Es
gibt bekannte Akkumulatorkraftstoffeinspritzsteuersysteme für Common-Rail-Dieselverbrennungsmotoren
von Automobilen, die mit einem Steuerelement, einer Common-Rail
und einer Kraftstoffpumpe ausgestattet sind. Die Common-Rail dient
als ein Akkumulator, zu dem Kraftstoff zugeführt wird, und bei einem hohen
Druck akkumuliert bzw. angesammelt wird. Das Steuerelement arbeitet,
um die Kraftstoffpumpe zu steuern, um den Kraftstoff von einem Kraftstoffbehälter anzusaugen
und ihn zu der Common-Rail so zuzuführen, dass der Druck des Kraftstoffs
in der Common-Rail mit einem Ziellevel in Übereinstimmung gebracht werden
kann. Solch eine Art eines Kraftstoffeinspritzsteuersystems begegnet jedoch
einer Schwierigkeit des Einstellens eines tatsächlichen Drucks des Kraftstoffs
in der Common-Rail auf das Ziellevel, wenn der Druck in der Common-Rail
das Ziellevel in einem Übergangsmodus
eines Motorbetriebs überschritten
hat, der eine Änderung
des Ziellevels erfordert.
Um
das vorstehende Problem zu verringern, lehrt die Japanische Erstveröffentlichung
Nr. 2002-371940 ein Ableiten des Kraftstoffs von der Common-Rail
zurück
zu dem Kraftstoffbehälter
durch ein Druck verringerndes Ventil, wenn der Druck in der Common-Rail
das Ziellevel überschritten
hat, wodurch der Druck in der Common-Rail auf das Ziellevel verringert
wird.
In
vergangenen Jahren wurden Ansaugdosierkraftstoffpumpen vorgeschlagen,
die die Kraftstoffmenge, die in sie angesaugt wird, regulieren können, um
die Kraftstoffmenge zu bestimmen, die zu der Common-Rail zugeführt wird.
Zum Beispiel offenbart die Japanische Patenterstveröffentlichung
Nr. 2002-130026 solch eine Art einer Kraftstoffpumpe. Die Ansaugdosierkraftstoffpumpen
sind entwickelt, um die Kraftstoffmenge, die angesaugt worden ist, auszulassen
wie sie ist. Deshalb kann es dazu führen, wenn das Fahrzeug stark
verzögert
wird, dass der Druck in der Common-Rail stark über das Ziellevel ansteigt.
Im
Speziellen, wenn das Gaspedal schnell von einer vollständig niedergedrückten Position
(das heißt
von einer Vollgasposition) freigegeben bzw. losgelassen wird, wird
die Ansaugdosierkraftstoffpumpe gesteuert, um die Kraftstoffmenge
zu der Common-Rail auszulassen, die als eine Menge bestimmt worden
ist, die für
den Verbrennungsmotor erfordert ist, der bei einem Hochlastbereich
läuft,
unmittelbar bevor das Gaspedal freigegeben worden ist. Nachdem das
Gaspedal freigegeben worden ist, wird die Ansaugdosierkraftstoffpumpe
gesteuert, um die Kraftstoffmenge zu verringern, die zu der Common-Rail
zugeführt
wird. Jedoch wird die Kraftstoffmenge, die schon in die Kraftstoffpumpe
angesaugt worden ist, unmittelbar bevor das Gaspedal freigegeben
worden ist, zu der Common-Rail zugeführt wie sie ist, sogar nachdem
das Gaspedal losgelassen worden ist. In solch einem Fall, wenn der
Kraftstoff aufgrund der Freigabe des Gaspedals nicht mehr in den
Verbrennungsmotor eingespritzt wird, führt der Kraftstoff, der zu
der Common-Rail zugeführt
wird, zu einem unerwünschten
Anstieg des Drucks in der Common-Rail.
Wenn
der Druck in der Common-Rail das Ziellevel um einen bestimmten Wert überschreitet, arbeitet
das System, wie es gemäß der vorstehenden Veröffentlichung
Nr. 2002-371940 gelehrt wird, um den Druck in der Common-Rail durch
das druckverringernde Ventil zu verringern. Wenn jedoch das Ziellevel
des Drucks in der Common-Rail schon nahe einer oberen Grenze eines
widerstehenden Drucks bzw. Widerstandsdrucks der Common-Rail ist,
kann dies bewirken, dass der Druck in der Common-Rail die obere
Grenze erreicht, bevor das druckverringernde Ventil geöffnet wird.
Die Japanische Erstveröffentlichung
Nr. 2003-307149 offenbart auch solch eine Art eines Kraftstoffeinspritzsteuersystems.
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
Es
ist deshalb eine Hauptaufgabe der Erfindung die Nachteile des Stands
der Technik zu vermeiden.
Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem
vorzusehen, das entwickelt ist, um einen unerwünschten Anstieg des Kraftstoffdrucks
in einem Kraftstoffakkumulator zu beseitigen.
Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem vorgesehen,
das für Automobil-Common-Rail-Dieselmotoren
verwendet werden kann. Das Kraftstoffeinspritzsteuersystem hat:
(a) eine Kraftstoffpumpe, die arbeitet, um Kraftstoff anzusaugen
und auszulassen; (b) einen Akkumulator, in dem der Kraftstoff, der
von der Kraftstoffpumpe ausgelassen wird, bei einem bestimmten Druck
akkumuliert werden soll; (c) ein Kraftstoffeinspritzelement, das
arbeitet, um den Kraftstoff einzuspritzen, der innerhalb des Akkumulators
akkumuliert ist, und (d) ein Steuerelement, das arbeitet, um zu schätzen, ob
eine Kraftstoffmenge, die zu dem Akkumulator zugeführt werden
soll, die Menge, die beim Einspritzen des Kraftstoffs von dem Kraftstoffeinspritzelement
von dem Akkumulator ausgelassen werden soll, um eine bestimmte Menge übersteigt
oder nicht. Wenn geschätzt
wird, dass die Kraftstoffmenge, die zu dem Akkumulator zugeführt werden
soll, diejenige, die von dem Akkumulator ausgelassen werden soll,
um die bestimmte Menge übersteigt,
arbeitet das Steuerelement, um den Kraftstoff von dem Akkumulator
auszulassen, um den Druck in dem Akkumulator in einen zulässigen Bereich
zu bringen.
Wenn
das Fahrzeug zum Beispiel stark verzögert wird, so dass die Befehlsseinspritzmenge stark
verringert ist, kann eine Trägheitswelle
in einem Rohr, die sich von einem Auslass der Kraftstoffpumpe zu
einem Einlass des Akkumulators erstreckt, bewirken, dass ein überschüssiger Kraftstoff
zu dem Akkumulator zugeführt
wird, was zu einem unerwünschten
Anstieg des Drucks innerhalb des Akkumulators führt. Wenn vor dem unerwünschten
Anstieg des Drucks innerhalb des Akkumulators erwartet wird, dass
die Kraftstoffmenge, die zu dem Akkumulator zugeführt werden
soll, diejenige übersteigt, die
von dem Akkumulator ausgelassen werden soll, leitet das System den
Kraftstoff von dem Akkumulator ab, um den Druck innerhalb des Akkumulators
bei einem gewünschten
Level zu halten.
In
der bevorzugten Form der Erfindung kann die Kraftstoffpumpe von
einer Ansaugdosierart sein, die entwickelt ist, um die Kraftstoffmenge
zu regulieren, die in sie angesaugt wird, um die Kraftstoffmenge
zu bestimmen, die von dieser ausgelassen wird.
Das
Steuerelement bestimmt eine Befehlseinspritzmenge, die eine Kraftstoffmenge
ist, die von dem Kraftstoffeinspritzelement zyklisch eingespritzt
bzw. zerstäubt
werden soll. Das Steuerelement bestimmt, ob eine Eingabe-zu-Ausgabe-Kraftstoffdifferenz,
das heißt
eine Differenz zwischen der Kraftstoffmenge, die zu dem Akkumulator
zugeführt werden
soll, und derjenigen, die von dem Akkumulator beim Zerstäuben des
Kraftstoffs von dem Kraftstoffeinspritzelement ausgelassen werden
soll, größer ist
als die bestimmte Menge oder nicht. Die Eingabe-zu-Ausgabe-Kraftstoffdifferenz
wird auf Basis einer Befehlseinspritzmengenvariation bestimmt, die eine
Variation der Befehlseinspritzmenge, wie sie nach einem Ansaugzyklus
der Kraftstoffpumpe bestimmt wird, um den Kraftstoff in diese anzusaugen, von
der Befehlseinspritzmenge ist, wie sie unmittelbar vor dem Ansaugzyklus
der Kraftstoffpumpe bestimmt wird.
Die
Befehlseinspritzvariation kann auf Basis einer Differenz zwischen
der Befehlseinspritzmenge, wie sie bestimmt wird, wenn die Kraftstoffmenge,
die in einem gegenwärtigen
Pumpzyklus der Kraftstoffpumpe zu der Common-Rail zugeführt werden
soll, als die Kraftstoffmenge bestimmt wurde, die in die Kraftstoffpumpe
in einem vorherigen Pumpzyklus angesaugt werden sollte, und der
Befehlseinspritzmenge bestimmt werden, wie sie in dem gegenwärtigen Pumpzyklus
bestimmt wird.
Das
Steuerelement kann als die Eingabe-zu-Ausgabe-Kraftstoffvariation eine Differenz zwischen
der Summe der Befehlseinspritzmenge, wie sie in dem vorherigen Pumpzyklus
bestimmt worden ist, und der Kraftstoffmenge, die von dem Einspritzelement
beim Zerstäuben
der Befehlseinspritzmenge abgeleitet werden soll, wie sie in dem
vorherigen Pumpzyklus bestimmt worden ist, und der Summe der Befehlseinspritzmenge,
wie sie in dem gegenwärtigen
Pumpzyklus bestimmt worden ist, und der Kraftstoffmenge bestimmen,
die von dem Kraftstoffeinspritzelement beim Zerstäuben der
Befehlseinspritzmenge abgeleitet werden soll, wie sie in dem gegenwärtigen Pumpzyklus
bestimmt worden ist.
Das
Steuerelement arbeitet, um einen tatsächlichen Wert des Drucks innerhalb
des Akkumulators abzufragen, und um auch einen Zielwert des Drucks
innerhalb des Akkumulators zu bestimmen. Das Steuerelement steuert
einen Betrieb der Kraftstoffpumpe, um den abgefragten tatsächlichen
Wert des Drucks innerhalb des Akkumulators in Übereinstimmung mit dem Zielwert
zu bringen. Das Steuerelement bestimmt die Kraftstoffmenge, die
zu der Common-Rail zugeführt
werden soll, auf Basis einer Differenz zwischen dem abgefragten
tatsächlichen Wert
und dem Zielwert des Drucks in dem Akkumulator und der Befehlseinspritzmenge.
Das Steuerelement bestimmt die Eingabe-zu-Ausgabe-Kraftstoffdifferenz
durch Subtrahieren wenigstens der Befehlseinspritzmenge, wie sie
in dem gegenwärtigen Pumpzyklus
bestimmt worden ist, von der Kraftstoffmenge, die zu der Common-Rail
zugeführt
werden soll, wie sie in dem vorhergehenden Pumpzyklus bestimmt worden
ist.
Das
Steuerelement kann als die Eingabe-zu-Ausgabe-Kraftstoffdifferenz eine Differenz zwischen
einem Wert der Kraftstoffmenge, die zu der Common-Rail zugeführt werden
soll, wie sie in dem vorherigen Pumpzyklus bestimmt worden ist,
und dem Wert der Kraftstoffmenge bestimmen, wie sie in dem gegenwärtigen Pumpzyklus
bestimmt worden ist.
Das
Steuerelement kann einen Wert des Drucks innerhalb des Akkumulators
auf Basis der Eingabe-zu-Ausgabe-Kraftstoffdifferenz
schätzen. Das
Steuerelement kann eine Schätzung,
ob die Kraftstoffmenge, die zu dem Akkumulator zugeführt werden
soll, diejenige, die von dem Akkumulator beim Zerstäuben des
Kraftstoffs von dem Kraftstoffeinspritzelement ausgelassen werden
soll, um die bestimmte Menge überschreitet
oder nicht, als eine Schätzung
erreichen, ob der geschätzte
Wert des Drucks innerhalb des Akkumulators auf einen Wert nahe einer
bestimmten oberen Grenze ansteigt oder nicht.
Das
System hat des Weiteren ein Druck verringerndes Ventil, das entwickelt
ist, um den Kraftstoff von dem Akkumulator zurück zu einem Kraftstoffbehälter abzuleiten.
Das Steuerelement öffnet
das Druck verringernde Ventil, um den Druck in dem Akkumulator in
den zulässigen
Bereich zu bringen.
Das
Steuerelement kann alternativ ein Auslassen des Kraftstoffs von
dem Akkumulator durch Öffnen
des Kraftstoffeinspritzelements zu einer Zeit erreichen, die eine
Erzeugung einer Drehmomentausgabe eines Verbrennungsmotors nicht
störend beeinflusst,
in den das Kraftstoffeinspritzelement den Kraftstoff einspritzt.
Das
Kraftstoffeinspritzelement wird verwendet, um den Kraftstoff in
einen Automobilverbrennungsmotor einzuspritzen. Das Steuerelement
bestimmt die Befehlseinspritzmenge in einem Zyklus auf Basis einer
Position eines Gaspedals und auch einer Kraftstoffmenge, die von
dem Akkumulator ausgelassen werden soll, um den Druck in dem Akkumulator
in den zulässigen
Bereich zu bringen. Das Steuerelement bestimmt die Summe der Befehlseinspritzmenge
und der Kraftstoffmenge, die von dem Akkumulator ausgelassen werden
soll, als eine Kraftstoffmenge, die von dem Kraftstoffeinspritzelement
eingespritzt bzw. zerstäubt
werden soll.
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
Die
vorliegende Erfindung wird vollständiger verstanden von der detaillierten
Beschreibung, die nachstehend gegeben ist, und von den begleitenden Zeichnungen
der bevorzugten Ausführungsformen der
Erfindung, die jedoch nicht herangezogen werden sollten, um die
Erfindung auf die spezifischen Ausführungsformen zu beschränken, sondern
nur zur Erklärung
und zum Verständnis
vorhanden sind.
In
den Zeichnungen ist/sind:
1 ein
Blockdiagramm, das ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
2(a) und 2(b) vertikale
Schnittansichten, die Ansaug- und Auslassschübe eines ersten und eines zweiten
Kolbens eines Plungers einer Kraftstoffpumpe zeigen;
3 eine
Längsschnittansicht,
die eine interne Struktur eines Kraftstoffeinspritzelements zeigt;
4 ein
Blockdiagramm, das logische Funktionen einer elektronischen Steuereinheit
des Kraftstoffeinspritzsteuersystems von 1 zeigt;
5(a) ein Zeitablaufdiagramm, das eine Zeitsequenz
zeigt, bei der eine elektronische Steuereinheit des Kraftstoffeinspritzsteuersystems
von 1 die Kraftstoffmenge berechnet, die von einer Kraftstoffpumpe
zu einer Common-Rail zugeführt werden
soll;
5(b) ein Zeitablaufdiagramm, das Ansaug- und Auslasszyklen
von Pumpoperationen eines ersten Kolbens eines Plungers einer Hochdruckpumpe
zeigt;
5(c) ein Zeitablaufdiagramm, das Ansaug- und Auslasszyklen
von Pumpoperationen eines zweiten Kolbens eines Plungers einer Hochdruckpumpe
zeigt;
5(d) bis 5(g) Zeitablaufdiagramme, die
Einspritzzeitabstimmungen zeigen, bei denen Kraftstoff in erste
bis vierte Zylinder #1 bis #4 eines Verbrennungsmotors zerstäubt bzw.
eingespritzt wird.
6 ein
Flussdiagramm eines Programms, das durch eine elektronische Steuereinheit
des Kraftstoffeinspritzsteuersystems von 1 ausgeführt werden
soll, um die Kraftstoffmenge zu erhöhen, die von einer Common-Rail ausgelassen
werden soll;
7(a) ein Zeitablaufdiagramm, das eine Änderung
des Kraftaufwands einer Fahrzeugbedienperson auf ein Gaspedal zeigt;
7(b) ein Zeitablaufdiagramm, das eine Änderung
der Befehlseinspritzmenge zeigt;
7(c) ein Zeitablaufdiagramm, das Ansaug- und Auslasszyklen
von Pumpoperationen eines ersten Kolbens eines Plungers einer Hochdruckpumpe
zeigt;
7(d) ein Zeitablaufdiagramm, das Ansaug- und Auslasszyklen
von Pumpoperationen eines zweiten Kolbens eines Plungers einer Hochdruckpumpe
zeigt;
7(e) ein Zeitablaufdiagramm, das eine Änderung
der Kraftstoffmenge zeigt, die von einer Kraftstoffpumpe zugeführt wird;
7(f) ein Zeitablaufdiagramm, das eine Änderung
des Kraftstoffdrucks innerhalb einer Common-Rail zeigt;
8(a) und 8(b) Zeitablaufdiagramme in
der zweiten Ausführungsform
der Erfindung, die eine Änderung
des Kraftaufwands einer Fahrzeugbedienperson auf ein Gaspedal und
Einspritzzeitabstimmungen zeigen, bei denen ein Kraftstoffeinspritzelement
geöffnet
ist, um Kraftstoffdruck von einer Common-Rail abzuleiten;
9(a) und 9(b) Zeitablaufdiagramme in
der dritten Ausführungsform
der Erfindung, die eine Änderung
des Kraftaufwands einer Fahrzeugbedienperson auf ein Gaspedal und
von Einspritzzeitabstimmungen zeigen, bei dem ein Kraftstoffeinspritzelement
geöffnet
ist, um Kraftstoffdruck von einer Common-Rail abzuleiten;
10 ein
Flussdiagramm eines Programms in der vierten Ausführungsform
der Erfindung, das durch eine elektronische Steuereinheit eines
Kraftstoffeinspritzsteuersystems ausgeführt werden soll, um die Kraftstoffmenge
zu erhöhen,
die von einer Common-Rail ausgelassen werden soll; und
11 ein
Flussdiagramm eines Programms in der fünften Ausführungsform der Erfindung, das
durch eine elektronische Steuereinheit eines Kraftstoffeinspritzsteuersystems
ausgeführt
werden soll, um die Kraftstoffmenge zu erhöhen, die von einer Common-Rail
ausgelassen werden soll.
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit
Bezug auf die Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen sich auf
gleiche Teile in mehreren Ansichten beziehen, und insbesondere mit
Bezug auf 1, ist ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung gezeigt, das als ein Common-Rail-Einspritzsystem (auch als ein Akkumulatoreinspritzsystem
bezeichnet) entwickelt ist, das arbeitet, um ein Einspritzen von
Kraftstoff in Dieselmotoren zu steuern.
Eine
Kraftstoffpumpe 10 arbeitet, um den Kraftstoff aus einem
Kraftstoffbehälter 2 herauszupumpen
und ihn zu einer Common-Rail 30 durch einen Zuführweg 21 hindurch
zuzuführen.
Die Kraftstoffpumpe 10 besteht im Wesentlichen aus einer Niederdruckpumpe 11,
einem Dosierventil 12 und einer Hochdruckpumpe 15.
Die Niederdruckpumpe 11 arbeitet, um den Kraftstoff von
dem Kraftstoffbehälter 2 zu
pumpen. Das Dosierventil 12 ist stromabwärts der
Niederdruckpumpe 11 angeordnet und arbeitet, um eine Fluidverbindung
zwischen der Niederdruckpumpe 11 und der Hochdruckpumpe 15 herzustellen oder
zu blockieren. Die Hochdruckpumpe 15 arbeitet, um den Kraftstoff,
der durch die Niederdruckpumpe 11 gepumpt wird, zu der
Common-Rail 30 zu liefern. Die Hochdruckpumpe 15 hat
einen Plunger 18, der mit einem ersten Kolben 16 und
einem zweiten Kolben 17 ausgestattet ist, der diametral
dem ersten Kolben 16 gegenüberliegt bzw. entgegengesetzt
ist. Der Zuführweg 21 ist
mit einem ersten Weg 13 und einem zweiten Weg 14 gekoppelt,
die sich von einem Auslass des Dosierventils 12 parallel
zueinander erstrecken. Der erste Kolben 16 des Plungers 18 arbeitet, um
den Kraftstoff von dem ersten Weg 13 anzusaugen. Der zweite
Kolben 17 arbeitet, um den Kraftstoff von dem zweiten Weg 14 anzusaugen.
Der Plunger 18 hat in sich eine Innenkammer 19 ausgebildet,
in der eine Drehwelle 20 angeordnet ist, die mit einer Ausgabewelle
des Dieselmotors verbunden ist. Eine Drehung der Drehwelle 20 bewirkt,
dass der erste und zweite Kolben 16 und 17 abwechselnd
Hübe zwischen
dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt erfahren, wodurch der
Kraftstoff von dem ersten und dem zweiten Weg 13 und 14 nacheinander angesaugt
wird.
Im
Speziellen, wenn sich der zweite Kolben 17 zu dem unteren
Totpunkt bewegt, wie in 2(a) gezeigt
ist, wird der Kraftstoff von dem zweiten Weg 14 angesaugt.
Zu dieser Zeit bewegt sich der erste Kolben 16 zu dem oberen
Totpunkt, wodurch der Kraftstoff außerhalb der Hochdruckpumpe 15 durch den
ersten Weg 13 hindurch unter Druck gesetzt und geliefert
wird. Alternativ, wenn der erste Kolben 16 sich zu dem
unteren Totpunkt bewegt, wie in 2(b) gezeigt
ist, wird der Kraftstoff von dem ersten Weg 13 angesaugt,
während
der zweite Kolben 17 sich zu dem oberen Totpunkt bewegt,
wodurch der Kraftstoff außerhalb
der Hochdruckpumpe 15 durch den zweiten Weg 14 unter
Druck gesetzt und geliefert wird.
Mit
nochmaligem Bezug auf 1 verbinden sich der erste und
zweite Weg 13 und 14 bei ihren stromabwärtigen Enden
zu dem Zuführweg 21. Rückschlagventile 22 und 23 sind
in dem ersten und zweiten Weg 13 und 14 angeordnet,
um Rückströmungen des
Kraftstoffs zu vermeiden, wenn sich der erste und zweite Kolben 16 und 17 zu
dem oberen Totpunkt oder dem unteren Totpunkt bewegen.
Die
Kraftstoffmenge, die von der Kraftstoffpumpe 10 ausgelassen
wird, hängt
von der Kraftstoffmenge ab, die in sie angesaugt worden ist (das
heißt der
Kraftstoffmenge, die in die Hochdruckpumpe 15 eingeleitet
wird). Im Speziellen wird das Eintreten des Kraftstoffs in die Hochdruckpumpe 15 durch Öffnen des
Dosierventils 12 während
eines Hubs des ersten Kolbens 16 oder des zweiten Kolbens 17 zu
dem unteren Totpunkt erreicht. Die Kraftstoffmenge, die in die Hochdruckpumpe 15 angesaugt
wird, wird durch die Zeitabstimmung bestimmt, bei der das Dosierventil 12 geschlossen
ist. In anderen Worten gesagt, hängt
die Kraftstoffmenge, die außerhalb
der Kraftstoffpumpe 10 geliefert wird, von der Zeitabstimmung ab,
bei der das Dosierventil 12 geschlossen ist.
Der
Kraftstoff, der in der Common-Rail 30 akkumuliert ist,
wird zu Kraftstoffeinspritzelementen 40 durch Hochdruckkraftstoffwege 32 hindurch
zugeführt.
Die Kraftstoffeinspritzelemente 40 sind zum Beispiel als
jeweils eines für
einen von 4 Zylindern des Dieselmotors vorgesehen. Die interne Struktur von
jedem der Kraftstoffeinspritzelemente 40 ist in 3 dargestellt.
Das
Kraftstoffeinspritzelement 40 hat eine Düsennadel 44,
die innerhalb einer zylindrischen Nadelkammer 42 angeordnet
ist, die in einem Kopfabschnitt des Einspritzelements 40 ausgebildet
ist. Die Düsennadel 44 ist
gleitbar in einer Axialrichtung des Kraftstoffeinspritzelements 40.
Wenn die Düsennadel 44 auf
einen ringförmigen
Sitz 46 gesetzt ist, der an einer Innenwand des Kopfs des
Kraftstoffeinspritzelements 40 ausgebildet ist, blockiert
sie eine Fluidverbindung zwischen der Nadelkammer 42 und
einer Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors. Alternativ, wenn
die Düsennadel 44 von
dem ringförmigen
Sitz 46 weg bewegt bzw. entfernt ist, stellt sie die Fluidverbindung
zwischen der Nadelkammer 42 und der Verbrennungskammer
des Verbrennungsmotors her. Die Nadelkammer 42 wird mit
dem Kraftstoff von der Common-Rail 30 durch den Hochdruckkraftstoffweg 32 hindurch
versorgt.
Eine
Gegendruckkammer 50 ist hinter einem Ende der Düsennadel 44 gegenüber ihrem
Kopf definiert. Die Gegendruckkammer 50 wird mit dem Kraftstoff
von der Common-Rail 30 durch
den Hochdruckkraftstoffweg 32 versorgt. Eine Nadelfeder 48 (zum Beispiel
eine Druckfeder) ist an einem Mittelabschnitt der Düsennadel 44 angeordnet,
um die Düsennadel 44 so
zu drängen,
dass ihr Kopf fortlaufend an dem ringförmigen Sitz 46 anliegt.
Mit
nochmaligem Bezug auf 1 ist jedes der Kraftstoffeinspritzelemente 40 mit
dem Kraftstoffbehälter 2 durch
einen Niederdruckkraftstoffweg 34 verbunden. Der Niederdruckkraftstoffweg 34 ist
mit der Gegendruckkammer 50 durch eine Öffnung bzw. Mündung 52 hindurch
gekoppelt, wie in 3 dargestellt ist. Die Öffnung 52 wird
selektiv durch einen Ventilkörper 54 geöffnet oder
geschlossen. Im Speziellen, wenn der Ventilkörper 54 die Öffnung 52 schließt, blockiert
er die Fluidverbindung zwischen der Gegendruckkammer 50 und
dem Niederdruckkraftstoffweg 34, während, wenn der Ventilkörper 54 die Öffnung 52 öffnet, er
die Fluidverbindung zwischen der Gegendruckkammer 50 und
dem Niederdruckkraftstoffweg 34 herstellt.
Der
Ventilkörper 54 wird
durch eine Ventilfeder 56 gedrängt, um die Öffnung 52 zu
schließen. Wenn
ein Solenoid 58 erregt wird, produziert es eine magnetische
Anziehung, um den Ventilkörper 54 von der Öffnung 52 weg
zu heben bzw. weg zu bewegen.
Wenn
das Solenoid 58 nicht erregt ist, wird bewirkt, dass der
Ventilkörper 54 durch
Federdruck gedrängt
wird, wie er durch die Ventilfeder 56 produziert wird,
um die Öffnung 52 zu schließen. Dies
bewirkt, dass die Düsennadel 44 durch
die Nadelfeder 48 zu dem Kopf des Kraftstoffeinspritzelements 40 hin
gedrängt
wird, so dass die Düsennadel 44 auf den
ringförmigen
Sitz 46 gesetzt wird, um Düsenlöcher bzw. Einspritzlöcher 49 zu
schließen.
Wenn
das Solenoid 58 erregt ist, bewirkt es, dass der Ventilkörper 54 angezogen
oder angehoben wird, um die Öffnung 52 zu öffnen, so
dass der Hochdruck in der Gegendruckkammer 50 zu dem Niederdruckkraftstoffweg 34 durch
die Öffnung 52 hindurch strömt. Dies
bewirkt, dass der Druck innerhalb der Gegendruckkammer 50,
der auf die Düsennadel 44 wirkt,
niedriger wird als der innerhalb der Nadelkammer 42, der
auf die Düsennadel 44 wirkt.
Wenn diese Druckdifferenz, die die Düsennadel 44 aus Sicht
von 3 nach oben drängt,
größer wird
als der Druck, der durch die Nadelfeder 48 produziert wird,
der die Düsennadel 44 nach
unten drängt,
wird bewirkt, dass die Düsennadel 44 von
dem ringförmigen
Sitz 46 angehoben bzw. entfernt wird, um die Düsenlöcher 49 zu öffnen, wodurch
Strahlen von Kraftstoff produziert werden.
Das
Kraftstoffeinspritzsteuersystem hat auch, wie in 1 dargestellt
ist, ein Druck verringerndes Ventil 36, einen Kraftstoffdrucksensor 38, eine
elektronische Steuereinheit 60 und einen Beschleunigungshubsensor 64.
Das
Druck reduzierende Ventil 36 ist in einem Ende der Commmon-Rail 30 installiert
und arbeitet in einer offenen Position, um den Kraftstoff von der
Common-Rail 30 zu dem Niederdruckkraftstoffweg 34 abzuleiten,
um den Druck in der Common-Rail 30 zu verringern. Der Kraftstoffdrucksensor 38 arbeitet,
um den Druck (nachstehend auch als ein Common-Rail-Druck bezeichnet)
in der Common-Rail 30 zu messen, und um ein Signal, das
diesen anzeigt, zu der elektronischen Steuereinheit 60 auszugeben.
Der Beschleunigungshubsensor 64 arbeitet, um einen Hub
oder eine Position eines Gaspedals 62 zu messen, das durch
eine Fahrzeugbedienperson niedergedrückt wird, und um ein Signal,
das diesen/diese anzeigt, zu der elektronischen Steuereinheit 60 auszugeben.
Die elektronische Steuereinheit 60 ist von einer typischen
Struktur und besteht im Wesentlichen aus einer zentralen Verarbeitungseinheit
und Speichern. Die elektronische Steuereinheit 60 arbeitet,
um Ausgaben von verschiedenen Sensoren, eingeschlossen der Beschleunigungshubsensor 64 und
der Kraftstoffdrucksensor 38, zu empfangen, um Steuersignale
zu dem Druck verringernden Ventil 36, dem Dosierventil 12 und
den Kraftstoffeinspritzelementen 40 auszugeben.
4 zeigt
funktionelle Blöcke
der elektronischen Steuereinheit 60 für ein Steuern von Operationen
der Kraftstoffeinspritzelemente 40. In der Zeichnung sind
einige der Blöcke,
wie durch durchgehende Linien dargestellt ist, in der elektronischen
Steuereinheit 60 installiert. Die anderen Blöcke, wie
durch gestrichelte Linien dargestellt ist, sind Schaltkreise oder
Vorrichtungen, die außerhalb
der elektronischen Steuereinheit 60 angeordnet sind.
Im
Speziellen hat die elektronische Steuereinheit 60 einen
Einspritzbefehl produzierenden Block M1, einen Laufzeit- bzw. Dauerberechnungsblock
M2, einen Antriebsblock M3, einen Zieldruckberechnungsblock M4 und
einen Antriebsblock M5. Der Einspritzbefehl produzierende Block
M1 arbeitet, um eine Zielmenge (nachstehend auch als Befehlseinspritzmenge
bezeichnet) von Kraftstoff, die in den Dieselmotor eingespritzt
werden soll, auf Basis einer Pedalkraft oder Position des Gaspedals 62,
die durch den Beschleunigungshubsensor 64 gemessen wird,
und der Geschwindigkeit bzw. Drehzahl der Drehwelle 20 des
Verbrennungsmotors zu bestimmen, und um diese in der Form eines
Befehlssignals zu dem Laufzeitberechnungsblock M2 und dem Zieldruckberechnungsblock
M4 auszugeben. Der Laufzeitberechnungsblock M2 arbeitet, um die
Befehlseinspritzmenge zu analysieren, die durch das Befehlssignal
angezeigt wird, eine Laufzeit oder Zeitspanne zu berechnen, in der
jedes der Solenoide 58 der Kraftstoffeinspritzelemente 40 angeschaltet
werden soll, um die Düsenlöcher 49 zu öffnen, und
um diese zu dem Antriebsblock M3 auszugeben. Der Antriebsblock M3
arbeitet, um ein Antriebssignal zu produzieren und auszugeben, um
das Solenoid 58 von jedem der Kraftstoffeinspritzelement 40 für die Laufzeit
zu erregen, die durch den Laufzeitberechnungsblock M2 berechnet
worden ist.
Der
Zieldruckberechnungsblock M4 arbeitet, um die Befehlseinspritzmenge
und die Drehzahl des Verbrennungsmotors zu analysieren, und um einen Zielwert
des Drucks innerhalb der Common-Rail 30 zu bestimmen. Wenn
der Verbrennungsmotor in einem Leerlaufbetrieb ist, ist der Zieldruck
der Common-Rail 30 niedrig eingestellt, während, wenn
die Verbrennungsmotordrehzahl erhöht ist, der Zieldruck der Common-Rail 30 höher eingestellt
ist. Im Speziellen berechnet die elektronische Steuereinheit 60 einen
Einschaltzyklus eines Antriebssignals für ein Steuern des Betriebs
des Dosierventils 12 der Kraftstoffpumpe 10 durch
den PID (Proportional-Integral-Differential)-Steueralgorithmus,
um den Druck in der Common-Rail 30 in Übereinstimmung mit dem Zielwert
zu bringen, und gibt den berechneten Einschaltzyklus zu dem Antriebsblock
M5 aus. Der Antriebsblock M5 steuert dann den Betrieb des Dosierventils 12 der
Kraftstoffpumpe 10.
Die
Steuerung der Kraftstoffeinspritzung in den Verbrennungsmotor, die
durch die elektronische Steuereinheit 60 ausgeführt werden
soll, wird weiter mit Bezug auf 5(a) bis 5(g) beschrieben.
5(a) zeigt eine Sequenz von Zeiten, bei denen
die elektronische Steuereinheit 60 die Kraftstoffmenge
berechnet, die von der Kraftstoffpumpe 10 zu der Common-Rail 30 zugeführt werden
soll (das heißt,
die Kraftstoffmenge, die in die Kraftstoffpumpe 10 angesaugt
werden soll). 5(b) zeigt Ansaug- und Auslasszyklen
von Pumpoperationen des ersten Kolbens 16 des Plungers 18 der
Hochdruckpumpe 15. 5(c) zeigt
Ansaug- und Auslasszyklen von Pumpoperationen des zweiten Kolbens 17 des
Plungers 18 der Hochdruckpumpe 15. 5(d) bis 5(g) zeigen
Einspritzzeitabstimmungen, bei denen der Kraftstoff in erste bis
vierte Zylinder #1 bis #4 des Verbrennungsmotors zerstäubt bzw.
eingespritzt wird.
Wenn
entweder der erste Kolben 16 oder der zweite Kolben 17 begonnen
hat, sich von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt zu. bewegen, berechnet
die elektronische Steuereinheit 60 eine Zielmenge von Kraftstoff,
die durch die Kraftstoffpumpe 10 angesaugt werden soll,
und steuert die Öffnung des
Dosierventils 12 während
der Abwärtsbewegung des
ersten Kolbens 16 oder des zweiten Kolbens 17 zu
dem unteren Totpunkt hin, um die Kraftstoffmenge, die in die Kraftstoffpumpe 10 gesaugt
wird, in Übereinstimmung
mit dem Zielwert zu bringen.
Wenn
der Kraftstoff von dem ersten Kolben 16 zu der Common-Rail 30 ausgelassen
wird, öffnet die
elektronische Steuereinheit 60 eines von zwei vorausgewählten von
den Kraftstoffeinspritzelementen 40, um den Kraftstoff
in den dritten Zylinder #3 oder den vierten Zylinder des Verbrennungsmotors
einzuspritzen. In gleicher Weise, wenn der Kraftstoff von dem zweiten
Kolben 17 zu der Common-Rail 30 ausgelassen wird, öffnet die
elektronische Steuereinheit 60 eines der beiden anderen
von den Kraftstoffeinspritzelementen 40, um den Kraftstoff
in den ersten Zylinder #1 oder den zweiten Zylinder #2 des Verbrennungsmotors
einzuspritzen. Im Speziellen werden die Zeiten ausgewählt, bei
denen die Kraftstoffpumpe 10 den Kraftstoff zu der Common-Rail 30 zuführt, um
mit den jeweiligen Zeiten zusammenzupassen bzw. übereinzustimmen, bei denen
die Kraftstoffeinspritzelemente 40 den Kraftstoff in den
Verbrennungsmotor einsprühen
bzw. einspritzen.
Wenn
das Gaspedal 62 durch die Fahrzeugbedienperson plötzlich freigegeben
bzw. losgelassen wird, so dass das Fahrzeug stark verzögert wird,
arbeitet die elektronische Steuereinheit 60, um AUS-Signale
zu produzieren, um zu verhindern, dass die Kraftstoffeinspritzelemente
den Kraftstoff einspritzen. Unmittelbar nach solch einem Fall, wird
jedoch eine Kraftstoffmenge, die unmittelbar vor der Verzögerung des
Fahrzeugs berechnet und in die Kraftstoffpumpe 10 angesaugt
worden ist, zu der Common-Rail 30 zugeführt. In der Praxis umfasst
die Kraftstoffmenge, die tatsächlich
von der Kraftstoffpumpe 10 zu der Common-Rail 30 zugeführt wird,
unmittelbar nachdem die Kraftstoffeinspritzelemente 40 gestoppt
worden sind, die Summe von dem Kraftstoff, der unmittelbar vor der
starken Verzögerung
des Fahrzeugs schon in die Kraftstoffpumpe 10 angesaugt
worden ist, und dem Kraftstoff, der schon in einem Rohr zwischen
einem Auslass der Kraftstoffpumpe 10 und einem Einlass
der Common-Rail 30 bei der starken Verzögerung des Fahrzeugs vorhanden,
und der zu der Common-Rail 30 durch eine Welle mit hoher Trägheit innerhalb
des Rohrs übertragen
wird.
Wenn
das Gaspedal 62 plötzlich
von der vollständig
niedergedrückten
Position (das heißt
der Vollgasposition) freigegeben wird, um das Fahrzeug zu verzögern, ist
der Kraftstoffdruck innerhalb der Common-Rail 30 unmittelbar
bevor der Verzögerung nahe
einer oberen Grenze von dieser (das heißt einer oberen Widerstandsgrenze
der Common-Rail 30 bezüglich
des Kraftstoffdrucks). Die Zufuhr von Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe 10 zu
der Common-Rail 30 kann deshalb bewirken, dass der Druck
in der Common-Rail 30 die obere Grenze erreicht.
Die
elektronische Steuereinheit 60 ist so entwickelt, dass,
wenn erwartet wird, dass die Kraftstoffmenge, die in die Common-Rail 30 eingeleitet
wird, um eine bestimmte Menge größer ist
als die, die von der Common-Rail 30 ausgegeben wird, die
Letztere erhöht
wird. Diese Steuerung wird nachstehend im Detail beschrieben.
6 ist
ein Flussdiagramm von logischen Schritten oder eines Programms,
das/die durch die elektronische Steuereinheit 60 ausgeführt werden soll,
um die Kraftstoffmenge zu erhöhen,
die aus der Common-Rail 30 ausgelassen wird. Dieses Programm
wird in einem bestimmten Zyklus durchgeführt.
Nach
Beginn des Programms geht die Routine weiter zu Schritt 2,
wobei die Zielmenge (d.h., die Befehlseinspritzmenge) von Kraftstoff,
der in den Dieselmotor eingespritzt werden soll, durch den Einspritzbefehl
produzierenden Block M1 auf Basis der Position des Gaspedals 62,
die durch den Beschleunigungshubsensor 64 gemessen wird,
und der Drehzahl des Verbrennungsmotors unter Verwendung von zum
Beispiel einem bekannten Algorithmus bestimmt wird.
Die
Routine geht weiter zu Schritt 4, wobei die Befehlseinspritzmenge
und die Drehzahl des Verbrennungsmotors durch den Zieldruckberechnungsblock
M4 analysiert werden, um den Zielwert des Kraftstoffdrucks innerhalb
der Common-Rail 30 zu bestimmen.
Schritte 2 und 4 werden
synchron mit einer A/D-Umwandlung einer Ausgabe des Beschleunigungshubsensors 64 in
einem Zyklus von beispielsweise 8 ms durchgeführt. Der folgende Schritt 6 wird in
einem Zyklus eines bestimmten Kurbelwinkels (zum Beispiel 180°CA) durchgeführt. Es
ist ratsam, dass der Zyklus der Schritte 2 und 4 kürzer als
der von Schritt 6 ist.
Nach
Schritt 4 geht die Routine weiter zu Schritt 6,
wobei die Kraftstoffmenge, die in die Kraftstoffpumpe 10 angesaugt
werden soll, unter Verwendung des Zielwerts des Drucks in der Common-Rail 30 auf
Basis der Tatsache berechnet wird, dass der Kraftstoffdruck innerhalb
der Common-Rail 30, wie in 4 beschrieben
ist, in Übereinstimmung
mit dem Zielwert durch die Rückkopplung
der PID-Regelung gebracht wird. Im Speziellen umfasst die Kraftstoffmenge,
die in die Kraftstoffpumpe 10 angesaugt werden soll, die
folgenden Kraftstoffmengen.
- a) Die Befehlseinspritzmenge.
Diese wird durch den Integralterm des PID-Algorithmus in einem stetigen
Zustand bestimmt. Im Speziellen wird der Druck in der Common-Rail 30 durch
den Integralterm gesteuert, um einen geschätzten Druckabfall innerhalb
der Common-Rail 30 zu kompensieren, der von der Kraftstoffeinspritzung
von der Common-Rail 30 in dem Verbrennungsmotor kommt, Die
Befehlseinspritzmenge ist deshalb in dem Integralterm enthalten.
- b) Die Kraftstoffmenge, die in den Niederdruckkraftstoffweg 34 von
jedem von den Einspritzelementen 44 während der Einspritzung des
Kraftstoffs in den Verbrennungsmotor abgeleitet wird. Im Speziellen,
wenn die Düsennadel 44 von
jedem der Kraftstoffeinspritzelemente 40 von dem ringförmigen Sitz 46 wegbewegt
bzw. entfernt ist, wie in 3 dargestellt
ist, um das Einsprühen bzw.
Einspritzen von Kraftstoff von den Düsenlöchern 49 zu initiieren,
wird der Kraftstoff aus der Gegendruckkammer 50 durch die Öffnung 52 hindurch
zu dem Niederdruckkraftstoffweg 34 abgeleitet. Diese abgeleitete
Kraftstoffmenge wird durch den Integralterm in dem stetigen Zustand bestimmt.
- c) Die Kraftstoffmenge, die erfordert ist, um einen tatsächlichen
Druck innerhalb der Common-Rail 30 in Übereinstimmung mit dem Zielwert
zu bringen. Diese wird hauptsächlich
durch die Proportional- und Differentialsteuerung bzw. -regelung
bestimmt. Demzufolge wird in Schritt 6 die Summe von der
Kraftstoffmenge für
ein Kompensieren einer Druckdifferenz ΔPC (= Zieldruck in der Common-Rail 30 – tatsächlicher
Druck in der Common-Rail 30), der Befehlseinspritzmenge
und der abgeleiteten Kraftstoffmenge als die Kraftstoffmenge bestimmt,
die in die Kraftstoffpumpe 10 angesaugt werden soll (nachstehend
auch als pumpangesaugte Zielkraftstoffmenge bezeichnet). Die Kraftstoffmenge,
die die Druckdifferenz ΔPC
kompensiert, ist durch eine Beziehung ΔPC × V/E gegeben, wobei V die
Summe des Volumens eines Kraftstoffwegs ist, der sich von der Kraftstoffpumpe 10 zu
der Common-Rail 30 erstreckt, und des Volumens der Common-Rail 30, und
E der Volumenausdehnungskoeffizient des Kraftstoffs ist.
Nach
Schritt 6 geht die Routine weiter zu Schritt 8,
in dem die Kraftstoffeinspritzmenge und die Kraftstoffmenge, die
von dem Kraftstoffeinspritzelement 40 beim Einspritzen
des Kraftstoffs in den Verbrennungsmotor abgeleitet werden soll,
die in diesem Programmzyklus berechnet werden, von der pumpangesaugten
Zielkraftstoffmenge abgezogen werden, die in Schritt 6 zwei
Programmzyklen (das heißt
zwei Ansaugzyklen der Kraftstoffpumpe 10) vorher bestimmt
worden ist, um einen Wert A abzuleiten, Zusätzlich werden die Kraftstoffeinspritzmenge
und die abgeleitete Kraftstoffmenge, die in Schritt 6 zwei
Programmzyklen früher
verwendet worden sind, von der pumpangesaugten Kraftstoffmenge abgezogen,
die zwei Programmzyklen vorher in Schritt 6 bestimmt worden
ist, um einen Wert B abzuleiten. Der Grund, warum die pumpangesaugte
Kraftstoffmenge, die zwei Programmzyklen vorher bestimmt worden
ist, in Schritt 8 verwendet wird, ist der, dass die Kraftstoffmenge,
die von der Kraftstoffpumpe 10 zu der Common-Rail 30 bei
der gegenwärtigen
Einspritzzeitabstimmung ausgelassen werden soll, durch die Kraftstoffmenge
gegeben ist, die in die Kraftstoffpumpe 10 zwei Einspritzzyklen
(das heißt, zwei
Ansaugzyklen) vorher in die Kraftstoffpumpe 10 angesaugt
worden ist, wie von 5(a) bis 5(c) gesehen werden kann.
Der
Wert B repräsentiert
eine Differenz zwischen Kraftstoffmengen, die in die Common-Rail 30 hineinfließen und
von dieser ausströmen,
wie sie zwei Programmzyklen vorher berechnet worden sind, und ist
nicht immer Null (0). Wenn zum Beispiel der Druck in der Common-Rail 30,
der durch den Kraftstoffdrucksensor 38 gemessen wird, niedriger
ist als ein Zielwert, wird unter der Rückkopplungsregelung die Kraftstoffmenge,
die zu der Common-Rail 30 zugeführt werden soll, mehr als die
jeweilige erhöht,
die von der Common-Rail 30 ausgelassen werden soll. Der
Wert A repräsentiert
eine Differenz zwischen der Kraftstoffmenge, die von der Common-Rail 30 in
diesem Programmzyklus ausgelassen werden soll, und der Kraftstoffmenge,
die gerade zu der Common-Rail 30 in diesem Programmzyklus
zugeführt
werden soll.
Nach
Schritt 8 geht die Routine weiter zu Schritt 10,
in dem bestimmt wird, dass ein Überschuss ΔP des Kraftstoffdrucks
innerhalb der Common-Rail 30 von einer Abnahme der Kraftstoffmenge, die
von der Common-Rail 30 ausgelassen werden soll, wie sie
in dem gegenwärtigen
Ansaugzyklus der Kraftstoffpumpe (das heißt, dem gegenwärtigen Programmzyklus)
berechnet wird, von der Kraftstoffmenge herrührt, die von der Common-Rail 30 ausgelassen
werden soll, wie sie zwei Ansaugzyklen vorher berechnet worden ist.
Im Speziellen wird der Überschuss ΔP durch Umrechnen
bzw. Umwandeln einer Differenz zwischen den Werten A und B (das
heißt A-B)
in einen Anstieg des Kraftstoffdrucks innerhalb der Common-Rail 30 berechnet,
Die Verwendung der Differenz zwischen den Werten A und B ist für ein Berechnen
eines Anstiegs des Kraftstoffdrucks in der Common-Rail 30,
der durch eine Abnahme der Kraftstoffmenge verursacht wird, die
von der Common-Rail 30 ausgelassen werden soll. Der Wert
B hat, wie vorstehend beschrieben ist, einen Parameter, der die
Kraftstoffmenge repräsentiert,
die zweckmäßig verwendet
wird, um den Kraftstoffdruck innerhalb der Common-Rail 30 zu ändern. Die
Abnahme der Kraftstoffmenge, die von der Common-Rail 30, zwischen
der Zeit, wenn einer von dem ersten und dem zweiten Kolben 16 und 17 des
Plungers 18 der Kraftstoffpumpe 10 den Kraftstoff
angesaugt hat, und der Zeit ausgelassen werden soll, wenn der eine
von dem ersten und dem zweiten Kolben 16 und 17 solch einen
Kraftstoff zu der Common-Rail 30 zuführt, (das heißt, eine
Abnahme der Befehlseinspritzmenge) kann deshalb durch Subtrahieren
des Werts B von dem Wert A bestimmt werden. Der Überschuss ΔP wird durch Multiplizieren
der Differenz zwischen den Werten A und B (das heißt A-B)
mit dem Volumenausdehnungskoeffizienten E und durch Teilen von diesem durch
die Summe V des Volumens der Common-Rail 30 und des Volumens
des Kraftstoffwegs berechnet, der sich von der Kraftstoffpumpe 10 zu der
Common-Rail 30 erstreckt.
Die
Routine geht weiter zu Schritt 12, in dem bestimmt wird,
ob die Summe des Überschusses ΔP und der
Wert des Drucks innerhalb der Common-Rail 30, der durch
den Kraftstoffdrucksensor 38 gemessen wird, größer als
ein Kriterium oder bestimmter Wert β ist oder nicht, d.h. zum Beispiel
die obere Grenze des widerstehenden Drucks der Common-Rail 30 minus
einer vorausgewählten
Toleranz/Spanne α.
Falls eine NEIN-Antwort erhalten wird, dann endet die Routine. Alternativ,
falls eine JA-Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass die Kraftstoffmenge,
die zu der Common-Rail 30 hinzugeführt werden soll, um eine bestimmte
Menge größer ist
als die, die von der Common-Rail 30 ausgelassen werden
soll, dann geht die Routine weiter zu Schritt 14, wobei
die Differenz zwischen den Werten A und B (das heißt, A-B)
als die Menge C von Kraftstoff bestimmt wird, die von der Common-Rail 30 abgeleitet
werden soll.
Die
Routine geht weiter zu Schritt 16, in dem das Druck verringernde
Ventil 36 geöffnet
wird, um den Kraftstoff von der Common-Rail 34 um die Menge
C abzuleiten, die in Schritt 14 bestimmt worden ist. Die
Zeit, bei der das Druck verringernde Ventil 36 geöffnet werden
soll, und die Dauer, für
die das Druck verringernde Ventil 36 geöffnet gehalten werden soll, werden
vorzugsweise als Funktionen der Menge C und des Werts des Drucks
in der Common-Rail 30 bestimmt, der durch den Kraftstoffdrucksensor 38 gemessen
wird. Die Zeit, bei der das Druck verringernde Ventil 36 geöffnet werden
soll, ist vorzugsweise synchron mit einem Zuführen des Kraftstoffs zu der Common-Rail 30 von
der Kraftstoffpumpe 10 ausgewählt. Nach Beendigung des Ableitens
des Kraftstoffs von der Common-Rail 30 endet
die Routine.
Die
Operationen, wie sie vorstehend beschrieben sind, werden auch mit
Bezug auf 7(a) bis 7(f) beschrieben. 7(a) zeigt eine Änderung des Kraftaufwands einer
Fahrzeugbedienperson auf das Gaspedal 62. 7(b) zeigt eine Änderung der Befehlseinspritzmenge. 7(c) zeigt Ansaug- und Auslasszyklen von Pumpoperationen
des ersten Kolbens 16 des Plungers 18 der Hochdruckpumpe 15. 7(d) zeigt Ansaug- und Auslasszyklen von Pumpoperationen
des zweiten Kolbens 17 des Plungers 18 der Hochdruckpumpe 15. 7(e) zeigt eine Änderung der Kraftstoffmenge,
die von der Kraftstoffdruckpumpe 10 zugeführt wird. 7(f) zeigt eine Änderung des Kraftstoffdrucks
innerhalb der Common-Rail 30.
Wenn
das Gaspedal 62 vor einer Zeit t1 vollständig niedergedrückt ist,
wird bestimmt, dass die Befehlseinspritzmenge konstant ist. Der
erste und zweite Kolben 16 und 17 sind in einem
stetigen Zustandsmodus einer Pumpoperation. Der Kraftstoffdruck
innerhalb der Common-Rail 30 wird, wie vorstehend beschrieben
ist, insbesondere unter der Integralsteuerung bzw. -regelung in
dem PID-Rückkopplungsmodus
reguliert, um eine Abnahme des Kraftstoffs innerhalb der Common-Rail 30 zu
kompensieren, der von jeder Einspritzung des Kraftstoffs in den
Verbrennungsmotor herrührt.
Wenn
das Gaspedal 62 bei einer Zeit t1 vollständig freigegeben
wird, fällt
die Befehlseinspritzmenge auf Null (0) ab, und wird nachfolgend
gehalten, wie sie ist, sofern das Gaspedal 62 nicht niedergedrückt wird.
Der Zielwert des Kraftstoffdrucks innerhalb der Common-Rail 30 ist
auch verringert. Jedoch ist die Kraftstoffmenge, die zu der Common-Rail 30 von
der Kraftstoffpumpe 10 in jedem von dem ersten und zweiten
Pumpzyklus nach der Zeit t1 zugeführt werden soll, eine Menge,
die schon vor der Zeit t1 berechnet worden ist, was zu einem Überschuss bzw. Übermaß des Drucks
innerhalb der Common-Rail 30 führen kann, wie durch eine gestrichelte Linie
in 7(f) angezeigt ist, über das
Kriterium β hinaus,
das in Schritt 12 von 6 verwendet
worden ist. Um dieses Problem zu vermeiden arbeitet die elektronische
Steuereinheit 60, um das Druck verringernde Ventil 36 zu öffnen, um
den Überschuss
des Drucks innerhalb der Common-Rail 30 zu beseitigen, wie
durch eine durchgehende Linie in 7(f) angezeigt
ist.
Das
Kraftstoffeinspritzsteuersystem dieser Ausführungsform bietet günstige Auswirkungen,
die nachstehend beschrieben sind.
Wenn
bestimmt wird, dass der Kraftstoffdruck innerhalb der Common-Rail 30,
der auf Basis von Kraftstoffmengen geschätzt wird, die beim Einspritzen
des Kraftstoffs zu dem Verbrennungsmotor durch jedes der Kraftstoffeinspritzelemente 40 zu
der Common-Rail 30 zugeführt und von dieser ausgelassen
werden sollen, ein bestimmtes Schwellenlevel überschritten hat, arbeitet
die elektronische Steuereinheit 60 um den Kraftstoff von
der Common-Rail 30 abzuleiten, um den Druck in der Common-Rail 30 in einem
zulässigen
Bereich zu halten.
Die
elektronische Steuereinheit 60 rechnet einen Überschuss
des Drucks innerhalb der Common-Rail 30 auf Basis einer
Differenz zwischen Kraftstoffmengen mathematisch hoch, die von der
Common-Rail 30 ausgelassen und zu dieser zugeführt werden
sollen (das heißt,
eine Differenz zwischen den Werten A und B), wodurch die Genauigkeit
des Bestimmens eines Druckanstiegs innerhalb der Common-Rail 30 sichergestellt
wird, sogar dann, wenn die Kraftstoffmenge, die aus der Common-Rail 30 ausströmen soll,
stark abnimmt, nachdem die Kraftstoffpumpe den Kraftstoff angesaugt
hat. Dies stellt die Stabilität
für das
Halten des Drucks in der Common-Rail 30 in dem zulässigen Bereich
sicher.
Die
elektronische Steuereinheit 60 bestimmt eine Verringerung
der Summe der Befehlseinspritzmenge und der Kraftstoffmenge, die
von dem Einspritzelement 40 beim Einspritzen der Befehlseinspritzmenge
in den Verbrennungsmotor abgeleitet werden soll, die in dem gegenwärtigen Pumpzyklus bestimmt
wird, von der Kraftstoffmenge, die in zwei Pumpzyklen vorher bestimmt
worden ist, als die Menge C von Kraftstoff, die von der Common-Rail 30 abgeleitet
werden soll, wodurch die Steuerung verbessert wird, um einen unerwünschten
Anstieg des Kraftstoffdrucks in der Common-Rail 30 zu vermeiden.
Wenn
bestimmt ist, dass erwartet wird, dass der Kraftstoffdruck in der
Common-Rail 30 ein bestimmtes Level übersteigen wird, der durch
den Überschuss
des Drucks in der Common-Rail 30 verursacht ist, öffnet die
elektronische Steuereinheit 60 das Druck verringernde Ventil 36,
um die Kraftstoffmenge zu erhöhen,
die aus der Common-Rail 30 abgeleitet wird, wodurch der
Kraftstoffdruck in der Common-Rail 30 in
dem zulässigen
Bereich gehalten wird.
Das
Kraftstoffeinspritzsteuersystem der zweiten Ausführungsform wird nachstehend
beschrieben, das entwickelt ist, um die Menge C von Kraftstoff von
der Common-Rail 30 unter Verwendung der Kraftstoffeinspritzelemente 40 bei
Zeiten abzuleiten, wenn solch ein Kraftstoffableiten die Erzeugung
eines Drehmoments des Verbrennungsmotors nicht stört oder
störend
beeinflusst, das heißt während einem
Intervall von der zweiten Hälfte
des Expansionshubs zu dem Auslasshub von einem der Kolben des Verbrennungsmotors.
8(a) und 8(b) zeigen
einen Kraftaufwand einer Fahrzeugbedienperson auf das Gaspedal 62 und
AN-AUS-Operationen
von jedem der Kraftstoffeinspritzelemente 40 unter einer
Steuerung der elektronischen Steuereinheit 60 des Kraftstoffeinspritzsteuersystems
dieser Ausführungsform.
Nachdem
bei einer Zeit t11 das Gaspedal vollständig freigegeben worden ist,
arbeitet die elektronische Steuereinheit 60, um eines von
den Kraftstoffeinspritzelementen 40 zweimal oder zwei der Kraftstoffeinspritzelemente 40 in
Folge insgesamt zweimal zu aktivieren, um den Kraftstoff in den
Verbrennungsmotor bei Zeiten einzuspritzen, wie durch durchgehende
Linien in 8(b) gezeigt ist, wenn jede
Einspritzung die Erzeugung eines Drehmoments eines Verbrennungsmotors
nicht störend
beeinflusst. Gestrichelte Linien stellen Zeiten dar, wenn die Einspritzung
die Erzeugung eines Drehmoments des Verbrennungsmotors stört, das
heißt,
wenn der Kraftstoff in den Verbrennungsmotor eingespritzt und verbrannt
wird, um ein Drehmoment zu produzieren. Der Grund, warum der Kraftstoff
in den Verbrennungsmotor zweimal nach t11 eingespritzt wird, ist der,
dass die Kraftstoffmenge, die in einen von dem ersten und zweiten
Kolben 16 und 17 der Kraftstoffpumpe 10 angesaugt
wird, in den Verbrennungsmotor zwei Einspritzzyklen später zerstäubt bzw.
eingespritzt wird, wie vorstehend beschrieben ist.
Das
Kraftstoffeinspritzsteuersystem der dritten Ausführungsform wird nachstehend
beschrieben, und ist entwickelt, um die Summe der Menge C, die vorstehend
beschrieben ist, und der Befehlseinspritzmenge, die, wie vorstehend
beschrieben ist, als eine Funktion des Kraftaufwands der Bedienperson
auf das Gaspedal 62 bestimmt worden ist, als eine Zielmenge
von Kraftstoff zu bestimmen, die von der Common-Rail 30 unter
Verwendung der Kraftstoffeinspritzelemente 40 abgeleitet
werden soll.
9(a) und 9(b) zeigen
einen Kraftaufwand einer Bedienperson auf das Gaspedal 62 und
AN-AUS-Operationen von jedem von den Kraftstoffeinspritzelementen 40 unter
einer Steuerung der elektronischen Steuereinheit 60 des
Kraftstoffeinspritzsteuersystems dieser Ausführungsform.
Nachdem
bei der Zeit t21 das Gaspedal 62 vollständig freigegeben worden ist,
arbeitet die elektronische Steuereinheit 60, um eines der
Kraftstoffeinspritzelemente 40 zweimal oder zwei der Kraftstoffeinspritzelemente 40 in
Folge insgesamt zweimal zu aktivieren, um den Kraftstoff in den
Verbrennungsmotor in vorausgewählten
Einspritzzeitabstimmungen einzuspritzen.
Das
Kraftstoffeinspritzsteuersystem der vierten Ausführungsform wird nachstehend
beschrieben.
Das
Kraftstoffeinspritzsteuersystem der ersten Ausführungsform ist entwickelt,
um eine Differenz zwischen den Kraftstoffmengen zu bestimmen, die von
der Common-Rail 30 ausgelassen und zu dieser zugeführt werden,
und die identisch mit einer Differenz zwischen der Summe der Befehlseinspritzmenge
und der Kraftstoffmenge, die von dem Kraftstoffeinspritzelement 40 abgeleitet
werden soll, die bestimmt wird, wenn die Kraftstoffmenge, die von
der Kraftstoffpumpe 10 zu der Common-Rail 30 in
dem gegenwärtigen
Pumpzyklus zugeführt
werden soll, als eine Kraftstoffzielmenge bestimmt worden ist, die zu
der Kraftstoffpumpe 10 zwei Pumpzyklen vorher angesaugt
werden sollte, und der Summe der Befehlseinspritzmenge und der Kraftstoffmenge
ist, wie sie in dem Einspritzelement 40 abgeleitet werden soll,
wie in dem gegenwärtigen
Pumpzyklus bestimmt worden ist. Dies stellt die Schätzgenauigkeit eines
Anstiegs des Kraftstoffdrucks innerhalb der Common-Rail 30 sicher,
wenn ein tatsächlicher Druck
in der Common-Rail 30 unmittelbar bevor das Fahrzeug plötzlich verzögert wird
im Wesentlichen identisch mit einem Zielwert ist. Wenn jedoch ein
tatsächlicher
Druck in der Common-Rail 30 niedriger ist als der Zielwert,
unmittelbar bevor das Fahrzeug plötzlich verzögert wird, bewirkt dies, dass
die Summe des Überschusses ΔP und des
gemessenen Werts. des Drucks innerhalb der Common-Rail 30, wie
er in Schritt 12 von 6 berechnet
wird, niedriger ist als ein tatsächlicher
Wert von dieser, aufgrund einer Zufuhr einer übermäßigen Kraftstoffmenge zu der
Common-Rail 30. Zusätzlich,
da der Kraftstoffzieldruck innerhalb der Common-Rail 30 gewöhnlich bei
einer raschen Verzögerung
des Fahrzeugs verringert ist, wird die Menge C von Kraftstoff, die
von der Common-Rail 30 ausgelassen werden soll, und die auf
Basis einer Abnahme der Summe der Befehlseinspritzmenge und der
Kraftstoffmenge bestimmt wird, die von dem Kraftstoffeinspritzelement 40 bei
einem Einspritzen von Kraftstoff in dem Verbrennungsmotor abgeleitet
werden soll, ungenügend
für ein
in Übereinstimmung
Bringen eines tatsächlichen
Drucks in der Common-Rail 30 mit dem Zielwert.
Um
das vorstehende Problem zu vermeiden, ist die elektronische Steuereinheit 60 des
Kraftstoffeinspritzsteuersystems dieser Ausführungsform entwickelt, um die
Menge C von Kraftstoff zu bestimmen, die von der Common-Rail 30 abgeleitet
werden soll, auf Basis einer Differenz zwischen der Kraftstoffmenge,
die zu der Common-Rail 30 in dem gegenwärtigen Pumpzyklus zugeführt werden
soll und die als die Kraftstoffmenge bestimmt worden ist, die in
die Kraftstoffpumpe 10 zwei Pumpzyklen vorher angesaugt
werden sollte, und der Kraftstoffmenge, die als die Menge bestimmt
worden ist, die in die Kraftstoffpumpe 10 in dem gegenwärtigen Pumpzyklus
angesaugt werden soll. Dies wird nachstehend mit Bezug auf 10 beschrieben.
10 ist
ein Flussdiagramm von logischen Schritten oder eines Programms,
die/das durch die elektronische Steuereinheit 60 des Kraftstoffeinspritzsteuersystems
dieser Ausführungsform
ausgeführt
werden soll, um die Kraftstoffmenge zu erhöhen, die aus der Common-Rail 30 ausströmt. Dieses Programm
wird in einem bestimmten Zyklus durchgeführt.
Schritte 22 bis 26 beschreiben
eine identische Operation wie Schritte 2 bis 6 von 6 und eine
detaillierte Erklärung
von diesen wird an dieser Stelle weggelassen.
In
Schritt 26 wird eine Zielkraftstoffmenge, die in die Kraftstoffpumpe 10 angesaugt
werden soll, wie sie zwei Ansaugzyklen der Kraftstoffpumpe 10 vorher
bestimmt worden ist, als ein Wert A bestimmt. Zusätzlich wird
eine Zielkraftstoffmenge, die in die Kraftstoffpumpe 10 angesaugt
werden soll, wie sie in diesem Ansaugzyklus bestimmt worden ist,
als ein Wert B bestimmt.
Die
Routine geht weiter zu Schritt 30, in dem ein Überschuss ΔP des Kraftstoffdrucks
innerhalb der Common-Rail 30 unter Verwendung einer Differenz
zwischen den Werten A und B (das heißt, A-B) in derselben Weise
wie in Schritt 10 von 6 bestimmt
wird.
Die
Routine geht weiter zu Schritt 32, in dem bestimmt wird,
ob der Überschuss ΔP größer ist
als ein bestimmter Wert γ oder
nicht. Der Wert γ kann ausgewählt sein,
um ein Wert zu sein, der erfordert ist, um den Druck in der Common-Rail 30 unterhalb des
Werts β zu
halten, der in Schritt 12 von 6 verwendet
wird, oder um eine obere Grenze eines zulässigen Bereichs zu sein, in
dem ein tatsächlicher Druck
in der Common-Rail 30 größer als ein Zielwert sein darf.
Die
folgenden Schritte 34 und 36 beschreiben identische
Operationen wie Schritte 14 und 16 von 6,
und eine detaillierte Erklärung
von diesen wird an dieser Stelle weggelassen.
Ein
Wert, der durch Umkehren des Vorzeichens von „A-B" abgeleitet ist, wie in Schritt 28 berechnet,
repräsentiert
die Kraftstoffmenge, die erfordert ist, um einen tatsächlichen
Druck in der Common-Rail 30 in Übereinstimmung mit einem Ziellevel zu
bringen. Der Überschuss ΔP, der unter
Verwendung dieses Werts berechnet worden ist, repräsentiert
ein Übermaß des Drucks
in der Common-Rail 30 über
das Ziellevel. Der tatsächliche
Druck in der Common-Rail 30 kann deshalb mit dem Ziellevel durch
Ableiten der Menge C von Kraftstoff von der Common-Rail 30 in
Schritt 36 in Übereinstimmung gebracht
werden, sogar dann, wenn das Fahrzeug stark verzögert wird.
Das
Kraftstoffeinspritzsteuersystem dieser Ausführungsform bietet auch einen
zusätzlichen günstigen
Effekt, der nachstehend beschrieben ist.
Die
elektronische Steuereinheit 60 ist entwickelt, um eine
Differenz zwischen der Kraftstoffmenge, die bestimmt worden ist,
um in die Kraftstoffpumpe in einem vorherigen Pumpzyklus angesaugt
zu werden und die von der Kraftstoffpumpe 10 zu der Common-Rail 30 in
dem gegenwärtigen
Pumpzyklus zugeführt
werden soll, und der Kraftstoffmenge, die bestimmt worden ist, in
dem gegenwärtigen
Pumpzyklus in die Kraftstoffpumpe 10 angesaugt zu werden, als
die Menge C von Kraftstoff zu bestimmen, die von der Common-Rail 30 abgeleitet
werden soll, wodurch eine Antwortrate bzw. Ansprechrate verbessert
wird, bei der der Druck in der Common-Rail 3 in Übereinstimmung
mit einem Zielwert gebracht wird.
Das
Kraftstoffeinspritzsteuersystem der fünften Ausführungsform wird nachstehend
beschrieben, und ist verschieden von dem der vierten Ausführungsform
in einem Betrieb der elektronischen Steuereinheit 60, wie
in 10 gezeigt ist.
11 ist
ein Flussdiagramm von logischen Schritten oder eines Diagramms,
die/das durch die elektronische Steuereinheit 60 des Kraftstoffeinspritzsteuersystems
dieser Ausführungsformen
ausgeführt
werden soll, um die Kraftstoffmenge zu erhöhen, die von der Common-Rail 30 abgeleitet
werden soll. Dieses Programm wird in einem bestimmten Zyklus durchgeführt.
Schritte 42 und 44 beschreiben
identische Operationen wie Schritte 22 und 24 von 10,
und auf eine detaillierte Erklärung
von diesen wird an dieser Stelle verzichtet.
In
Schritt 46 wird die Kraftstoffmenge bestimmt, die zu der
Common-Rail 30 zugeführt
werden soll, und die erfordert ist, um eine Differenz zwischen einem
gemessenen Wert des Kraftstoffdrucks in der Common-Rail 30 und
einem tatsächlichen
Wert von dieser zu kompensieren. Im Speziellen wird die Kraftstoffmenge
gemäß einer
Beziehung ΔPC × V/E bestimmt,
Die Routine geht weiter zu Schritt 48, in dem die Summe
von der Kraftstoffmenge, wie sie in Schritt 46 zwei Ansaugzyklen
vorher bestimmt worden ist, und der Befehlseinspritzmenge, wie sie
zwei Ansaugzyklen vorher bestimmt worden ist, als ein Wert A definiert
wird. Eine Differenz zwischen der Kraftstoffmenge, wie sie in Schritt 46 in
dem gegenwärtigen
Ansaugzyklus bestimmt wird, und der Befehlseinspritzmenge, wie in
dem gegenwärtigen
Ansaugzyklus bestimmt wird, wird als ein Wert B definiert.
Die
folgenden Schritte 50 bis 56 beschreiben identische
Operationen wie Schritte 30 bis 36 von 10,
und auf eine detaillierte Erklärung
von diesen wird an dieser Stelle verzichtet.
Die
elektronische Steuereinheit 60 dieser Ausführungsform
arbeitet, um die Summe der Befehlseinspritzmenge und der Kraftstoffmenge,
die zu der Common-Rail 30 für ein Kompensieren einer Differenz
zwischen einem gemessenen Wert und einem tatsächlichen Wert des Drucks in
der Common-Rail 30 zugeführt wird, als die Kraftstoffmenge
zu bestimmen, die in die Kraftstoffpumpe 10 gesaugt werden soll.
Das bedeutet, dass die Kraftstoffmenge, die von der Kraftstoffpumpe 10 zu
der Common-Rail 30 zugeführt werden soll, um die Kraftstoffmenge
kleiner ist als die, die in 10 bestimmt
worden ist, die von dem Kraftstoffeinspritzelement 40 beim
Einspritzen von Kraftstoff in den Verbrennungsmotor abgeleitet werden
soll. Dies ist jedoch nicht so störend, weil die Kraftstoffmenge,
die von dem Kraftstoffeinspritzelement 40 abgeleitet wird,
im Vergleich zu einem anderen Faktor bei einer starken Verzögerung des
Fahrzeugs ignoriert werden kann.
Die
vorstehenden ersten bis fünften
Ausführungsformen
können
in der folgenden Weise modifiziert werden.
Die
Menge C von Kraftstoff, der von der Common-Rail 30 abgeleitet
werden soll, kann alternativ gemäß einer
Beziehung [{gemessener Wert des Drucks in der Common-Rail 30 + ΔP – (Wert β)} × V/E] bestimmt
werden.
Die
Steuerung, um den Kraftstoffdruck in der Common-Rail 30 in Übereinstimmung
mit einem Ziellevel zu bringen, kann alternativ ohne Verwendung
des PID-Steueralgorithmus gemacht sein. Typische Rückkopplungsregelsysteme
sind gewöhnlich entwickelt,
um die Kraftstoffmenge zu kompensieren, die von der Common-Rail 30 ausgelassen
werden soll, und die durch Kraftstoffeinspritzelemente 40 verbraucht
wird, um durch die Integralregelung den Kraftstoff in dem Verbrennungsmotor
einzuspritzen. Die Integralsteuerung bzw. -regelung dient dazu, eine
Dauerzustands- bzw. stationäre
Differenz zwischen dem Wert des Drucks in der Common-Rail, wie er
in einem vorhergehenden Steuerzyklus gemessen worden ist, und einem
Zielwert zu kompensieren, wie er in dem vorherigen Steuerzyklus
bestimmt worden ist, ungeachtet ob solch eine Differenz in dem gegenwärtigen Steuerzyklus
gefunden worden ist oder nicht. Die Integralsteuerung bzw. -regelung
hat deshalb den Vorteil, einen Kraftstoffdruckabfall innerhalb der
Common-Rail 30 vorherzusagen und diesen während des
Dauer- bzw. stationären Zustandsbetriebs
des Kraftstoffeinspritzsteuersystems auszugleichen, kann aber auch
zu dem Überschuss
des Drucks in der Common-Rail 30 in dem Fall einer starken
Verzögerung
des Fahrzeugs beitragen. Demzufolge ist diese Erfindung für typische
Rückkopplungssysteme
nützlich,
die die Integralsteuerung bzw. -regelung verwenden.
Die
elektronische Steuereinheit 60 kann entwickelt sein, um
die Kraftstoffmenge, die von der Common-Rail 30 ausgelassen
werden soll, als eine Funktion von zum Beispiel der Befehlseinspritzmenge
zu berechnen und, um den Kraftstoffdruck innerhalb der Common-Rail 30 zu
regulieren, um die berechnete Menge unter einer Steuerung anstelle
der Rückkopplungsregelung
zu kompensieren. Im Speziellen arbeitet die Steuerung bzw. Vorwärtssteuerung, wenn
das Fahrzeug plötzlich
verzögert
wird, um die Befehlseinspritzmenge zu verwenden, wie sie unmittelbar
vor der Verzögerung
des Fahrzeugs bestimmt worden ist, und um die Kraftstoffmenge von
der Kraftstoffpumpe 10 zu der Common-Rail 30 als einen überschüssigen Kraftstoff
zuzuführen,
was zu einem Überschuss
des Drucks innerhalb der Common-Rail 30 führt. Die
Erfindung ist deshalb für
diese Art von Steuerungssystemen bzw. Vorwärtssteuerungssystemen nützlich.
Im
Speziellen ist die Erfindung sehr wirksam in Systemen, die entwickelt
sind, um einen Abfall des Kraftstoffdrucks innerhalb der Common-Rail 30 auf Basis
eines vergangenen Gleichgewichts zwischen dem Kraftstoff, der aus
der Common-Rail 30 ausgeströmt ist,
und dem Kraftstoff, der zu der Common-Rail 30 zugeführt worden
ist, vorherzusagen und solch einen Abfall auszugleichen. Des Weiteren, in
einem Fall, wo der Kraftstoffdruck innerhalb der Common-Rail 30 nur
durch die Proportionalregelung reguliert wird, führt ein starker Abfall der
Kraftstoffmenge, die in den Verbrennungsmotor eingespritzt wird,
nachdem der Kraftstoff in die Kraftstoffpumpe 10 angesaugt
worden ist, zu einem Überschuss
des Drucks innerhalb der Common-Rail 30.
In
jedem der Flussdiagramme von 10 und 11 kann
der Wert A alternativ als die Befehlseinspritzmenge definiert sein,
die in dem gegenwärtigen
Programmzyklus bestimmt wird. Dies ermöglicht, dass der Druck innerhalb
der Common-Rail 30 innerhalb eines Bereichs von einem tatsächlichen Level
zu dem Wert γ gehalten
wird. Zusätzlich
kann in jedem der Schritte 32 und 52 die Summe
eines gemessenen Werts des Kraftstoffdrucks innerhalb der Common-Rail 30 und
des Überschusses ΔP als ein vorhergesagter
Wert des Drucks in der Common-Rail 30 definiert sein und
mit dem Wert β verglichen
werden.
In
jedem von Schritt 36 von 10 und
von Schritt 56 von 11 kann
der Druck alternativ von der Common-Rail 30 unter Verwendung
der Kraftstoffeinspritzelemente 40 in derselben Weise abgeleitet
werden, wie in entweder der zweiten oder der dritten Ausführungsform
beschrieben ist.
In
jeder von der ersten bis dritten Ausführungsform, wenn erwartet wird,
dass der Kraftstoffdruck innerhalb der Common-Rail 30 einen bestimmten Wert übersteigt,
arbeitet die elektronische Steuereinheit 60, um den Kraftstoff
von der Common-Rail 30 zweckmäßig abzuleiten. Solch ein Ableiten
kann alternativ durchgeführt
werden, wenn bestimmt ist, dass die Kraftstoffmenge, die zu der
Common-Rail 30 zugeführt
werden soll, diejenige überschreitet,
die von der Common-Rail 30 ausgelassen werden soll, und
wenn ein gemessener Wert des Drucks innerhalb der Common-Rail 30 nicht
unterhalb eines Zielwerts ist.
Die
Kraftstoffpumpe 10 kann eine andere Struktur alternativ
zu der von 1 haben. Zum Beispiel kann die
Kraftstoffpumpe den Plunger 18 haben, der mit einem einzelnen
Kolben ausgestattet ist, und kann so entwickelt sein, dass die Drehwelle 20 sich
zweimal dreht, wenn sich die Ausgabewelle des Dieselmotors einmal
dreht.
Der
Plunger 18 kann auch mehr als zwei (2) Kolben (N-Kolben) haben, die
zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt bei unterschiedlichen
Zeitabstimmungen hin- und
herbewegt werden, und arbeiten, um den Kraftstoff während einer Bewegung
von sich von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt anzusaugen.
In einem Fall dieser Art einer Kraftstoffpumpe 10 sind
die Operationen, wie sie in 6, 10 und 11 dargestellt
sind, geändert,
und werden auf Basis der Tatsache durchgeführt, dass die Kraftstoffmenge,
die in die Kraftstoffpumpe 10 N-Ansaugzyklen vorher angesaugt wird,
diejenige ist, die zu der Common-Rail 30 in dem gegenwärtigen Auslasszyklus
der Kraftstoffpumpe 10 zugeführt wird.
Das
Kraftstoffeinspritzsteuersystem von jeder der vorstehenden Ausführungsformen
kann alternativ als ein asynchrones System entwickelt sein, in dem
Zeiten, wenn der Kraftstoff zu der Common-Rail 30 zugeführt wird,
nicht mit denjenigen Zeiten überstimmen,
wenn der Kraftstoff durch die Kraftstoffeinspritzelemente 40 in
den Verbrennungsmotor eingespritzt bzw. zerstäubt wird. Diese Art eines asynchronen
Systems ist vorzugsweise mit einer Kraftstoffausgleichsberechnungsfunktion
ausgestattet, die arbeitet, um einen Ausgleich zwischen Kraftstoffmengen
zu berechnen, die von der Common-Rail 30 ausgelassen und
zu dieser zugeführt
werden, auf Basis einer Variation zwischen einer Befehlseinspritzmenge,
wie sei bestimmt wird, unmittelbar bevor der Kraftstoff in die Kraftstoffpumpe 10 angesaugt
wird, und der, wie sie anschließend
bestimmt wird. Das asynchrone System kann als ein Einspritzsystem, das
arbeitet, um die Einspritzmenge zu verwenden, die in einem einzelnen
Pumpzyklus für
eine Einspritzung zu einer Vielzahl von Zylindern ausgelassen wird,
oder als ein Multieinspritzsystem entwickelt sein, das arbeitet,
um die Kraftstoffmenge, die von der Kraftstoffpumpe 10 in
dem einzelnen Auslasszyklus ausgelassen wird, für eine Reihe von mehreren Einspritzungen
von Kraftstoff in den Verbrennungsmotor zu verwenden, die in jedem
Verbrennungszyklus des Verbrennungsmodus durchgeführt werden.
In diesem Fall, wenn die Befehlseinspritzmenge stark auf Null (0)
abfällt,
nachdem die Kraftstoffpumpe 10 den Kraftstoff angesaugt
hat, wird dies einen Überschuss
des Kraftstoffs hervorrufen, der als die Befehlseinspritzmenge und
die Kraftstoffmenge, die von den Kraftstoffeinspritzelementen abgeleitet
wird, in einem Teil oder in allen von jeder Sequenz der mehreren
Einspritzungen in Abhängigkeit
der Zeit des starken Abfalls der Befehlseinspritzmenge verbraucht
werden soll.
Somit
ist es ratsam, dass die vorstehende Befehlseinspritzmengenvariation
bei der Zeit berechnet wird, bei der die Befehlseinspritzmenge stark
auf Null (0) abgefallen ist.
In
jeder der vorstehenden Ausführungsformen
ist das Kraftstoffeinspritzsteuersystem entwickelt, um nur eine
Haupteinspritzung in jedem Verbrennungszyklus des Verbrennungsmotors
durchzuführen,
es kann jedoch alternativ entwickelt sein, um zusätzliche
Kleinmengeneinspritzungen, wie Pilot-, Vor- und Nachspritzungen
durchzuführen.
In solch einem Multieinspritzmodus wird, wenn das Fahrzeug stark
verzögert
wird, so dass die Kraftstoffmenge, die in der Haupteinspritzung
verbraucht werden soll (das heißt
die Befehlseinspritzmenge für
die Haupteinspritzung) auf Null (0) festgelegt wird, die Kraftstoffmenge,
die in den kleinen Einspritzungen verbraucht werden soll, auch auf
Null (0) festgelegt. In solch einem Fall wird die Kraftstoffmenge,
die in den Kleinmengeneinspritzungen verbraucht werden soll, nach der
starken Verzögerung
des Fahrzeugs übermäßig, Demzufolge
ist die vorstehende Kraftstoffausgleichsberechnungsfunktion vorzugsweise
entwickelt, um die Variation zwischen der Befehlseinspritzmenge, wie
sie bestimmt wird, unmittelbar bevor der Kraftstoff in die Kraftstoffpumpe 10 angesaugt
wird, und derjenigen zu bestimmen, die im Anschluss angesichts der
Kleinmengeneinspritzungen bestimmt wird.
Das
Ableiten des Kraftstoffs von der Common-Rail 30 kann alternativ
anstelle des Druck verringernden Ventils 36 durch Durchführen einer
Leereinspritzung durch ein entsprechendes von den Kraftstoffeinspritzelementen 40 durchgeführt werden,
in dem das Solenoidventil 58 für einen Zeitraum erregt wird,
der kürzer
als eine Einspritzzeitverzögerung
zwischen einem Öffnen
der Gegendruckkammer 50 durch die Aktivität des Ventilkörpers 54 und einem Öffnen der
Düsenlöcher 49 durch
ein Anheben der Düsennadel 44 ist,
wodurch der Kraftstoff von der Gegendruckkammer 50 zu dem
Niederdruckkraftstoffweg 34 abgeleitet wird, ohne den Kraftstoff
tatsächlich
von den Düsenlöchern 49 einzuspritzen. Dies
bewirkt dass der Kraftstoff von der Common-Rail 30 zu dem
Kraftstoffbehälter 2 zurückgeführt wird,
ohne in den Verbrennungsmotor eingespritzt zu werden.
Die
Kraftstoffmenge, die zu der Common-Rail 30 zugeführt werden
soll, wird, wie vorstehend beschrieben ist, durch Regulieren der
Kraftstoffmenge bestimmt, die in das Dosierventil 12 der Kraftstoffpumpe 10 angesaugt
werden soll, aber ein anderer Typ einer Kraftstoffpumpe kann in
jeder der vorstehenden Ausführungsformen
verwendet werden.
Das
Kraftstoffeinspritzsteuersystem von jeder der vorstehenden Ausführungsformen
kann anstelle des Common-Rail-Einspritzsystems
verwendet werden, wie zum Beispiel das EFI-System, das aus einem separaten Kraftstofflieferteil
und aus einem separaten Kraftstoffeinspritzteil besteht.
Während die
vorliegende Erfindung im Hinblick auf die bevorzugten Ausführungsformen
offenbart ist, um sie leichter zu verstehen, sollte es klar sein,
dass die Erfindung in verschiedenen Arten ausgeführt werden kann, ohne von dem
Prinzip der Erfindung abzuweichen. Deshalb sollte es zu verstehen sein,
dass die Erfindung alle möglichen
Ausführungsformen
und Modifikationen der gezeigten Ausführungsformen enthält, die
ausgeführt
werden können, ohne
von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen, das in den angehängten Ansprüchen dargelegt
ist.
Ein
Kraftstoffeinspritzsteuersystem, das für Common-Rail-Dieselmotoren verwendet
werden kann, ist vorgesehen und ist mit einer Kraftstoffpumpe, die
arbeitet, um Kraftstoff anzusaugen und auszulassen, und einem Akkumulator
ausgestattet, in dem der Kraftstoff, der von der Kraftstoffpumpe
ausgelassen wird, bei einem bestimmten Druck akkumuliert werden
soll. Das System bestimmt die Kraftstoffmenge, die von der Kraftstoffpumpe
zu dem Akkumulator zugeführt
werden soll, auf Basis eines Druckzielwerts in dem Akkumulator und
der Kraftstoffmenge, die in den Verbrennungsmotor eingespritzt werden
soll, und bestimmt auch einen Überschuss
des Drucks in dem Akkumulator, der zum Beispiel von einer Abnahme
der Zieleinspritzmenge herrührt.
Wenn bestimmt ist, dass der Überschuss
größer als ein
bestimmtes Kriterium ist, leitet das System den Kraftstoff von dem
Akkumulator unter Verwendung von zum Beispiel einem Druck verringernden
Ventil ab, um den Druck in diesem in einen zulässigen Bereich zu bringen.