DE69828567T2

DE69828567T2 - Vorrichtung zur Regelung der Voreinspritzung in einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69828567T2
Application number: DE69828567T
Authority: DE
Inventors: Akiyoshi Toyota-shi Aichi-ken Negishi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1998-11-13
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2018-11-14
Also published as: JP3860894B2; JPH11148409A; EP0916830A2; DE69828567D1; EP0916830B1; EP1445462A2; EP1445463A2; EP0916830A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Voreinspritzsteuergerät für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, und insbesondere auf ein Voreinspritzsteuergerät für eine Brennkraftmaschine, die die Voreinspritzung in Abhängigkeit von den gegenwärtigen Zuständen ändert oder unterbricht.
Verschiedene Kraftstoffeinspritzsteuergeräte zum Reduzieren von Lärm während einer Kraftstoffverbrennung der Brennkraftmaschinen wie insbesondere von Diesel-Kraftmaschinen wurden entwickelt. Zum Beispiel wird bei einer Technik, die als eine Voreinspritzung bekannt ist, eine kleine Kraftstoffmenge in die Brennkammer vor der Hauptkraftstoffeinspritzung eingespritzt. Bei dieser Technik wird der eingespritzte Kraftstoff in der Brennkammer ohne Zündverzögerung sauber verbrannt. Eine Zündverzögerung bewirkt eine explosive Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes, was zu vermehrtem Lärm führt. Jedoch verhindert die Voreinspritzung den Lärm, der durch die Zündverzögerung hervorgerufen wird. Darüber hinaus wird die Menge an Stickoxiden (NOx) in dem Abgas durch die Voreinspritzung reduziert.
Zum Beispiel ist eine Voreinspritzung in der JP-A-62-58034 und in der JP-A-1-155053 offenbart. Die erstgenannte lehrt eine Vermehrung der Kraftstoffmenge, die während der Voreinspritzung einzuspritzen ist, falls die Kraftmaschine kalt ist, um eine Zündverzögerung zu vermeiden. Die letztgenannte lehrt das Verlängern eines Zeitintervalles (Vorintervall) zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung, um die Wirkung der Voreinspritzung zu verstärken, falls die Kraftmaschine kalt ist, um die Zündverzögerung zu vermeiden. Wenn insbesondere die Temperatur der Kraftmaschine abgesenkt ist, dann wird die Zeit der Voreinspritzung weiter von der Zeit der Haupteinspritzung vorgerückt.
Wenn der Einlassdruck erhöht ist, dann ist im Allgemeinen die Dichte der Einlassluft erhöht. Daher erreicht die Temperatur der Luft in der Verdichtungskammer eine relativ hohe Temperatur, wenn die Luft in der Verdichtungskammer durch einen Kolben verdichtet wird. Eingespritzter Kraftstoff wird noch einfacher gezündet, wenn die Temperatur der Brennkammer erhöht ist, wenn der Kolben den oberen Todpunkt erreicht. Höhere Temperaturen führen zu einer kürzeren Zündverzögerung. Daher kann ein hoher Einlassdruck die Wahrscheinlichkeit einer Zündverzögerung reduzieren, ohne dass die Voreinspritzung erforderlich ist.
Jedoch wird bei den Geräten, die sowohl in der JP-A-62-58034 als auch in der JP-A-1-155053 offenbart sind, die Voreinspritzung durchgeführt, ohne dass der Einlassdruck berücksichtigt wird. Anders gesagt wird die Voreinspritzung weiterhin durchgeführt, auch wenn der Einlassdruck ausreichend hoch ist, um die Zündverzögerung zu verhindern. Somit gibt es keinen positiven Beitrag hinsichtlich negativen Verschiebeeffekten der Voreinspritzung. Insbesondere wird die Zeitgebung der Haupteinspritzung auf der Grundlage des gegenwärtigen Zustandes der Kraftmaschine bestimmt, um die Kraftmaschinenleistung und den Kraftstoffverbrauch zu optimieren. Falls die Voreinspritzung vor der Haupteinspritzung stattfindet, dann hat die Voreinspritzung daher negative Wirkungen hinsichtlich der Kraftmaschinenleistung und des Kraftstoffverbrauchs.
Bei dem Gerät gemäß JP-A-62-58034 werden die negativen Wirkungen der Voreinspritzung verstärkt, falls die während der Voreinspritzung einzuspritzende Kraftstoffmenge vermehrt wird, während der Einlassdruck hoch ist. Falls darüber hinaus die während der Voreinspritzung einzuspritzende Kraftstoffmenge vermehrt wird, dann wird die Luftmenge in der Verdichtungskammer vermehrt, die zur Verbrennung des voreingespritzten Kraftstoffes erforderlich ist. Infolge dessen gibt es einen Mangel an Luft, die zur Verbrennung des Hauptkraftstoffes verfügbar ist, der während der Haupteinspritzung eingespritzt wird. Dies bewirkt eine unvollständige Verbrennung des Hauptkraftstoffes, und die Rauchmenge in dem Abgas wird vermehrt.
In ähnlicher Weise werden bei dem Gerät gemäß JP-A-1-155053 die negativen Wirkungen der Voreinspritzung verstärkt, falls das Vorintervall verlängert wird, während der Einlassdruck hoch ist. Da die Voreinspritzung bei einer früheren Stufe des Verdichtungshubes durchgeführt wird, wird nämlich die Kraftmaschinenleistung verringert, und der Kraftstoffverbrauch wird erhöht.
Ein gattungsgemäßes Kraftstoffeinspritzsteuergerät für eine Kraftmaschine ist aus der EP-A-O 570 986 bekannt. Das Gerät hat eine Einspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer der Kraftmaschine und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Einspritzvorrichtung, um eine Voreinspritzung von Kraftstoff vor einer Haupteinspritzung von Kraftstoff zu bewirken. Die Voreinspritzmenge ist so vorgeschrieben, dass sie unter anderem gemäß einem Einlassdruck korrigiert wird.
Ein weiteres Kraftstoffeinspritzsteuergerät für eine Kraftmaschine ist aus der JP-A-09 228 880 bekannt. In dieser Druckschrift wird eine Steuerung der Voreinspritzmenge gemäß einer Einlassluftmenge beschrieben.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzsteuergerät für eine Kraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart weiter zu entwickeln, dass eine Stickoxidmenge in dem Abgas reduziert wird.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Kraftstoffeinspritzsteuergerät für eine Kraftmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Voreinspritzsteuergerät so verbessert, dass die Voreinspritzung noch vorteilhafter durchgeführt wird.
Das Gerät hat eine Einspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer der Kraftmaschine und eine Steuervorrichtung zum Steuern der Einspritzvorrichtung zum Durchführen einer Voreinspritzung von Kraftstoff vor der Haupteinspritzung von Kraftstoff. Die Steuervorrichtung steuert die Einspritzvorrichtung derart, dass die Wirkung der Voreinspritzung verstärkt wird, wenn sich der Lufteinlassdruck verringert.
Andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, die anhand von Beispielen die Prinzipien der Erfindung beschreiben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Merkmale der vorliegenden Erfindung, die als neu angesehen werden, sind insbesondere in den beigefügten Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung wird zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei:
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Voreinspritzsteuergeräts für eine Dieselkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, das per se nicht beansprucht wird;
2(a) zeigt eine Querschnittsansicht in Längsrichtung einer Einspritzvorrichtung, während ein Solenoid demagnetisiert ist.
2(b) zeigt eine Querschnittsansicht in Längsrichtung der Einspritzvorrichtung während einer nicht wirksamen Kraftstoffeinspritzperiode;
2(c) zeigt eine Querschnittsansicht in Längsrichtung der Einspritzvorrichtung, während Kraftstoff eingespritzt wird;
3 zeigt eine Blockdarstellung eines elektrischen Aufbaus des Steuergeräts gemäß der 1;
4 zeigt ein Flussdiagramm einer Voreinspritzmengensteuerroutine, die durch eine elektronische Steuereinheit (ECU) durchgeführt wird;
5 zeigt eine Abbildung eines Einlassdruckkorrekturfaktors, der sich auf den Einlassdruck bezieht;
6 zeigt ein Flussdiagramm einer Vorintervallsteuerroutine, die durch die ECU bei einem zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, das per se nicht beansprucht wird;
7 zeigt eine Abbildung eines Einlassdruckkorrekturfaktors, der sich auf den Einlassdruck bezieht;
8 zeigt ein Flussdiagramm einer Voreinspritzausführungssteuerroutine, die durch die ECU bei einem Vergleichsbeispiel durchgeführt wird, das nicht beansprucht wird;
9 zeigt eine Abbildung eines Voreinspritzausführungsbereiches, der sich auf die Kraftmaschinendrehzahl und den Einlassdruck bezieht;
10 zeigt ein Flussdiagramm einer Voreinspritzausführungssteuerroutine, die durch die ECU bei einem Vergleichsbeispiel durchgeführt wird, das nicht beansprucht wird;
11 zeigt eine Abbildung einer Grund-Voreinspritzmenge, die sich auf die Kraftmaschinendrehzahl und die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge bezieht; und
12 zeigt eine graphische Darstellung eines Voreinspritzausführungsbereiches, der sich auf die Kraftmaschinendrehzahl und den Einlassdruck bezieht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ein Voreinspritzsteuergerät für eine Dieselkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das per se nicht beansprucht wird, wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben. Wie dies in der 1 gezeigt ist, hat die Dieselkraftmaschine 1 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 4 Zylinder #1 bis #4. Ein Einspritzvorrichtung 2 ist bei jedem Zylinder #1 bis #4 vorgesehen. Kraftstoff wird von jeder Einspritzvorrichtung 2 in eine Brennkammer des entsprechenden Zylinders #1 bis #4 eingespritzt. Die Kraftstoffeinspritzung aus jeder Einspritzvorrichtung 2 wird auf der Grundlage des EIN/AUS-Zustandes eines Elektromagnetventils 3 durchgeführt, das bei der Einspritzvorrichtung 2 vorgesehen ist.
Die Einspritzvorrichtung 2 ist mit einer Comman-Rail 4 verbunden, die eine Drucksammelvorrichtung bildet. Während das Elektromagnetventil 3 geöffnet ist, dann wird Kraftstoff in der Common-Rail 4 aus der Einspritzvorrichtung 3 in den entsprechenden Zylinder #1 bis #4 eingespritzt. Die Common-Rail 4 muss einen relativ hohen Druck aufrecht erhalten, der dem Kraftstoffeinspritzdruck entspricht. Dies ist insbesondere während des Kurbelvorgangs der Kraftmaschine 1 wichtig. Dadurch ist die Common-Rail 4 mit einem Auslassanschluss 6a einer Zuführungspumpe 6 mit einem Zuführungsrohr 5 verbunden. Außerdem ist ein Rückschlagventil 7 in dem Zuführungsrohr 5 vorgesehen. Das Rückschlagventil 7 lässt eine Kraftstoffströmung von der Zuführungspumpe 6 zu der Common-Rail 4 zu, und es verhindert eine Kraftstoffrückströmung von der Common-Rail 4 zu der Zuführungspumpe 6.
Die Zuführungspumpe 6 ist mit einem Kraftstoffbehälter 8 durch ein Rohr verbunden, dass sich von einem Sauganschluss 6b erstreckt. Ein Filter 9 ist in dem Rohr zwischen der Zuführungspumpe 6 und dem Kraftstoffbehälter 8 vorgesehen, so dass die Zuführungspumpe 6 Kraftstoff von dem Kraftstoffbehälter 8 durch den Filter 9 aufnimmt. Die Zuführungspumpe 6 hat einen Nocken (nicht gezeigt) der bei der Drehung der Dieselkraftmaschine 1 konsistent angetrieben wird, und einen Tauchkolben (nicht gezeigt), der durch den Nocken hin und her bewegt wird. Die Zuführungspumpe 6 führt der Common-Rail 4 einen mit Druck beaufschlagten Kraftstoff zu, der auf einen erforderlichen Druck durch den Tauchkolben mit Druck beaufschlagt wurde.
Ein Drucksteuerventil 10 ist nahe dem Auslassanschluss 6a der Zuführungspumpe 6 vorgesehen. Das Drucksteuerventil 10 steuert den Druck des Kraftstoffes, der aus dem Auslassanschluss 6a zu der Common-Rail 4 ausgelassen wird. Das Drucksteuerventil 10 wird gemäß einem EIN-Signal von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 51 geschlossen, deren Einzelheiten später beschrieben werden, damit eine Kraftstoffströmung von dem Auslassanschluss 6a zu der Common-Rail 4 zugelassen wird. Das Drucksteuerventil 10 wird gemäß einem AUS-Signal von der ECU 51 geöffnet, um eine Kraftstoffströmung von einem Rückflussanschluss 6b der Zuführungspumpe 6 zu dem Kraftstoffbehälter 8 über ein Rückflussrohr 11 zuzulassen.
Ein Entlastungsventil 12 ist in der Common-Rail 4 vorgesehen. Falls eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, dann wird das Entlastungsventil 12 geöffnet, um eine Rückströmung des mit Druck beaufschlagten Kraftstoffes in der Common-Rail 4 zu dem Kraftstoffbehälter 8 über das Rückflussrohr 11 zuzulassen, so dass der Druck in der Common-Rail 4 verringert wird.
Für einen Zeitraum nach einer Aktivierung des Elektromagnetventils 3 für die Kraftstoffeinspritzung spritzt die Einspritzvorrichtung 2 keinen Kraftstoff ein und führt den Kraftstoff zu dem Kraftstoffbehälter 8 über das Rückflussrohr 11 zurück, um den Druck des Kraftstoffes in der Common-Rail 4 zu verringern. Diese Zeitperiode, während der der Kraftstoff aus der Einspritzvorrichtung nicht eingespritzt wird, obwohl das Elektromagnetventil 3 für die Kraftstoffeinspritzung aktiviert ist, wird als die „nicht wirksame Einspritzperiode" bezeichnet. Die Einspritzvorrichtung 2 spritzt eine kleine Kraftstoffmenge (Voreinspritzung) in die Brennkammer der jeweiligen Zylinder #1 bis #4 vor der Einspritzung des Hauptkraftstoffes (Haupteinspritzung) ein.
Die Aufbaueinzelheiten der Einspritzvorrichtung 2 werden nun beschrieben. Wie dies in der 2(a) gezeigt ist, ist ein Zuführungsanschluss 62 in einer Einfassung der Einspritzvorrichtung 2 vorgesehen. Kraftstoff in der Common-Rail 4 wird durch ein Zuführungsrohr 63 zu einer unteren Reservoirkammer 64 geleitet, die in einem unteren Abschnitt der Einfassung 61 definiert ist. Düsenlöcher 65, die mit der unteren Reservoirkammer 64 in Verbindung gelangen können, sind in einer Bodenfläche der Einfassung 61 ausgebildet. Der Zuführungsanschluss 62 ist mit einer oberen Reservoirkammer 67 durch eine Öffnung 66 verbunden. Eine Düsennadel 68 ist sowohl in der unteren Reservoirkammer 64 als auch in der oberen Reservoirkammer 67 gleitbar aufgenommen.
Die Düsennadel 68 hat einen entfernten Endbereich 69, einen Bereich 70 mit großem Durchmesser, einen Bereich 71 mit kleinem Durchmesser und einen Kolbenbereich 72, die von dem unteren Ende zu dem oberen Ende der Düsennadel 68 nacheinander angeordnet sind. Der Bereich 70 mit großem Durchmesser gleitet innerhalb der unteren Reservoirkammer 64, und der Kolbenbereich 72 gleitet innerhalb der oberen Reservoirkammer 67. Eine Feder 73 drückt die Düsennadel 68 zu den Düsenlöchern 65. Daher ist der entfernte Endbereich 69 der Düsennadel 68 normaler Weise an einem Ventilsitz 74 nahe den Düsenlöchern 65 angeordnet.
Die obere Reservoirkammer 67 ist mit einer Aufnahmekammer 76 durch einen Öffnung 75 in Verbindung. Das Elektromagnetventil 3 befindet sich in der Aufnahmekammer 76. Das Elektromagnetventil 3 hat ein Ventilelement 77, einen Solenoid 78 und eine Feder 79. Die Feder 79 ist zwischen der oberen Fläche des Ventilelementes 77 und der Decke der Aufnahmekammer 76 angeordnet, um das Ventilelement 77 gegen die Öffnung 75 zu drücken. Daher ist die Öffnung 75 durch das Ventilelement 77 normalerweise geschlossen, um die obere Reservoirkammer 67 von der Aufnahmekammer 67 abzukoppeln. Wenn der Solenoid 78 magnetisiert wird, dann bewegt sich der Solenoid 78 des Ventilelementes 77 von der Öffnung 75 weg gegen die Druckkraft der Feder 79. Das Ventilelement 77 hat einen oberen Flansch, und Durchgangslöcher 77a sind in dem Flansch ausgebildet. Ein Rückflussanschluss 80 zum Freilassen von Kraftstoff aus der Aufnahmekammer 76 ist in der Einfassung 61 ausgebildet. Bei einer vorbestimmten Bedingung, die nachfolgend beschrieben wird, wird Kraftstoff von dem Rückflussanschluss 80 zu dem Kraftstoffbehälter 8 durch das Rückflussrohr 11 zurückfließen (1).
Ein Federunterbringungsraum, der die Feder 73 unterbringt und die Aufnahmekammer 76 sind durch einen Verbindungskanal 81 in Verbindung. Daher strömt Kraftstoff, der aus dem Federunterbringungsraum austritt, in die Aufnahmekammer 76 durch den Verbindungskanal 81.
Der Betrieb der Einspritzvorrichtung 2 wird nun beschrieben. Wie dies in der 2(a) gezeigt ist, während der Solenoid 78 demagnetisiert ist, schließt das Ventilelement 77, das durch die Feder 79 gedrückt wird, die Öffnung 75, so dass die obere Reservoirkammer 67 und die Aufnahmekammer 76 voneinander abgekoppelt sind. Daher wird der Kraftstoff aus dem Zuführungsanschluss 62 gleichmäßig zwischen der unteren Reservoirkammer 64 und der oberen Reservoirkammer 67 verteilt, um ein Druckgleichgewicht zwischen der unteren Reservoirkammer 64 und der oberen Reservoirkammer 67 zu halten. Infolge dessen wird der entfernte Endbereich 69 der Düsennadel 68 an dem Ventilsitz 74 durch die Druckkraft von der Feder 73 angeordnet, so dass kein Kraftstoff aus den Düsenlöchern 65 eingespritzt wird. Darüber hinaus strömt der Kraftstoff in der oberen Reservoirkammer 67 nicht in den Rückflussanschluss 80 über die Aufnahmekammer 76.
Wie dies in der 2(b) gezeigt, ist, wenn der Solenoid 78 magnetisiert ist, dann bewegt sich das Ventilelement 67 von der Öffnung 75 weg gegen die Druckkraft der Feder 79, so dass die obere Reservoirkammer 67 und die Aufnahmekammer 76 miteinander in Verbindung sind. Infolge dessen strömt Kraftstoff in der oberen Reservoirkammer 67 in der Rückflussanschluss 80 durch die Öffnung 75, die Aufnahmekammer 76 und die Durchgangslöcher 77a, und er kehrt dann zu dem Kraftstoffbehälter 8 über das Rückflussrohr 11 zurück. Wenn der Kraftstoff aus der oberen Reservoirkammer 67 ausströmt, dann wird der Kraftstoffdruck in der oberen Reservoirkammer 67 reduziert. Solange jedoch die Druckdifferenz zwischen dem Kraftstoff in der unteren Reservoirkammer 64 und dem Kraftstoff in der oberen Reservoirkammer 67 eine Kraft auf die Nadel 68 aufbringt, die kleiner ist als die Druckkraft der Feder 73, dann verbleibt der entfernte Endbereich 69 der Düsennadel 68 an dem Ventilsitz 74 angeordnet. Daher wird der Kraftstoff nicht aus den Düsenlöchern 65 für eine Weile eingespritzt, nachdem der Solenoid 78 zur Kraftstoffeinspritzung aktiviert wurde, und der Kraftstoff strömt aus der oberen Reservoirkammer 67 durch den Rückflussanschluss 70. Diese Zeitperiode, während der kein Kraftstoff eingespritzt wird, nachdem der Solenoid 78 aktiviert wurde, ist die vorstehend beschriebene nicht wirksame Einspritzperiode.
Wenn der Kraftstoff in der oberen Reservoirkammer 67 weiterhin ausströmt, dann bringt die Druckdifferenz zwischen dem Kraftstoff in der unteren Reservoirkammer 64 und dem Kraftstoff in der oberen Reservoirkammer 67 einen Kraft auf die Nadel 68 auf, die größer ist als die Druckkraft der Feder 73, und die Düsennadel 68 bewegt sich von dem Ventilsitz 74 weg durch die Kraft von dem Kraftstoffdruck in der unteren Reservoirkammer 64, wie dies in der 2(c) gezeigt ist. Daher ist die untere Reservoirkammer 64 mit den Düsenlöchern 65 in Verbindung, so dass mit Druck beaufschlagter Kraftstoff aus den Düsenlöchern 65 eingespritzt wird.
Wenn danach der Solenoid 78 demagnetisiert wird, dann ist die Einspritzvorrichtung 2 erneut in der Position gemäß der 2(a) positioniert, so dass die Kraftstoffeinspritzung beendet wird. Falls die Magnetisierungsperiode des Solenoids 78 kürzer ist als die nicht wirksame Einspritzperiode, dann bewegt sich die Einspritzvorrichtung 2 infolge dessen nicht von der Position gemäß der 2(b) zu der Position gemäß der 2(c). Es wird nämlich kein Kraftstoff eingespritzt, und der Kraftstoff strömt aus der oberen Reservoirkammer 67 durch den Rückflussanschluss 80. Um die Voreinspritzung durchzuführen, wird die Magnetisierungsperiode des Solenoids 78 geringfügig länger als die nicht wirksame Einspritzperiode festgelegt, so dass eine kleine Kraftstoffmenge eingespritzt wird. Um die Haupteinspritzung durchzuführen wird die Magnetisierungsperiode des Solenoids 78 sehr viel länger als die nicht wirksame Einspritzperiode festgelegt, so dass die für die Haupteinspritzung erforderliche Kraftstoffmenge eingespritzt wird.
Wie dies in der 1 gezeigt ist, sind ein Einlasskanal 13 und ein Auslasskanal 14 mit der Brennkammer des entsprechenden Zylinders #1 bis #4 verbunden. Ein Drosselventil (nicht gezeigt) ist in dem Einlasskanal 13 vorgesehen. Die Lufteinlassströmung in die Brennkammer wird durch Öffnen und Schließen des Drosselventils reguliert.
Eine Ladevorrichtung wie zum Beispiel ein Turbolader 91 ist zum Erhöhen des Drucks der Einlassluft vorgesehen. Der Turbolader 91 hat einen Verdichter 92, der in dem Einlasskanal 13 angeordnet ist, sowie eine Turbine 93, die in dem Auslasskanal 14 angeordnet ist. Wie dies allgemein bekannt ist, wird die Turbine 93 des Turboladers 91 durch das Abgas gedreht, und der Verdichter 92, der koaxial mit der Turbine 93 angeordnet ist, wird um Erhöhen des Drucks der Einlassluft gedreht. Daher wird dichte Luft der Brennkammer zugeführt, um die Kraftstoffverbrennung zu fördern und die Leistung der Dieselkraftmaschine 1 zu erhöhen.
Eine Glühkerze 16 ist in jeder Brennkammer angeordnet. Die Glühkerze 16 wird durch einen elektrischen Strom erwärmt, der einem Glührelay 16a direkt vor dem Kurbelvorgang der Kraftmaschine 1 zugeführt wird. Eine Zündung und Verbrennung des Kraftstoffs während des Kurbelvorgangs der Kraftmaschine 1 wird durch Einspritzen von Kraftstoff aus der Einspritzvorrichtung 2 zu der erwärmten Glühkerze 16 gefördert.
Verschiedene Sensoren sind in der Dieselkraftmaschine 1 zum Messen der gegenwärtigen Zustände der Kraftmaschine 1 vorgesehen. Zum Beispiel ist ein Gaspedalsensor 21, der den Niederdrückungsgrad ACCP des Gaspedals 15 misst, nahe des Gaspedals 15 angeordnet. Ein Vollschließschalter 22 ist nahe dem Gaspedalsensor 21 angeordnet. Der Vollschließschalter 22 gibt ein Vollschließsignal ab, während das Gaspedal 15 nicht niedergedrückt wird.
Ein Einlassdrucksensor 23 ist mit dem Einlasskanal 13 über einen Filter 17 und ein Unterdruckschaltventil (VSV) 18 verbunden. Der Einlassdrucksensor 23 misst den Druck (Einlassdruck) der Luft in dem Einlasskanal 13. Ein Einlasstemperatursensor 30 zum Messen der Einlasstemperatur THA ist in dem Einlasskanal 13 vorgesehen. Ein Kühlmitteltemperatursensor 24 ist in einem Zylinderblock der Kraftmaschine 1 angeordnet. Der Kühlmitteltemperatursensor 24 misst die Temperatur (Kühlmitteltemperatur) THW des Kühlmittels, das innerhalb des Zylinderblocks der Kraftmaschine 1 strömt.
Die Dieselkraftmaschine ist in einem Fahrzeug (nicht gezeigt) angebracht. Eine Startvorrichtung 19 zum Kurbeln der Dieselkraftmaschine 1 ist vorgesehen. Die Startvorrichtung 19 hat einen Starterschalter 25, der eine Aktivierung der Startvorrichtung 19 erfasst. Darüber hinaus ist ein Schlüsselschalter (nicht gezeigt) in dem Fahrzeug vorgesehen.
Der Schlüsselschalter kann zwischen einer AUS-Position, einer EIN-Position und einer Startposition geschaltet werden. Zum Kurbeln der Kraftmaschine 1 wird der Schlüsselschalter von der AUS-Position zu der Startposition gedreht, um die Startvorrichtung 19 zu aktivieren. Der Starterschalter 25 gibt ein Startersignal STA zu der ECU 51 nur dann ab, wenn die Starterrichtung 19 aktiviert ist oder wenn die Kraftmaschine 1 gekurbelt wird. Nachdem die Kraftmaschine 1 gestartet wurde, wird der Schlüsselschalter zu der EIN-Position gedreht, und die Kraftmaschine 1 wird in gewöhnlicher Art und Weise betrieben.
Ein Kraftstofftemperatursensor 26 zum Messen der Kraftstofftemperatur THF ist in dem Rückflussrohr 11 angeordnet. Ein Kraftstoffdrucksensor 27 zum Messen des Kraftstoffdrucks in der Common-Rail 4 ist in der Common-Rail 4 vorgesehen.
Ein Kurbelsensor 28 ist nahe einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) der Dieselkraftmaschine 1 angeordnet. Eine Drehung der Kurbelwelle wird zu einer Nockenwelle (nicht gezeigt) über einen Steuerriemen übertragen. Die Nockenwelle wird zum Öffnen und zum Schließen eines Einlassventils 31 und eines Auslassventils 32 angetrieben. Die Nockenwelle dreht sich einmal, wenn sich die Kurbelwelle zweimal dreht. Ein Nockensensor 29 ist nahe der Nockenwelle angeordnet. Der Kurbelsensor 28 und der Nockensensor 29 werden zum Messen der Drehzahlen der Kurbelwelle (Kraftmaschinendrehzahl NE) und eines Drehwinkels (Kurbelwinkel CA) der Kurbelwelle verwendet.
Die elektronische Steuereinheit (ECU) 51 ist zum Durchführen von verschiedenen Steuervorgängen der Dieselkraftmaschine 1 vorgesehen. Der elektrische Aufbau der ECU 51 wird unter Bezugnahme auf die 3 beschrieben. Die ECU 51 hat eine Zentralprozessoreinheit (CPU) 52, einen Lesespeicher (ROM) 53 zum Speichern eines vorbestimmten Programms und einer Abbildung, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 54 zum vorübergehenden Speichern von berechneten Ergebnissen von der CPU 52, einen Sicherungs-RAM 55 zum Speichern von erforderlichen Daten, wenn die Kraftmaschine 1 gestoppt wird, und einen Zähler 56. Die ECU 51 hat des weiteren eine Eingabeschnittstelle 57 und einen Abgabeschnittstelle 58, die mit der CPU 52, dem ROM 53, dem RAM 54, dem Sicherungs-RAM 55 und dem Zähler 56 über einen Bus 59 verbunden sind.
Der Gaspedalsensor 21, der Einlassdrucksensor 23, der Kühlmittelsensor 24, der Kraftstofftemperatursensor 26, der Kraftstoffdrucksensor 27 und der Einlasstemperatursensor 30 sind mit der Eingabeschnittstelle 57 durch einen Puffer, einen Multiplexor und einen A/D-Wandler (nicht gezeigt) verbunden. Der Kurbelsensor 28 und der Nockensensor 29 sind mit der Eingabeschnittstelle 57 durch einen Wellenformschaltung (nicht gezeigt) verbunden. Der Vollschließschalter 22 und der Starterschalter 25 sind mit der Eingabeschnittstelle 57 direkt verbunden. Die CPU 52 liest Signale von den Sensoren 21 bis 30 über die Schnittstelle 57.
Das Elektromagnetventil 3, das Drucksteuerventil 10, das Entlastungsventil 12 und das VSV 18 sind jeweils mit der Abgabeschnittstelle 58 durch eine Antriebsschaltung (nicht gezeigt) verbunden. Die CPU 52 steuert das Elektromagnetventil 3, das Drucksteuerventil 10, das Entlastungsventil 12 und das VSV 18 angemessen auf der Grundlage der Signale, die durch die Eingabeschnittstelle 58 gelesen werden.
Die Kraftstoffeinspritzsteuerung und insbesondere die Voreinspritzsteuerung wird zusammen mit verschiedenen Steuervorgängen der ECU 51 beschrieben. Die 4 zeigt ein Flussdiagramm einer Voreinspritzmengensteuerroutine, die durch die ECU 51 durchgeführt wird. Diese Routine wird in vorbestimmten Kurbelwinkelintervallen (CA-Intervallen) unterbrochen.
Bei einem Schritt 101 liest die ECU 51 die Kraftmaschinendrehzahl NE, die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Q und den Einlassdruck PM. Die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Q wird durch eine unterschiedliche Routine auf der Grundlage der gegenwärtigen Zustände der Kraftmaschine 1 berechnet. Die Soll- Kraftstoffeinspritzmenge Q steht in Wechselwirkung mit der Last der Kraftmaschine 1.
Dann berechnet die ECU 51 bei einem Schritt 102 eine Grund-Piloteinspritzmenge PQB auf der Grundlage der gegenwärtig gelesenen Kraftmaschinendrehzahl NE und der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Q. Zum Berechnen der Grund-Voreinspritzmenge PQB wird auf einen Abbildung (nicht gezeigt) Bezug genommen. Diese Abbildung zeigt die Grund-Voreinspritzmenge PQB bezüglich der Kraftmaschinendrehzahl NE und der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Q. In dieser Abbildung verringert sich zum Beispiel die Grund-Voreinspritzmenge PQB, wenn sich sowohl die Kraftmaschinendrehzahl NE als auch die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Q (Kraftmaschinenlast) erhöhen.
Bei einem Schritt 103 berechnet die ECU 51 einen Einlassdruckkorrekturfaktor Kq auf der Grundlage des gegenwärtig gelesenen Einlassdrucks PM. Zum Berechnen des Einlassdruckkorrekturfaktors Kq wird eine Abbildung wie jene in der 5 verwendet. Bei dieser Abbildung verringert sich der Einlassdruckkorrekturfaktor Kq, wenn sich der Einlassdruck PM erhöht.
Bei einem Schritt 104 multipliziert die ECU 51 die gegenwärtig berechnete Grund-Voreinspritzmenge PQB durch den gegenwärtig berechneten Einlassdruckkorrekturfaktor kq, um die endgültige Voreinspritzmenge PQF zu erhalten.
Bei einem Schritt 105 führt die ECU 51 die Voreinspritzung bei einer vorbestimmten Zeitgebung auf der Grundlage der gegenwärtig berechneten endgültigen Voreinspritzmenge PQF durch, indem sie das Elektromagnetventil 3 steuert. Dann stoppt die ECU 51 die Routine. Nachdem die Voreinspritzung durchgeführt wurde, steuert die ECU 51 das Elektromagnetventil 3 zum Durchführen der Haupteinspritzung.
Wie dies vorstehend bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel beschrieben ist, dass per se nicht beansprucht wird, wird die Voreinspritzung vor der Haupteinspritzung durchgeführt, so dass der eingespritzte Kraftstoff ohne die Zündverzögerung sanft verbrannt wird. Daher werden eine explosive Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs aufgrund der Zündverzögerung und deren Lärm verhindert. Darüber hinaus wird die Stickoxidmenge (NOx) in dem Abgas reduziert.
Zum Berechnen der endgültigen Voreinspritzmenge (PQF) wird der Einlassdruck PM berücksichtigt. Insbesondere wird der Einlassdruckkorrekturfaktor Kq erhöht, wenn sich der Einlassdruck PM verringert. Daher wird die endgültige Voreinspritzmenge PQF vermehrt, die auf der Grundlage des Einlassdruckkorrekturfaktors Kq und der Grund-Voreinspritzmenge PQB berechnet wird. Falls der Einlassdruck PM entsprechend einer relativ langen Zündverzögerung relativ niedrig ist, dann wird die Voreinspritzmenge infolge dessen vermehrt, um die Zündverzögerung zu verhindern.
Wenn andererseits der Einlassdruck PM erhöht ist, dann verringert sich der Einlassdruckkorrekturfaktor Kq. Daher verringert sich die endgültige Voreinspritzmenge PQF, die auf der Grundlage des Einlassdruckkorrekturfaktors Kq und der Grund-Voreinspritzmenge PQB berechnet wird. Falls der Einlassdruck PM ausreichend hoch ist, um die Zündverzögerung zu verhindern, und falls die Voreinspritzung nicht erforderlicht ist, dann verringert sich infolge dessen die Voreinspritzmenge. Dies lindert die Nachteile der Voreinspritzung, welche der erhöhte Kraftstoffverbrauch und der Abgasrauch sind.
Falls das Gaspedal 15 plötzlich niedergedrückt wird, dann gibt es eine Ansprechverzögerung des Turboladers 91. Daher wird ein Anstieg des tatsächlichen Einlassdrucks PM von dem Zeitpunkt der Niederdrückung des Gaspedals 15 verzögert. Jedoch wird bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel, das per se nicht beansprucht wird, die Voreinspritzmenge gemäß dem tatsächlichen Einlassdruck PM geändert. Obwohl das Ansprechverhalten des Turboladers verzögert ist, wird daher eine Kraftstoffmenge entsprechend dem Einlassdruck PM während der Voreinspritzung eingespritzt. Falls die Voreinspritzmenge auf der Grundlage der gegenwärtigen Zustände der Kraftmaschine außer dem Einlassdruck PM geändert wird, dann kann die während der Voreinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge zu viel oder zu gering sein. Jedoch wird dieses Problem bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel vermieden, dass per se nicht beansprucht wird.
Zum Beispiel ist bei einem niedrigen Atmosphärendruck zum Beispiel bei großen Höhenlagen der Einlassdruck PM verglichen mit der normalen Höhenlage reduziert (das heißt Orte unter normalem Atmosphärendruck). Jedoch wird bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel, das per se nicht beansprucht wird, die Voreinspritzmenge vermehrt, um den reduzierten Einlassdruck PM auszugleichen. Daher wird die korrekte Kraftstoffmenge während der Vorkraftstoffeinspritzung eingespritzt, obwohl sich der Atmosphärendruck ändern kann.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß den 6 und 7, das per se nicht beansprucht wird, wird anstelle der Änderung der während der Voreinspritzung einzuspritzende Kraftstoffmenge auf der Grundlage des Einlassdrucks PM das Zeitintervall zwischen der Ausführungszeit der Voreinspritzung und der Ausführungszeit der Haupteinspritzung auf der Grundlage des Einlassdrucks PM geändert. Dieses Zeitintervall wird als das Vorintervall bezeichnet. Die Zeitgebung der Haupteinspritzung wird auf der Grundlage der gegenwärtigen Zustände der Kraftmaschine 1 optimiert. Das Vorintervall wird dadurch eingestellt, dass die Ausführungszeit der Voreinspritzung bezüglich der Ausführungszeit der Haupteinspritzung geändert wird. Wenn sich das Vorintervall verlängert (das heißt wenn die Ausführungszeit der Voreinspritzung weiter vor der Ausführungszeit der Haupteinspritzung liegt), dann wird die Wirkung der Voreinspritzung verstärkt. Wenn andererseits das Vorintervall verringert wird (das heißt wenn die Ausführungszeit der Voreinspritzung näher an der Ausführungszeit der Haupteinspritzung liegt) dann wird die Wirkung der Voreinspritzung verringert.
Die Ausführungszeit der Voreinspritzung und die Ausführungszeit der Haupteinspritzung werden durch einen Kurbelwinkel CA angegeben. Daher wird das Vorintervall nicht in Zeiteinheiten angegeben, sondern durch die Differenz zwischen dem Kurbelwinkel CA bei der Voreinspritzung und dem Kurbelwinkel CA bei der Hautpeinspritzung.
Die 6 zeigt ein Flussdiagramm einer Vorintervallsteuerroutine, die durch die ECU 51 durchgeführt wird. Diese Routine wird bei vorbestimmten Kurbelwinkelintervallen (CA-Intervallen) unterbrechend durchgeführt.
Bei einem Schritt 201 liest die ECU 51 die Kraftmaschinendrehzahl NE, die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Q und den Einlassdruck PM ähnlich wie bei dem Schritt 101 in dem Flussdiagramm der 4.
Dann berechnet die ECU 51 bei einem Schritt 202 das Grund-Pilotintervall PIB auf der Grundlage der gegenwärtig gelesenen Kraftmaschinendrehzahl NE und der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Q. Zum Berechnen des Grund-Vorintervalls PIB wird auf eine Abbildung (nicht gezeigt) Bezug genommen. Diese Abbildung zeigt das Grund-Vorintervall PIB bezüglich der Kraftmaschinendrehzahl NE und der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Q. In dieser Abbildung erhöhen sich zum Beispiel sowohl die Kraftmaschinendrehzahl NE und die Soll-KRratstoffeinspritzmenge Q (Kraftmaschinenlast), wenn sich das Grund-Vorintervall PIB verringert.
Bei einem Schritt 203 berechnet die ECU 51 einen Einlassdruckkorrekturfaktor Ki auf der Grundlage des gegenwärtig gelesenen Einlassdrucks PM. Zum Berechnen des Einlassdruckkorrekturfaktors Ki wird auf eine Abbildung ähnlich wie in der 7 Bezug genommen. Bei dieser Abbildung verringert sich der Einlassdruckkorrekturfaktor Ki, wenn sich der Einlassdruck PM erhöht.
Bei einem Schritt 204 multipliziert die ECU 51 das gegenwärtig berechnete Grund-Vorintervall PIB durch den gegenwärtig berechneten Einlassdruckkorrekturfaktor Ki, um das endgültige Vorintervall PIF zu erhalten.
Bei einem Schritt 205 führt die ECU 51 die Voreinspritzung durch, indem sie das Elektromagnetventil 3 auf der Grundlage des gegenwärtig berechneten endgültigen Vorintervalls PIF steuert. Die Voreinspritzung wird nämlich bei jener Ausführungszeit durchgeführt, die dadurch erhalten wird, dass das endgültige Vorintervall PIF von der Ausführungszeit der Haupteinspritzung subtrahiert wird, die bei einer anderen Routine erhalten wird. Die Routine stoppt nach dem Schritt 205. Die ECU 51 steuert das Elektromagnetventil 3 zum Durchführen der Haupteinspritzung, nachdem das endgültige Vorintervall PIF verstrichen ist.
Wie dies bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel vorstehend beschrieben ist, das per se nicht beansprucht wird, wird zum Berechnen des endgültigen Vorintervalls PIF der Einlassdruck PM berücksichtigt. Wenn insbesondere der Einlassdruck PM verringert wird, dann erhöht sich der Einlassdruckkorrekturfaktor Ki. Daher wird das endgültige Vorintervall PIF vergrößert, das auf der Grundlage des Einlassdruckkorrekturfaktors Ki und des Grund-Vorintervalls PIB berechnet wird. Falls der Einlassdruck PM entsprechend niedrig ist, was einer relativ langen Zündverzögerung entspricht, dann wird infolge dessen die Voreinspritzung weiter vorn von der Ausführungszeit der Haupteinspritzung durchgeführt, so dass die Wirkung der Voreinspritzung verstärkt wird. Dies verhindert die Zündverzögerung.
Wenn andererseits der Einlassdruck PM erhöht wird, dann verringert sich der Einlassdruckkorrekturfaktor Ki. Daher verringert sich das endgültige Vorintervall PIF, das auf der Grundlage des Einlassdruckkorrekturfaktors Ki und des Grund-Vorintervalls PIB berechnet wird. Falls der Einlassdruck PM ausreichend hoch ist, um die Zündverzögerung zu verhindern, und falls die Voreinspritzung nicht erforderlich ist, dann wird infolge dessen die Voreinspritzung näher an der Ausführungszeit der Haupteinspritzung durchgeführt, so dass die Wirkung der Voreinspritzung reduziert wird. Daher werden die Nachteile der Voreinspritzung reduziert.
Bei diesem Ausführungsbeispiel, das per se nicht beansprucht wird, wird ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, das per se nicht beansprucht wird, ungeachtet von Verzögerungen des Ansprechverhaltens des Turboladers 91 und der Änderungen des Atmosphärendrucks die Voreinspritzung korrekt mit einem Vorintervall durchgeführt, das dem tatsächlichen Einlassdruck PM entspricht.
Ein Vergleichsbeispiel, das nicht beansprucht wird, wird nun unter Bezugnahme auf die 8 und 9 beschrieben. Bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel wird auf der Grundlage des Einlassdrucks PM bestimmt, ob die Voreinspritzung durchgeführt werden soll oder nicht.
Die 8 zeigt ein Flussdiagramm einer Voreinspritzausführungssteuerroutine, die durch die ECU 51 durchgeführt wird. Diese Routine wird in vorbestimmten Kurbelwinkelintervallen (CA-Intervallen) unterbrechend durchgeführt.
Bei einem Schritt 301 liest die ECU 51 die Kraftmaschinendrehzahl NE und den Einlassdruck PM.
Bei einem Schritt 302 bestimmt die ECU 51, ob die Voreinspritzung durchgeführt werden soll, und zwar auf der Grundlage der gegenwärtig gelesenen Kraftmaschinendrehzahl NE und des Einlassdrucks PM. Dies wird unter Bezugnahme auf eine Abbildung ähnlich wie in der 9 bestimmt. Die Abbildung zeigt einen Voreinspritzausführungsbereich, in dem die Voreinspritzung durchgeführt wird, bezüglich der Kraftmaschinendrehzahl NE und des Einlassdrucks PM. Falls sich irgendein aufgetragener Punkt, der sowohl durch die Kraftmaschinendrehzahl NE als auch durch den Einlassdruck PM definiert ist, in dem Voreinspritzausführungsbereich der zweidimensionalen Ebene der Abbildung gemäß der 9 befindet, dann wird die Voreinspritzung durchgeführt. Anders gesagt wird die Voreinspritzung dann durchgeführt, wenn der Einlassdruck PM kleiner ist als ein vorbestimmter Wert, der sich auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl NE ändert. Gemäß dieser Abbildung wird die Voreinspritzung durchgeführt, falls der Einlassdruck PM relativ niedrig ist und die Kraftmaschinendrehzahl NE ebenfalls relativ niedrig ist.
Falls die Durchführung der Voreinspritzung bestimmt wird, dann legt die ECU 51 eine Ausführungsmarke XPI auf „1" bei einem Schritt 303 fest. Nach dem Schritt 303 wird die Routine gestoppt. Falls die Marke XPI gleich „1" ist, dann wird die Voreinspritzung daher durchgeführt.
Falls andererseits bestimmt wird, die Voreinspritzung nicht durchzuführen, dann legt die ECU 51 die Ausführungsmarke XPI bei einem Schritt 304 auf „0" fest. Nach dem Schritt 304 wird die Routine gestoppt. Falls die Marke XPI gleich „0" ist, dann wird die Voreinspritzung daher nicht durchgeführt, und ausschließlich die Haupteinspritzung wird durchgeführt.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird die Ausführung der Voreinspritzung zugelassen, falls der Einlassdruck PM bei einer gegebenen Kraftmaschinendrehzahl NE kleiner ist als ein vorbestimmter Wert. Falls der Einlassdruck PM niedriger ist, was einer langen Zündverzögerung entspricht, wird daher die Voreinspritzung durchgeführt, und die Zündverzögerung wird verhindert.
Falls andererseits der Einlassdruck PM für die jeweilige Kraftmaschinendrehzahl NE größer ist als ein vorbestimmter Wert, dann wird die Voreinspritzung nicht durchgeführt. Falls der Einlassdruck ausreichend hoch ist, um das Auftreten der Zündverzögerung zu verhindern, dann wird daher die Voreinspritzung nicht durchgeführt, und die Nachteile der Voreinspritzung werden verhindert.
Bei dem Vergleichsbeispiel gemäß den 8 und 9 wird ähnlich wie bei dem ersten und bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, die als Kombination beansprucht werden, ob auf der Grundlage des tatsächlichen Eingangsdrucks PM die Voreinspritzung durchzuführen ist oder nicht, und zwar ungeachtet von Verzögerungen beim Ansprechverhalten des Turboladers 91 und den Änderungen des Atmosphärendrucks.
Ein weiteres Vergleichsbeispiel, das nicht beansprucht wird, wird nun unter Bezugnahme auf die 10 bis 12 beschrieben. Da das weitere Vergleichsbeispiel eine Abwandlung von dem vorherigen Vergleichsbeispiel ist, werden hauptsächlich die Unterschiede beschrieben.
Die 10 zeigt ein Flussdiagramm einer Voreinspritzausführungssteuerroutine, die durch die ECU 51 durchgeführt wird. Diese Routine wird in vorbestimmten Kurbelwinkelintervallen (CA-Intervallen) unterbrechend durchgeführt.
Bei einem Schritt 401 liest die ECU 51 die Kraftmaschinendrehzahl NE, die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Q, die durch eine andere Routine berechnet wird, und den Einlassdruck PM.
Bei einem Schritt 402 berechnet die ECU 51 einen geschätzten Einlassdruck PMY auf der Grundlage der gegenwärtig gelesenen Kraftmaschinendrehzahl NE und der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Q. Anders als bei dem tatsächlich gemessenen Einlassdruck PM wird der geschätzte Einlassdruck PMY unter Bezugnahme auf eine Abbildung (nicht gezeigt) berechnet, die den geschätzten Einlassdruck PM bezüglich der Kraftmaschinendrehzahl NE und der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Q zeigt. Diese Abbildung wird unter der Annahme empirisch hergeleitet, dass die Kraftmaschine an Orten unter normalem Atmosphärendruck betrieben wird.
Bei einem Schritt 403 berechnet die ECU 51 das Verhältnis aus dem geschätzten Einlassdruck PMY zu dem gegenwärtig gelesenen tatsächlichen Einlassdruck PM als ein Einlassdruckverhältnis STD.
Bei einem Schritt 404 berechnet die ECU 51 die Grund-Voreinspritzmenge PQB auf der Grundlage der gegenwärtig gelesenen Kraftmaschinendrehzahl NE und der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Q. Zum Berechnen der Grund-Voreinspritzmenge PQB wird auf eine Abbildung ähnlich wie in der 11 Bezug genommen. Gemäß der Abbildung in der 11 wird die Grund-Voreinspritzmenge PQB zum Beispiel auf „1" festgelegt, falls die Kraftmaschinendrehzahl NE und die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Q relativ niedrig sind. Wenn sich die Kraftmaschinendrehzahl NE und die Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Q erhöhen, dann nähert sich die Grund-Einspritzmenge PQB „0" an.
Dann bestimmt die ECU 51 bei einem Schritt 405, ob das Ergebnis der Multiplikation der gegenwärtig berechneten Grund-Voreinspritzmenge PQB mit dem Einlassdruckverhältnis STD gleich oder größer ist als ein vorbestimmter Referenzwert oder nicht (bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel beträgt der Referenzwert zum Beispiel 0,9). Falls das Ergebnis der Multiplikation gleich oder größer als der Referenzwert ist, dann schreitet die ECU 51 zu einem Schritt 406 weiter. Dann legt die ECU 51 die Ausführungsmarke XPI auf „1" fest, und sie beendet die weitere Prozedur. Daher wird in dieser Situation die Voreinspritzung durchgeführt. Falls das Ergebnis der Multiplikation unter dem Referenzwert liegt, dann schreitet die ECU 51 zu einem Schritt 407 weiter. Dann legt die ECU 51 die Ausführungsmarke auf „0" fest, und sie beendet die Routine. Daher wird bei dieser Situation die Voreinspritzung nicht durchgeführt, und ausschließlich die Haupteinspritzung wird durchgeführt.
Wie dies vorstehend gemäß den 10 bis 12 beschrieben ist, wird bestimmt, ob die Voreinspritzung durchzuführen ist oder nicht, und zwar auf der Grundlage des Einlassdruckverhältnisses STD und der Grund-Voreinspritzmenge PQB, die auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl NE und der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Q bestimmt ist.
Unter geringem Atmosphärendruck ist ähnlich wie bei großen Höhenlagen der Einlassdruck PM verringert. Gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel wird bei derartigen Bedingungen das Einlassdruckverhältnis STD erhöht, um den verringerten Einlassdruck PM auszugleichen. Obwohl die Grund-Voreinspritzmenge PQB unter dem Referenzwert liegt, kann es daher passieren, dass das Ergebnis der Multiplikation der Grund-Voreinspritzmenge PQB mit dem Einlassdruckverhältnis STD gleich oder größer als der Referenzwert wird. Anders gesagt kann bei jener Situation, bei der die Voreinspritzung nicht durchgeführt wird, es sei denn, das Einlassdruckverhältnis STD wird berücksichtigt, die Voreinspritzung dadurch durchgeführt werden, dass das Einlassdruckverhältnis STD berücksichtigt wird. Eine graphische Darstellung in der 12 zeigt einen Voreinspritzausführungsbereich, bei dem die Voreinspritzung durchgeführt wird, und zwar bezüglich der Kraftmaschinendrehzahl NE und der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Q. Der schraffierte Bereich ist der Voreinspritzausführbereich, der das Einlassdruckverhältnis STD nicht berücksichtigt. Durch Berücksichtigen des Einlassdruckverhältnisses STD kann der Voreinspritzausführungsbereich zu dem größeren Bereich vergrößert werden, der durch eine Zweipunktstrichlinie angegeben ist. Falls das Einlassdruckverhältnis STD kleiner als 1 ist, dann wird der Voreinspritzausführungsbereich kleiner als der schraffierte Bereich. Daher wird gemäß den Atmosphärendruckänderungen bestimmt, ob die Vorkraftstoffeinspritzung korrekt durchgeführt wird oder nicht.
Bei dem weiteren Vergleichsbeispiel gemäß den 10 bis 12 wird bestimmt, ob die Voreinspritzung durchzuführen ist oder nicht, und zwar angesichts der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge Q (die der Kraftmaschinenlast entspricht), des Einlassdrucks PM und der Kraftmaschinendrehzahl NE. Daher ist die Voreinspritzung verglichen mit dem anderen Vergleichsbeispiel noch genauer.
Die vorliegenden Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, und die dargestellten Ausführungsbeispiele können folgendermaßen abgewandelt werden, ohne dass der Umfang der Erfindung verlassen wird, der in den Ansprüchen definiert ist.
Gemäß der beanspruchten vorliegenden Erfindung werden das erste Ausführungsbeispiel gemäß der 4 und das zweite Ausführungsbeispiel gemäß der 6 vereinigt, um sowohl die Voreinspritzmenge als auch das Vorintervall auf der Grundlage des Einlassdrucks PM zu ändern.
Die vorliegende Erfindung kann auf Lade-Kraftmaschinen angewendet werden, die eine Ladevorrichtung außer dem Turbolader 91 aufweist, wie zum Beispiel eine Ladevorrichtung, die durch das Kraftmaschinenmoment gedreht wird. Außerdem kann die vorliegende Erfindung auf Kraftmaschinen ohne Ladevorrichtung angewendet werden.
Auch wenn die Kraftmaschine 1 gemäß der 1 die Common-Rail 4 aufweist, kann die vorliegende Erfindung auf Kraftmaschinen ohne Common-Rail angewendet werden. Anders gesagt kann die vorliegende Erfindung auf irgendeine Kraftmaschine angewendet werden, die die Voreinspritzung durchführt. Daher muss die Einspritzvorrichtung 2 nicht notwendiger Weise den Aufbau gemäß den 2(a) bis 2(c) aufweisen.
Der Einlassdruck PM kann auf der Grundlage der gegenwärtigen Zustände der Kraftmaschine indirekt erhalten werden. Dabei ist es wünschenswert, plötzliche Änderungen des Gaspedalniederdrückungsbetrags ACCP und der Ansprechverzögerung des Turboladers 91 zu berücksichtigen. Zum Beispiel bei dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß der 8 kann die Voreinspritzung bis zum Verstreichen einer vorbestimmten Zeitperiode (entsprechend der Verzögerung des Ansprechverhaltens des Turboladers 91) fortgesetzt werden, falls der Gaspedalniederdrückungsbetrag ACCP plötzlich vergrößert wird, während die Voreinspritzung durchgeführt wird.
Ein Voreinspritzsteuergerät für eine Dieselkraftmaschine.
Eine Einspritzvorrichtung (2) spritzt Kraftstoff in eine Brennkammer der Kraftmaschine ein. Eine Elektronische Steuereinheit (ECU) (51) steuert die Einspritzvorrichtung (2) zum Durchführen einer Voreinspritzung von Kraftstoff vor einer Haupteinspritzung von Kraftstoff. Die ECU (51) steuert die Einspritzvorrichtung (2) zum Verstärken der Wirkung der Voreinspritzung, wenn sich der Lufteinlassdruck (PM) verringert. Zum Beispiel vermehrt die ECU (51) die Menge (PQS) des während der Voreinspritzung einzuspritzenden Kraftstoffs, wenn sich der Einlassdruck (PM) verringert. Daher wird die Voreinspritzung gemäß dem Einlassdruck (PM) durchgeführt.

Claims

Kraftstoffeinspritzsteuergerät für eine Kraftmaschine, wobei das Gerät eine Einspritzvorrichtung (2) zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer der Kraftmaschine sowie eine Steuereinrichtung (51) zum Steuern der Einspritzvorrichtung (2) aufweist, um eine Voreinspritzung von Kraftstoff vor einer Haupteinspritzung von Kraftstoff durchzuführen, und das Gerät ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (51) die Einspritzvorrichtung (2) zum Vermehren einer Menge (PQF) des während der Voreinspritzung einzuspritzenden Kraftstoffes steuert, wenn sich der Einlassdruck (PM) von Luft verringert, die der Brennkammer zugeführt wird, und dass sie die Einspritzvorrichtung (2) zum Verlängern eines Zeitintervalls (PIF) zwischen der Ausführungszeit der Voreinspritzung und der Ausführungszeit der Haupteinspritzung steuert, wenn sich der Einlassdruck (PM) von Luft verringert, die der Brennkammer zugeführt wird.
Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (51) die Ausführungszeit der Voreinspritzung bezüglich der Ausführungszeit der Haupteinspritzung auf der Grundlage des Einlassdruckes (PM) ändert.
Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (51) die Einspritzvorrichtung (2) zum Durchführen der Voreinspritzung ausschließlich dann steuert, wenn der Einlassdruck (PM) kleiner ist als ein vorbestimmter Wert.
Gerät gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Wert gemäß der Kraftmaschinendrehzahl (NE) geändert wird.
Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Erfassungsvorrichtung (23) zum direkten Messen des Einlassdruckes (PM).
Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Ladevorrichtung (91) zum Laden der Einlassluft.
Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Grund-Voreinspritzmenge (PQB) oder ein Grund-Vorintervall (PIB) auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl (NE) und der Kraftmaschinenlast (Q) berechnet wird.