DE69924187T2

DE69924187T2 - Kraftstoffeinspritzsystem für Motor und Verfahren für das Definieren des Anfanges des Druckabfalls in einer Verteilerschiene

Info

Publication number: DE69924187T2
Application number: DE69924187T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Fujisawa-shi Nishiyama
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2019-06-30
Also published as: EP0969196A3; DE69924187D1; EP0969196A2; JP2000018078A; US6227168B1; US20010032619A1; EP0969196B1; US6463910B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzverfahren und eine Vorrichtung dafür, wobei über eine Common-Rail angelieferter Kraftstoff aus Injektoren in Verbrennungskammern ausgeleitet wird, und betrifft weiterhin ein Verfahren zur Bestimmung des Beginns des Druckabfalls in der Common-Rail, das in dem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem anwendbar ist.
In einer typischen Kraftstoffeinspritzsteuerung für Motoren wie z.B. Dieselmotoren ist ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem des Standes der Technik bekannt, bei dem der eingespritzte Kraftstoff sehr stark druckverstärkt wird, und bei dem die Kraftstoffeinspritzeigenschaften wie Zeitpunkt und pro Zyklus eingespritzte Kraftstoffmenge in geeigneter Weise entsprechend der Motorbetriebsbedingungen gesteuert werden. Bei den meisten Common-Rail-Kraftstoffsystemen wird der auf einen vorgewählten Druckwert unter Druck gesetzte Kraftstoff in einer den Injektoren gemeinsamen Kraftstoffversorgungsleitung gespeichert und der so gespeicherte Kraftstoff wird aus jedem Injektor in die zugehörige Verbrennungskammer eingespritzt. Um den unter Druck gesetzten Kraftstoff an jedem individuellen Kraftstoffinjektor mit den optimalen Kraftstoffzuführungsbedingungen für den Motorbetrieb einzuspritzen, steuert eine Steuereinrichtung den Kraftstoffdruck in der Common-Rail und in den in jedem einzelnen Kraftstoffinjektor eingebauten Steuerventilen.
Nachfolgend wird ein herkömmliches Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem unter Bezugnahme auf 7 erläutert. Die Kraftstoffzuführung zu den Injektoren 1 wird über eine Common-Rail 2 und Einspritzleitungen 3 durchgeführt, von denen jede ein Teil der Kraftstoffdurchflussleitung ist. Eine Kraftstoffförderpumpe 6 saugt den Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 4 über einen Kraftstofffilter 5 und treibt ihn unter einem vorgewählten Druck über eine Kraftstoffleitung 7 zu einer Kraftstoffversorgungspumpe 8. Die Kraftstoffversorgungspumpe 8 ist beispielsweise eine durch den Motor angetriebene Kraftstoffversorgungskolbenpumpe, die den Kraftstoff auf einen hohen Druck druckverstärkt, der je nach Motorbetriebsbedingungen bestimmt wird, und liefert den unter Druck stehenden Kraftstoff über eine weitere Kraftstoffleitung 9 an die Common-Rail 2. Der so zugeführte Kraftstoff wird in der Common-Rail 2 bei einem vorgewählten Hochdruck gespeichert und aus der Common-Rail 2 in die Injektoren 1 getrieben. Die Injektoren 1 sind gemäß der Art der Motoren (Anzahl der Zylinder) vorgesehen und werden mit einer Steuereinrichtung 12 einer elektronischen Steuereinheit gesteuert, um dadurch den aus der Common-Rail 2 angelieferten Kraftstoff in die zugehörigen Verbrennungskammern mit einer geeigneten zeitlichen Koordinierung und einer gemessenen Kraftstoffmenge einzuspritzen. Der Einspritzdruck des aus den Injektoren 1 ausgesprühten Kraftstoffs ist im wesentlichen gleich dem Druck des in der Common-Rail 2 gespeicherten Kraftstoffs, d.h. gleich dem Common-Rail-Druck, der so reguliert wird, um den Einspritzdruck zu steuern.
Dem aus der Kraftstoffversorgungspumpe 8 ausgelassenen Kraftstoff ist es möglich, in den Kraftstoffbehälter 4 über eine Kraftstoffrückführungsleitung 10 zurück zu fließen. Der unverbrauchte Kraftstoff, der in jedem Injektor 1 von dem über die Einspritzleitungen 3 in die Injektoren 1 zugeführten Kraftstoff zurückbleibt, kann in den Kraftstoffbehälter 4 über eine Kraftstoffrückgewinnungsleitung 11 zurückfließen. Die Steuereinrichtung 12 wird mit verschiedenen Signalen von Sensoren versorgt, die die Motorbetriebsbedingungen überwachen, wie z.B. einem Zylinderidentifikationssensor und einem Kurvenwellenpositionssensor zum Erfassen der Motordrehzahl Ne, einem Gaspedalsensor zum Erfassen des Gaspedalniederdrucks Acc, einem Motorkühltemperatursensor, einem Einlasssammelleitungsdrucksensor und dergleichen. Die Steuereinrichtung 12 kann die Kraftstoffeinspritzeigenschaften steuern, d.h. den Einspritzzeitpunkt und die aus den Injektoren 1 eingespritzte Kraftstoffmenge, abhängig von den geschalteten Signalen, um dadurch zu ermöglichen, dass der Motor so kraftstoffsparend wie möglich arbeitet. Desweiteren liegt an der Steuereinrichtung 12 ein erfasstes Signal hinsichtlich eines Common-Rail-Drucks an, der von einem in der Common-Rail 2 installierten Drucksensor 13 zurückgemeldet wird. Die Einspritzung von Kraftstoff aus den Injektoren 1 verbraucht den Kraftstoff in der Common-Rail 2, was zu einem Druckabfall im Common-Rail-Druck führt, bei dem die Steuereinrichtung 12 den Auslass der Kraftstoffversorgungspumpe 8 so beeinflusst, um den Common-Rail-Druck konstant zu halten.
Wie in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 60020/1985 beschrieben, steuert das ältere Common-Rail-Kraftstoffeinpritzsystem den Kraftstoffeinspritzdruck auf den gewünschten Wert entsprechend der Motorbetriebsbedingungen, während die Kraftstoffeinspritzeigenschaften berechnet werden, d.h. die gemessene einzuspritzende Kraftstoffmenge, wobei die Menge durch den Druck und die Dauer für die Einspritzung pro Zyklus definiert ist, und der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung in Übereinstimmung mit den Motorbetriebsbedingungen, wodurch für die Motorbetriebsbedingungen optimale Kraftstoffeinspritzeigenschaften erzielt werden. Der den Einspritzdruck definierende Common-Rail-Druck wird durch die Kraftstoffversorgungspumpe verstärkt, während er mittels eines Druckregelventils auf einen gewünschten Einspritzdruck reguliert wird.
Im älteren Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem schaltet die Steuereinrichtung die Steuerimpulse für die Einspritzsteuersignale auf die magnetbetriebenen Ventile, die in den Injektoren vorgesehen sind, jeden zu jedem Injektor. Die mit den Steuerimpulsen erregten magnetbetriebenen Ventile heben die Nadelventile an, um die Einspritzlöcher an den Düsenspitzen der Injektoren 1 zu öffnen, woraus sich ein Zulassen des Kraftstoffauslasses in die Verbrennungskammern ergibt. Es ist jedoch üblicherweise eine Zeitverzögerung vorhanden, die von der Zeit, wenn die Steuereinrichtung den an die magnetbetriebenen Ventile zu signalisierenden Steuerimpuls aussendet, bis zu dem Zeitpunkt reicht, wenn der Kraftstoff tatsächlich aus den Düsenlöchern des Injektors eingespritzt wird. Eine solche Zeitverzögerung rührt von einer Antwortverzögerung her, die der Antriebsschaltung inhärent ist, d.h. einer Verzögerung, die vom Signalisierungszeitpunkt des Steuerimpulses von der Steuereinrichtung zum Magneten bis hin zum Zeitpunkt der tatsächlichen Erregung des Magneten reicht, und von einer mechanischen Verzögerung in den Injektoren, während der das Nadelventil nach der Erregung des Magneten zum Anheben bewegt wird, um dadurch die Kraftstoffeinspritzung aus dem Injektor zu ermöglichen. Darüber hinaus hat bisher jeder Injektor, sogar wenn der Zeitpunkt, zu dem die aus der Steuereinrichtung ausgegebenen Steuerimpulse auf "an" geschaltet werden, dazu geneigt, aufgrund des Eigenschaftsunterschieds in den individuellen Injektoren, Alterung oder dergleichen beim Zeitpunkt des Beginns der Kraftstoffeinspritzung zu variieren oder zu streuen.
In den meisten herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsystemen, die sich mit dem gerade oben beschriebenen Problem befassen, wird die Zeitverzögerung als konstant betrachtet, so dass die Streuung für jeden Injektor bei der Zeitverzögerung ignoriert wird. Demgemäß kann die optimale Kraftstoffverbrennung aufgrund des Eigenschaftsunterschieds bei den einzelnen Injektoren, der Alterung oder dergleichen nicht gewürdigt werden. Dies hat erhebliche Probleme zur Folge, bei denen die Abgassteuerung schlechter wird und aufgrund des Unterschieds beim Verbrennungszeitpunkt unter den einzelnen Zylindern eine Vibration im Motor auftritt.
Demgegenüber ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 210174/1996 ein Verfahren zur Erfassung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts und eine Vorrichtung dafür offenbart, das die Aufgabe hat, den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in Dieselmotoren präzise zu bestimmen. Gemäß dieses Standes der Tech nik wird der Kraftstoffdruck an einer Kraftstoffleitung überwacht, die eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit Kraftstoffeinspritzdüsen verbindet, während ein Druckabfall größer als der vorbestimmte Wert erfasst wird, der zuerst auftritt, nachdem der überwachte Kraftstoffdruck einen bestimmten hohen Druck erreicht. Das Einsetzen des ersten Druckabfalls wird als der Zeitpunkt des Beginns der Kraftstoffeinspritzung festgelegt.
Anders als das Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem gehören jedoch das Verfahren und die Vorrichtung zur Erfassung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts, die in der obigen Veröffentlichung offenbart sind, zu einem Kraftstoffeinspritzsystem, das eine Kraftstoffverteilerpumpe, um Kraftstoff zu messen und zu den Injektoren zu leiten, oder eine Reiheneinspritzpumpe umfasst.
Andererseits offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 47137/1998 darin ein Verfahren zur Erfassung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts und einer Vorrichtung dafür in einem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem. Ein Drucksensor in der Common-Rail erfasst den Zeitpunkt, zu dem der Druckabfall im Common-Rail-Druck nach der Kraftstoffeinspritzung aus den Injektoren passiert. Der tatsächliche Zeitpunkt des Beginns der Kraftstoffeinspritzung wird gemäß dem Zeitpunkt des Druckabfalls durch Zurückgehen um die Zeitdauer, während der die Druckwellen von den Einspritzdüsen in die Common-Rail übertragen werden, berechnet. Die Abweichung des resultierenden tatsächlichen Zeitpunkts vom Sollzeitpunkt des Beginns der Kraftstoffeinspritzung wird zur Kompensation des Sollzeitpunkts des Beginns der nächsten Kraftstoffeinspritzung gespeichert. D.h. die obige Druckschrift offenbart das Konzept des Abgleichs des Sollzeitpunkts des Beginns der Kraftstoffeinspritzung mit dem erfassten Zeitpunkt des Beginns des Druckabfalls im Common-Rail-Druck.
Da der Druckabfall im Common-Rail-Druck aufgrund der Kraftstoffeinspritzung normalerweise von pulsierenden Wellen be gleitet wird, ist es jedoch in der Tat sehr schwer, den Zeitpunkt des Beginns des Druckabfalls im Common-Rail-Druck exakt zu erfassen. Diesbezüglich offenbart die oben zitierte japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 47137/1998 keine Lehre über besondere Maßnahmen, wie der Zeitpunkt des Beginns des Druckabfalls im Common-Rail-Druck zu erfassen ist.
Basierend auf der Erkenntnis, dass die genaue Definition des Zeitpunkts des Beginns des Druckabfalls entscheidend für eine exakte Steuerung des Zeitpunkts des Einsetzens der Kraftstoffeinspritzung bei den einzelnen Injektoren im Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem ist, haben die Erfinder bereits ein Verfahren zur exakten Definition des Zeitpunkts des Beginns des Druckabfalls im Common-Rail-Druck vorgeschlagen, das in der parallelen älteren japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 101149/1999 erläutert ist, und weiterhin die Ergebnisse zu einem gewissen Grad zufriedenstellend bestätigt hat. Nichtsdestotrotz gibt es noch Verbesserungspotential und deshalb ist die Hauptaufgabe zur exakten Steuerung des Zeitpunkts des Einleitens der Kraftstoffeinspritzung bei den einzelnen Injektoren im Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem, wie man den Zeitpunkt des Beginns des Druckabfalls exakt definiert.
DE-A-197 33 897 offenbart ein Verfahren zur Steuerung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts. Eine Druckabfallszeit wird gemessen, bei der der durch die Kraftstoffeinspritzung jedes Einspritzventils verursachte Druckabfall in der gemeinsamen Verteilerleitung auftritt. Ein Kraftstoffeinspritzkorrekturwert wird in Abhängigkeit der Druckabfallszeit und einer Ausbreitungszeit bestimmt, die eine durch die Kraftstoffeinspritzung hervorgerufene Kraftstoffdruckwelle benötigt, um von jedem der Kraftstoffeinspritzventile an der gemeinsamen Kraftstoffverteilerleitung anzukommen.
Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Probleme des Standes der Technik wie sie oben beschrieben wurden zu überwinden, und ein Kraftstoffeinspritzverfahren und eine Vorrichtung dafür vorzusehen und weiterhin ein Verfahren vorzusehen, um einen Zeitpunkt des Beginns des Druckabfalls im Common-Rail-Druck zu definieren, das in geeigneter Weise beim Kraftstoffeinspritzverfahren anwendbar ist. Die vorliegende Erfindung wird durch die Erfassung des Common-Rail-Drucks geschaffen unter Rücksichtnahme auf die Tatsache, dass der Common-Rail-Druck gemäß der aus den Injektoren bei jeder Kraftstoffeinspritzung eingespritzten Kraftstoffmenge fällt, ungeachtet der Streuung bei den Kraftstoffeinspritzzeitpunkten des individuellen Injektors, und durch exaktes Ermitteln des tatsächlichen Zeitpunkt des Beginns der Kraftstoffeinspritzung in den Injektoren, je nach Zeitpunkt, zu dem der Common-Rail-Druck abzufallen beginnt.
Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Kraftstoffeinspritzverfahren für einen Motor bereitgestellt, das die Schritte aufweist; Speichern eines mittels einer Kraftstoffversorgungspumpe zugeführten Kraftstoffs in einer Common-Rail, Einspritzen des Kraftstoffs aus der Common-Rail in Verbrennungskammern durch in Injektoren ausgebildete Auslassöffnungen, die mit Einspritzsteuersignalen angesteuert werden, Treffen einer Entscheidung über einen Basis-Solleinspritzzeitpunkt in Übereinstimmung mit den derzeitigen Motorbetriebsbedingungen unter Verwendung von Basis-Solleinspritzinformation, die zuvor gemäß der Motorbetriebsbedingungen definiert wurde, Ermitteln einer Einspritzverzögerung, die sich von einem Ausgabezeitpunkt des Einspritzsteuersignals bis zu einem Einspritzzeitpunkt erstreckt, zudem der Beginn der Kraftstoffeinspritzung ausgelöst wird, durch eine zuvor definierte Funktion einer Variablen einer Zeit, zu der ein Druckabfall im Common-Rail-Druck mindestens nach dem Beginn der Kraftstoffeinspritzung beginnt, und Treffen einer Entscheidung über die Ausgabe des Einspritzsteuersignals gemäß dem Basis-Solleinspritzzeitpunkt und der Einspritzverzögerung, wobei der Ausgabezeitpunkt des Einspritzsteuersignals für die neue Kraftstoffeinspritzung in den In jektoren zu einer Zeit festgestellt wird, die um die Einspritzverzögerung zurückliegt, die bei der letzten Kraftstoffeinspritzung in den Injektoren aus dem Basis-Solleinspritzzeitpunkt ermittelt wurde, wobei der Zeitpunkt des Beginns des Druckabfalls im Common-Rail-Druck als Zeit definiert ist, zu der eine Differenz zwischen einem Druckwert und einer Näherungsgerade den größten Wert annimmt, wobei man den Druckwert durch einen Filterungsprozess der Wellenformen des erfassten Common-Rail-Drucks ermittelt, und die Näherungsgerade mit Bezug auf eine Kurve berechnet wird, die für die Koordinaten Zeit und Druckdaten dargestellt ist, durch die Verwendung der Druckdaten, die von einem vorbestimmten Zeitpunkt vor dem Druckabfall im Common-Rail-Druck bis zu einem Zeitpunkt von mindestens dem ersten kleinsten Wert nach dem Beginn des Druckabfalls reicht.
Gemäß eines zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Motor bereitgestellt, die umfasst; eine Common-Rail zum Speichern von Kraftstoff, der durch die Wirkung einer Kraftstoffversorgungspumpe eingepresst wird, Injektoren mit Auslassöffnungen, durch die der Kraftstoff aus der Common-Rail in Verbrennungskammern eingespritzt wird, Mitteln zum Überwachen der Motorbetriebsbedingungen, einem Drucksensor zum Überwachen eines Drucks in der Common-Rail und einer Steuereinrichtung zum Bestimmen eines Basis-Solleinspritzzeitpunkts entsprechend der momentanten Motorbetriebsbedingungen durch Verwendung von Basis-Solleinspritzzeitpunktinformation, die vorher gemäß der mit den Motorbetriebsüberwachungsmitteln erfassten Motorbetriebsbedingungen definiert wurde, und darüber hinaus zum Versorgen der Injektoren mit dem Einspritzsteuersignal gemäß dem Basis-Solleinspritzzeitpunkt, wobei die Steuereinrichtung eine Einspritzverzögerung ermittelt, die vom Ausgabezeitpunkt des Einspritzsteuersignals bis zu einem Einspritzzeitpunkt reicht, an dem der Beginn der Kraftstoffeinspritzung veranlasst wird, durch eine vorher definierte Funktion einer Variablen einer Zeit, zu der ein Druckabfall im Common-Rail-Druck mindestens nach dem Beginn der Kraftstoffeinspritzung beginnt, und eine Entscheidung über die Ausgabe des Einspritzsteuersignals entsprechend dem Basis-Solleinspritzzeit-punkt und der Einspritzverzögerung trifft, wobei die Steuereinrichtung eine Zeit definiert, die um die Einspritzverzögerung zurück reicht, die bei der letzten Kraftstoffeinspritzung in den Injektoren aus der Basis-Solleinspritzung als dem Ausgabezeitpunkt des Einspritzsteuersignals für die neue Kraftstoffeinspritzung in den Injektoren ermittelt wurde, wobei die Steuereinrichtung eine Zeit definiert, zu der eine Differenz zwischen einem Druckwert und einer Näherungsgerade den größten Wert annimmt, als den Zeitpunkt des Beginns des Druckabfalls im Common-Rail-Druck, wobei der Druckwert durch einen Filterungsprozess von Wellenformen des erfassten Common-Rail-Drucks ermittelt wird, und die Näherungsgerade bezüglich einer Kurve berechnet wird, die den Koordinaten Zeit- und Druckwert dargestellt wird, durch die Verwendung von Druckwerten, die von einem vorbestimmten Zeitpunkt vor dem Druckabfall im Common-Rail-Druck bis zu einem Zeitpunkt von mindestens dem ersten kleinsten Wert nach dem Beginn des Druckabfalls reichen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Beginn des Druckabfalls im Common-Rail-Druck durch Filtern des Common-Rail-Drucks durch einen Tiefpassfilter angegeben werden, um dadurch Druckwerte zu ermitteln, und anschließend durch Annähern einer Kurve einer Druckveränderung während des Druckabfalls auf Koordinaten der Zeit und der Druckwerte durch die Methode der kleinsten Quadrate (least square method), dadurch eine Näherungsgerade der Kurve während des Druckabfalls zu ermitteln, bis der Druckwert den ersten kleinsten Wert annimmt. Als ein Ergebnis ist der Beginn des Druckabfalls im Common-Rail-Druck definiert als die Zeit auf der Zeitachse, zu der die Differenz zwischen der Näherungsgeraden und dem Druckwert den größten Wert annimmt. Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird demgemäß die Zeit auf der Zeitachse, zu der die Differenz zwischen dem Druckwert den größten Wert annimmt, oder die Zeit, zu der der Druckwert die Näherungsgerade mit der größten Abweichung während einer Zeitdauer bis zum ersten kleinsten Wert nach dem Beginn des Druckabfalls im Common-Rail-Druck übersteigt, als der Zeitpunkt des Beginns des Druckabfalls im Common-Rail-Druck betrachtet. Weiterhin kann der Zeitpunkt des Beginns des Druckabfalls im Common-Rail-Druck wie oben beschrieben definiert sicher in der Praxis angewendet werden, um auf experimentelle Weise eine Einspritzverzögerung zwischen dem Einspritzsteuerzeitpunkt und dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt zu ermitteln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Einspritzverzögerung ungefähr vom Ausgabezeitpunkt des Einspritzsteuersignals bis zum Kraftstoffeinspritzzeitpunkt individuell für jeden der Injektoren berechnet. Die Abweichung für jeden Zylinder oder die Abstandsabweichung zwischen den Auslassöffnungen des Injektors und dem Drucksensor des Common-Rail-Drucks können die Zeitdauer beeinflussen, während der die Druckabweichung übertragen wird. Es versteht sich, dass die Abweichung für jeden Zylinder die individuelle Streuung der Injektoren, Einspritzleitungen und dergleichen beinhaltet.
Ein Verfahren zur Definition des Beginns eines Druckabfalls im Common-Rail-Druck, das nicht der gegenwärtig beanspruchten Erfindung entspricht, umfasst die Schritte; Filtern und Verarbeiten von Wellenformen des erfassten Common-Rail-Drucks, um dadurch Druckwerte zu erhalten, berechnen einer Näherungsgerade einer Kurve der Druckwerteabweichung mit dem Koordinaten Zeit und Druckwert unter Verwendung der Druckwerte, die sich von einem vorbestimmten Zeitpunkt vor dem Druckabfall bis zu einem Zeitpunkt zumindest des ersten kleinsten Werts nach dem Beginn des Druckabfalls erstrecken, und Definieren eines Zeitpunkts, zu dem eine Differenz zwischen einem Druckwert und einer Näherungsgerade am größten ist, als den Zeitpunkt des Beginns des Druckabfalls im Common-Rail-Druck.
Vorzugsweise ist der vorbestimmte Zeitpunkt vor dem Druckabfall der Zeitpunkt der Ausgabe des Kraftstoffeinspritzsteuersignals. Weiterhin kann der Common-Rail-Druck auf Basis des Ausgabezeitpunkts des Einspritzsteuersignals oder abhängig vom Stabilitätsgrad des Common-Rail-Drucks vor dem Signalisieren des Steuerimpulses erfasst werden. Die Näherungsgerade kann unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate berechnet werden. In allen Fällen ermöglicht es die vorliegende Erfindung, den Zeitpunkt des Beginns des Druckabfalls exakt zu definieren.
Wie aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich ermitteln die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Einspritzverzögerung zwischen dem Ausgabezeitpunkt des Einspritzsteuersignals und dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt mittels einer zuvor definierten Funktion in Abhängigkeit des Beginns des Druckabfalls im Common-Rail-Druck nach der Kraftstoffeinspritzung, wodurch eine Entscheidung über den Ausgabezeitpunkt des nachfolgenden Einspritzsteuersignals gemäß sowohl dem Basis-Solleinspritzzeitpunkt als auch der Einspritzverzögerung getroffen wird. D.h. die Zeitdauer, die von der Ausgabe des Einspritzsteuersignals bis zum Beginn der tatsächlichen Kraftstoffeinspritzung vergeht, oder die Einspritzverzögerung, kann durch die zuvor definierte Funktion in Abhängigkeit vom Zeitpunkt des Beginns des Druckabfalls im Common-Rail-Druck ermittelt werden, der auf Basis der Druckdaten des am Drucksensor erfassten Common-Rail-Drucks berechnet wird. Der Ausgabezeitpunkt des Einspritzsteuersignals, das an den Injektoren anzulegen ist, wird basierend sowohl auf dem wie zuvor beschrieben ermittelten Einspritzverzögerung als auch auf dem Basis-Solleinspritzzeitpunkt definiert, der als optimaler Einspritzzeitpunkt gemäß den Motorbetriebsbedingungen wie Gaspedalniederdruck und Motordrehzahl oder dergleichen ermittelt wurde. Demgemäß kann die tatsächliche Kraftstoffeinspritzung zum zuvor bestimmten Basis-Solleinspritzzeitpunkt beginnen, um dabei zu helfen, die geeignets ten Abgaswerte und Motorausgangsleistung zu gewährleisten, unabhängig von Abweichungen bei den Injektoren wie z.B. Alterung bei der Antwort auf die Einspritzsteuersignale und die Streuung beim Kraftstoffeinspritzzeitpunkt für jeden Injektor, wodurch sich eine Verbesserung bei der Abgas- und Motorausgangsleistung ergibt.
Demgegenüber kann es bei den älteren Kraftstoffeinspritzsystemen, bei denen die Einspritzverzögerung zwischen dem Ausgabezeitpunkt des Kraftstoffeinspritzsteuersignals und dem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt ohne Berücksichtigung der Streuung bei der Einspritzverzögerung als konstant betrachtet wird, sogar wenn die Einspritzsteuersignale ursprünglich konzipiert waren, um zu den optimalen Zeitpunkten zu signalisieren, möglich sein, dass der Beginn der Kraftstoffeinspritzung aufgrund der Alterung bei der Einspritzverzögerung vom optimalen Zeitpunkt abweicht, und dass zusätzlich der individuelle Injektor üblicherweise die Streuung oder Abweichung beim Startzeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung aufweist. Aus den oben beschriebenen Gründen sind bei den älteren Motoren aufgrund der Streuung bei den Verbrennungszeitpunkten, die in den einzelnen Zylindern eines Motors nacheinander durchgeführt werden, Vibrationen und minderwertige Abgassteuerung aufgetreten, ganz zu schweigen vom individuellen Motor. Das Kraftstoffeinspritzverfahren und die Vorrichtung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen es jedoch, die tatsächliche Kraftstoff-einspritzung zum optimalen Basis-Solleinspritzzeitpunkt auszuführen, was dazu führt, dass die Vibration und minderwertige Abgassteuerung verhindert werden.
Darüber hinaus kann gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der Beginn der Kraftstoffeinspritzung durch Verarbeitung der am Common-Rail-Drucksensor erfassten Information, der nach herkömmlicher Bauart im Common-Rail-System eingebaut ist, entschieden werden, und deshalb besteht keine Notwendigkeit, einen neuartigen Drucksensor zum Treffen einer Entscheidung über den Beginnzeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung zu entwickeln. Im Gegensatz zu Kraftstoffeinspritzsystemen mit einer Verteilereinspritzpumpe oder einer Reiheneinspritzpumpe, ist die Anzahl der Drucksensoren nicht notwendigerweise die selbe wie die Anzahl der Einspritzleitungen, die die Kraftstoffeinspritzpumpe mit dem Injektoren verbinden, so dass kein Anstieg der Bauteileanzahl notwendig wird, woraus sich Kostenersparnisse ergeben. Weiterhin ist durch die Erfassung des Common-Rail-Drucks in der Common-Rail das Kraftstoffeinspritzsystem besser empfänglich für große Änderungen beim Common-Rail-Kraftstoffdruck aufgrund der Motorbetriebsbedingungen, verglichen mit einem weiteren älteren System, bei dem die für die Erfassung wirksame Information durch Vergleich des Drucks in den Einspritzleitungen, die die Kraftstoffeinspritzpumpe und die Injektoren verbinden, mit einem vorgegebenen Druckgrenzwert ermittelt wird.
Das Kraftstoffeinspritzverfahren und die Vorrichtung dafür der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung führen ein Verfahren zur Definition des Beginns des Druckabfalls im Common-Rail-Druck ein, das die Schritte Berechnen einer Näherungsgerade einer Kurve der Druckabweichung des Common-Rail-Drucks nach Filterung unter Verwendung des Druckwerts bis zu einem Zeitpunkt von mindestens dem ersten kleinsten Wert der Kurve, und Definieren eines Zeitpunkts, an dem eine Differenz zwischen dem Druckwert und der Näherungsgerade am größten ist, als den Zeitpunkt des Beginns des Druckabfalls im Common-Rail-Druck aufweist. Dies erleichtert die Rechenlast der DSP und reduziert den Einfluss auf die Kraftstofffüllmenge verglichen mit der älteren parallelen Anmeldung in Japan.
Andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann bei Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung deutlich, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit dem Verständnis offenbart sind, dass Abweichungen, Änderungen und ein Weglassen von Bestandteilen darin in den Schutzumfang der angehängten Ansprüche fallen, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine gemeinsame Kurvendarstellung mehrerer Variablen ist, d.h. eines Einspritzsteuersignals oder Steuerimpulses, der Einspritzleistung und des Common-Rail-Drucks in Abhängigkeit der Zeit in einem Common-Rail-Einspritzsystem:
2 ein Flussdiagramm ist, das einen Hauptverarbeitungsablauf veranschaulicht, der bei einer Kraftstoffeinspritzung gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen ist:
3 ein Flussdiagramm ist, das einen Interrupt-Verarbeitungsablauf eines zylinderidentifizierenden Signals bei der Durchführung des in 2 dargestellten Ablaufs veranschaulicht:
4 ein Flussdiagramm ist, das einen Hauptverarbeitungsablauf in einem digitalen Signalprozessor, nachfolgend mit DSP bezeichnet, zur Berechnung einer Einspritzverzögerung bei der Durchführung des in 2 dargestellten Ablaufs veranschaulicht:
5 ein Flussdiagramm ist, das einen 100 kHz Interrupt-Verarbeitungsablauf zur Speicherung der Daten des Common-Rail-Drucks veranschaulicht, um die Einspritzverzögerung bei der Durchführung gemäß Flussdiagramm in 3 zu berechnen:
6 ein Flussdiagramm ist, das einen Ablauf zur Berechnung der Einspritzverzögerung basierend auf den ge speicherten Daten des Common-Rail-Drucks bei Ausführung gemäß Flussdiagramm in 5 veranschaulicht: und
7 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnung beschrieben.
Ein Kraftstoffeinspritzverfahren und eine Vorrichtung dafür in Verbrennungsmotoren sind zur Verwendung beim in 7 dargestellten Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem geeignet. Die meisten der Komponenten des Systems sind folglich die selben wie zuvor beschrieben. Infolgedessen wurden die Bestandteile mit den selben Bezugszeichen wie in 7 dargestellt versehen, so dass die vorherige Beschreibung anwendbar ist.
Zunächst werden die Beziehungen zwischen dem Einspritzsteuersignal und dem Steuerimpuls, der Einspritzleistung und dem Common-Rail-Druck gegenüber der Zeit unter Bezugnahme auf die in 1 dargestellte zusammengesetzte Darstellung erläutert. Nimmt man nun an, dass ein Steuerimpuls zu einem Zeitpunkt T₀, oder dem Ausgabezeitpunkt eines Kraftstoffeinspritzsteuersignals, auf "an" geschaltet wird, vor dem oberen Totpunkt des individuellen Zylinders n, wird der Kraftstoff aus dem Injektor 1 zu einem Zeitpunkt T₁ zur Kraftstoffeinspritzung nach einem Zeitintervall oder einer Zeitverzögerung ΔTd eingespritzt. Ein tatsächlicher Common-Rail-Druck Pf in der Common-Rail 2 beginnt nicht bis kurz nach Beginn der Kraftstoffeinspritzung zu fallen, sondern beginnt mit einer gewissen Zeitverzögerung zu fallen. Wenn man den Druckabfall des tatsächlichen Drucks Pf in der Common-Rail 2 an einem Drucksensor 13 erfasst, wird die Kraftstoffversorgungspumpe 8 angeschaltet, um den Kraftstoff in die Common-Rail 2 zu trei ben, wodurch der Druck in der Common-Rail 2 wieder hergestellt wird. Ein Steuerwert ΔTb für einen Sollkraftstoffeinspritzzeitpunkt wird ermittelt, der gemäß der Motorbetriebsbedingungen vor den oberen Totpunkt zurück reicht. Ein Basis-Sollkraftstoffeinspritzzeitpunkt Tb wird bestimmt und weiterhin wird die Zeitverzögerung ΔTd in Abhängigkeit des Zeitpunkts des Beginns des Druckabfalls in der Common-Rail 2 ermittelt, wodurch der Ausgabezeitpunkt T₀ des Kraftstoffeinspritzsteuersignals oder Steuerimpulses zu dem Zeitpunkt bestimmt wird, der um die Zeitverzögerung ΔTd vom Basis-Solleinspritzzeitpunkt Tb zurück reicht.
Der Steuerwert ΔTb für den Solleinspritzzeitpunkt ist ein Steuerwert zur Definition des Basis-Solleinspritzzeitpunkts Tb, an dem die Kraftstoffeinspritzung tatsächlich einsetzen soll, und wird als Zeitintervall ermittelt, das vom oberen Totpunkt zurück reicht. Der Steuerwert ΔTb für den Sollkraftstoffeinspritzzeitpunkt wird zuvor gemäß der Motorbetriebsbedingungen aufgenommen. Bei den Ereignissen, wo der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt in richtiger Weise gesteuert wird, stimmt der Zeitpunkt T₁ der Kraftstoffeinspritzung mit dem Basis-Sollkraftstoffeinspritzzeitpunkt Tb überein. Ein Steuerwert ΔTc für den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt ist der Ausgabezeitpunkt T₀ des Kraftstoffeinspritzsteuersignals für die Injektoren 1 und wird als Zeitintervall ermittelt, das vom oberen Totpunkt zurück reicht. Darüber hinaus ist die Zeitverzögerung ΔTd der Kraftstoffeinspritzung ein Zeitintervall oder eine Zeitverzögerung zwischen der Ausgabe des Kraftstoffeinspritzsteuersignals und dem Beginn der tatsächlichen Kraftstoffeinspritzung und wird deshalb für den einzelnen Injektor festgelegt. Die Zeitverzögerung ΔTd der Kraftstoffeinspritzung wird, wenn die Abweichung für jeden einzelnen Injektor betont wird, nachfolgend durch ΔTd(n) ausgedrückt, um die zugehörige Zylinderzahl n zu kennzeichnen.
Der Hauptverarbeitungsablauf der Kraftstoffeinspritzung wird im Nachfolgenden in Verbindung mit dem Flussdiagramm in 2 beschrieben. Es ist anzumerken, dass die Steuereinrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung des Motors zur Unterbrechung des Hauptverarbeitungsablaufs zu den notwendigen Zeitintervallen in der Lage ist.
Berechnen der Motordrehzahl Ne durch einen Tachometer auf der Antriebswelle des Motors, der die gemäß der Motordrehzahl auftretenden Impulse überwacht (Schritt 1, bezeichnet mit S1 usw.).
Der Gaspedalniederdruck Acc wird gemäß der vom Gaspedalsensor ausgesendeten Signale berechnet (S2).
Die Basiskraftstofffüllmenge wird gemäß der bei S1 angegebenen Motordrehzahl Ne und dem bei S2 angegebenen Gaspedalniederdruck Acc im Vergleich mit Nachschlagetabellen berechnet, in denen die zuvor gespeicherten Daten bezüglich Abgasen, Motorleistung und komfortablen Fahrgefühl abgestimmt sind (S3).
Der Steuerwert ΔTb für einen Sollkraftstoffeinspritzzeitpunkt wird ermittelt, der gemäß der bei S1 angegebenen Motordrehzahl Ne und den bei S2 angegebenen Gaspedalniederdruck Acc vor den oberen Totpunkt zurückreicht, und der Basis-Sollkraftstoffeinspritzzeitpunkt Tb wird berechnet (S4). Als Alternative kann die bei S3 ermittelte Basiskraftstofffüllmenge anstatt des bei S2 angegebenen Gaspedalniederdrucks Acc verwendet werden.
Der Common-Rail-Druck Pf oder der tatsächlichen Drucks in der Common-Rail 2 wird entsprechend den aus dem Common-Rail-Drucksensor 13 ausgegebenen Signalen berechnet (S5).
Der Soll-Druck in der Common-Rail 2, der ausreicht, um die Basiskraftstofffüllmenge gemäß der Motordrehzahl Ne zu einem gewissen vorbestimmten Zeitpunkt zu ermitteln, oder der Soll-Common-Rail-Drucks Pf₀ unter Verwendung sowohl der bei S1 an gegebenen Motordrehzahl Ne und der bei S3 angegebenen Basiskraftstofffüllmenge wird berechnet (S6).
Die Steuereinrichtung 12 reguliert die Kraftstoffversorgungspumpe 8 mit variablem Hub, so dass der bei S5 ermittelte Common-Rail-Druck Pf in Übereinstimmung mit dem bei S6 berechneten Soll-Common-Rail-Druck Pf₀ gebracht wird.
Der oben beschriebene Verarbeitungsablauf wird wiederholt durchgeführt, so lange der Motor in Betrieb ist.
Das Nachfolgende bezieht sich in Verbindung mit dem Flussdiagramm in 3 auf den Interrupt-Verarbeitungsablauf der zylinderidentifizierenden Signale. Die Zylinderzahl wird durch n ausgedrückt.
Der Steuerwert ΔTc wird für den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt berechnet, gegeben durch die folgende Formel; ΔTc = ΔTb + ΔTd(n)wobei ΔTb der Steuerwert für einen beim obigen Punkt S4 ermittelten Soll-Kraftstoffeinspritzzeitpunkt ist und ΔTd(n) die Zeitverzögerung der Kraftstoffeinspritzung für den Zylinder n darstellt, die gemäß einem nachfolgend beschriebenen Flussdiagramm ermittelt wird (S10). Damit ist ΔTd(n) ein positiver Wert, der für jeden Zylinder unterschiedlich sein kann. Durch Hinzufügen des Steuerwerts ΔTb für einen Soll-Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, der gemäß der Motordrehzahl Ne und gemäß des Gaspedalniederdrucks Acc ermittelt und als eine Zeitdauer bestimmt wurde, die von dem oberen Totpunkt zurück reicht, und dem wie nachfolgend beschrieben ermittelten ΔTd(n), wird der Ausgabezeitpunkt T₀ eines von der Steuereinrichtung 12 ausgegebenen Kraftstoffeinspritzsteuersignals zu einem Zeitpunkt bestimmt, der um den Steuerwert ΔTc für den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vom Zeitpunkt des oberen Totpunkts zurück reicht.
Die Kraftstofffüllmenge wird in Übereinstimmung mit dem erneut berechneten Kraftstoffeinspritzzeitpunkt korrigiert (S11).
Die korrigierte Kraftstofffüllmenge wird in eine Pulsbreite des Steuerimpulses für das Kraftstoffeinspritzsteuersignal umgewandelt (S12). Mit anderen Worten, die Impulsbreite des Steuerimpulses, der auf die Magnete in den Injektoren 1 wirkt, wird bestimmt, wobei die Impulsbreite eine Dauer definiert, während der die magnetbetriebenen Ventile offen gehalten werden, um die korrigierte Kraftstoffmenge einzuspritzen.
Die tatsächliche Kraftstoffeinspritzung wird durchgeführt und der Zeitpunkt und die Pulsbreite des Steuerimpulses werden im Ausgaberegister gespeichert (S13).
Wenn das Zylinderidentifikationssignal für den einzelnen Zylinder n zu einem vorbestimmten Zeitpunkt vor dem oberen Totpunkt der Explosionsphase oder des Arbeitshubs erfasst wird, wird der gerade oben beschriebene Interrupt-Verarbeitungsablauf durchgeführt und, nachdem die Kraftstoffeinspritzung beendet ist, der in 2 dargestellte Hauptablauf wieder aufgenommen.
Das Folgende gilt in Verbindung mit dem Flussdiagramm in 4 für den Hauptverarbeitungsablauf im digitalen Signalprozessor, abgekürzt mit DSP, zur Berechnung der Kraftstoffeinspritzverzögerung ΔTd(n), die zuvor in S10 beschrieben wurde. Der DSP ist in diesem System für eine parallele Verarbeitung mit der CPU eingerichtet, da die Berechnung der Kraftstoffeinspritzverzögerung eine Speicherung von umfangreichen Daten und die Verarbeitung der Daten mit Hochgeschwindigkeit in kurzer Zeit erfordert. Die parallele Verarbeitung durch die Verwendung des DSP ist jedoch nicht notwendigerweise erforderlich, sofern die CPU die ausreichende Leistungsfähigkeit einer Hochgeschwindigkeitsverarbeitung aufweist.
Die zu verarbeitenden Variablen werden initialisiert (S20).
Der DSP wird initialisiert und die Interrupt-Verarbeitung wird aufgesetzt (S21).
Es wird bestimmt, ob die zur Berechnung der Kraftstoffeinspritzverzögerung ΔTd(n) erforderlichen Daten gespeichert werden oder nicht. Diese Entscheidung kann auf dem Zustand eines Datenspeicherende-Merkers Flag 2 basieren. Der Merker 2 wird bei der nachfolgend beschriebenen 100 kHz Interrupt-Verarbeitung aufgesetzt. Wenn die Speicherung beendet ist, fährt der Ablauf mit dem nächsten Schritt 23 fort. Dagegen wird der Ablauf in den Wartezustand versetzt, wenn die Speicherung noch nicht beendet ist.
Berechnen der Kraftstoffeinspritzverzögerung ΔTd(n) (S23). Die Einzelheiten dieser Berechnungsschritte werden in Verbindung mit den Flussdiagrammen in 5 und 6 erläutert.
Der Datenspeicherende-Merker Flag 2 wird geleert, um für die Speicherung der für die nächste Kraftstoffeinspritzverzögerung ΔTd(n) erforderlichen Daten bereit zu sein (S24).
Als nächstes wird der 100 kHz Interrupt-Verarbeitungsablauf unter Bezugnahme auf 5 erläutert. Zur Berechnung der Kraftstoffeinspritzverzögerung ΔTd(n) werden die Werte des Common-Rail-Drucks Pf mit dem Takt von 100 kHz gespeichert. Die Speicherung setzt zu dem Zeitpunkt ein, zu dem der Steuerimpuls zu den Injektoren 1 anzusteigen beginnt oder auf "an" geschaltet wird. Das Ende der Speicherung wird so vorgewählt, um genügend Zeit zum Bestätigen des Druckabfalls und der Druckwelle im Common-Rail-Druck Pf vorzusehen. D.h. es wird experimentell unter Berücksichtigung der Einspritzverzögerung und von etwas Streuung beim Common-Rail-Druck vorbestimmt.
Es wird bestimmt, ob ein Merker Flag 1 den Zustand zeigt, unter dem die Datenspeicherung gesetzt oder nicht gesetzt ist (S30).
Im Falle der Datenspeicherung fährt der Ablauf mit Schritt 34 fort, ansonsten mit Schritt 31.
Wenn keine Datenspeicherung vorliegt, wird die Impulsflanke des Steuerimpulses zur Erregung der Magneten in den Injektoren 1 erfasst (S31). Die Präsenz der Steuerimpulsflanke führt den Ablauf zu Schritt 32, im anderen Fall endet die 100 kHz Interrupt-Verarbeitung.
Basierend auf der erfassten Steuerimpulsflanke oder der Erfassung des ausgegebenen Einspritzsteuersignals wird der Merker Flag 1 gesetzt (S32).
Zu diesem Zeitpunkt wird die Zahl des Zylinders, der mit dem Injektor ausgestattet ist, an dem der Steuerimpuls anliegt, identifiziert. Die Zylinderzahl n wird in einem Speicher des Interrupt-Verarbeitungsablaufs des Zylinderidentifikationssignals abgelegt.
Der Common-Rail-Druck Pf wird als Wert [Data(i)] gespeichert, nachdem der Merker Flag 1 während der Datenspeicherung oder nach der Erfassung der Steuerimpulsflanke gesetzt wurde (S34).
Es wird bestimmt, ob der angenommene Zahlenwert von Data(i) des Common-Rail-Drucks Pf größer oder gleich dem Sollwert Ts ist (S35). In dem Falle, wo der Zahlenwert des Werts i den Sollwert Ts nicht erreicht, kehrt der Ablauf zu S30 zurück, um mit der Aufnahme der Daten fortzufahren. Demgegenüber endet die Speicherverarbeitung, wenn der angenommene Zahlenwert des Werts i den Sollwert Ts erreicht, und der Ablauf fährt mit Schritt S36 fort. Da die Streuung der Kraftstoffeinspritzverzögerung ΔTd(n) in einem gewissen Bereich begrenzt ist, kann die Sollmenge Ts ausreichend sein, d.h. ungefähr mehrmals der größte Wert der Kraftstoffeinspritzverzögerung ΔTd (n).
Der Merker Flag 1 wird geleert (S36).
Der Speicherzähler i für die Anzahl der Daten wird geleert (S37).
Der Datenspeicherende-Merker Flag 2 wird gesetzt (S38).
Schließlich wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 6 die Berechnung der Kraftstoffeinspritzverzögerung ΔTd(n) aus den gespeicherten Daten des Common-Rail-Drucks Pf erläutert.
Die Daten werden gefiltert (S40). Die am Drucksensor 13 erfassten Daten des Common-Rail-Drucks Pf enthalten üblicherweise ein Rauschen und deshalb werden die Daten einer Filterverarbeitung mit einem Tiefpassfilter oder dergleichen unterzogen.
Eine Differenzierung des Common-Rail-Drucks Pf nach der Zeit wird durchgeführt, um die Druckveränderung des Common-Rail-Drucks Pf zu ermitteln (S41). Da die erfassten Daten des Common-Rail-Drucks Pf diskrete Daten bezüglich der Zeit sind, kann die Differenzierungsberechnung mit den endlichen Differenzen zwischen allen angrenzenden Daten durchgeführt werden.
Es wird ein Zeitpunkt T₃ ermittelt, an dem der Common-Rail-Druck Pf der erste kleinste Wert nach dem Beginn dessen Druckabfalls wird, da die erfasste Population von Daten begonnen wird, nachdem der Anstieg des Steuerimpuls erfasst worden ist (S42).
Eine Näherungsgerade Ld, die in 1 mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist, der Common-Rail-Druckdaten auf einem Zeitabschnitt vom Zeitpunkt T₀ des Anstiegs des Steuerim pulses bis zum Zeitpunkt T₃ wird durch die Regressionsgleichung ersten Grades berechnet (S43). D.h. die Näherungsgerade Ld der Druckabfallkurve des Common-Rail-Drucks Pf wird bezüglich der Common-Rail-Druckveränderung, die sich vom Zeitpunkt T₀ des Anstiegs des Steuerimpulses bis zum Zeitpunkt T₃ erstreckt, durch die Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate berechnet.
Ein Zeitpunkt P₁ wird berechnet, an dem die Differenz zwischen der Näherungsgeraden Ld und dem Common-Rail-Druck nach Filterung den größten Wert annimmt. Der Zeitpunkt P₁ wird als Zeitpunkt T₂ des Beginns des Druckabfalls im Common-Rail-Druck gekennzeichnet (S44).
Durch Berechnen der Einspritzverzögerung ΔTd(n) die sich nämlich aus der Formel ΔTd(n) = f(T2, Pf, n) (S45)ergibt, wird die Einspritzverzögerung ΔTd(n) durch eine Funktion von drei Variablen gekennzeichnet, oder der Zeit T₂ bei P₁, wo die Differenz zwischen der Näherungsgeraden Ld und dem Common-Rail-Druck Pf den größten Wert annimmt, des Common-Rail-Drucks Pf und der Zylinderzahl n, und kann deshalb durch Zuordnen der Werte, die tatsächlich bei den oben beschriebenen Schritten ermittelt wurden, zu den zugehörigen Variablen in der Funktion f berechnet werden. Der Beginn der Kraftstoffeinspritzung tendiert dazu, verzögert zu sein, da der Zeitpunkt T₂ später wird. Darüber hinaus ist die Einspritzverzögerung ΔTd(n) darauf bezogen, wie weit die Zylinderzahl n vom Drucksensor entfernt ist, und zwar je weiter der Zylinder vom Common-Rail-Drucksensor entfernt, desto größer ist die Einspritzverzögerung ΔTd(n). Neben dem Zeitpunkt T₂ und der Zylinderzahl n kann berücksichtigt werden, dass die Einspritzverzögerung ΔTd(n) durch die Unterschiede bei den Übertragungsgeschwindigkeiten der Druckwellen aufgrund des Größenunterschieds des Common-Rail-Drucks Pf vor dem Beginn des Druckabfalls im Common-Rail-Druck beeinflusst wird. Nimmt man nun an, dass keine oder nur wenig Einfluss der Größendifferenz des Common-Rail-Drucks Pf existiert, kann die Einspritzverzögerung ΔTd(n) durch die Formel ΔTd (n) = f (T2, n)berechnet werden. Obwohl der Steuerimpuls, die Kraftstoffeinspritzleistung und der Common-Rail-Druck in den oben beschriebenen Ausführungsformen bezüglich des zeitlichen Verlaufs erläutert wurden, können andere Parameter wie z.B. der Kurbelwinkel verwendet werden, so lange sie im wesentlichen einen zeitlichen Verlauf darstellen.

Claims

Kraftstoffeinspritzverfahren für einen Motor, das die Schritte aufweist; Speichern eines mittels einer Kraftstoffversorgungspumpe (8) zugeführten Kraftstoffs in einer Common-Rail (2), Einspritzen des Kraftstoffs aus der Common-Rail (2) in Verbrennungskammern durch in Injektoren ausgebildeten Einspritzlöchern, die mit Einspritzsteuersignalen angesteuert werden, Treffen einer Entscheidung über einen Basis-Solleinspritzzeitpunkt (Tb) in Übereinstimmung mit den derzeitigen Motorbetriebsbedingungen unter Verwendung von Basis-Solleinspritzzeitpunktinformation (Tb), die zuvor gemäß der Motorbetriebsbedingungen definiert wurde, Ermitteln einer Einspritzverzögerung (ΔTd), die sich von einem Ausgabezeitpunkt (T₀) des Einspritzsteuersignals bis zu einem Einspritzzeitpunkt erstreckt, zu dem der Beginn der Kraftstoffeinspritzung ausgelöst wird, durch eine zuvor definierte Funktion einer Variablen einer Zeit, zu der ein Druckabfall im Common-Rail-Druck mindestens nach dem Beginn der Kraftstoffeinspritzung beginnt, und Treffen einer Entscheidung über die Ausgabe des Einspritzsteuersignals gemäß dem Basis-Solleinspritzzeitpunkt (Tb) und der Einspritzverzögerung (ΔTd), wobei der Ausgabezeitpunkt (T₀) des Einspritzsteuersignals für die neue Kraftstoffeinspritzung in den Injektoren (1) zu einer Zeit festgestellt wird, die um die Einspritzverzögerung (ΔTd) zurückliegt, die bei der letzten Kraftstoffeinspritzung in den Injektoren (1) aus dem Basis-Solleinspritzzeitpunkt (Tb) ermittelt wurde, wobei der Zeitpunkt des Beginns des Druckabfalls im Common-Rail-Druck als Zeit definiert ist, zu der eine Dif ferenz zwischen einem Druckwert und einer Näherungsgerade (Ld) den größten Wert annimmt, wobei man den Druckwert durch einen Filterungsprozess der Wellenformen des erfassten Common-Rail-Drucks ermittelt, und die Näherungsgerade (Ld) mit Bezug auf eine Kurve berechnet wird, die für die Koordinaten Zeit und Druckdaten dargestellt ist, durch die Verwendung der Druckdaten, die von einem vorbestimmten Zeitpunkt (T₂) vor dem Druckabfall im Common-Rail-Druck bis zu einem Zeitpunkt (T₃) von mindestens dem ersten kleinsten Wert nach dem Beginn des Druckabfalls reicht.
Kraftstoffeinspritzverfahren für einen Motor nach Anspruch 1, wobei der Ausgabezeitpunkt (T₀) des Einspritzsteuersignals für jeden der Injektoren (1) bestimmt wird, wohingegen die Einspritzverzögerung (ΔTd) ungefähr aus dem Ausgabezeitpunkt des Einspritzsteuersignals bis zum Kraftstoffeinspritzzeitpunkt individuell für jeden Injektor ermittelt wird.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Motor mit; einer Common-Rail (2) zum Speichern von Kraftstoff, der durch die Wirkung einer Kraftstoffversorgungspumpe (8) eingepresst wird, Injektoren (1) mit Einspritzlöchern, durch die der Kraftstoff aus der Common-Rail (2) in Verbrennungskammern eingespritzt wird, Mitteln zum Überwachen der Motorbetriebsbedingungen, einem Drucksensor (13) zum Überwachen eines Drucks in der Common-Rail (2), und einer Steuereinrichtung (12) zum Bestimmen eines Basis-Solleinspritzzeitpunkts (Tb) entsprechend der momentanen Motorbetriebsbedingungen durch Verwendung von Basis-Solleinspritzzeitpunktinformation (Tb), die vorher gemäß der mit den Motorbetriebsüberwachungsmitteln erfassten Motorbetriebsbedingungen definiert wurde, und darüber hinaus zum Versorgen der Injektoren (1) mit dem Einspritzsteuersignal gemäß dem Basis- Solleinspritzzeitpunkt (Tb), wobei die Steuereinrichtung (12) eine Einspritzverzögerung (ΔTd) ermittelt, die vom Ausgabezeitpunkt (T₀) des Einspritzsteuersignals bis zu einem Einspritzzeitpunkt (Tb) reicht, an dem der Beginn der Kraftstoffeinspritzung veranlasst wird, durch eine vorher definierte Funktion einer Variablen einer Zeit (T₂), zu der ein Druckabfall im Common-Rail-Druck mindestens nach dem Beginn der Kraftstoffeinspritzung beginnt, und eine Entscheidung über die Ausgabe des Einspritzsteuersignals entsprechend dem Basis-Solleinspritzzeitpunkt (Tb) und der Einspritzverzögerung (ΔTd) trifft, wobei die Steuereinrichtung (12) eine Zeit definiert, die um die Einspritzverzögerung (ΔTd) zurück reicht, die bei der letzten Kraftstoffeinspritzung in den Injektoren (1) aus der Basis-Solleinspritzung als dem Ausgabezeitpunkt (T₀) des Einspritzsteuersignals für die neue Kraftstoffeinspritzung in den Injektoren (1) ermittelt wurde, wobei die Steuereinrichtung (12) eine Zeit definiert, zu der eine Differenz zwischen einem Druckwert und einer Näherungsgerade (Ld) den größten Wert annimmt, als den Zeitpunkt des Beginns des Druckabfalls im Common-Rail-Druck, wobei der Druckwert durch einen Filterungsprozess von Wellenformen des erfassten Common-Rail-Drucks ermittelt wird, und die Näherungsgerade (Ld) bezüglich einer Kurve berechnet wird, die mit den Koordinaten Zeit und Druckwert dargestellt wird, durch die Verwendung von Druckwerten, die von einem vorbestimmten Zeitpunkt (T₂) vor dem Druckabfall im Common-Rail-Druck bis zu einem Zeitpunkt (T₃) von mindestens dem ersten kleinsten Wert nach dem Beginn des Druckabfalls reichen.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Motor nach Anspruch 3, wobei der Ausgabezeitpunkt (T₀) des Einspritz steuersignals für jeden der Injektoren (1) bestimmt wird, wohingegen die Einspritzverzögerung (ΔTd) ungefähr vom Ausgabezeitpunkt (T₀) des Einspritzsteuersignals bis zum Kraftstoffeinspritzzeitpunkt individuell für jeden Injektor ermittelt wird.