DE10044514A1 - Kraftsotffeinspritzgerät - Google Patents
KraftsotffeinspritzgerätInfo
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Abstract
Bei einem Kraftstoffeinspritzgerät der Saugmessart wird die Abweichung des tatsächlichen Saugvolumens von dem bestimmten Saugvolumen verringert, indem die Schwankungen der Messeigenschaften eines Saufmessventils (8) korrigiert werden, die durch Instrumentenfehler und Temperatureigenschaften bewirkt werden, wodurch die Kraftstoffdrucksteuerleistung verbessert ist. Der Kraftstoffdruck in einer Common Rail, in der ein in die Zylinder eines Verbrennungsmotors einzuspritzender Kraftstoff bei Hochdruck gespeichert ist, wird mittels eines Kraftstoffsensors (S) erfasst. Auf der Basis dieses erfassten Ergebnisses treibt eine ECU (3) das Saugmessventil (8) an, wodurch das Volumen des in Druckbeaufschlagungskammern (52, 62) gesaugten Kraftstoffes gesteuert wird. Eine Saugstartstromberechnungseinrichtung der ECU (3) treibt das Saugmessventil (8) bei einem ein Nullsaugvolumen garantierenden Strom an und berechnet auf der Grundlage der Änderung des Kraftstoffdruckes innerhalb der Common Rail, wenn sich der Antriebsstrom aus diesem Zustand allmählich erhöht oder verringert, den Saugstartstromwert, bei dem das Saugmessventil (8) tatsächlich mit dem Saugen beginnt. Durch ein Korrigieren der Messeigenschaften auf der Grundlage dieses Saugstartstromwertes werden die durch die Instrumentenfehler des Saugmessventils (8) und dergleichen bewirkten Schwankungen im Saugvolumen verringert. Demgemäß wird die Steuerleistung verbessert.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein
Kraftstoffeinspritzgerät und genauer gesagt auf ein
Kraftstoffeinspritzgerät, das den Kraftstoffdruck innerhalb einer
Druckspeicherkammer unter Verwendung einer Kraftstofflieferpumpe
steuert, die mit einem Saugmessventil ausgerüstet ist.
Bei einem Kraftstoffeinspritzgerät der Common-Rail-Art, das als
ein Kraftstoffeinspritzgerät für Dieselmotoren bekannt ist, wird
unter hohem Druck stehender Kraftstoff in einer
Druckspeicherkammer (Common Rail) gespeichert, die für die
jeweiligen Zylinder gemeinsam vorhanden ist. Dann wird der
Kraftstoff über ein mit der Common-Rail verbundenes
Einspritzventil in jeden Zylinder bei einer vorbestimmten
Zeitabstimmung eingespritzt. Der unter hohem Druck stehende
Kraftstoff wird von einer Kraftstofflieferpumpe mit variablem
Ausstoss in die Common-Rail zwangsweise zugeführt, und durch ein
Steuern dieses Druckzuführvolumens wird der Kraftstoffdruck
innerhalb der Common-Rail auf der Grundlage eines
Rückkopplungssignals geregelt. Als eine derartige
Kraftstofflieferpumpe ist eine Kraftstofflieferpumpe herkömmlich
verwendet worden, die mit einer Druckbeaufschlagungskammer für
eine Druckbeaufschlagung des Kraftstoffes durch ein hin- und
hergehendes Bewegen eines Kolbens ausgerüstet ist und die ein
Solenoidventil zum Öffnen und Schließen des Kanals zu der
Druckbeaufschlagungskammer verwendet. Eine derartige Pumpe führt
eine sog. "Vorhubsteuerung" aus, um das während des Ausstossens
zwangsweise zugeführte Volumen zu messen. Bei diesem Verfahren
wird, nachdem der Kraftstoff in die Druckbeaufschlagungskammer
gesaugt worden ist, das Solenoidventil nicht unmittelbar dann
geschlossen, wenn der Kolben zu einem Zwangszufuhrhub geschoben
wird. Daher wird überschüssiger Kraftstoff ausgestossen, indem
das Ventil offengehalten wird, bis das Volumen des Kraftstoffes
innerhalb der Druckbeaufschlagungskammer den vorbestimmten Wert
erreicht hat. Das Zwangszuführvolumen wird durch ein Steuern der
Öffnungszeit/Schließzeit des Solenoidventils gesteuert.
Da jedoch bei einer Kraftstofflieferpumpe mit dem Aufbau zum
Messen des Volumens während des Ausstossens das Solenoidventil
direkt dem Fluiddruck innerhalb der Druckbeaufschlagungskammer
unterworfen ist, ist ein hoher Druckwiderstand erforderlich. Als
ein Ergebnis wird das Solenoidventil groß und kostspielig. Daher
haben in der Vergangenheit Saugmesskraftstofflieferpumpen an
Aufmerksamkeit gewonnen, die das zwangsweise zuzuführende Volumen
während des Saugens bestimmen. Eine derartige Pumpe hat ein
Saugmessventil zum Steuern des Volumens des in die
Druckbeaufschlagungskammer zu saugenden Kraftstoffes und ein
Rückschlagventil in dem Kanal, der von dem Saugmessventil zu der
Druckbeaufschlagungskammer führt. Wenn eine vorbestimmte Menge an
Kraftstoff zwangsweise in die Druckbeaufschlagungskammer durch
ein Solenoidventil zugeführt wird, das als ein Saugmessventil
wirkt, schließt das Rückschlagventil den Kanal zu der
Druckbeaufschlagungskammer zwischen dem Start der
Kraftstoffdruckbeaufschlagung und dem Ende des zwangsweisen
Zuführens. Bei der Saugmessart beträgt der Druck des durch das
Saugmessventil tretenden Kraftstoffes höchstens einige Hundert Pa
und daher kann das Saugmessventil klein sein.
Zwei Verfahren sind zum Steuern des Saugvolumens mittels des
Saugmessventils möglich. Bei einem Verfahren wird die Zeitspanne
des durch das Ventilelement offen gehaltenen Kanals verändert,
während bei dem anderen Verfahren die Geschwindigkeit verändert
wird, mit der das Fluid hineinströmt, indem ein Drosselventil
verwendet wird, das die Öffnungsfläche des Kanals ändert. Wenn
die Kraftstofflieferpumpe eine Vielzahl an
Druckbeaufschlagungskammern hat, die abwechselnd
druckbeaufschlagt werden, erfordert das erste Verfahren ein
Saugmessventil für jede Druckbeaufschlagungskammer. Da im
Gegensatz dazu das zweite Verfahren das Saugvolumen einer
Vielzahl an Druckbeaufschlagungskammern unter Verwendung von
einem einzigen Saugmessventil steuern kann, bringt dieses
Verfahren die Vorteile einer geringen Gesamtsystemgröße und
geringer Kosten mit sich.
Jedoch verwendet das Verfahren, das die Öffnungsfläche steuert,
eine Positionssteuerung, die das Anheben (den Hub) des
Ventilelementes ändert, anstelle einer Ein-Ausschaltsteuerung des
Saugmessventils. Daher sind hochgenaue Steuereigenschaften
erforderlich. Beispielsweise bewirken verschiedene Faktoren, wie
beispielsweise die Herstellungsschwankung bzw. -abweichung in
bezug auf die Form der Öffnungsfläche des Saugmessventils,
Instrumentenfehler wie beispielsweise die Schwankung der
Federkraft des Federbauteils, das das Ventilelement anregt, und
die durch die Temperatur beeinflusste Änderung der
Kraftstoffviskosität und der Spulensaugkraft ein Abweichen des
tatsächlichen Saugvolumens von dem bestimmten Saugvolumen.
Daher ist es unter Berücksichtigung dieses Problems die Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, die
Kraftstoffdruckbeaufschlagungssteuerleistung eines
Kraftstoffeinspritzgerätes einer Saugmessart zu verbessern. Die
vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Korrigieren
der Schwankung der Messeigenschaften des Saugmessventils, die
durch Instrumentenfehler und eine Temperatureigenschaftsänderung
bewirkt wird, und durch ein Verringern der Schwankung zwischen
dem tatsächlichen Saugvolumen und dem bestimmten Saugvolumen.
Um diese Aufgabe und andere Ziele zu lösen, ist ein
Kraftstoffeinspritzgerät mit folgenden Elementen versehen: mit
einer Druckspeicherkammer (1), in der ein Hochdruckkraftstoff
gespeichert ist; einem Einspritzventil (2) für ein Einspritzen
des in der Druckspeicherkammer (1) befindlichen
Hochdruckkraftstoffes in die Zylinder eines Verbrennungsmotors;
einer Kraftstofflieferpumpe (4), die den in eine Druckkammer (52,
62) über ein Saugmessventil (8) gesaugten Kraftstoff mit Druck
beaufschlagt und diesen Kraftstoff in die Druckspeicherkammer (1)
pumpt. Ein Drucksensor (S) ist vorgesehen der den Druck des
Kraftstoffes in der Druckspeicherkammer (1) erfasst. Eine
Steuereinrichtung ist vorgesehen, die den Kraftstoffdruck in der
Druckspeicherkammer (1) durch ein Steuern der Menge des in die
Druckkammer (52, 62) gesaugten Kraftstoffes steuert. Das Volumen
wird durch ein Antreiben des Saugmessventils (8) auf der
Grundlage des durch den Drucksensor (S) erfassten
Kraftstoffdruckes gesteuert. Die Steuereinrichtung hat eine
Saugstartstromberechnungseinrichtung, die das Saugmessventil (8)
bei einem vorbestimmten Strom antreibt. Auf der Grundlage der
Änderung des Kraftstoffdruckes innerhalb der Druckspeicherkammer
(1), wenn der Antriebsstrom graduell aus diesem Zustand verändert
wird, berechnet die Saugstartstromberechnungseinrichtung den
Saugstartstromwert, bei dem das Saugmessventil (8) tatsächlich
das Saugen beginnt.
Die Beziehung zwischen dem Antriebsstrom des Saugmessventils (8)
und dem Saugvolumen kann sich in Abhängigkeit von der
Ventilöffnung und der Änderung der Federkonstante ändern.
Folglich besteht ein Problem einer verringerten Steuerleistung,
wenn der Unterschied zwischen dem bestimmten Saugvolumen und dem
tatsächlichen Saugvolumen groß wird. Durch eine Konzentration auf
den Umstand, dass die Wirkungen dieser Schwankungen hauptsächlich
als die Abweichung bei dem Saugstartstromwert auftreten, bei dem
das Saugmessventil (8) tatsächlich das Saugen startet, erfasst
die vorliegende Erfindung die Änderung des Kraftstoffdruckes
innerhalb der Druckspeicherkammer (1) durch ein allmähliches
Verändern des Antriebsstroms von dem Zeitpunkt an, bei dem das
Saugmessventil (8) bei dem vorbestimmten Strom (Stromstärke)
angetrieben wird. Wenn der Wert, der sich ergibt, wenn die
Wirkungen des Kraftstoffeinspritzens und dergleichen von dieser
Änderung ausgeschlossen sind, größer als Null ist, wird bestimmt,
dass das Saugmessventil (8) mit dem Saugen begonnen hat. Daher
kann der Saugstartstromwert von dem angewendeten Antriebsstrom
bestimmt werden. Dieser Strom kann ebenfalls bestimmt werden,
indem Korrekturen auf der Grundlage dieses Stromwertes ausgeführt
werden. Daher kann die durch Instrumentenfehler und dergleichen
bewirkte Schwankung bei dem Saugmessventil (8) verringert werden,
womit das Steuervermögen bzw. die Steuerleistung des
Saugmessventils (8) verbessert wird.
Bei einem anderen Aspekt der Erfindung ist der vorbestimmte Strom
ein Strom, der ein Nullsaugvolumen durch das Saugmessventil (8)
garantiert. Der Antriebsstrom wird allmählich von diesem Zustand
verändert. Da kein Kraftstoff von der Kraftstofflieferpumpe (4)
zu der Druckspeicherkammer (1) zwangsweise zugeführt wird, wenn
die Saugstartstromberechnung beginnt, steigt daher der Druck
innerhalb der Druckspeicherkammer (1) nicht an.
Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung berechnet die
Saugstartstromberechnungseinrichtung das tatsächliche Volumen des
in die Druckspeicherkammer (1) zwangsweise zugeführten
Kraftstoffes auf der Grundlage der Änderung des Kraftstoffdruckes
innerhalb der Druckspeicherkammer (1), des eingespritzten
Kraftstoffvolumens und der projizierten Kraftstoffleckage. Die
Berechnungseinrichtung bestimmt, dass ein Saugen begonnen hat,
wenn das in die Druckbeaufschlagungskammer (52, 62) gesaugte
tatsächliche Volumen, das auf der Grundlage dieses tatsächlichen
zwangsweise zugeführten Volumens berechnet wird, einen
vorbestimmten Wert überschreitet, und berechnet den
Saugstartstromwert auf der Grundlage des Antriebsstroms und des
tatsächlichen eingesaugten Volumens.
Genauer gesagt kann die Änderung des Kraftstoffdruckes in ein
Kraftstoffvolumen umgewandelt werden. Auf der Grundlage des
Wertes, der sich aus dem Addieren des eingespritzten
Kraftstoffvolumens und des projizierten Kraftstoffleckens
(Leckage) zu diesem umgewandelten Wert ergibt, kann das Volumen
des tatsächlich in die Druckspeicherkammer (1) zwangsweise
zugeführten Kraftstoffes berechnet werden. Daher kann das
tatsächliche eingesaugte Volumen unter Verwendung dieses
tatsächlichen zwangsweise zugeführten Volumens und einer
vorbestimmten Umwandlungstabelle bestimmt werden. Wenn dieser
Wert einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird bestimmt, dass
das Saugen begonnen hat.
Wenn die Änderung des Antriebsstroms, bei dem ein Nullsaugvolumen
garantiert werden kann (der Zustand bei dem vorbestimmten Strom),
außerordentlich gering ist, wird der Antriebsstrom, der dann
verwendet wird, wenn eine Saugstartbestimmung ausgeführt worden
ist, als der Saugstartstromwert betrachtet. Wenn die Änderung des
Antriebsstroms hoch ist, wird der Saugstartstromwert unter
Verwendung des Antriebsstromes, der dann verwendet wird, wenn die
Saugstartbestimmung ausgeführt worden ist, und der Formel
berechnet, die die Beziehung zwischen dem Antriebsstrom und dem
Saugvolumen wiedergibt.
Wenn bei einem anderen Aspekt der Kraftstoffdruck innerhalb der
Druckspeicherkammer (1) einen vorbestimmten unteren Grenzwert
erreicht oder bis unter diesen absinkt, bevor der
Saugstartstromwert berechnet worden ist, treibt der Steuerbereich
das Saugmessventil (8) bei einem Strom an, der das minimale
Saugvolumen garantiert, bis der Kraftstoffdruck innerhalb der
Druckspeicherkammer (1) einen vorbestimmten oberen Grenzwert
erreicht.
Während der Berechnung des Saugstartstromwertes wird das
Saugmessventil (8) bei einem Strom angetrieben, der ein Null-
Saugvolumen garantiert. Jedoch wird, um zu verhindern, dass der
Kraftstoffdruck innerhalb der Druckbeaufschlagungskammer (52, 62)
auf einen zu niedrigen Wert abfällt, wenn der Null-
Saugvolumenzustand gehalten wird, das Saugmessventil (8) bei
einem Strom angetrieben, der das minimale Saugvolumen garantiert,
wenn der Kraftstoffdruck innerhalb der Druckbeaufschlagungskammer
(52, 62) den vorbestimmten unteren Grenzwert erreicht oder bis
unterhalb diesen absinkt. In dieser Weise kann der
Kraftstoffdruck innerhalb der Druckbeaufschlagungskammer (52, 62)
innerhalb eines vorbestimmten Bereiches gehalten werden.
Bei einem anderen Aspekt der Erfindung wird der Strom, der das
Null-Saugvolumen garantiert, spezifisch so eingestellt, dass er
gleich oder kleiner als der minimale Saugstartstrom ist, wenn die
projizierte Veränderung zu der Beziehung zwischen dem
vorberechneten Antriebsstrom des Saugmessventils (8) und dem
Saugvolumen addiert wird. Zusätzlich wird der Strom, der das
minimale Saugvolumen garantiert, so eingestellt, dass er gleich
oder größer als der maximale Stromwert ist, der dem vorbestimmten
minimalen Saugvolumen entspricht, wenn die projizierte
Veränderung der Beziehung zwischen dem vorberechneten
Antriebsstrom des Saugmessventils (8) und dem Saugvolumen addiert
wird. In dieser Weise kann ein Zustand erzielt werden, der ein
Volumen zwischen dem Null-Saugvolumen und dem minimalen
Saugvolumen garantiert.
Wenn bei einem anderen Aspekt der Erfindung das Saugmessventil
(8) bei einem Strom angetrieben wird, der das minimale
Saugvolumen garantiert, treibt der Steuerbereich das
Saugmessventil (8) bei einem Strom an, der das minimale
Saugvolumen während nur einem Teil einer Einfachsaugperiode
garantiert. Wenn das Fassungsvermögen der Druckspeicherkammer (1)
gering ist, kann, falls das Saugmessventil (8) bei dem Stromwert
geöffnet wird, der das minimale Saugvolumen garantiert, der Druck
innerhalb der Druckspeicherkammer (1) schnell ansteigen, was ein
Steuern des Druckes innerhalb der Hochdruckkammer schwierig
gestaltet. Daher kann ein schnelles Ansteigen des Druckes
innerhalb der Druckspeicherkammer (1) verhindert werden, indem
ein Teil einer Einzelsaugperiode bei einem Stromwert angetrieben
wird, der das minimale Saugvolumen garantiert, und indem der Rest
der Periode bei einem Strom angetrieben wird, der das Null-
Saugvolumen garantiert.
Bei einem anderen Aspekt der Erfindung hat der Steuerbereich eine
Antriebsstromberechnungseinrichtung, die den Antriebsstromwert
zum Antreiben des Saugmessventils (8) aus dem Saugstartstromwert,
bei dem das Saugmessventil (8) tatsächlich mit dem Saugen
beginnt, dem bestimmten Saugvolumen, das auf der Grundlage des
Kraftstoffdruckes innerhalb der Druckspeicherkammer (1) berechnet
wird, und der Drehzahl des Motors berechnet, und eine
Korrektureinrichtung, die den Saugstartstromwert auf der
Grundlage des Wertes erkennt und korrigiert, der durch die
Saugstartstromberechnungseinrichtung berechnet worden ist.
Der Antriebsstromwert zum Antreiben des Saugmessventils (8) wird
mit Leichtigkeit berechnet, wenn er als Addition des bestimmten
Saugvolumens, einer Drehzahl und des Saugstartstromwertes
ausgedrückt wird. Dann kann das Korrigieren des
Saugstartstromwertes auf der Grundlage des Wertes, der mittels
der Saugstartstromberechnungseinrichtung berechnet worden ist,
die Auswirkungen der Instrumentenfehler des Saugmessventils (8)
und dergleichen verringern.
Bei einem anderen Aspekt der Erfindung wird das Berechnen des
Saugstartstromwertes durch die
Saugstartstromberechnungseinrichtung während des Startens oder
während des Leerlaufens ausgeführt. Das Erkennen und Korrigieren
des Saugstartstromwertes während des Startens oder während des
Leerlaufens, d. h. das Nutzen der Periode, bei der das
Auslassvolumen gering ist, kann für ein genaues Verstehen der
Messeigenschaften des Saugmessventils (8) sorgen.
Bei einem anderen Aspekt der Erfindung erfasst der Steuerbereich
einen Kraftstoffaustritt durch ein Vergleichen des projizierten
Abfalls des Druckes mit dem tatsächlichen Druckabfall während
einer vorbestimmten Zeitspanne vor dem Berechnen des
Saugstartstromwertes. Wenn ein Fehler ein Kraftstofflecken
(Leckage) bei dem System bewirkt, wird eine genaue Berechnung des
Saugstartstromwertes unmöglich. Daher ist es wünschenswert, an
dieser Stelle eine Einrichtung zum Erfassen jeglichen
Kraftstoffleckens zu haben.
Bei einem anderen Aspekt der Erfindung hat bei einem
Kraftstoffeinspritzgerät, das mit der Druckspeicherkammer (1) dem
Einspritzventil (2) der Kraftstofflieferpumpe (4), dem
Drucksensor (S) und dem Steuerbereich versehen ist, der
Steuerbereich eine Antriebsstromberechnungseinrichtung, die den
Antriebsstromwert I zum Antreiben des Saugmessventils (8) gemäß
dem nachstehend aufgezeigten Ausdruck berechnet:
I = I offset + F1 (Qin, Ne) × α
Hierbei ist mit I offset der Saugstartstromwert bezeichnet, bei
dem das Saugmessventil (8) tatsächlich mit dem Saugen beginnt,
ist mit Qin das bestimmte Saugvolumen bezeichnet, das auf dem
Kraftstoffdruck innerhalb der Druckspeicherkammer (1) basiert,
ist mit Ne die Drehzahl des Motors bezeichnet und ist mit α ein
Korrekturkoeffizient bezeichnet, wobei eine Korrektureinrichtung
entweder den Saugstartstromwert oder den Korrekturkoeffizienten
oder beide in Erfahrung bringt und korrigiert. Die
Korrektureinrichtung berechnet den Saugstartstromwert oder den
Korrekturkoeffizienten auf der Grundlage des Ausdruckes, der die
Beziehung zwischen dem Antriebsstromwert, dem bestimmten
Saugvolumen und der Drehzahl ausdrückt, wenn das Saugmessventil
(8) bei zumindest zwei stabilen Betriebszuständen angetrieben
wird.
Während die Form des Saugmessventils (8) und die Änderung der
Federeigenschaften hauptsächlich den Saugstartstromwert
beeinflussen, beeinflusst die Temperaturkennlinie der
Kraftstoffviskosität beispielsweise den Korrekturkoeffizienten in
dem Ausdruck. Der Grund dafür liegt darin, dass die durch die
Temperatur bewirkten Änderungen bei der Kraftstoffviskosität die
Fließgeschwindigkeit verändern, womit bewirkt wird, dass der
proportionale Koeffizient des Saugvolumens relativ zu der
Öffnungsfläche schwankt. Daher berechnet die vorliegende
Erfindung den Saugstartstromwert (I offset) und den
Korrekturkoeffizienten (α) unter Verwendung von zwei Ausdrücken,
die die Beziehung zwischen dem bestimmten Saugvolumen und dem
Antriebsstromwert bei zwei unterschiedlichen Betriebsbedingungen
ausdrücken. Dies geschieht für einen stabilen Zustand, bei dem
die Drehzahl, der Kraftstoffdruck und dergleichen sich nur
geringfügig ändern. In dieser Weise wird sowohl der
Saugstartstromwert als auch der Korrekturkoeffizient berechnet.
Das Ausführen von Korrekturen auf der Grundlage dieser
berechneten Werte kann das Saugmessventil (8) näher zu seinen
tatsächlichen Messeigenschaften bringen und seine Leistung zum
Steuern des Kraftstoffdruckes verbessern.
Bei einem anderen Aspekt der Erfindung ist das Saugmessventil (8)
ein Solenoidventil, das das Saugvolumen durch ein Ändern der
Öffnungsfläche des Kanales steuert. Da ein Verfahren, das die
Öffnungsfläche steuert, genauere Steuereigenschaften erfordert,
kann ein erheblicher Nutzen bewirkt werden, wenn die vorliegende
Erfindung daran angewendet wird.
Bei einem anderen Aspekt der Erfindung verwendet der
Steuerbereich eine Laststeuerung zum Steuern des Antriebsstroms
zum Antreiben des Saugmessventils (8). Die Laststeuerung steuert
den Antriebsstrom gemäß einem Stromanwendungsverhältnis
(Lastwert) zum Steuern des Antriebsstromes. Daher kann dies zu
einer kostengünstigen Steuerschaltung führen. Außerdem ändern die
Temperatureigenschaften des Widerstandes innerhalb der Spule des
Saugmessventils (8) die Beziehung zwischen dem Lastwert und dem
Antriebsstrom, was eine Verschiebung des Saugstartstromwertes und
des Korrekturkoeffizienten in dem Ausdruck bewirkt. Die
vorliegende Erfindung kann außerdem in diesem Fall angewendet
werden und ein bedeutsamer Nutzen wird erzielt, da sowohl der
Saugstartstromwert als auch der Korrekturkoeffizient mittels der
Korrektureinrichtung korrigiert werden können.
Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung sind aus
der nachstehend dargelegten detaillierten Beschreibung
ersichtlich. Es sollte verständlich sein, dass die detaillierte
Beschreibung und die bestimmten Beispiele, die bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung aufzeigen, lediglich zum
Zwecke der Veranschaulichung aufgeführt sind, da verschiedene
Änderungen und Abwandlungen innerhalb des Umfangs der Erfindung
für Fachleute aus dieser detaillierten Beschreibung
offensichtlich sind.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines
Kraftstoffeinspritzgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht einer Kraftstofflieferpumpe
für ein Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der vorliegenden
Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie III-III
von Fig. 2 für ein Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der
vorliegenden Erfindung.
Fig. 4(a) zeigt eine Querschnittsansicht des Kraftstoffkanals der
Kraftstofflieferpumpe für ein Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der
vorliegenden Erfindung.
Fig. 4(b) zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnittes.
Fig. 5(a) zeigt eine graphische Darstellung der Beziehung
zwischen dem Antriebsstrom und dem Ventilanhub für ein
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5(b) zeigt eine graphische Ansicht der Beziehung zwischen
dem Ventilanhub und der Öffnungsfläche für ein
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5(c) zeigt eine graphische Darstellung der Beziehung
zwischen der Öffnungsfläche und dem Saugvolumen für ein
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 6 zeigt eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen
dem Antriebsstrom und dem Saugvolumen für ein
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 7(a) zeigt eine graphische Darstellung der Auswirkungen der
Veränderungen bei den Beziehungen zwischen dem Antriebsstrom und
dem Ventilhebebetrag (Ventilhub) bei den Messeigenschaften für
ein Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 7(b) zeigt eine graphische Darstellung der Beziehungen
zwischen dem Ventilhebebetrag (Ventilhub) und der Öffnungsfläche
bei den Messeigenschaften für ein Kraftstoffeinspritzgerät gemäß
der vorliegenden Erfindung.
Fig. 7(c) zeigt eine graphische Darstellung der Beziehungen
zwischen der Öffnungsfläche und dem Saugvolumen bei den
Messeigenschaften für ein Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der
vorliegenden Erfindung.
Fig. 8 zeigt eine Blockdarstellung der Steuerlogik einer ECU für
ein Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9 zeigt eine Blockabbildung der Einzelheiten einer
Saugvolumenberechnungseinrichtung für ein
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 10(a) zeigt eine graphische Darstellung einer allgemeinen
Beziehung zwischen dem Antriebsstrom und dem Saugvolumen für ein
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 10(b) zeigt eine graphische Darstellung der Beziehung
zwischen dem Antriebsstrom und dem Saugvolumen unter Verwendung
eines Startstromwertes und eines Korrekturkoeffizienten für ein
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 11 zeigt ein Flussdiagramm für ein Berechnen eines
Saugstartstromwertes für ein Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der
vorliegenden Erfindung.
Fig. 12(a) zeigt eine graphische Darstellung zur Erläuterung des
Steuerverfahrens für ein Halten des Druckes in der Common Rail
innerhalb eines vorbestimmten Bereiches für ein
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 12(b) zeigt eine Darstellung der Veränderung des Druckes in
der Common Rail für ein Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der
vorliegenden Erfindung.
Fig. 13 zeigt eine graphische Darstellung der Messeigenschaften,
wenn Saugmessventile mit unterschiedlichem Aufbau für ein
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet werden.
Fig. 14(a) zeigt eine Abbildung zur Erläuterung des Verfahrens
zum Berechnen eines Saugstartstromwertes für ein
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 14(b) zeigte eine graphische Darstellung der Veränderungen
des Druckes in der Common Rail für ein Kraftstoffeinspritzgerät
gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 15(a) zeigte eine graphische Darstellung der
Messeigenschaften eines Saugmessventils für ein
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 15(b) zeigt eine graphische Darstellung eines Verfahrens zum
Steuern des Antriebsstroms für ein Kraftstoffeinspritzgerät gemäß
der vorliegenden Erfindung.
Fig. 15(c) zeigt eine Abbildung der Veränderungen der Saugfläche
für ein Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der vorliegenden
Erfindung.
Fig. 16 zeigt eine graphische Darstellung des Flussdiagramms zum
Berechnen des Saugstartstromwertes und des Korrekturkoeffizienten
für ein Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der vorliegenden
Erfindung.
Fig. 17 zeigt eine Abbildung von Einzelheiten der tatsächlichen
Saugvolumenberechnung bei dem Flussdiagramm von Fig. 16 für ein
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 18 zeigt eine Abbildung von Einzelheiten einer Bestimmung
eines stabilen Zustandes bei dem Flussdiagramm von Fig. 16 für
ein Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 19(a) zeigt eine Abbildung von Einzelheiten einer Bestimmung
einer Korrekturbedingung für ein Kraftstoffeinspritzgerät gemäß
der vorliegenden Erfindung.
Fig. 19(b) zeigt eine Abbildung von Einzelheiten einer Berechnung
eines Saugstartstromwertes und eines Korrekturkoeffizienten für
ein Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 19(c) zeigt eine Abbildung von Einzelheiten einer Korrektur
eines Saugstartstromwertes und eines Korrekturkoeffizienten bei
dem Flussdiagramm von Fig. 16 für ein Kraftstoffeinspritzgerät
gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 20(a) zeigt eine Abbildung zur Erläuterung der Anwendung des
Laststeuerverfahrens für den Antriebsstrom für ein
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 20(b) zeigt eine Abbildung der Beziehung zwischen dem
Lastwert (DUTY-Wert) und dem bestimmten Antriebsstrom für ein
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 20(c) zeigt eine Abbildung der Auswirkungen einer
Spulentemperatur bei der Beziehung zwischen dem Lastwert und dem
Wert des tatsächlichen Antriebsstroms und bei dem bestimmten
Antriebsstrom für ein Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der
vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung ist nachstehend detailliert erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Abbildung eines Common Rail-
Kraftstoffeinspritzgerätes von einem Dieselmotor. Figur zeigt eine
Common Rail 1, die eine Druckspeicherkammer ist, in der
Kraftstoff mit einem hohen Druck gespeichert wird, der einem
Kraftstoffeinspritzdruck entspricht. Eine Vielzahl an
Kraftstoffeinspritzventilen 2 sind mit der Common Rail 1
verbunden und spritzen den Kraftstoff in die jeweiligen Zylinder
des (in Fig. 1 nicht gezeigten) Dieselmotors ein. Hierbei ist nur
ein Kraftstoffeinspritzventil 2 bei einem Vierzylindermotor
gezeigt und die anderen Zylinder sind weggelassen worden. Eine
ECU 3, die als ein Steuerbereich wirkt, bestimmt die optimale
Einspritzzeit und das Einspritzvolumen (Einspritzperiode)
entsprechend dem Zustand des Motors und treibt jedes
Kraftstoffeinspritzventil 2 über eine EDU 31 an.
Der unter einem hohen Druck stehende und in der Common Rail 1
gespeicherte Kraftstoff wird von einer Kraftstofflieferpumpe 4
über einen Hochdruckkanal 11 geliefert. Die Kraftstofflieferpumpe
4 beaufschlagt den von einem Kraftstoffbehälter T herausgesaugten
Niederdruckkraftstoff mit einem hohen Druck über einen Filter F
und führt diesen Kraftstoff einem Hochdruckkanal 11 zwangsweise
zu. Auf der Grundlage des Signals von einem Kraftstoffdrucksensor
S, der ein in der Common Rail 1 vorgesehener Drucksensor ist,
bestimmt die ECU 3 das Volumen zum Ausstossen zu der Common Rail
1 und gibt ein Steuersignal zu der Kraftstofflieferpumpe 4 aus,
wodurch der Druck in der Common Rail gesteuert wird. Das
Verfahren zum Steuern des zwangsweise zugeführten Volumens von
dieser Kraftstofflieferpumpe ist nachstehend beschrieben.
Die Common Rail 1 hat ein Druckverringerungsventil 14, das einen
Kanal 13 öffnet und schließt, der zu einem Niederdruckkanal 12
führt, der mit einem Kraftstoffbehälter T verbunden ist. Das
Ventil 14 kann den Druck in der Common Rail beispielsweise
während einer Verzögerung schnell verringern. Darüber hinaus ist
eine Druckbegrenzungseinrichtung 17 in der Mitte des
Hochdruckkanals 11 vorgesehen, die als ein Sicherheitsventil
wirkt, um zu verhindern, dass der Druck in der Common Rail
anormal hoch ansteigt. Sowohl der von dem
Kraftstoffeinspritzventil 2 leckende Kraftstoff als auch der von
der Kraftstofflieferpumpe 4 leckende Kraftstoff kehrt von den
Kanälen 15 und 16 jeweils zu dem Kraftstoffbehälter T über einen
Niederdruckkanal 12 zurück.
Nachstehend sind die Einzelheiten der Kraftstofflieferpumpe 4
unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 erläutert. Hierbei sind
Zylinderköpfe 5 und 6 jeweils an der oberen bzw. unteren Fläche
eines Pumpengehäuses 41 befestigt. Kolben 51 und 61 sind
innerhalb der Zylinderköpfe 5 und 6 jeweils derart gestützt, dass
die Kolben gleiten und sich hin- und herbewegen können.
Kraftstoffdruckbeaufschlagungskammern 52 und 62, die durch die
Endflächen der Kolben 51 und 61 und die Innenwände der
Zylinderköpfe 5 und 6 ausgebildet sind, sind jeweils oberhalb des
Kolbens 51 und unterhalb des Kolbens 61 vorgesehen. Einem
Kraftstoff mit niederem Druck wird ermöglicht, über
Rückschlagventile 53 und 63 hineinzuströmen.
Wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, ist eine Antriebswelle 2, die
synchron mit einer halben Umdrehung des Motors gedreht wird,
innerhalb des Pumpengehäuses 41 eingefügt und positioniert. Die
Antriebswelle 42 ist über ein Wellenlager 43 drehbar gestützt.
Ein Nocken 44 ist an dem Außenumfang in der Mitte der
Antriebswelle 42 einstückig ausgebildet und die Kolben 51 und 61
sind an symmetrischen Positionen jeweils an der Oberseite und
Unterseite über dem Nocken 44 positioniert.
Wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Nocken 44 mit einem
kreisartigen Querschnitt exzentrisch an der Antriebswelle 42
eingebaut. Ein rechtwinkliger Schuh 45 ist gleitfähig um seinen
Außenumfang herum über eine Buchse 46 gehalten. Plattenbauteile
55 und 56, die mit den Kolben 51 und 61 einstückig sind, sind
gegen die obere und untere Endfläche des Schuhs 45 durch die
Drängkräfte von Federn 56 und 66 gedrückt. Wenn der mit der
Antriebswelle 42 einstückige Nocken 44 sich dreht, gelangt der
Schuh 46 in einen Umlauf entlang einer vorbestimmten kreisartigen
Bahn. Dadurch wird eine hin und her gehende Bewegung der
Plattenbauteile 55 und 56 an der oberen und unteren Endfläche des
Schuhs 45 bewirkt. Dann werden die Kolben 51 und 61 nach oben und
nach unten bewegt, wobei der Kraftstoff innerhalb der
Druckbeaufschlagungskammern 52 und 62 mit Druck beaufschlagt
wird.
Fig. 4(a) zeigt eine Abbildung der Bahnen zum Kraftstoffsaugen
und zwangsweisen Zuführen. Obwohl der Vereinfachung wegen nur die
Bahn zur Druckbeaufschlagungskammer 52 gezeigt ist, ist die Bahn
zur Druckbeaufschlagungskammer 62 identisch. Die
Kraftstofflieferpumpe 4 enthält eine Kraftstoffpumpe 71 der
Innenzahnradart, die den Kraftstoff mit Druck beaufschlagt, der
von einer mit einem Kraftstoffbehälter T verbundenen
Kraftstoffeinführbahn 72 eingesaugt worden ist (siehe Fig. 1).
Dieser Kraftstoff wird zu einem vorbestimmten niederen Druck mit
Druck beaufschlagt und dann zu einem Kraftstoffdruckbehälter 74
von einem Kraftstoffkanal 73 befördert. Die Zuführpumpe 71 ist
mit einem Druckeinstellventil 75 versehen, das verhindert, dass
der Auslassdruck einen vorbestimmten Druck überschreitet.
Der Kraftstoff innerhalb des Kraftstoffdruckbehälters 74 wird in
die Druckbeaufschlagungskammer über ein Saugmessventil 8 und ein
Rückschlagventil 53 eingesaugt. Das Saugmessventil 8 ist zwischen
dem Kraftstoffdruckbehälter 74 und einem zu dem Rückschlagventil
53 führenden Kraftstoffkanal 76 vorgesehen und hat ein
Ventilelement 82, das innerhalb eines Gehäuses 81 gleitfähig
gehalten ist, und eine Spule 83, die das Ventilelement 82
antreibt. Der Antriebsstrom der Spule 83 wird durch eine ECU 3
gesteuert. Wie dies in Fig. 4(b) gezeigt ist, sind ein mit dem
Kraftstoffdruckbehälter 74 verbundener ringförmiger Kanal 74a und
ein mit dem Kraftstoffkanal 76 verbundener Kanal 74b um den
linken Rand des Ventilelementes 82 herum und zu der linken Seite
des Ventilelementes 82 jeweils ausgebildet. Durch ein Ändern des
Hubs des angeschrägten Ventilelementes 82 kann die Öffnungsfläche
eingestellt werden, um die Einfließgeschwindigkeit zu verändern,
wodurch das Volumen des in die Druckbeaufschlagungskammer 52
eingesaugten Kraftstoffes gesteuert wird.
Eine Betätigungskraft in der Richtung des Ventilschließens wird
auf das Ventilelement 82 durch eine Feder 84 derart aufgebracht,
dass das Ventilelement 82 geschlossen bleibt, wenn kein Strom zu
der Spule 83 fließt. Wenn ein Strom zu der Spule 83 fließt, wird
das Ventilelement 82 geöffnet, indem der Federkraft der Feder 84
Widerstand entgegengebracht wird, und der Grad der Ventilöffnung
ändert sich gemäß dem Antriebsstromwert. Hierbei ist ein Anwenden
einer Laststeuerung (DUTY-Steuerung) zum Steuern des
Antriebsstroms zu der Spule 83 wünschenswert. Unter Verwendung
der DUTY-Steuerung, die das Stromaufbringverhältnis oder
Stromfließverhältnis (Lastwert oder DUTY-Wert) ändert, kann eine
hochgenaue digitale Steuerung vorgesehen werden.
Ein Rückschlagventil 53 ist zwischen dem Kraftstoffkanal 76 und
der Druckbeaufschlagungskammer 52 eingebaut. Im normalen Zustand
wird das angeschrägte Ventilelement 53a des Rückschlagventils 53
durch eine Feder 53b nach oben angeregt und sitzt an einer
Sitzfläche 53c, wodurch das Ventil geschlossen gehalten wird.
Wenn der Niederdruckkraftstoff von dem Saugmessventil 8 über den
Kraftstoffkanal 76 und den Kanal 53d einströmt, öffnet der Druck
des Kraftstoffes das Ventilelement 53a und der Kraftstoff wird in
die Druckbeaufschlagungskammer 52 eingesaugt. Wenn die
Druckbeaufschlagung beginnt, wird das Ventilelement 53a durch den
Druck des Kraftstoffes geschlossen, und dieser Zustand wird
gehalten, bis der Kraftstoff zwangsweise zugeführt wird.
Der mit Druck beaufschlagte Kraftstoff wird von einem
Auslassventil 77 über einen Zwangszuführdurchtritt 57
ausgestossen. Das Saugmessventil 8 ist außerdem mit einer
Druckbeaufschlagungskammer 62 in Fig. 2 über einen in der
Zeichnung nicht gezeigten Kraftstoffkanal verbunden und liefert
Kraftstoff zu der Druckbeaufschlagungskammer 62 über ein
Rückschlagventil 63. Der in der Druckbeaufschlagungskammer 62 mit
Druck beaufschlagte Kraftstoff wird von einem Auslassventil 78
über einen Zwangszuführdurchtritt in der gleichen Weise
ausgestossen. Die Auslassventile 77 und 78 wirken ebenfalls als
Rückschlagventile und haben Kugelventile 77a und 78a und
verhindern, dass der Kraftstoff von den Auslassöffnungen 77b und
78b zu den Zwangszuführdurchtritten 57 und 67 zurückströmt. Der
von den Auslassöffnungen 77b und 78b ausgestossene unter hohem
Druck stehende Kraftstoff vermengt sich in der Mitte und wird von
dem Hochdruckkanal 11 zur Common Rail 1 geliefert (siehe Fig. 1).
Nachstehend ist die Wirkung der Kraftstofflieferpumpe 4 mit dem
Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. In Fig. 3
läuft, wenn sich der Nocken 44 aufgrund der Drehung der
Antriebswelle 42 dreht, der Schuh 45 als Folge dessen um.
Während dessen bewirken die hin und her gehenden Bewegungen der
Plattenbauteile 55 und 56 der. Kolben 51 und 61 an der oberen und
unteren Endfläche des Schuhs 45 eine aufwärtige und abwärtige
Bewegung der Kolben 51 und 61 innerhalb der Zylinderköpfe 5 und
6. Wenn der Schuh 45 umläuft, werden die Kolben 51 und 61
abwechselnd angehoben. In dem in der Zeichnung gezeigten Zustand
befindet sich der Kolben 51 an dem oberen Totpunkt, während sich
der Kolben 61 an dem unterem Totpunkt befindet. Wenn der Kolben
51, der sich an dem oberen Totpunkt befindet, nach unten bewegt,
fällt der Druck innerhalb der Druckbeaufschlagungskammer 52 ab,
und das Rückschlagventil 53 wird durch den Druck des Kraftstoffes
geöffnet, wodurch bewirkt wird, dass der Kraftstoff von dem Kanal
53d zu der Druckbeaufschlagungskammer 52 eingesaugt wird. Wenn
der Kolben 51 nach dem Erreichen des unteren Totpunktes (der
durch den Kolben 61 in der Zeichnung gezeigte Zustand) erneut mit
der aufwärtigen Bewegung beginnt, schließt das Rückschlagventil
53, steigt der Kraftstoffdruck an, öffnet das Auslassventil 77
und wird der Hochdruckkraftstoff zwangsweise zu der Common Rail 1
zugeführt.
In dieser Weise ist die Kraftstofflieferpumpe 4 so aufgebaut,
dass sie zwei Zyklen von Saug- und Zwangszuführhuben für jede
Umdrehung der Antriebswelle 42 durchläuft. Das zwangsweise
zuzuführende Volumen wird durch das Volumen des in die
Druckbeaufschlagungskammern 52 und 62 eingesaugten Kraftstoffes
gesteuert, und das Saugvolumen kann gesteuert werden, indem der
Grad der Ventilöffnung des Saugmessventils 8 gesteuert wird.
Somit wird die Öffnungsfläche durch dieses vorstehend
beschriebene Steuern verändert. Da dieses Verfahren keine
Vielzahl an Saugmessventilen 8 erfordert, bietet es den Vorteil
eines kleinen Gestaltens des Gerätes. Jedoch erfordert es
ebenfalls hochgenaue Steuereigenschaften, da das Ventilelement 82
auf der Grundlage der Positionssteuerung anstelle einer Ein-Aus-
Steuerung gesteuert wird. Dies ist anhand der Fig. 5 bis 9
erläutert.
Wie dies in den Fig. 5(a) bis 5(c) gezeigt ist, haben der
Antriebsstrom und der Ventilhub, der Ventilhub und die
Öffnungsfläche beziehungsweise die Öffnungsfläche und das
Saugvolumen pro Zwangszuführperiode (nachstehend als
"Saugvolumen" bezeichnet) annähernd proportionale Beziehungen.
Die Steigung bzw. die Neigung bei der Beziehung zwischen der
Öffnungsfläche und dem Saugvolumen in Fig. 5(c) ändert sich in
Übereinstimmung mit der Drehzahl. Aus diesen Beziehungen können
die Messeigenschaften des Saugmessventils 8 (das heißt das
Verhältnis zwischen dem Antriebsstrom und dem Saugvolumen) im
Allgemeinen ausgedrückt werden, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist.
Jedoch ist ein Problem dahingehend vorhanden, dass diese
Beziehungen in den Fig. 5(a) bis 5(c) aufgrund der Wirkungen
von Instrumentenfehlern, Temperaturänderungen und dergleichen
schwanken. Wenn sich beispielsweise die Federkraft der Feder 84
ändert, die das Saugmessventil 8 betätigt, wird der
Antriebsstromwert des Beginns der Anhebung und der nachfolgenden
Anhebungen beeinflusst. In ähnlicher Weise ändern die
Schwankungen in Bezug auf die Form der Öffnung, die während der
Herstellung auftreten, das Ventilanheben relativ zu der
Öffnungsfläche, was folglich eine Änderung des
Saugstartstromwertes bewirkt (siehe Fig. 7(b)). Darüber hinaus
ändern die Änderungen der Umgebungstemperatur die
Kraftstoffviskosität, was eine Änderung der
Einfließgeschwindigkeit bewirkt, wobei folglich eine Änderung des
Saugvolumens relativ zu der Öffnungsfläche (siehe Fig. 7(c)) und
eine Änderung der Neigung der Saugvolumenkennlinie bewirkt wird.
Fig. 8 zeigt die Steuerlogik der ECU 3, wenn eine
Rückkopplungssteuerung bei dem Common Rail-Druck angewendet wird.
Verschiedene Arten an Informationen wie beispielsweise der
tatsächliche Kraftstoffdruck der Common Rail 1, der durch den
Kraftstoffdrucksensor S erfasst wird, und der Motordrehzahlwert
und der Grad der Gaspedalöffnung von verschiedenen Arten an
Sensoren werden in die ECU 3 von Zeit zu Zeit eingegeben. Um das
bestimmte Zwangszuführvolumen zu bestimmen, wird ein Wert durch
die Steuervolumenberechnungseinrichtung berechnet, um den
tatsächlichen Kraftstoffdruck der Common Rail 1 so zu halten,
dass er dem Zieldruck folgt. Außerdem werden das bestimmte
Einspritzvolumen und das projizierte Leckagevolumen zu diesem
Wert addiert, um das bestimmte Kraftzuführvolumen zu erhalten.
Wie dies in Fig. 9 gezeigt ist, wandelt die
Saugventilantriebsstromberechnungseinrichtung das bestimmte
Zwangszuführvolumen in das bestimmte Saugvolumen unter Verwendung
einer zweidimensionalen Tabelle um, die das Zwangszuführvolumen
und den Kraftstoffdruck als Parameter verwendet, und wandelt
danach das bestimmte Saugvolumen in einen Antriebsstrom unter
Verwendung einer Zweidimensionalen Tabelle um, die das
Saugvolumen und die Drehzahl als Parameter verwendet.
Hierbei wird, wenn die Funktion f (Saugvolumen, Drehzahl) zum
Berechnen des Antriebsstrom I des Saugmessventils 8 sich von den
tatsächlichen Messeigenschaften des Saugmessventils 8 aufgrund
der Änderungen unterscheidet, das tatsächliche Saugvolumen
außerordentlich von dem bestimmten Saugvolumen abweichen. Daher
definiert die vorliegende Erfindung den Antriebsstrom I unter
Verwendung des nachstehend aufgeführten Ausdrucks (1)
I = f (Saugvolumen, Drehzahl)
= I offset + f1 (bestimmtes Saugvolumen, Drehzahl) × α (1),
wobei eine Einrichtung vorgesehen ist, die entweder den
Startstromwert I offset oder den Korrekturkoeffizient α oder
beide erkennt und korrigiert.
Hierbei beeinflusst die Änderung bei dem Saugmessventil 8 in den
Fig. 7(a) und 7(b) aufgrund von Instrumentenfehlern
hauptsächlich den Saugstartstromwert I offset bei den
Messeigenschaften, und beeinflusst nicht die Steigung, das heißt
den Korrekturkoeffizienten α im großen Maße. Da darüber hinaus
die Temperatureigenschaften der Kraftstoffviskosität bei Fig. 7
(c) den Saugstartstromwert I offset nicht beeinflussen und nur
eine geringfügige Veränderung durch den Korrekturkoeffizient α in
der Nähe des Saugstartstromwertes I offset, bei dem das
Saugvolumen gering ist, bewirkt wird, ist es möglich einen
Saugstartstromwert I offset durch eine Berücksichtigung des
Korrekturkoeffizienten α als eine Konstante während des Startens
zu berechnen. Während eines Startens mit geringer Drehzahl ändert
sich das Saugvolumen außerordentlich in Übereinstimmung mit der
Änderung des Stroms, und die Abweichungen bei dem
Saugstartstromwert I offset verschlechtern in hohem Maße das
Steuervermögen und daher ist das Ausführen einer Korrektur bei
einem frühzeitigen Zustand effektiver.
Genauer gesagt wird das Saugmessventil 8 bei dem Strom
(vorbestimmter Strom) angetrieben, der ein Nullsaugvolumen
garantiert, und der Antriebsstrom I wird aus diesem Zustand
allmählich erhöht oder verringert. Danach wird für jeden
Zwangszuführzyklus eine derartige Zugabe/Verbrauch von
Kraftstoff wie das projizierte Leckagevolumen der Veränderung des
Kraftstoffdruckes der Common Rail 1 hinzuaddiert, um das Volumen
des während jedes Zwangszuführzykluses eingesaugten Kraftstoffes
zu berechnen. Dann wird unter Verwendung dieses berechneten
Wertes und des Antriebstromes I ein Saugstartstromwert I offset
auf der Grundlage des Ausdruckes (1) berechnet. Fig. 11 zeigt das
Flussdiagramm zum Berechnen des Saugstartstromwertes I offset auf
der Grundlage dieser Logik. Es ist zu beachten, dass ein Fall
nachstehend beschrieben ist, bei dem sowohl der
Korrekturkoeffizient α als auch der Saugstartstromwert I offset
erkannt und korrigiert werden.
Das Flussdiagramm in Fig. 11 ist nachstehend erläutert, wobei es
in vier Blöcke (i) bis (iv) geteilt ist. Diese Routine wird für
jeden Zwangszuführzyklus der Kolben 51 und 52 der
Hochdrucklieferpumpe 4 gestartet und wird vor der Routine
ausgeführt, die eine gewöhnliche Rückkopplungssteuerung (FB-
Steuerung) des Druckes der Common Rail ausführt.
- a) Zunächst wird bei Schritt 101 bestimmt, ob die Erkennungsforderungsmarke eingeschaltet ist oder nicht, die der Bezug zum Bestimmen ist, ob ein Erkennen und eine Korrektur des Saugstartstromwertes I offset erforderlich sind. Wenn die Erkennungsforderungsmarke eingeschaltet ist, bestimmt Schritt 102, ob der Motor gestartet wird oder im Leerlauf sich befindet. Diese Routine wird ausgeführt, indem das Starten des Fahrzeuges oder eine Leerlaufperiode (wenn das Fahrzeug angehalten ist), bei der das Auslassvolumen gering ist, genutzt wird. Diese Routine ist insbesondere während des Startens wirkungsvoll, da der Motor anhalten kann, wenn der Kraftstoff aufgrund von Schwankungen nicht zwangsweise zugeführt werden kann. Das Ausführen dieser Routine während des Anhaltens des Fahrzeuges wird empfohlen, wenn das Erkennen während des Startens unzureichend gewesen ist oder wenn der erkannte Wert nicht aus irgendeinem Grund verwendet werden kann. Wenn die Entscheidung bei Schritt 102 negativ ist, stellt Schritt 103 das Zählglied zum Bestimmen, ob die Bedingung stabil ist, auf Null (das heißt A = 0) und schaltet die Leckageerfassungsmarke zum Erfassen eines Kraftstoffleckens aus, und der Prozess geht zu Schritt 104 weiter. Selbst wenn die Erkennungsforderungsmarke bei Schritt 101 ausgeschaltet gewesen ist, geht der Prozess zu Schritt 104 weiter, wobei das Erkennen und die Korrektur als unnötig erachtet werden, und eine normale Rückkopplungssteuerung (FB-Steuerung) des Druckes der Common Rail wird ausgeführt. Es ist zu beachten, dass die Ausgangswerte der Erkennungsforderungsmarke, des Zählgliedes A und der Leckageerfassungsmarke jeweils auf EIN, 0 und AUS geschaltet sind.
- b) Wenn bei Schritt 102 bestimmt worden ist, dass der Motor gestartet wird oder sich im Leerlauf befindet, wird der Motor bei einem Stromwert Imax angetrieben, der das minimale Saugvolumen garantiert, oder bei dem Stromwert Imin angetrieben, der das Nullsaugvolumen garantiert, bis der Saugstartstromwert I offset berechnet ist. Dadurch wird der Kraftstoffdruck der Common Rail 1 innerhalb des vorbestimmten Bereiches (zwischen dem oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert in Fig. 12(b)) gehalten. Zunächst vergleicht Schritt 105 den durch den Kraftstoffdrucksensor S erfassten Kraftstoffdruck mit diesem oberen Grenzwert und diesem unteren Grenzwert. Wenn der Kraftstoffdruck sich bei oder unterhalb des unteren Grenzwertes befindet, wird die Druckanstiegsmarke eingeschaltet. Wenn der Kraftstoffdruck sich bei oder oberhalb des oberen Grenzwertes befindet, wird die Druckanstiegsmarke ausgeschaltet und das Zählglied A wird auf Null gesetzt. Dann geht der Prozess zu Schritt 106 weiter. Bei Schritt 106 wird bestimmt, ob die Druckanstiegsmarke ausgeschaltet ist oder nicht. Wenn die Druckanstiegsmarke nicht ausgeschaltet ist, das heißt wenn die Druckanstiegsmarke eingeschaltet ist, wird der Antriebsstrom I bei Schritt 107 auf Imax gesetzt, und die Routine wird beendet. Hierbei ist Imax der Stromwert F, der das minimale Saugvolumen garantiert, das erforderlich ist, wenn die Beziehung zwischen dem Antriebsstrom und dem Saugvolumen die in Fig. 12(a) gezeigte Unbeständigkeit hat, und er wird entweder auf einen Stromwert C, der der größte Wert von möglichen Änderungsstromwerten ist, die das minimale Saugvolumen beibehalten, oder auf einen größeren Wert als diesen Wert eingestellt. Es ist zu beachten, dass, wenn der Kraftstoffdruck sich zwischen dem oberen Grenzwert und dem untern Grenzwert befindet, der Prozess zu Schritt 106 weitergeht, während sowohl die Druckanstiegsmarke als auch das Zählglied A bei ihren gegenwärtigen Zuständen gehalten werden.
Bei (iii) wird der Motor bei einem Stromwert Imin angetrieben,
der das Nullsaugvolumen garantiert, und gleichzeitig wird ein
durch eine Systemanormalität bewirktes Kraftstofflecken erfasst.
Zunächst wird bei Schritt 108 bestimmt, ob die
Leckageerfassungsmarke eingeschaltet ist oder nicht, und wenn die
Leckageerfassungsmarke ausgeschaltet ist, wird angenommen, dass
keine Bestimmung eines Kraftstoffleckens ausgeführt worden ist,
und bei Schritt 109 wird der Antriebsstrom I = Imin eingestellt,
und danach geht der Prozess zu Schritt 110 weiter. Hierbei ist
der Wert Imin der Stromwert D, der das Nullsaugvolumen bei Fig.
12(a) garantiert, und er wird entweder auf den Stromwert A, der
der kleinste der möglichen Veränderungsstromwerte ist, oder auf
einen größeren Wert als diesen Wert eingestellt. Fig. 12(b)
zeigt, wie die Steuerung durch diese Schritte 105 bis 109 den
Kraftstoffdruck ändert, wobei dadurch die Kraftstofflieferung
sichergestellt wird und der Leerlaufzustand beibehalten wird. Es
ist zu beachten, dass Fig. 12(a) einen Fall zeigt, bei dem ein
Saugmessventil 8 geschlossen ist, wenn der in Fig. 4 gezeigte
Strom nicht aufgebracht wird. Jedoch ist es ebenfalls möglich,
ein Saugmessventil anzuwenden, das schließt, wenn der Strom
aufgebracht wird, und in einem derartigen Fall wird die Beziehung
zwischen dem Antriebsstrom und dem Saugvolumen in Bezug auf die
in Fig. 13 gezeigte Beziehung umgekehrt. Es ist zu beachten, dass
die folgende Erläuterung sich auf ein Saugmessventil 8 mit den in
Fig. 13 gezeigten Messeigenschaften gründet.
In dieser Weise kann ein Kraftstofflecken erfasst werden, indem
das Saugmessventil 8 bei dem Stromwert Imin angetrieben wird, der
das Nullsaugvolumen garantiert, und indem der projizierte
Druckabfall mit dem tatsächlichen Druckabfall (die durch Pfeile
in Fig. 12(b) gezeigten Bereiche) während dieser Periode
verglichen werden. Bei Schritt 110 wird zunächst bestimmt, ob das
Zählglied A größer als n1 ist oder nicht. Es ist zu beachten,
dass unmittelbar nachdem die Druckanstiegsmarke von dem
eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand übergeht
und der Antriebsstrom I sich von Imax nach Imin ändert,
beispielsweise bei Punkt a in Fig. 12(b), der in die
Hochdrucklieferpumpe 4 gesaugte Kraftstoff zwangsweise zugeführt
werden kann, was ein Schwanken des Druckes der Common Rail
bewirkt. Daher wird n1 auf einen Wert eingestellt, der ein
Nullzwangszuführvolumen sicherstellt, beispielsweise n1 = 2. Wenn
das Zählglied A gleich oder kleiner als n1 bei Schritt 110 ist,
wird der Wert des Zählgliedes A durch einen Wert A + 1 bei
Schritt 114 ausgetauscht, und die Routine ist beendet.
Wenn der Wert des Zählgliedes A größer als n1 ist, bestimmt der
Schritt 111, ob ein Kraftstofflecken vorhanden ist oder nicht.
Die Ausdrücke (2) und (3) zum Erfassen des Kraftstoffleckens sind
nachstehend gezeigt. Es ist zu beachten, dass das
Einspritzvolumen und das projizierte Austrittsvolumen innerhalb
der Kraftstoffdruckmusterperiode sind.
Projiziertes Kraftstoffausstoßvolumen = Einspritzvolumen +
projiziertes Austrittsvolumen (2)
Kraftstoffaustrittsvolumen = - Kraftstoffdruckänderung ×
(Hochdruckbereichsvolumen)/(Volumenelastizitätskoeffizient) -
projiziertes Ausstoßvolumen (3)
Anders ausgedrückt wird der Unterschied zwischen dem
Kraftstoffvolumen, der dem tatsächlichen Druckabfall entspricht,
und dem projizierten Kraftstoffausstoßvolumen als das
Kraftstoffaustrittsvolumen betrachtet. Wenn dieser Wert größer
als der vorbestimmte Grenzwert ist, wird bestimmt, dass ein
Kraftstofflecken vorhanden ist. In diesem Fall wird bestimmt,
dass eine Anormalität aufgetreten ist, und die
Anormalitätsbehandlung wird bei Schritt 115 ausgeführt.
Wenn das Kraftstoffaustrittsvolumen gleich oder geringer als der
Grenzwert ist und bestimmt worden ist, dass kein Kraftstofflecken
vorhanden ist, wird bei Schritt 112 bestimmt, ob der Wert des
Zählgliedes A größer als n2 ist oder nicht. Hierbei zeigt n2 die
Anzahl der Häufigkeiten, wie oft eine
Kraftstoffaustrittsüberprüfung bei Schritt 111 zu wiederholen
ist. Wenn beispielsweise n1 = 2 und n2 = 5 ist, wird die
Kraftstoffaustrittsüberprüfung dreimal wiederholt. Wenn der Wert
des Zählgliedes A größer als n2 bei Schritt 112 ist, wird die
Leckageerfassungsmarke bei Schritt 113 eingeschaltet. Wenn der
Wert des Zählgliedes A gleich oder kleiner als n2 ist, wird der
Wert des Zählgliedes A durch einen Wert A + 1 bei Schritt 116
ausgetauscht, und die Routine wird beendet.
- a) Hierbei wird der Antriebsstrom allmählich von dem Zustand, bei dem das Saugmessventil 8 bei dem Stromwert Imin angetrieben wird, bei dem das Nullsaugvolumen garantiert wird, erhöht (in dem Fall der Eigenschaften von Fig. 13 verringert), und es wird auf der Grundlage der Änderung des Kraftstoffdruckes der Common Rail 1 bestimmt, ob das Saugen begonnen hat oder nicht. Dieses Konzept ist in Fig. 14 gezeigt. Wenn der Antriebsstrom von Imin in Schritten von ΔI erhöht wird, tritt ein Saugen (bei der Stelle G in Fig. 14(a)) auf, wenn der Antriebsstrom den Saugstartstromwert I offset überschreitet, und der Druck der Common Rail kehrt seine Richtung um und beginnt anzusteigen.
Zunächst wird bei Schritt 117 bestimmt, ob der Antriebsstrom I
größer als Imin ist oder nicht. Wenn der Antriebsstrom I gleich
oder kleiner als Imin ist, wird der Antriebsstrom I durch I + ΔI
bei Schritt 123 ersetzt und die Routine wird beendet. Wenn der
Antriebsstrom I größer als Imin ist, geht der Prozess zu Schritt
118 weiter und das Zwangszuführvolumen Qout wird unter Verwendung
des nachstehend aufgeführten Ausdruckes (4) berechnet. Das
projizierte Kraftstoffausstoßvolumen ist das gleiche wie bei dem
Ausdruck (2).
Qout = Kraftstoffdruckänderung × (Hochdruckbereichsvolumen)/ (Volumenelastizitätskoeffizient) + projiziertes Kraftstoffausstoßvolumen (4)
Qout = Kraftstoffdruckänderung × (Hochdruckbereichsvolumen)/ (Volumenelastizitätskoeffizient) + projiziertes Kraftstoffausstoßvolumen (4)
Danach wird bei Schritt 119 bestimmt, ob das Saugen begonnen hat
oder nicht, und es wird bestimmt, ob das berechnete
Zwangszuführvolumen größer als ein vorbestimmter Grenzwert ist
oder nicht. Ein außerordentlich geringer Wert wird für diesen
Grenzwert verwendet, und wenn das berechnete Zwangszuführvolumen
Qout größer als dieser Grenzwert ist, wird bestimmt, dass das
Zwangszuführen von Kraftstoff das heißt das Saugen aufgetreten
ist, und der Saugstart wird bestätigt. Wenn das
Zwangszuführvolumen Qout gleich oder geringer als der Grenzwert
ist und das Saugstarten nicht bestätigt werden kann, geht der
Ablauf zu Schritt 123 weiter, bei dem der Antriebsstrom I durch I
+ ΔI ersetzt wird, und die Routine wird beendet.
Wenn das Saugstarten bestätigt ist, wird das Saugvolumen Qin bei
dem nachfolgenden Schritt 120 berechnet. Hierbei wird aus der
Beziehung (5) eines bekannten Saugvolumens und eines
Zwangszuführvolumens:
Qin = g(Qout, Kraftstoffdruck) (5)
das Saugvolumen Qin unter Verwendung des bei Schritt 118
berechneten Zwangszuführvolumens Qout berechnet. Außerdem wird
der Saugstartstromwert I offset aus dem Ausdruck (6) unter
Verwendung des in Schritt 121 berechneten Saugvolumens Qin
berechnet.
I offset = I - f1(Qin, Drehzahl) × α (6)
Hierbei ist mit dem Bezugszeichen I der Antriebsstrom bezeichnet,
wenn das Saugstarten bestätigt wird, und der Korrekturkoeffizient
α wird als eine Konstante behandelt.
Danach wird die Erkennungsforderungsmarke bei Schritt 122
ausgeschaltet und die Routine wird beendet. Durch ein Einsparen
des Saugstartstromwertes I offset, der somit als ein erkannter
Wert berechnet wird, und durch ein Korrigieren der
Messeigenschaften auf der Grundlage dieses Wertes, kann die
Abweichung zwischen dem bestimmten Saugvolumen und dem
tatsächlichen Saugvolumen verringert werden. Dadurch wird die
Drucksteuerleistung für die Common Rail 1 bedeutend verbessert.
Es ist zu beachten, dass, wenn der Stromwert für das Garantieren
des minimalen Saugvolumens für das Antreiben bei Schritt 107
verwendet wird, es ebenfalls möglich ist, ein Teil der
Saugperiode durch den gleichen Kolben bei dem Stromwert (F), der
das minimale Saugvolumen garantiert, und bei dem Stromwert (D),
der das Nullsaugvolumen während der restlichen Periode garantiert
(siehe Fig. 15(b)) derart angetrieben wird, wie dies in Fig. 15
gezeigt ist, dass sich die Saugbereiche innerhalb der Saugperiode
durch den gleichen Kolben verändern (siehe Fig. 15(c)). Selbst
wenn der Stromwert, der das minimale Saugvolumen garantiert, zum
Antreiben verwendet wird, kann ein Kraftstoffausstoßen in
Abhängigkeit von dem Saugmessventil 8 stattfinden. Beispielsweise
ist der Druckanstieg für jede Zwangszufuhr in einem System hoch,
bei dem das Fassungsvermögen der Common Rail gering ist, und der
Druck der Common Rail würde schnell ansteigen, wenn das
Saugmessventil 8 ein vollständiges Ausstoßen ausführt. Somit ist
es schwierig, den Kraftstoffdruck innerhalb des vorbestimmten
Bereiches zu steuern. Die Steuerung ist dann wirksam, wenn sie
bei einem derartigen System (ein System, bei dem jedes
vollständige Ausstoßen den Druck um zumindest 20 MPa erhöht)
angewendet wird, da eine gewisse Menge an Kraftstoff zu der
Common Rail (1) fehlerfrei geliefert wird, und der Druckanstieg
kann verringert werden.
Nachstehend ist ein Fall erläutert, bei dem sowohl der
Saugstartstromwert I offset als auch der Korrekturkoeffizient α
erkannt und korrigiert werden. In diesem Fall wird die Beziehung
zwischen dem Antriebsstrom und dem Zwangszuführvolumen unter zwei
stabilen Betriebsbedingungen A und B berechnet. Das heißt unter
Verwendung der gleichen Verfahren wie bei (iv) werden das
Saugvolumen QinA und QinB aus den Kraftstoffdruckänderungen
berechnet. Wenn mit NeA und NeB die anwendbaren Drehzahlen
bezeichnet sind und mit IA und IB die Antriebsströme bezeichnet
sind, ergeben sich die nachstehenden Ausdrücke (7) und (8):
IA = I offset + f1(QinA, NeA) × α (7)
IB = I offset + f1(QinB, NeB) × α (8)
Der Saugstartstromwert I offset und der Korrekturkoeffizient α
können aus diesen beiden Ausdrücken berechnet werden.
Fig. 16 zeigt das Flussdiagramm für das Korrigieren des
Saugstartstromwertes I offset und des Korrekturkoeffizienten α.
Diese Routine wird für jeden Zwangszuführzyklus synchron mit der
Umdrehung gestartet. Zunächst berechnet Schritt 201 das
tatsächliche Saugvolumen XQin. Das tatsächliche Saugvolumen XQin
wird gemäß der in Fig. 17 gezeigten Subroutine berechnet. Das
heißt, nachdem Schritt 301 die Druckänderung XΔP = Pcr - Pcr old
in der Common Rail 1 innerhalb eines vorbestimmten Zyklusses
berechnet hat, berechnet der Schritt 302 das tatsächliche
Saugvolumen XQout auf der Grundlage des Ausdruckes (9) in der
Zeichnung und unter Verwendung der Druckänderung XΔP, des
Einspritzvolumens Qfin old innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne
und des projizierten Austrittsvolumens Qleak old. Danach
berechnet Schritt 303 das tatsächliche Saugvolumen XQin aus der
bekannten Beziehung zwischen dem Saugvolumen und einem
Zwangszuführvolumen (Ausdruck (10) in der Zeichnung). Der
Ausdruck (10) in der Zeichnung verwendet den Wert Pcr old (den
gespeicherten vorherigen Kraftstoffdruck) als den Wert, der den
Kraftstoffdruck innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne
wiedergibt.
Bei Schritt 202 werden die stabilen Zustände überprüft. Der Grund
für diese Überprüfung wird im folgenden erklärt. Bei einem
Übergangszustand bewirken eine Verzögerung bei der Zwangszufuhr
durch die Hochdrucklieferpumpe 4, eine Instabilität bei der
Ausgabe aus dem Kraftstoffdrucksensor S und dergleichen eine
Zunahme bei den Messfehlern bei dem Saugvolumen, dem projizierten
Austrittsvolumen und dergleichen. Als ein Ergebnis kann ein
ungenauer Saugstartstromwert I offset oder ein
Korrekturkoeffizient α erkannt werden. Hierbei wird überprüft, ob
die Drehzahl Ne, der Kraftstoffdruck Pcr, das tatsächliche
Saugvolumen XQin und der Antriebsstrom I beispielsweise stabil
sind oder nicht. Genauer gesagt wird, wenn die gegenwärtige
Drehzahl durch Ne wiedergegeben wird und die vorherige Drehzahl
durch Ne old wiedergegeben wird, bei Schritt 401 überprüft, ob
|Ne - Ne old| kleiner als der Grenzwert TH1 (beispielsweise 3
Umdrehungen pro Minute) ist, wobei diese Überprüfung in
Übereinstimmung mit der in Fig. 18 gezeigten Subroutine
geschieht. Wenn das Ergebnis geringer als der Grenzwert TH1 ist,
wird bei Schritt 402 überprüft, ob |Pcr - Pcr old| geringer als
der Grenzwert TH2 (beispielsweise 25 MPa) ist, unter Verwendung
des gegenwärtigen Kraftstoffdruckes Pcr und der vorherigen
Kraftstoffdruckes Pcr old, wobei bei Schritt 403 überprüft wird,
ob |XQin - XQin old| geringer als der Grenzwert TH3
(beispielsweise 20 mm3/st) ist, wobei dies unter Verwendung des
tatsächlichen bei Schritt 303 berechneten Saugvolumens XQin und
des vorherigen tatsächlichen Saugvolumens XQin old geschieht, und
bei Schritt 404 wird überprüft, ob |I - I old| geringer als der
Grenzwert TH4 (beispielsweise 0,01 Ampere) ist, wobei dies unter
Verwendung des gegenwärtigen Antriebsstroms I und des vorherigen
Antriebsstromes I old geschieht, wobei diese Reihenfolge
eingehalten wird. Wenn sämtliche derartigen Überprüfungen positiv
sind, geht der Ablauf zu Schritt 405 weiter.
Bei Schritt 405 wird der Zählwert C durch einen Zählwert C + 1
ersetzt, und der Ablauf geht zu Schritt 406 weiter, bei dem der
Wert des Zählgliedes C mit einem Grenzwert (beispielsweise 10)
verglichen wird. Wenn der Wert des Zählgliedes C größer als der
Grenzwert ist, wird ein stabiler Betriebszustand bestimmt, und
nachdem das Zählglied C bei Schritt 407 auf 0 gesetzt worden ist,
wird die Stabilität bei Schritt 408 bestätigt, und der Ablauf
geht zu Schritt 204 in Fig. 16 weiter. Wenn der Wert des
Zählgliedes C geringer als der Grenzzählwert bei Schritt 406 ist,
wird der Betriebszustand als unstabil bestimmt, und somit geht
der Ablauf zu Schritt 203 in Fig. 16 weiter, bei dem die
gegenwärtigen Zustände gespeichert werden, und danach wird die
Routine beendet. Wenn außerdem das Bestimmungsergebnis von einem
der Schritte 401 bis 404 negativ ist, wird das Zählglied C auf 0
bei Schritt 409 gesetzt, und danach geht der Prozess zu Schritt
203 weiter. Die gegenwärtigen Zustände werden gespeichert, indem
die Werte Ne old, Pcr old, XQin old, I old, Qleak old und Qfin
old durch die gegenwärtige Drehzahl Ne, den gegenwärtigen
Kraftstoffdruck Pcr, das gegenwärtige tatsächliche Saugvolumen
XQin, den gegenwärtigen Antriebsstrom I, das gegenwärtige
projizierte Austrittsvolumen Qleak und das gegenwärtige
Einspritzvolumen Qfin jeweils ersetzt wird, wie dies in der
Zeichnung gezeigt ist.
Bei Schritt 204 wird bestimmt, ob der Zustand korrigiert werden
kann oder nicht. Wie dies nachstehend beschrieben ist, berechnet
diese Logik die Neigung und die Verschiebung (den Versatz) der
Messeigenschaften aus zwei Betriebszuständen, und ein großer
Fehler kann sich ergeben, wenn zwei nahe beieinanderliegende
Betriebszustände für diese Berechnung verwendet werden. Daher
wird überprüft, ob die beiden Betriebszustände nahe beieinander
sind oder nicht. Hierbei werden von den beiden während des
vorherigen Erkennungsprozesses verwendeten Zuständen der neuere
Zustand als Antriebsstrom I hold und als Saugvolumen XQin hold
gespeichert, und es wird überprüft, ob diese Zustände nahe bei
den gegenwärtigen Zuständen sind oder nicht. Genauer gesagt wird
bei Schritt 501 in Fig. 19(a) überprüft, ob der Absolutwert des
Unterschiedes zwischen dem Antriebsstrom I hold und dem
gegenwärtigen Antriebsstrom I größer als der Grenzwert TH5
(beispielsweise 0,05 A) ist oder ob der Absolutwert des
Unterschiedes zwischen dem Saugvolumen XQin hold und dem
gegenwärtigen Saugvolumen XQin größer als der Grenzwert TH6
(beispielsweise 40 mm3/st) ist. Wenn sich herausstellt, dass
eine dieser Überprüfungen positiv ist, wird bei Schritt 502
beurteilt, dass die Zustände korrigiert werden können, und der
Prozess geht zu Schritt 206 in Fig. 16 weiter. Wenn sich
herausstellt, dass beide Überprüfungen negativ sind, geht der
Prozess zu Schritt 205 in Fig. 17 weiter, und nach dem Speichern
der gegenwärtigen Zustände wird die Routine beendet.
Bei Schritt 206 wird ein vorübergehender Saugstartstromwert I
offset' und ein vorübergehender Korrekturkoeffizient α'
berechnet. Der vorherige Antriebsstrom I old und der
Antriebsstrom I hold während der vorherigen Korrektur werden als
Ausdrücke (11) und (12) unter Verwendung von I offset'
beziehungsweise α' ausgedrückt:
I old = I offset' + f1(Qin old, Ne old) × α' (11)
I hold = I offset' + f1(Qin hold, Ne hold) × α' (12)
Diese Ausdrücke (11) und (12) können verwendet werden, um den bei
Schritt 601 in Fig. 19(b) gezeigten Ausdruck (13) abzuleiten,
wobei der vorübergehende Saugstartstromwert I offset' und der
vorübergehende Korrekturkoeffizient α' aus diesem Ausdruck
berechnet werden können. Danach ersetzt der Schritt 602 den
Antriebsstrom I old und das Saugvolumen XQin old durch I hold
beziehungsweise XQin hold, und der Prozess geht zu Schritt 207 in
Fig. 16 weiter.
Bei Schritt 207 wird der Saugstartstromwert I offset und der
Korrekturkoeffizient α auf der Grundlage des vorübergehenden
Saugstartstromwertes I offset' und des vorübergehenden
Korrekturkoeffizienten α' korrigiert, die bei Schritt 206
berechnet worden sind. Für diesen Schritt kann entweder eine
Verstärkungskorrektur (mit beispielsweise N = 5), wie dies bei
Beispiel 1 in Fig. 19(c) unter Verwendung der Ausdrücke (14) und
(15) gezeigt ist, oder eine Integrierkorrektur (mit K1 = 0,1 und
K2 = 0,01 beispielsweise), wie dies bei Beispiel 2 unter
Verwendung der Ausdrücke (16) und (17) gezeigt ist, ausgeführt
werden.
I offset = (I offset' + (N - 1) × I offset)/N (14)
α = (α' + (N - 1) × α)/N (15)
I offset = I offset' + K1 × (I offset' - I offset) (16)
α = α' + K2 × (α' - α) (17)
In dieser Weise kann das Erkennen und Korrigieren ein schnelles
Ändern des tatsächlichen Saugvolumens verhindern.
Danach werden die gegenwärtigen Zustände bei Schritt 208
gespeichert und die Routine wird beendet. Die Verwendung der
Logik ermöglicht ein genaues Steuern des Saugvolumens während der
Proportionalintegriersteuerung des Kraftstoffdruckes, und daher
wird eine hochgradig genaue Drucksteuerung möglich.
Es sollte außerdem beachtet werden, dass beim Steuern des
Antriebsstromes zu der Hochdrucklieferpumpe 4 unter Verwendung
der ECU 3 die Anwendung einer offenen Steuerung auf der Grundlage
eines Stromanwendungszeitverhältnisses (Lastwert oder DUTY-Wert),
wie dies vorstehend beschrieben ist, einen Vorteil eines
Ausführens der Steuerung unter Verwendung einer kostengünstigen
Steuerschaltung mit sich bringt. Bei der offenen Steuerung auf
der Grundlage eines Lastwertes wird ein Lastwert in der ECU3 aus
dem bestimmten Antriebsstrom und unter Verwendung einer Strom-
Lastwert-Umwandlungstabelle berechnet. Außerdem wird ein
Lastimpuls auf der Grundlage dieses Lastwertes zum Steuern des
Saugmessventils 8 erzeugt, wie dies in Fig. 20(a) gezeigt ist.
Die Strom-Lastwert-Umwandlungstabelle kann so ausgedrückt werden,
wie dies in Fig. 20(b) gezeigt ist. Es sollte jedoch beachtet
werden, dass bei einer offenen Steuerung die
Temperatureigenschaften des Innenwiderstandes der
Solenoidventilspule (siehe Fig. 20(a)), die das Saugmessventil 8
ist, außerordentlich die Beziehung zwischen dem Antriebsstrom und
dem Lastwert ändert (siehe Fig. 22(c)). Als ein Ergebnis ändert
sich die Beziehung zwischen dem bestimmten Antriebsstrom und dem
Saugvolumen außerordentlich, was sowohl ein Ändern der
Verschiebung als auch der Neigung des Versatzes bewirkt.
Obwohl mögliche Lösungen für dieses Problem eine
Stromkompensationsschaltung oder einen Spulentemperatursensor
beispielsweise umfassen, erhöhen derartige Lösungen die Kosten.
Daher wird die in dem Flussdiagramm in Fig. 16 gezeigte Logik zum
Korrigieren der Neigung und der Verschiebung des Versatzes in
diesem Fall ebenfalls angewendet. Diese Logik kann die
Verschiebungen bei dem Saugstartstromwert I offset und dem
Korrekturkoeffizienten α die Laststeuerung begleitend
korrigieren, und die durch die Spulentemperatureigenschaften
bewirkten Leistungsänderungen können kostengünstig ohne ein
Hinzufügen von irgendwelchen neuen Teilen korrigiert werden.
Während sich die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
auf zwei Beispiele einer Anwendung der vorliegenden Erfindung
beziehen, sollte verständlich sein, dass die vorliegende
Erfindung auf andere Anwendungsmöglichkeiten, Abwandlungen und
Veränderungen angewendet werden kann und nicht auf die hierbei
aufgeführten Offenbarungen beschränkt ist.
Bei dem Kraftstoffeinspritzgerät der Saugmessart wird die
Abweichung des tatsächlichen Saugvolumens von dem bestimmten
Saugvolumen verringert, indem die Schwankungen der
Messeigenschaften des Saugmessventils 8 korrigiert werden, die
durch Instrumentenfehler und Temperatureigenschaften bewirkt
werden, wodurch die Kraftstoffdrucksteuerleistung verbessert ist.
Der Kraftstoffdruck in der Common Rail, in der der in die
Zylinder des Verbrennungsmotors einzuspritzende Kraftstoff unter
Hochdruck gespeichert ist, wird mittels des Kraftstoffsensors S
erfasst. Auf der Basis dieses erfassten Ergebnisses treibt die
ECU 3 das Saugmessventil 8 an, wodurch das Volumen des in den
Druckbeaufschlagungskammern 52 und 62 gesaugten Kraftstoffes
gesteuert wird. Die Saugstartstromberechnungseinrichtung der ECU
3 treibt das Saugmessventil 8 bei einem ein Nullsaugvolumen
garantierenden Strom an und berechnet auf der Grundlage der
Änderung des Kraftstoffdruckes innerhalb der Common Rail, wenn
sich der Antriebsstrom aus diesem Zustand allmählich erhöht oder
verringert, den Saugstartstromwert, bei dem das Saugmessventil 8
tatsächlich mit dem Saugen beginnt. Durch ein Korrigieren der
Messeigenschaften auf der Grundlage dieses Saugstartstromwertes
werden die durch die Instrumentenfehler des Saugmessventils 8 und
dergleichen bewirkten Schwankungen im Saugvolumen verringert. Dem
gemäß wird die Steuerleistung verbessert.
Claims (12)
1. Kraftstoffeinspritzgerät mit:
einer Druckspeicherkammer (1), in der ein Hochdruckkraftstoff gespeichert ist;
einem Einspritzventil (2) für ein Einspritzen des in der Druckspeicherkammer (1) befindlichen Hochdruckkraftstoffes in die Zylinder eines Verbrennungsmotors;
einer Kraftstofflieferpumpe (4), die den in eine Druckkammer (52, 62) über ein Saugmessventil (8) gesaugten Kraftstoff mit Druck beaufschlagt und diesen Kraftstoff in die Druckspeicherkammer (1) pumpt;
einem Drucksensor (S), der den Druck des Kraftstoffes in der Druckspeicherkammer (1) erfasst; und
einer Steuereinrichtung, die den Kraftstoffdruck in der Druckspeicherkammer (1) durch ein Steuern der Menge des in die Druckkammer (52, 62) gesaugten Kraftstoffes durch ein Antreiben des Saugmessventils (8) auf der Grundlage des durch den Drucksensor (S) erfassten Kraftstoffdruckes steuert, wobei die Steuereinrichtung eine Saugstartstromberechnungseinrichtung hat, die das Saugmessventil (8) bei einem vorbestimmten Strom antreibt, wobei die Saugstartstromberechnungseinrichtung den Saugstartstromwert, bei dem das Saugmessventil (8) tatsächlich das Saugen beginnt, auf der Grundlage der Änderung des Kraftstoffdruckes innerhalb der Druckspeicherkammer (1), wenn der Antriebsstrom graduell aus diesem Zustand verändert wird, berechnet.
einer Druckspeicherkammer (1), in der ein Hochdruckkraftstoff gespeichert ist;
einem Einspritzventil (2) für ein Einspritzen des in der Druckspeicherkammer (1) befindlichen Hochdruckkraftstoffes in die Zylinder eines Verbrennungsmotors;
einer Kraftstofflieferpumpe (4), die den in eine Druckkammer (52, 62) über ein Saugmessventil (8) gesaugten Kraftstoff mit Druck beaufschlagt und diesen Kraftstoff in die Druckspeicherkammer (1) pumpt;
einem Drucksensor (S), der den Druck des Kraftstoffes in der Druckspeicherkammer (1) erfasst; und
einer Steuereinrichtung, die den Kraftstoffdruck in der Druckspeicherkammer (1) durch ein Steuern der Menge des in die Druckkammer (52, 62) gesaugten Kraftstoffes durch ein Antreiben des Saugmessventils (8) auf der Grundlage des durch den Drucksensor (S) erfassten Kraftstoffdruckes steuert, wobei die Steuereinrichtung eine Saugstartstromberechnungseinrichtung hat, die das Saugmessventil (8) bei einem vorbestimmten Strom antreibt, wobei die Saugstartstromberechnungseinrichtung den Saugstartstromwert, bei dem das Saugmessventil (8) tatsächlich das Saugen beginnt, auf der Grundlage der Änderung des Kraftstoffdruckes innerhalb der Druckspeicherkammer (1), wenn der Antriebsstrom graduell aus diesem Zustand verändert wird, berechnet.
2. Kraftstoffeinspritzgerät gemäß Anspruch 1, wobei
der vorbestimmte Strom in einer derartigen Weise eingestellt
ist, dass kein Kraftstoffsaugen in die Druckkammer (52, 62) durch
das Saugmessventil (8) auftritt, und der Antriebsstrom graduell
aus diesen Zustand verändert wird.
3. Kraftstoffeinspritzgerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die
Saugstartstromberechnungseinrichtung:
die tatsächliche Pumpmenge des in die Druckspeicherkammer (1) gepumpten Kraftstoffes auf der Grundlage der Änderung des Kraftstoffdruckes in der Druckspeicherkammer (1), der Einspritzmenge des eingespritzten Kraftstoffes und der abgeschätzten Kraftstoffleckage berechnet; und
den Beginn des Kraftstoffsaugens beurteilt, wenn die tatsächliche Saugmenge des in die Druckkammer (52, 62) gesaugten Kraftstoffes, die auf der Grundlage dieser tatsächlichen Pumpmenge des Kraftstoffes berechnet wird, einen vorbestimmten Wert überschreitet, und den Saugstartstromwert auf der Grundlage des Antriebsstroms und der tatsächlichen Saugmenge berechnet.
die tatsächliche Pumpmenge des in die Druckspeicherkammer (1) gepumpten Kraftstoffes auf der Grundlage der Änderung des Kraftstoffdruckes in der Druckspeicherkammer (1), der Einspritzmenge des eingespritzten Kraftstoffes und der abgeschätzten Kraftstoffleckage berechnet; und
den Beginn des Kraftstoffsaugens beurteilt, wenn die tatsächliche Saugmenge des in die Druckkammer (52, 62) gesaugten Kraftstoffes, die auf der Grundlage dieser tatsächlichen Pumpmenge des Kraftstoffes berechnet wird, einen vorbestimmten Wert überschreitet, und den Saugstartstromwert auf der Grundlage des Antriebsstroms und der tatsächlichen Saugmenge berechnet.
4. Kraftstoffeinspritzgerät gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei,
wenn der Kraftstoffdruck in der Druckspeicherkammer (1)
einen vorbestimmten unteren Grenzwert vor dem Berechnen des
Saugstartstromwertes erreicht oder unter diesen Wert fällt, die
Steuereinrichtung das Saugmessventil (8) bei einem Strom
antreibt, der die minimale Saugmenge sicherstellt, bis der
Kraftstoffdruck in der Druckspeicherkammer (1) einen
vorbestimmten oberen Grenzwert erreicht.
5. Kraftstoffeinspritzgerät gemäß Anspruch 4, wobei
der Strom, der in einer derartigen Weise eingestellt ist,
dass kein Kraftstoffsaugen in die Druckkammer (52, 62) auftritt,
dem minimalen Saugstartstrom gleich oder kleiner als dieser ist,
wenn die projizierte Veränderung zu der Beziehung zwischen dem
vorberechneten Antriebsstrom des Saugmessventils (8) und der
Saugmenge hinzuaddiert wird, wobei der Strom, der die minimale
Saugmenge garantiert, so eingestellt ist, dass er dem maximalen
Stromwert gleich ist oder größer als dieser ist, der der
vorbestimmten minimalen Saugmenge entspricht, wenn die
projizierte Veränderung zu der Beziehung zwischen dem
vorberechneten Antriebsstrom des Saugmessventils (8) und der
Saugmenge hinzuaddiert ist.
6. Kraftstoffeinspritzgerät gemäß Anspruch 5, wobei
die Steuereinrichtung das Saugmessventil (8) bei einem Strom
antreibt, der die minimale Saugmenge während eines Abschnittes
einer einzelnen Saugperiode garantiert, wenn das Saugmessventil
(8) bei einem Strom angetrieben wird, der die minimale Saugmenge
sicherstellt.
7. Kraftstoffeinspritzgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei
die Steuereinrichtung eine Antriebsstromberechnungseinrichtung hat, die den Antriebsstromwert für ein Antreiben des Saugmessventils (8) von dem Saugstartstromwert berechnet, bei dem das Saugmessventil (8) tatsächlich mit dem Saugen beginnt; und
die bestimmte Saugmenge auf der Grundlage des Kraftstoffdruckes in der Druckspeicherkammer (1) und der Drehzahl des Motors berechnet wird, und
sie eine Korrektureinrichtung hat, die den Saugstartstromwert auf der Grundlage des Wertes erkennt und korrigiert, der durch die Saugstartstromberechnungseinrichtung berechnet wird.
die Steuereinrichtung eine Antriebsstromberechnungseinrichtung hat, die den Antriebsstromwert für ein Antreiben des Saugmessventils (8) von dem Saugstartstromwert berechnet, bei dem das Saugmessventil (8) tatsächlich mit dem Saugen beginnt; und
die bestimmte Saugmenge auf der Grundlage des Kraftstoffdruckes in der Druckspeicherkammer (1) und der Drehzahl des Motors berechnet wird, und
sie eine Korrektureinrichtung hat, die den Saugstartstromwert auf der Grundlage des Wertes erkennt und korrigiert, der durch die Saugstartstromberechnungseinrichtung berechnet wird.
8. Kraftstoffeinspritzgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei
die Berechnung des Saugstartstromwertes durch die
Saugstartstromberechnungseinrichtung während des Startens oder
des Leerlaufes ausgeführt wird.
9. Kraftstoffeinspritzgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei
die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Erfassen einer
Kraftstoffleckage durch ein Vergleichen des projizierten Abfalles
des Druckes mit dem tatsächlichen Abfall des Druckes während
einer vorbestimmten Zeitspanne hat, wobei diese vorbestimmte
Zeitspanne vor der Berechnung des Saugstartstromwertes liegt.
10. Kraftstoffeinspritzgerät mit:
einer Druckspeicherkammer (1), in der Hochdruckkraftstoff gespeichert ist;
einem Einspritzventil (2) für ein Einspritzen des in der Druckspeicherkammer (1) befindlichen Hochdruckkraftstoffes in die Zylinder eines Verbrennungsmotors;
einer Kraftstofflieferpumpe (4), die das in eine Druckkammer (52, 62) über ein Saugmessventil (8) gesaugte Kraftstoff mit Druck beaufschlagt und diesen Kraftstoff in die Druckspeicherkammer (1) pumpt;
einem Drucksensor (S), der den Druck des Kraftstoffes in der Druckspeicherkammer (1) erfasst; und
einer Steuereinrichtung, die den Kraftstoffdruck in der Druckspeicherkammer (1) durch ein Steuern der Menge des in die Druckkammer (52, 62) gesaugten Kraftstoffes durch ein Antreiben eines Saugmessventils (8) auf der Grundlage des durch den Drucksensor (S) erfassten Kraftstoffdruckes steuert, wobei die Steuereinrichtung eine Antriebsstromberechnungseinrichtung hat, die den Antriebstromwert I für ein Antreiben des Saugmessventils (8) gemäß dem folgenden Ausdruck berechnet:
I = I offset + F1(Qin, Ne) × α
wobei I offset den Saugstartstromwert bezeichnet, bei dem das Saugmessventil (8) mit dem Saugen beginnt, Qin die bestimmte Saugmenge auf der Grundlage des Kraftstoffdruckes in der Druckspeicherkammer (1) bezeichnet, Ne die Drehzahl des Motors bezeichnet und α einen Korrekturkoeffizienten bezeichnet,
wobei eine Korrektureinrichtung entweder den Saugstartstromwert oder den Korrekturkoeffizienten oder beide erkennt und korrigiert, wobei die Korrektureinrichtung den Saugstartstromwert oder den Korrekturkoeffizienten auf der Grundlage des Ausdruckes berechnet, der die Beziehung zwischen den Antriebsstromwert, der bestimmten Saugmenge und der Drehzahl ausdrückt, wenn das Saugmessventil (8) bei zumindest zwei stabilen Betriebszuständen angetrieben wird.
einer Druckspeicherkammer (1), in der Hochdruckkraftstoff gespeichert ist;
einem Einspritzventil (2) für ein Einspritzen des in der Druckspeicherkammer (1) befindlichen Hochdruckkraftstoffes in die Zylinder eines Verbrennungsmotors;
einer Kraftstofflieferpumpe (4), die das in eine Druckkammer (52, 62) über ein Saugmessventil (8) gesaugte Kraftstoff mit Druck beaufschlagt und diesen Kraftstoff in die Druckspeicherkammer (1) pumpt;
einem Drucksensor (S), der den Druck des Kraftstoffes in der Druckspeicherkammer (1) erfasst; und
einer Steuereinrichtung, die den Kraftstoffdruck in der Druckspeicherkammer (1) durch ein Steuern der Menge des in die Druckkammer (52, 62) gesaugten Kraftstoffes durch ein Antreiben eines Saugmessventils (8) auf der Grundlage des durch den Drucksensor (S) erfassten Kraftstoffdruckes steuert, wobei die Steuereinrichtung eine Antriebsstromberechnungseinrichtung hat, die den Antriebstromwert I für ein Antreiben des Saugmessventils (8) gemäß dem folgenden Ausdruck berechnet:
I = I offset + F1(Qin, Ne) × α
wobei I offset den Saugstartstromwert bezeichnet, bei dem das Saugmessventil (8) mit dem Saugen beginnt, Qin die bestimmte Saugmenge auf der Grundlage des Kraftstoffdruckes in der Druckspeicherkammer (1) bezeichnet, Ne die Drehzahl des Motors bezeichnet und α einen Korrekturkoeffizienten bezeichnet,
wobei eine Korrektureinrichtung entweder den Saugstartstromwert oder den Korrekturkoeffizienten oder beide erkennt und korrigiert, wobei die Korrektureinrichtung den Saugstartstromwert oder den Korrekturkoeffizienten auf der Grundlage des Ausdruckes berechnet, der die Beziehung zwischen den Antriebsstromwert, der bestimmten Saugmenge und der Drehzahl ausdrückt, wenn das Saugmessventil (8) bei zumindest zwei stabilen Betriebszuständen angetrieben wird.
11. Kraftstoffeinspritzgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10,
wobei
das Saugmessventil (8) ein Soleonidventil ist, das die
Saugmenge durch ein Ändern der Öffnungsfläche eines Kanales
steuert.
12. Kraftstoffeinspritzgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11,
wobei
die Steuereinrichtung eine Laststeuerung zum Steuern des
Antriebsstromwertes für ein Antreiben des Saugmessventils (8)
verwendet.
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