DE102004052702B4

DE102004052702B4 - Kraftstoffzufuhrsystem für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102004052702B4
Application number: DE102004052702A
Authority: DE
Inventors: Susumu Toyota Kojima
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2008-09-04
Anticipated expiration: 2024-10-30
Also published as: JP4127188B2; DE102004052702A1; JP2005133650A; US20050092302A1; US6959697B2

Abstract

Kraftstoffzufuhrsystem für eine Brennkraftmaschine mit:
einem Kraftstoffzufuhrpfad (6), der mit einem Kraftstoffinjektor (8) des Verbrennungsmotors verbunden ist;
einem Elektromagnetventil (20), das durch Öffnen Kraftstoff aus dem Kraftstoffzufuhrpfad (6) zum Absenken eines Kraftstoffdrucks in dem Kraftstoffzufuhrpfad (6) ablässt;
einer Schätzeinrichtung zum Schätzen eines erforderlichen Volumens von sich nach dem Anhalten des Verbrennungsmotors bei geschlossenem Elektromagnetventil (20) in dem Kraftstoffzufuhrpfad (6) bildenden Gasblasen, das erforderlich ist, um den Anstieg des Kraftstoffdrucks aufgrund der thermischen Ausdehnung des Kraftstoffs nach dem Schließen des Elektromagnetventils (20) zu verhindern;
einer Berechnungseinrichtung zum Bestimmen einer erforderlichen Ventilöffnungsdauer zur Gewährleistung des erforderlichen Volumens der Gasblasen;
einer Steuerungseinrichtung zum Steuern des Elektromagnetventils (20) auf der Grundlage der erforderlichen Ventilöffnungsdauer.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffzufuhrsystem gemäß Anspruch 1, bei dem druckbeaufschlagter Kraftstoff durch eine Kraftstoffpumpe von einem Kraftstoffzufuhrpfad einem Kraftstoffinjektor zugeführt wird. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Kraftstoffzufuhrsystem, das geeignet auf einen Direkteinspritzverbrennungsmotor anwendbar ist, bei dem Hochdruckkraftstoff direkt in einen Zylinder zugeführt wird.
In dem Bereich von Brennkraftmaschinen für Automobile wurden verschiedenartige Techniken in der Vergangenheit als Maßnahmen zum Verbessern der Abgasemission vorgeschlagen. Beispielsweise wird eine in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-317669 (im folgenden als „Patentdokument 1" bezeichnet) offenbarte Technik als Lösung zum Verhindern eines Kraftstoffaustritts aus dem Kraftstoffinjektor vorgeschlagen, wenn der Verbrennungsmotor angehalten ist.
Im Allgemeinen sind Automobilverbrennungsmotoren so aufgebaut, dass aus einem Kraftstofftank druckbeaufschlagter Hochdruckkraftstoff durch eine Kraftstoffpumpe zu einem Injektor von jedem Zylinder durch eine Förderpumpe zugeführt wird, die als ein Kraftstoffzufuhrpfad dient. Ein Rückschlagventil ist an der Ausgangsseite der Kraftstoffpumpe vorgesehen, so dass der Kraftstoffdruck in dem Förderrohr auch dann hoch gehalten wird, wenn die Kraftstoffpumpe angehalten ist.
Aufgrund des Aufbaus des Kraftstoffinjektors ist es jedoch dann, wenn der Kraftstoffinjektor fortgesetzt dem hohen Kraftstoffdruck ausgesetzt wird, möglich, dass Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor aufgrund seiner Konfiguration austritt. Der ausgelaufene Kraftstoff kann, während der Verbrennungsmotor sich in Ruhe befindet, als unverbrannter Kraftstoff emittiert werden, wenn der Verbrennungsmotor später gestartet wird. Das kann die Abgasemission verschlimmern. Da insbesondere in dem Fall eines Direkteinspritzverbrennungsmotors, der Kraftstoff direkt in den Zylinder zuführt, der in die Zylinder ausgelaufene Kraftstoff direkt emittiert wird, ohne dass er verbrannt wird, wenn sich die Zylinder in der Auslassstufe befinden, ist insbesondere die Möglichkeit hoch, dass der Kraftstoffaustritt die Abgasemission verschlimmert.
In dieser Hinsicht wird in dem Patentdokument 1 eine Lösung vorgeschlagen, um zu verhindern, dass Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor ausläuft, wenn der Verbrennungsmotor angehalten ist. Gemäß diesem Stand der Technik ist ein Kraftstoffrückführpfad zwischen dem Förderrohr und dem Kraftstofftank hinzugefügt und ist dieser Rückführpfad mit einem Elektromagnetventil versehen. Wenn der Verbrennungsmotor angehalten ist, wird das Elektromagnetventil gemäß der aus der Einlasslufttemperatur geschätzten Kraftstofftemperatur geöffnet. Das senkt den Kraftstoffdruck in dem Förderrohr ab und verhindert daher, dass Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor ausläuft.
Jedoch ist es, wie nachstehend beschrieben ist, schwierig, zuverlässig zu verhindern, dass Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor ausläuft, indem lediglich das Elektromagnetventil gemäß der Kraftstofftemperatur, wie vorstehend erwähnt ist, geöffnet wird, wenn der Verbrennungsmotor angehalten ist.
Während der Verbrennungsmotor läuft, nimmt der Kraftstoff in dem Förderrohr nicht nur Wärme von dem Verbrennungsmotor auf, sondern er wird auch durch Niedertemperaturkraftstoff gekühlt, der von der Kraftstoffpumpe zugeführt wird. Nachdem der Verbrennungsmotor angehalten ist, steigt die Kraftstofftemperatur in dem Förderrohr für eine Weile an, da der Kraftstoff fortgesetzt Restwärme von dem Verbrennungsmotors aufnimmt, obwohl die Kraftstoffpumpe anhält. Daher ist es möglich, dass, nachdem der Kraftstoffdruck durch Öffnen des Elektromagnetventils abgesenkt ist, der Kraftstoffdruck erneut aufgrund des nachfolgenden Anstiegs der Kraftstofftemperatur ansteigt, was verursacht, dass sich der Kraftstoff in dem Förderrohr ausdehnt. Der vorstehend erwähnte Stand der Technik berücksichtigt einen derartigen Anstieg der Kraftstofftemperatur, nachdem der Verbrennungsmotor angehalten ist, nicht.
Während zusätzlich der vorstehend erwähnte Stand der Technik das Elektromagnetventil für eine vorbestimmte Zeitdauer öffnet, verursacht diese Ventilöffnungsdauer, wenn sie nicht geeignet ist, das folgende Problem.
Während der Verbrennungsmotor läuft, beträgt die Kraftstofftemperatur ungefähr 60°C. Bei dieser Temperatur liegt der Sättigungsdampfdruck von Kraftstoff bei ungefähr 150 kPa. Wenn der Kraftstoffdruck geringer als dieser Sättigungsdampfdruck ist, siedet der Kraftstoff, so dass sich Gasblasen darin bilden. Während der Verbrennungsmotor läuft, ist es nicht wahrscheinlich, dass sich Gasblasen bilden, da der Kraftstoffdruck höher als der Sättigungsdampfdruck ist. Wenn jedoch das Elektromagnetventil geöffnet wird, fällt der Kraftstoffdruck in dem Förderrohr auf den Innendruck des Kraftstofftanks. Da der Innendruck des Tanks im Wesentlichen gleich dem Atmosphärendruck ist (ungefähr gleich 100 kPa), der niedriger als der Sättigungsdampfdruck von Kraftstoff ist, siedet der Kraftstoff in dem Förderrohr, so dass sich reichlich Gasblasen darin bilden, wenn eine übermäßig lange Ventilöffnungsdauer an dem Elektromagnetventil eingestellt ist. Übermäßig reichliche Gasblasen ergeben eine schlechte Startfähigkeit des Verbrennungsmotors, da sie den Anstieg des Kraftstoffdrucks verzögern, wenn der Verbrennungsmotor erneut gestartet wird.
Die Druckschrift DE 100 59 571 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Steuern des Kraftstoffdrucks eines Motors nach dem Stand der Technik. Bei diesem System ist ein Druckablassventil vorgesehen, dass zum Senken des Kraftstoffdrucks vorgesehen ist. Dieses Druckablassventil wird unter Berücksichtigung eines Anstiegs des Kraftstoffdrucks in Folge eines Anstiegs der Temperatur während des Quellens betrieben, so dass der Austritt von Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzventil unterdrückt werden kann.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffzufuhrsystem für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, das zuverlässig das Austreten von Kraftstoff aus den Kraftstoffinjektoren verhindern kann, wenn der Verbrennungsmotor angehalten wurde, ohne dass die Neustartfähigkeit beeinträchtigt wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kraftstoffzufuhrsystem mit der Kombination der Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist das Kraftstoffzufuhrsystem für eine Brennkraftmaschine einen Kraftstoffzufuhrpfad und ein Elektromagnetventil auf. Der Kraftstoffzufuhrpfad ist mit einem Kraftstoffinjektor des Verbrennungsmotors verbunden. Wenn das Elektromagnetventil geöffnet ist, lässt es Kraftstoff von dem Kraftstoffzufuhrpfad ab, um einen Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffzufuhrpfad abzusenken. Wenn der Verbrennungsmotor angehalten ist, wird das Elektromagnetventil auf der Grundlage einer erforderlichen Ventilöffnungsdauer betätigt, während das Elektromagnetventil zu öffnen ist. Die erforderliche Ventilöffnungsdauer wird aus einem geschätzten erforderlichen Volumen von Gasblasen in dem Kraftstoffzufuhrpfad bestimmt, um zu verhindern, dass der Kraftstoffdruck erneut ansteigt, nachdem das Elektroventil geschlossen wird.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist das Kraftstoffzufuhrsystem für eine Brennkraftmaschine einen Kraftstoffzufuhrpfad und ein Elektromagnetventil auf. Der Kraftstoffzufuhrpfad ist mit einem Kraftstoffinjektor des Verbrennungsmotors verbunden. Wenn das Elektromagnetventil geöffnet wird, lässt es Kraftstoff aus dem Kraftstoffzufuhrpfad ab, um einen Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffzufuhrpfad zu senken. Wenn der Verbrennungsmotor angehalten ist, wird das Elektromagnetventil zeitweilig geöffnet. Wenn der Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffzufuhrpfad auf den niedrigsten Betriebsdruck des Elektromagnetventils ansteigt, wird das Elektromagnetventil erneut zeitweilig geöffnet.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung erkennbar, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
1 stellt den Aufbau eines Kraftstoffzufuhrsystems für eine Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar;
2 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Routine für eine Kraftstoffdruckabsenkungssteuerung zeigt, die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
3 ist eine Graphik, die zeigt, wie die Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur und die Förderkraftstofftemperatur sich mit der Zeit ändern, nachdem der Verbrennungsmotor gestartet ist;
4 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Routine für die Kraftstoffdruckabsenkungssteuerung zeigt, die gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Routine für die Kraftstoffdruckabsenkungssteuerung zeigt, die gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
6A ist eine Graphik, die zeigt, wie die Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur mit der Zeit ändern, nachdem der Verbrennungsmotor angehalten ist;
6B ist eine Graphik, die zeigt, wie sich der Kraftstoffdruck in dem Förderrohr mit der Zeit ändert, nachdem der Verbrennungsmotor angehalten ist;
7 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Routine für die Öffnungsfehlfunktionserfassung darstellt, die gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
8 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Routine für die Schließfehlfunktionserfassung darstellt, die gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
Erstes Ausführungsbeispiel
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 wird ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nachstehend beschrieben.
1 zeigt schematisch den Aufbau eines Kraftstoffzufuhrsystems für eine Brennkraftmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In 4 ist dieses Kraftstoffzufuhrsystem auf einen Reihen-4-Zylinderverbrennungsmotor angewendet und hat insgesamt vier Kraftstoffinjektoren 8. Während dieses Kraftstoffzufuhrsystem nicht nur auf einen Direkteinspritzverbrennungsmotor anwendbar ist, bei dem Kraftstoff direkt in die Zylinder zugeführt wird, sondern ebenso auf einen Verbrennungsmotor, der ein Kraftstoff-Luft-Gemisch außerhalb der Zylinder ausbildet, wie zum Beispiel ein MPI-Motor, wird im folgenden nicht eine spezifische Verbrennungsmotorbauart als Bauart des Verbrennungsmotors angenommen, auf den dieses Kraftstoffzufuhrsystem angewendet wird. Es ist anzumerken, dass in dem Fall eines Direkteinspritzverbrennungsmotors die Kraftstoffinjektoren 8 so montiert sind, dass ihre Düsen innerhalb der Zylinder gelegen sein können.
Bei diesem Kraftstoffzufuhrsystem sind die Kraftstoffinjektoren 8 mit einem Förderrohr 6 verbunden, von dem Kraftstoff zugeführt wird. Das Förderrohr 6 ist ein Sammler, in dem druckbeaufschlagter Kraftstoff gesammelt wird. Der Druck des Kraftstoffs in dem Förderrohr 6 kann durch einen Drucksensor 32 erfasst werden, der an dem Förderrohr 6 angebracht ist. Das Förderrohr 6 ist mit einer Hochdruckdosierpumpe 4 durch ein Kraftstoffzufuhrrohr 16 verbunden, so dass Hochdruckkraftstoff zugeführt wird, der durch die Hochdruckpumpe 4 mit Druck beaufschlagt wird.
Durch eine Kraftstoffzufuhrpumpe 14 ist eine Hochdruckpumpe 4 mit einer elektrischen Niederdruckförderpumpe 2 verbunden, die in einem Kraftstofftank 10 gelegen ist. Als Hochdruckpumpe 4 wird eine Kolbenpumpe verwendet. Kraftstoff wird in einem Kolbenraum (in der Figur nicht gezeigt) von der Förderpumpe 2 nicht zugeführt und wird durch einen sich hin- und her bewegenden Kolben 4a so mit Druck beaufschlagt, dass der Kraftstoff gezwungener Maßen in das Förderrohr 6 durch ein Rückschlagventil b gefördert wird, das an dem Ausstoßanschluss vorgesehen ist. Da der Kolben 4a durch einen Feder (in der Fig. nicht gezeigt) gezwungen wird, einem Nocken 5 zu folgen, der an einer Nockenwelle 5 des Verbrennungsmotors ausgebildet ist, läuft er in Verbindung mit der Drehung der Nockenwelle 5 an dem Verbrennungsmotor hin und her. Die Hochdruckpumpe 4 pumpt nämlich Kraftstoff in das Förderrohr 6 in Verbindung mit der Drehung des Verbrennungsmotors. Zusätzlich ist ein Dosierventil 4c an dem Einlassanschluss der Hochdruckpumpe 4 vorgesehen. Das Dosierventil 4c ist ein Elektromagnetventil, das die Verbindung zwischen der Kolbenkammer und dem Kraftstoffzufuhrrohr 14 steuert. Zum Regulieren des Kraftstoffdrucks in dem Förderrohr 6 wird die Menge des in dem Förderrohr 6 von der Hochdruckpumpe 4 zugeführten Kraftstoffs durch Ändern der Öffnungsdauer des Dosierventils 4c eingestellt.
Der Kraftstoffdruck in dem Förderrohr 6 kann durch einen Drucksensor 32 erfasst werden, der an dem Förderrohr 6 angebracht ist. An eine ECU (elektronische Steuerungseinheit) 30, die die Steuerungseinrichtung dieses Kraftstoffzufuhrsystems ist, gibt der Drucksensor 32 ein Signal ab, das von dem Kraftstoffdruck abhängt. Durch Steuern des Dosierventils 4c stellt die ECU 30 die Menge des von der Hochdruckpumpe 4 in das Förderrohr 6 zugeführten Kraftstoff so ein, dass der Kraftstoffdruck, der durch den Drucksensor 32 erfasst wird, auf einen Solldruck reguliert werden kann.
Das Förderrohr 6 ist mit einem elektromagnetischen Ablassventil (Elektromagnetventil gemäß der vorliegenden Erfindung) 20 zum Ablassen des inneren Kraftstoffs versehen.
Das Ablassventil 20 ist ein normalerweise geschlossenes Ventil und weist folgendes auf: Ein Gehäuse 21 mit einem Ventilsitz 21a, der daran ausgebildet ist; einen Ventilstopfen 22, der innerhalb des Gehäuses 21 gelegen ist; eine Feder 23 zum Pressen des Ventilstopfens 22 auf den Ventilsitz 21a; und einen Solenoid 24, der den Ventilstopfen 22 magnetisch antreibt. Die Richtung der Kraft, die auf den Ventilstopfen 22 durch die Feder 23 aufgeprägt wird, ist im Gegensatz zu der Wirkungsrichtung des Kraftstoffdrucks. Wenn die auf den Ventilstopfen 22 durch den Kraftstoffdruck aufgeprägte Kraft die Kraft übersteigt, die durch die Feder 23 ausgeübt wird, löst sich der Ventilstopfen 22 von dem Ventilsitz 21a. Dieser Kraftstoffdruck wird der Ventilöffnungsdruck des Ablassventils 20 genannt. Das Ablassventil 20 ist mit einem Ablassrohr 18 verbunden, das mit dem Kraftstofftank 10 in Verbindung steht. Wenn das Ablassventil 20 sich öffnet, wird der Kraftstoff in dem Förderrohr 6 zu dem Kraftstofftank abgelassen.
Durch Energiebeaufschlagen des Solenoids 24, um eine magnetische Kraft auf den Ventilstopfen 22 aufzuprägen, ist es ebenso möglich, den Ventilstopfen gezwungen anzutreiben, um das Ablassventil 20 zu öffnen. Die Anziehung, die benötigt ist, dass der Solenoid 24 den Ventilstopfen 22 antreibt, ist gleich der Differenz zwischen der Kraft, die durch die Feder 22 aufgeprägt wird, und der Kraft, die durch den Kraftstoffdruck aufgeprägt wird. Je niedriger der Kraftstoffdruck ist, umso größer muss die Anziehung des Solenoids 24 gemacht werden. Der Kraftstoffdruck, der der maximalen Anziehung des Solenoids 24 entspricht, oder der niedrigstes Kraftstoffdruck, oberhalb welchem das Ablassventil 20 durch die Kraft des Solenoids 24 geöffnet werden kann, wird der niedrigste Betätigungsdruck des Ablassventils 20 genannt. Gemäß der Änderung des Kraftstoffdrucks in dem Förderrohr 6, der durch den Drucksensor 32 erfasst wird, ist es möglich, zu beurteilen, ob das Ablassventil 20 betätigt ist.
Durch Gestatten, dass der Solenoid 24 das Ablassventil 24 erzwungen öffnet, ist es möglich, Kraftstoff aus dem Förderrohr 6 abzulassen und somit den Kraftstoffdruck in dem Förderrohr 6 zu verringern. Zum Verringern des Kraftstoffdrucks und somit zum Verhindern des Auslaufens von Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor 8 öffnet dieses Kraftstoffzufuhrsystem erzwungen das Ablassventil 20 durch den Solenoid 24, wenn der Verbrennungsmotor sich in Ruhe befindet.
Dieses Kraftstoffzufuhrsystem ist durch die Art und Weise gekennzeichnet, wie die Ventilöffnungsdauer eingerichtet wird, wenn sich das Ablassventil 20 erzwungen öffnet. Genauer gesagt wird die Ventilöffnungsdauer durch berücksichtigen des Volumens von Gasblasen bestimmt, die in dem Förderrohr 6 aufgrund des verringerten Kraftstoffdrucks erzeugt werden. Wenn sich das Ablassventil 20 öffnet, steht das Förderrohr 6 mit dem Kraftstofftank 10 in Verbindung. Somit hält der Kraftstoffdruck in dem Förderrohr 6 im Wesentlichen auf den atmosphärischen Druck wie in dem Kraftstofftank 10. Unmittelbar nachdem der Verbrennungsmotor angehalten wird, liegt die Kraftstofftemperatur in dem Förderrohr 6 bei ungefähr 60°. Bei dieser Temperatur liegt der Sättigungsdampfdruck von Kraftstoff (Benzin) ungefähr bei 150 kPa, also höher als der Kraftstoffdruck in dem Förderrohr 6. Somit siedet der Kraftstoff in dem Förderrohr 6, was Gasblasen darin erzeugt.
Nachdem der Verbrennungsmotor angehalten wird, steigt die Kraftstofftemperatur in dem Förderrohr 6 an, da Restwärme von dem Verbrennungsmotor aufgenommen wird. Wenn daher das Förderrohr 6 geschlossen bleibt, wenn das Ablassventil 20 geschlossen ist, steigt der Kraftstoffdruck in dem Förderrohr 6 demgemäß an, wenn die Temperatur ansteigt. In diesem Fall zeigt der Kraftstoffdruck einen Anstieg von ungefähr 1 MPa für jeden Temperaturanstieg von 1°C. Jedoch hält dieser nur, wenn das Förderrohr 6 vollständig mit Kraftstoff gefüllt ist. Wenn es Gasblasen in dem Förderrohr 6 gibt, gestattet das Volumen der Gasblasen, dass der Kraftstoff sich ausdehnt. Wenn nämlich Gasblasen darin vorhanden sind, steigt der Kraftstoffdruck nicht an, bis die Ausdehnung des Kraftstoffs das Volumen der Gasblasen übersteigt. In diesem Fall beginnt der Kraftstoffdruck anzusteigen, nachdem die Gasblasen durch den sich ausdehnenden Kraftstoff beseitigt sind.
Zum raschen Anheben des Kraftstoffdrucks, wenn der Verbrennungsmotor gestartet wird, ist es vorzuziehen, die Gasblasen in dem Förderrohr 6 zu minimieren. Wenn andererseits der Verbrennungsmotor angehalten wird, sollten die Gasblasen reichlich genug vorhanden sein, um zu verhindern, dass der Kraftstoffdruck erneut ansteigt, wenn das Ablassventil 20 geschlossen wird. Um gleichzeitig dieses Anforderungen zu erfüllen, die jeweils die Startfähigkeit für ein derartiges Neustarten und die Verhinderung des Kraftstoffauslaufens betreffen, werden Gasblasen durch Berücksichtigen der Ausdehnung des Kraftstoffs erzeugt, nachdem das Ablassventil 20 geschlossen wird. Das Volumen der Gasblasen ist proportional zu der Dauer, über die das Förderrohr 6 zu dem atmosphärischen Druck offen ist, während der nämlich das Ablassventil 20 geöffnet ist.
Die Steuerung des Ablassventils 20 wird durch die ECU 30 durchgeführt, die die Steuerungseinrichtung dieses Kraftstoffzufuhrsystems ist. Die ECU 30 steuert das Ablassventil 20 auf der Grundlage von Signalen von dem Drucksensor 32, dem IGSW (Zündschalter) 34, dem Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatursensor 36 und anderen Sensoren und Schaltern. Unter Bezugnahme auf ein in 2 gezeigtes Ablaufprogramm wird im Folgenden genau beschrieben, wie die ECU 30 das Ablassventil 20 steuert, wenn der Verbrennungsmotor angehalten wird. Es ist anzumerken, dass der Zweck der nachstehend beschriebenen Steuerung darin liegt, den Kraftstoffdruck in dem Förderrohr 6 abzusenken, und dass daher diese Steuerung nachstehend als Kraftstoffdruckabsenkungssteuerung bezeichnet wird.
2 ist ein Ablaufdiagramm, das zum Beschreiben der Vorgänge der Kraftstoffdruckabsenkungssteuerung vorgesehen ist, die durch die ECU 30 als Steuerungseinrichtung dieses Kraftstoffzufuhrsystems ausgeführt wird. Zuerst wird in der Routine von 2 beurteilt, ob der IGSW 34 ausgeschaltet ist (Schritt 100). Wenn das Beurteilungsergebnis darin besteht, dass der IGSW 34 ausgeschaltet ist, schreitet die Steuerung zu dem nächsten Schritt 102 weiter, durch den eine Kraftstoffeinspritzung aus den Kraftstoffinjektoren 8 und einer Zündung durch die Zündkerzen, die in der Fig. nicht gezeigt sind, beendet werden. Das hält den Verbrennungsmotors an.
In dem nächsten Schritt 104 werden Ts und Thw erfasst. Ts ist die verlaufene Zeit (Aufwärmzeit), seit der Verbrennungsmotor gestartet wurde, wohingegen Thw die Temperatur des Verbrennungsmotors ist (im folgenden als Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur bezeichnet). Die verlaufene Zeit Ts wird durch einen internen Zeitgeber der ECU 30 gemessen, wohingegen die Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur Thw durch den Verbrennungsmotorkühlmittelsensor 36 erfasst wird.
Die ECU 30 ist intern mit einem Kennfeld zum Schätzen der Kraftstofftemperatur (Förderkraftstofftemperatur) Tdel in dem Förderrohr 6 aus der verlaufenen Zeit Ts und der Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur Thw als Parameter versehen. Der nächste Schritt 106 berechnet eine Förderkraftstofftemperatur Tdel, die der verlaufenden Zeit Ts und der Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur Thw entspricht, die in Schritt 104 erfasst wird. Es ist anzumerken, dass die Beziehung zwischen der Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur Thw und der Förderkraftstofftemperatur Tdel durch eine Graphik von 3 dargestellt werden kann. 3 ist eine Graphik, die zeigt, wie sich die Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur Thw und die Förderkraftstofftemperatur Tdel mit der Zeit ändern, nachdem der Verbrennungsmotor gestartet wird. Wie aus dieser Figur erkennbar ist, gibt es eine Differenz zwischen der Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur Thw und der Förderkraftstofftemperatur Tdel. Es ist bekannt, dass diese Temperaturdifferenz proportional zu der Kraftstoffförderrate ist.
In dem nächsten Schritt 108 wird ein zusätzlicher Anstieg ΔTdel der Förderkraftstofftemperatur gemäß der nachstehenden Gleichung (1) berechnet: ΔTdel = (Thw – Tdel) × Korrekturkoeffizient (1)
Gemäß der Gleichung (1) steigt die Förderkraftstofftemperatur Tdel in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Temperatur und der Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur Thw an. Ein Korrekturkoeffizient in der vorstehend genannten Gleichung (1) ist abhängig von Faktoren, wie zum Beispiel der Effizienz der Wärmeübertragung von dem Verbrennungsmotor zu dem Kraftstoff in dem Förderrohr 6 und kann durch ein Experiment oder ähnliches bestimmt werden.
In dem nächsten Schritt 110 wird das erforderliche Volumen von Gasblasen aus dem zusätzlichen Förderkraftstofftemperaturanstieg ΔTdel gemäß der nachstehenden Gleichung (2) berechnet: Vg = ΔTdel × Fördervolumen × thermischer Ausdehnungskoeffizient von Kraftstoff (2)
Das Fördervolumen in der vorstehend genannten Gleichung (2) ist die Kapazität des Förderrohrs 6 und im Wesentlichen gleich dem Volumen des Kraftstoffs in dem Förderrohr 6. Somit ist die rechte Seite der Gleichung (2) zum Berechnen der Ausdehnung des Kraftstoffs vorgesehen. Gemäß der Gleichung (2) wird die Ausdehnung des Kraftstoffs als erforderliches Volumen Vg von Gasblasen berechnet.
Die ECU 30 ist intern mit einem Kennfeld zum Einrichten der Berechnungsdauer des Ablassventils 20 auf der Grundlage des erforderlichen Gasblasenvolumens Vg als Parameter versehen. Das Kennfeld wird im Voraus auf der Grundlage von experimentellen Ergebnissen und so weiter vorbereitet. In dem Kennfeld ist die Dauer der Zeit, während der das Ablassventil 20 geschlossen bleiben soll, proportional zu dem erforderlichen Gasblasenvolumen Vg. In dem nächsten Schritt 112 wird die Öffnungsdauer des Ablassventils 20, die proportional zu dem erforderlichen Gasblasenvolumen Vg ist, das in dem Schritt 110 berechnet wird, gemäß dem Kennfeld berechnet.
Dann wird der Solenoid 24 mit Energie beaufschlagt, um das Ablassventil 20 zu öffnen (Schritt 114). Der energiebeaufschlagte Solenoid 24 prägt dem Ventilstopfen 22 eine Magnetkraft auf, die das Ablassventil 20 durch Antreiben des Ventilstopfens 22 in die Richtung gegen die Kraft öffnet, die durch die Feder 23 ausgeführt wird. Während der Ventilöffnungsdauer, die in dem Schritt 114 berechnet wird, wird der Solenoid 24 energiebeaufschlagt gehalten (Schritt 116). Wenn die Ventilöffnungsdauer vorüber ist, wird die Energiebeaufschlagung des Solenoids 24 beendet, um das Ablassventil 20 zu schließen (Schritt 118).
Gemäß der soweit beschriebenen Kraftstoffdruckabsenkungssteuerung wird die Ventilöffnungsdauer des Ablassventils 20 aus dem Volumen von Gasblasen bestimmt, dass erforderlich ist, um zu verhindern, dass der Kraftstoffdruck erneut ansteigt, nachdem das Ablassventil 20 geschlossen wird. Da das Ablassventil 20 während dieser Ventildauer betätigt wird, ist es möglich, zu verhindern, dass der Kraftstoffdruck erneut ansteigt, ohne dass Gasblasen übermäßig in den Förderungen 6 erzeugt werden. Daher kann ohne Verursachen einer Verschlechterung der Startfähigkeit des Verbrennungsmotors dieses Kraftstoffzufuhrsystem sicher ein Auslaufen des Kraftstoffs durch die Kraftstoffinjektoren 8 verhindern, wenn der Verbrennungsmotor angehalten ist.
Es ist anzumerken, dass in dem ersten Ausführungsbeispiel, das soweit erwähnt ist, „eine Schätzeinrichtung des erforderlichen Gasblasenvolumens" durch eine Ausführung der Prozesse des Schritts 104 bis zu dem Schritt 110 durch die ECU 30 ausgeführt wird. Zusätzlich wird die „Ventilöffnungsdauerberechnung" durch die Ausführung des Prozesses des Schritts 112 durch die ECU 30 ausgeführt. Ebenso wird die „Elektromagnetventilsteuerungseinrichtung" durch die Ausführung der Prozesse des Schritts 114 bis zu dem Schritt 118 durch die ECU 30 ausgeführt.
Zweites Ausführungsbeispiel
Unter Bezugnahme auf 4 wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nachstehend beschrieben.
Ein Kraftstoffzufuhrsystem dieses Ausführungsbeispiels kann durch Abwandeln des ersten Ausführungsbeispiels ausgeführt werden, so dass eine weitere Kraftstoffdruckabsenkung, die durch ein Zeitdiagramm von 4 definiert ist, anstelle der Kraftstoffdruckabsenkungssteuerungsroutine von 2 durch die ECU 30 ausgeführt werden kann. 4 ist ein Zeitdiagramm, das zum Beschreiben der Steuerungsabläufe vorgesehen ist, die durch die ECU 30 zum Steuern des Ablassventils 20 gemäß dem sich ändernden Kraftstoffdruck vorgesehen ist.
Während das vorstehend erwähnte erste Ausführungsbeispiel verhindert, dass der Kraftstoffdruck erneut ansteigt, indem das Volumen von Gasblasen im Förderrohr 6 durch die Öffnungsdauer des Ablassventils 20 gesteuert wird, verhindert dieses Ausführungsbeispiel dieses durch wiederholtes Betätigen des Ablassventils 20 falls notwendig. Insbesondere betätigt die ECU 30 das Ablassventil 20 zeitweilig, wie in 4 gezeigt ist, wenn der Verbrennungsmotor angehalten wird (nämlich wenn der IGSW 34 ausgeschaltet ist)(Zeitpunkt t1). Hier bedeutet zeitweiliges Betätigen des Ablassventils 20, dass das Ablassventil 20 für eine sehr kurze Dauer (nicht länger als 1 Sekunde) geöffnet wird, um den Kraftstoffdruck in dem Förderrohr 6 zu verringern, wohingegen das Ablassventil 20 in dem ersten Ausführungsbeispiel für eine beträchtlich lange Dauer geöffnet wird (das mehrfache von 10 Sekunden ist notwendig zum Erzeugen von Gasblasen.
Das Betätigen des Ablassventils 20 für eine derart kurze Dauer erzeugt keine Gasblasen in dem Förderrohr 6. Daher würde der Kraftstoffdruck in dem Förderrohr 6 unter dem Einfluss der Restwärme an dem Verbrennungsmotor in hohem Maße ansteigen, wie durch die gestrichelte Linie von 4 angedeutet ist. Obwohl der Kraftstoffdruck in dem Förderrohr 6 manchmal abfallen würde, wenn sich der Verbrennungsmotor abkühlt, ist die Möglichkeit des Auslaufens von Kraftstoff durch die Kraftstoffinjektoren 8 hoch, während der Kraftstoffdruck in hohem Maße ansteigt.
In dem Fall dieses Kraftstoffzufuhrsystems wird der Kraftstoffdruck durch die ECU 30 überwacht, nachdem das Ablassventil 20 betätigt ist. Es wird beurteilt, ob der Kraftstoffdruck auf den niedrigsten Betätigungsdruck (niedrigster Betätigungskraftstoffdruck) des Ablassventils 20 angestiegen ist. Wenn der Kraftstoffdruck den niedrigsten Betätigungsdruck erreicht (Zeitpunkt t2), betätigt die ECU 30 zeitweilig das Ablassventil 20 erneut. Wenn in ähnlicher Weise der Kraftstoffdruck auf den niedrigsten Betätigungsdruck erneut ansteigt (t3), betätigt die ECU 30 zeitweilig das Ablassventil 20 erneut.
Gemäß der soweit beschriebenen Kraftstoffdruckabsenkungssteuerung wird der Kraftstoffdruck in dem Förderrohr 6 unterhalb des niedrigsten Betätigungsdrucks gehalten. Da das Öffnen des Ablassventils 20 nur zeitweilig ist, werden zusätzlich Gasblasen nicht übermäßig in dem Förderrohr 6 erzeugt. Daher kann dieses Kraftstoffzufuhrsystem wie das erste Ausführungsbeispiel sicher das Auslaufen von Kraftstoff durch die Kraftstoffinjektoren 8 verhindern, wenn der Verbrennungsmotor angehalten ist, ohne dass eine Verschlechterung der Startfähigkeit des Verbrennungsmotors verursacht wird.
Da zusätzlich der Kraftstoffdruck in dem Förderrohr so hoch wie mehrere MPa ist, wenn der Verbrennungsmotor angehalten ist, lässt das Öffnen des elektromagnetischen Ablassventils 20 den Kraftstoff aus dem Förderrohr 6 in einer kurzen Dauer ab und senkt daher den Kraftstoffdruck rasch ab. Zum lediglichen Absenken des Kraftstoffdrucks muss das elektromagnetische Ablassventil 20 nicht länger als eine sehr kurze Dauer geöffnet werden. Zum Erzeugen von Gasblasen in dem Förderrohr 6 ist jedoch eine beträchtliche Zeit notwendig, da der Kraftstoff langsam aufgrund des Kraftstoffdrucks in dem Förderrohr 6 abgelassen wird, der auf den Sättigungsdruck verringert ist (ungefähr 0,1 MPa). In dem vorstehend erwähnten ersten Ausführungsbeispiel muss das Ablassventil 20 für mehrere 10 Sekunden energiebeaufschlagt werden, um seine Öffnung beizubehalten. In dem Fall des zweiten Ausführungsbeispiels des Kraftstoffzufuhrsystems muss das Ablassventil 20 nicht länger als 1 Sekunde geöffnet werden, um den Kraftstoffdruck lediglich zu verringern, obwohl das Ventil wiederholt geöffnet werden muss. Daher kann dieses Kraftstoffzufuhrsystem den elektrischen Energieverbrauch verringern, da es insgesamt nicht so lange energiebeaufschlagt werden muss.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel, das soweit beschrieben ist, ist die „Elektromagnetventilsteuerungseinrichtung" durch die Ausführung der vorstehend erwähnten Steuerung durch die ECU 30 ausgeführt.
Drittes Ausführungsbeispiel
Unter Bezugnahme auf die 5, 6A und 6B wird nachstehend ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Ein Kraftstoffzufuhrsystem dieses Ausführungsbeispiels kann ausgeführt werden, wenn eine Routine von 5 durch die ECU 30 in der Konfiguration von 1 ausgeführt wird.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das zum Beschreiben der Abläufe einer weiteren Kraftstoffdruckabsenkungssteuerung vorgesehen ist, die durch die ECU 30 in diesem Kraftstoffzufuhrsystem ausgeführt wird. Die Routine von 5 betätigt das Ablassventil 20 nicht bedingungslos unmittelbar nachdem der Verbrennungsmotor angehalten ist. Das Ablassventil 20 wird nicht betätigt, außer die Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur ist niedriger als ein vorbestimmter Wert. Das ist beabsichtigt, wie nachstehend beschrieben wird.
Als Situation, in der das Fahrzeug verwendet wird, wird angenommen, dass, nachdem der Verbrennungsmotor bei einer sehr hohen Temperatur gelaufen ist, dieser angehalten wird und dann unmittelbar erneut gestartet wird. Beispielsweise nimmt das Fahrzeug einen Anstieg mit einer Steigung mit einem Anhänger oder ähnlichem in einer sehr heißen Jahreszeit nach einer kurzen Pause auf. In diesem Fall wird die Temperatur von dem Förderrohr 6 und um dieses herum sehr hoch (beispielsweise ungefähr 120°C) aufgrund der Restwärme von dem Abgassystem wie auch von dem Verbrennungsmotor. Wenn das Ablassventil 20 in dieser Situation geöffnet wird, treten Gasblasen in dem Förderrohr 6 reichlich auf, da der Kraftstoff aufgrund des abgesenkten Kraftstoffdrucks siedet. Obwohl die Gasblasen sich verringern, wenn sich der Kraftstoff abkühlt und der Kraftstoffdruck fällt, beginnt der Kraftstoffdruck nicht unmittelbar sich abzukühlen. Eher steigt die Kraftstofftemperatur aufgrund der Restwärme des Verbrennungsmotors oder ähnlichem an, unmittelbar, nachdem der Verbrennungsmotor angehalten ist. Da zusätzlich die Hochdruckpumpe 4 der Verbrennungsmotordirektbetriebsbauart nicht arbeitet, wenn der Verbrennungsmotor angehalten ist, wird Kraftstoff unter einem Druck durch die Förderpumpe 2 gefördert. Daher steigt der Kraftstoffdruck in dem Förderrohr 6 nicht über den Förderdruck an. Wenn demgemäß der Verbrennungsmotor nach einer kurzen Pause erneut gestartet wird, kann der Kraftstoff nicht ausreichend zu den Kraftstoffinjektoren 8 zugeführt werden, da Gasblasen in dem Förderrohr 6 häufig sind. Wenn zusätzlich der Aufbau so ausgelegt ist, dass die Kraftstoffeinspritzung nicht gestartet wird, bis der Kraftstoffdruck ein erforderliches Niveau erreicht, verschlechtert sich die Startfähigkeit, da Zeit benötigt wird, um den Kraftstoffdruck anzuheben, nämlich aufgrund der Gasblasen.
Um derartige Startprobleme zu verhindern, wie vorstehend erwähnt ist, betätigt dieses Kraftstoffzufuhrsystem das Ablassventil 20 nicht, bis die Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur unter ein vorbestimmtes Niveau abfällt, beispielsweise 100°C, wenn der Verbrennungsmotor neu gestartet wird. Insbesondere wird gemäß der Routine von 5 zuerst beurteilt, ob der IGSW 34 ausgeschaltet ist (Schritt 200). Wenn das Beurteilungsergebnis besagt, dass der IGSW 34 ausgeschaltet ist, schreitet die Steuerung zu dem Schritt 202 weiter, durch den die Kraftstoffeinspritzung aus den Kraftstoffinjektoren 8 und die Zündung durch die Zündkerzen, die in der Fig. nicht gezeigt werden, beendet wird. Das hält den Verbrennungsmotor an.
Nachdem die Einspritzung und die Zündung beendet sind, wird die Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur durch den Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatursensor 36 erfasst und mit der vorbestimmten Temperatur verglichen (Schritt 204). Die 6A und 6B sind Graphiken, die kontrastreich zeigen, wie sich die Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur und der Kraftstoffdruck (Förderkraftstoffdruck) in dem Förderrohr 6 mit der Zeit ändern, nachdem der Verbrennungsmotor angehalten wird. Wie 6A entnehmbar ist, steigt die Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur für eine Weile aufgrund der Restwärme des Verbrennungsmotors an, nachdem der Verbrennungsmotor angehalten wird, und beginnt dann allmählich zu fallen.
Wenn in dem Schritt 204 beurteilt wird, dass die Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur unter die vorbestimmte Temperatur gefallen ist, schreitet die Steuerung zu dem nächsten Schritt 206 weiter, der den Solenoid 24 zum Öffnen des Ablassventils 20 energiebeaufschlagt. Der energiebeaufschlagte Solenoid 24 prägt dem Ventilstopfen 22 eine Magnetkraft auf, die das Ablassventil 20 durch Antreiben des Ventilstopfens 20 in die Richtung gegen die Kraft öffnet, die durch die Feder 23 ausgeübt wird. Während einer vorbestimmten Dauer wird der Solenoid 24 energiebeaufschlagt gehalten (Schritt 208). Wenn die vorbestimmte Dauer vorüber ist, wird das Energiebeaufschlagen des Solenoids 24 beendet, um das Ablassventil 20 zu schließen (Schritt 210). Das lässt den Kraftstoff aus dem Förderrohr 6 ab und senkt den Kraftstoffdruck, wie in 6B gezeigt ist. Da die Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur fortgesetzt weitergehend fällt, nachdem das Ablassventil 20 beschlossen ist, steigt der Kraftstoffdruck nicht erneut an.
Da gemäß der so weit beschriebenen Kraftstoffdruckabsenkungssteuerung das Öffnen des Ablassventils 20, nachdem der Verbrennungsmotor angehalten ist, unterbunden wird, bis die Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur unter die vorbestimmte Temperatur fällt, wird der Kraftstoffdruck in dem Förderrohr 6 gehalten, ohne dass er abgelassen wird, wenn der Verbrennungsmotor sehr heiß ist. Wenn in diesem Fall der Verbrennungsmotor bald erneut gestartet wird, nachdem der Verbrennungsmotor angehalten ist, wird der Hochdruckkraftstoff von dem Förderrohr 6 zu den Kraftstoffinjektoren 8 zugeführt. Daher kann dieses Kraftstoffzufuhrsystem eine gute Neustartfähigkeit für den Verbrennungsmotor bei einer hohen Temperatur sicherstellen.
In diesem Kraftstoffzufuhrsystem besteht die Möglichkeit, dass das Auslaufen von Kraftstoff aus den Kraftstoffinjektoren 8 aufgrund des Kraftstoffdrucks in den Förderrohr 6 auftritt, bevor das Ablassventil 20 geöffnet wird, da das Ablassventil 20 lange nachdem der Verbrennungsmotor angehalten wird geschlossen gehalten werden kann. Wie jedoch 6B entnehmbar ist, kann die vorstehend erwähnte Kraftstoffdruckabsenkungssteuerung den Kraftstoffdruck im Vergleich mit dem Kraftstoffdruckübergang (durch eine gestrichelte Linie bezeichnet) rasch absenken, der ohne eine derartige Steuerung erhalten wird. Diese schnellere Kraftstoffdruckabsenkung mindert die Möglichkeit des Auslaufens von Kraftstoff entsprechend. Während insbesondere 1 bis 2 Stunden notwendig sind, um den Kraftstoffdruck ohne jegliche Kraftstoffdruckabsenkungssteuerung abzusenken, kann der Kraftstoffdruck in 10 bis 20 Minuten mit dieser Kraftstoffdruckabsenkungssteuerung abgesenkt werden.
In dem vorstehend erwähnten dritten Ausführungsbeispiel wird die „Unterbindungseinrichtung" durch die Ausführung der Schritte 200 bis 206 durch die ECU 30 ausgeführt.
Die Funktion zum Unterbinden des Öffnens des Ablassventils 20 in Abhängigkeit von der Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur ist ein Kennzeichen des vorstehend erwähnten dritten Ausführungsbeispiels. Es ist ebenso möglich, diese Funktion in entweder das erste Ausführungsbeispiel oder das zweite Ausführungsbeispiel einzubauen. Das kann dadurch ausgeführt werden, dass die ECU 30 die Schritte 200 bis 204 der Routine von 5 ausführt, bevor das Ablassventil 20 geöffnet wird, nachdem der Verbrennungsmotor angehalten ist. In dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels kann das durch Abwandeln des Aufbaus ausgeführt werden, so dass die ECU 30 die Schritte 200 bis 204 der Routine von 5 anstelle der Schritte 100 und 102 der Routine von 2 ausführt.
Viertes Ausführungsbeispiel
Unter Bezugnahme auf 7 wird ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nachstehend beschrieben.
In jedem der vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiele ist das Ablassventil 20 ein kritisches Element beim geeigneten Steuern des Kraftstoffdrucks. Wenn das geschlossene Ablassventil 20 nicht geöffnet werden kann, kann der Kraftstoffdruck nicht abgesenkt werden, wenn der Verbrennungsmotor angehalten ist. Wenn das geöffnete Ablassventil 20 nicht geschlossen werden kann, ist es nicht möglich, einen geeigneten Kraftstoffdruck zu erhalten, während der Verbrennungsmotor läuft. Wenn daher das Ablassventil 20 nicht funktioniert, muss die Fehlfunktion so früh wie möglich erfasst werden. Dieses Kraftstoffzufuhrsystem des Ausführungsbeispiels kann durch Abwandeln des Aufbaus von 1 ausgeführt werden, so dass die ECU 30 eine Routine von 7 ausführt. Das Kraftstoffzufuhrsystem dieses Ausführungsbeispiels ist durch Einschließen einer Funktion zum Erfassen der Fehlfunktion des Ablassventils 20, insbesondere der Öffnungsfehlfunktion des geschlossenen Ablassventils 20 gekennzeichnet.
7 ist ein Ablaufdiagramm, das zum beschreiben der Abläufe einer Öffnungsfehlfunktionserfassungsroutine vorgesehen ist, die durch die ECU 30 in diesem Kraftstoffzufuhrsystem ausgeführt wird. Zuerst wird in der Routine von 7 beurteilt, ob der IGSW 34 ausgeschaltet ist (Schritt 300). Wenn das Beurteilungsergebnis besagt, dass der IGSW 34 ausgeschaltet ist, schreitet die Steuerung zu dem nächsten Schritt 302 weiter, durch den eine Kraftstoffeinspritzung aus den Kraftstoffinjektoren 8 und eine Zündung durch die Zündkerzen, die in der Fig. nicht gezeigt sind, beendet wird. Das hält den Verbrennungsmotor an.
Nachdem die Einspritzung und die Zündung beendet sind, wird der Solenoid 24 energiebeaufschlagt, um das Ablassventil 24 zu öffnen (Schritt 304). Wenn das Ablassventil 24 normal arbeitet, prägt der energiebeaufschlagte Solenoid 24 auf dem Ventilstopfen 22 eine Magnetkraft auf, die das Ablassventil 20 durch Antreiben des Ventilstopfens 22 in die Richtung gegen die Kraft öffnet, die durch die Feder 23 ausgeübt wird. Das lässt den Kraftstoff aus dem Förderrohr 6 ab und senkt daher den Kraftstoffdruck ab. Wenn andererseits das Ablassventil 20 aufgrund eines Problems, wie zum Beispiel eines Kabelbruchs nicht geöffnet werden kann, wird der Kraftstoffdruck hoch gehalten, da der Kraftstoff nicht aus dem Förderrohr 6 abgelassen wird. In Schritt 306 wird die Änderung des Kraftstoffdrucks gemäß dem Ausgangssignal von dem Drucksensor 32 gemessen, um zu beurteilen, ob der Kraftstoffdruck abgesenkt wird.
Wenn das Beurteilungsergebnis in dem Schritt 306 besagt, dass der Kraftstoffdruck nicht abgesenkt wird, kann beschlossen werden, dass das Ablassventil 20 versagt hat und nicht geöffnet werden kann. In diesem Fall zeigt eine Anzeige in dem fahrbaren Raum an, dass das Ablassventil 20 versagt hat (Schritt 308).
Wenn andererseits das Beurteilungsergebnis in dem Schritt 306 besagt, dass der Kraftstoffdruck abgesenkt wird, funktioniert das Ablassventil 20 normal. In diesem Fall wird der Solenoid 24 für eine vorbestimmte Dauer mit Energie beaufschlagt (Schritt 310). Wenn dann die vorbestimmte Dauer vorüber ist, wird die Energiebeaufschlagung des Solenoids 24 beendet, um das Ablassventil 20 zu schließen (Schritt 312).
Da gemäß der soweit beschriebene Öffnungsfehlfunktionserfassungsroutine die Öffnungsfehlfunktion des Ablassventils 20 aus der Änderung des Kraftstoffdrucks erfasst werden kann, ist keine besondere Einrichtung außer dem vorhandenen Drucksensor 32 erforderlich. Daher kann dieses Kraftstoffzufuhrsystem die Öffnungsfehlfunktion des Ablassventils 20 ohne Anheben der Kosten erfassen.
Es ist anzumerken, dass in dem vierten vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel die „Öffnungsfehlfunktionserfassungseinrichtung" durch die Ausführung der Schritte 306 und 308 durch die ECU 30 ausgeführt wird.
Während die Funktion zum Erfassen der Öffnungsfehlfunktion des Ablassventils 20 aus der Änderung des Kraftstoffdrucks ein Kennzeichen des vorstehend erwähnten vierten Ausführungsbeispiels ist, ist es ebenso möglich, diese Funktion in eines des ersten bis dritten Ausführungsbeispiels einzubauen. Diese Funktion in dem vierten Ausführungsbeispiel ist nämlich weitgehend auf jedes System anwendbar, das den Kraftstoffdruck in dem Förderrohr 6 durch Öffnen des Ablassventils 20 absenkt.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Unter Bezugnahme auf 8 wird ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nachstehend beschrieben.
Ein Kraftstoffzufuhrsystem dieses Ausführungsbeispiels kann durch Abwandeln des Aufbaus von 1 ausgeführt werden, so dass die ECU 30 eine Routine von 8 ausführt. Das Kraftstoffzufuhrsystem ist durch Einschließen einer Funktion zum Erfassen der Fehlfunktion des Ablassventils 20, insbesondere der Schließfehlfunktion des geöffneten Ablassventils 20 gekennzeichnet.
8 ist ein Ablaufdiagramm, das zum Beschreiben der Abläufe einer Schließfehlfunktionserfassungsroutine vorgesehen ist, die durch die ECU 30 in diesem Kraftstoffzufuhrsystem ausgeführt wird. Während jede Routine in dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird, während der Verbrennungsmotor angehalten ist, wird die Routine von 8 ausgeführt, während der Verbrennungsmotor läuft. Zuerst erfasst die in 8 gezeigte Routine die Betriebszeit Tp der Hochdruckpumpe 4, die Energiebeaufschlagungszeit Tau des Kraftstoffinjektors 8 und das Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Schritt 400). Die Betriebszeit Tp und die Energiebeaufschlagungszeit Tau sind Steuerungsparameter, die in der ECU 30 berechnet werden. Das Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F kann aus dem Ausgangssignal eines Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (oder O₂-Sensor) erfasst werden, der in dem Abgaspfad des Verbrennungsmotors vorgesehen ist.
Dann wird Qin aus der Betriebszeit Tp vorhergesagt, wobei Qin die Menge des dem Förderrohr von der Hochdruckpumpe 4 zugeführten Kraftstoffs ist (Schritt 402). Ebenso wird Qout aus der Energiebeaufschlagungszeit Tau vorhergesagt, wobei Qout die Menge des von dem Kraftstoffinjektor (INJ.) 8 eingespritzten Kraftstoffs ist (Schritt 404). Es ist anzumerken, dass in den Schritten 402 und 404 eine Vorhersage unter der Annahme vorgenommen wird, dass der Kraftstoffdruck auf ein vorbestimmtes Sollniveau gesteuert wird. In dem Schritt 406 werden die zugeführte Menge Qin und die eingespritzte Kraftstoffmenge Qout miteinander verglichen.
Wenn das Vergleichsergebnis in dem Schritt 406 besagt, dass die zugeführte Kraftstoffmenge Qin größer als die eingespritzte Kraftstoffmenge Qout ist und die Differenz jenseits der Schwankungsfehlergröße liegt, wird angenommen, dass Kraftstoff irgendwo ausläuft. Das Ablassventil 20 und der Kraftstoffinjektor 8 sind von dem eingeschlossen, bei dem Kraftstoff austreten kann. Wenn Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor 8 ausläuft, während er nicht energiebeaufschlagt ist, wird das Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F ein kraftstoffreicherer Wert als das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, da Kraftstoff übermäßig in den Verbrennungsmotor zugeführt wird. Andererseits hat das Auslaufen des Ablassventils 20 keinen Einfluss auf das Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F, da der auslaufende Kraftstoff nur zurück in den Kraftstofftank 10 läuft. Demgemäß wird in dem nächsten Schritt 408 beurteilt, ob das Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F sich geändert hat.
Wenn das Beurteilungsergebnis in dem Schritt 408 besagt, dass das Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F sich nicht geändert hat, wird angenommen, dass der Kraftstoff aus dem Ablassventil 20 ausläuft, das nämlich das Ablassventil 20 sicher nicht funktioniert und nicht geschlossen werden kann. In diesem Fall zeigt beispielsweise eine Anzeige in dem Fahrerraum an, dass das Ablassventil 20 versagt hat (Schritt 410). Es ist anzumerken, wenn das Vergleichsergebnis in Schritt 406 besagt, dass die Differenz zwischen der zugeführten Kraftstoffmenge Qin und der eingespritzten Kraftstoffmenge Qout gering ist oder das Beurteilungsergebnis in dem Schritt 408 besagt, dass das Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F sich geändert hat, beurteilt wird, dass das Ablassventil 20 normal arbeitet. Da gemäß der soweit beschriebenen Schließfehlfunktionserfassungsroutine die Schließfehlfunktion des Ablassventils 20 aus Steuerungsparametern (Betätigungszeit Pt und Energiebeaufschlagungszeit Tau) erfasst wird, die in der ECU 30 berechnet werden, und dem Verbrennungswert-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F, sind keine speziellen Einrichtungen für die Fehlfunktionserfassung notwendig. Daher kann das Kraftstoffzufuhrsystem die Schließfehlfunktion des Ablassventils 20 ohne Anheben der Kosten erfassen.
Es ist anzumerken, dass in dem vorstehend erwähnten fünften Ausführungsbeispiel die „Berechnungseinrichtung der zugeführten Kraftstoffmenge" durch die Ausführung des Schritts 402 durch die ECU 30 ausgeführt wird und die „Berechnungseinrichtung der verbrauchten Kraftstoffmenge" durch die Ausführung des Schritts 404 durch die ECU 30 ausgeführt wird. Zusätzlich wird die „Schließfehlfunktionserfassungseinrichtung" durch die Ausführung des Schritts 406 durch die ECU 30 ausgeführt.
Während die Funktion zum Erfassen der Schließfehlfunktion des Ablassventils 20 aus der Differenz zwischen der zugeführten Kraftstoffmenge und der verbrauchten Kraftstoffmenge ein Kennzeichen des vorstehend erwähnten fünften Ausführungsbeispiels ist, ist es ebenso möglich, diese Funktion in einem des ersten bis vierten Ausführungsbeispiels einzubauen. Diese Funktion in dem fünften Ausführungsbeispiel ist nämlich weitestgehend auf jedes System anwendbar, das so aufgebaut ist, dass Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 4 in die Förderpumpe 6 zugeführt wird und der Kraftstoff durch den Kraftstoffinjektor 8 verbraucht bzw. aufgenommen wird.
Während die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt und können verschiedenartige Abwandlungen daran vorgenommen werden, ohne von dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann das Elektromagnetventil (elektromagnetisches Ablassventil), auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, so aufgebaut sein, dass die Richtung der Kraft, die auf den Ventilstopfen durch die Feder aufgeprägt wird, identisch zu der Wirkungsrichtung des Kraftstoffdrucks ist.
Die Hauptvorteile der vorstehend beschriebenen vorliegenden Erfindung werden wie folgt zusammengefasst:
Da gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung eine Dauer, während der das Elektromagnetventil zu öffnen ist, gemäß dem Volumen von Gasblasen bestimmt wird, die in dem Kraftstoffzufuhrpfad erforderlich sind, um den Kraftstoffdruck nicht erneut anzuheben, nachdem das Elektromagnetventil geschlossen wird, ist es möglich, zu verhindern, dass der Kraftstoffdruck erneut ansteigt, ohne dass übermäßig reichhaltige Gasblasen in dem Kraftstoffzufuhrpfad erzeugt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es nämlich möglich, das Auslaufen des Kraftstoffs aus dem Kraftstoffinjektor zu dem Zeitpunkt des Anhaltens zuverlässig zu verhindern, ohne dass eine Verschlechterung bei der nachfolgenden Startfähigkeit verursacht wird.
Da gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung das erforderliche Volumen von Gasblasen aus dem vorhergesagten Anstieg der Kraftstofftemperatur in dem Kraftstoffzufuhrpfad geschätzt wird, nachdem der Verbrennungsmotor angehalten wird, ist es möglich, dass erforderliche Volumen von Gasblasen in Übereinstimmung mit der Ausdehnung des Kraftstoffs genau zu schätzen, nachdem das Elektromagnetventil geschlossen wird.
Da das Elektromagnetventil gemäß einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung zeitweilig wieder geöffnet wird, wenn der Kraftstoffdruck über den niedrigsten Betätigungsdruck des Elektromagnetventils ansteigt, ist es möglich, zu verhindern, dass der Kraftstoffdruck erneut ansteigt. Da zusätzlich das Öffnen des Elektromagnetventils zeitweilig ist, werden Gasblasen nicht übermäßig in dem Kraftstoffzufuhrpfad erzeugt. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es nämlich möglich, das Auslaufen von Kraftstoff auf dem Kraftstoffinjektor zu dem Zeitpunkt des Anhaltens zuverlässig zu verhindern, ohne dass eine Verschlechterung der nachfolgenden Startfähigkeit verursacht wird.
Gemäß einem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird unterbunden, dass sich das elektromagnetische Ventil öffnet, wenn der Verbrennungsmotor angehalten wird, bis das Kühlmittel sich auf eine vorbestimmte Temperatur abkühlt. Da der Kraftstoffdruck daher hoch gehalten wird, ist es möglich, bei einer sehr hohen Temperatur die Neustartfähigkeit sicherzustellen.
Gemäß einem fünften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Öffnungsfehlfunktion des elektromagnetischen Ventils durch einen einfachen Aufbau ohne die Verwendung von speziellen Einrichtungen zu erfassen.
Gemäß einem sechsten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Schließfehlfunktion des elektromagnetischen Ventils durch einen einfacheren Aufbau ohne die Verwendung von speziellen Einrichtungen zu erfassen.
Somit wird das Volumen von Gasblasen, das in einem Kraftstoffzufuhrpfad 6 erforderlich ist, um zu verhindern, dass der Kraftstoffdruck erneut ansteigt, nachdem ein Elektromagnetventil 20 geschlossen wird, geschätzt. Beispielsweise kann das erforderliche Volumen der Gasblasen gemäß dem vorhergesagten Anstieg der Kraftstofftemperatur in dem Kraftstoffzufuhrpfad 6 geschätzt werden, nachdem der Verbrennungsmotor angehalten ist. Da das Volumen der Gasblasen von der Öffnungsdauer des Elektromagnetventils 20 abhängt, ist es möglich, die Dauer, während der das Elektromagnetventil 20 zu öffnen ist, aus dem geschätzten erforderlichen Volumen der Gasblasen zu bestimmen. Wenn der Verbrennungsmotor angehalten ist, wird das Elektromagnetventil 20 auf der Grundlage dieser Ventilöffnungsdauer betätigt.

Claims

Kraftstoffzufuhrsystem für eine Brennkraftmaschine mit: einem Kraftstoffzufuhrpfad (6), der mit einem Kraftstoffinjektor (8) des Verbrennungsmotors verbunden ist; einem Elektromagnetventil (20), das durch Öffnen Kraftstoff aus dem Kraftstoffzufuhrpfad (6) zum Absenken eines Kraftstoffdrucks in dem Kraftstoffzufuhrpfad (6) ablässt; einer Schätzeinrichtung zum Schätzen eines erforderlichen Volumens von sich nach dem Anhalten des Verbrennungsmotors bei geschlossenem Elektromagnetventil (20) in dem Kraftstoffzufuhrpfad (6) bildenden Gasblasen, das erforderlich ist, um den Anstieg des Kraftstoffdrucks aufgrund der thermischen Ausdehnung des Kraftstoffs nach dem Schließen des Elektromagnetventils (20) zu verhindern; einer Berechnungseinrichtung zum Bestimmen einer erforderlichen Ventilöffnungsdauer zur Gewährleistung des erforderlichen Volumens der Gasblasen; einer Steuerungseinrichtung zum Steuern des Elektromagnetventils (20) auf der Grundlage der erforderlichen Ventilöffnungsdauer.
Kraftstoffzufuhrsystem für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei die Schätzeinrichtung den Anstieg der Kraftstofftemperatur vorhersagt, der erwartet wird, nachdem der Verbrennungsmotor angehalten ist, und das erforderliche Volumen von Gasblasen aus dem vorhergesagten Anstieg der Kraftstofftemperatur schätzt.
Kraftstoffzufuhrsystem für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 mit: einer Kraftstoffdruckerfassungseinrichtung (32) zum Erfassen eines Kraftstoffdrucks in dem Kraftstoffzufuhrpfad (6); und wobei die Elektromagnetventilsteuerungseinrichtung zum zeitweiligen Öffnen des Elektromagnetventils (20), wenn der Verbrennungsmotor angehalten ist, und, wenn der Kraftstoffdruck auf den niedrigsten Betätigungsdruck des Elektromagnetventils (20) ansteigt, zum erneuten zeitweiligen Öffnen des Elektromagnetventils (20) vorgesehen ist.
Kraftstoffzufuhrsystem für eine Brennkraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, des Weiteren mit: einer Wassertemperaturerfassungseinrichtung (36) zum Erfassen einer Temperatur von Kühlwasser in dem Verbrennungsmotor; und einer Unterbindungseinrichtung zum Unterbinden, dass sich das Elektromagnetventil (20) öffnet, bis sich die Kühlwassertemperatur auf eine vorbestimmte Temperatur abkühlt, wenn der Verbrennungsmotor angehalten ist.
Kraftstoffzufuhrsystem für eine Brennkraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, des Weiteren mit: einer Öffnungsfehlfunktionserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Öffnungsfehlfunktion des Elektromagnetventils (20) aus der Änderung des Kraftstoffdrucks in dem Kraftstoffzufuhrpfad (6), wenn das Elektromagnetventil (20) energiebeaufschlagt ist.
Kraftstoffzufuhrsystem für eine Brennkraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, des Weiteren mit: einer Berechnungseinrichtung der zugeführten Kraftstoffmenge zum Berechnen einer Menge von Kraftstoff, die dem Kraftstoffzufuhrpfad (6) zugeführt wird; einer Berechnungseinrichtung der verbrauchten Kraftstoffmenge, zum Berechnen einer Menge von Kraftstoff, der durch den Kraftstoffinjektor (8) verbraucht wird; und einer Schließfehlfunktionserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Schließfehlfunktion des Elektromagnetventils (20) aus der Differenz zwischen der Menge des zugeführten Kraftstoffs und der Menge des verbrauchten Kraftstoffs.