DE102008000916A1

DE102008000916A1 - Verbrennungssteuerungsvorrichtung für direkt einspritzende Kompressionszündungskraftmaschine und Kraftmaschinensteuerungssystem dafür

Info

Publication number: DE102008000916A1
Application number: DE102008000916A
Authority: DE
Inventors: Akikazu Kariya Kojima; Hiroshi Kariya Haraguchi; Youhei Kariya Morimoto; Tokuji Kariya Kuronita; Satoru Kariya Sasaki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-04-02
Filing date: 2008-04-01
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2028-04-02
Also published as: DE102008000916B4; US8175789B2; US20080243358A1

Abstract

Als Verbrennungssteuerungsvorrichtung für eine direkt einspritzende Kompressionszündungskraftmaschine werden ein Programm zum Erfassen eines Zündzeitpunkts einer Haupteinspritzung Mn (Hauptzündzeitpunkt), ein Programm zum Korrigieren eines Befehlswerts eines Haupteinspritzungsausführungszeitpunkts in eine Richtung zu der Seite, auf der ein Erfassungswert (Zeitpunkt t10) in einen vorgegebenen Bereich (Schwellenwert TH11 bis Schwellenwert TH12) konvergiert wird, ein Programm zum Feststellen, ob sich der korrigierte Befehlswert innerhalb eines vorgegebenen Bereichs (Bereich, der einem Feststellungswert TH13 entspricht) befindet, und ein Programm zum Korrigieren eines mit einer Einspritzmenge einer Piloteinspritzung Pt in Beziehung stehenden Befehlswerts beruhend auf der Tatsache, ob sich der Befehlswert auf einer Verzögerungsseite oder einer Vorlaufseite des Bereichs befindet, wenn festgestellt wird, dass sich der Befehlswert nicht innerhalb des Bereichs befindet, verwendet.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungssteuerungsvorrichtung für eine direkt einspritzenden Kompressionszündungskraftmaschine, die in einem Kraftmaschinensystem mit einer Kompressionszündungskraftmaschine und einem Kraftstoffeinspritzventil zur Direkteinspritzung eingesetzt wird, um den Betrieb von mindestens einem Stellglied in dem System zu steuern. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Kraftmaschinensteuerungssystem, das die Verbrennungssteuerungsvorrichtung für die direkt einspritzende Kompressionszündungskraftmaschine enthält.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In einer Kraftmaschine für ein Fahrzeug (insbesondere in einer Brennkraftmaschine) wird in einem vorgegebenen Zylinder innerhalb einer Brennkammer Kraftstoff, der von einem Kraftstoffeinspritzventil (Einspritzvorrichtung) eingespritzt wurde, gezündet und verbrannt, und an einer vorgegebenen Abtriebswelle (Kurbelwelle) wird ein Drehmoment (Leistung) erzeugt. In einem Dieselmotor für ein Fahrzeug erfolgt vor oder nach einer Haupteinspritzung eine Nebeneinspritzung, um Kraftstoff mit einer geringeren Menge als die der Haupteinspritzung einzuspritzen, was als Mehrstufeneinspritzung bezeichnet wird. Um Geräusche bei der Kraftstoffverbrennung und eine NOx-Emission zu verringern, kann vor der Haupteinspritzung eine Piloteinspritzung oder Voreinspritzung mit einer geringen Einspritzmenge durchgeführt werden. Des Weiteren kann nach der Haupteinspritzung zum Zwecke der Aktivierung einer diffusiven Verbrennung und der Verringerung von Partikeln (PM) eine Nacheinspritzung durchgeführt werden (die zu einem Einspritzzeitpunkt während der Kraftstoffverbrennung nahe der Haupteinspritzung erfolgt). Andernfalls kann zum Zwecke der Aktivierung eines Katalysators durch das Anheben der Abgastemperatur und/oder der Zufuhr einer reduzierenden Komponente eine Post-Einspritzung durchgeführt werden (die viel später als die Haupteinspritzung zu einem Einspritzzeitpunkt nach Abschluss der Verbrennung erfolgt). Die Kraftstoffzufuhr zu einer Kraftmaschine erfolgt bei der Kraftmaschinensteuerung in den letzten Jahren unter Verwendung einer dieser verschiedenen Einspritzungen oder einer beliebigen Kombination davon.
In einem System, das eine solche Mehrstufeneinspritzung verwendet, wird die Einspritzung durch Umgebungsbedingungen beeinflusst, da die Nebeneinspritzung nur mit einer geringen Kraftstoffmenge erfolgt. Zum Beispiel ändert sich bei einer instabilen Verbrennung, etwa einer Kompressionszündungsverbrennung mit vorgemischter oder homogener Ladung (PCCI-Verbrennung oder HCCI-Verbrennung), leicht die Verbrennungsmenge des durch eine Piloteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs (Pilotverbrennungsmenge). Die Pilotverbrennungsmenge schwankt z. B. durch den Einfluss einer Störung (Kraftstoffeigenschaft, Einlasstemperaturänderung und dergleichen). Wenn es zu einer solchen Schwankung der Pilotverbrennungsmenge kommt, wird auch das Verbrennungsverhalten des durch eine Haupteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs (Hauptverbrennungsmenge, Hauptverbrennungszeitpunkt und dergleichen) beeinflusst. Demnach kommt es bei einer Mehrstufeneinspritzungssteuerung leicht zu einem Fehler (einer Verschiebung) beim Verbrennungsverhalten der Hauptverbrennung. Wenn ein solcher Fehler beim Verbrennungsverhalten auftritt, sind eine Emissionsverschlechterung und ein instabiler Verbrennungszustand denkbar.
Wie in der JP-2004-100559 A offenbart ist, wird zum Beispiel eine Vorrichtung vorgeschlagen, die als Zündzeitpunkt von durch eine Haupteinspritzung eingespritztem Hauptkraftstoff einen Hauptzündzeitpunkt (Verbrennungsstartzeitpunkt) berechnet (erfasst), indem ein Zylinderdrucksensor (CPS) verwendet wird, der entsprechend dem Druck in einer Brennkammer (Zylinderdruck) ein Erfassungssignal ausgibt. Bei dieser Vorrichtung wird durch den Zylinderdrucksensor in einem Dieselmotor (direkt einspritzende Kompressionszündungskraftmaschine) als betrachtete Kraftmaschine bei laufender Kraftmaschine ein Zylinderdruck gemessen, wobei der Hauptzündzeitpunkt beruhend auf einem Ausgangssignal von dem Sensor oder genauer gesagt unter Verwendung einer Korrelation zwischen dem Zylinderdruck und einer Wärmeerzeugungsrate erfasst wird. Der gegenwärtige Zielwert kann auf einen gewünschten Wert geregelt werden, indem ein auf den Haupteinspritzungszeitpunkt wirkender Parameter, d. h. ein Befehlswert eines Haupteinspritzungsausführungszeitpunkts für ein Kraftstoffeinspritzventil zur Direkteinspritzung, variabel eingestellt wird, damit die Abweichung zwischen einem Erfassungswert des Haupteinspritzungszeitpunkts und einem gegenwärtigen Zielwert verringert wird.
Die 17A und 17B zeigen das Verbrennungsverhalten (Übergang der Wärmeerzeugungsrate) einer Haupteinspritzung, das von den Erfindern hinsichtlich der in der JP-2004-100559 A offenbarten Vorrichtung experimentell ermittelt wurde. Dabei ist zu beachten, dass die 17A und 17B Zeittafeln sind, die den Übergang eines Einspritzbefehls an das Kraftstoffeinspritzventil (Pulssignal mit einer der Einspritzzeit entsprechenden Pulsbreite) und den Übergang einer Wärmeerzeugungsrate als eine durch die Kraftstoffverbrennung erzeugte Wärmemenge pro Kurbelwinkeleinheit (Abtriebswellendrehwinkeleinheit) zeigen.
Wie in den 17A und 17B gezeigt ist, wird der Hauptzündzeitpunkt als Zündzeitpunkt (Verbrennungsstartzeitpunkt) eines durch eine Haupteinspritzung eingespritzten Hauptkraftstoffs (der Zeitpunkt kann z. B. in der Wellenform einer Wärmeerzeugungsrate als der Zeitpunkt erfasst werden, bei dem sich die Wärmeerzeugungsrate plötzlich um den Kraftstoffzündzeitpunkt herum zur positiven Seite ändert) in Übereinstimmung mit den Kraftstoffeigenschaften (z. B. der Cetanzahl in Leichtöl) geändert. Bei Betrachtung eines Kraftstoffs mit einer geringen Cetanzahl, der in den 17A und 17B durch die Linie L51b mit dem sich abwechselnden einen langen Strich und den zwei kurzen Strichen angegeben ist, ist die Zündungsverzögerungszeit insbesondere unter einer Bedingung, bei der die Temperatur einer Brennkammer wie etwa in einem Niedriglastzustand verhältnismäßig niedrig ist, im Vergleich mit einem Kraftstoff mit einer hohen Cetanzahl, der in den 17A und 17B durch die Linie L51a mit dem sich abwechselnden einen langen und dem einen kurzen Strich angegeben ist, länger und die Wärmeerzeugungsrate geringer.
Die für die Kraftstoffzündung benötigte Zeit ist im Fall des Kraftstoffs mit der geringen Cetanzahl verglichen mit dem Kraftstoff mit der hohen Cetanzahl länger, und die Verbrennungsrate als die durch die Kraftstoffverbrennung erzeugte Wärmemenge pro Kraftstoffmengeneinheit (entspricht der Brennbarkeit) ist im Fall des Kraftstoffs mit der hohen Cetanzahl im Vergleich mit dem Kraftstoff mit der geringen Cetanzahl höher. Im Fall des Kraftstoffs mit der geringen Cetanzahl ist außer der Entzündbarkeit des Kraftstoffs selbst die durch die Piloteinspritzung erzeugte Wärmemenge geringer als im Fall des Kraftstoffs mit der hohen Cetanzahl, und die Entzündbarkeit in dem Zylinder (genau genommen in der Brennkammer) ist geringer als die des Kraftstoffs mit der hohen Cetanzahl.
Im Fall des Kraftstoffs mit der geringen Cetanzahl ist demnach der Zündzeitpunkt (Hauptzündzeitpunkt) der Verbrennung durch die Haupteinspritzung der Zeitpunkt t50b, der später als der Zeitpunkt t50 im Fall des Kraftstoffs mit der hohen Cetanzahl ist. Des Weiteren ist die Zeit (Abstand zwischen beiden Zeitpunkten) von der Pilotkraftstoffzündung (Zeitpunkt t50a) bis zur Hauptkraftstoffzündung (Zeitpunkt t50b) und die Zeit (Hauptzündungsverzögerungszeit) von der Haupteinspritzungsausführung (Start) bis zum Verbrennungsstart (Zündung) im Fall des Kraftstoffs mit der geringen Cetanzahl länger als im Fall des Kraftstoffs mit der hohen Cetanzahl. Im Fall des Kraftstoffs mit der geringen Cetanzahl verringert sich, da die Hauptzündungsverzögerungszeit länger ist, der Druck in der Brennkammer (Zylinderdruck) am Hauptzündzeitpunkt und die Verbrennungsrate (Brennbarkeit). Des Weiteren ist im Fall des Kraftstoffs mit der geringen Cetanzahl verglichen mit dem Fall des Kraftstoffs mit der hohen Cetanzahl auch die maximale Wärmeerzeugungsrate bezogen auf die Haupteinspritzung (die z. B. in der Wellenform der Wärmeerzeugungsrate um den oben beschriebenen Hauptzündzeitpunkt herum als Maximalpunkt erfasst werden kann) geringer.
Je geringer die maximale Wärmeerzeugungsrate bezogen auf die oben beschriebene Haupteinspritzung ist, um so geringer ist demnach im Allgemeinen die Cetanzahl. Wenn also ein Kraftstoff mit einer äußerst geringen Cetanzahl verwendet wird, ist es unmöglich, eine ausreichende Verbrennungsmenge (Wärmeerzeugungsrate) und ein ausreichendes Drehmoment zu erreichen. Dies kann zu einer Emissionsverschlechterung (weißer Rauch oder dergleichen durch eine erhöhte HC-Erzeugungsmenge) und/oder einer Verschlechterung des Fahrverhaltens und schlimmstenfalls zu einer Fehlzündung führen.
Gemäß der in der JP-2004-100559 A offenbarten Vorrichtung haben die Erfinder beruhend auf einer Variablen, die den Haupteinspritzungsausführungszeitpunkt (Einspritzstartzeitpunkt) einstellt, eine Regelung des Haupteinspritzungszeitpunkts durchgeführt, um den Haupteinspritzungszeitpunkt im Fall des Kraftstoffs mit der geringen Cetanzahl auf etwa den gleichen Zeitpunkt wie im Fall des Kraftstoffs mit der hohen Cetanzahl (Zeitpunkt t50 in den 17A und 17B) zu steuern.
Genauer gesagt wird ein zu dem oben beschriebenen Hauptzündungsausführungszeitpunkt gehöriger Befehlswert (z. B. das in 17A angegebene Pulssignal) von dem unkorrigierten Zeitpunkt t51 aus auf den Zeitpunkt t52 auf der Vorlaufseite korrigiert, um den Erfassungswert des Haupt zündzeitpunkts (des obigen Zeitpunkts t50b), der anhand des Ausgangssignals von dem Zylinderdrucksensor ermittelt wird, auf den Zeitpunkt t50, der weiter auf der Vorlaufseite liegt, zu steuern. Bei diesem Aufbau kann der Hauptzündzeitpunkt im Fall des Kraftstoffs mit der geringen Cetanzahl auf den Zeitpunkt t50 (auf die durchgehende Linie L52 in den 17A und 17B) gesteuert werden. Dabei ist hinsichtlich der Korrektur des oben beschriebenen Haupteinspritzungsausführungszeitpunkts (streng genommen des Befehlswerts des Haupteinspritzungsausführungszeitpunkts) zu beachten, dass auch der Piloteinspritzungsausführungszeitpunkt in Übereinstimmung mit der Änderung (Korrektur) des Haupteinspritzungsausführungszeitpunkts auf einen Zeitpunkt weiter auf der Vorlaufseite geändert (korrigiert) wird, um einen konstanten (oder vorgegebenen) Abstand zwischen beiden Einspritzungen beizubehalten.
Wenn jedoch im Fall des Kraftstoffs mit der geringen Cetanzahl die oben beschriebene Steuerung (Regelung des Hauptzündzeitpunkts) erfolgt, ist die Hauptzündungsverzögerungszeit länger als im Fall des Kraftstoffs mit der hohen Cetanzahl, da die Verbrennungsrate nicht ausreichend durch die Piloteinspritzung erhöht werden kann. Wenn der oben beschriebene Haupteinspritzungsausführungszeitpunkt (Einspritzstartzeitpunkt) zu sehr vorverlegt wird, wird demnach zum Hauptzündzeitpunkt (dem Zeitpunkt t50 in den 17A und 17B) außer unverbranntem Kraftstoff bei der Piloteinspritzung eine große Menge Kraftstoff, die vom Start der Haupteinspritzung an eingespritzt wurde, auf einmal gezündet und verbrannt, wie durch die durchgehende Linie L52 in den 17A und 17B angegeben ist. Dies kann zu einer übermäßigen Wärmeerzeugung und einem übermäßigen Anstieg des Zylinderdrucks führen. Falls ein solcher übermäßiger Zylinderdruckanstieg auftritt, können Geräusche und/oder Erschütterungen auftreten, oder es kann andernfalls ein Stoß jenseits der mechanischen Festigkeit des Zylinders auf den Zylinder aufgebracht werden, was schlimmstenfalls die Lebensdauer des Zylinders verringern oder zum Zylinderbruch führen kann.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung erfolgte unter Berücksichtigung der obigen Situation und sieht eine Verbrennungssteuerungsvorrichtung für eine direkt einspritzende Kompressionszündungskraftmaschine und ein Kraftmaschinensteuerungssystem vor, die dazu imstande sind, das Verbrennungsverhalten einer Brennkraftmaschine zu verbessern und insbesondere das Verbrennungsverhalten von durch eine Haupteinspritzung zugeführtem Hauptkraftstoff hinsichtlich eines Hauptzündzeitpunkts zu verbessern.
Die Erfindung sieht eine Verbrennungssteuerungsvorrichtung für ein Kraftmaschinensystem vor, das eine Kompressionszündungskraftmaschine, die Kraftstoff beruhend auf einer Kompression in einer Brennkammer in einem Zylinder zündet und verbrennt, um an einer Abtriebswelle Leistung zu erzeugen, und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum direkten Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennkammer aufweist. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung steuert den Betrieb von mindestens einem Stellglied in dem System. Die Steuerungsvorrichtung enthält Folgendes: eine Zündzeitpunkt-Erfassungseinrichtung, um einen Hauptzündzeitpunkt als Zündzeitpunkt (Verbrennungsstartzeitpunkt) von Hauptkraftstoff, der durch eine Haupteinspritzung vorwiegend zur Erzeugung von Leistung an der Abtriebswelle eingespritzt wurde, oder einen mit dem Zeitpunkt korrelierten Parameter, z. B. einen Zeitpunkt, der einen vorgegebenen Punkt in einer Wellenform einer Wärmeerzeugungsrate als eine Wärmeerzeugungsmenge pro vorgegebener Zeit angibt, zu erfassen; eine erste Korrektureinrichtung, um einen ersten Befehlswert als einen Befehlswert eines Haupteinspritzungsausführungszeitpunkts an das Kraftstoffeinspritzventil in eine Richtung zu der Seite zu korrigieren, auf der ein Erfassungswert durch die Zündzeitpunkt-Erfassungseinrichtung in einen vorgegebenen Bereich, z. B. in einen feststehenden Bereich oder einen Bereich, der in Übereinstimmung mit einem Kraftmaschinenlaufzustand zu dieser Zeit oder dergleichen variabel eingestellt wird, konvergiert wird; eine Feststellungseinrichtung, um anhand z. B. des ersten Befehlswerts selbst oder eines Parameters, der sich in Übereinstimmung mit dem ersten Befehlswert ändert, festzustellen, ob sich der durch die erste Korrektureinrichtung korrigierte erste Befehlswert innerhalb eines ersten zulässigen Bereichs als einen vorgegebenen Bereich befindet oder nicht; eine zweite Korrektureinrichtung, um unter Befehlswerten an die Stellglieder in dem System einen zweiten Befehlswert als einen vorgegebenen, von dem ersten Befehlswert verschiedenen Befehlswert (es kann eine Art von Befehlswert oder es können mehrere Arten von Befehlswerten verwendet werden) zu korrigieren, wenn die Feststellungseinrichtung feststellt, dass sich der erste Befehlswert nicht innerhalb des ersten zulässigen Bereichs befindet, um so den Erfassungswert durch die Zündzeitpunkt-Erfassungseinrichtung in Übereinstimmung mit der Tatsache, ob sich der erste Befehlswert auf einer Verzögerungsseite oder einer Vorlaufseite befindet, in eine gleiche Richtung zur Verzögerungsseite oder Vorlaufseite zu bewegen.
Die Erfinder haben festgestellt, dass der Haupteinspritzungszeitpunkt mit dem Kraftstoffeinspritzventil in einen Bereich (erster zulässiger Bereich) konvergiert werden kann, der zu keinen Unannehmlichkeiten wie Geräuschen führt, indem der Haupteinspritzungszeitpunkt durch Korrigieren nicht nur des Befehlswerts (ersten Befehlswerts) des Haupteinspritzungszeitpunkts an das Kraftstoffeinspritzventil, sondern auch eines anderen Befehlswerts (zweiten Befehlswerts) als des obigen Befehlswerts unter den Befehlswerten an die Stellglieder in dem System gesteuert wird, und erfanden die oben beschriebene Vorrichtung. Das heißt, dass, wenn der Haupteinspritzungszeitpunkt bei diesem Aufbau zu sehr vorverlegt wird (oder zu sehr verzögert wird), um den Hauptzündzeitpunkt vorzuverlegen (oder zu verzögern) und die Feststellungseinrichtung feststellt, dass sich der erste Befehlswert nicht innerhalb des ersten zulässigen Bereichs befindet (übermäßig von einer erwarteten Position verschoben ist), kann der Hauptzündzeitpunkt nachrangig unter Verwendung eines anderen Parameters variabel in der gleichen Richtung wie die Verschiebungsrichtung des Haupteinspritzungszeitpunkts gesteuert werden. Diese nachrangige Steuerung unter Verwendung des anderen Parameters bringt den Haupteinspritzungszeitpunkt mit dem Kraftstoffeinspritzventil zurück in den zulässigen Bereich. Gemäß dieser Vorrichtung kann auf diese Weise der Hauptzündzeitpunkt gesteuert werden, während sich der Haupteinspritzungszeitpunkt mit dem Kraftstoffeinspritzventil um einen vorgegebenen Bereich (ersten zulässigen Bereich) herum befindet, wobei das Verbrennungsverhalten der Brennkraftmaschine verbessert werden kann und insbesondere das Verbrennungsverhalten hinsichtlich des Hauptzündzeitpunkts des durch die Haupteinspritzung zugeführten Hauptkraftstoffs verbessert werden kann.
Insbesondere ist es vorteilhaft, dass die Vorrichtung außerdem eine Einrichtung enthält, um wiederholt eine Abfolge von Verarbeitungen, eine Korrekturverarbeitung durch die erste Korrektureinrichtung, eine Feststellungsverarbeitung durch die Feststellungseinrichtung und eine Korrekturverarbeitung durch die zweite Korrektureinrichtung, durchzuführen, während eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist (z. B. stets bei laufender Kraftmaschine durchführen). Jedes Mal, wenn bei diesem Aufbau der erste Befehlswert (der dem Haupteinspritzungszeitpunkt mit dem Kraftstoffeinspritzventil entspricht) aus dem ersten zulässigen Bereich tritt, wird der erste Befehlswert in den ersten zulässigen Bereich zurückgebracht. Das heißt, dass bei diesem Aufbau der Haupteinspritzungszeitpunkt mit dem Kraftstoffeinspritzventil automatisch in einen vorgegebenen zulässigen Bereich konvergiert werden kann.
Des Weiteren ist es hinsichtlich dieses Aufbaus vorteilhaft, dass die zweite Korrektureinrichtung den zweiten Befehlswerts jedes Mal, wenn die Feststellungseinrichtung feststellt, dass sich der erste Befehlswert nicht innerhalb des ersten zulässigen Bereichs befindet, kumulativ um einen vorgegebenen Änderungsbetrag (z. B. einen festen Wert oder einen variablen Wert in Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Parameter) ändert. Bei diesem Aufbau kann der Haupteinspritzungszeitpunkt mit dem Kraftstoffeinspritzventil genau in einen vorgegebenen zulässigen Bereich konvergiert werden.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass die Verbrennungssteuerungsvorrichtung für die direkt einspritzende Kompressionszündungskraftmaschine Folgendes enthält: eine kumulative Feststellungseinrichtung, um festzustellen, ob ein Integralwert des durch die zweite Korrektureinrichtung kumulierten Änderungsbetrags eine zulässige Obergrenze überschritten hat; und eine Einrichtung, um eine Haupteinspritzungszeitpunktsteuerung durch Korrektur eines vorgegebenen, von dem ersten Befehlswert und dem zweiten Befehlswert verschiedenen Befehlswerts unter den Befehlswerten an die Stellglieder in dem System oder eine vorgegebene Ausfallsicherungsverarbeitung durchzuführen, wenn die kumulative Feststellungseinrichtung feststellt, dass der Integralwert des Änderungsbetrags die zulässige Obergrenze überschritten hat. Bei diesem Aufbau können Unannehmlichkeiten aufgrund einer Steuerungsverschiebung durch die zweite Korrektureinrichtung noch besser verhindert oder unterdrückt werden. Wenn der Hauptzündzeitpunkt mit dem von den ersten und zweiten Befehlswerten verschiedenen Befehlswert auf einen passenden Wert gesteuert werden kann, kann die Hauptzündzeitpunktsteuerung ausgeführt werden. Wenn die Hauptzündzeitpunktsteuerung nicht ausgeführt werden kann (ein solcher Befehlswert existiert nicht), wird eine vorgegebene Ausfallsicherungsverarbeitung durchgeführt, um so über die Situation zu informieren oder irgendeine Gegenmaßnahme zu ergreifen. Dabei ist zu beachten, dass als Ausfallsicherungsverarbeitung eine Verarbeitung zum Speichern eines Diagnosecodes in einem nicht flüchtigen Speicher, eine Verarbeitung zum Einschalten einer vorgegebenen Warnlampe oder eine Verarbeitung zum Abgeben eines warnenden Klangs (einer vorgegebenen Musik, einer Botschaft oder dergleichen) oder dergleichen eingesetzt werden kann.
Wie oben beschrieben wurde, werden die Unannehmlichkeiten, etwa eine plötzliche Wärmeerzeugung und in Erweiterung dessen das Auftreten von Geräuschen aufgrund einer auf einmal erfolgenden Verbrennung einer großen Menge Kraftstoff, durch den unverbrannten Kraftstoff verursacht, der durch eine Vorabnebeneinspritzung (z. B. eine sogenannte Piloteinspritzung) eingespritzt wurde, um in einem Verbrennungszyklus der Kraftmaschine vor der Haupteinspritzung Kraftstoff (mit z. B. einer geringeren Menge als bei der Haupteinspritzung) einzuspritzen. Es ist demnach besonders vorteilhaft, dass die Steuerungsvorrichtung für die direkt einspritzende Kompressions zündungskraftmaschine außerdem eine Vorabnebeneinspritzung-Ausführungseinrichtung (z. B. eine Einspritzvorrichtung mit einem Einspritzkennfeld, das Werte für eine Piloteinspritzung enthält) zum Durchführen einer solchen Vorabnebeneinspritzung (z. B. einer Piloteinspritzung oder einer Voreinspritzung) enthält.
In diesem Fall ist es vorteilhaft, dass unter Befehlswerten an das Kraftstoffeinspritzventil der zweite Befehlswert ein Befehlswert ist, der mit einer Einspritzform (z. B. der Anzahl an Einspritzschritten, dem Einspritzzeitpunkt oder der Einspritzmenge) der Vorabnebeneinspritzung (z. B. der sogenannten Piloteinspritzung) in Beziehung steht, die durch die Vorabnebeneinspritzung-Ausführungseinrichtung durchgeführt wird. Bei diesem Aufbau kann die zweite Korrektureinrichtung leichter und genauer realisiert werden.
Des Weiteren ist es in diesem Fall vorteilhaft, dass unter Befehlswerten an das Kraftstoffeinspritzventil der zweite Befehlswert ein Befehlswert ist, der mit einer Einspritzmenge einer Einstufen-Vorabnebeneinspritzung in Beziehung steht, die durch die Vorabnebeneinspritzung-Ausführungseinrichtung durchgeführt wird.
Gemäß dem Experiment und dergleichen durch die Erfinder korrelieren der Hauptzündzeitpunkt und die Einspritzmenge der Vorabnebeneinspritzung gut miteinander, wenn vor der Haupteinspritzung als Vorabnebeneinspritzung die Einstufeneinspritzung (z. B. die oben beschriebene Piloteinspritzung) durchgeführt wird (siehe 4A bis 4E). Demnach ist der oben beschriebene Aufbau vorteilhaft, um die zweite Korrektureinrichtung einfacher und genauer zu realisieren.
Des Weiteren ist es vorzuziehen, dass, wenn die erste Korrektureinrichtung den Haupteinspritzungsausführungszeitpunkt zur Vorlaufseite oder zur Verzögerungsseite korrigiert, der Vorabnebeneinspritzung-Ausführungszeitpunkt in die gleiche Richtung wie die Vorlauf- oder Verzögerungsrichtung geändert wird. In diesem Fall ist es wünschenswert, den Ausführungszeitpunkt der Vorabnebeneinspritzung um den gleichen Betrag zur Vorlauf- oder Verzögerungsseite wie der auf der Vorlauf- oder Verzögerungsseite des Ausführungszeitpunkts der Haupteinspritzung zu ändern.
Bei diesem Aufbau kann zwischen der Vorabnebeneinspritzung und der Haupteinspritzung ein gewünschter Abstand (Einspritzabstand) beibehalten werden. Wenn der Druck innerhalb des Kraftstoffeinspritzventils entsprechend der Ausführung der Vorabnebeneinspritzung schwankt, kann demnach eine Schwankung der Haupteinspritzmenge aufgrund der Druckschwankung unterdrückt werden. In dem Fall, dass die Vorabnebeneinspritzung und die Haupteinspritzung beide durchgeführt wird, kann die Haupteinspritzmenge auch dann, wenn der Haupteinspritzungsausführungszeitpunkt geändert wird, um den Zündzeitpunkt der Haupteinspritzung zu steuern, geeignet gesteuert werden, und es kann eine stabile Kraftstoffeinspritzsteuerung realisiert werden.
Dabei ist zu beachten, dass als der zweite Befehlswert ein beliebig anderer Parameter als die oben beschriebene Vorabnebeneinspritzung eingesetzt werden kann.
Zum Beispiel kann ein Parameter verwendet werden, der auf den Zylinderdruck bei der Zündung (je höher der Druck ist, umso höher ist die Entzündbarkeit), die Zylindertemperatur bei der Zündung (je höher die Temperatur ist, umso höher ist die Entzündbarkeit), den Mischungsgrad des Luft-Kraftstoff-Gemisches bei der Zündung (je näher sich der Mischungsgrad bei einem ausreichenden Wert befindet, umso höher ist die Entzündbarkeit), den Ansteuerungsbetrag einer Zündhilfsvorrichtung (z. B. einer Glühkerze) (je geringer der Betrag ist, umso höher ist die Entzündbarkeit) und/oder das Sprühmuster des Einspritzventils wirkt.
Des Weiteren ist es vorzuziehen, dass der von der Feststellungseinrichtung verwendete erste zulässige Bereich ein Bereich ist, der durch einen vorgegebenen ersten Bezugswert und einen zulässigen Abweichungsbetrag von dem ersten Bezugswert definiert ist. Die Feststellungseinrichtung stellt (z. B. im Vergleich mit einem vorgegebenen Schwellenwert) fest, ob ein Abweichungsbetrag zwischen dem durch die erste Korrektureinrichtung korrigierten ersten Befehlswert und dem ersten Bezugswert kleiner als der zulässige Abweichungsbetrag ist oder nicht, und stellt fest, dass sich der erste Befehlswert innerhalb des ersten zulässigen Bereichs befindet, wenn der Abweichungsbetrag kleiner als der zulässige Abweichungsbetrag ist.
Im Allgemeinen wird für den Haupteinspritzungsausführungszeitpunkt ein Zielwert (ein vorgegebener Bezugswert) eingestellt, und es wird ein noch mehr vorzuziehendes Verbrennungsverhalten erzielt, je näher sich der Haupteinspritzungsausführungszeitpunkt am Zielwert befindet, d. h. je geringer die Distanzierung (der Verschiebungsbetrag) zwischen dem Haupteinspritzungsausführungszeitpunkt und dem Zielwert ist. Demnach ist der obige Aufbau vorteilhaft, um den ersten zulässigen Bereich leicht und genau einzustellen.
In diesem Fall ist es vorteilhaft, dass der von der Feststellungseinrichtung verwendete erste Bezugswert ein Anfangswert eines Einspritzsteuerungskennfelds ist, in dem der Befehlswert an das Kraftstoffeinspritzventil mit einem vorgegebenen Parameter verknüpft ist, der zur Kraftmaschine in Beziehung steht. Bei üblicher Fahrzeugkraftmaschinensteuerung wird ein Einspritzsteuerungskennfeld eingesetzt, das im Allgemeinen in einem ROM gespeichert ist. Demnach hat ein Aufbau, der ein solches Kennfeld verwenden, eine hohe Brauchbarkeit als ein Aufbau, der den ersten zulässigen Bereich einstellt.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass die Zündzeitpunkt-Erfassungseinrichtung den Hauptzündzeitpunkt oder einen mit dem Hauptzündzeitpunkt korrelierenden Parameter beruhend auf dem Erfassungssignal erfasst, das von dem Zylinderdrucksensor ausgegeben wird. Bei diesem Aufbau, der eine hohe Brauchbarkeit hat, kann der oben beschriebene Hauptzündzeitpunkt oder ein mit dem Zeitpunkt korrelierender Parameter mit hoher Präzision erfasst werden.
Um die Brauchbarkeit und Erfassungspräzision zu verbessern, ist es des Weiteren vorteilhaft, dass die Zündzeitpunkt-Erfassungseinrichtung beruhend auf dem von dem Zylinderdrucksensor ausgegebenen Erfassungssignal einen Datenübergang (eine sogenannte Wellenform) einer Wärmeerzeugungsrate als eine Wärmeerzeugungsmenge pro vorgegebener Zeit (z. B. pro Zeiteinheit oder pro Zahl an Abtriebswellenumdrehungen) ermittelt und den Hauptzündzeitpunkt oder den mit dem Hauptzündzeitpunkt korrelierenden Parameter beruhend auf dem ermittelten Datenübergang erfasst.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Verbrennungssteuerungsvorrichtung für eine direkt einspritzende Kompressionszündungskraftmaschine vorgesehen, die bei einem Kraftmaschinensystem, das eine Kompressionszündungskraftmaschine, die Kraftstoff beruhend auf einer Kompression in einer Brennkammer in einem Zylinder zündet und verbrennt, um an einer Abtriebswelle Leistung zu erzeugen, und ein Kraftstoffeinspritzventil zur Direkteinspritzung aufweist, das den Kraftstoff der Brennkammer direkt einspritzend zuführt, zum Einsatz gelangt, um den Betrieb mindestens eines Stellglieds in dem System zu steuern, und Folgendes umfasst: eine Zündzeitpunkt-Erfassungseinrichtung, um einen Hauptzündzeitpunkt als Zündzeitpunkt von Hauptkraftstoff, der durch eine Haupteinspritzung vorwiegend zur Erzeugung von Leistung an der Abtriebswelle eingespritzt wurde, oder einen mit dem Zeitpunkt korrelierenden Parameter zu erfassen; eine Zulassungsbedingung-Feststellungseinrichtung, um festzustellen, ob eine vorgegebene Zulassungsbedingung erfüllt ist oder nicht; und eine erste Korrektureinrichtung, um nur dann, wenn die Zulassungsbedingung-Feststellungseinrichtung feststellt, dass die Zulassungsbedingung erfüllt ist, einen ersten Befehlswert als einen Befehlswert eines Haupteinspritzungsausführungszeitpunkts an das Kraftstoffeinspritzventil in eine Richtung zu der Seite zu korrigieren, auf der ein von der Zündzeitpunkt-Erfassungseinrichtung ausgegebener Erfassungswert in einen vorgegebenen Bereich konvergiert wird.
Des Weiteren ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine Verbrennungssteuerungsvorrichtung für eine direkt einspritzende Kompressionszündungskraftmaschine vorgesehen, die bei einem Kraftmaschinensystem, das eine Kompressionszündungskraftmaschine, die Kraftstoff beruhend auf einer Kompression in einer Brennkammer in einem Zylinder zündet und verbrennt, um an einer Abtriebswelle Leistung zu erzeugen, und ein Kraftstoffeinspritzventil zur Direkteinspritzung aufweist, das den Kraftstoff der Brennkammer direkt einspritzend zuführt, zum Einsatz gelangt, um den Betrieb mindestens eines Stellglieds in dem System zu steuern, und Folgendes umfasst: eine Zündzeitpunkt-Erfassungseinrichtung, um einen Hauptzündzeitpunkt als Zündzeitpunkt von Hauptkraftstoff, der durch eine Haupteinspritzung vorwiegend zur Erzeugung von Leistung an der Abtriebswelle eingespritzt wurde, oder einen mit dem Zeitpunkt korrelierenden Parameter zu erfassen; eine erste Korrektureinrichtung, um einen ersten Befehlswert als einen Befehlswert eines Haupteinspritzungsausführungszeitpunkts an das Kraftstoffeinspritzventil in eine Richtung zu der Seite zu korrigieren, auf der ein Erfassungswert durch die Zündzeitpunkt-Erfassungseinrichtung innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt; eine Zulassungsbedingung-Feststellungseinrichtung, um festzustellen, ob eine vorgegebene Zulassungsbedingung erfüllt ist oder nicht; und eine Einrichtung, um dann, wenn die Zulassungsbedingung-Feststellungseinrichtung feststellt, dass die Zulassungsbedingung nicht erfüllt ist, eine Aktualisierung eines Korrekturkoeffizienten durch die erste Korrektureinrichtung zu verhindern oder zu begrenzen, bis die vorgegebene Bedingung (z. B. die Zulassungsbedingung) erfüllt ist.
Wenn die Zulassungsbedingung in den obigen Vorrichtungen nicht erfüllt ist, wird eine Korrektur (Aktualisierung des Korrekturkoeffizienten) des ersten Befehlswerts (des Befehlswerts des Haupteinspritzungsausführungszeitpunkts an das Kraftstoffeinspritzventil) verhindert oder begrenzt. Demnach kann eine Verschlechterung des Verbrennungsverhaltens (Geräusche oder dergleichen) aufgrund einer übermäßigen Korrektur genauer verhindert oder unterdrückt werden.
Genauer gesagt stellt die Zulassungsbedingung-Feststellungseinrichtung fest, ob sich der durch die erste Korrektureinrichtung korrigierte erste Befehlswert inner halb eines ersten zulässigen Bereichs als einen vorgegebenen Bereich befindet, und stellt fest, dass die Zulassungsbedingung erfüllt ist, wenn sich der erste Befehlswert innerhalb des ersten zulässigen Bereichs befindet. Bei diesem Aufbau kann die Verschlechterung des Verbrennungsverhaltens (Geräusche oder dergleichen) aufgrund der Verschiebung des Hauptzündzeitpunkts besser verhindert oder unterdrückt werden.
Des Weiteren ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine Verbrennungssteuerungsvorrichtung für eine direkt einspritzende Kompressionszündungskraftmaschine vorgesehen, die bei einem Kraftmaschinensystem, das eine Kompressionszündungskraftmaschine, die Kraftstoff beruhend auf einer Kompression in einer Verbrennungskammer in einem Zylinder zündet und verbrennt, um an einer Abtriebswelle Leistung zu erzeugen, und ein Kraftstoffeinspritzventil zur Direkteinspritzung aufweist, das den Kraftstoff der Brennkammer direkt einspritzend zuführt, zum Einsatz gelangt, um den Betrieb mindestens eines Stellglieds in dem System zu steuern, um so einen Hauptzündzeitpunkt als Zündzeitpunkt von Hauptkraftstoff zu steuern, der durch eine Haupteinspritzung vorwiegend zur Erzeugung von Leistung an der Abtriebswelle eingespritzt wurde, wobei in einer ausführbaren Form (z. B. als Programm in einer Speichereinheit gespeichert) einzelne Steuerungsgesetze für eine erste Steuerung, um den Hauptzündzeitpunkt durch variables Einstellen eines ersten Befehlswerts als einen Befehlswert eines Haupteinspritzungszeitpunkts an das Kraftstoffeinspritzventil näher an einen Zielwert zu bringen, und eine zweite Steuerung, um den Hauptzündzeitpunkt durch ebenfalls variables Einstellen eines zweiten Befehlswerts als einen vorgegebenen, von dem ersten Befehlswert verschiedenen Befehlswert näher an den Zielwert zu bringen, und die Vorrichtung außerdem eine Steuerungs einrichtung umfasst, um den Hauptzündzeitpunkt zu dieser Zeit oder einen mit dem Hauptzündzeitpunkt korrelierenden Parameter zu erfassen, wobei sie die erste Steuerung durchführt, um den Hauptzündzeitpunkt näher an den Zielwert zu bringen, wenn eine Differenz zwischen dem Hauptzündzeitpunkt und dem Zielwert ausreichend klein ist, während sie die zweite Steuerung durchführt, um den Hauptzündzeitpunkt näher an den Zielwert zu bringen, wenn die Differenz zwischen dem Hauptzündzeitpunkt und dem Zielwert nicht ausreichend klein ist.
Bei diesem Aufbau wird die Verschiebung des ersten Befehlswerts auf einen kleinen Wert gedrückt, und es kann eine Verschlechterung des Verbrennungsverhaltens (Geräusche oder dergleichen) aufgrund der Verschiebung des Hauptzündzeitpunkts besser verhindert oder unterdrückt werden.
Wenn in diesem Fall die Differenz zwischen dem Hauptzündzeitpunkt und dem Zielwert nicht ausreichend klein ist, führt die Steuerungseinrichtung die zweite Steuerung in einem Zustand durch, in dem ein Steuerungsbetrag des ersten Befehlswerts (z. B. innerhalb eines vorgegebenen Bereichs) begrenzt wird, um den Hauptzündzeitpunkt näher an den Zielwert zu bringen. Bei diesem Aufbau kann die Verschlechterung des Verbrennungsverhaltens (Geräusche oder dergleichen) noch unfehlbarer verhindert oder unterdrückt werden.
Wie oben beschrieben wurde, kommt es zu Unannehmlichkeiten wie einer plötzlichen Wärmeerzeugung aufgrund einer auf einmal erfolgenden Verbrennung einer großen Menge Kraftstoff und zu Geräuschen oder dergleichen, wenn die Zeit (Hauptzündungsverzögerungszeit) von der Ausführung (Start) der Haupteinspritzung bis zum Start der Kraftstoffverbrennung (Zündung) zu lang ist. Andererseits kann in einer direkt einspritzenden Kraftmaschine, wenn die Hauptzündungsverzögerungszeit zu kurz ist, als Zeit (Vormischzeit) zum Mischen der Ansaugluft und des Kraftstoffs in der Brennkammer keine ausreichende Zeit sichergestellt werden, da der Kraftstoff direkt in den Zylinder eingespritzt wird, und es lässt sich kein gewünschtes Verbrennungsverhalten erzielen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Verbrennungssteuerungsvorrichtung für eine direkt einspritzende Kompressionszündungskraftmaschine vorgesehen, die bei einem Kraftmaschinensystem, das eine Kompressionszündungskraftmaschine, die Kraftstoff beruhend auf einer Kompression in einer Brennkammer in einem Zylinder zündet und verbrennt, um an einer Abtriebswelle Leistung zu erzeugen, und ein Kraftstoffeinspritzventil zur Direkteinspritzung aufweist, das den Kraftstoff der Brennkammer direkt einspritzend zuführt, zum Einsatz gelangt, um den Betrieb mindestens eines Stellglieds in dem System zu steuern, und das Folgendes umfasst: eine Zündungsverzögerungszeit-Erfassungseinrichtung, um eine Hauptzündungsverzögerungszeit als eine Zeit seit einer Einspritzung von Hauptkraftstoff durch eine Haupteinspritzung vorwiegend zur Erzeugung von Leistung an der Abtriebswelle bis zu einer Zündung des Hauptkraftstoffs (Start der Verbrennung) oder einen mit der Zündungsverzögerungszeit korrelierenden Parameter zu erfassen; und eine Zündungsverzögerungszeit-Steuerungseinrichtung, um beruhend auf einem Erfassungswert durch die Zündungsverzögerungszeit-Erfassungseinrichtung unter Befehlswerten an die Stellglieder in dem System einen Zündungsverzögerungsbefehlswert als einen vorgegebenen Befehlswert (es kann eine Art von Befehlswert oder es können mehrere Arten von Befehlswerten verwendet werden), der auf die Hauptzündungsverzögerungszeit wirkt, variabel einzustellen.
Bei diesem Aufbau kann die Hauptzündungsverzögerungszeit durch die Zündungsverzögerungszeit-Steuerungseinrichtung auf einen passenden Wert gesteuert werden, wobei die Unannehmlichkeiten aufgrund der oben beschriebenen übermäßigen Zündungsverzögerungszeit besser verhindert oder unterdrückt werden können.
Dabei ist zu beachten, dass als der oben beschriebene Zündungsverzögerungszeitbefehlswert ein Parameter verwendet werden kann, der auf die Kraftstoffbrennbarkeit (Verbrennungsrate) in der Brennkammer wirkt. Zum Beispiel kann ein Parameter verwendet werden, der auf den Zylinderdruck bei der Zündung (je höher der Druck ist, umso höher ist die Entzündbarkeit), die Zylindertemperatur bei der Zündung (je höher die Temperatur ist, umso höher ist die Entzündbarkeit), den Mischungsgrad eines Luft-Kraftstoff-Gemischs bei der Zündung (je näher der Mischungsgrad bei einem ausreichenden Wert liegt, umso höher ist die Entzündbarkeit), den Ansteuerungsbetrag einer Zündhilfsvorrichtung (z. B. einer Glühkerze) (je größer der Betrag ist, umso höher ist die Entzündbarkeit) und/oder das Sprühmuster des Einspritzventils wirkt. Dabei ist zu beachten, dass es für eine einfachere und genauere Realisierung der Zündungsverzögerungszeit-Steuerungseinrichtung vorteilhaft ist, dass der Zündungsverzögerungsbefehlswert unter Befehlswerten an das Kraftstoffeinspritzventil ein Befehlswert ist, der mit einer Zündungsform (z. B. der Anzahl an Einspritzschritten, dem Einspritzzeitpunkt oder der Einspritzmenge) einer Vorabnebeneinspritzung (z. B. einer sogenannten Piloteinspritzung) in Beziehung steht, um den Kraftstoff in einem Verbrennungszyklus der Kraftmaschine vor Ausführung der Haupteinspritzung (mit z. B. einer geringeren Einspritzmenge als die Haupteinspritzung) einzuspritzen.
Des Weiteren ist es in diesem Fall vorteilhaft, wenn unter den Befehlswerten an das Kraftstoffeinspritzventil der mit der Einspritzform der Vorabnebeneinspritzung in Beziehung stehende Befehlswert ein Befehlswert ist, der mit einer Einspritzmenge einer Einstufen-Vorabnebeneinspritzung in Beziehung steht.
Gemäß dem Experiment und dergleichen durch die Erfinder korrelieren die Hauptzündungsverzögerungszeit und die Einspritzmenge der Vorabnebeneinspritzung gut miteinander, wenn vor der Haupteinspritzung als Vorabnebeneinspritzung die Einstufeneinspritzung (z. B. die oben beschriebene Piloteinspritzung) durchgeführt wird (siehe 4A bis 4E). Demnach ist der oben beschriebene Aufbau vorteilhaft, um die zweite Korrektureinrichtung leichter und genauer zu realisieren.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Zündungsverzögerungszeit-Erfassungseinrichtung Folgendes auf: eine Einspritzzeitpunkt-Erfassungseinheit, die einen Haupteinspritzungsstartzeitpunkt als Startzeitpunkt der Haupteinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil oder einen mit dem Haupteinspritzungsstartzeitpunkt korrelierenden Parameter (z. B. den Zeitpunkt eines vorgegebenen Punkts in einer Wellenform einer Wärmeerzeugungsrate als Wärmeerzeugungsmenge pro vorgegebener Zeit) erfasst; eine Zündzeitpunkt-Erfassungseinheit, die einen Hauptzündzeitpunkt als Zündzeitpunkt des Hauptkraftstoffs, der durch die Haupteinspritzung vorwiegend zur Erzeugung von Leistung an der Abtriebswelle eingespritzt wurde, oder einen mit dem Haupteinspritzungszeitpunkt korrelierenden Parameter erfasst; und eine Zündungsverzögerungszeit-Berechnungseinheit, die beruhend auf einzelnen Erfassungswerten durch die Einspritzzeitpunkt-Erfassungseinheit und die Zündzeit- Punkt-Erfassungseinheit eine Hauptzündungsverzögerungszeit oder einen mit der Hauptzündungsverzögerungszeit korrelierenden Parameter berechnet.
Bei diesem Aufbau kann die Zündungsverzögerungszeit-Erfassungseinrichtung leichter und genauer realisiert werden.
Als Zündzeitpunkt-Erfassungseinheit ist es insbesondere vorteilhaft, dass die Zündzeitpunkt-Erfassungseinheit den Haupteinspritzungsstartzeitpunkt oder den mit dem Haupteinspritzungsstartzeitpunkt korrelierenden Parameter beruhend auf einem Befehlswert an das Kraftstoffeinspritzventil und/oder einen Parameter erfasst, der einen Betriebszustand des Kraftstoffeinspritzventils (z. B. einen Nadelhebebetrag des Einspritzventils und einen Common-Rail-Druck in einem Common-Rail-System) angibt.
Als Zündzeitpunkt-Erfassungseinheit kann eine der Zündzeitpunkt-Erfassungseinrichtung entsprechende Einheit eingesetzt werden. Das heißt, dass vorteilhafter Weise eine Einheit eingesetzt werden kann, die den Hauptzündzeitpunkt oder einen mit dem Zeitpunkt korrelierenden Parameter beruhend auf einem Ausgangssignal von dem Zylinderdrucksensor oder dergleichen erfasst.
Als Zündungsverzögerungszeit-Steuerungseinrichtung ist es vorteilhaft, dass die Zündungsverzögerungszeit-Steuerungseinrichtung den Zündungsverzögerungsbefehlswert variabel einstellt, um so den Erfassungswert durch die Zündungsverzögerungszeit-Erfassungseinrichtung näher an einen vorgegebenen Bezugswert zu bringen, oder dass die Zündungsverzögerungszeit-Steuerungseinrichtung feststellt, ob sich der Erfassungswert durch die Zündungsverzögerungszeit-Erfassungseinrichtung innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Bereichs (der z. B. als ein Abstand von einem Bezugswert eingestellt ist) befindet oder nicht, und den Zündungsverzögerungsbefehlswert, wenn sich der Erfassungswert nicht innerhalb des zulässigen Bereichs befindet, in eine Richtung zu einer Seite korrigiert, auf der der Erfassungswert in den zulässigen Bereich konvergiert wird. Bei der Verwendung solcher Mittel steuert die Zündungsverzögerungszeit-Steuerungseinrichtung die Hauptzündungsverzögerungszeit auch dann auf einen vorgegebenen Bezugswert oder in den zulässigen Bereich, wenn sich die Hauptzündungsverzögerungszeit (streng genommen der Erfassungswert der Hauptzündungsverzögerungszeit) außerhalb des zulässigen Bereichs befindet. Somit können die Unannehmlichkeiten aufgrund der oben beschriebenen Verschiebung der Zündungsverzögerungszeit besser verhindert oder unterdrückt werden. Auch in diesem Fall kann die Hauptzündungsverzögerungszeit automatisch auf den Bezugswert oder in den zulässigen Bereich zurückgebracht werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Verbrennungssteuerungsvorrichtung für eine direkt einspritzende Kompressionszündungskraftmaschine vorgesehen, die bei einem Kraftmaschinensystem, das ein Kraftstoffeinspritzventil aufweist, das Kraftstoff direkt in eine Brennkammer einer Kompressionszündungskraftmaschine einspritzt, zum Einsatz gelangt, um mit dem Kraftstoffeinspritzventil in einem Verbrennungszyklus der Kraftmaschine mehrere Kraftstoffeinspritzungen (eine sogenannte Mehrstufeneinspritzung) durchzuführen und eine Zündzeitpunktregelung durchzuführen, um so einen Kraftstoffzündzeitpunkt bei einer bestimmten Einspritzung als einer zweiten oder folgenden Kraftstoffeinspritzung unter den mehreren Kraftstoffeinspritzungen auf einen Zielzeitpunkt konvergieren zu lassen, und die Folgendes umfasst: eine Feststellungseinrichtung, um festzustellen, ob zumindest eine Zündzeitpunktdifferenz zwischen einem aktuellen Zündzeitpunkt und einem Zielzeitpunkt bei der bestimmten Einspritzung oder ein beruhend auf der Zündzeitpunktdifferenz berechneter Zündzeitpunktregelungsbetrag gleich hoch wie oder größer als ein vorgegebener Wert ist; und eine Voreinspritzung-Steuerungseinrichtung, um eine Einspritzmenge bei einer Voreinspritzung unmittelbar vor der bestimmten Einspritzung zu ändern, wenn die Feststellungseinrichtung feststellt, dass entweder die Zündzeitpunktdifferenz oder der Zündzeitpunktregelungsbetrag gleich hoch wie oder größer als der vorgegebene Wert ist.
Wenn bei diesem Aufbau die Zündzeitpunktabweichung und/oder der Zündzeitpunktregelungsbetrag bei der bestimmten Einspritzung (z. B. der Haupteinspritzung) gleich hoch wie oder größer als der vorgegebene Wert ist, wird die Zündzeitpunktabweichung oder der Zündzeitpunktregelungsbetrag bei der bestimmten Einspritzung durch Ändern der Einspritzmenge einer Voreinspritzung (z. B. der Piloteinspritzung) unmittelbar vor der bestimmten Einspritzung geändert. Bei diesem Aufbau kann das Verbrennungsverhalten in der Brennkraftmaschine und insbesondere das Verbrennungsverhalten, das mit einem Zündzeitpunkt von Kraftstoff durch die bestimmte Einspritzung (Haupteinspritzung) in Beziehung steht, verbessert werden.
Wenn die Zündzeitpunktdifferenz oder der Zündzeitpunktregelungsbetrag angibt, dass der aktuelle Zündzeitpunkt gegenüber dem Zielzeitpunkt verzögert ist, erhöht zudem die Voreinspritzung-Steuerungseinrichtung die Einspritzmenge der Voreinspritzung, während sie die Einspritzmenge der Voreinspritzung senkt, wenn die Zündzeitpunktdifferenz oder der Zündzeitpunktregelungsbetrag angibt, dass der aktuelle Zündzeitpunkt dem Zielzeitpunkt vorläuft. Laut den Erfindern beschleunigt der Zuwachs der Einspritzmenge der Voreinspritzung den Kraftstoffzündzeitpunkt einer unmittelbar folgenden bestimmten Einspritzung, wohingegen die Abnahme der Einspritzmenge der Voreinspritzung den Kraftstoffzündzeitpunkt der unmittelbar folgenden bestimmten Einspritzung verlangsamt. Demnach kann ein Aufbau realisiert werden, der die Zündzeitpunktabweichung oder den Zündzeitpunktregelungsbetrag bei der bestimmten Einspritzung verringert.
Dabei ist zu beachten, dass es vorzuziehen ist, dass der vorgegebene Wert für die vergleichende Feststellung der Zündzeitpunktdifferenz oder des Zündzeitpunktregelungsbetrags beruhend auf dem Zielzündzeitpunkt der bestimmten Einspritzung variabel eingestellt wird. Bei diesem Aufbau kann auch in einem Fall, in dem der Zielzündzeitpunkt der bestimmten Einspritzung in Übereinstimmung mit dem gegenwärtigen Kraftmaschinenlaufzustand oder dergleichen geändert wird, ein passendes Verbrennungsverhalten realisiert werden.
Des Weiteren ist es vorzuziehen, dass, wenn ein Ausführungszeitpunkt der bestimmten Einspritzung bei der Zündzeitpunktregelung der bestimmten Einspritzung zu einer Vorlaufseite oder einer Verzögerungsseite geändert wird, der Ausführungszeitpunkt der bestimmten Einspritzung in die gleiche Richtung wie die Vorlauf- oder Verzögerungsrichtung geändert wird. In diesem Fall ist es wünschenswert, den Ausführungszeitpunkt der Vorabnebeneinspritzung um den gleichen Betrag zur Vorlauf- oder Verzögerungsseite wie den der Vorlauf- oder Verzögerungsseite des Ausführungszeitpunkts der Haupteinspritzung zu ändern.
Bei diesem Aufbau kann zwischen der Vorabnebeneinspritzung und der Haupteinspritzung ein gewünschter Abstand (Einspritzabstand) beibehalten werden. Wenn ein Druck innerhalb des Kraftstoffeinspritzventils entsprechend der Ausführung der Vorabnebeneinspritzung schwankt, kann demnach eine Schwankung einer Haupteinspritzungsmenge aufgrund der Druckschwankung unterdrückt werden. In einem Fall, dass die Vorabnebeneinspritzung und die Haupteinspritzung beide durchgeführt werden, kann die Haupteinspritzmenge auch dann passend gesteuert werden, wenn der Haupteinspritzungsausführungszeitpunkt geändert wird, um den Zündzeitpunkt bei der Haupteinspritzung zu steuern, und es kann eine stabile Kraftstoffeinspritzsteuerung realisiert werden.
Dabei ist zu beachten, dass das Kraftmaschinensteuerungssystem, wenn die Vorrichtung dazu verwendet wird, die Kraftmaschine nicht durch die oben beschriebene Verbrennungssteuerungsvorrichtung, sondern durch eine größere Einheit zu steuern, auch andere zugehörige Vorrichtungen als die Verbrennungssteuerungsvorrichtung (z. B. verschiedene mit der Steuerung von Sensoren und Stellgliedern in Beziehung stehende Vorrichtungen) enthalten kann. Die Erfindung sieht ein Kraftmaschinensteuerungssystem vor, das die Verbrennungssteuerungsvorrichtung für eine direkt einspritzende Kompressionszündungskraftmaschine, das Stellglied in dem Kraftmaschinensystem als das Steuerungsobjekt für die Verbrennungssteuerungsvorrichtung und eine Kraftmaschinensteuerungseinrichtung aufweist, um beruhend auf der Betätigung des Stellglieds eine vorgegebene Steuerung der Kraftmaschine (z. B. eine Drehmomentsteuerung der Kraftmaschinenabtriebswelle, eine Drehzahlsteuerung oder dergleichen) durchzuführen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der Folgenden ausführlichen Beschreibung hervor, die im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen zu sehen ist, die Folgendes zeigen:
1 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine erfindungsgemäße Verbrennungssteuerungsvorrichtung für eine direkt einspritzende Kompressionszündungskraftmaschine und ein Kraftmaschinensteuerungssystem gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel zeigt, in dem die Verbrennungssteuerungsvorrichtung eingebaut ist;
2 ist eine Schnittansicht, die schematisch einen Innenaufbau eines Kraftstoffeinspritzventils zeigt, das in dem Kraftmaschinensteuerungssystem verwendet wird;
3 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Grundverarbeitungsprozedur einer Kraftstoffeinspritzsteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
4A ist eine Zeittafel, die einen Übergang eines Einspritzbefehls an das Kraftstoffeinspritzventil zeigt;
4B ist eine Zeittafel, die einen Übergang eines Zustands des Kraftstoffeinspritzventils (Nadelhebebetrag) zeigt;
4C bis 4E sind Zeittafeln, die einen Übergang einer Wärmeerzeugungsrate bei Piloteinspritzungen durch drei verschiedene Arten von Einspritzmengen (Einspritzung mit erhöhter Menge, Bezugseinspritzung und Einspritzung mit verringerter Menge) zeigt;
5 ist eine Abbildung, die den Zusammenhang zwischen einer Kraftstoffeinspritzmenge und einer Wärmeerzeugungsrate in einem Bereich geringer Einspritzmenge zeigt;
6A und 6B sind Zeittafeln, die eine Ausgestaltung einer Zündzeitpunktsteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigen;
7 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur der Zündzeitpunktsteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
8 ist ein Ablaufdiagramm, das eine andere Verarbeitungsprozedur der Zündzeitpunktsteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
9 ist ein Funktionsblockdiagramm, das einen Teil der Verbrennungssteuerungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt, insbesondere in Bezug auf eine Verarbeitung eines Ausgangssignals von einem Zylinderdrucksensor;
10 ist eine Zeittafel, die Einspritzbefehlssignale für eine Piloteinspritzung und eine Haupteinspritzung zeigt;
11A und 11B sind Zeittafeln, die jeweils Ausgestaltungen der Zündzeitpunktsteuerung bei der erfindungsgemäßen Verbrennungssteuerungsvorrichtung für eine direkt einspritzende Kompressionszündungskraftmaschine und dem Kraftmaschinensteuerungssystem zeigen, in dem die Verbrennungssteuerungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung eingebaut ist;
12 ist eine Abbildung, die die Ausgestaltung der Zündzeitpunktsteuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
13 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur der Verbrennungssteuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
14 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur der Kraftstoffeinspritzsteuerungsverarbeitung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
15 ist eine Abbildung, die eine Abwandlung der einzelnen Ausführungsbeispiele zeigt;
16 ist eine Abbildung, die eine weitere Abwandlung der einzelnen Ausführungsbeispiele zeigt; und
17A und 17B sind Zeittafeln, die jeweils Betriebsformen eines Beispiels einer herkömmlichen Verbrennungssteuerungsvorrichtung für eine direkt einspritzende Kompressionszündungskraftmaschine zeigen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Erstes Ausführungsbeispiel
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3, 4A bis 4E, 5, die 6A und 6B und die 7 bis 9 ein erstes Ausführungsbeispiel beschrieben, in dem eine Verbrennungssteuerungsvorrichtung für eine direkt einspritzende Kompressionszündungskraftmaschine und ein Kraftmaschinensteuerungssystem erfindungsgemäß verkörpert sind. Dabei ist zu beachten, dass das Kraftmaschinensteuerungssystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem (Hochdruck-Kraftstoffversorgungssystem) zum Steuern eines Kompressionszündungsdieselmotors (Brennkraftmaschine) als Fahrzeugantriebsquelle ist. In diesem System wird wie in dem Fall des in der obigen JP-2004-100559 A offenbarten Systems einer Brennkammer (einem Abschnitt zur Durchführung einer Kraftstoffverbrennung) in einem Kraftmaschinenzylinder Hochdruckkraftstoff (z. B. Leichtöl bei "1000 atm" oder einem höheren Einspritzdruck) direkt einspritzend zugeführt.
Unter Bezugnahme auf 1 wird schematisch eine Gestaltung des Kraftmaschinensteuerungssystems gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben. In 1 entsprechen Signalleitungen einer Drahtanordnung. Dabei ist zu beachten, dass für die Kraftmaschine (Kraftmaschine 10 in 1), die in diesem System zu steuern ist, eine Mehrzylinderkraftmaschine (z. B. ein 4-Zylinder-Reihenmotor) für ein vierrädriges Fahrzeug angenommen wird. Es ist zu beachten, dass in 1 zur Vereinfachung der Beschreibung nur ein Zylinder (Zylinder 12 in 1) gezeigt ist. Die Kraftmaschine 10 ist eine sich hin und her bewegende direkt einspritzende Viertakt-Kraftmaschine (Brennkraftmaschine). Und zwar wird in der Kraftmaschine 10 als Gegenstand der Verbrennung zu diesem Zeitpunkt aufeinanderfolgend durch einen Zylinderbestimmungssensor (elektromagnetischen Kontaktgeber), der an einer (nicht gezeigten) Nockenwelle von Auslassventilen 21 und 22 vorgesehen ist, ein Zylinder bestimmt. Bei Betrachtung von vier Zylindern #1 bis #4, zu denen der Zylinder 12 als der Zylinder #1 gehört, wird aufeinanderfolgend mit einer Periode von "720° KW" ein Verbrennungszyklus mit vier Schritten, nämlich Einlass, Verdichtung, Verbrennung und Auslass, durchgeführt, oder es wird genauer gesagt bei "180° KW" zwischen den Zylindern gewechselt, und zwar vom Zylinder #1 zum Zylinder #2, dann zum Zylinder #4 und zum Zylinder #2. Da die vier Zylinder #1 bis #4 grundsätzlich den gleichen Aufbau haben, wird das Kraftmaschinensystem nur anhand des einen Zylinders 12 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt ist, weist das Kraftmaschinensteuerungssystem den Dieselmotor 10 als Steuerungsobjekt, der eine Common-Rail-Kraftstoffeinspritzvorrichtung hat, verschiedene Sensoren, eine ECU (elektronische Steuerungseinheit) 80 und dergleichen zum Steuern der Kraftmaschine 10 auf.
Die Kraftmaschine 10 hat als Steuerungsobjekt grundsätzlich einen Aufbau, bei dem ein Kolben 13 in dem Zylinder 12 untergebracht ist, der in einem Zylinderblock 11 ausgebildet ist. Die (nicht gezeigte) Kurbelwelle wird als Abtriebswelle durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens 13 gedreht.
Der Zylinderblock 11 ist mit einem Kühlwasserkanal (Wassermantel) 14, um in der Kraftmaschine 10 Kühlwasser zirkulieren zu lassen, und einem Kühlwassertemperatursensor 14a versehen, um die Temperatur des Kühlwassers (Kühlwassertemperatur) im Kühlwasserkanal 14 zu erfassen. Die Kraftmaschine 10 wird mit dem Kühlwasser gekühlt. Des Weiteren ist an einer oberen Endfläche des Zylinderblocks 11 ein Zylinderkopf 15 befestigt. Zwischen dem Zylinderkopf 15 und der Oberseite des Kolbens 13 ist eine Brennkammer 16 ausgebildet.
In dem Zylinderkopf 15 sind bei einem Zylinder an jeweils zwei Stellen ein Einlasskanal 17 (Einlassöffnung) und ein Auslasskanal 18 (Auslassöffnung) (insgesamt vier Kanäle) ausgebildet, die sich in die Brennkammer 16 öffnen. Dieser Einlasskanal 17 und Auslasskanal 18 werden mit einem Einlassventil 21 und einem Auslassventil 22 geöffnet/geschlossen, die mit einer (nicht gezeigten) Nocke (genauer gesagt mit einer Nocke, die an einer mit der Kurbelwelle verzahnten Nockenwelle angebracht ist) angetrieben. Um über diese Kanäle eine Verbindung zwischen der Brennkammer 16 in dem Zylinder 12 und der Außenseite des Fahrzeugs (Umgebungsluft) zu realisieren, ist mit dem Einlasskanal 17 zudem ein Einlassrohr (Einlassverteiler) 23 verbunden, um die Umgebungsluft (neue Luft) in die einzelnen Zylinder aufzunehmen, und ist mit dem Auslasskanal 18 ein Auslassrohr (Auslassverteiler) 24 verbunden, um aus den einzelnen Zylindern verbranntes Gas (Abgas) abzugeben.
Das Einlassrohr 23, das ein Einlasssystem der Kraftmaschine 10 bildet, ist an einer stromaufwärtigen Stelle von ihm mit einem Luftfilter 31 versehen, und auf der stromabwärtigen Seite des Luftfilters 31 ist ein Luftmengenmesser 32 (z. B. ein Heißdraht-Luftmengenmesser) vorgesehen, um die angesaugte Luftmenge (neue Luftmenge) zu erfassen, während Fremdstoffe durch den Luftfilter 31 entfernt werden, und die Menge als elektrisches Signal auszugeben. Auf der stromabwärtigen Seite des Luftmengenmessers 32 ist ein Zwischenkühler 33 vorgesehen, um die Ansaugluft zu kühlen. Des Weiteren sind auf der stromabwärtigen Seite des Zwischenkühlers 33 ein elektronisch gesteuertes Drosselventil 34, dessen Öffnung elektronisch durch ein Stellglied wie einen Gleichstrommotor gesteuert wird, und ein Drosselöffnungssensor 34a, um die Öffnung und Bewegung (Öffnungsänderung) des Drosselventils 34 zu erfassen, vorgesehen. Des Weiteren sind weiter stromabwärts um den Einlasskanal 17 herum ein Ansaugdrucksensor 35, um einen Ansaugdruck zu erfassen und den Druck als ein elektrisches Signal auszugeben, und ein Einlasstemperatursensor 36, um eine Einlasstemperatur zu erfassen und die Temperatur als ein elektrisches Signal auszugeben, vorgesehen.
In dem Auslassrohr 24, das ein Auslasssystem der Kraftmaschine 10 bildet, sind um den Auslasskanal 18 herum ein Auspuffdrucksensor 24a, um einen Auspuffdruck zu erfassen und den Druck als ein elektrisches Signal auszugeben, und ein Auslasstemperatursensor 24b, um eine Auslasstemperatur zu erfassen und die Temperatur als ein elektrisches Signal auszugeben, vorgesehen. Des Weiteren sind weiter stromabwärts als ein Abgasnachbehandlungssystem zur Durchführung einer Abgasemissionsreinigung ein Dieselpartikelfilter (DPF) 38, um Partikel im Abgas zu sammeln, und ein NOx okkludierender und reduzierender Katalysator 39 (nachstehend als "NOx-Katalysator 39" bezeichnet), um NOx in dem Abgas zu reinigen, vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel befindet sich der DPF 38 auf der bezüglich des Abgases stromaufwärtigen Seite des NOx-Katalysators 39.
Der DPF 38 ist ein sich kontinuierlich regenerierender Partikelentfernungsfilter zum Entfernen von Partikeln (PM) im Abgas. Der DPF 38 kann zum Beispiel kontinuierlich eingesetzt werden, indem die gesammelten Partikel wiederholt durch eine Post-Einspritzung oder dergleichen durch Verbrennung entfernt werden (entspricht einem Wiederherstellungsprozess). Des Weiteren kann der DPF 38, da er einen (nicht gezeigten) Platinoxidationskatalysator hält, außer einem löslichen organischen Anteil (SOF) als einen Partikelbestandteil HC und CO entfernen.
Der NOx-Katalysator 39 wird z. B. mit einem Erdalkalimaterial (Okklusionsmaterial) und Platin ausgebildet. Wenn sich die Abgasatmosphäre in einem Zustand mit magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis befindet (das Kraftstoffverhältnis ist geringer als das ideale Luft-Kraftstoff-Verhältnis), okkludiert der NOx-Katalysator 39 NOx im Abgas. Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ist (das Kraftstoffverhältnis ist höher als das ideale Luft-Kraftstoff-Verhältnis), entfernt der NOx-Katalysator 39 unter Reduktion das okkludierte NOx, indem er Reduktionsbestandteile wie HC und CO im Abgas verwendet. Das NOx im Abgas kann durch wiederholte Okklusion und Reduktion (Abgabe) von NOx durch den NOx-Katalysator 39 gereinigt werden, wodurch die NOx-Abgabemenge verringert werden kann.
In dem Auslassrohr 24 sind stromaufwärts von dem DPF 38 ein Auslasstemperatursensor 38a, um eine Auslasstemperatur zu erfassen, und ein A/F-Sensor 38b, um eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgas zu erfassen, vorgesehen. Andererseits befinden sich stromaufwärts und stromabwärts von dem NOx-Katalysator 39 A/F-Sensoren 39a und 39b. Diese A/F-Sensoren 38b, 39a und 39b geben ein Sauerstoffkonzentrationserfassungssignal aus, das einer gegenwärtigen Sauerstoffkonzentration im Abgas entspricht, wobei beruhend auf den Sauerstoffkonzentrationserfassungssignalen aufeinanderfolgend eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Berechnung erfolgt. Die Sauerstoffkonzentrationserfassungssignale als die Sensorausgangssignale von diesen A/F-Sensoren 38b, 39a und 39b werden so gesteuert, dass sie sich linear in Übereinstimmung mit der Sauerstoffkonzentration ändern. Dabei ist zu beachten, dass der Auslasstemperatursensor 38a und die A/F-Sensoren 38b, 39a und 39b eine besonders wichtige Rolle bei dem Reduktionsprozess spielen, der den DPF 38 und den NOx-Katalysator 39 verwendet, und dass diese Sensoren vorwiegend zur Erfassung des Start-/Endzeitpunkts des Reduktionsprozesses verwendet werden.
In diesem System ist zwischen dem Einlassrohr 38 und dem Auslassrohr 24 ein Turbolader 50 vorgesehen. Der Turbolader 50 hat einen Ansaugluftverdichter 51, der in der Mitte des Einlassrohrs 23 (zwischen dem Luftmengenmesser 32 und dem Zwischenkühler 33) vorgesehen ist, und eine Abgasturbine 52, die in der Mitte des Auslassrohrs 24 (auf der stromaufwärtigen Seite des Auslasstemperatursensors 38a) vorgesehen ist. Der Verdichter 51 und die Turbine 52 sind miteinander über eine Welle 53 gekoppelt. Und zwar dreht sich die Abgasturbine 52 mit dem durch das Auslassrohr 24 strömenden Abgas, dann wird die Drehung der Turbine 52 über die Welle 53 zum Ansaugluftverdichter 51 übertragen, und durch das Einlassrohr 23 strömende Luft wird durch den Ansaugluftverdichter 51 verdichtet, und es erfolgt eine Aufladung. Der Befüllungswirkungsgrad mit Ansaugluft in jedem Zylinder wird durch diese Aufladung erhöht, wobei gleichzeitig die aufgeladene Luft durch den Zwischenkühler 33 gekühlt wird. Demnach wird der Befüllungswirkungsgrad jedes Zylinders weiter erhöht.
Außerdem ist zwischen dem Einlassrohr 23 und dem Auslassrohr 24 eine AGR-Vorrichtung 60 vorgesehen, um einen Teil des Abgases als AGR-Gas (Abgasrückführungsgas) zum Einlasssystem zurückzuführen. Die AGR-Vorrichtung 60 wird kurz gesagt von einem AGR-Rohr 61, das so vorgesehen ist, dass es um den Einlass- und Auslasskanal herum das Einlassrohr 23 mit dem Auslassrohr 24 verbindet, und einem AGR-Ventil 62 gebildet, das ein elektromagnetisches Ventil oder dergleichen aufweist, das auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 34 vorgesehen ist. Gemäß der Ventilöffnung des AGR-Ventils 62 können die Durchlassfläche des AGR-Rohrs 61 und die AGR-Rate (die Rate des zum Zylinder zurückkehrenden AGR-Gases bezogen auf das gesamte Abgas) gesteuert werden. Wenn das AGR-Ventil 62 zum Beispiel voll geöffnet ist, ist das AGR-Rohr 61 blockiert und ist die AGR-Menge "0". Und zwar verzweigt sich das AGR-Rohr 61 (der Verbindungsdurchlass der Einlass- und Auslassdurchlässe) auf der Abgasseite an einer vorgegebenen Stelle in zwei Rohre (zwei Durchlässe 61a und 61b), läuft dann wieder auf der bezüglich des Abgases stromabwärtigen Seite (Einlassseite) zusammen und ist über das AGR-Ventil 62 mit dem Einlassdurchlass verbunden. Der Zweigdurchlass 61a ist mit einem wassergekühlten AGR-Kühler 63 (Kühlvorrichtung) versehen, um das durch den Zweigdurchlass 61a gehende AGR-Gas mit Kühlwasser zu kühlen. Durch die Verwendung des AGR-Kühlers sind die Wärmeabstrahlmengen bei der Gasverteilung von den Zweigabschnitten (der Auslassseite) zum Zusammenlaufabschnitt (der Einlassseite) in den beiden Zweigdurchlässen 61a und 61b voneinander verschieden.
Darüber hinaus ist im Zusammenlaufabschnitt der beiden Zweigdurchlässe 61a und 61b ein Umgehungsventil 61c vorgesehen, um die Verteilungsfläche (den Schließgrad) einer der beiden Zweigdurchlässe 61a und 61b variabel einzustellen und den anderen Durchlass freizugeben. In der AGR-Vorrichtung 60 bestimmt sich der Abgasrückströmungsweg entsprechend dem Zustand des Umgehungsventils 61c. Und zwar wird das AGR-Gas unter der Annahme, dass die Abgastemperatur "500°C" ist, durch den AGR-Kühler 63 gekühlt, wenn der Zweigdurchlass 61a als Rückströmweg gewählt wird, und die Abgastemperatur wird zu etwa "100°C". Wenn dagegen der Zweigdurchlass 61b gewählt wird, wird das AGR-Gas nicht durch den AGR-Kühler 63 gekühlt, und die Abgastemperatur wird zu etwa "300°C". In der AGR-Vorrichtung 60 mit diesem Aufbau wird, wenn ein Teil des Abgases durch das AGR-Rohr 61 zum Einlasssystem zurückgeführt wird, die Verbrennungstemperatur gesenkt und verringert sich das Auftreten von NOx. Zudem kann durch die Wahl des Rückströmwegs (durch das Umschalten) unter Verwendung des Umgebungsventils 61c und die variable Steuerung der Verteilungsfläche die Einlasstemperatur gesteuert (variabel gesteuert) werden.
In dem Zylinder 12 ist die Brennkammer 16 mit einer elektromagnetischen Einspritzvorrichtung (Kraftstoffeinspritzventil) 27, um in den Zylinder 12 direkt einspritzend Kraftstoff (Leichtöl) als in der Brennkammer 16 verbranntem Kraftstoff einzuführen, und einem Zylinderdrucksensor 28 versehen, um mit einer in der Brennkammer 16 gelegenen Erfassungseinheit (einem Ende einer in die Brennkammer 16 eingeführten Sonde) den Druck im Zylinder 12 (Zylinderdruck) zu messen und ein dem gemessenen Wert entsprechendes Erfassungssignal (elektrisches Signal) auszugeben. Dabei ist zu beachten, dass die Einspritzvorrichtung 27 und der Zylinderdrucksensor 28 zur Vereinfachung in nur einem Zylinder (Zylinder 12) gezeigt sind, dass die Einspritzvorrichtung und der Sensor aber in den einzelnen Zylindern in der Kraftmaschine 10 vorgesehen sind. Die einzelnen Einspritzvorrichtungen in der Kraftmaschine 10 sind einschließlich der oben beschriebenen Einspritzvorrichtung 27 über ein Kraftstoffrohr 41, einen Common-Rail 42 und eine Kraftstoffpumpe 43 mit einem Kraftstofftank 44 verbunden. Und zwar wird Kraftstoff in dem Kraftstofftank 44 mit der Kraftstoffpumpe 43 über einen (nicht gezeigten) Filter im Common-Rail 42 als Drucksammelrohr auf einen vorgegebenen Kraftstoffdruck (z. B. auf "1000 atm" oder mehr) gebracht und über das Kraftstoffrohr 41 zu den einzelnen Einspritzvorrichtungen verteilt (ihnen zugeführt). Des Weiteren ist der Common-Rail 42 mit einem Kraftstoffdrucksensor 42a versehen, um einen Kraftstoffdruck (Common-Rail-Druck) in dem Common-Rail 42 zu erfassen, wodurch das Management des Kraftstoffeinspritzdrucks der einzelnen Einspritzvorrichtungen in der Kraftmaschine 10 realisiert wird.
2 ist eine Schnittansicht, die schematisch einen Innenaufbau der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 27 zeigt. Dabei ist zu beachten, dass die Einspritzvorrichtung 27 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein hydraulisches Kraftstoffeinspritzventil ist, das Kraftmaschinenkraftstoff zur Verbrennung (Kraftstoff im Kraftstofftank 44) nutzt. Die Antriebskraftübertragung bei Kraftstoffeinspritzung erfolgt über eine Hydraulikkammer (Befehlskammer).
Wie in 2 gezeigt ist, ist die Einspritzvorrichtung 27 ein sich nach innen öffnendes Kraftstoffeinspritzventil einer sogenannten normal geschlossenen Kraftstoffeinspritzventilbauart, das bei fehlender Energiebeaufschlagung geschlossen ist. Das heißt, dass in der Einspritzvorrichtung 27 ein Dichtungsgrad einer Hydraulikkammer Cd und in Erweiterung ein Druck in der Hydraulikkammer Cd (der einem Gegendruck einer Nadel 27b entspricht) in Übereinstimmung mit einem Energiebeaufschlagungszustand (mit Energie beaufschlagt/nicht mit Energie beaufschlagt) eines Elektromagnets 27a, der ein elektromagnetisches Zwei-Wege-Ventil bildet, erhöht/verringert wird. Gemäß dem Druckanstieg/der Druckabnahme bewegt sich die Nadel 27b der Kraft einer Feder 27c (Spiralfeder) folgend oder gegen diese in einem Ventilzylinder (in einem Gehäuse 27b) hin und her (nach oben/unten). Mit dieser Bewegung wird ein Kraftstoffversorgungsdurchlass zu einer Einspritzöffnung 27e (einer erforderlichen Anzahl entsprechend ausgebildet) in der Mitte (genauer gesagt mit einer sich verjüngenden Blechoberfläche, die die Nadel 27b beruhend auf der Hin- und Herbewegung berührt/sich von ihr entfernt) geöffnet/geschlossen. Die Ansteuerung der Nadel 27b erfolgt dabei durch eine sogenannte PWM-Steuerung (Pulsbreitenmodulation). Und zwar wird von einer ECU 80 ein Pulssignal (Energiebeaufschlagungssignal) zu einem Ansteuerungselement für die Nadel 27b (das oben beschriebene elektromagnetische Zwei-Wege-Ventil) gesandt. Der Hebebetrag der Nadel 37b (der Lösungsgrad von der Blechoberfläche) wird beruhend auf der Pulsbreite (entsprechend der Energiebeaufschlagungsdauer) variabel gesteuert. Bei dieser Ansteuerung erhöht sich der Hebebetrag, wenn die Energiebeaufschlagungsdauer lang ist, und erhöht sich die Einspritzrate (pro Zeiteinheit eingespritzte Kraftstoffmenge) mit zunehmendem Hebebetrag. Dabei ist zu beachten, dass in der Hydraulikkammer Cd durch die Kraftstoffversorgung von dem Common-Rail 42 ein Druckverstärkungsprozess erfolgt. Andererseits erfolgt durch Zurückführen des Kraftstoffs in der Hydraulikkammer Cd zum Kraftstofftank 44 über ein (nicht gezeigtes) Rohr, das die Einspritzvorrichtung 27 mit dem Kraftstofftank 44 verbindet, ein Drucksenkungsprozess.
Die oben beschriebene Einspritzvorrichtung 27 weist die Nadel 27b auf, um die Einspritzvorrichtung 27 durch ein auf einer vorgegebenen Hin- und Herbewegung innerhalb des Ventilhauptkörpers (Gehäuse 27d) beruhendes Öffnen/Schließen (Lösen/Schließen) des Kraftstoffversorgungsdurchlasses zur Einspritzöffnung 27e zu öffnen und zu schließen. In einem nicht angesteuerten Zustand wird die Nadel 27b durch eine Kraft, die stationär auf der Ventilschließseite wirkt (die Kraft der Feder 27c) zur Ventilschließseite hin versetzt. In einem angesteuerten Zustand wird die Nadel 27b durch Aufbringung der Ansteuerungskraft gegen die Kraft der Feder 27c zur Ventilöffnungsseite hin versetzt. Dabei ändert sich der Hebebetrag der Nadel 27b im nicht angesteuerten Zustand und im angesteuerten Zustand ungefähr symmetrisch.
In der Kraftmaschine 10 wird durch eine ventilöffnende Ansteuerung dieser Einspritzvorrichtungen 27 zu einem beliebigen Zeitpunkt den einzelnen Zylindern einspritzend eine vorgegebene Menge Kraftstoff zugeführt. Und zwar wird beim Antreiben der Kraftmaschine 10 durch einen Öffnungsvorgang des Einlassventils 21 Ansaugluft vom Einlassrohr 23 in die Brennkammer 16 des Zylinders 12 eingeführt, und die Ansaugluft mischt sich mit dem von der Einspritzvorrichtung 27 einspritzend zugeführten Kraftstoff. Dieses Luft-Kraftstoff-Gemisch wird durch den Kolben 13 in dem Zylinder 12 verdichtet, zündet dann (unter Kompressionszündung) und verbrennt, wobei das Abgas dann nach der Verbrennung durch einen Öffnungsvorgang des Auslassventils 22 zum Auslassrohr 24 abgegeben wird.
Des Weiteren sind in dem (nicht gezeigten) Fahrzeug neben den oben beschriebenen einzelnen Sensoren weitere Sensoren zur Fahrzeugsteuerung vorgesehen. So befindet sich zum Beispiel auf der Außenumfangsseite der Kurbelwelle als Abtriebswelle der Kraftmaschine 10 ein Kurbelwinkelsensor 71 (z. B. ein elektromagnetischer Kontaktgeber), um bei einem vorgegebenen Kurbelwinkel (z. B. bei einer Periode von 30°KW) ein Kurbelwinkelsignal auszugeben, damit eine Drehwinkelstellung, eine Drehzahl (Kraftmaschinengeschwindigkeit) oder dergleichen der Kurbelwelle erfasst werden. Des Weiteren ist ein Gaspedal mit einem Beschleunigersensor 72 versehen, der ein elektrisches Signal ausgibt, das dem Zustand (Versetzungsbetrag) des Gaspedals entspricht, um den Betätigungsbetrag des Gaspedals durch einen Fahrer (Pedalniederdrückbetrag) zu erfassen.
In diesem System fungiert die ECU 80 als die Verbrennungssteuerungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel und übt als eine elektronische Steuerungseinheit eine Kraftmaschinensteuerung aus. Die ECU 80 (Kraftmaschinensteuerung-ECU), die einen weithin bekannten (nicht gezeigten) Mikrocomputer enthält, erfasst den Laufzustand der Kraftmaschine 10 beruhend auf Erfassungssignalen von den oben beschriebenen verschiedenen Sensoren und den Benutzeranforderungen und betätigt in Übereinstimmung mit dem Kraftmaschinenlaufzustand und dem Benutzerbedarf verschiedene Stellglieder für das Drosselventil 34 und die Einspritzvorrichtung 27 und dergleichen, um der gegenwärtigen Situation entsprechend in einer optimalen Form verschiedene, mit der oben beschriebenen Kraftmaschine 10 in Beziehung stehende Steuerungen durchzuführen.
Der in der ECU 80 eingebaute Mikrocomputer weist grundsätzlich eine arithmetische Einheit, Speichereinheiten, Signalverarbeitungseinheiten, eine Kommunikationseinheit, einen Stromversorgungsschaltkreis und dergleichen auf, was eine CPU (Zentralverarbeitungseinheit) zum Durchführen verschiedener Berechnungen, einen RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) als Hauptspeicher zum vorübergehenden Speichern von Berechnungszwischendaten, Berechnungsergebnissen und dergleichen, einen ROM (Festwertspeicher) als Programmspeicher, einen EEPROM (elektrisch löschbarer und programmierbarer Festwertspeicher) als Datenspeicher, einen Backup-RAM (Speicher, der nach einem Stopp der Hauptstromquelle der ECU stets mit Strom von einer Sicherungsstromquelle wie einer Fahrzeugbatterie versorgt wird), Signalverarbeitungseinheiten wie einen A/D-Wandler und einen Taktgeber, Ein-Ausgangs-Anschlüsse für Signaleingaben/-ausgaben zu/von der Außenseite einschließt. Des Weiteren ist bei diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich zu der oben beschriebenen CPU ein digitaler Hochgeschwindigkeitssignalprozessor (DSP) vorgesehen, um die Signalverarbeitungsgeschwindigkeit bei der Steuerung (insbesondere bei der Signalverarbeitung im Zusammenhang mit einem Ausgangssignal vom Zylinderdrucksensor 28) zu erhöhen. Der ROM hält verschiedene Programme (Steuergesetze) vor, die mit der Kraftmaschinensteuerung in Beziehung stehen, was ein Programm, das mit der Zündzeitpunktsteuerung in Beziehung steht, ein Steuerungskennfeld und dergleichen einschließt. Des Weiteren erhält der Datenspeicher (z. B. ein EEPROM) verschiedene Steuerungsdaten und dergleichen vor, etwa Konstruktionsdaten der Kraftmaschine 10.
In diesem Ausführungsbeispiel berechnet die ECU 80 beruhend auf verschiedenen gegenwärtig eingegebenen Sensorausgangssignalen (Erfassungssignal) ein zu dieser Zeit an der Abtriebswelle (Kurbelwelle) zu erzeugendes Drehmoment (Drehmomentbedarf) und eine Kraftstoffeinspritzmenge, die den Drehmomentbedarf erfüllt. Da die Kraftstoffeinspritzmenge der Einspritzvorrichtung 27 variabel eingestellt wird, wird somit das angegebene Drehmoment (erzeugtes Drehmoment), das durch Kraftstoffverbrennung in dem oben beschriebenen Zylinder (Brennkammer) erzeugt wird, und in Erweiterung das aktuell an die Abtriebswelle (Kurbelwelle) abgegebene Wellendrehmoment (Abgabedrehmoment) gesteuert (mit dem Drehmomentbedarf in Übereinstimmung gebracht). Und zwar berechnet die ECU 80 eine Kraftstoffeinspritzmengenübereinstimmung mit z. B. dem gegenwärtigen Kraftmaschinenlaufzustand und den Betrag der Gaspedalniederdrückung durch den Fahrer und gibt in Synchronisation mit einem gewünschten Einspritzzeitpunkt ein Einspritzsteuersignal (einen Ansteuerungsbetrag) ab, das der oben beschriebenen Einspritzvorrichtung 27 die Kraftstoffeinspritzung mit der berechneten Kraftstoffeinspritzmenge angibt. Das oben beschriebene Abgabedrehmoment der Kraftmaschine 10 wird somit beruhend auf dem Ansteuerungsbetrag der Einspritzvorrichtung 27 (z. B. der Ventilöffnungsdauer) auf einen Zielwert gesteuert. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht diese Einheit, die die Drehmomentsteuerung (genauer gesagt das Programm in der ECU 80) durchführt, der "Kraftmaschinensteuerungseinrichtung".
Im Dieselmotor wird, wenn er stationär läuft, zwecks Erhöhung der Menge an neuer Luft und Verringerung des Pumpverlustes ein im Einlassdurchlass der Kraftmaschine 10 vorgesehenes Einlassdrosselventil (Drosselventil 34) in einem ungefähr voll geöffneten Zustand gehalten. Demnach wird im stationären Betrieb als Verbrennungssteuerung (insbesondere als mit der Drehmomentsteuerung in Beziehung stehende Verbrennungssteuerung) vorwiegend eine Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge vorgenommen. Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 3 eine Grundprozedur einer Kraftstoffeinspritzsteuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei ist zu beachten, dass die verschiedenen, bei der Verarbeitung in 3 verwendeten Parameter zu jeder Zeit in der in der ECU 80 eingebauten Speichereinheit, etwa einem RAM, einem EEPROM oder einem Backup-RAM, gespeichert werden und je nach Notwendigkeit jederzeit aktualisiert werden. Grundsätzlich wird die Serie von Verarbeitungen in den einzelnen Figuren aufeinanderfolgend durch Ausführung des in dem ROM in der ECU 80 gespeicherten Programms in jedem Zylinder der Kraftmaschine 10 einmal pro einem Verbrennungszyklus durchgeführt. Das heißt, dass der Kraftstoff in Übereinstimmung mit dem Programm in einem Verbrennungszyklus mit Ausnahme eines Haltezylinders allen Zylindern zugeführt wird.
Wie in 3 gezeigt ist, werden bei der Folge von Verarbeitungen zunächst im Schritt S11 vorgegebene Parameter, z. B. eine Kraftmaschinendrehzahl (aktueller Messwert durch den Kurbelwinkelsensor 71) und ein Common-Rail-Druck (aktueller Messwert durch den Kraftstoffdrucksensor 42a) zu dieser Zeit, und ein Beschleunigerbetätigungsbetrag durch den Fahrer (aktueller Messwert durch den Beschleunigersensor 72) und dergleichen zu dieser Zeit gelesen. Dann wird im Schritt S12 beruhend auf den verschiedenen, im Schritt S11 eingelesenen Parametern ein Einspritzmuster eingestellt (des Weiteren wird je nach Notwendigkeit ein Drehmomentbedarf berechnet, der einen Verlust aufgrund einer externen Last und dergleichen einschließt). Zum Beispiel wird in Übereinstimmung mit dem an der oben beschriebenen Abtriebswelle (Kurbelwelle) zu erzeugenden Drehmoment (Drehmomentbedarf, d. h. das zu dieser Zeit der Kraftmaschinenlast entsprechende Drehmoment) im Fall einer Einstufeneinspritzung variabel eine Einspritzmenge (Einspritzdauer) eingestellt und im Fall einer Mehrstufeneinspritzung variabel die Gesamteinspritzmenge (Einspritzzeit) der einzelnen Einspritzungen eingestellt. Dann wird beruhend auf dem Einspritzmuster ein Befehlswert (Befehlssignal) an die oben beschriebene Einspritzvorrichtung 27 eingestellt. Bei diesem Aufbau werden in Übereinstimmung mit dem Fahrzeugzustand oder dergleichen die oben beschriebene Piloteinspritzung, Voreinspritzung, Nacheinspritzung, Post-Einspritzung und dergleichen passend zusammen mit einer Haupteinspritzung durchgeführt.
Das Einspritzmuster wird beruhend auf z. B. einem vorgegebenen Grundeinspritzkennfeld (man kann ein Einspritzsteuerungskennfeld oder einen Ausdruck oder dergleichen nehmen), das in dem oben beschriebenen ROM gespeichert ist, und einem Korrekturkoeffizienten ermittelt. Zum Beispiel wird in Bezug auf den angenommenen Bereich der oben beschriebenen vorgegebenen Parameter (Schritt S11) zuvor durch ein Experiment oder dergleichen ein optimales Einspritzmuster (ein konformer Wert) ermittelt und in das Grundeinspritzkennfeld geschrieben. Das Einspritzmuster wird beruhend auf den Parametern, etwa der Anzahl an Einspritzschritten (der Anzahl an Einspritzungen pro einem Verbrennungszyklus), den Einspritzzeitpunkten der einzelnen Einspritzungen und den Einspritzdauern (entsprechend den Einspritzmengen) festgelegt. Das Grundeinspritzkennfeld zeigt den Zusammenhang zwischen diesen Parametern und dem optimalen Einspritzmuster. Das mit dem Kennfeld ermittelte Einspritzmuster wird beruhend auf dem (in z. B. dem EEPROM in der ECU 80 gespeicherten) Korrekturkoeffizienten, der separat aktualisiert worden ist (Einzelheiten folgen später), korrigiert (z. B. wird der Ausdruck "Einstellwert = Wert im Kennfeld + Korrekturkoeffizient" berechnet). Dann wird ein Einspritzmuster zu dieser Zeit und ein dem Einspritzmuster entsprechendes Befehlssignal an die oben beschriebene Einspritzvorrichtung 27 ermittelt. Dabei ist zu beachten, dass die Einstellung des oben beschriebenen Einspritzmusters (Schritt S12) auch unter Verwendung einzelner Kennfelder, die für die Elemente des Einspritzmusters (die oben beschriebene Anzahl an Einspritzschritten und dergleichen) separat eingestellt wurden, oder unter Verwendung eines Kennfelds mit einer Vielzahl (z. B. aller) der einzelnen Elemente des Einspritzmusters durchgeführt werden kann.
Das wie oben eingestellte Einspritzmuster und der dem Einspritzmuster entsprechende Befehlswert (das Befehlssignal) werden im Schritt S13 verwendet. Im Schritt S13 wird beruhend auf dem Befehlswert (Befehlssignal) die Ansteuerung der Einspritzvorrichtung 27 gesteuert (genauer gesagt wird das Befehlssignal an die oben beschriebene Einspritzvorrichtung 27 ausgegeben). Mit der Ansteuerung der Einspritzvorrichtung 27 endet dann die Folge von Verarbeitungen in 3.
In diesem Ausführungsbeispiel wird der Kraftmaschine 10 über diese Kraftstoffeinspritzsteuerung Kraftstoff zugeführt. Vor Ausführung einer Haupteinspritzung, die vorwiegend ein Abgabedrehmoment erzeugen soll, in einem Verbrennungszyklus in der Kraftmaschine 10 wird eine Piloteinspritzung, d. h. eine Vorabnebeneinspritzung mit einer geringeren Einspritzmenge als die der Haupteinspritzung (geringe Menge), durchgeführt. Dieser Aufbau unterdrückt Verbrennungsgeräusche und verringert NOx. Des Weiteren weist die Verbrennungssteuerungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel, wie im Fall der in 17 gezeigten Vorrichtung, ein Programm (erste Korrektureinrichtung) auf, das unter Befehlssignalen an die oben beschriebene Einspritzvorrichtung 27 einen Befehlswert eines Haupteinspritzungsausführungszeitpunkts (ersten Befehlswert) variabel einstellt (korrigiert), um so einen anhand eines Ausgangssignals von dem Zylinderdrucksensor 28 ermittelten Erfassungswert eines Hauptzündzeitpunkts zu der Seite zu bewegen, auf der der Wert innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Bereiches konvergiert wird. Dabei ist zu beachten, dass die Verbrennungssteuerungsvorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel außerdem ein Programm (Feststellungseinrichtung) aufweist, das feststellt, ob der mit dem Programm korrigierte Befehlswert (der korrigierte erste Befehlswert) innerhalb des vorgegebenen zulässigen Bereiches (ersten zulässigen Bereichs) liegt oder nicht, und ein Programm (zweite Korrektureinrichtung), das die Einspritzmenge der oben beschriebenen Piloteinspritzung korrigiert, wenn festgestellt wird, dass sich der Befehlswert nicht innerhalb des zulässigen Bereiches befindet, um so in Übereinstimmung damit, ob sich der Befehlswert im zulässigen Bereich auf der Verzögerungsseite oder Vorlaufseite befindet, den Hauptzündzeitpunkt (genau genommen einen Erfassungswert des Hauptzündzeitpunkts) in der gleichen Richtung auf die Verzögerungsseite oder Vorlaufseite zu bewegen. Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 4A bis 4E, 5 und die 6A und 6B eine Zündzeitpunktsteuerung durch die Verbrennungs steuerungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wird als Beispiel ein Einspritzmuster mit einer Piloteinspritzung und einer Haupteinspritzung (Zweistufeneinspritzung) durchgeführt. In diesem Ausführungsbeispiel ist zu beachten, dass eine Einheit, die die Piloteinspritzung durchführt (genauer gesagt ein Programm unter den Programmen in der ECU 80, das die Verarbeitung in 3 durchführt), einer "Vorabnebeneinspritzung-Ausführungseinrichtung" entspricht.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf die 4A bis 4E der Zusammenhang zwischen der Einspritzmenge der Piloteinspritzung (Vorabnebeneinspritzung) und dem Verbrennungsverhalten bei der Haupteinspritzung (Hauptzündzeitpunkt, Haupteinspritzstartzeitpunkt und dergleichen) beschrieben. 4A ist eine Zeittafel, die einen Übergang des Einspritzbefehls an die oben beschriebene Einspritzvorrichtung 27 zeigt. 4B ist eine Zeittafel, die einen Übergang des Zustands der Einspritzvorrichtung 27 (des Hebebetrags der Nadel 27b) zeigt. Die 4C bis 4E sind Zeittafeln, die einen Übergang der Wärmeerzeugungsrate (Wärmeerzeugungsrate pro Zeiteinheit) bei der Verbrennung im Zylinder 12 bei Piloteinspritzungen mit drei verschiedenen Arten von Einspritzmengen (Einspritzung mit erhöhter Menge, Bezugseinspritzung und Einspritzung mit verringerter Menge) zeigen.
In dem in den 4A bis 4E gezeigten Beispiel ändert sich der Hebebetrag der Einspritzvorrichtung 27 (der Hebebetrag der Nadel 27b), wie durch die durchgezogene Linie Lf in 4B gezeigt ist, wenn der oben beschriebenen Einspritzvorrichtung 27 das in 4A gezeigte Pulssignal Ps zugeführt wird. Die Zeit vom Start der Energiebeaufschlagung der oben beschriebenen Einspritz vorrichtung 27 (Anstieg des Pulssignals Ps) bis zur tatsächlichen Kraftstoffeinspritzung entspricht einer ständig unwirksamen Einspritzdauer (Betriebsverzögerung der Einspritzvorrichtung 27). Dann werden, wie in den 4C bis 4E gezeigt ist, in Übereinstimmung mit einer Einspritzmenge der Piloteinspritzung der Zündzeitpunkt durch die folgende Haupteinspritzung und die Zeit (Hauptzündungsverzögerungszeit) von der Ausführung (Start) der Haupteinspritzung bis zum Start der Verbrennung (Zündung) geändert. Genauer gesagt wird, wie durch die durchgezogene L1 in 4D angegeben ist, bei einer Bezugseinspritzung, die eine Piloteinspritzung Pt mit einer Bezugseinspritzmenge (Einspritzmenge, die einen gewünschten Verbrennungszustand erreicht) durchführt, zu einem Zeitpunkt t2 eine Verbrennung durch eine Haupteinspritzung Mn gestartet (gezündet). Dagegen wird, wie durch die durchgezogene Linie L2 in 4C angegeben ist, bei einer Einspritzung mit erhöhter Menge, die die Piloteinspritzung Pt mit einer größeren Einspritzmenge als die Bezugsmenge (unterbrochene Linie L1) durchführt, eine Verbrennung durch die Haupteinspritzung Mn zu einem Zeitpunkt t1 gestartet (gezündet), der früher als der Bezugseinspritzzeitpunkt ist. Des Weiteren wird, wie durch die durchgezogene Linie L3 in 4E gezeigt ist, bei einer Einspritzung mit verringerter Menge, die die Piloteinspritzung Pt mit einer geringeren Einspritzmenge als die Bezugsmenge (unterbrochene Linie L1) durchführt, eine Verbrennung durch die Haupteinspritzung Mn zu einem Zeitpunkt t3 gestartet (gezündet), der später als der Bezugseinspritzzeitpunkt ist. Auf diese Weise wurde durch Experimente oder dergleichen der Erfinder bestätigt, dass sich der Zündzeitpunkt der Verbrennung durch die Haupteinspritzung mit zunehmender Einspritzmenge der Piloteinspritzung beschleunigt und die Hauptzündungsverzögerungszeit verringert.
Ferner ist die Beziehung zwischen einer Kraftstoffeinspritzmenge und einer Wärmemenge pro Kurbelwinkeleinheit (Abtriebswellendrehwinkeleinheit) (Wärmeerzeugungsrate), die durch die Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird, bezogen auf eine Einspritzung mit einer geringen Einspritzmenge wie im Fall der Piloteinspritzung so, wie in 5 gezeigt ist. Und zwar nimmt die Wärmeerzeugungsrate mit zunehmender Kraftstoffeinspritzmenge zu.
Die 6A und 6B sind Zeittafeln, die eine Ausgestaltung der Zündzeitpunktsteuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel zeigen. Dabei ist zu beachten, dass die 6A und 6B 17 entsprechen. In diesem Beispiel erfolgt die Zündzeitpunktsteuerung unter Verwendung eines Kraftstoffs mit geringer Cetanzahl im Vergleich zu einem Vergleichsbeispiel, das einen Kraftstoff mit hoher Cetanzahl verwendet.
Wie in den 6A und 6B gezeigt ist, wird bei diesem Ausführungsbeispiel der mit dem Ausführungszeitpunkt der Haupteinspritzung Mn (Einspritzstartzeitpunkt) in Beziehung stehende Befehlswert (6A) wie im Fall der in 17 gezeigten Vorrichtung so korrigiert, dass der anhand des Ausgangssignals vom Zylinderdrucksensor 28 ermittelte Erfassungswert des Hauptzündzeitpunkts (Zeitpunkt t10) innerhalb eines vorgegebenen Bereiches (Schwellenwert TH11 bis Schwellenwert TH12) konvergiert wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zu beachten, dass, wenn festgestellt wird, dass ein Abweichungsbetrag zwischen dem korrigierten Befehlswert (Haupteinspritzungsausführungszeitpunkt) und einem vorgegebenen Bezugswert (z. B. einem Wert in dem in Schritt S12 in 3 verwendeten Grundeinspritzkennfeld) nicht ausreichend klein ist (sich nicht innerhalb des zulässigen Bereichs befindet, der dem Feststellungswert TH13 in den 6A und 6B entspricht), die Einspritzmenge der Piloteinspritzung Pt in Übereinstimmung mit der Tatsache, ob sich der Befehlswert in dem zulässigen Bereich auf der Verzögerungsseite oder Vorlaufseite befindet, so korrigiert wird, dass sich der Hauptzündzeitpunkt (streng genommen ein Erfassungswert des Hauptzündzeitpunkts) in der gleichen Richtung zur Verzögerungsseite oder Vorlaufseite bewegt. Und zwar wird, wie in 6A gezeigt ist, der Hauptzündzeitpunkt, wenn der mit dem Ausführungszeitpunkt der Haupteinspritzung Mn in Beziehung stehende Befehlswert nach vorne korrigiert wird (z. B. vom Zeitpunkt t11 zum Zeitpunkt t12 korrigiert wird) und sich vom zulässigen Bereich (der dem Feststellungswert TH13 entspricht) auf der Vorlaufseite befindet, zur Vorlaufseite (in der gleichen Richtung wie die Abweichungsrichtung des Befehlswerts) korrigiert, wenn bei der Piloteinspritzung Pt die Korrektur mit erhöhter Menge (Änderung von der Einspritzzeit D11 zur Einspritzzeit D12) durchgeführt wird, um so den mit dem Ausführungszeitpunkt der Haupteinspritzung Mn in Beziehung stehenden Befehlswert in den zulässigen Bereich zurückzubringen. Dieser Aufbau unterdrückt besser eine übermäßige Beschleunigung des Ausführungszeitpunkts (Einspritzstartzeitpunkts) der Haupteinspritzung, wobei, wie in 6B gezeigt ist, eine Wellenform der Wärmeerzeugungsrate (durchgezogene Linie L12 in 6B) erzielt werden kann, die in Übereinstimmung mit der Wellenform der Wärmeerzeugungsrate ist, die den Kraftstoff mit hoher Cetanzahl verwendet (unterbrochene Linie L11 in 6B).
Um die Steuerung zu vereinfachen, ist es vorzuziehen, dass der Korrekturbetrag des Piloteinspritzungszeitpunkts gleich einem Korrekturbetrag des Haupteinspritzungszeitpunkts ist.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die 7 und 8 eine mit der oben beschriebenen Zündzeitpunktsteuerung in Beziehung stehende Verarbeitung beschrieben. Die 7 und 8 sind Ablaufdiagramme, die Verarbeitungsprozeduren der obigen Verarbeitung zeigen. Die in diesen Figuren gezeigten Verarbeitungen werden grundsätzlich unter Ausführung des im ROM in der ECU 80 gespeicherten Programms in vorgegebenen Zeitabständen (im gleichen Zeitraum wie oder früher als ein Zeitabstand des Prozesses in 3) aufeinanderfolgend durchgeführt, während eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist (z. B. werden sie stets bei laufender Kraftmaschine durchgeführt). Die Werte der verschiedenen Parameter, die in den Prozessen in den 7 und 8 verwendet werden, werden zu jeder Zeit in der Speichereinheit, etwa einem RAM, einem EEPROM oder einem Backup-RAM, die in der ECU 80 eingebaut sind, gespeichert und je nach Notwendigkeit jederzeit aktualisiert.
Wie in 7 gezeigt ist, wird bei dieser Folge von Prozessen im Schritt S21 festgestellt, ob ein Hauptzündzeitpunkt (Zeitpunkt t10 in den 6A und 6B) erfasst worden ist oder nicht. Nur dann, wenn im Schritt S21 festgestellt worden ist, dass der Hauptzündzeitpunkt erfasst worden ist, werden die Verarbeitung im Schritt S22 und die folgenden Schritte durchgeführt. Der Hauptzündzeitpunkt wird separat von der Verarbeitung in 7 (in einer anderen Routine) berechnet. 9 ist ein Funktionsblockdiagramm, das einen Teil der Verbrennungssteuerungsvorrichtung (ECU 80) gemäß diesem Ausführungsbeispiel zeigt, insbesondere in Bezug auf die Verarbeitung des Ausgangssignals vom Zylinderdrucksensor 28. Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 9 die Hauptzündzeitpunkt-Berechnungsverarbeitung beschrieben.
Die Berechnungsverarbeitung wird kurz durch einen Wärmeerzeugungsratenrechner B1 und einen Hauptzündzeitpunktrechner B11 in 9 durchgeführt. Dabei ist zu beachten, dass der Wärmeerzeugungsratenrechner B1 eine Kraftmaschinendrehzahl (aktueller Messwert durch den Kurbelwinkelsensor 71) und Zylinderdruck (aktueller Messwert durch den Zylinderdrucksensor 28) zu dieser Zeit ermittelt und beruhend auf dem folgenden relationalen Ausdruck eine Wärmeerzeugungsrate "dQ/dθ" zu dieser Zeit berechnet: dQ/dθ = {k·P·(dV/dθ) + V(dP/dθ)}/(k – 1) (Ausdruck 1)
Dabei ist zu beachten, dass Q im Ausdruck 1 für die Wärmeerzeugungsrate, θ für den Kurbelwinkel, P für den Druck in der Brennkammer 16 (Zylinderdruck) und k für das Verhältnis der spezifischen Wärme steht. Bei der Verbrennungssteuerungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird durch den Wärmeerzeugungsratenrechner B1 aufeinanderfolgend zu vorgegebenen Zeitabständen eine gegenwärtige Wärmeerzeugungsrate berechnet (wenn der Zeitabstand kürzer ist, ist die Verarbeitungslast höher, jedoch ist auch die Erfassungsgenauigkeit der Wellenform der Wärmeerzeugungsrate höher).
Der Hauptzündzeitpunktrechner B11 in 9 empfängt die gegenwärtige Wärmeerzeugungsrate, die aufeinanderfolgend von dem Wärmeerzeugungsratenrechner B1 berechnet wurde und berechnet (erfasst) beruhend auf diesen Wärmeerzeugungsratenberechnungswerten einen Hauptzündzeitpunkt (Zeitpunkt t10). Genauer gesagt wird der Hauptzündzeitpunkt in z. B. der Wellenform der Wärmeerzeugungsrate (Datenübergang) als ein Zeitpunkt erfasst, bei dem sich die Wärmeerzeugungsrate um den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt der Haupteinspritzung Mn herum plötzlich zur positiven Seite ändert. Dabei ist zu beachten, dass der Hauptzündzeitpunkt mit hoher Genauigkeit als ein Zeitpunkt erfasst werden kann, bei dem der Übergang der Wärmeerzeugungsrate (Zeitänderung) um den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt der Haupteinspritzung Mn herum von der negativen Seite zur positiven Seite geht.
Die gegenwärtige Wärmeerzeugungsrate, die aufeinanderfolgend von dem oben beschriebenen Wärmeerzeugungsratenrechner B1 berechnet wurde, wird auch in einem Pilotwärmeerzeugungsmengenrechner B21 in 9 verwendet. Und zwar berechnet der Pilotwärmeerzeugungsmengenrechner B21 beruhend auf der gegenwärtigen Wärmeerzeugungsrate, die aufeinanderfolgend von dem oben beschriebenen Wärmeerzeugungsratenrechner B1 berechnet wurde, eine Wärmeerzeugungsmenge durch die Piloteinspritzung Pt (Gesamtwärmemenge). Dieser Parameter wird in der Verarbeitung in 8 (Schritt S34) verwendet, wobei Einzelheiten später beschrieben werden.
Wenn der Hauptzündzeitpunkt t10 erfasst worden ist und im Schritt S21 festgestellt worden ist, dass der Hauptzündzeitpunkt erfasst worden ist, fährt der Prozess mit Schritt S22 fort. Im Schritt S22 werden beruhend auf einem gegenwärtigen Zielzündzeitpunkt hinsichtlich der Haupteinspritzung die Schwellenwerte TH11 und TH12 festgelegt (eingestellt). Genauer gesagt wird zuvor durch ein Experiment oder dergleichen pro Zeiteinheit (z. B. pro Sekunde (s)) ein konformer Wert (optimaler Wert) in den zulässigen Bereich (oberen und unteren Grenzschwellenwerts) ermittelt und in einer vorgegebenen Speichereinheit (z. B. einem EEPROM in der ECU 80) gespeichert. In dem oben beschriebenen Schritt S22 wird der zulässige Bereich pro Zeiteinheit (der obere und untere Grenzschwellenwert TH11 und TH12) aus der Speichereinheit eingelesen und beruhend auf der Kraftmaschinendrehzahl zu dieser Zeit in einen Kurbelwinkel umgewandelt und auf die Vorlaufseite und die Verzögerungsseite des oben beschriebenen Zielzündzeitpunkts eingestellt.
Im Schritt S23 wird festgestellt, ob sich der im Schritt S21 erfasste Hauptzündzeitpunkt (Zeitpunkt t10) innerhalb des zulässigen Bereichs (TH11 bis TH12) befindet oder nicht, der in dem oben beschriebenen Schritt S22 eingestellt wurde (Schwellenwert TH11 ≤ t10 ≤ Schwellenwert TH12). Wenn im Schritt S23 festgestellt wird, dass sich der Hauptzündzeitpunkt nicht innerhalb des zulässigen Bereichs befindet, wird im nächsten Schritt S24 der mit dem Ausführungszeitpunkt der Haupteinspritzung Mn in Beziehung stehende Befehlswert (6A) durch eine Haupteinspritzungszeitpunktsteuerung B12 in 9 zu der Seite korrigiert (genauer gesagt wird ein Korrekturkoeffizient K11 aktualisiert), auf der der anhand des Ausgangssignals vom Zylindersensor 28 ermittelte Erfassungswert des Hauptzündzeitpunkts (Zeitpunkt t10) in den zulässigen Bereich (TH11 bis TH12) konvergiert wird. Dann wird im Schritt S25 ein Zündzeitpunktsteuerungsausführungsflag F1 auf "0" eingestellt, und es wird die Folge von Prozessen in 7 beendet. Dabei ist zu beachten, dass die Aktualisierungsverarbeitung des Korrekturkoeffizienten K11 (Schritt S24) durchgeführt wird, indem der Korrekturkoeffizient K11 um einen vorgegebenen Betrag (vorgegebenen Änderungsbetrag) kumulativ erhöht oder gesenkt (geändert) wird. Genauer gesagt wird z. B. bei der Anfangsaktualisierung, wenn im Schritt S23 festgestellt wird, dass sich der Hauptzündzeitpunkt nicht innerhalb des oben beschriebenen zulässigen Bereichs befindet, beruhend auf einem vorgegebenen Kennfeld (z. B. einem Änderungsmengenkennfeld mit der Kraftmaschinendrehzahl und Kraftmaschinenlast als Parameter) ein Änderungsbetrag eingestellt. Wenn dann im Schritt S23 kontinuierlich festgestellt wird, dass sich der Hauptzündzeitpunkt nicht innerhalb des oben beschriebenen zulässigen Bereichs befindet, wird der Änderungsbetrag mit zunehmender Anzahl an Feststellungen im Schritt S23 (der Feststellung, dass sich der Hauptzündzeitpunkt nicht innerhalb des zulässigen Bereichs befindet), d. h. mit zunehmender Anzahl kontinuierlicher Aktualisierungen, verringert. Zum Beispiel wird der Änderungsbetrag (Aktualisierungsbetrag) des Korrekturkoeffizienten K11 aufeinanderfolgend gesenkt (aufeinanderfolgend aktualisiert), indem der Änderungsbetrag als ein Wert eingestellt wird, der durch Multiplizieren eines Kennfelds des oben beschriebenen Kennfelds mit einem vorgegebenen Multiplikationsfaktor erzielt wird, und indem der Multiplikationsfaktor mit zunehmender Anzahl der kontinuierlichen Aktualisierungen als ein kleinerer Faktor, etwa als "1/2", "1/4", "1/8", ... (1/2)ⁿ (n: Anzahl kontinuierlicher Aktualisierungen), eingestellt wird.
Indem die Verarbeitung in 7 wiederholt durchgeführt wird, wird die Haupteinspritzung durch den in 3 gezeigten Schritt S13 beruhend auf dem Befehlswert durchgeführt, der unter Verwendung des Grundeinspritzkennfelds und des Korrekturkoeffizienten (Korrekturkoeffizient K11) eingestellt wurde, bis der im Schritt S21 erfasste Hauptzündzeitpunkt in den oben beschriebenen zulässigen Bereich (TH11 bis TH12) konvergiert ist. Der Korrekturkoeffizient K11 wird jedes Mal, wenn der Hauptzündzeitpunkt im Schritt S21 erfasst wird, durch die oben beschriebenen Schritte S22 bis S24 aktualisiert. Der Befehlswert des Haupteinspritzungsausführungszeitpunkts (erster Befehlswert) wird im Schritt S12 in 3 unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten K11 korrigiert.
Wenn ferner im Schritt S23 festgestellt wird, dass sich der Hauptzündzeitpunkt nicht innerhalb des oben beschriebenen zulässigen Bereichs befindet, wird der Hauptzündzeitpunkt, da die Verarbeitung im Schritt S24 wiederholt durchgeführt wird, in den zulässigen Bereich geregelt. Wenn im Schritt S23 festgestellt wird, dass sich der Hauptzündzeitpunkt innerhalb des zulässigen Bereichs befindet, dann wird das Zündzeitpunktsteuerungsausführungsflag F1 im Schritt S231 auf "1" gesetzt, und es wird die Folge von Verarbeitungen in 7 beendet.
In der Verarbeitung in 8 wird zunächst durch die Schritte S31 bis S33 festgestellt, ob die folgenden drei Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind oder nicht.

(1) Das Zündzeitpunktsteuerungsausführungsflag F1 ist auf "1" gesetzt (Schritt S31).
(2) Der im Schritt S24 aktualisierte Korrekturkoeffizient K11 befindet sich nicht innerhalb des vorgegebenen zulässigen Bereichs (erster zulässiger Bereich) (Absolutwert |K11| > Feststellungswert TH13, Schritt S32). Der Feststellungswert TH13 wird in Übereinstimmung mit dem Fall der oben beschriebenen Schwellenwerte TH11 und TH12 eingestellt (Schritt S22 in 7) oder als ein vorgegebener fester Wert eingestellt.
(3) Ein im Schritt S34 aktualisierter Korrekturkoeffizient K12 (wird später beschrieben) liegt innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Bereichs (zweiter zulässiger Bereich) (Absolutwert |K12| ≤ Feststellungswert TH14, Schritt S33). Der Feststellungswert TH14 wird in Übereinstimmung mit dem Fall der oben beschriebenen Schwellenwerte TH11 und TH12 eingestellt (Schritt S22 in 7) oder auf einen vorgegebenen festen Wert eingestellt.

Wenn festgestellt wird, dass diese Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind, fährt der Prozess mit Schritt S34 fort, da es notwendig ist, die Hauptzündzeitpunktsteuerung durchzuführen.
Im Schritt S34 korrigiert eine Piloteinspritzmengensteuerung B22 (zweite Korrektureinrichtung) in 9 einen mit der Einspritzmenge der Piloteinspritzung Pt in Beziehung stehenden Befehlswert (zweiten Befehlswert) (genauer gesagt aktualisiert sie den Korrekturkoeffizienten K12) in Übereinstimmung mit der Tatsache, ob sich der Korrekturkoeffizient K11 in dem zulässigen Bereich (erster zulässiger Bereich) auf der Verzögerungsseite oder der Vorlaufseite befindet, d. h. in Übereinstimmung mit dem Vorzeichen des Korrekturkoeffizienten K11 ("positiv: Korrekturkoeffizient auf der Verzögerungsseite" oder "negativ: Korrekturkoeffizient auf der Vorlaufseite"), um so den anhand des Ausgangssignals vom Zylinderdrucksensor 28 ermittelten Erfassungswert des Hauptzündzeitpunkts (Zeitpunkt t10) in der gleichen Richtung zur Verzögerungsseite oder zur Vorlaufseite zu bewegen. Und zwar wird die Einspritzmenge der Piloteinspritzung Pt durch Senken der Menge korrigiert, um den Hauptzündzeitpunkt zur Verzögerungszeit zu bewegen, wenn das Vorzeichen des Korrekturkoeffizienten K11 "positiv (+)" ist, während die Einspritzmenge der Piloteinspritzung Pt durch Erhöhen der Menge korrigiert wird, um den Hauptzündzeitpunkt zur Vorlaufseite zu bewegen, wenn das Vorzeichen des Korrekturkoeffizienten K11 "negativ (–)" ist. Dann wird das Zündzeitpunktsteuerungsausführungsflag F1 im Schritt S39 auf "0" gesetzt, und es wird die Folge der Verarbeitungen in 8 beendet. Dabei ist zu beachten, dass die Aktualisierung des oben beschriebenen Korrekturkoeffizienten K12 durch kumulatives Erhöhen oder Senken (Ändern) des Korrekturkoeffizienten K12 um einen vorgegebenen Betrag (vorgegebenen Änderungsbetrag) erfolgt. Genauer gesagt wird z. B. bei der Anfangsaktualisierung, wenn im Schritt S33 festgestellt wird, dass sich der Korrekturkoeffizient K12 innerhalb des oben beschriebenen zulässigen Bereichs befindet, der Änderungsbetrag zu diesem Zeitpunkt beruhend auf einem vorgegebenen Kennfeld eingestellt, etwa einem Änderungsbetragkennfeld mit der Wärmeerzeugungsmenge durch die Piloteinspritzung Pt, die durch den Pilotwärmeerzeugungsmengenrechner B21 in 9 berechnet wurde, als Parameter. Wenn dann im Schritt S33 kontinuierlich festgestellt wird, dass sich der Korrekturkoeffizient K12 innerhalb des oben beschriebenen zulässigen Bereichs befindet, wird der Änderungsbetrag in Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Schritt S24 in 7 mit zunehmender Anzahl an kontinuierlichen Aktualisierungen gesenkt.
Wenn in den Schritten S31 und S32 festgestellt wird, dass die Bedingungen bei den einzelnen Schritten nicht erfüllt sind, dann wird das Zündzeitpunktsteuerungsausführungsflag F1 im Schritt S39 auf "0" gesetzt (F1 = 0), da eine Ausführung der Hauptzündzeitpunktsteuerung nicht notwendig ist, und es wird die Folge von Verarbeitungen in 8 beendet. Wenn ferner im Schritt S33 festgestellt wird, dass die Bedingung in diesem Schritt S33 nicht erfüllt ist, dann wird im Schritt S35 festgestellt, ob die Hauptzündzeitpunktsteuerung unter Verwendung anderer Parameter als dem Haupteinspritzungsausführungszeitpunkt und der Piloteinspritzmenge (eines vorgegebenen Befehlswert für ein vorgegebenes Stellglied) durchgeführt werden kann oder nicht. Zum Beispiel werden in Bezug auf einen oder mehrere vorgegebene Parameter zulässige Bereiche für die einzelnen Parameter voreingestellt, und es wird für jeden Parameter festgestellt, dass eine erforderliche Hauptzündzeitpunktsteuerung innerhalb seines zulässigen Bereichs durchgeführt werden kann. Als Parameter ist ein Befehlswert an das Umgehungsventil 61c (1) oder dergleichen nutzbar. Indem der Zustand des Umgehungsventils 61c (ausgewählter Weg und Ventilöffnung) variabel gesteuert (eingestellt) wird, kann die Zylindertemperatur bei der Zündung variabel gesteuert werden (der Hauptzündzeitpunkt bewegt sich bei hoher Temperatur zur Vorlaufseite).
Wenn im Schritt S35 festgestellt wird, dass die Hauptzündzeitpunktsteuerung durchgeführt werden kann (dass es einen Parameter gibt, der die Hauptzündzeitpunktsteuerung ermöglicht), dann wird im Schritt S351 unter Verwendung des Parameters (wenn es mehrere Parameter gibt, eines Parameters mit dem höchsten Rang einer voreingestellten Priorität) die Hauptzündzeitpunktsteuerung durchgeführt. Wenn dagegen im Schritt S35 festgestellt wird, dass die Hauptzündzeitpunktsteuerung nicht durchgeführt werden kann, dann wird im Schritt S352 eine vorgegebene Ausfallsicherungsverarbeitung durchgeführt (z. B. das Speichern eines Diagnosecodes in einem EEPROM oder dergleichen oder das Einschalten einer vorgegebenen Warnlampe).
Gemäß der Verarbeitung in 8 wird bei Durchführung der oben beschriebenen Verarbeitung im Schritt S34 der Korrekturkoeffizient K12 aktualisiert, wenn sich der mit der Verarbeitung in 7 aktualisierte Korrekturkoeffizient K11 nicht innerhalb des zulässigen Bereichs befindet. Demnach wird der mit der Einspritzmenge der Piloteinspritzung Pt in Beziehung stehende Befehlswert (zweiter Befehlswert) im Schritt S12 in 3 mit dem Korrekturkoeffizienten K12 derart korrigiert, dass sich der Haupteinspritzungszeitpunkt bezogen auf die Haupteinspritzung Mn, die zu dem dem Korrekturkoeffizienten K11 entsprechenden Haupteinspritzungsausführungszeitpunkt durchgeführt wird, in der gleichen Richtung bewegt wie das Vorzeichen des Korrekturkoeffizienten K11. Bei diesem Aufbau wird im Schritt S23 in 7 festgestellt, dass sich der Erfassungswert des Hauptzündzeitpunkts (Zeitpunkt t10) innerhalb des zulässigen Bereichs (TH11 ≤ t10 ≤ TH12) befindet, wobei sich der Korrekturkoeffizient K11 näher an einem Bestätigungswert des Grundeinspritzkennfelds befindet (Schritt S12 in 3) (kleinerer Absolutwert |K11|). Indem die Verarbeitungen in den 7 und 8 wiederholt durchgeführt werden, kann der Korrekturkoeffizient K11 (und der Haupteinspritzungszeitpunkt durch die oben beschriebene Einspritzvorrichtung 27) demnach automatisch in den zulässigen Bereich konvergiert werden.
Wie oben beschrieben wurde, können gemäß der Verbrennungssteuerungsvorrichtung für eine direkt einspritzende Kompressionszündungskraftmaschine und das Kraftmaschinensteuerungssystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel die folgenden hervorragenden Vorteile erzielt werden.

(1) Die Verbrennungssteuerungsvorrichtung für eine direkt einspritzende Kompressionszündungskraftmaschine gelangt bei einem Kraftmaschinensystem zum Einsatz, das die Kompressionszündungskraftmaschine 10 (Brennkraftmaschine), der Kraftstoff beruhend auf einer Kompression in der Brennkammer 16 des Zylinders 12 zündet und verbrennt, um an einer Abtriebswelle (Kurbelwelle) Leistung (Drehmoment) zu erzeugen, und die Einspritzvorrichtung 27 (Kraftstoffeinspritzventil zur Zylindereinspritzung) aufweist, das den Kraftstoff der Brennkammer 16 direkt einspritzend zuführt. Die Verbrennungssteuerungsvorrichtung steuert den Betrieb der verschiedenen Stellglieder in dem System. Diese Verbrennungssteuerungsvorrichtung für eine direkt einspritzende Kompressionszündungskraftmaschine (ECU 80 zur Kraftmaschinensteuerung) hat das Programm (Zündzeitpunkt-Erfassungseinrichtung, Schritt S21 in 7) zum Erfassen eines Hauptzündzeitpunkts (Verbrennungsstartzeitpunkts) als Zündzeitpunkt eines Hauptkraftstoffs, der durch eine Haupteinspritzung Mn vorwiegend zum Erzeugen von Leistung an der Abtriebswelle eingespritzt wurde, das Programm (erste Korrektureinrichtung, Schritt S24 in 7) zum Aktualisieren des Korrekturkoeffizienten K11 des Befehlswerts des Haupteinspritzungsausführungszeitpunkts (erster Befehlswert) an die oben beschriebene Einspritzvorrichtung 27 (zum Korrigieren des ersten Befehlswerts) in der Richtung zu der Seite, auf der der Erfassungswert des Hauptzündzeitpunkts (Zeitpunkt t10) in den vorgegebenen Bereich (Schwellenwerte TH11 bis TH12) konvergiert wird, und das Programm (Feststellungseinrichtung, Schritt S32 in 8) zum Feststellen, ob sich der im Schritt S24 aktualisierte Korrekturkoeffizient K11 innerhalb des vorgegebenen Bereichs (erster zulässiger Bereich, –TH13 bis +TH13) befindet oder nicht (und ob sich der mit dem Korrekturkoeffizienten K11 korrigierte erste Befehlswert innerhalb des vorgegebenen Bereichs befindet), sowie das Programm (zweite Korrektureinrichtung, Schritt S34 in 8) zum Aktualisieren des Korrekturkoeffizienten K12 des mit der Einspritzmenge der Piloteinspritzung Pt in Beziehung stehenden Befehlswerts (zweiter Befehlswert) (zum Korrigieren des zweiten Befehlswerts), wenn im Schritt S32 festgestellt wird, dass sich der Korrekturkoeffizient K11 nicht innerhalb des Bereichs befindet (der erste Befehlswert befindet sich nicht innerhalb des ersten zulässigen Bereichs), um so den Erfassungswert des Hauptzündzeitpunkts (Zeitpunkt t10) in Übereinstimmung mit der Tatsache, ob sich der Korrekturkoeffizient K11 (und der erste Befehlswert) auf der Verzögerungsseite oder der Vorlaufseite befindet, in der gleichen Richtung auf die Verzögerungsseite oder die Vorlaufseite zu bewegen. Diese Vorrichtung, die eine bessere Robustheit hat, kann den Hauptzündzeitpunkt steuern, während sich der Hauptzündzeitpunkt durch das Kraftstoffeinspritzventil dem Grunde nach um den vorgegebenen Bereich (erster zulässiger Bereich) herum befindet. Somit kann das Verbrennungsverhalten der Kraftmaschine 10 (Brennkraftmaschine), insbesondere das Verbrennungsverhalten, das mit dem Hauptzündzeitpunkt des durch die Haupteinspritzung zugeführten Hauptkraftstoffs in Beziehung steht, verbessert werden.
(2) Es ist das Programm vorgesehen, das die Folge von Verarbeitungen, etwa die Verarbeitung im Schritt S24 in 7 (Aktualisieren des Korrekturfaktors K11) und die Verarbeitung im Schritt S32 (Feststellen, ob sich der Korrekturkoeffizient K11 innerhalb des vorgegebenen Bereichs befindet oder nicht), wiederholt durchführt. Jedes Mal, wenn der Korrekturkoeffizient K11 (und der erste Befehlswert) aus dem zulässigen Bereich (der im Schritt S32 festgelegt wird) gelangt, wird der Korrekturkoeffizient K11 in den zulässigen Bereich zurückgebracht, womit der Haupteinspritzungszeitpunkt automatisch in den vorgegebenen zulässigen Bereich (den dem Feststellungswert TH13 entsprechenden Bereich) konvergiert wird.
(3) Im Schritt S34 in 8 wird der mit der Einspritzmenge der Piloteinspritzung Pt in Beziehung stehende Befehlswert (zweiter Befehlswert) jedes Mal, wenn im Schritt S32 festgestellt wird, dass sich der Korrekturkoeffizient K11 (und der erste Befehlswert) nicht innerhalb des zulässigen Bereichs befindet, kumulativ um einen vorgegebenen Änderungsbetrag geändert. Der Haupteinspritzungszeitpunkt kann genau in den vorgegebenen zulässigen Bereich (den dem Feststellungswert TH13 entsprechenden Bereich) konvergiert werden.
(4) Es ist vorteilhaft, dass das Programm (kumulative Feststellungseinrichtung, Schritt S33 in 8) zum Feststellen, ob der Integralwert des sich im Schritt S34 in 8 angesammelten Änderungsbetrags die zulässige Obergrenze überschritten hat, und das Programm (Schritte S35, S351 und S352 in 8) zum Durchführen entweder der Hauptzündzeitpunktsteuerung durch Korrektur eines anderen Parameters als dem Haupteinspritzungsausführungszeitpunkt und die Piloteinspritzmenge (z. B. des Befehlswerts zum Umgehungsventil 61c) oder der vorgegebenen Ausfallsicherungsverarbeitung, wenn im Schritt S33 festgestellt wird, dass der Integralwert des Änderungsbetrags die zulässige Obergrenze überschritten hat, vorgesehen sind. Bei diesem Aufbau können selbst Unannehmlichkeiten aufgrund einer Verschiebung der Piloteinspritzmenge noch besser verhindert oder unterdrückt werden. Wenn der Hauptzündzeitpunkt mit dem anderen Parameter auf einen passenden Wert gesteuert werden kann, wird die Hauptzündzeitpunktsteuerung durchgeführt. Wenn der Hauptzündzeitpunkt nicht gesteuert werden kann (es gibt keinen solchen Befehlswert), wird die vorgegebene Ausfallsicherungsverarbeitung durchgeführt, und es wird über das Versagen der Zündzeitpunktsteuerung informiert oder es wird irgendeine Gegenmaßnahmen ergriffen.
(5) Im Schritt S34 in 8 wird unter den Befehlswerten an die Einspritzvorrichtung 27 (Kraftstoffeinspritzventil) der mit einer Einspritzform der Piloteinspritzung (Einstufen-Vorabnebeneinspritzung) in Beziehung stehende Befehlswert, insbesondere der mit der Einspritzmenge in Beziehung stehende Befehlswert, korrigiert. Die Hauptzündzeitpunktsteuerung kann leichter und noch genauer durchgeführt werden.
(6) Der im Schritt S32 in 8 verwendete zulässige Bereich (erster zulässiger Bereich) wird durch den vorgegebenen Bezugswert (erster Bezugswert, Wert in dem Grundeinspritzkennfeld, das im Schritt S12 in 3 verwendet wird) und den zulässigen Abweichungsbetrag vom ersten Bezugswert (Feststellungswert TH13) definiert. Im Schritt S32 wird festgestellt, ob der Abweichungsbetrag (der dem Wert des Korrekturkoeffizienten K11 entspricht) zwischen dem Korrekturkoeffizienten K11 (und dem mit dem Korrekturkoeffizienten K11 korrigierten ersten Befehlswert) und dem ersten Bezugswert kleiner als der zulässige Abweichungsbetrag ist. Wenn der Abweichungsbetrag kleiner als der zulässige Abweichungsbetrag ist, wird festgestellt, dass sich der erste Befehlswert innerhalb des ersten zulässigen Bereichs befindet (Korrektur der Piloteinspritzmenge ist nicht notwendig). Bei diesem Aufbau kann der erste zulässige Bereich leichter und genauer eingestellt werden.
(7) Der Anfangswert (fester Wert bei diesem Ausführungsbeispiel) des Einspritzsteuerungskennfelds (Grundeinspritzkennfeld), in dem der Befehlswert an die Einspritzvorrichtung 27 mit den vorgegebenen, mit der Kraftmaschine 10 in Beziehung stehenden Parametern (der Kraftmaschinendrehzahl, der Kraftmaschinenlast und dergleichen) verknüpft ist, wird als der oben beschriebene erste Bezugswert eingesetzt. Auf diese Weise kann der erste Bezugswert leicht und passend unter Verwendung des Einspritzsteuerungskennfelds eingestellt werden, das üblicherweise in einem ROM gespeichert ist.
(8) Im Schritt S21 in 7 wird der Hauptzündzeitpunkt beruhend auf dem Ausgangssignal vom Zylinderdrucksensor 28 erfasst. Bei diesem Aufbau kann der Hauptzündzeitpunkt mit einem äußerst praktischen Aufbau mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
(9) Des Weiteren wird zu dieser Zeit beruhend auf dem Ausgangssignal vom Zylinderdrucksensor 28 der Datenübergang (die sogenannte Wellenform) der Wärmeerzeugungsrate als Wärmeerzeugungsmenge pro Zeiteinheit (z. B. als Zeiteinheit oder Zahl an Abtriebswellenumdrehungen) ermittelt (relationaler Ausdruck (1) in 9). Des Weiteren wird der Hauptzündzeitpunkt beruhend auf dem ermittelten Datenübergang erfasst (z. B. als Zeitpunkt, bei dem sich die Wärmeerzeugungsrate um den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt der Haupteinspritzung Mn herum plötzlich zur positiven Seite ändert). Bei diesem Aufbau kann der Haupteinspritzungszeitpunkt mit hoher Erfassungsgenauigkeit erfasst werden.
(10) Neben den einzelnen obigen Programmen ist in der oben beschriebenen ECU 80 das Programm (Kraftmaschinensteuerungseinrichtung) zum Durchführen einer vorgegebenen, mit der Kraftmaschine in Beziehung stehenden Steuerung (Drehmomentsteuerung oder dergleichen) beruhend auf einer Betätigung der verschiedenen Stellglieder (siehe 1) in dem Kraftmaschinensystem enthalten. Des Weiteren sind als Kraftmaschinensteuerungssystem neben der ECU 80 verschiedene weitere Sensoren und Stellglieder (siehe 1) vorgesehen. Mit dieser Gestaltung kann, wie oben beschrieben wurde, durch Verbesserung des Verbrennungsverhaltens eine noch zuverlässigere Kraftmaschinensteuerung durchgeführt werden.

Wenn der Befehlswert des Haupteinspritzungsausführungszeitpunkts zur Vorlaufseite oder zur Verzögerungsseite geändert wird (wenn der Korrekturkoeffizient K11 zur Vorlaufseite oder zur Verzögerungsseite aktualisiert wird), ist es vorzuziehen, dass der Ausführungszeitpunkt der Piloteinspritzung, um den gleichen Betrag in die gleiche Richtung der Verzögerungsrichtung geändert wird. Genauer gesagt wird der Piloteinspritzungsausführungszeitpunkt, wie in den 10A und 10B gezeigt ist, um den x2, der gleich dem Betrag x1 ist (d. h. x1 = x2), vorverlegt, wenn der Haupteinspritzungsausführungszeitpunkt ebenfalls um x1 vorverlegt wird.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann zwischen der Piloteinspritzung und der Haupteinspritzung ein gewünschter Zeitabstand beibehalten werden (Einspritzabstand). Tritt in der Einspritzvorrichtung 27 in Übereinstimmung mit der Ausführung der Piloteinspritzung eine Druckänderung auf, kann die Änderung der Haupteinspritzmenge aufgrund der Druckschwankung unterdrückt werden. Im Fall einer Verzögerung des Haupteinspritzungszeitpunkts können dieselben Vorteile erzielt werden.
Bei diesem Aufbau kann in einem Fall, in dem die Piloteinspritzung und die Haupteinspritzung beide durchgeführt werden, selbst dann, wenn der Ausführungszeitpunkt der Haupteinspritzung geändert wird, um den Zündzeitpunkt der Haupteinspritzung zu steuern, die Haupteinspritzungsmenge passend gesteuert werden und kann eine stabile Kraftstoffeinspritzsteuerung realisiert werden. Wenn der Ausführungszeitpunkt der Piloteinspritzung um den gleichen Betrag zur Vorlaufseite oder zur Verzögerungsseite wie der Änderungsbetrag auf der Vorlaufseite oder der Verzögerungsseite beim Haupteinspritzungsausführungszeitpunkt geändert wird, kann die Steuerung einfach umgesetzt werden, da es nicht notwendig ist, einen Zeitabstand durch eine Kraftmaschinenlaufbedingung einzustellen.
Bei der Piloteinspritzung wird ein maximaler Vorlaufzeitpunkt (vorlaufseitiger Schutzwert) eingestellt, um die Brennbarkeit sicherzustellen. Wenn der Piloteinspritzungszeitpunkt den maximalen Vorlaufzeitpunkt erreicht, ist es demnach wünschenswert, dass der Zeitpunkt nicht weiter nach vorne verschoben wird und dass der Piloteinspritzungszeitpunkt auf den maximalen Vorlaufzeitpunkt begrenzt wird. Das heißt, dass in 10 in diesem Fall x1 < x2 zutrifft.
Zweites Ausführungsbeispiel
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die 11A und 11B und die 12 und 13 ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben, in dem die Verbrennungssteuerungsvorrichtung für eine direkt einspritzende Kompressionszündungskraftmaschine und das erfindungsgemäße Kraftmaschinensteuerungssystem verkörpert sind. Dabei ist zu beachten, dass die Vorrichtung und das System gemäß diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen die gleiche Gestaltung wie das in 1 gezeigte erste Ausführungsbeispiel haben. Demnach werden zur Vereinfachung der Beschreibung die Beschreibung gemeinsamer Bestandteile und Betriebsabläufe weggelassen und wird vorwiegend der Unterschied zum oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Wie oben beschrieben wurde, kommt es zu einer plötzlichen Wärmeerzeugung durch eine auf einmal erfolgende Verbrennung einer großen Menge Kraftstoff und zu Unannehmlichkeiten wie Geräuschen, wenn die Zeit von der Ausführung (Start) der Haupteinspritzung bis zum Start der Verbrennung (Zündung) (Hauptzündungsverzögerungszeit) zu lang ist. Da in einer direkt einspritzenden Kraftmaschine Kraftstoff direkt in den Zylinder eingespritzt wird, kann andererseits keine ausreichende Zeit als Zeit (Vormischzeit) zum Mischen von Ansaugluft und Kraftstoff in der Brennkammer sichergestellt werden, wenn die Hauptzündungsverzögerungszeit zu kurz ist, und es kann kein gewünschtes Verbrennungsverhalten erzielt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird, wie in den 11A und 11B gezeigt ist, die Hauptzündungsverzögerungszeit (Zeit D20) vom Einspritzstartzeitpunkt der Haupteinspritzung Mn (Haupteinspritzungsausführungszeitpunkt, Zeitpunkt t21) bis zum Verbrennungsstartzeitpunkt der Haupteinspritzung Mn (Hauptzündzeitpunkt, Zeitpunkt t22) in Betracht gezogen und wird unter den Befehlswerten an die oben beschriebene Einspritzvorrichtung 27 der mit der Einspritzmenge der Piloteinspritzung Pt in Beziehung stehende Befehlswert variabel eingestellt, um die obigen Unannehmlichkeiten zu vermeiden, um so einen Erfassungswert der Zeit D20 auf einen passenden Wert (innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Bereiches) zu steuern. Dabei ist zu beachten, dass die Hauptzündungsverzögerungszeit, wie in der Abbildung von 12 gezeigt ist, mit zunehmender Einspritzmenge der Piloteinspritzung Pt (und der Verbrennungsmenge der Piloteinspritzung) kürzer wird.
In diesem Ausführungsbeispiel wird anstelle der Verarbeitungen in den 7 und 8 im ersten Ausführungsbeispiel die Verarbeitung in 13 durchgeführt. Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 13 die Verbrennungssteuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei ist zu beachten, dass die in 13 gezeigte Folge von Verarbeitungen ebenfalls aufeinanderfolgend zu vorgegebenen Verarbeitungszeitabständen (gleich lang wie oder kürzer als der Zeitabstand der Verarbeitung in 3) durch Ausführung des in einem ROM in der ECU 80 gespeicherten Programms durchgeführt wird. Die Werte der verschiedenen bei der Verarbeitung in 13 verwendeten Parameter werden ebenfalls in der Speichereinheit, etwa einem RAM, einem EEPROM oder einem Backup-RAM, die in der ECU 80 eingebaut ist, jederzeit gespeichert und je nach Notwendigkeit jederzeit aktualisiert.
Wie in 13 gezeigt ist, werden bei Ausführung der Folge von Verarbeitungen zunächst im Schritt S41 vorgegebene Parameter, z. B. die Kraftmaschinendrehzahl (aktueller Messwert durch den Kurbelwinkelsensor 71) und der Beschleunigerbetätigungsbetrag durch den Fahrer (aktueller Messwert durch den Beschleunigersensor 72) zu dieser Zeit und der Haupteinspritzungszeitpunkt (der beruhend auf dem Befehlswert an die Einspritzvorrichtung 27 unter Berücksichtigung des Zeitpunkts t21 in 11, z. B. der unwirksamen Einspritzdauer) und dergleichen eingelesen. Dann wird im Schritt S42 beruhend auf einem vorgegebenen Parameter, der in den verschiedenen, im oben beschriebenen Schritt S41 eingelesenen Parametern enthalten ist, ein Bezugswert DT1 der Hauptzündungsverzögerungszeit (ein gewünschter Wert) ermittelt (ferner wird je nach Notwendigkeit ein Drehmomentbedarf berechnet, der einen Verlust aufgrund einer externen Last und dergleichen einschließt). Genauer gesagt wird der Bezugswert DT1 ermittelt, indem ein in einem ROM oder dergleichen gespeichertes vorgegebenes Kennfeld (oder ein Ausdruck) verwendet wird. Für dieses Kennfeld kann ein Kennfeld verwendet werden, für das konforme Werte (optimale Werte) des oben beschriebenen Bezugswerts DT1, die den Werten von z. B. der Kraftmaschinendrehzahl und des Beschleunigerbetätigungsbetrags (oder dem beruhend auf dem Beschleunigerbetätigungsbetrag berechneten Drehmomentbedarf) entsprechen, zuvor durch ein Experiment oder dergleichen ermittelt und hineingeschrieben wurden.
Im Schritt S43 wird der Hauptzündzeitpunkt (Zeitpunkt t22 in 11) erfasst. Dabei ist zu beachten, dass die Erfassung (Berechnung) des Hauptzündzeitpunkts ebenfalls beruhend auf der Gestaltung in 9 und dem relationalen Ausdruck (1) erfolgt, während der gegenwärtige Zylinderdruck (aktueller Messwert durch den Zylinderdrucksensor 28) ermittelt wird.
Im Schritt S44 wird beruhend auf dem im Schritt S41 ermittelten Haupteinspritzungszeitpunkt (Zeitpunkt t21) und dem im Schritt S43 berechneten Hauptzündzeitpunkt (Zeitpunkt t22) ein Erfassungswert DT2 der Hauptzündungs verzögerungszeit (Zeit D20 in 11) berechnet. Dann wird im Schritt S45 die Differenz zwischen dem im Schritt S42 ermittelten Bezugswert DT1 und dem Erfassungswert DT2 (Absolutwert |DT1 – DT2|) mit einem vorgegebenen Feststellungswert TH21 verglichen, und es wird festgestellt, ob sich der Erfassungswert DT2 innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Bereichs (|DT1 – DT2| ≤ Feststellungswert TH21) befindet oder nicht. Dabei ist zu beachten, dass der Feststellungswert TH21 in Übereinstimmung mit dem Fall der Schwellenwerte TH11 und TH12 (Schritt S22 in 7) in dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel eingestellt wird oder als ein vorgegebener fester Wert eingestellt wird.
Wenn im Schritt S45 festgestellt wird, dass sich der Erfassungswert DT2 nicht innerhalb des zulässigen Bereichs befindet, dann wird im Schritt S451 der mit der Einspritzmenge der Piloteinspritzung Pt in Beziehung stehende Befehlswert (6A) korrigiert (genauer gesagt wird der Korrekturkoeffizient K21 aktualisiert), um den Erfassungswert DT2 näher an den Bezugswert DT1 zu bringen. Und zwar wird die Einspritzmenge der Piloteinspritzung Pt durch Senken der Menge korrigiert, um die beiden Werte näher zueinander zu bringen, wenn der Erfassungswert DT2 von dem Bezugswert DT1 aus vorläuft (auf der Vorlaufseite positioniert ist), während die Einspritzmenge der Piloteinspritzung Pt durch Erhöhen der Menge korrigiert wird, um die beiden Werte näher zueinander zu bringen, wenn der Erfassungswert DT2 gegenüber dem Bezugswert DT1 verzögert ist (auf der Verzögerungsseite positioniert ist) (siehe 4A bis 4E). Dann wird mit dieser Korrekturkoeffizientenaktualisierung die Folge von Verarbeitungen beendet. Dabei ist zu beachten, dass das Aktualisieren des Korrekturkoeffizienten K21 durch kumulatives Erhöhen oder Senken (Ändern) des Korrekturkoeffizienten K21 um einen vorgegebenen Betrag (vorgegebenen Änderungsbetrag) durchgeführt wird.
Wenn im Schritt S45 festgestellt wird, dass sich der Erfassungswert DT2 innerhalb des zulässigen Bereiches befindet, wird der Korrekturkoeffizient K21 nicht aktualisiert, und es wird die Folge von Verarbeitungen in 13 beendet.
Gemäß der Verarbeitung in 13 wird der Korrekturkoeffizient K21 unter Durchführung der oben beschriebenen Verarbeitung im Schritt S451 aktualisiert, wenn sich der im Schritt S43 aktualisierte Erfassungswert DT2 nicht innerhalb des zulässigen Bereichs befindet. Da der mit der im Schritt S12 in 3 ermittelten Einspritzmenge der Piloteinspritzung Pt in Beziehung stehende Befehlswert (Zündverzögerungsbefehlswert) mit dem Korrekturkoeffizienten K21 korrigiert wird, wird der Erfassungswert DT2 (und die Haupteinspritzungsverzögerungszeit) näher an den Bezugswert DT1 gebracht. Der Bezugswert DT2 (und die Hauptzündungsverzögerungszeit) werden durch wiederholtes Durchführen der Verarbeitung in 13 automatisch in den zulässigen Bereich konvergiert.
Wie oben beschrieben wurde, können gemäß der Verbrennungssteuerungsvorrichtung für eine direkt einspritzende Kompressionszündungskraftmaschine und dem Kraftmaschinensteuerungssystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel die folgenden hervorragenden Vorteile erzielt werden.

(11) Es sind das Programm (Zündungsverzögerungszeit-Erfassungseinrichtung, Schritte S41, S43 und S44 in 13) zum Erfassen der Hauptzündungsverzögerungszeit als der Zeit vom Einspritzen des Hauptkraftstoffs durch die Haupteinspritzung Mn bis zur Zündung des Hauptkraftstoffs (Start der Verbrennung) und das Programm (Zündungsverzögerungszeit-Steuerungseinrichtung, Schritt 451 in 13) zum variablen Einstellen des mit der Einspritzmenge der Piloteinspritzung Pt in Beziehung stehenden Befehlswerts (Zündungsverzögerungsbefehlswert) beruhend auf dem Erfassungswert, genauer gesagt auf dem Korrekturkoeffizienten K21 (zum Korrigieren des Zündungsverzögerungsbefehlswerts), vorgesehen. Im Schritt S451 kann die Hauptzündungsverzögerungszeit auf einen passenden Wert gesteuert werden und können Unannehmlichkeiten aufgrund einer übermäßigen Zündungsverzögerungszeitverschiebung (Geräusche, fehlende Vormischzeit oder dergleichen) besser verhindert oder unterdrückt werden.
(12) Im Schritt S451 in 13 wird unter den Befehlswerten an die Einspritzvorrichtung 27 (Kraftstoffeinspritzventil) der mit der Einspritzform der Piloteinspritzung (Einstufen-Vorabnebeneinspritzung) in Beziehung stehende Befehlswert, genauer gesagt der mit der Einspritzmenge in Beziehung stehende Befehlswert, korrigiert. Die Hauptzündungsverzögerungszeit kann leichter und genauer gesteuert werden.
(13) Als Programm zum Erfassen der Hauptzündungsverzögerungszeit sind das Programm (Einspritzzeitpunkt-Erfassungseinheit, Schritt S41 in 13) zum Erfassen des Haupteinspritzungsstartzeitpunkts, das Programm (Zündzeitpunkt-Erfassungseinheit, Schritt S43 in 13) zum Erfassen des Hauptzündzeitpunkts und das Programm (Zündungsverzögerungszeit-Berechnungseinheit, Schritt S44 in 13) zum Berechnen der Hauptzündungsverzögerungszeit beruhend auf den einzelnen Erfassungswerten durch diese Programme vorgesehen. Bei diesem Aufbau kann die Hauptzündungsverzögerungszeit leichter und genauer erfasst werden.
(14) Im Schritt S41 in 13 wird der Haupteinspritzungsstartzeitpunkt beruhend auf dem Befehl an die Einspritzvorrichtung 27 erfasst. Bei diesem Aufbau kann der Haupteinspritzungsstartzeitpunkt leichter und genauer erfasst werden.
(15) Im Schritt S43 in 13 wird der Hauptzündzeitpunkt beruhend auf dem Ausgangssignal vom Zylinderdrucksensor 28 erfasst. Bei diesem Aufbau kann der Hauptzündzeitpunkt mit einem sehr praktischen Aufbau mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
(16) Im Schritt S451 in 13 wird der mit der Einspritzmenge der Piloteinspritzung Pt in Beziehung stehende Befehlswert (Zündungsverzögerungsbefehlswert) variabel eingestellt, um so den Erfassungswert DT2 der Hauptzündungsverzögerungszeit näher an den vorgegebenen Bezugswert (Bezugswert DT1) zu bringen. Genauer gesagt wird im Schritt S45 in 13 festgestellt, ob sich der Erfassungswert DT2 innerhalb des vorgegebenen zulässigen Bereichs (der durch den Bezugswert DT1 und den Feststellungswert TH21 definiert ist) befindet oder nicht. Wenn sich der Erfassungswert nicht innerhalb des zulässigen Bereichs befindet, dann wird der mit der Piloteinspritzmenge in Beziehung stehende Befehlswert im Schritt S451 in die Richtung zu der Seite korrigiert, auf der der Erfassungswert in den zulässigen Bereich konvergiert wird. Bei diesem Aufbau kann die Hauptzündungsverzögerungszeit auch dann, wenn sich die Hauptzündungsverzögerungszeit (streng genommen der Erfassungswert DT2) außerhalb des zulässigen Bereichs befindet, durch die Verarbeitung im Schritt S451 variabel in den vorgegebenen zulässigen Bereich gesteuert werden, und es können Unannehmlichkeiten aufgrund der oben beschriebenen Zündungsverzögerungszeitverschiebung besser verhindert oder unterdrückt werden.
(17) Es ist das Programm zur wiederholten Durchführung der Folge von Verarbeitungen in 13 vorgesehen, während eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist (z. B. stets während des Kraftmaschinenantriebs). Bei diesem Aufbau kann die Hauptzündungsverzögerungszeit automatisch in den vorgegebenen zulässigen Bereich konvergiert werden.
(18) Neben den einzelnen oben beschriebenen Programmen ist in der oben beschriebenen ECU 80 das Programm (Kraftmaschinensteuerungseinrichtung) zum Durchführen der vorgegebenen, mit der Kraftmaschine 10 in Beziehung stehenden Steuerung (Drehmomentsteuerung oder dergleichen) beruhend auf einer Betätigung der verschiedenen Stellglieder in dem Kraftmaschinensystem (siehe 1) enthalten. Des Weiteren enthält das Kraftmaschinensteuerungssystem neben der ECU 80 verschiedene Sensoren und Stellglieder (siehe 1). Bei diesem Aufbau kann die Kraftmaschinensteuerung, wenn das Verbrennungsverhalten wie oben beschrieben verbessert wird, mit höherer Zuverlässigkeit durchgeführt werden.

Drittes Ausführungsbeispiel
Als Nächstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Die Vorrichtung und das System gemäß diesem Ausführungsbeispiel haben grundsätzlich die gleiche Gestaltung wie das in 1 gezeigte erste Ausführungsbeispiel. Demnach wird zur Vereinfachung der Beschreibung die Beschreibungen gemeinsamer Bestandteile und Betriebsabläufe weggelassen.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Zündzeitpunktregelung so durchgeführt, dass ein aktueller Zündzeitpunkt der Haupteinspritzung mit einem Zielzündzeitpunkt in Übereinstimmung gebracht wird. Der Zündzeitpunkt der Haupteinspritzung wird beruhend auf der Abweichung zwischen dem aktuellen Zündzeitpunkt der Haupteinspritzung und dem Zielzündzeitpunkt gesteuert. Bei dieser Zündzeitpunktregelung wird, wenn die Zündzeitpunktabweichung der Haupteinspritzung gleich hoch wie oder größer als ein vorgegebener Wert ist oder wenn der beruhend auf der Zündzeitpunktabweichung berechnete Zündzeitpunktregelungsbetrag gleich hoch wie oder größer als ein vorgegebener Wert ist, hinsichtlich der Einspritzmenge der Piloteinspritzung eine Korrektur durchgeführt.
14 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur der Kraftstoffeinspritzsteuerungsverarbeitung gemäß diesem Ausführungsbeispiel zeigt. Grundsätzlich wird die in 14 gezeigte Folge von Verarbeitungen aufeinanderfolgend zu vorgegebenen Verarbeitungszeitabständen (einer Zeitdauer, die gleich lang wie oder kürzer als der Zeitabstand der Verarbeitung in 3 ist) durch Ausführung des in einem ROM in der ECU 80 gespeicherten Programms durchgeführt. Zwar ist dies nicht gezeigt, dennoch ist zu beachten, dass die Haupteinspritzmenge und die Piloteinspritzmenge durch eine andere Berechnungsverarbeitung beruhend auf einem gegenwärtigen Kraftmaschinenlaufzustand (Beschleunigerbetätigungsbetrag und/oder Kraftmaschinendrehzahl) berechnet werden.
In 14 wird im Schritt S51 ein aktueller Zündzeitpunkt der Haupteinspritzung erfasst. Dabei ist zu beachten, dass die Erfassung (Berechnung) des aktuellen Zündzeitpunkts wie im Fall des Erfassungswerts des Hauptzündzeitpunkts (t10) im ersten Ausführungsbeispiel beruhend auf der Gestaltung in 9 und dem relationalen Ausdruck (1) erfolgt, während der gegenwärtige Zylinderdruck (aktueller Messwert durch den Zylinderdrucksensor 28) ermittelt wird. Im Schritt S52 wird ein Zielzündzeitpunkt der Haupteinspritzung berechnet. Dabei wird der Zielzündzeitpunkt der Haupteinspritzung unter Verwendung von z. B. vorbereiteten Kennfelddaten und beruhend auf der gegenwärtigen Kraftmaschinendrehzahl und der Lastanforderung (z. B. einem Beschleunigerbetätigungsbetrag) berechnet.
Im Schritt S53 wird beruhend auf der Abweichung zwischen dem aktuellen Zündzeitpunkt der Haupteinspritzung und dem Zielzündzeitpunkt als Regelungsbetrag ein Haupteinspritzungszeitpunkt-Korrekturbetrag Km berechnet. Im Schritt S54 wird beruhend auf dem Haupteinspritzungszeitpunkt-Korrekturbetrag Km ein Einspritzzeitpunktbefehlswert der Haupteinspritzung berechnet. Für die Regelungsberechnung wird eine weithin bekannte PI-Berechnung, PID-Berechnung oder dergleichen eingesetzt.
Bezüglich der Haupteinspritzung wird, wenn sich der aktuelle Zündzeitpunkt auf der Verzögerungsseite des Zielzündzeitpunkts befindet, als Haupteinspritzungszeitpunkt-Korrekturbetrag Km ein Korrekturbetrag eingestellt, der den Haupteinspritzungszeitpunkt zur Vorlaufseite bewegt. Wenn sich der aktuelle Zündzeitpunkt auf der Vorlaufseite des Zielzündzeitpunkts befindet, wird als der Haupteinspritzungszeitpunkt-Korrekturbetrag Km ein Korrekturbetrag eingestellt, der den Haupteinspritzungszeitpunkt zur Verzögerungsseite bewegt. Zum Beispiel wird als Km-Wert ein negativer Wert eingestellt, wenn der Haupteinspritzungszeitpunkt-Korrekturbetrag Km den Einspritzzeitpunkt vorlaufend korrigieren soll, während als Km-Wert ein positiver Wert eingestellt wird, wenn der Haupteinspritzungszeitpunkt-Korrekturbetrag Km den Einspritzzeitpunkt verzögernd korrigieren soll.
Im Schritt S55 wird festgestellt, ob der Absolutwert des Haupteinspritzungszeitpunkt-Korrekturbetrags Km (Regelungskorrekturbetrag), der im Schritt S53 berechnet wurde, gleich hoch wie oder größer als ein vorgegebener Schwellenwert THx ist oder nicht. Dabei wird der Schwellenwert THx beruhend auf dem Zielzündzeitpunkt einer gegenwärtigen Haupteinspritzung eingestellt. Dabei ist zu beachten, dass der Schwellenwert THx auch als ein fester Wert eingestellt sein kann.
Wenn |Km| ≥ THx zutrifft, fährt der Prozess mit Schritt S56 fort, in dem beruhend auf dem Haupteinspritzungszeitpunkt-Korrekturbetrag Km eine Korrektur der mit der Piloteinspritzung in Beziehung stehenden Einspritzmenge durchgeführt wird. Dabei wird durch erhöhendes/senkendes Korrigieren einer bereits eingestellten Piloteinspritzmenge ein Einspritzmengenbefehlswert berechnet. Und zwar wird bezogen auf die Einspritzmengenkorrektur, wenn der Haupteinspritzungszeitpunkt-Korrekturbetrag Km ein negativer Wert ist (der aktuelle Zündzeitpunkt ist gegenüber dem Zielwert verzögert und muss vorlaufend korrigiert werden), die Piloteinspritzmenge durch Erhöhen korrigiert. Wenn der Haupteinspritzungszeitpunkt-Korrekturbetrag Km ein positiver Wert ist (der aktuelle Zündzeitpunkt eilt dem Zielwert voraus und ist unter verzögernd korrigieren), wird die Piloteinspritzmenge durch korrigiert.
Im Schritt S57 werden die Haupteinspritzung und die Piloteinspritzung beruhend auf den mit der Haupteinspritzung in Beziehung stehenden Befehlswertdaten (einschließlich des oben beschriebenen Einspritzzeitpunktbefehlswerts) und den mit der Piloteinspritzung in Beziehung stehenden Befehls- Wertdaten (einschließlich des oben beschriebenen Einspritzmengenbefehlswerts) durchgeführt.
Wenn im Schritt S55 |Km| < THx zutrifft, wird die Einspritzmengenkorrektur der Piloteinspritzung beruhend auf dem Haupteinspritzungszeitpunkt-Korrekturbetrag Km nicht durchgeführt und werden jeweils die Haupteinspritzung und die Piloteinspritzung durchgeführt.
Dabei ist zu beachten, dass anstelle des Haupteinspritzungszeitpunkt-Korrekturbetrags Km (Regelungskorrekturbetrag) beruhend auf der Zündzeitpunktabweichung (= aktueller Zündzeitpunkt – Zielzündzeitpunkt) der Haupteinspritzung festgestellt werden kann, ob eine Piloteinspritzmengenkorrektur notwendig ist. Und zwar wird die Piloteinspritzmenge durch Erhöhen oder Senken korrigiert, wenn festgestellt wird, dass die Zündzeitpunktabweichung der Haupteinspritzung gleich hoch wie oder größer als ein vorgegebener Wert ist. Dabei wird die Piloteinspritzmenge erhöht, wenn die Zündzeitpunktabweichung der Haupteinspritzung einer Verzögerung des aktuellen Zündzeitpunkts vom Zielwert entspricht, während die Piloteinspritzmenge gesenkt wird, wenn die Zündzeitpunktabweichung der Haupteinspritzung einem Vorlaufen des aktuellen Zündzeitpunkts vom Zielwert entspricht.
In dem oben beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel kann der aktuelle Zündzeitpunkt der Haupteinspritzung durch eine die Menge erhöhende Korrektur oder eine die Menge senkende Korrektur der Piloteinspritzmenge vorverlegt oder verzögert werden. Demnach kann die Zündzeitpunktabweichung der Haupteinspritzung oder der Regelungssteuerungsbetrag des Zündzeitpunkts selbst dann verringert werden, wenn sie/er groß ist. Bei diesem Aufbau kann das Verbrennungsverhalten der Kraftmaschine, insbesondere das mit dem Zündzeitpunkt von durch die Haupteinspritzung zugeführtem Kraftstoff in Beziehung stehende Verbrennungsverhalten, verbessert werden.
Da der Schwellenwert THx für den Vergleich des Haupteinspritzungszeitpunkt-Korrekturbetrags Km (Regelungskorrekturbetrag) beruhend auf dem Zielzündzeitpunkt der Haupteinspritzung eingestellt wird, kann selbst dann ein passendes Verbrennungsverhalten realisiert werden, wenn sich der Zielzündzeitpunkt der Haupteinspritzung in Übereinstimmung mit dem gegenwärtigen Kraftmaschinenlaufzustand ändert.
Es können Vorkehrungen getroffen werden, dass der Ausführungszeitpunkt der Piloteinspritzung, wenn sich der Ausführungszeitpunkt der Haupteinspritzung zur Vorlaufseite oder zur Verzögerungsseite ändert, in die gleiche Richtung der Vorlauf-/Verzögerungsrichtung geändert wird (siehe hierzu die oben beschriebene 10). In diesem Fall wird der Ausführungszeitpunkt der Piloteinspritzung wünschenswerter Weise um den gleichen Betrag zur Vorlaufseite oder zur Verzögerungsseite geändert wie der Änderungsbetrag des Ausführungszeitpunkts der Haupteinspritzung auf der Vorlaufseite oder der Verzögerungsseite.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann zwischen der Piloteinspritzung und der Haupteinspritzung ein gewünschter Zeitabstand (Einspritzabstand) gehalten werden. Wenn in der Einspritzvorrichtung 27 in Übereinstimmung mit einer Ausführung der Piloteinspritzung eine Druckschwankung auftritt, kann die Schwankung der Haupteinspritzmenge aufgrund der Druckschwankung unterdrückt werden. Der gleiche Vorteil kann im Fall einer Verzögerung des Haupteinspritzungszeitpunkts erreicht werden.
Bei diesem Aufbau kann die Haupteinspritzmenge, wenn die Piloteinspritzung und die Haupteinspritzung beide durchgeführt werden, auch dann passend gesteuert werden, wenn der Ausführungszeitpunkt der Haupteinspritzung geändert wird, um den Zündzeitpunkt der Haupteinspritzung zu steuern, und es kann eine stabile Kraftstoffeinspritzsteuerung realisiert werden. Des Weiteren kann die Steuerung, wenn der Ausführungszeitpunkt der Piloteinspritzung mit dem gleichen Betrag zur Vorlaufseite oder zur Verzögerungsseite geändert wird wie der Änderungsbetrag des Haupteinspritzungsausführungszeitpunkts auf der Vorlaufseite oder der Verzögerungsseite, leicht durchgeführt werden, da es nicht notwendig ist, einen Zeitabstand durch eine Kraftmaschinenlaufbedingung einzustellen.
Weiteres Ausführungsbeispiel
Es ist zu beachten, dass die oben beschriebenen einzelnen Ausführungsbeispiele wie folgt abgewandelt werden können.
Es können Vorkehrungen getroffen werden, dass bei der Verarbeitung in 7 vor der Aktualisierungsverarbeitung des Korrekturkoeffizienten K11 im Schritt S24 in 7 eine Verarbeitung gemäß der Verarbeitung im Schritt S32 in 8 durchgeführt wird und dass die Aktualisierungsverarbeitung des Korrekturkoeffizienten K11 im Schritt S24 nicht durchgeführt wird, wenn sich der zu aktualisierende Wert nicht innerhalb des vorgegebenen zulässigen Bereichs (erster zulässiger Bereich) befindet, d. h. wenn der Korrekturkoeffizient K11 beim Aktualisieren außerhalb des zulässigen Bereichs sein wird. In diesem Fall entspricht das Programm, das vor der Verarbeitung im Schritt S24 die Verarbeitung gemäß der Verarbeitung im Schritt S32 durchführt, einer "Zulassungsbedingung-Feststellungseinrichtung".
Des Weiteren können Vorkehrungen getroffen werden, dass die Aktualisierungsverarbeitung des Korrekturkoeffizienten K11 nicht verhindert, sondern die Aktualisierungsverarbeitung begrenzt (z. B. wird der Aktualisierungsbetrag gesenkt), bis eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist (z. B. dass sich der aktualisierte Wert innerhalb des zulässigen Bereichs befindet). In diesem Fall kann eine Verschlechterung des Verbrennungsverhaltens (Geräusch oder dergleichen) aufgrund einer übermäßigen Korrektur zuverlässiger verhindert oder unterdrückt werden.
Des Weiteren ist in diesem Fall die Feststellungsverarbeitung, die vor dem Aktualisieren des Korrekturkoeffizienten K11 im Schritt S24 in 7 durchgeführt wird, nicht auf die oben beschriebene Feststellungsverarbeitung (Verarbeitung gemäß der Verarbeitung im Schritt S32) beschränkt, sondern es kann eine Verarbeitung durchgeführt werden, um in Übereinstimmung mit einem Zweck oder dergleichen festzustellen, ob eine optimale vorgegebene Bedingung erfüllt ist oder nicht.
Die Verarbeitung in 8 kann weggelassen werden. Es können Vorkehrungen getroffen werden, dass bei der Verarbeitung in 7 vor der Verarbeitung im Schritt S24 in 7 festgestellt wird, ob sich der Hauptzündzeitpunkt innerhalb eines vorgegebenen Bereichs befindet, der größer als der im Schritt S23 verwendete zulässige Bereich (Schwellenwert TH11 bis Schwellenwert TH12) ist. Wenn sich der Hauptzündzeitpunkt innerhalb dieses Bereichs befindet, wird festgestellt, dass die Differenz zwischen dem Hauptzündzeitpunkt zu dieser Zeit und dem Zielwert ausreichend klein ist. Dann wird die Verarbeitung im Schritt S24 in
7 (erste Steuerung) durchgeführt, um den Hauptzündzeitpunkt näher an den Zielwert zu bringen. Wenn sich der Hauptzündzeitpunkt dagegen nicht innerhalb des Bereichs befindet, wird festgestellt, dass die Differenz zwischen dem Hauptzündzeitpunkt zu dieser Zeit und dem Zielwert nicht ausreichend klein ist. Dann wird die Verarbeitung im Schritt S24 in 7 durchgeführt (dabei ist zu beachten, dass der Aktualisierungsbetrag des Korrekturkoeffizienten K11 je nach Notwendigkeit begrenzt wird), und es wird die Verarbeitung im Schritt S34 in 8 durchgeführt (d. h. die zweite Steuerung wird durchgeführt), um so den Hauptzündzeitpunkt näher an den Zielwert zu bringen. In diesem Fall entspricht ein Programm zum Durchführen der mit der oben beschriebenen Steuerung in Beziehung stehenden Folge von Verarbeitungen einer "Steuerungseinrichtung". Bei diesem Aufbau kann eine Verschlechterung des Verbrennungsverhaltens aufgrund einer übermäßigen Steuerungsverschiebung (Geräusche oder dergleichen) besser verhindert oder unterdrückt werden.
Die Aktualisierungsform der Korrekturkoeffizienten K11, K12 und K21 ist nicht auf die oben beschriebene Form beschränkt, sondern die Korrekturkoeffizienten können beliebig aktualisiert werden. Um das Programm zu vereinfachen, können die Korrekturkoeffizienten z. B. kumulativ um einen festen Änderungsbetrag geändert werden.
In den oben beschriebenen einzelnen Ausführungsbeispielen ist in den einzelnen Zylindern der Zylinderdrucksensor vorgesehen. Es können jedoch auch Vorkehrungen getroffen werden, dass der Sensor nur in einem Teil (z. B. in einem) der Zylinder vorgesehen ist und dass hinsichtlich der anderen Zylinder ein auf einem Ausgangssignal des Sensors beruhender Schätzwert verwendet wird. Es ist zu beachten, dass es in dem Fall, dass der oben beschriebene Zylinder drucksensor in einem Teil der Zylinder vorgesehen wird, vorzuziehen ist, dass der Zylinderdruck der anderen Zylinder unter Verwendung eines aktuellen Messwerts des Zylinderdrucks geschätzt wird, der in dem mit dem Zylinderdrucksensor versehenen Zylinder ermittelt wurde. Bei diesem Aufbau können Zylinderdrücke mehrerer Zylinder gemessen werden, während die Anzahl an Sensoren und die Rechenlast so weit wie möglich eingeschränkt werden.
Des Weiteren können Vorkehrungen getroffen werden, dass der Zylinderdrucksensor überhaupt nicht vorgesehen wird, sondern der Zylinderdruck anhand eines anderen Parameters geschätzt wird. Zum Beispiel ändert sich der Druck im Zylinder 12 (Zylinderdruck) in einem Verbrennungszyklus üblicherweise, wie es in 15 gezeigt ist. Das heißt, dass der Zylinderdruck in der Nähe des oberen Totpunkts (TDC) am höchsten ist und zumindest um den oberen Totpunkt herum von der Druckspitze (Maximalpunkt) weg geringer wird. Mit diesem Kurbelwinkel kann ein Kennfeld erstellt werden, das den Zusammenhang zwischen dem Zylinderdruck und einem entsprechenden Zustand zeigt, der durch den Wert eines anderen, den Zylinderdruck beeinflussenden Parameters definiert ist (es kann insbesondere ein Parameter gewählt werden, der einen hohen Einfluss hat). Der Zylinderdruck kann beruhend auf jedem Parameterwert in dem Kennfeld geschätzt werden. Dabei ist zu beachten, dass die Verbrennungsrate (die der Brennbarkeit entspricht) als die Wärmemenge pro Kraftstoffmengeneinheit, die durch die Verbrennung des Kraftstoffs erzeugt wird, mit zunehmendem Zylinderdruck steigt.
In dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel sind die Schwellenwerte TH11 und TH12 in der Speichereinheit in Zeiteinheiten vorbereitet, um den zulässigen Bereich auf einen passenderen Bereich einzustellen, und werden im Schritt S22 in Kurbelwinkeleinheiten umgewandelt. Allerdings können die Schwellenwerte TH11 und TH12 auch von Beginn an in Kurbelwinkeleinheiten vorbereitet sein. Dadurch kann die Umwandlung in Kurbelwinkeleinheiten entfallen.
Wie in 16 gezeigt ist, ändert sich der Datenübergang (die sogenannte Wellenform) der Wärmeerzeugungsrate in Übereinstimmung mit der Kraftmaschinenlast (die als Grundlage für die Festlegung der Befehlswerte an die verschiedenen Stellglieder z. B. als Drehmomentbedarf bei der Drehmomentsteuerung erfasst wird). Das heißt, dass unter einer hohen Last, wie sie durch die durchgezogene Linie L31 in 16 angegeben ist, zum Hauptzündzeitpunkt eine plötzliche Änderung der Wärmeerzeugungsrate (Änderung zur Erhöhungsseite) auftritt, während die Änderung unter einer geringen Last nachlässt. Unter einer geringen Last ist es schwierig, den Hauptzündzeitpunkt mit hoher Genauigkeit zu erfassen. Demnach kann man die oben beschriebenen Schwellenwerte TH11 und TH12 beruhend auf der Kraftmaschinenlast zu diesem Zeitpunkt variabel einstellen, um so z. B. bei geringer Kraftmaschinenlast den zulässigen Bereich zu verbreitern. Dabei ist zu beachten, dass der gleiche Aufbau im Fall des mit der Hauptzündungsverzögerungszeit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in Beziehung stehenden zulässigen Bereichs benutzbar sind.
In den oben beschriebenen einzelnen Ausführungsbeispielen werden, wenn festgestellt wird, dass die normale Steuerung nicht durchgeführt werden sollte, der Hauptzündzeitpunkt und die Hauptzündungsverzögerungszeit variabel gesteuert, indem als nächste Steuerung unter den Befehlswerten an die Einspritzvorrichtung 27 der mit der Piloteinspritzmenge in Beziehung stehende Befehlswert korrigiert (geändert) wird. Allerdings können der Hauptzündzeitpunkt und die Haupt zündungsverzögerungszeit auch variabel mit einem anderen Parameter gesteuert werden. Bei gleicher Einspritzform der Vorabnebeneinspritzung kann zum Beispiel ein anderer Parameter als die Einspritzmenge, d. h. ein mit der Anzahl an Einspritzschritten (was neben der Piloteinspritzung eine Voreinspritzung oder dergleichen einschließt), dem Einspritzzeitpunkt oder dem Einspritzzeitabstand in Beziehung stehender Befehlswert, korrigiert (geändert) werden.
Der Befehlswert zu dem anderen Stellglied als die Einspritzvorrichtung 27 kann als der zweite Befehlswert und der Zündungsverzögerungsbefehlswert verwendet werden, um den Hauptzündzeitpunkt und die Hauptzündungsverzögerungszeit variabel einzustellen. Als der zweite Befehlswert und der Zündungsverzögerungsbefehlswert kann grundsätzlich ein beliebiger Befehlswert eingesetzt werden, solange er mit der Verbrennungsrate bei der Haupteinspritzung (der Brennbarkeit von Kraftstoff in der Brennkammer 16) in Beziehung steht.
Zum Beispiel kann ein Befehlswert, der bei der Zündung auf die Zylindertemperatur wirkt, oder ein Befehlswert, der bei der Zündung auf den Zylinderdruck wirkt, verwendet werden. Wenn die Einlasstemperatur variabel gesteuert wird, ist es denkbar, einen Befehlswert einzusetzen, der wie oben beschrieben den Zustand des Umgehungsventils 61c (ausgewählter Weg oder Ventilöffnung) variabel einstellt. Wenn die Gestaltung eines Systems, bei dem die Erfindung zum Einsatz gelangt, geändert wird und in dem System ein ähnliches Ventil vorkommt, kann auch ein Befehlswert verwendet werden, der den Zustand dieses Ventils variabel einstellt. Zum Beispiel kann das AGR-Rohr (das den Einlass- und Auslassdurchlass verbindet) durch einen Zweigdurchlass ersetzt werden, der im Einlass- und Auslassdurchlass ausgebildet ist. Des Weiteren kann in dem Zwischenkühler 33 ein Umgehungsdurchlass (Ablassdurchlass) vorgesehen werden (der wie im Fall des AGR-Kühlers 63, einer Kühlvorrichtung entspricht). Des Weiteren ist die Anzahl der Zweigdurchlässe nicht auf zwei beschränkt, sondern können drei oder mehr Zweigdurchlässe ausgebildet werden. Des Weiteren können Vorkehrungen getroffen werden, dass die Abstrahlungsmengen von diesen Zweigdurchlässen in Übereinstimmung mit einer anderen Bedingung als das Vorhandensein/die Abwesenheit der Kühlvorrichtung unterschiedlich ist (z. B. durch die Art der Rohre). Des Weiteren kann, wenn die Verteilungsfläche (Schließgrad) der Zweigdurchlässe variabel ist, die Auswahl zwischen Öffnen und Schließen auch auf eine binäre Weise erfolgen. Andernfalls kann eine Technik eingesetzt werden, die Abgas stromaufwärts vom einlassseitigen Verdichter zurückströmen lässt, um inaktives Gas mit geringer Temperatur einzuleiten (Niedrigdruck-AGR). Des Weiteren kann die Einlasstemperatur durch ein anderes Verfahren als die Verwendung des Umgehungsdurchlasses variabel gesteuert werden. Zum Beispiel kann die Einlasstemperatur unter Verwendung eines Nebenkühlers, einer passenden Heizung (z. B. einem Nichrom-Draht) oder dergleichen variabel gesteuert werden. Des Weiteren kann die Einlasstemperatur indirekt durch variables Steuern der Temperatur des AGR-Gases oder der AGR-Rate gesteuert werden, ohne die Einlasstemperatur direkt zu steuern. In diesem Fall ist zu beachten, dass die Temperatur des AGR-Gases unter Verwendung eines Nebenkühlers, einer passenden Heizung oder dergleichen variabel gesteuert werden kann.
Als mit dem Zylinderdruck bei Zündung in Beziehung stehender Parameter kann in einer kürzlich entwickelten Kraftmaschine mit einem Mechanismus zur Veränderung des Kompressionsverhältnisses, der eine exzentrische Kurbel welle oder dergleichen verwendet, ein mit dem Ansteuerungsbetrag des Mechanismus oder dergleichen in Beziehung stehender Befehlswert verwendet werden. Des Weiteren ist ein Befehlswert nutzbar, der auf einen Parameter wirkt, der mit dem Einlassbefüllungswirkungsgrad eines betroffenen Zylinders (z. B. der Menge an neuer Luft) oder dergleichen in Beziehung steht. Des Weiteren ist insbesondere ein Befehlswert nutzbar, der auf den Druck der Ansaugluft in dem betroffenen Zylinder (Ansaugluftdruck) wirkt. Dabei ist zu beachten, dass bei einer variablen Steuerung des Ansaugluftdrucks ein Befehlswert verwendet werden kann, der die Auflademenge der Ansaugluft zu dem betroffenen Zylinder über einen Auflader oder dergleichen variabel einstellt, um den Auflademenge variabel einzustellen. Als Vorrichtung zum variablen Einstellen der Auflademenge (Lader) lassen sich ein Turbolader mit einem Mechanismus zur Veränderung der Geometrie, bei dem an einem Turbolader ein variabeler Düsenmechanismus oder dergleichen angebracht ist, um mit einem geometrischen Mechanismus einen Ladedruck (streng genommen die Auflademenge bei Turbinendrehung) variabel zu ändern, ein Turbolader mit einem elektrischen Hilfsmotor, ein Turbolader mit einem Hilfsverdichter auf der stromaufwärtigen oder stromabwärtigen Seite des Verdichters oder dergleichen verwenden.
Des Weiteren kann ein Befehlswert verwendet werden, der mit dem Ansteuerungsbetrag einer Zündhilfsvorrichtung wie einer Glühkerze in Beziehung steht. Die Glühkerze ist eine elektrische Heizung, die ein Heizelement erhitzt, das an einer vorgegebenen Position in dem Zylinder vorgesehen ist, um die Temperatur der Atmosphäre im Zylinder lokal auf eine hohe Temperatur zu erhöhen. Die Glühkerze wird üblicherweise in einem Dieselmotor oder dergleichen verwendet, um die Zündung beim Starten zu unterstützen. Demnach ist eine solche Vorrichtung sehr praktisch. Des Weiteren wurde in den letzten Jahren eine Zündhilfsvorrichtung untersucht, die die Zündung mit einem Laser oder dergleichen durch elektromagnetische Wirkung durch lokales Ändern der Atmosphäre im Zylinder zur Seite höherer Energie unterstützt. Eine solche Zündhilfsvorrichtung kann ebenfalls eingesetzt werden.
Des Weiteren können Vorkehrungen getroffen werden, dass die Verbrennungsrate auf einen gewünschten Wert gesteuert wird, indem die Ventilöffnung eines Drallsteuerungsventils oder die Abgabemenge von der Kraftstoffpumpe 43 oder die zeitliche Ventilsteuerung oder ein Ventilhebebetrag einer variablen Ventilvorrichtung variabel gesteuert werden.
Des Weiteren können Vorkehrungen getroffen werden, dass eine passende Kombination der oben beschriebenen verschiedenen Befehlswerte, einschließlich des oben beschriebenen Befehlswerts, der mit der Einspritzform der Vorabnebeneinspritzung in Beziehung steht, als der zweite Befehlswert und der Zündungsverzögerungsbefehlswert verwendet wird, um den Hauptzündzeitpunkt und die Hauptzündungsverzögerungszeit variabel zu steuern. In diesem Fall können mehrere Arten von Befehlswerten als ein mit der Verbrennungsrate in Beziehung stehender Befehlswert vorbereitet werden. Und zwar kann im Schritt S34 in 8, im Schritt S451 in 4 oder im Schritt S351 in 8, beruhend auf der Kraftmaschinenlaufbedingung zu dieser Zeit, ein Teil (eine oder mehrere) der mehreren Arten von Befehlswerten gewählt werden und kann die oben beschriebene Korrektur mit dem gewählten einen oder mehreren Befehlswerten durchgeführt werden.
In den oben beschriebenen einzelnen Ausführungsbeispielen wird der Zündzeitpunkt beruhend auf dem Zylinderdruck erfasst. Allerdings können die Wärmeerzeugungsrate und in Erweiterung der Hauptzündzeitpunkt auch beruhend auf einem Ausgangssignal von einem Sensor erfasst werden, der die Zylindertemperatur oder die Zylindergaszusammensetzung im Zylinder misst. Des Weiteren können die Wärmeerzeugungsrate und in Erweiterung der Hauptzündzeitpunkt auch beruhend auf vorgegebenen Einlassparametern (z. B. Einlasstemperatur, Ansaugluftdruck, Ansaugluftbestandteilsinformationen und dergleichen) und/oder Auslassparametern (z. B. Auslasstemperatur, Abgasdruck, Abgasbestandteilsinformationen und dergleichen) erfasst (unter Verwendung eines Kennfelds abgeschätzt) werden.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird der Haupteinspritzungsstartzeitpunkt im Schritt S41 in 13 beruhend auf dem Befehlswert an die Einspritzvorrichtung 27 erfasst. Allerdings ist die Erfassungsform des Haupteinspritzungsstartzeitpunkts nicht auf diesen Aufbau beschränkt, sondern kann der Haupteinspritzungsstartzeitpunkt auf beliebige Weise erfasst werden. Zum Beispiel kann anstelle des oben beschriebenen Befehlswerts der Kraftmaschinenlaufzustand (entsprechender Wert des Befehlswerts) verwendet werden, auf den bei der Feststellung des Befehlswerts Bezug genommen wird. Des Weiteren kann die Erfassung beruhend auf einem Parameter durchgeführt werden, der den Betriebszustand des Kraftstoffeinspritzventils (Einspritzvorrichtung 27) angibt. Zum Beispiel können Vorkehrungen getroffen werden, dass das Kraftstoffeinspritzventil (Einspritzvorrichtung 27) mit einem Sensor versehen ist, der einen Hebebetrag der Nadel 27b (2) misst, und dass der Haupteinspritzungsstartzeitpunkt beruhend auf einem Ausgangssignal von diesem Sensor erfasst wird. Andernfalls kann der Haupteinspritzungsstartzeitpunkt beruhend auf dem Schwankungsgrad des Common-Rail-Drucks gemäß der Kraftstoffeinspritzung erfasst werden. Des Weiteren können zur Erhöhung der Erfassungsgenauigkeit Vorkehrungen getroffen werden, dass die Einspritzvorrichtung 27 selbst (oder die Umgebung der Einspritzvorrichtung) mit einem Kraftstoffdrucksensor ausgestattet wird und der Haupteinspritzungsstartzeitpunkt beruhend auf dem Schwankungsgrad des Kraftstoffdrucks gemäß der Kraftstoffeinspritzung durch die Einspritzvorrichtung 27 erfasst wird.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Haupteinspritzungsverzögerungszeit beruhend auf dem Haupteinspritzungsstartzeitpunkt und dem Hauptzündzeitpunkt erfasst. Allerdings ist die Erfassung der Hauptzündungsverzögerungszeit nicht auf diesen Aufbau beschränkt, sondern die Hauptzündungsverzögerungszeit kann auch beruhend auf z. B. einem vorgegebenen Einlassparameter (Einlasstemperatur, Ansaugluftdruck, Ansaugluftbestandteilsinformationen oder dergleichen) direkt erfasst (z. B. unter Verwendung eines Kennfelds geschätzt) werden.
Dabei ist zu beachten, dass die oben beschriebenen einzelnen Sensoren (der Sensor zum Erfassen der Zylindertemperatur, der Sensor zum Erfassen der Zylindergaszusammensetzung, der Sensor zum Erfassen des Nadelhebebetrags, der Kraftstoffdrucksensor um die Einspritzvorrichtung herum und dergleichen) in der Praxis nicht verwendet werden (einige dieser Sensoren sind jedoch zum Testen oder dergleichen verwendet worden), da derzeit keine ausreichende Sensorlebensdauer oder dergleichen erzielt werden kann, doch besteht die Möglichkeit, dass diese Sensoren in der Zukunft in den praktischen Einsatz überführt werden (in einem kommerziell erhältlichen Fahrzeug eingebaut werden).
In den oben beschriebenen einzelnen Ausführungsbeispielen und Abwandlungen können die einzelnen Zeitpunkte und Zeiten (Haupteinspritzungsstartzeitpunkt, Hauptzündzeitpunkt, Hauptzündungsverzögerungszeit und dergleichen) als Erfassungsobjekte durch Parameter ersetzt werden, die mit den Zeitpunkten und Zeiten korrelieren. Genauer gesagt können die Zeitpunkte und Zeiten durch einen Zeitpunkt, der z. B. vorgegebene Punkte in der Wellenform der Wärmeerzeugungsrate (insbesondere vorgegebene Punkte bei der Hauptverbrennung), d. h. Maximal- und Minimalpunkte (Zeitpunkt, bei dem sich die Änderungsrichtung der Datenwerte von positiv/negativ zu negativ/positiv ändert), angibt, einen Zeitpunkt, bei dem der Datenwert in einer vorgegebenen Zeitdauer zu einem Maximal-/Minimalwert wird, einen Zeitpunkt, bei dem sich der Datenwert plötzlich zur positiven/negativen Seite ändert (oder stabilisiert), einen Zeitpunkt, bei dem der Datenwert jenseits (oder unterhalb) eines vorgegebenen Schwellenwerts (z. B. eines Nullpunkts) befindet, und dergleichen ersetzt werden.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die Haupteinspritzung und die Piloteinspritzung mit einer geringeren Einspritzmenge als die Haupteinspritzung durchgeführt, wenn in einem Verbrennungszyklus der Kraftmaschine mehrmals Kraftstoffeinspritzungen (Mehrstufeneinspritzung) vorgenommen werden. Allerdings können auch Vorkehrungen getroffen werden, dass in einem Verbrennungszyklus mehrmals eine Kraftstoffeinspritzung mit der gleichen Kraftstoffmenge durchgeführt wird. Bei diesem Aufbau wird, wenn eine bestimmte Einspritzung unter den mehreren Kraftstoffeinspritzungen als eine zweite oder folgende Kraftstoffeinspritzung angesehen wird, eine Zündzeitpunktregelung so durchgeführt, dass der Kraftstoffzündzeitpunkt auf einen Zielwert konvergiert wird. Dann wird festgestellt, ob die Zündzeitpunktabweichung zwischen dem aktuellen Zündzeitpunkt und dem Zielwert der bestimmten Einspritzung (oder der beruhend auf der Abweichung berechnete Zündzeitpunktregelungsbetrag) gleich hoch wie oder größer als ein vorgegebener Wert ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass die Zündzeitpunktabweichung oder der Zündzeitpunktregelungsbetrag gleich hoch wie oder größer als der vorgegebene Wert ist, kann die Einspritzmenge hinsichtlich einer Einspritzung unmittelbar vor der bestimmten Einspritzung geändert werden. Die Einzelheiten dieser Steuerung sind wo, wie sie im dritten Ausführungsbeispiel beschrieben wurden.
Die in 1 gezeigte Systemgestaltung ist nur ein Beispiel einer einsetzbaren Gestaltung der Erfindung. Selbst wenn die Gestaltung in 1 passend geändert wird, kann die Erfindung grundsätzlich wie im Fall der oben beschriebenen einzelnen Ausführungsbeispiele Anwendung finden, solange es sich um ein Steuerungssystem für eine direkt einspritzende Kompressionszündungskraftmaschine (zu der ein PCCI-Mischkompressionszündungsmotor, ein HCCI-Motor oder dergleichen gehört) handelt. Zum Beispiel wird in den oben beschriebenen einzelnen Ausführungsbeispielen die Einspritzvorrichtung 27 mit dem in 2 gezeigten Aufbau eingesetzt, doch kann als Aufbau für das Kraftstoffeinspritzventil in Übereinstimmung mit dem Zweck oder dergleichen ein beliebiger Aufbau gewählt werden. Das heißt, dass das Kraftstoffeinspritzventil nicht auf das elektromagnetische Kraftstoffeinspritzventil beschränkt ist, das einen Elektromagneten als Stellglied verwendet. Zum Beispiel kann auch eine Piezo-Einspritzvorrichtung verwendet werden, die als Nadelstellglied eine piezoelektrische Vorrichtung verwendet. Des Weiteren ist das Kraftstoffeinspritzventil nicht auf ein hydraulisches Kraftstoffeinspritzventil beschränkt, das auf binäre Weise mit einem Pulssignal gesteuert wird. Zum Beispiel kann ein direkt wirkendes Kraftstoffeinspritzventil (z. B. eine kürzlich entwickelte direkt wirkende Piezo-Einspritz vorrichtung), die den Nadelhebebetrag und in Erweiterung die Einspritzrate kontinuierlich und direkt in Übereinstimmung mit einer Ansteuerungsstromversorgungsmenge variabel steuert, eingesetzt werden. Des Weiteren kann ein Kraftstoffeinspritzventil, das eine Einspritzöffnung mit der Nadel öffnet/schließt, oder ein Kraftstoffeinspritzventil mit einem sich nach außen öffnenden Ventil eingesetzt werden. Wenn in den oben beschriebenen einzelnen Ausführungsbeispielen solche Änderungen vorgenommen werden, ist es vorzuziehen, dass die Einzelheiten der oben beschriebenen verschiedenen Verarbeitungen (Programme) ebenfalls in Übereinstimmung mit dem aktuellen Aufbau beliebig geändert werden (im Design geändert werden).
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele und Abwandlungen wurden unter der Prämisse beschrieben, dass verschiedene Softwareprogramme verwendet werden. Allerdings können die gleichen Funktionen auch mit Hardware, etwa Spezialschaltungen, realisiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2004-100559 A [0004, 0005, 0010, 0077]

Claims

Verbrennungssteuerungsvorrichtung für ein Kraftmaschinensystem, das eine Kompressionszündungskraftmaschine (10), die Kraftstoff beruhend auf einer Kompression in einer Brennkammer (16) in einem Zylinder (12) zündet und verbrennt, um an einer Abtriebswelle Leistung zu erzeugen, und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (27) zum direkten Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennkammer (16) aufweist, wobei die Verbrennungssteuerungsvorrichtung den Betrieb von mindestens einem Stellglied in dem System steuert, mit: einer Zündzeitpunkt-Erfassungseinrichtung (S21), um einen Hauptzündzeitpunkt als Zündzeitpunkt von Hauptkraftstoff, der durch eine Haupteinspritzung vorwiegend zur Erzeugung von Leistung an der Abtriebswelle eingespritzt wurde, oder einen mit dem Hauptzündzeitpunkt korrelierenden Parameter zu erfassen; einer ersten Korrektureinrichtung (B12, S24), um einen ersten Befehlswert als einen Befehlswert eines Haupteinspritzungsausführungszeitpunkts an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (27) in eine Richtung zu der Seite zu korrigieren, auf der ein Erfassungswert durch die Zünd zeitpunkt-Erfassungseinrichtung (S21) in einen vorgegebenen Bereich konvergiert wird; einer Feststellungseinrichtung (S32), um festzustellen, ob sich der durch die erste Korrektureinrichtung (B12, S24) korrigierte erste Befehlswert innerhalb eines ersten zulässigen Bereichs befindet; einer zweiten Korrektureinrichtung (B22, S34), um unter Befehlswerten an Stellglieder in dem System einen zweiten, von dem ersten Befehlswert verschiedenen Befehlswert zu korrigieren, wenn die Feststellungseinrichtung (S32) feststellt, dass sich der erste Befehlswert nicht innerhalb des ersten zulässigen Bereiches befindet, um so den Erfassungswert durch die Zündzeitpunkt-Erfassungseinrichtung (S21) in Übereinstimmung mit der Tatsache, ob sich der erste Befehlswert auf der Verzögerungsseite oder der Vorlaufseite befindet, in eine gleiche Richtung zur Verzögerungsseite oder Vorlaufseite zu bewegen.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, mit außerdem einer Einrichtung, um wiederholt eine Korrekturverarbeitung durch die erste Korrektureinrichtung (B12, S24), eine Feststellungsverarbeitung durch die Feststellungseinrichtung (S32) und eine Korrekturverarbeitung durch die zweite Korrektureinrichtung (B22, S34) durchzuführen, während eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die zweite Korrektureinrichtung (B22, S34) den zweiten Befehlswerts jedes Mal, wenn die Feststellungseinrichtung (S23) feststellt, dass sich der erste Befehlswert nicht innerhalb des ersten zulässigen Bereichs befindet, kumulativ um einen vorgegebenen Änderungsbetrag ändert.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 3, mit außerdem: einer kumulativen Feststellungseinrichtung (S33), um festzustellen, ob ein Integralwert des durch die zweite Korrektureinrichtung (B22, S34) kumulierten Änderungsbetrags eine zulässige Obergrenze überschritten hat; und einer Einrichtung (S25, S351, S352), um eine Haupteinspritzungszeitpunktsteuerung durch Korrektur eines vorgegebenen, von dem ersten Befehlswert und dem zweiten Befehlswert verschiedenen Befehlswerts unter den Befehlswerten an die Stellglieder in dem System oder eine vorgegebene Ausfallsicherungsverarbeitung durchzuführen, wenn die kumulative Feststellungseinrichtung (S33) feststellt, dass der Integralwert des Änderungsbetrags die zulässige Obergrenze überschritten hat.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit außerdem einer Vorabnebeneinspritzung-Ausführungseinrichtung (S11–S13) zum Durchführen einer Vorabnebeneinspritzung, um den Kraftstoff in einem Verbrennungszyklus der Kraftmaschine vor Ausführung der Haupteinspritzung einzuspritzen.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der zweite Befehlswert ein Befehlswert ist, der mit der durch die Vorabnebeneinspritzung-Ausführungseinrichtung (S11–S13) durchgeführten Vorabnebeneinspritzung in Beziehung steht.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der zweite Befehlswert ein Befehlswert ist, der mit einer Einspritzmenge einer Einstufen-Vorabnebeneinspritzung in Beziehung steht, die durch die Vorabnebeneinspritzung-Ausführungseinrichtung (S11–S13) durchgeführt wird.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, mit außerdem einer Einrichtung, um einen Ausführungszeitpunkt der Vorabnebeneinspritzung in die gleiche Richtung wie eine Vorlauf- oder Verzögerungsrichtung zu ändern, wenn die erste Korrektureinrichtung (B12, S24) den Haupteinspritzungsausführungszeitpunkt zur Vorlaufseite oder zur Verzögerungsseite korrigiert.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der zweite Befehlswert ein Parameter ist, der auf die Entzündbarkeit des Kraftstoffs in der Brennkammer (16) wirkt.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der von der Feststellungseinrichtung (S32) verwendete erste zulässige Bereich ein Bereich ist, der durch einen vorgegebenen ersten Bezugswert und einen zulässigen Abweichungsbetrag von dem ersten Bezugswert definiert ist, und wobei die Feststellungseinrichtung (S32) feststellt, ob ein Abweichungsbetrag zwischen dem durch die erste Korrektureinrichtung (B12, S24) korrigierten ersten Befehlswert und dem ersten Bezugswert kleiner als der zulässige Abweichungsbetrag ist, und feststellt, dass sich der erste Befehlswert innerhalb des ersten zulässigen Bereichs befindet, wenn der Abweichungsbetrag kleiner als der zulässige Abweichungsbetrag ist.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der von der Feststellungseinrichtung (S32) verwendete erste Bezugswert ein Anfangswert eines Einspritzsteuerungskennfelds ist, in dem der Befehlswert an das Kraftstoffeinspritzventil (27) mit einem vorgegebenen Parameter verknüpft ist, der zur Kraftmaschine in Beziehung steht.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Zylinder (12) mit einem Zylinderdrucksensor (28) versehen ist, der ein dem Druck der Brennkammer (16) entsprechendes Erfassungssignal ausgibt, und wobei die Zündzeitpunkt-Erfassungseinrichtung (S21) den Hauptzündzeitpunkt oder einen mit dem Hauptzündzeitpunkt korrelierenden Parameter beruhend auf dem Erfassungssignal erfasst, das von dem Zylinderdrucksensor ausgegeben wird.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Zündzeitpunkt-Erfassungseinrichtung (S21) beruhend auf dem von dem Zylinderdrucksensor ausgegebenen Erfassungssignal einen Datenübergang einer Wärmeerzeugungsrate als eine Wärmeerzeugungsmenge pro vorgegebener Zeit ermittelt und den Hauptzündzeitpunkt oder den mit dem Hauptzündzeitpunkt korrelierenden Parameter beruhend auf dem ermittelten Datenübergang erfasst.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung für ein Kraftmaschinensystem, das eine Kompressionszündungskraftmaschine (10), die Kraftstoff beruhend auf einer Kompression in einer Brennkammer (16) in einem Zylinder (12) zündet und verbrennt, um an einer Abtriebswelle Leistung zu erzeugen, und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (27) zum direkten Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennkammer (16) aufweist, wobei die Verbrennungssteuerungsvorrichtung den Betrieb von mindestens einem Stellglied in dem System steuert, mit: einer Zündzeitpunkt-Erfassungseinrichtung (S21), um einen Hauptzündzeitpunkt als Zündzeitpunkt von Hauptkraftstoff, der durch eine Haupteinspritzung vorwiegend zur Erzeugung von Leistung an der Abtriebswelle eingespritzt wurde, oder einen mit dem Hauptzündzeitpunkt korrelierenden Parameter zu erfassen; einer Zulassungsbedingung-Feststellungseinrichtung (S32), um festzustellen, ob eine vorgegebene Zulassungsbedingung erfüllt ist; und einer ersten Korrektureinrichtung (B12, S24), um nur dann, wenn die Zulassungsbedingung-Feststellungseinrichtung (S32) feststellt, dass die Zulassungsbedingung erfüllt ist, einen ersten Befehlswert als einen Befehlswert eines Haupteinspritzungsausführungszeitpunkts an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (27) in eine Richtung zu der Seite zu korrigieren, auf der ein von der Zündzeitpunkt-Erfassungseinrichtung (S21) ausgegebener Erfassungswert in einen vorgegebenen Bereich konvergiert wird.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung für ein Kraftmaschinensystem, das eine Kompressionszündungskraftmaschine (10), die Kraftstoff beruhend auf einer Kompression in einer Brennkammer (16) in einem Zylinder (12) zündet und verbrennt, um an einer Abtriebswelle Leistung zu erzeugen, und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (27) zum direkten Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennkammer (16) aufweist, wobei die Verbrennungssteuerungsvorrichtung den Betrieb von mindestens einem Stellglied in dem System steuert, mit: einer Zündzeitpunkt-Erfassungseinrichtung (S21), um einen Hauptzündzeitpunkt als Zündzeitpunkt von Hauptkraftstoff, der durch eine Haupteinspritzung vorwiegend zur Erzeugung von Leistung an der Abtriebswelle eingespritzt wurde, oder einen mit dem Hauptzündzeitpunkt korrelierenden Parameter zu erfassen; einer ersten Korrektureinrichtung (B12, S24), um einen ersten Befehlswert als einen Befehlswert eines Haupteinspritzungsausführungszeitpunkts an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (27) in eine Richtung zu der Seite zu korrigieren, auf der ein Erfassungswert durch die Zündzeitpunkt-Erfassungseinrichtung (S21) innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt; einer Zulassungsbedingung-Feststellungseinrichtung (S32), um festzustellen, ob eine vorgegebene Zulassungsbedingung erfüllt ist; und einer Einrichtung, um dann, wenn die Zulassungsbedingung-Feststellungseinrichtung (S32) feststellt, dass die Zulassungsbedingung nicht erfüllt ist, eine Aktualisierung eines Korrekturkoeffizienten durch die erste Korrektureinrichtung (B12, S24) zu verhindern oder zu begrenzen, bis die vorgegebene Zulassungsbedingung erfüllt ist.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Zulassungsbedingung-Feststellungseinrichtung (S32) feststellt, ob sich der durch die erste Korrektureinrichtung (B12, S24) korrigierte erste Befehlswert innerhalb eines ersten zulässigen Bereichs befindet, und feststellt, dass die Zulassungsbedingung erfüllt ist, wenn sich der erste Befehlswert innerhalb des ersten zulässigen Bereichs befindet.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung für ein Kraftmaschinensystem, das eine Kompressionszündungskraftmaschine (10), die Kraftstoff beruhend auf einer Kompression in einer Brennkammer (16) in einem Zylinder (12) zündet und verbrennt, um an einer Abtriebswelle Leistung zu erzeugen, und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (27) zum direkten Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennkammer (16) aufweist, wobei die Verbrennungssteuerungsvorrichtung den Betrieb von mindestens einem Stellglied in dem System steuert, um so einen Hauptzündzeitpunkt als Zündzeitpunkt von Hauptkraftstoff zu steuern, der durch eine Haupteinspritzung vorwiegend zur Erzeugung von Leistung an der Abtriebswelle eingespritzt wurde, wobei einzelne Steuerungen vorbereitet sind für eine erste Steuerung, um den Hauptzündzeitpunkt durch variables Einstellen eines ersten Befehlswerts als einen Befehlswert eines Haupteinspritzungsausführungszeitpunkts an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (27) näher an einen Zielwert zu bringen, und eine zweite Steuerung, um den Hauptzündzeitpunkt ebenfalls durch variables Einstellen eines zweiten Befehlswerts als einen vorgegebenen, von dem ersten Befehlswert verschiedenen Befehlswert unter Befehlswerten an Stellglieder in dem System näher an den Zielwert zu bringen, wobei die Steuerungsvorrichtung außerdem eine Steuerungseinrichtung umfasst, um den Hauptzündzeitpunkt zu dieser Zeit oder einen mit dem Hauptzündzeitpunkt korrelierenden Parameter zu erfassen, wobei sie die erste Steuerung durchführt, um den Hauptzündzeitpunkt näher an den Zielwert zu bringen, wenn eine Differenz zwischen dem Hauptzündzeitpunkt und dem Zielwert ausreichend klein ist, während sie die zweite Steuerung durchführt, um den Hauptzündzeitpunkt näher an den Zielwert zu bringen, wenn die Differenz zwischen dem Hauptzündzeitpunkt und dem Zielwert nicht ausreichend klein ist.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Steuerungseinrichtung, wenn die Differenz zwischen dem Hauptzündzeitpunkt und dem Zielwert nicht ausreichend klein ist, die zweite Steuerung in einem Zustand durchführt, in dem ein Steuerungsbetrag des ersten Befehlswerts begrenzt wird, um den Hauptzündzeitpunkt näher an den Zielwert zu bringen.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung für ein Kraftmaschinensystem, das eine Kompressionszündungs kraftmaschine (10), die Kraftstoff beruhend auf einer Kompression in einer Brennkammer (16) in einem Zylinder (12) zündet und verbrennt, um an einer Abtriebswelle Leistung zu erzeugen, und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (27) zum direkten Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennkammer (16) aufweist, wobei die Verbrennungssteuerungsvorrichtung den Betrieb von mindestens einem Stellglied in dem System steuert, mit: einer Zündungsverzögerungszeit-Erfassungseinrichtung (S41, S43, S44), um eine Hauptzündungsverzögerungszeit als eine Zeit seit einer Einspritzung von Hauptkraftstoff durch eine Haupteinspritzung vorwiegend zur Erzeugung von Leistung an der Abtriebswelle bis zu einer Zündung des Hauptkraftstoffs oder einen mit der Zündungsverzögerungszeit korrelierenden Parameter zu erfassen; und einer Zündungsverzögerungszeit-Steuerungseinrichtung (S451), um beruhend auf einem Erfassungswert durch die Zündungsverzögerungszeit-Erfassungseinrichtung (S41, S43, S44) unter Befehlswerten an die Stellglieder in dem System einen Zündungsverzögerungsbefehlswert als einen vorgegebenen Befehlswert, der auf die Hauptzündungsverzögerungszeit wirkt, variabel einzustellen.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 19, wobei der Zündungsverzögerungsbefehlswert unter Befehlswerten an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (27) ein Befehlswert ist, der mit einer Zündungsform einer Vorabnebeneinspritzung in Beziehung steht, um den Kraftstoff in einem Verbrennungszyklus der Kraftmaschine vor Ausführung der Haupteinspritzung einzuspritzen.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 20, wobei der mit der Einspritzform der Vorabnebeneinspritzung in Beziehung stehende Befehlswert ein Befehlswert ist, der mit einer Einspritzmenge einer Einstufen-Vorabnebeneinspritzung in Beziehung steht.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei die Zündungsverzögerungszeit-Erfassungseinrichtung (S41, S43, S44) Folgendes aufweist: eine Einspritzzeitpunkt-Erfassungseinheit (S41), die einen Haupteinspritzungsstartzeitpunkt als Startzeitpunkt der Haupteinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (27) oder einen mit dem Haupteinspritzungsstartzeitpunkt korrelierenden Parameter erfasst; eine Zündzeitpunkt-Erfassungseinheit (S41), die einen Hauptzündzeitpunkt als Zündzeitpunkt des Hauptkraftstoffs, der durch die Haupteinspritzung vorwiegend zur Erzeugung von Leistung an der Abtriebswelle eingespritzt wurde, oder einen mit dem Haupteinspritzungszeitpunkt korrelierenden Parameter erfasst; und eine Zündungsverzögerungszeit-Berechnungseinheit (S44), die beruhend auf einzelnen Erfassungswerten durch die Einspritzzeitpunkt-Erfassungseinheit und die Zündzeitpunkt-Erfassungseinheit eine Hauptzündungsverzögerungszeit oder einen mit der Hauptzündungsverzögerungszeit korrelierenden Parameter berechnet.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei die Zündzeitpunkt-Erfassungseinheit den Haupteinspritzungsstartzeitpunkt oder den mit dem Haupteinspritzungsstartzeitpunkt korrelierenden Parameter beruhend auf einem Befehlswert an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (27) und/oder einem Parameter erfasst, der einen Betriebszustand der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (27) angibt.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei die Zündungsverzögerungszeit- Steuerungseinrichtung (S451) den Zündungsverzögerungsbefehlswert variabel einstellt, um so den Erfassungswert durch die Zündungsverzögerungszeit-Erfassungseinrichtung (S41, S43, S44) näher an einen vorgegebenen Bezugswert zu bringen.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei die Zündungsverzögerungszeit-Steuerungseinrichtung (S451) feststellt, ob sich der Erfassungswert durch die Zündungsverzögerungszeit-Erfassungseinrichtung (S41, S43, S44) innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Bereichs befindet, und den Zündungsverzögerungsbefehlswert, wenn sich der Erfassungswert nicht innerhalb des zulässigen Bereichs befindet, in eine Richtung zu einer Seite korrigiert, auf der der Erfassungswert in den zulässigen Bereich konvergiert wird.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung für ein Kraftmaschinensystem, das eine Kompressionszündungskraftmaschine (10) und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (27) aufweist, die Kraftstoff direkt in eine Brennkammer (16) einer Kompressionszündungskraftmaschine einspritzt, wobei die Steuerungsvorrichtung mit der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (27) in einem Verbrennungszyklus der Kraftmaschine mehrere Kraftstoffeinspritzungen durchführt und eine Zündzeitpunktregelung durchführt, um so einen Kraftstoffzündzeitpunkt bei einer bestimmten Einspritzung als einer zweiten oder folgenden Kraftstoffeinspritzung unter den mehreren Kraftstoffeinspritzungen auf einen Zielzeitpunkt konvergieren zu lassen, mit: einer Feststellungseinrichtung (S32), um festzustellen, ob eine Zündzeitpunktdifferenz zwischen einem aktuellen Zündzeitpunkt und einem Zielzeitpunkt bei der bestimmten Einspritzung und/oder ein beruhend auf der Zündzeitpunktdifferenz berechneter Zündzeitpunktregelungs betrag gleich hoch wie oder größer als ein vorgegebener Wert ist; und einer Voreinspritzung-Steuerungseinrichtung (80), um eine Einspritzmenge bei einer Voreinspritzung unmittelbar vor der bestimmten Einspritzung zu ändern, wenn die Feststellungseinrichtung (S32) feststellt, dass entweder die Zündzeitpunktdifferenz oder der Zündzeitpunktregelungsbetrag gleich hoch wie oder größer als der vorgegebene Wert ist.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 26, wobei die Voreinspritzung-Steuerungseinrichtung (80) die Einspritzmenge der Voreinspritzung erhöht, wenn die Zündzeitpunktdifferenz oder der Zündzeitpunktregelungsbetrag angibt, dass der aktuelle Zündzeitpunkt gegenüber dem Zielzeitpunkt verzögert ist, während die Voreinspritzung-Steuerungseinrichtung die Einspritzmenge der Voreinspritzung senkt, wenn die Zündzeitpunktdifferenz oder der Zündzeitpunktregelungsbetrag angibt, dass der aktuelle Zündzeitpunkt dem Zielzeitpunkt voraus läuft.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, mit außerdem einer Einrichtung (80), um den vorgegebenen Wert für die vergleichende Feststellung der Zündzeitpunktdifferenz oder des Zündzeitpunktregelungsbetrags beruhend auf dem Zielzündzeitpunkt der bestimmten Einspritzung variabel einzustellen.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, mit außerdem einer Einrichtung (80), um, wenn ein Ausführungszeitpunkt der bestimmten Einspritzung bei der Zündzeitpunktregelung der bestimmten Einspritzung zu einer Vorlaufseite oder einer Verzögerungsseite geändert wird, der Ausführungszeitpunkt der bestimmten Einspritzung in die gleiche Richtung wie eine Vorlauf- oder Verzögerungsrichtung zu ändern.
Kraftmaschinensteuerungssystem, das die Verbrennungssteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 29, ein Stellglied in dem Kraftmaschinensystem als das Steuerungsobjekt der Verbrennungssteuerungsvorrichtung und eine Kraftmaschinensteuerungseinrichtung aufweist, um beruhend auf einer Betätigung des Stellglieds eine vorgegebene Steuerung für die Kraftmaschine durchzuführen.
Verbrennungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Korrekturbetrag durch die erste Korrektureinrichtung gleich einem Korrekturbetrag durch die zweite Korrektureinrichtung ist.