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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Brennkraftmaschinen-Kraftstoffdrucksteuergerät und insbesondere
ein Brennkraftmaschinen-Kraftstoffdrucksteuergerät, das zum Steuern des Drucks
von einem Kraftstoffeinlassventil in einer Zylindereinspritz-Brennkraftmaschine
zugeführten
Kraftstoff geeignet ist.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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In
Zylindereinspritz-Brennkraftmaschinen wird gewöhnlich ein Akkumulatorkraftstoffeinspritzsteuergerät verwendet.
Das Akkumulatoreinspritzsteuergerät umfasst nämlich: eine Akkumulationskammer,
die Kraftstoff in einem Hochdruckzustand akkumuliert; eine Hochdruckkraftstoffpumpe,
die Kraftstoff ansaugt und den Kraftstoff an die Akkumulationskammer
abgibt; einen Injektor bzw. Einspritzer, der den in der Akkumulationskammer
akkumulierten Hochdruckkraftstoff in Zylinder der Brennkraftmaschine
einspritzt bzw. ihnen zuführt;
und eine Steuervorrichtung, die die Einspritzdauer und die Einspritzmenge
des Kraftstoffs und die Abgabemenge der Hochdruckkraftstoffpumpe
steuert. Die Hochdruckkraftstoffpumpe umfasst: einen Zylinder; einen Pumpkolben,
der von einem an einer Drehwelle (z.B. einer Nockenwelle) der Brennkraftmaschine
angebrachten Pumpenantriebseinsatznocken angetrieben wird und innerhalb
des Zylinders pumpt, Kraftstoff während des Ansaugprozesses in
eine Druckerhöhungskammer
saugt und während
des Ausräumprozesses
den innerhalb der Druckerhöhungskammer
befindlichen Kraftstoff in die Akkumulationskammer durch eine umkehrende
Bewegung des Zylinders entlädt
und ein Überlaufventil,
das den in der Druckerhöhungskammer
verdichteten Kraftstoff mit einem vorbestimmten Timing bzw. mit
einer vorbestimmten Zeitabstimmung zum Steuern der Abgabemenge aus
der Druckerhöhungskammer
in die Akkumulationskammer und zum Steuern des Kraftstoffdrucks
der Akkumulationskammer auf einen vorbestimmten Druck entlastet.
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Beispiele
solcher Systeme werden in der
DE 199 16 101 A1 und der
DE 102 45 268 A1 beschrieben.
In der
DE 197 35 938
A1 wird die Regelung durch Vergleichen eines Soll- mit
einem Istwert durchgeführt,
wobei die Regelstrecke linearisiert ist und ein Regler, der eine
Größe zur Ansteuerung
eines Stellers vergibt, diese so vorgibt, dass sie der für Druckauf-/-abbau
erforderlichen Kraftstoffmenge entspricht.
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Die
Kraftstoffabgabemenge aus der Druckerhöhungskammer in die Akkumulationskammer
wird durch die derselben Kraftstoffmenge, wie der Kraftstoffzufuhr
von dem Injektor zu den Zylindern entsprechenden Steuergröße und durch
die Rückführungsgröße bestimmt,
die durch den bekannten PID-Regler berechnet werden, welcher eine
proportionale, eine Integrations- und eine Differentiations-Operation
auf der Basis der Abweichung zwischen dem Zielwert und dem tatsächlich gemessenen
Wert ausführt,
und das Timing für
das Antreiben des Überlaufventils
wird basierend auf der bestimmten Kraftstoffabgabemenge und der
Fahrbedingung bestimmt (s. z.B.
japanisches
Patent Nr. 2,890,898 ).
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Bei
einem solchen Akkumulatorkraftstoffeinspritzsteuergerät gibt es
das Problem, dass die Kraftstoffeinspritzmenge bedingt durch zeitliche Änderungen
in der Abgabeeffizienz der Kraftstoffpumpe, Unterschieden im Spiel
der Kraftstoffpumpe oder Unterschieden in der Kapazität des Kraftstoffrohrsystems schwankt.
In Bezug auf dieses Problem offenbart das
japanische Patent Nr. 3,136,938 das
Ergreifen der folgenden Gegenmaßnahme.
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In
einem bekannten Kraftstoffdrucksteuergerät, das eine Proportional-,
Integrations- und Differentiations-Operation (PID) an der Differenz
zwischen dem Zielkraftstoffdruck und dem gemessenen Kraftstoffdruck
vornimmt, um die Abgabemenge der Kraftstoffpumpe zu steuern, ist
eine Lernvorrichtung angeordnet, die, wenn der Integrations-Term
der PID-Operation von einem vorbestimmten Bereich abweicht, ein
Lernen vornimmt, das die Proportionalitätskonstante, die in dem PID-Betrieb verwendet wird, ändert und
den Integrations-Term anpasst, um in den vorbestimmten Bereich zu
fallen.
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In
einem bekannten Kraftstoffsteuergerät, das eine Steueroperation
vornimmt, um den Kraftstoffdruck auf einem Zielkraftstoffdruck zu
halten, indem dieselbe Menge Kraftstoff wie die Kraftstoffmenge,
die vom Kraftstoffeinspritzventil den Zylindern zugeführt wird,
mit einer Kraftstoffpumpe in eine Kraftstoffakkumulationskammer
geliefert wird, ist auch eine Steuermengenbestimmungsvorrichtung
angeordnet, die einen Korrekturkoeffizienten mit der der Kraftstoffakkumulationskammer
zuzuführenden Kraftstoffmenge
multipliziert, zum Bestimmen der Kraftstoffmenge, die die Kraftstoffpumpe
abzugeben hat, und welche eine Integrations-Korrektur zum Bestimmen einer Steuermenge
zum Steuern der Abgabemenge der Kraftstoffpumpe vornimmt, und ist
eine Lernvorrichtung angeordnet, die, wenn die Integrations-Korrekturkraftstoffmenge
von einem vorbestimmten Bereich abweicht, ein Lernen vornimmt, das
den Korrekturkoeffizienten ändert
und den Integrations-Term so anpasst, dass er in den vorbestimmten
Bereich fällt.
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Weil
es erforderlich ist, das Überlaufventil
mit einem vorbestimmten Timing in Reaktion auf das Verhalten des
Pumpenantriebseinsatznockens zu steuern, wird das Überlaufventil,
wie oben beschrieben, unter Verwendung eines Drehsignals zum Anzeigen
der Position des Pumpenantriebseinsatznockens gesteuert. Wie beispielsweise
im
japanischen Patent Nr. 2836282 offenbart,
gibt es ein Gerät,
das das Signal eines Kurbelwinkeldrehsensors als Drehsignal verwendet.
In diesem Fall wird, weil der Installationsfehler zwischen dem Pumpenantriebseinsatznocken
und der Kurbelwelle zu einem Problem wird, der Installationsfehler
durch die Phasendifferenz zwischen dem Signal des Nockenwinkeldrehsensors,
an welchem der Pumpenantriebseinsatznocken angebracht ist, und dem
Signal des Kurbelwinkeldrehsensors kompensiert.
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Jedoch
ist es für
das in dem
japanischen Patent
Nr. 3,136,938 offenbarte Kraftstoffdrucksteuergerät schwierig,
sowohl die Schwankungen in der Kraftstoffeinspritzmenge, die aus
einer zeitlichen Änderung
in der Abgabemenge der Kraftstoffpumpe, Differenzen im Luftrahmen
der Kraftstoffpumpen oder Differenzen in der Kapazität des Kraftstoffrohrsystems
resultieren, d.h., Schwankungen und Variationen, die von der Abgabemenge
der Kraftstoffpumpe herrühren,
als auch Schwankungen und Variationen, die das Ansteuertiming des Überlaufsventils
beeinflussen, wie z.B. die Ausgangsgrößentoleranz des Nockenwinkeldrehsensors,
die Herstellungstoleranz und dem Installationsfehler zwischen der
Kraftstoffpumpe und dem Pumpenantriebsnocken in Bezug auf das Drehsignal,
exakt zu kompensieren.
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Spezieller
führt das
Kraftstoffdruckgerät,
das in dem
japanischen Patent
Nr. 3,136,938 offenbart ist, ein Lernen aus, welches die
in der PID-Operation verwendete Proportionalitätskonstante ändert, wenn der
Integrations-Term der PID-Operation von dem vorbestimmten Bereich
abweicht, und die Betriebsgröße ist entweder
die Abgabemenge oder das Ansteuertiming. Zum Beschreiben eines spezifischen Beispiels
unter der Annahme, dass die Betriebsgröße des Kraftstoffdrucksteuergerätes, das
in dem
japanischen Patent Nr.
3,136,938 offenbart ist, das Ansteuertiming ist, werden
Schwankungen und Variationen, die das Ansteuertiming des Überlaufventils
beeinflussen, nämlich
durch einen Integrations-Term in dem vorbestimmten Bereich korrigiert,
und Schwankungen und Variationen, die von der Abgabemenge der Kraftstoffpumpe
herrühren,
werden durch Lernen dieser Änderungen
der Proportionalitätskonstanten korrigiert.
Weil jedoch die Betriebsgröße, die
das Ergebnis der PID-Operation ist, das Ansteuertiming des Überlaufventils
ist, ist es, wenn der Fahrpunkt sich gegenüber dem Punkt, bei dem das
Lernen dieser Änderungen
der Proportionalitätskonstanten
ausgeführt
worden ist, geändert
hat, schwierig, Schwankungen und Variationen exakt zu kompensieren,
die von der Abgabemenge der Kraftstoffpumpe herrühren. Wie beispielsweise in
11 gezeigt,
liegt dies daran, dass die Abgabemenge und das Ansteuertiming gewöhnlich in
einem nicht-linearen Zusammenhang stehen.
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Bei
dem im
japanischen Patent Nr.
2,836,282 offenbarten System wird die Phasendifferenz zwischen
dem Signal des Nockenwinkeldrehsensors und dem Signal des Kurbelwinkeldrehsensors
einfach erfasst. Demnach kann der Installationsfehler zwischen dem
Pumpenantriebseinsatznocken und dem Kurbelwellennocken kompensiert
werden, aber der Installationsfehler zwischen der Kraftstoffpumpe und
dem Pumpenantriebsnocken in Bezug auf den Drehsensor kann nicht
korrigiert werden und es gibt die Sorge in Bezug auf einen in der
Kraftstoffabgabemenge auftretenden Fehler.
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Wenn
ein Fehler in der Kraftstoffabgabemenge auftritt, wird der Kraftstoffdruck
innerhalb der Akkumulationskammer nicht länger auf den vorbestimmten
Druck gesteuert. Daher besteht die Möglichkeit, dass der Kraftstoff,
der von dem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird, von der
optimalen Bedingung abweicht, und dass die gedachte Luft-Kraftstoff-Mischung
nicht zu erhalten ist. Als ein Ergebnis wird die Verbrennung der
Brennkraftmaschine verschlechtert und es gibt die Sorge, dass die
Fahrbarkeit und das Abgas des Automobils verschlechtert werden.
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RESÜMEE DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf jene Probleme beim konventionellen
Gerät gemacht
und es ist eines ihrer Ziele, ein Brennkraftmaschinen-Kraftstoffdrucksteuergerät zu erhalten,
das durch Lernen von Schwankungen und Variationen, die das Ansteuertiming
des Überlaufventils
beeinträchtigen,
wie z.B. der Ausgangsgrößentoleranz
des Nockenwinkeldrehsensors, der Herstellungstoleranz der Plattenmaschine,
und dem Installationsfehler zwischen der Kraftstoffpumpe und dem
Pumpenantriebsnocken in Bezug auf das Drehsignal exakt kompensiert,
und welches präzise
das Überlaufventil steuert
und den Fehler der Kraftstoffabgabemenge durch das Steuern auch
der Schwankungen und Variationen reduziert, die von der Abgabemenge
der Kraftstoffpumpe herrühren,
wie z.B. Schwankungen bei der Kraftstoffeinspritzmenge bedingt durch
zeitliche Änderungen
der Abgabeeffizienz der Kraftstoffpumpe, Differenzen im Spiel der
Kraftstoffpumpe oder Differenzen bei der Kapazität des Kraftstoffrohrsystems.
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Das
Brennkraftmaschinen-Kraftstoffdrucksteuergerät umfasst:
eine Akkumulationskammer,
die Kraftstoff bei hohem Druck akkumuliert; eine Kraftstoffdrucksteuervorrichtung,
die eine Hochdruckkraftstoffpumpe beinhaltet, welche Kraftstoff aufnimmt
und den Kraftstoff unter Druck der Akkumulationskammer einspeist,
und ein Überlaufventil,
das einen Kraftstoffentlastungspfad öffnet/schließt, der
mit einer Druckerhöhungs-
bzw. Verdichtungskammer der Hochdruckkraftstoffpumpe und einer Niederdruckseite
kommuniziert; einen Einspritzer bzw. Injektor, der den in der Akkumulationskammer
akkumulierten Hochdruckkraftstoff in Zylinder der Brennkraftmaschine
einspritzt; einen Kraftstoffdrucksensor, der als einen Kraftstoffdruck
den Druck des Kraftstoffs erfasst, der dem Injektor zugeführt wird;
und eine Steuervorrichtung, die eine Steuergröße der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung
basierend auf der von dem Kraftstoffdrucksensor erfassten Kraftstoffdruckinformation
berechnet und welche variabel den Druck des dem Injektor zugeführten Kraftstoffs
durch Antreiben bzw. Steuern der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung
einstellt, wobei die vor der Steuervorrichtung berechnete Steuergröße durch eine
erste Rückführungsgröße, die
die Kraftstoffmenge zurückführt, welche
die Hochdruckkraftstoffpumpe unter Druck in die Akkumulationskammer
einspeist, und eine zweite Rückführungsgröße, die
die Zeitabstimmung bzw. das Timing zurückführt, mit welcher/welchem das Überlaufventil
den Kraftstoffentlastungspfad öffnet
oder schließt,
konfiguriert wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung können von
der Abgabemenge der Hochdruckkraftstoffpumpe stammende Schwankungen
und Variationen unterdrückt
werden. Schwankungen und Variationen, die das Timing beeinträchtigen,
bei welchem das Kraftstoffüberlaufventil
den Kraftstoffentlastungspfad öffnet
oder schließt,
können
ebenfalls unterdrückt werden,
und der Kraftstoffdruck innerhalb der Akkumulationskammer kann exakt
auf einen vorbestimmten Druck gesteuert werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigt:
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1 ein
Konfigurationsdiagramm zum schematischen Darstellen eines Kraftstoffsteuergerätes einer
Zylinderkraftstoffeinspritz-Brennkraftmaschine gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 ein
Blockdiagramm eines Kraftstoffsystems des Kraftstoffdrucksteuergerätes der
Zylinderkraftstoffeinspritz-Brennkraftmaschine gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung;
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3 ein
Steuerblockdiagramm des Kraftstoffdrucksteuergerätes der Zylindereinspritz-Brennkraftmaschine
gemäß der ersten
Ausführungsform der
Erfindung;
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4 ein
Ablaufdiagramm eines Betriebsablaufs gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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5 ein
Betriebsablaufsbeschreibungsdiagramm zum Zeigen des Betriebs gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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6 ein
Betriebsablaufsbeschreibungsdiagramm zum Zeigen des Betriebs gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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7 ein
Diagramm eines Beispiels des Einstellens eines Schwellenwertes in
Bezug auf die Motordrehzahl gemäß einer
zweiten Ausführungsform der
Erfindung;
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8 ein
Diagramm eines Beispiels des Einstellens eines Schwellenwertes in
Bezug auf die Motordrehzahl gemäß einer
zweiten Ausführungsform der
Erfindung;
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9 ein
Diagramm eines Beispiels des Einstellens eines Schwellenwertes in
Bezug auf die Abgabemenge einer Hochdruckpumpe gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung;
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10 ein
Diagramm eines Beispiels des Einstellens eines Schwellenwertes in
Bezug auf den Kraftstoffdruck gemäß der zweiten Ausführungsform der
Erfindung;
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11 ein
Diagramm des Zusammenhangs zwischen einem ÜberlaufventilAnsteuertiming
und der Hochdruckpumpenabgabemenge gemäß der zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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12 ein
Diagramm des Zusammenhangs zwischen der Maschinendrehzahl, dem Kraftstoffdruck
und der HochdruckpumpenAbgabeeffizienz gemäß der zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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13 ein
Ablaufdiagramm eines Betriebs gemäß einer dritten Ausführungsform
der Erfindung; und
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14 ein
Betriebsbeschreibungsdiagramm zum Zeigen des Betriebs gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Erste Ausführungsform
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Eine
erste Ausführungsform
der Erfindung wird nachstehend, basierend auf den Zeichnungen, detailliert
beschrieben.
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1 ist
ein Konfigurationsdiagramm, das schematisch ein Kraftstoffdrucksteuergerät einer
Zylinderkraftstoff-Einspritzbrennkraftmaschine
gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt und einen Fall zeigt, in dem das Kraftstoffdrucksteuergerät durch
ein Steuergerät
einer Brennkraftmaschine konfiguriert ist, die beispielsweise in
einem Automobil installiert ist.
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2 ist
ein Blockdiagramm, das ein Kraftstoffsystem des Kraftstoffdrucksteuergerätes der
Zylinderkraftstoffeinspritz-Brennkraftmaschine
gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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In 1 schließt ein die
Zylinderkraftstoffeinspritz-Brennkraftmaschine
konfigurierender Motor 10 eine Vielzahl von Zylindern ein
und ist derart konfiguriert, dass Hochdruckkraftstoff direkt in
eine Verbrennungskammer 11 der Zylinder über eine
Akkumulationskammer (nachstehend auch als Kraftstoffverteiler bezeichnet) 12 einspritzt.
Hier zeigen die Diagramme, um Komplexität der Darstellung zu vermeiden, eine
Konfiguration im Zusammenhang mit nur einem repräsentativen Zylinder.
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Ein
Kurbelwinkelsensor 13 ist an einer Kurbelwelle des Motors 10 angeordnet
und ein Nockenwinkelsensor 14 ist an einer Nockenwelle
angeordnet.
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Der
Kurbelwinkelsensor 13 gibt ein Impulssignal entsprechend
der Drehzahl Ne des Motors 10 aus.
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Ein
Injektor 15 zum direkten Einspritzen von Kraftstoff und
eine Zündkerze 16,
die einen Zündfunken
zum Verbrennen des Kraftstoffs erzeugt, sind innerhalb der Verbrennungskammer 11 jedes
Zylinders angeordnet.
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Ein
Pumpennocken 17, der integral mit der Nockenwelle rotiert,
ist in einer Nockenwelle für
ein Auslassventil (oder Einlassventil) des Motors 10 angeordnet.
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Eine
in Bezug auf den Pumpennocken 17 angeordnete Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 ist
mit einer Hochdruckkraftstoffpumpe angeordnet, deren Ausgangsöffnung mit
dem Kraftstoffverteiler 12 kommuniziert, und die Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 wird
derart angetrieben, dass der Kraftstoffdruck PF innerhalb des Kraftstoffverteilers 12 mit
einem Zielkraftstoffdruck PFo übereinstimmt
(dessen Details später
beschrieben werden).
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Hier
wird der Kraftstoffdruck PF innerhalb des Kraftstoffverteilers 12 durch
eine elektronische Steuereinheit (die nachstehend als "ECU" abgekürzt wird) 30 gemittelt
oder gefiltert. (vgl. 2)
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Der
Zielkraftstoffdruck PFo wird beispielsweise basierend auf der Drehzahl
Ne oder Lastinformation des Motors 10 variabel festgelegt.
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Es
ist ein Kraftstoffdrucksensor 19 zum Ausgeben des Kraftstoffdrucks
PF innerhalb des Kraftstoffverteilers 12 als Rückkopplungsinformation
in dem Kraftstoffverteilers 12 angeordnet.
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Ein
Kraftstofftank 20 steht in Kommunikation mit einer Eingangsöffnung der
Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18.
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Eine
Speisepumpe 21 zum Pumpen des Kraftstoffs ist innerhalb
des Kraftstofftanks 20 angeordnet. Ein Filter 22 zum
Reinigen des Kraftstoffs und ein Regler 23 zum Regulieren
des Drucks des der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 zugeführten Drucks
sind auf der Ausgangsseite der Speisepumpe 21 angeordnet.
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In 2 ist
ein spezifisches Beispiel der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 und
des Kraftstoffverteilers 12 in Bezug auf das Kraftstoffsystem aus
dem Kraftstofftank 20 gezeigt.
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Der
Injektor 15, die Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung 18 und
eine Speisepumpe 21 im Kraftstofftank 20 werden
durch die ECU 30 angetrieben bzw. gesteuert.
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In 2 erfasst
die ECU 30 die Motordrehzahl Ne basierend auf der Ausgangsinformation
vom Kurbelwinkelsensor 13 und unterscheidet die Zylinder
basierend auf der Ausgangsinformation vom Nockenwinkelsensor 14.
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Die
ECU 30 berechnet das Kraftstoffeinspritz- und Zündtiming
der Zylinder und treibt verschiedene Arten von Stelleinrichtungen
an bzw. steuert sie. Die ECU 30 führt auch eine Regelung (mit
geschlossener Regelschleife) des Kraftstoffdrucks PF innerhalb des
Kraftstoffverteilers 12 auf einen Zielkraftstoffdruck hin
durch, basierend auf der Ausgangsinformation (Kraftstoffdruck PF)
vom Kraftstoffdrucksensor 19.
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Die
Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 ist mit einem Kolben 31,
der durch den Pumpennocken 17 auf und ab bewegt wird, einer
Druckerhöhungs- bzw.
Verdichterkammer 32, deren Volumen in Assoziation zu dem
Kolben 13 schwankt, und einem Überlaufventil 33,
das die Menge an dem Kraftstoffverteiler 12 zugeführtem Kraftstoff
reguliert, versehen.
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Das Überlaufventil 33 wird
durch eine Spule 34, einen Ventilstöpsel 36, der an dem
unteren Endabschnitt der Spule 34 angeordnet ist und sich
auf und ab bewegt, wenn die Spule 34 erregt wird, und eine
Feder 35, die den Ventilstöpsel 36 nach unten zwingt,
konfiguriert.
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Ein
Rückschlagventil 37A und
ein Rückschlagventil 37B sind
jeweils in der Einlassöffnungsseite
der Druckerhöhungskammer 32 und
der Ausgangsöffnungsseite
der Druckerhöhungskammer 32, die
zum Kraftstoffverteiler 12 führt, eingefügt.
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Ein
Entlastungsventil 38 ist im Kraftstoffverteiler 12 angeordnet.
Das Entlastungsventil 38 ist konfiguriert, sich zu öffnen, wenn
der Kraftstoffdruck innerhalb des Kraftstoffverteilers 12 den
Ventilöffnungsdruck
des Entlastungsventils 38 erreicht, und den Kraftstoff
im Kraftstoffverteiler 12 zum Kraftstofftank 20 zurückzuführen.
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In 1 und 2 legt
die ECU 30 den Zielkraftstoffdruck PFo basierend auf der
Motordrehzahl Ne und von Lastinformation fest; treibt die Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 an,
bzw. steuert sie, und führt
eine Steuerung derart aus, dass der Kraftstoffdruck PF innerhalb
des Kraftstoffverteilers 12 zum Zielkraftstoffdruck PFo
wird.
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Die
ECU 30 steuert auch getrennt den Injektor 15 und
die Zündkerze 16 pro
Zylinder und steuert das Kraftstoffeinspritz- und das Zündtiming
jedes Zylinders. Zu diesem Zeitpunkt werden jeder Injektor 15 und
jede Zündkerze 16 durch
ein Injektorantriebssignal und ein Zündsignal angetrieben, die von
der ECU 30 ausgegeben werden.
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Als
nächstes
wird der gewöhnliche
Kraftstoffdruckregelbetrieb (der Betrieb des Einstellens des Drucks
des dem Injektor 15 zugeführten Kraftstoffs) resultierend
aus der ECU 30 und der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18,
unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben.
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Als
erstes durchläuft
der vom Inneren des Kraftstofftanks 20 durch die Speisepumpe 21 gepumpte
Kraftstoff das Filter 22, der Kraftstoffdruck wird durch
den Regler 23 reguliert und der Kraftstoff wird in die
Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 eingebracht.
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Der
Kolben 31 innerhalb der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 wird
durch den sich integral mit der Nockenwelle drehenden Pumpennocken 17 auf und
ab bewegt. Somit ändert
sich die Kapazität
der Druckerhöhungskammer 32 und
der von der Druckerhöhungskammer 32 komprimierte
Kraftstoff wird über
das Rückschlagventil 37B in
den Kraftstoffverteiler 12 eingeleitet (d.h., der Kraftstoff
wird durch die Hochdruckkraftstoffpumpe unter Druck in den Kraftstoffverteiler
eingespeist).
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Jedoch
wird die Menge des während
der Kraftstoffabgabedauer unter Druck in den Kraftstoffverteiler 12 eingebrachten
Kraftstoffs während
der Kraftstoffabgabedauer durch das Steuern der Öffnungs- bzw. Schließperiode
des Ventilstöpsels 36 (nachstehend
einfach als "das Überlaufventil 33" bezeichneten) des Überlaufventils 33 reguliert.
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Der
Ventilstöpsel 36 innerhalb
des Überlaufventils 33 wird
durch ein Erregungssignal von der ECU 30 zur Spule 34 aufwärts bewegt, überwindet die
Gegenkraft der Feder 35 und öffnet den Pfad am unteren Endabschnitt,
der der Druckerhöhungskammer 32 zugeordnet
ist. Wenn der Ventilstöpsel 36 sich
aufwärts
bewegt und der Pfad geöffnet
wird, kommuniziert die Druckerhöhungskammer 32 mit
der Ansaugöffnungsseite
und der Kraftstoff innerhalb der Druckerhöhungskammer 32 kehrt
zur Ansaugöffnungsseite
zurück.
Demnach wird der Kraftstoff nicht mehr zur Einspritzleitung 12 geschickt.
Demnach wird der Kraftstoff nicht aus der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 (Hochdruckkraftstoffpumpe)
zum Kraftstoffverteiler 12 hin abgegeben.
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Wenn
die Erregung der Spule 34 unterbrochen wird, bewegt sich
der Ventilstöpsel 36 abwärts und
schließt
den Pfad durch die Vorspannkraft der Feder 35 ab. Demnach
wird der Hochdruckkraftstoff von der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 zu
der Einspritzleitung 12 hin abgegeben. Zu diesem Zeitpunkt,
wenn der Kraftstoffdruck PF den offenen Ventildruck erreicht, öffnet das
Entlastungsventil 38 und führt den Kraftstoff innerhalb
des Kraftstoffverteilers 12 zum Kraftstofftank 20 zurück.
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Hier
wird das Timing, mit welchem das Überlaufventil 33 öffnet und
schließt,
als ein Winkel aus einem Referenzsignal festgelegt (z.B. einem Referenzsignal
entsprechend dem Zentrum des unteren Totpunktes des Kolbens 31 innerhalb
der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18) von dem Nockenwinkelsensor
(oder dem Kurbelwinkelsensor).
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Der
Kraftstoffdrucksensor 19 erfasst den Kraftstoffdruck PF
innerhalb des Kraftstoffverteilers 12, sendet den erfassten
Kraftstoffdruck PF zu der ECU 30 und trägt zur Kraftstoffdruckregelung
durch die ECU 30 bei.
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Der
Hochdruckkraftstoff innerhalb des Kraftstoffverteilers 12,
dessen Kraftstoffdruck auf diese Weise gesteuert wird, wird direkt
von dem Injektor 15 in die Verbrennungskammer 11 eingespritzt.
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Die
obige Kraftstoffdrucksteuerung repräsentiert ein Beispiel eines
Verarbeitungsbetriebs (niederdrucküberschussvariable Kraftstoffdrucksteuerung),
der die Kraftstoffdruckspeisemenge zum Kraftstoffverteiler 12 derart
reguliert, dass der Kraftstoffdruck PF zum Zielkraftstoffdruck PFo
wird.
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In
der ersten Ausführungsform
der Erfindung kann auch ein Verfahren, bei dem das Überlaufventil 33 während der
ersten Hälfte
der Kraftstoffabgabedauer geöffnet
ist und der Hochdruckkraftstoff aus der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 in
den Kraftstoffverteiler 12 abgegeben wird (erste Hälfte aufladen,
zweite Hälfte
entlasten) oder es kann ein Verfahren, bei dem das Überlaufventil
während
der letzteren Hälfte
der Kraftstoffabgabedauer geschlossen ist und der Hochdruckkraftstoff
von der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 in dem Kraftstoffverteiler 12 abgegeben
wird (erste Hälfte
Entlastung, letztere Hälfte Aufladen),
angewendet werden.
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Als
nächstes
wird die Konfiguration der Kraftstoffdruckregelung (geschlossene
Schleifenregelung) der Erfindung, die sich aus der ECU 30 und
der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 ergibt, welche Steuervorrichtungen
sind, unter Bezugnahme auf das Steuerblockdiagramm der 3 beschrieben.
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In 3 wird
die Kraftstoffdruckregelung durch eine Steuergrößenrecheneinheit der ECU 30 durchgeführt, d.h.,
eine Steuergrößenberechnungseinheit 100,
eine PID-Regeleinheit 200, eine erste Rückführungsgrößenberechnungseinheit 300,
eine Pumpenabgabemengen/Ansteuertiming-Umwandlungseinheit 400,
eine zweite Rückführungsgrößenberechnungseinheit 500 und
eine Überlaufventilansteuertimingberechnungseinheit 600.
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In
der Steuergrößenberechnungseinheit 100 wird
dieselbe Kraftstoffmenge, wie die von dem Kraftstoffeinspritzventil
jedem Zylinder zugeführte
Menge Kraftstoffs festgelegt als Steuergröße QFinj, und in der PID-Regeleinheit 200 wird
eine Rückführungsgröße QFspl2
basierend auf dem Zielkraftstoffdruck PFo und dem Kraftstoffdruck
PF berechnet.
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Aus
der Rückführungsgröße QFspl2
wird eine erste Rückführungsgröße QFsnl1,
die in Entsprechung zu der Kraftstoffdruckspeisemenge der Hochdruckkraftstoffpumpe
gespeichert wird, von der ersten Rückführungsgrößenberechnungseinheit 300 berechnet.
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Die
Pumpenabgabemengen/Ansteuertiming-Umwandlungseinheit 400 addiert
die Steuergröße zur berechneten
Rückführungsgröße QFspl2 und
zur ersten Rückführungsgröße QFspl1
hinzu und wandelt die Größe entsprechend
der Zielkraftstoffdruckspeisemenge der Hochdruckkraftstoffpumpe
in eine Größe (PFFB_ANG1,
PFFB_ANG2) entsprechend der Antriebszeit des Überlaufventils um, unter Verwendung
einer in der ECU 30 vorab gespeicherten Zuordnung (Kennlinie
bzw. MAP).
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Als
nächstes
berechnet die zweite Rückführungsgrößenberechnungseinheit 500 eine
zweite Rückführungsgröße PFFB_LRN,
die entsprechend dem Überlaufventiltiming
der Rückführungsgröße PFFB_ANG2
gespeichert ist, umgewandelt in eine Größe entsprechend dem Ansteuertiming
des Überlaufventils.
Letztendlich addiert die Überlaufventil-Ansteuertiming-Berechnungseinheit 600 eine
erste, in eine Größe entsprechend
dem Ansteuertiming des Überlaufventils
umgewandelte, Rückführungsgröße PFFB_ANG1,
und die zweite Rückführungsgröße PFFB_LRN
zusammen, um ein ÜberlaufventilAnsteuertiming
SPL_ANG zu berechnen.
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Die
Verarbeitung der Recheneinheiten in 3 (der PID-Regeleinheit 200,
der ersten Rückführungsgrößenberechnungseinheit 300,
der Pumpenabgabemengen-/Ansteuertimingumwandlungseinheit 400,
der zweiten Rückführungsgrößen-Berechnungseinheit 500 und
der Überlaufventil-Ansteuertiming-Berechnungseinheit 600)
wird nachstehend detailliert unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm
der 4 beschrieben.
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Als
erstes wird im Schritt S401 der Kraftstoffdruck PF durch den Kraftstoffdrucksensor 19 erfasst.
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Als
nächstes
wird in den Schritten S402 bis S407 die PID-Regelung ausgeführt, welche eine Proportional-Operation
(P), eine Integrations-Operation (I) und eine Differentiations-Operation (D) ausführt, um
den Kraftstoffdruck PF zu veranlassen, mit dem Kraftstoffdruck PFo
(PID-Regeleinheit 200 in 3) übereinzustimmen.
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Im
Schritt S402 wird nämlich
ein Proportional-Term PFFB_P durch den folgenden Ausdruck berechnet. PFFB_P = Kp × (PFo-PF) (1)
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Hier
bedeutet Kp eine Proportionalitätskonstante.
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Als
nächstes
wird im Schritt S403 bestimmt, ob der im Schritt S401 erfasste Kraftstoffdruck
PF größer als
der Zielkraftstoffdruck PFo ist oder nicht.
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Hier
wird, wenn der Kraftstoffdruck PF größer ist als der Zielkraftstoffdruck
PFo (d.h., JA), ein Integrations-Term PFFB_I durch den folgenden
Ausdruck im Schritt S404 berechnet. PFFB_I
= PFFB_I [i-1]-Ki-(QFspl2-QFspl1) (2)
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Hier
entspricht PFFB_I [i-1] dem Wert von PFFB_I vor dieser Berechnung,
und Ki entspricht einer Integrationskonstante.
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Wenn
der Kraftstoffdruck PF im Schritt S403 nicht größer ist als der Zielkraftstoffdruck
PFo (d.h., NEIN), wird der Integrations-Term PFFB_I im Schritt S405
durch den folgenden Ausdruck berechnet. PFFB_I
= PFFB_I [i-1] + Ki – (QFspl2 – OFspl1) (3)
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Hier
ist der Grund, warum (QFspl2-QFspl1) subtrahiert wird, der, dass
(QFspl2-QFspl1) letztendlich als zweite Rückführungsgröße gelernt wird.
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Als
nächstes
wird ein Differentiations-Term PFFB_D durch den folgenden Ausdruck
in Schritt S406 berechnet. PFFB_D
= Kd × (PF[i] – PF[i-1]) (4)
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Hier
repräsentiert
PF[i] den Kraftstoffdruck PF, der im Schritt S401 erfasst wird,
und PF[i-1] repräsentiert
den Kraftstoffdruck, der zuvor im Schritt S401 erfasst wurde. Kd
repräsentiert
eine Differentiationskonstante.
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Die
oben beschriebene PID-Regelung ist nur ein Beispiel und es stellt
kein Problem dar, wenn die Proportionalitätskonstante Kp, die Integrationskonstante
Ki oder die Differentiationskonstante Kd variabel gemacht werden,
in Reaktion auf die Fahrbedingung.
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Auch
ist es kein Problem, wenn eine andere Technik einer allgemeinen
PID-Regelung verwendet wird, bei der der Integrations-Term PFFB_I
durch den folgenden Ausdruck berechnet wird. PFFB_I = Ki × (PFo – PF) (5)
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Zudem
führte
die oben beschriebene PID-Regelung eine Proportional-, Integrations-
und Differentiations-Operation aus, aber in der vorliegenden Erfindung
kann die PI(D)-Regelung
auch nur eine Proportional- und Integrations-Operation ausführen. Es ist nämlich ausreichend,
solange die Regelung mindestens die Integrations-Operation ausführt.
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Im
Schritt S407 wird die Zielabgabemenge QFspl2 der Hochdruckkraftstoffpumpe
durch den folgenden Ausdruck berechnet. QFspl2
= PFFB_P + PFFB_I + PFFB_D (6)
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Als
nächstes
wird in Schritten S408 bis S412 die erste Rückführungsgröße QFspl1 berechnet (die erste
Rückführungsgrößenberechnungseinheit 300 in 3).
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Im
Schritt S408 wird nämlich
bestimmt, ob der Integrations-Term
PFFB_I größer ist
als ein später
beschriebener Ausdruck (A) oder nicht. Wenn hier der Integrations-Term
PFFB_I größer ist
als der Ausdruck (A) (d.h., JA), wird die Zielabgabemenge QFspl1
ausschließlich
einer Menge gleich oder größer einem
Schwellenwert 1 XPFH durch den folgenden Ausdruck im Schritt S409
berechnet. QFspl1 = PFFB_P + XPFH
+ PFFB_D (7)
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Wenn
der Integrations-Term PFFB_I im Schritt S408 nicht größer als
der Ausdruck (A) ist (d.h., NEIN), wird im Schritt S410 bestimmt,
ob der Integrations-Term PFFB_I kleiner ist als ein später beschriebener
Ausdruck (B). Wenn hier der Integrations-Term PFFB_I kleiner ist
als der Ausdruck (B) (d.h., JA), wird die Zielabgabemenge QFspl1
ausschließlich
einer Größe gleich
oder weniger als ein Schwellenwert 2XPFL durch den folgenden Ausdruck
im Schritt S411 berechnet. QFspl1
= PFFB_P + XPFL + PFFB_D (8)
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Wenn
im Schritt S410 der Integrations-Term PFFB_I kleiner als der Ausdruck
(B) ist (d.h., NEIN), wird die Zielabgabemenge QFspl1 durch den
folgenden Ausdruck in Schritt S412 berechnet. QFspl1 = PFFB_P + PFFB_I + PFFB_D (9)
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Hier
ist die Abgabemenge QFspl1, die in Schritt S412 berechnet wurde,
derselbe Wert wie die Zielabgabemenge QFspl2, die im Schritt S407
berechnet wurde.
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Die
zuvor erwähnten
Ausdrücke
(A) (B) sind die folgenden: Schwellenwert
1 XPFH + XPF_LRN (A) Schwellenwert 2 XPFL – XPF_LRN (B)
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Hier
werden Werte für
den Schwellenwert 1 XPFH und den Schwellenwert 2 XPFL festgelegt,
die den Schwankungen und Variationen entsprechen, welche von der
Abgabemenge der Kraftstoffpumpe herrühren, wie z.B. Schwankungen
in der Kraftstoffeinspritzmenge bedingt durch zeitliche Änderungen bei
der Abgabeeffizienz der Kraftstoffpumpe, Unterschiede im Luftrahmen
der Kraftstoffpumpe oder Unterschiede in der Kapazität des Kraftstoffrohrsystems.
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Auch
wird für
XPF_LRN eine vorbestimmte Größe festgelegt,
die in die zweite Rückführungsgröße der ersten
Rückführungsgröße umgewandelt wird.
Wenn jedoch XPF_LRN in die zweite Rückführungsgröße entsprechend dem ÜberlaufventilAnsteuertiming
umgewandelt wird, wird für
XPF_LRN vorgesehen, dass es einen Wert gleich oder größer dem
des Totbandes zum Antreiben des Überlaufventils
hat (z.B. ist der Wert, nachdem er in die zweite Rückführungsgröße umgewandelt
ist, gleich oder größer als
1 Grad CA).
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Als
nächstes
wird in den Schritten S413 bis S414 (Pumpenabgabemenge/Ansteuertimingumwandlungseinheit 400)
das ÜberlaufventilAnsteuertiming,
das notwendig ist zum Erreichen der Zielabgabemenge, berechnet.
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Im
Schritt S413 wird das ÜberlaufventilAnsteuertiming
PFFB_ANG1, das für
die Hochdruckkraftstoffpumpe zur Abgabe der Zielabgabemenge erforderlich
ist, in welcher die erste Rückführungsgröße QFspl1
und die Steuergröße QFinj
addiert werden, unter Bezugnahme auf die vorab in der ECU 30 gespeicherte
Zuordnung (Kennlinie) MAP berechnet.
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Hier
kann auf die Kennlinie MAP Bezug genommen werden indem als Argument
die Zielabgabemenge oder die Fahrbedingung wie der Drehzahl Ne der
Brennkraftmaschine oder dem Zielkraftstoffdruck PFo bestimmt werden.
QFFB_ANG1 kann nämlich
durch die Zielabgabemenge oder die Fahrbedingung wie z.B. die Drehzahl
Ne der Brennkraftmaschine oder den Zielkraftstoffdruck PFo bestimmt werden.
Die Steuergröße QFinj
ist ein Wert entsprechend dem Kraftstoff der selben Menge wie die
Kraftstoffzufuhr von dem Injektor an jeden Zylinder.
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In
Schritt S414 wird das ÜberlaufventilAnsteuertiming
QFFB_ANG2, das für
die Hochdruckkraftstoffpumpe erforderlich ist, um die Zielabgabemenge
in welcher die Rückführungsgröße QFspl2 und
die Steuergröße QFinj
addiert werden, abzugeben durch Bezugnahme auf die Kennlinie MAP,
die vorab in der ECU 30 gespeichert ist, berechnet. Hier ist
die MAP dieselbe wie die MAP, die im Schritt S413 verwendet worden
ist.
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Als
nächstes
wird im Schritt S415 (zweite Rückführungsgrößenberechnungseinheit 200)
ein Wert, in welchem die Zielabgabemenge QFspl1 von der Zielabgabemenge
QFspl2 subtrahiert wird, durch die folgende Gleichung als zweite
Rückführungsgröße PFFB_LRN
gelernt. PFFB_LRN = PFFB_LRN[i-1]
+ (PFFB_ANG2-PFFB_ANG1) (10)
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Hier
ist PFFB LRN[i-1] der Wert vor der Berechnung der zweiten Rückführungsgröße PFFB_LRN.
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Wie
in 2 gezeigt, wird die zweite Rückführungsgröße PFFB_LRN in einem batteriegestützten Speicher 40 gespeichert,
der immer durch von einer Batterie 39 gespeiste Energie
speichern und aufrechterhalten kann, selbst wenn die Energiezufuhr der
ECU 30, die die Brennkraftmaschine steuert, ausgeschaltet
ist.
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Im Schritt S416
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(ÜberlaufventilAnsteuertimingberechnungseinheit 600),
wird das ÜberlaufventilAnsteuertiming SPL_ANG,
das für
die Hochdruckkraftpumpe erforderlich ist, um letztendlich nur der
Zielabgabemenge QFspl2 abzugeben, durch den folgenden Ausdruck berechnet. SPL_ANG = PFFB_ANG1 + PFFB_LRN (11)
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Hier
wird ein spezifisches Betriebsbeispiel der ersten Rückführungsgröße und der
zweiten Rückführungsgröße in der
Kraftstoffdrucksteuereinrichtung der Zylinderkraftstoff-Einspritzbrennkraftmaschine,
die wie in 3 und 4 gezeigt konfiguriert
ist, unter Bezugnahme auf das Betriebsbeschreibungsdiagramm der 5 beschrieben.
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In 5 wird
nämlich
die Größe gleich
oder größer dem
Schwellenwert 1 XPFH umgewandelt in die zweite Rückführungsgröße, wenn die erste Rückführungsgröße größer ist
als der durch den Ausdruck (A) berechnete Wert, oder die Größe, die
gleich oder kleiner dem Schwellenwert 2 XPFL ist, wird in die zweite
Rückführungsgröße umgewandelt,
wenn die erste Rückführungsgröße kleiner
ist als der im Ausdruck (B) berechnete Wert.
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Als
nächstes
wird ein Betriebsverfahren abweichend von dem der 5 von
der ersten Rückführungsgröße und der
zweiten Rückführungsgröße in dem
Kraftstoffdrucksteuergerät
der Zylindereinspritz-Brennkraftmaschine, die wie in 3 gezeigt konfiguriert
ist, unter Bezugnahme auf das Betriebsbeschreibungsdiagramm der 6 beschrieben.
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In 6 wird
zuerst die Größe gleich
oder größer dem
Schwellenwert 1 XPFH in die zweite Rückführungsgröße umgewandelt, wenn die erste Rückführungsgröße größer als
der durch den Ausdruck (A) berechnete Wert ist.
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Als
nächstes
wird, wenn die erste Rückführungsgröße kleiner
ist als der durch den später
beschriebenen Ausdruck (C) berechnete Wert und wenn die zweite Rückführungsgröße positiv
ist, die zweite Rückführungsgröße um die
Größe, die
die zweite Rückführungsgröße kleiner
ist als der durch den Ausdruck (C) berechnete Wert, zu der ersten Rückführungsgröße zurückgeführt.
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Danach
setzt sich die Bedingung fort, bei der die erste Rückführungsgröße reduziert
wird, und wenn die zweite Rückführungsgröße 0 erreicht,
wird es nur durch die erste Rückführungsgröße korrigiert.
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Wenn
nämlich
die Rückführungsgröße, die durch
die Steuergrößenberechnungseinheit
der ECU 30 berechnet ist, innerhalb eines vorbestimmten
Bereichs liegt, wird nur die erste Rückführungsgröße für die Steuergröße verwendet,
und wenn die Rückführungsgröße außerhalb
des vorbestimmten Bereichs liegt, werden sowohl die erste Rückführungsgröße als auch
die zweite Rückführungsgröße verwendet.
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Hier
ist der oben erwähnte
Ausdruck (C) der folgende. Schwellenwert
1 XPFH-XPF_LRN (C)
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Es
wird darauf hingewiesen, dass 5 und 6 das
Verfahren zeigen, bei dem das Überlaufventil 33 geschlossen
ist und der Hochdruckkraftstoff aus der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 in
den Kraftstoffverteiler 12 während der ersten Hälfte der Kraftstoffabgabeperiode
abgeführt
wird (erste Hälfte Abgabe,
zweite Hälfte
Entlastung).
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Wie
oben beschrieben, wird gemäß der ersten
Ausführungsform
die durch die Steuervorrichtung (ECU 30) berechnete Rückführungsgröße gelernt durch
(1) die erste Rückführungsgröße, die
eine Kraftstoffdruckzufuhrmenge der Kraftstoffpumpe in Bezug auf
Schwankungen und Variationen, welche von der Abgabemenge der Kraftstoffpumpe,
wie z.B. Schwankungen in der Kraftstoffeinspritzmenge aufgrund von
zeitlichen Änderungen
in der Abgabeeffizienz der Kraftstoffpumpe, Unterschieden im Luftrahmen
der Kraftstoffpumpe oder Differenzen in der Kapazität des Kraftstoffrohrsystems
stammen, rückmeldet,
und durch (2) die zweite Rückführungsgröße, die das
Timing, bei dem das Überlaufventil
den Kraftstoffentlastungspfad öffnet
oder schließt,
zurückführt in Bezug
auf Schwankungen und Variationen, die bedingt sind durch das Ansteuertiming
des Überlaufventils
wie z.B. die Ausgangstoleranz des Nockenwinkeldrehsensors, die Herstellungstoleranz
der Plattenmaschine und dem Installationsfehler zwischen der Kraftstoffpumpe
und dem Pumpenantriebsnocken in Bezug auf das Drehsignal. Demnach können Schwankungen
und Variationen, die von der Abgabemenge der Hochdruckkraftstoffpumpe
stammen, unterdrückt
werden und Schwankungen und Variationen, die das Timing beeinträchtigen,
bei dem das Überlaufventil
den Kraftstoff-Entlastungspfad öffnet
oder schließt,
können
ebenfalls unterdrückt
werden. Als ein Ergebnis kann der Kraftstoffdruck innerhalb der
Akkumulationskammer exakt werden auf einen vorbestimmten Druck gesteuert
werden, und eine Verschlechterung der Fahrbarkeit des Automobils
und des Abgases, resultierend aus der Verschlechterung der Verbrennung
der Brennkraftmaschine kann verhindert werden.
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Auch
können
durch Umwandeln der Rückführungsgröße in die
zweiten Rückführungsgröße um eine
vorbestimmte Größe der ersten
Rückführungsgröße, wenn
die erste Rückführungsgröße außerhalb des
vorbestimmten Bereichs liegt, Schwankungen und Variationen, die
von der Abgabemenge der Kraftstoffpumpe herrühren und Schwankungen und Variationen,
die das Ansteuertiming des Überlaufventils beeinträchtigen,
klar unterschieden und gelernt werden. Als Ergebnis kann der Kraftstoffdruck
innerhalb der Akkumulationskammer exakt auf einen vorbestimmten
Druck gesteuert werden, und von einer Verschlechterung der Verbrennung
der Brennkraftmaschine resultierende Verschlechterungen der Fahrbarkeit
des Automobils und des Abgases können
vermieden werden.
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Auch
kann durch Führen
der ersten Rückführungsgröße und der
zweiten Rückführungsgröße in die
Größe entsprechend
mindestens dem Integrations-Term der durch die Steuervorrichtung
ursprünglich
berechneten Rückführungsgröße, und
insbesondere den Integrations-Term der PID-Regelung, der Kraftstoffdruck
innerhalb der Akkumulationskammer exakt auf einen vorbestimmten
Druck gesteuert werden, ohne die Steuervorrichtung kompliziert zu
machen und die von einer Verschlechterung der Verbrennung der Brennkraftmaschine herrührende Verschlechterung
der Fahrbarkeit des Automobils und des Abgases kann verhindert werden.
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Auch
können
durch Speichern der zweiten Rückführungsgröße im batteriegestützten Speicher Übergangsschwankungen
und Variationen mit der ersten Rückführungsgröße korrigiert
werden und Routineschwankungen und Variationen wie z.B. Anfangsvariationen
können
mit der zweiten Rückführungsgröße korrigiert
werden. Als Ergebnis kann der Kraftstoffdruck innerhalb der Akkumulationskammer exakt
auf einen vorbestimmten Druck gesteuert werden und eine aus einer
Verschlechterung der Verbrennung in der Brennkraftmaschine herrührende Verschlechterung
der Fahrbarkeit des Fahrzeugs und des Abgases kann vermieden werden.
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Zweite Ausführungsform
-
In
der ersten Ausführungsform
wurde auf den vorbestimmten Bereich (vorbestimmter Bereich zum Bestimmen,
dass die erste Rückführungsgröße außerhalb
des vorbestimmten Bereichs liegt), der durch die Ausdrücke (A)
und (B) festgelegt wird, Bezug genommen, aber der vorbestimmte Bereich
kann auch basierend auf der Motordrehzahl und/oder der Abgabemenge
der Hochdruckkraftstoffpumpe, und dem Kraftstoffdruck geändert werden.
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Der
Betrieb gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 7 bis 9 beschrieben.
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Als
erstes werden, wenn der vorbestimmte Bereich basierend auf der Motordrehzahl
geändert wird,
der Schwellenwert 1XPFH und der Schwellenwert 2 XPFL festgelegt,
wie beispielsweise in 7 gezeigt.
-
Weil
Schwankungen und Variationen wie z.B. Anfangstoleranz und Verschlechterungstoleranz der
Kraftstoffpumpenabgabemenge eine Tendenz haben, mit abnehmender
Drehzahl eine größere Auswirkung
zu haben, wird der Bereich, der durch den Schwellenwert 1 XPFH und
den Schwellenwert 2 XPFL festgelegt wird, festgelegt, um größer zu werden
mit niedriger Drehzahl.
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Der
Schwellenwert 1 XPFH und der Schwellenwert 2 XPFL können auch
festgelegt werden, wie beispielsweise in 8 gezeigt.
Die Abgabeeffizienz der Hochdruckpumpe in Bezug auf die Motordrehzahl
ist nämlich
gewöhnlich
wie in 12 gezeigt. In 12 wird
die Abgabeeffizienz der Hochdruckpumpe niedrig, wenn die Motordrehzahl
eine hohe Drehzahl ist oder eine niedrige Drehzahl. Weil der verringerte
Anteil der Abgabemenge, der von der niedriger werdenden Abgabeeffizienz
herrührt,
mit der ersten Rückführungsgröße korrigiert
wird, wie in 8 gezeigt, wird der Bereich,
der durch den Schwellenwert 1 XPFH und den Schwellenwert 2 XPFL
festgelegt wird, festgelegt, um mit größer werdender und kleiner werdender
Drehzahl größer zu werden.
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Als
nächstes
werden, wenn der vorbestimmte Bereich basierend auf der Abgabemenge
der Hochdruckpumpe geändert
wird, der Schwellenwert 1 XPFH und der Schwellenwert 2 XPFL festgelegt, wie
beispielsweise in 9 gezeigt.
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Die
Abgabemenge der Hochdruckpumpe in Bezug auf das Überlaufventilansteuertiming
ist nämlich
gewöhnlich
wie in 11 gezeigt. Hier zeigt 11 das
Verfahren, in dem das Überlaufventil
geschlossen wird und der Hochdruckkraftstoff von der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 in
den Kraftstoffverteiler 12 während der ersten Hälfte der
Kraftstoffabgabedauer entnommen wird (erste Hälfte Abgabe, letzte Hälfte Entlastung).
In 11 ist, wenn die Hochdruckpumpenabgabemenge groß oder klein
ist, die Änderungsmenge
der Hochdruckpumpenabgabemenge gering in Bezug auf die Änderungsmenge des ÜberlaufventilAnsteuertimings.
Wenn nämlich Schwankungen
und Variationen, die von der Abgabemenge stammen, auftreten, wird
ihr Einfluss (Schwankungen und Variationen) auf das ÜberlaufventilAnsteuertiming
größer. Aus
diesem Grund wird der Bereich, der durch den Schwellenwert 1 XPFH und
den Schwellenwert 2 XPFL festgelegt wird, festgelegt, um
größer zu werden
wenn die Abgabemenge der Hochdruckpumpe größer oder kleiner wird.
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Als
nächstes,
wenn der vorbestimmte Bereich basierend auf dem Kraftstoffdruck
geändert wird,
werden der Schwellenwert 1XPFH und der Schwellenwert 2 XPFL festgelegt,
wie in 10 beispielhaft gezeigt.
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Die
Abgabeeffizienz der Hochdruckpumpe in Bezug auf den Kraftstoffdruck
PF ist nämlich
gewöhnlich
wie in 12 gezeigt.
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In 12 wird
die Abgabeeffizienz niedriger, wenn der Kraftstoffdruck PF höher wird.
Weil der verringerte Anteil der Abgabemenge, der von der niedriger
werdenden Abgabeeffizienz herrührt,
durch die erste Rückführungsgröße korrigiert
wird, wie in 10 gezeigt, wird der Bereich,
der durch den Schwellenwert 1 XPFH und den Schwellenwert 2 XPFL
festgelegt wird, größer, wenn
der Kraftstoffdruck PF höher
wird.
-
Hier
können
der Schwellenwert 1 XPFH und der Schwellenwert 2 XPFL unter Verwendung
der 7 bis 10 als jeweilige Tabellen herangezogen
werden oder sie können
unter Verwendung von 7 bis 10 als
kollektive Zuordnung (Kennlinie) herangezogen werden.
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Auch
wenn der vorbestimmte Bereich basierend auf zwei oder mehr von der
Motordrehzahl, dem Abgabedruck der Hochdruckpumpe und dem Kraftstoffdruck
festgelegt wird, kann er aus dem Maximalwert, dem Minimalwert oder
einem Zwischenwert zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert des
vorbestimmten Bereichs ausgewählt
werden, der durch die obigen Bedingungen festgelegt wird. Der Maximalwert
kann nämlich
ausgewählt
werden, um die Beeinträchtigungen
oder Schwankungen und Variationen, die von der Abgabemenge der Hochdruckpumpe
herstammen, zu unterdrücken.
Der Minimalwert kann ausgewählt
werden, um Schwankungen und Variationen, die von dem Ansteuertiming
des Überlaufventils
herstammen, zu unterdrücken,
oder ein Wert kann dazwischen gewichtet festgelegt werden.
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Auf
diese Weise ist gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung durch Ändern
des vorbestimmten Bereichs basierend auf mindestens einem von der
Motordrehzahl, der Abgabemenge der Hochdruckpumpe und dem Kraftstoffdruck,
ein Bestimmen zwischen der ersten Rückführungsgröße und der zweiten Rückführungsgröße ansprechend
auf die Fahrbedingung möglich.
Als ein Ergebnis kann der Kraftstoffdruck innerhalb der Akkumulationskammer exakt
auf einen vorbestimmten Druck gesteuert werden und eine von einer
Verschlechterung der Verbrennung der Brennkraftmaschine herrührende Verschlechterung
der Fahrbarkeit des Fahrzeugs und Verschlechterung des Abgases können verhindert werden.
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Dritte Ausführungsform
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In
den ersten und zweiten Ausführungsformen
kann das Kraftstoffsystem als abnormal bestimmt werden, wenn die
zweite Rückführungsgröße von einem
im Voraus angenommenen gewöhnlich
erreichbaren vorbestimmten Bereich abweicht.
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Der
Betrieb gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 1 bis 5 und 13 beschrieben.
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In 13 wird
als erstes im Schritt S1301 bestimmt, ob die zweite Rückführungsgröße größer ist
als ein Schwellenwert 3 XPFHF. Wenn hier die zweite Rückführungsgröße größer ist
als der Schwellenwert 3 XPFHF (d.h. JA), wird im Schritt 1303 bestimmt,
dass es einen Fehler im Kraftstoffsystem gibt und eine Fehlersicherung
wird im Schritt 1304 ausgeführt.
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Wenn
die zweite Rückführungsgröße im Schritt 1301 nicht
größer ist
als der Schwellenwert 3 XPFHF (d.h., NEIN), wird im Schritt S1302
bestimmt, ob die zweite Rückführungsgröße kleiner
ist als der Schwellenwert 4 XPFLF. Wenn hier die zweite Rückführungsgröße kleiner
ist als der Schwellenwert 4 XPFLF (d.h., JA), wird im Schritt S1303
bestimmt, dass es einen Fehler im Kraftstoffsystem gibt und eine
Fehlersicherung wird im Schritt S1304 ausgeführt. Wenn die zweite Rückführungsgröße nicht
kleiner ist als der Schwellenwert 4 XPFLF im Schritt S1302, endet
die Verarbeitung ohne zu bestimmen, dass es einen Fehler gibt.
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Als
nächstes
wird das Verhalten der zweiten Rückführungsgröße in dem
Kraftstoffdrucksteuergerät
der Zylindereinspritz-Brennkraftmaschine,
die wie oben beschrieben konfiguriert ist, unter Bezugnahme auf 14 beschrieben.
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In 14 wird
nämlich,
wenn die erste Rückführungsgröße größer ist
als der durch den Ausdruck (A) berechnete Wert, eine Größe gleich
oder größer als
der Schwellenwert 1 XPFH umgesetzt zu der zweiten Rückführungsgröße, und
wenn die erste Rückführungsgröße kleiner
ist als der des im Ausdruck (B) berechnete Wert, wird eine Größe gleich oder
kleiner als der Schwellenwert 2XPFL in die zweite Rückmeldung
umgewandelt.
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Hier
wird in 14 bestimmt, dass es einen Fehler
im Kraftstoffsystem an der Stelle gibt, an der die zweite Rückführungsgröße kleiner
ist als der Schwellenwert 4 XPFLF, und es wird eine Fehlersicherung
während
dieser Dauer ausgeführt.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass 14 das
Verfahren zeigt, bei dem das Überlaufventil 33 geschlossen
ist und der Hochdruckkraftstoff aus der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 in
dem Kraftstoffverteiler 12 während der ersten Hälfte der
Kraftstoffabgabedauer abgegeben wird (erste Hälfte Abgabe, zweite Hälfte Enlastung).
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Auf
diese Weise kann durch Bestimmen, dass das Kraftstoffsystem abnormal
ist und durch Ausführen
der Fehlersicherung, wenn die zweite Rückführungsgröße von dem zuvor angenommenen gewöhnlich erzielbaren
vorbestimmten Bereich abweicht, vermieden werden, dass der Kraftstoffdruck bedingt
durch eine Fehlkorrektur abnormal wird. Demnach kann eine Verschlechterung
der Fahrbarkeit des Automobils und eine Verschlechterung des Abgases
resultierend aus einer Verschlechterung der Verbrennung der Brennkraftmaschine
vermieden werden.
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Die
in den ersten bis dritten Ausführungsformen
beschriebene Hochdruckkraftstoffpumpe war eine, bei der der Ansaugpfad
und der Entlastungspfad des Kraftstoffs separat angeordnet waren,
aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese beschränkt und
kann auch auf eine Hochdruckkraftstoffpumpe angewendet werden, bei
der der Ansaugpfad und der Entlastungspfad des Kraftstoffs integral
angeordnet sind, so dass das Überlaufventil
durch eine Kolbenstange (Plunger) geöffnet/geschlossen wird.
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Auch
ist die vorliegende Erfindung nicht auf den in den ersten bis dritten
Ausführungsformen
beschriebenen Zylindereinspritzzündkerzenottomotor beschränkt und
kann auch auf verschiedene Brennkraftmaschinen wie einen kompressionsgezündeten Dieselmotor
angewendet werden.