Schwellenwert 1201 ist, wird die Anzahl der geteilten Einspritzungen als „1“ festgelegt, um sie einmal zu zählen. In dem Fall, in dem die Kraftmaschinendrehzahl gleich einem oder größer als ein zweiter Schwellenwert 1202 und kleiner als der erste Schwellenwert 1201 ist, wird zusätzlich die Anzahl der geteilten Einspritzungen als „3“ festgelegt, um sie dreimal zu zählen. In dem Fall, in dem die Kraftmaschinendrehzahl kleiner als der zweite Schwellenwert 1202 ist, wird die Anzahl der geteilten Einspritzungen als „2“ festgelegt, um sie zweimal zu zählen.
  • Es sollte angegeben werden, dass der Einspritzungs-Zählerstand in Übereinstimmung mit der in 12 gezeigten Kraftmaschinendrehzahl nur ein Beispiel ist und in Übereinstimmung mit einer relativen Beziehung zu einem vorgegebenen Schwellenwert beliebig bestimmt werden kann.
  • Wie oben beschrieben worden ist, kann gemäß jeder oben beschriebenen Ausführungsform eine Variation in der Einspritzmenge durch das Festlegen einer geeigneten Lernfrequenz in Übereinstimmung mit dem Verschlechterungszustand des Kraftstoffeinspritzventils 105 schnell verringert werden, wobei der Halbhubsteuerbereich außerdem vergrößert werden kann. Folglich können eine signifikante Verschlechterung der Abgasemission und unbeabsichtigte Drehmomentfluktuationen vermieden werden.
  • Es sollte angegeben werden, dass die Steuerleitungen und die Informationsleitungen, die in der Erklärung als notwendig betrachtet werden, in den oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen gezeigt sind, wobei aber nicht notwendigerweise alle der Steuerleitungen und der Informationsleitungen in einem Produkt gezeigt sind. In der Praxis können fast alle Konfigurationen als miteinander verbunden betrachtet werden.
  • Zusätzlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt, wobei sie verschiedene modifizierte Beispiele enthält. Die Ausführungsformen sind z. B. ausführlich beschrieben worden, um die vorliegende Erfindung leicht zu verstehen, wobei die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf jene eingeschränkt ist, die alle der oben beschriebenen Konfigurationen enthalten. Zusätzlich können einige Konfigurationen einer Ausführungsform durch eine Konfiguration einer weiteren Ausführungsform ersetzt werden. Zusätzlich kann eine Konfiguration einer Ausführungsform zu einer Konfiguration einer weiteren Ausführungsform hinzugefügt werden. Zusätzlich können einige Konfigurationen jeder Ausführungsform zu anderen Konfigurationen hinzugefügt, aus anderen Konfigurationen gelöscht und durch andere Konfigurationen ersetzt werden.
  • Zusätzlich kann das Vorhandensein oder Fehlen der vorliegenden Erfindung nicht nur auf der Grundlage einer Hardware-Konfiguration einer Kraftmaschinensteuereinheit (ECU) bestätigt werden, sondern außerdem z. B. eines Steuersignals (Musters) und dergleichen von der ECU für das Kraftstoffeinspritzventil.
  • Bezugszeichenliste
    • 101
    Brennkraftmaschine
    102
    Kolben
    103
    Einlassventil
    104
    Auslassventil
    105
    Kraftstoffeinspritzventil
    106
    Zündkerze
    107
    Zündspule
    108
    Wassertemperatursensor
    109
    ECU (elektronisches Steuervorrichtung)
    110
    Einlassrohr
    111
    Auslassrohr
    112
    Dreiwegekatalysator
    113
    Sauerstoffsensor
    115
    Krümmer
    116
    Kurbelwinkelsensor
    119
    Drosselklappe
    120
    Luftmengenmesser
    121
    Verbrennungskammer
    122
    FahrpedaIniederdrückungssensor
    123
    Kraftstofftank
    124
    Niederdruck-Kraftstoffpumpe
    125
    Hochdruck-Kraftstoffpumpe
    126
    Kraftstoffdrucksensor
    127
    Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung (Steuervorrichtung des Kraftstoffeinspritzventils)
    128
    Auslassnocken
    129
    Hochdruck-Kraftstoffleitung
    201
    Kraftstoffeinspritzpulssignal-Operationseinheit
    202
    Kraftstoffeinspritzansteuersignalform-Befehlseinheit (Stromsignalform-Korrektureinheit)
    203
    Kraftmaschinenzustands-Detektionseinheit
    204
    Sicherung
    205
    Relais
    206
    Hochspannungserzeugungseinheit (Erhöhungsvorrichtung)
    207a
    Kraftstoffeinspritz-Ansteuereinheit (Hi) (Schalter)
    207b
    Kraftstoffeinspritz-Ansteuereinheit (Lo) (Schalter)
    208
    Ansteuer-IC
    209
    Batteriespannung
    210
    Hochspannung
    211
    Verschlechterungsbestimmungseinheit
    212
    Einheit zum Erlernen der individuellen Unterschiede (Einspritzmengen-Lerneinheit)
    213
    Lernfrequenzänderungseinheit
    301
    beweglicher Kern
    302
    Gehäuse
    303
    Ventilelement
    304
    Statorkern
    305
    Solenoid
    306
    Ventilsitz
    307
    Einspritzloch
    308
    Stellfeder
    309
    Nullfeder
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2017/006814 [0007]

Claims (14)

  1. Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung, die ein Kraftstoffeinspritzventil einer Brennkraftmaschine steuert, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: eine Verschlechterungsbestimmungseinheit, die einen Verschlechterungszustand des Kraftstoffeinspritzventils bestimmt; eine Einspritzmengen-Lerneinheit, die die Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils lernt; und eine Lernfrequenzänderungseinheit, die die Lernfrequenz der Einspritzmengen-Lerneinheit in Übereinstimmung mit dem Verschlechterungszustand des Kraftstoffeinspritzventils ändert.
  2. Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei in dem Fall, in dem der integrierte Wert der Einspritzzählerstände des Kraftstoffeinspritzventils kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist, die Verschlechterungsbestimmungseinheit einen Einfahrzeitraum des Kraftstoffeinspritzventils bestimmt, und wobei die Lernfrequenzänderungseinheit die Lernfrequenz der Einspritzungsmengen-Lerneinheit erhöht.
  3. Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei in dem Fall, in dem der integrierte Wert der Einspritzzählerstände des Kraftstoffeinspritzventils in einen vorgegebenen Bereich fällt, die Verschlechterungsbestimmungseinheit bestimmt, dass das Kraftstoffeinspritzventil nicht verschlechtert ist, und wobei die Lernfrequenzänderungseinheit die Lernfrequenz der Einspritzungsmengen-Lerneinheit verkleinert.
  4. Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei in dem Fall, in dem der integrierte Wert der Einspritzzählerstände des Kraftstoffeinspritzventils einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, die Verschlechterungsbestimmungseinheit bestimmt, dass das Kraftstoffeinspritzventil verschlechtert ist, und wobei die Lernfrequenzänderungseinheit die Lernfrequenz der Einspritzungsmengen-Lerneinheit erhöht.
  5. Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Verschlechterungsbestimmungseinheit den Einspritzzählerstand des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit dem Ansteuerstromwert des Kraftstoffeinspritzventils ändert.
  6. Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Verschlechterungsbestimmungseinheit den Einspritzzählerstand des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit einem Verbrennungsdruck in der Brennkraftmaschine ändert.
  7. Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Verschlechterungsbestimmungseinheit den Einspritzzählerstand des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit der Einspritzpulsbreite des Kraftstoffeinspritzventils ändert.
  8. Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Verschlechterungsbestimmungseinheit den Einspritzzählerstand des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit der Fahrstrecke eines Fahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschine eingebaut ist, oder der Drehzahl der Brennkraftmaschine ändert.
  9. Kraftstoffeinspritz-Steuerverfahren zum Steuern eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine, wobei das Verfahren umfasst: (a) einen Schritt des Zählens der Anzahl der Einspritzungen des Kraftstoffeinspritzventils; (b) einen Schritt des Schätzens eines Verschlechterungszustands des Kraftstoffeinspritzventils auf der Grundlage der im Schritt (a) gezählten Anzahl der Einspritzungen; und (c) einen Schritt des Korrigierens der Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils auf der Grundlage des in Schritt (b) geschätzten Verschlechterungszustands des Kraftstoffeinspritzventils.
  10. Kraftstoffeinspritz-Steuerverfahren nach Anspruch 9, wobei in dem Fall, in dem der integrierte Wert der im Schritt (a) gezählten Anzahlen der Einspritzungen einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, bestimmt wird, dass das Kraftstoffeinspritzventil verschlechtert ist, und die Einspritzpulsbreite und die Ansteuerstromsignalform des Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit dem Verschlechterungszustand korrigiert werden.
  11. Kraftstoffeinspritz-Steuerverfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Zählerstand der Anzahl der Einspritzungen in Übereinstimmung mit dem Ansteuerstromwert des Kraftstoffeinspritzventils im Schritt (a) geändert wird.
  12. Kraftstoffeinspritz-Steuerverfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Zählerstand der Anzahl der Einspritzungen in Übereinstimmung mit einem Verbrennungsdruck in der Brennkraftmaschine im Schritt (a) geändert wird.
  13. Kraftstoffeinspritz-Steuerverfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Zählerstand der Anzahl der Einspritzungen in Übereinstimmung mit der Einspritzpulsbreite des Kraftstoffeinspritzventils im Schritt (a) geändert wird.
  14. Kraftstoffeinspritz-Steuerverfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Zählerstand der Anzahl der Einspritzungen in Übereinstimmung mit der Fahrstrecke eines Fahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschine eingebaut ist, oder der Drehzahl der Brennkraftmaschine im Schritt (a) geändert wird.
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