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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Kraftstoffeinspritzsystem,
wie beispielsweise ein Common-Rail-System (das auch ein Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem
genannt wird) für
Dieselverbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen, das so gestaltet
ist, dass es Strahlen von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff,
der von einem Druckspeicher geliefert worden ist, in Zylinder des
Verbrennungsmotors durch Kraftstoffeinspritzeinrichtungen einspritzt,
und insbesondere auf ein derartiges System, das so gestaltet ist,
dass es einen anormalen Druck des Kraftstoffs überwacht, der in eine Kraftstoffpumpe
zum Liefern des Kraftstoffs zu dem Druckspeicher angesaugt wird.
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Es
sind Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsysteme bekannt, die mit einer
Common-Rail ausgestattet sind, in der Kraftstoff bei einem Solldruck
gespeichert wird, der als eine Funktion eines Betriebszustandes
von einem Dieselverbrennungsmotor bestimmt wird, mit Einspritzeinrichtungen
ausgestattet ist, die den in der Common-Rail gespeicherten Kraftstoff
in den Verbrennungsmotor einspritzen, mit einer Kraftstofflieferpumpe
ausgestattet ist, die durch die Abgabeleistung eines Verbrennungsmotors
angetrieben wird, um den Kraftstoff zu der Common-Rail zu liefern,
und mit einer Steuereinrichtung ausgestattet ist, die den Betrieb
der Einspritzeinrichtungen und der Kraftstofflieferpumpe steuert.
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Es
sind außerdem
Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsysteme bekannt, die mit einer
Niedrigdrucklieferpumpe und einer Hochdrucklieferpumpe ausgestattet
sind. Die Niedrigdrucklieferpumpe ist in einen Kraftstofftank eingebaut
und wird durch eine andere Antriebsquelle als dem Verbrennungsmotor angetrieben,
wie beispielsweise ein Elektromotor, um den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank
zu pumpen. Der Druck des gepumpten Kraftstoffs wird durch einen Druckregler
geregelt und dann wird der Kraftstoff in die Hochdrucklieferpumpe
gesaugt.
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In
der Vergangenheit gab es einen erhöhten Bedarf an der letztgenannten
Art an Kraftstoffeinspritzsystemen, um einen anormalen Druck von Kraftstoff
an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe in einer einfachen Art und
Weise zu erfassen im Hinblick auf eine Verbesserung der Leistung
und der Haltbarkeit von dieser. Beispielsweise ist die Anwendung
eines Drucksensors vorgeschlagen worden, der in einer Kraftstoffströmungsbahn
eingebaut wird, die zu einem Einlass der Hochdrucklieferpumpe führt, um
den Druck des in die Hochdrucklieferpumpe gesaugten Kraftstoffes
direkt zu messen.
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Die
Anwendung des Drucksensors führt
jedoch zu einer Zunahme der gesamten Produktionskosten der Systeme
und zu einer Notwendigkeit einer Schaffung eines Raums für den Einbau
des Sensors.
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Beispielsweise
lehrt die Erstveröffentlichung des
japanischen Patents 8-158 971 (siehe die Druckschrift
US 5 626 114 ) Verfahren zum Regulieren
des Drucks von Kraftstoff an dem Auslass der Hochdrucklieferpumpe
ohne die Anwendung von einem zusätzlichen
Entlastungsventil. Derartige Verfahren sind für das Regulieren des Drucks
an dem Auslass der Hochdrucklieferpumpe geeignet, haben aber eine
Schwierigkeit beim Regulieren des Drucks an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe.
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Es
ist daher eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile
des Standes der Technik zu vermeiden.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzsystem
zu schaffen, das mit einer Hochdrucklieferpumpe und mit einer Niedrigdrucklieferpumpe
ausgestattet ist und so gestaltet ist, dass es einen anormalen Druck
des Kraftstoffs an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe indirekt
in einer einfachen Art und Weise überwacht.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftstoffeinspritzsystem
geschaffen, das für
Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen angewendet werden kann.
Das Kraftstoffeinspritzsystem weist folgendes auf: (a) einen Druckspeicher, in
dem Kraftstoff bei einem Solldruck gespeichert wird, um den Kraftstoff
in einen Verbrennungsmotor einzuspritzen; (b) eine Hochdrucklieferpumpe,
die durch die Leistungsabgabe eines Verbrennungsmotors angetrieben
wird, um den Kraftstoff zu dem Druckspeicher zu liefern; (c) eine
Niedrigdrucklieferpumpe, die durch eine andere Antriebsquelle außer dem
Verbrennungsmotor angetrieben wird, um den Kraftstoff aus einem
Kraftstofftank anzusaugen und den angesaugten Kraftstoff zu der
Hochdrucklieferpumpe durch einen Kraftstoffströmungskanal zu liefern; (d)
eine Druckreguliereinrichtung, die in dem Kraftstoffströmungskanal,
der sich von der Niedrigdrucklieferpumpe zu der Hochdrucklieferpumpe
erstreckt, angeordnet ist, wobei die Druckreguliereinrichtung so
arbeitet, dass sie einen Druck des Kraftstoffs, der von der Niedrigdrucklieferpumpe
zu der Hochdrucklieferpumpe geliefert wird, reguliert; und (e) eine
Anormal-Druck-Erfassungseinrichtung, die so arbeitet, dass sie einen
vorgewählten
Parameter überwacht,
der eine Wechselbeziehung zu einer im Kraftstoff gehaltenen Energie
zeigt, die eine Energie ist, die durch den Kraftstoff an dem Einlass
zur Hochdrucklieferpumpe gehalten wird, um zu erfassen, ob der Druck
des Kraftstoffs an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe bei einer
anormalen Höhe
ist oder nicht.
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Die
im Kraftstoff gehaltene Energie ist eine Funktion des Drucks von
dem Kraftstoff. Der Druck von dem Kraftstoff, der in die Hochdrucklieferpumpe gesaugt
wird, kann daher bekannt sein, und zwar durch ein Überwachen
des zuvor gewählten
Parameters mit der Wechselbeziehung gegenüber der im Kraftstoff gehaltenen
Energie an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe. Die im Kraftstoff
gehaltene Energie erhöht
sich üblicherweise
durch Aufbringen von Energie auf den Kraftstoff mittels der Niedrigdrucklieferpumpe
(die nachstehend auch als Pumpenergie bezeichnet ist), nimmt jedoch
mit einer Zunahme des Widerstandes der Kraftstoffströmungsbahn gegenüber einer
Strömung
des Kraftstoffs ab. Genauer gesagt ändert sich die im Kraftstoff
gehaltene Energie an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe innerhalb
eines vorgegebenen Bereiches, wenn der Strömungswiderstand einer Kraftstoffströmungsbahn,
die sich von dem Kraftstofftank zu der Hochdrucklieferpumpe erstreckt,
und die Pumpenergie sich nicht großartig ändern.
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Der
anormale Druck des Kraftstoffs an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe
kann daher herausgefunden werden, indem der vorstehend dargelegte
Parameter überwacht
wird. Genauer gesagt kann der anormale Druck des Kraftstoffs an
dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe herausgefunden werden, indem
einer der Befehle und Werte gewählt wird,
der durch das Kraftstoffeinspritzsystem erzeugt und gemessen wird
und der die Wechselbeziehung mit der im Kraftstoff gehaltenen Energie
hat an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe, ohne dass der Druck
des in die Hochdrucklieferpumpe gesaugten Kraftstoffs direkt gemessen
wird.
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Bei
dem bevorzugten Modus der vorliegenden Erfindung hat das Kraftstoffeinspritzsystem
des Weiteren ein Saugsteuerventil, das so gestaltet ist, dass es
eine variable Ventilöffnungsposition
hat, und durch das die Hochdrucklieferpumpe den Kraftstoff ansaugt,
der von der Niedrigdrucklieferpumpe zugeführt wird. Der Anormal-Druck-Erfasser überwacht als
den vorgewählten
Parameter einen Druck des Kraftstoffs, der in dem Druckspeicher
gespeichert ist, um zu bestimmen, ob der Druck des Kraftstoffs an dem
Einlass der Hochdrucklieferpumpe bei der anormalen Höhe ist oder
nicht, wenn der Motor im Ruhezustand ist, wobei der Druckregler
bei einer vorgegebenen Ventilposition gehalten wird, und die Niedrigdrucklieferpumpe
tätig ist.
Wenn der Motor im Ruhezustand ist, ist die Pumpenergie Null (0)
in einer Kraftstoffströmungsbahn,
die sich von der Hochdrucklieferpumpe zu dem Druckspeicher erstreckt. Wenn
außerdem
die Ventilöffnungsposition
des Saugsteuerventils konstant gehalten wird, ist der Strömungswiderstand
von der Kraftstoffströmungsbahn,
die sich von der Hochdrucklieferpumpe zu dem Druckspeicher erstreckt,
konstant. Daher nimmt, wenn der Motor im Ruhezustand ist und die
Ventilöffnungsposition
des Saugsteuerventils konstant gehalten wird, der Druck in dem Druckspeicher
als eine Funktion der im Kraftstoff gehaltenen Energie an dem Einlass
der Hochdrucklieferpumpe zu. Genauer gesagt wird, wenn der Motor
im Ruhezustand ist und die Ventilöffnungsposition konstant gehalten
wird, der Common-Rail-Druck
eine positive Wechselbeziehung mit der im Kraftstoff gehaltenen
Energie an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe haben und kann somit
als der vorstehend erwähnte
Parameter gewählt
werden.
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Der
Anormal-Druck-Erfasser kann alternativ als den vorgewählten Parameter
eine Ventilöffnungsposition
des Saugsteuerventils überwachen,
um zu bestimmen, ob der Druck des Kraftstoffs an dem Einlass der
Hochdrucklieferpumpe bei der anormalen Höhe ist oder nicht, wenn der
Verbrennungsmotor in einem Leerlaufbetriebsmodus ist.
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Während des
Leerlaufs des Verbrennungsmotors reguliert das System die Ventilöffnungsposition
von dem Saugsteuerventil so, dass ein tatsächlicher Wert des Drucks in
dem Druckspeicher mit einem Sollwert in Übereinstimmung gebracht wird.
Somit ändert,
wenn die im Kraftstoff gehaltene Energie an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe
sich ändert,
das System die Ventilöffnungsposition,
um einen tatsächlichen
Wert des Drucks in dem Druckspeicher mit dem Sollwert in Übereinstimmung
zu bringen. Wenn die im Kraftstoff gehaltene Energie (dass heißt der Druck
des Kraftstoffs) an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe zunimmt,
verringert das System die Ventilöffnungsposition
von dem Saugsteuerventil. Alternativ vergrößert, wenn die im Kraftstoff
gehaltene Energie an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe abnimmt,
das System die Ventilöffnungsposition
von dem Saugsteuerventil. Folglich wird, wenn der Motor im Leerlauf
ist, die Ventilöffnungsposition
eine negative Wechselbeziehung mit der im Kraftstoff gehaltenen
Energie an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe haben und kann somit
als der Parameter beim Überwachen
des anormalen Drucks an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe verwendet
werden.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Anormal-Druck-Erfassungsverfahren
geschaffen zum Erfassen eines anormalen Drucks in einem Kraftstoffeinspritzsystem
mit (a) einem Druckspeicher, in dem Kraftstoff bei einem Solldruck
gespeichert wird, um den Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor einzuspritzen,
(b) einer Hochdrucklieferpumpe, die durch eine Leistungsabgabe eines
Verbrennungsmotors angetrieben wird, um den Kraftstoff zu dem Druckspeicher
zu liefern, (c) einer Niedrigdrucklieferpumpe, die durch eine andere
Energiequelle außer
dem Verbrennungsmotor angetrieben wird, um den Kraftstoff von einem
Kraftstofftank anzusaugen und den angesaugten Kraftstoff zu der Hochdrucklieferpumpe
durch einen Kraftstoffströmungskanal
zu liefern, und (d) einer Druckreguliereinrichtung, die in dem Kraftstoffströmungskanal
angeordnet ist, der sich von der Niederdrucklieferpumpe zu der Hochdrucklieferpumpe
erstreckt, wobei die Druckreguliereinrichtung so arbeitet, dass
sie einen Druck des Kraftstoffs reguliert, der von der Niedrigdrucklieferpumpe
zu der Hochdrucklieferpumpe geliefert wird. Das Verfahren weist
die folgenden Schritte auf: Überwachen
eines vorgewählten
Parameters, der eine Wechselbeziehung zu einer im Kraftstoff gehaltenen
Energie zeigt, die eine Energie ist, die durch den Kraftstoff an
dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe gehalten wird; und Erfassen,
ob ein Druck des Kraftstoffs an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe bei
einer anormalen Höhe
ist oder nicht.
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Die
vorliegende Erfindung ist aus der nachstehend dargelegten detaillierten
Beschreibung und aus den beigefügten
Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung besser verständlich,
wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf die spezifischen
Ausführungsbeispiele
beschränkt
sein soll, die lediglich dem Zweck der Erläuterung und des Verständnisses
dienen.
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1 zeigt
eine Blockdarstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
ein Flussdiagramm von einem Programm, das durch das Kraftstoffeinspritzsystem von 1 ausgeführt wird,
um einen anormalen Druck an einem Einlass einer Hochdrucklieferpumpe zu überwachen.
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3 zeigt
ein Flussdiagramm von einem Programm, das durch ein Kraftstoffeinspritzsystem von
einem zweiten Ausführungsbeispiel
ausgeführt wird,
um einen anormalen Druck an einem Einlass einer Hochdrucklieferpumpe
zu überwachen.
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Nachstehend
sind bevorzugte Ausführungsbeispiele
beschrieben.
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen sich
auf gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten beziehen, ist insbesondere
in 1 ein Kraftstoffeinspritzsystem 1 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dargestellt, das so gestaltet ist, dass
es Kraftstoff in Zylinder von Direkteinspritzverbrennungsmotoren
wie beispielsweise Dieselmotoren einspritzt.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem 1 besteht im Wesentlichen aus
Einspritzeinrichtungen 2, wobei eine für jeden Zylinder des Verbrennungsmotors
vorhanden ist, aus einer Common-Rail 3, einer Hochdrucklieferpumpe 4,
einer Niedrigdrucklieferpumpe 6, einem Druckregler 10 und
einer Steuereinrichtung 11. Der Druckregler 10 ist
zwischen Kraftstoffströmungsbahnen 7 und 8 angeordnet,
die sich von der Niedrigdrucklieferpumpe 6 zu der Hochdrucklieferpumpe 4 erstrecken.
Die Niedrigdrucklieferpumpe 6 wird durch eine andere Energiequelle
angetrieben als den Verbrennungsmotor, um den Kraftstoff von einem
Kraftstofftank 6 anzusaugen und ihn zu der Hochdrucklieferpumpe 4 durch
den Druckregler 10 zu liefern. Der Druckregler 10 reguliert
den Druck von dem Kraftstoff, der von der Niedrigdrucklieferpumpe 6 zu
der Hochdrucklieferpumpe 4 abgegeben wird. Die Hochdrucklieferpumpe 4 wird
durch die Abgabe des Verbrennungsmotors angetrieben, um den Kraftstoff
zu der Common-Rail 3 zuzuführen. Die Common-Rail 3 dient
als ein Druckspeicher zum Speichern des Kraftstoffs, der von der
Hochdrucklieferpumpe 4 zugeführt wird, bei einem vorgegebenen Druck
und zum Liefern des Kraftstoffs zu den Einspritzeinrichtungen 2.
Die Steuereinrichtung 11 überwacht die Signale der Sensoren
und steuert den Betrieb der Niedrigdrucklieferpumpe 6,
der Hochdrucklieferpumpe 4 und der Einspritzeinrichtungen 2.
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Jede
der Einspritzeinrichtungen 2 hat ein Nadelventil und eine
Solenoidspule, die als ein Aktuator arbeitet, um das Nadelventil
zu bewegen zum Zwecke des Öffnens
oder Schließens
von Einsprühlöchern. Das Öffnen oder
Schließen
der Einsprühlöcher wird
erreicht, indem die Solenoidspule angeregt wird oder entregt wird,
um den Kraftstoff in eine Gegenkammer, die hinter dem Nadelventil
definiert ist, abzugeben oder anzusaugen.
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Die
Anregung des Solenoids von jeder der Einspritzeinrichtungen 2 wird
erzielt durch ein Befehlssignal, das von der Steuereinrichtung 11 ausgegeben
wird. Genauer gesagt analysiert die Steuereinrichtung 11 einen
Betriebszustand von dem Betriebsmotor, wie beispielsweise seine
Drehzahl zum Berechnen einer Einspritzzeit (das heißt der Zeitpunkt,
bei der der Solenoid der Einspritzeinrichtung 2 mit dem
Anregen beginnen soll, um den Kraftstoff einzuspritzen, wobei diese
nachstehend als die Solenoidanregungszeit bezeichnet ist) und eine
Einspritzperiode (dass heißt
die Zeitdauer oder Zeitspanne, die das Solenoid angeregt gehalten
wird, um das Einspritzen des Kraftstoffs fortzusetzen, wobei diese nachstehend
als die Solenoideinschaltdauer bezeichnet ist). Wenn die Einspritzzeit
erreicht ist, beginnt die Steuereinrichtung 11 mit der
Lieferung von elektrischer Energie von einer in dem Kraftfahrzeug befindlichen
Energiequelle zu dem Solenoid von einer entsprechenden Einspritzeinrichtung 2,
um eine erforderliche Menge an Kraftstoff in den Verbrennungsmotor
bei einer erforderlichen Zeit einzuspritzen.
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Die
Common-Rail 3 dient als ein Druckspeicher zum Speichern
des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs, der von der Hochdrucklieferpumpe 4 zugeführt wird,
und auch als ein Verteiler zum Verteilen des unter hohem Druck stehenden
Kraftstoffs zu den Einspritzeinrichtungen 2. Das Kraftstoffeinspritzsystem 1 hat
außerdem
einen Common-Rail-Drucksensor 13,
der an einem Ende der Common-Rail eingebaut ist und der den Druck
innerhalb der Common-Rail 3 misst, um ein Signal vorzusehen,
das diesen Druck der Steuereinrichtung 11 anzeigt. Die Steuereinrichtung 11 wandelt
das Signal von dem Common-Rail-Drucksensor 13 in eine digitale
Form um und verwendet dieses beim Erzeugen von verschiedenen Befehlen.
Der Druck in der Common-Rail 3 wird auch nachstehend als
der Common-Rail-Druck bezeichnet.
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Die
Hochdrucklieferpumpe 4 ist mit einer Hochdruckpumpe 15 und
einem Saugsteuerventil (SCV) 16 ausgestattet. Die Hochdruckpumpe 15 wird durch
die Abgabe des Verbrennungsmotors so angetrieben, dass sie den Kraftstoff
mit Druck beaufschlagt und zu der Common-Rail liefert. Das Saugsteuerventil 16 spricht
auf ein Steuersignal von der Steuereinrichtung 11 an, um
die Menge an Kraftstoff zu regulieren, die in die Hochdruckpumpe 15 zu
saugen ist.
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Die
Hochdruckpumpe 15 ist aus einem Körper, in dem eine Vielzahl
an Zylindern ausgebildet sind, Kolben, die so angeordnet sind, dass
sie innerhalb der Zylinder gleitfähig sind, und einem Nockenmechanismus
aufgebaut, der eine Drehung einer Nockenwelle, die von einer Kurbelwelle
des Verbrennungsmotors übertragen
wird, in eine hin- und hergehende Bewegung der Kolben umwandelt.
Der Kraftstoff wird in die Druckkammern in Aufeinanderfolge gesaugt,
wobei jede von ihnen durch eine Innenwand von einem der Zylinder
und eine Endwand von einem entsprechenden Kolben definiert ist,
wobei der Kraftstoff komprimiert wird und durch die Kolben zu der Common-Rail 3 abgegeben
wird. Genauer gesagt wird, wenn der Kolben zu dem unteren Totpunkt durch
die Wirkung des Nockenmechanismus bewegt wird, um das Volumen der
Druckkammer zu erhöhen, bewirkt,
dass der Kraftstoff in die Druckkammer gesaugt wird, während dann,
wenn der Kolben zu dem oberen Totpunkt durch die Wirkung des Nockenmechanismus
bewegt wird, um das Volumen der Druckkammer zu vermindern, bewirkt
wird, dass der Kraftstoff mit Druck beaufschlagt wird und aus der
Druckkammer nach außen
abgegeben wird.
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Das
SCV 16 ist ein Saugsteuerventil der normalerweise offenen
Art, das mit einer Solenoidspule 18, einem Anker 19 und
einer Feder 20 ausgestattet ist. Wenn sie angeregt wird,
erzeugt die Solenoidspule 18 eine magnetische Anziehungskraft,
um den Anker 19 entgegen einem Druck, der durch die Feder 20 erzeugt
wird, in einer Richtung zu bewegen, in der die Kraftstoffströmungsbahn 8 geschlossen
wird, die sich von dem Druckregler 10 zu der Hochdruckpumpe 15 erstreckt.
Wenn das Solenoid 18 entregt wird, ist der Anker 19 in
einer gänzlich
geöffneten
Ventilposition, wobei die Kraftstoffströmungsbahn 8 gänzlich offen ist.
Die Anregung des Solenoids 18 wird durch ein Arbeitszyklus
(duty cycle) eines Antriebssignals von der Steuereinrichtung 11 gesteuert.
Genauer gesagt ist das SCV 16 durch ein Solenoidventil
der variablen Art mit offener Position ausgeführt, das so gestaltet ist,
dass es eine offene Position als eine Funktion von dem Grad der
Anregung des Solenoidventils 18 ändert.
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Die
Ventilöffnungsposition
(dass heißt
der Öffnungsgrad)
von dem SCV 16, die nachstehend auch als eine SCV-Öffnungsposition
bezeichnet ist, wird als eine Funktion eines gemessenen Wertes des Common-Rail-Drucks
gesteuert. Genauer gesagt berechnet die Steuereinrichtung 11 einen
Soll-Common-Rail-Druck als eine Funktion der Betriebsbedingungen
des Verbrennungsmotors, und sie steuert die SCV-Öffnungsposition derart, dass
ein tatsächlicher Druck
in der Common-Rail 2 mit dem Soll-Common-Rail-Druck in Übereinstimmung
gebracht wird. Genauer gesagt berechnet die Steuereinrichtung 11 eine
Differenz zwischen dem gemessenen Wert des Common-Rail-Drucks und
dem Soll-Common-Rail-Druck
oder ein Verhältnis
zwischen ihnen, und sie bestimmt einen Befehlswert (dass heißt einen Sollwert)
von der SCV-Öffnungsposition
auf der Grundlage der Differenz zwischen dem gemessen Wert des Common-Rail-Drucks
und dem Soll-Common-Rail-Druck
oder eines Verhältnisses
zwischen ihnen, einen Befehlswert des Anregungsbetrags der Solenoidspule 18,
der erforderlich ist, um den Befehlswert der SCV-Öffnungsposition
zu erzielen, und ein Arbeitszyklus von einem Antriebssignal, das
erforderlich ist, um den Befehlswert des Anregungsbetrages der Solenoidspule 18 zu
erzielen.
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Die
Steuereinrichtung 11 gibt das Antriebssignal zu der Hochdruckpumpe 4 aus,
um die Solenoidspule 18 bei dem bestimmten Arbeitszyklus
durch die in dem Fahrzeug befindliche Antriebsquelle oder Energiequelle
anzuregen, um einen gemessenen Wert des Drucks in der Common-Rail 3 mit
dem Soll-Common-Rail-Druck
in Übereinstimmung
zu bringen.
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Die
Niedrigdruckpumpe 6 ist mit einem bekannten Laufrad (das
auch Läufer
genannt wird) ausgestattet, das durch einen Elektromotor angetrieben wird,
um den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 5 anzusaugen und
ihn zu der Hochdrucklieferpumpe 4 zuzuführen. Der Elektromotor wird
beim Starten des Verbrennungsmotors eingeschaltet und während des Laufens
des Verbrennungsmotors konstant mit Energie beliefert. Beim Fehlen
eines Betriebsfehlverhaltens sieht der Elektromotor ein im Wesentlichen
konstantes Moment für
das Laufrad der Niedrigdrucklieferpumpe 6 vor, so dass
die Niedrigdrucklieferpumpe 6 im Wesentlichen konstante
Energie auf den Kraftstoff aufbringt. Genauer gesagt gibt die Niedrigdrucklieferpumpe 6 den
Kraftstoff bei einer konstanten Rate und bei einem konstanten Druck
während
des Laufens des Verbrennungsmotors ab, solange dieser sauber arbeitet.
In der nachstehend dargelegten Erörterung ist die Energie, die
durch sowohl die Hochdrucklieferpumpe 4 als auch die Niedrigdrucklieferpumpe 6 dem
Kraftstoff mitgeteilt wird, als die Pumpenergie bezeichnet.
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Der
Elektromotor ist so gestaltet, dass selbst dann, wenn der Verbrennungsmotor
im Ruhezustand ist, es möglich
ist, wie dies nachstehend detailliert beschrieben ist, dass er im
Ansprechen auf einen Befehl von der Steuereinrichtung 11 arbeitet,
um einen anormalen Druck des Kraftstoffs an einem Einlass der Hochdrucklieferpumpe 4 zu
erfassen.
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Der
Druckregler 10 ist, wie dies vorstehend beschrieben ist,
zwischen den Kraftstoffströmungsbahnen 7 und 8 eingebaut,
durch die der Kraftstoff von der Niedrigdrucklieferpumpe 6 zu
der Hochdrucklieferpumpe 4 zugeführt wird, und er reguliert den
Druck von dem Kraftstoff, der von der Niedrigdrucklieferpumpe 6 abgegeben
wird. Der Druckregler 10 sieht auch eine Verbindung mit
einer Rücklaufströmungsbahn 22 vor,
damit ein Teil des Kraftstoffs, der von der Niedrigdrucklieferpumpe 6 abgegeben
wird, zurück
zu dem Kraftstofftank 5 zurückkehrt.
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Der
Druckregler 10 hat eine Hauptströmungsbahn und eine innere Rücklaufströmungsbahn,
die in ihm ausgebildet sind. Die Hauptströmungsbahn ist zwischen den
Kraftstoffströmungsbahnen 7 und 8 verbunden,
Die innere Rücklaufströmungsbahn
erstreckt sich von der Hauptströmungsbahn
und ist mit der Rücklaufströmungsbahn 22 verbunden.
In der inneren Rücklaufströmungsbahn
ist ein Rückschlagventil
angeordnet, das eine Rückströmung des
Kraftstoffs von der Rücklaufströmungsbahn 22 zu
der Hauptströmungsbahn
blockiert. Das Rückschlagventil
ist mit einer Feder ausgestattet, die das Rückschlagventil dazu drängt, die
innere Rücklaufströmungsbahn
zu schließen.
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Wenn
der Druck des Kraftstoffs, der durch die Hauptströmungsbahn
strömt,
einen eingestellten Federdruck überschreitet,
wird das Rückschlagventil geöffnet, so
dass ein Teil des Kraftstoffs, der von der Niedrigdrucklieferpumpe 6 abgegeben
wird, zu dem Kraftstofftank 5 zurückkehrt, wodurch der Druck,
der aus der Druckreguliereinrichtung 10 herausströmt, bei
einer konstanten Höhe
gehalten wird. Die Hochdrucklieferpumpe 4 saugt daher den
Kraftstoff an, der bei dem konstanten Druck zugeführt wird.
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Die
Steuereinrichtung 11 ist mit einer elektronischen Steuereinheit
(ECU) und mit Treibern ausgestattet. Die ECU führt vorgegebene Steuerprogramme
aus und erzeugt Befehlssignale, Die Treiber sprechen auf die Befehlssignale
an, um elektrische Energie zu der Solenoidspule 18 der
Hochdrucklieferpumpe 4, den Einspritzeinrichtungen 2 und
dem Elektromotor der Niedrigdrucklieferpumpe 6 zu liefern.
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Die
ECU ist durch einen typischen Mikrocomputer ausgeführt, der
mit einer CPU, mit ROMs, mit RAMs, mit einer Eingangsschaltung und
mit einer Ausgangsschaltung ausgestattet ist. Die ECU wandelt Eingangssignale
von (nicht dargestellten) Sensoren und dem Common-Rail-Drucksensor 13 in
digitale Signale um und wendet sie beim Ausführen der Steuerprogramme an,
um Befehlssignale zu erzeugen und um Fehlfunktionen der Vorrichtungen
zu überwachen,
wie dies nachstehend beschrieben ist.
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Die
Treiber der Steuereinrichtung 11 sind mit Schaltvorrichtungen
ausgestattet, die im Ansprechen auf die Befehlssignale von der ECU
betätigt
werden, um die elektrische Energie von der im Fahrzeug eingebauten
Energiequelle zu den Einspritzeinrichtungen 2, zu der Hochdrucklieferpumpe 4 und
der Niedrigdrucklieferpumpe 6 zu liefern.
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Die
Steuereinrichtung 11 arbeitet als eine Anormal-Druck-Erfassungseinrichtung 24,
um einen vorgewählten
Parameter zu überwachen,
der eine Wechselbeziehung zu der Energie aufzeigt, die von dem Kraftstoff
an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe 4 gehalten wird,
um zu bestimmen, ob der Druck des Kraftstoffs an dem Einlass der
Hochdrucklieferpumpe 4 bei einer ungewöhnlichen Höhe ist oder nicht. In der nachstehend
dargelegten Erörterung
ist die vom Kraftstoff gehaltene Energie als Kraftstoffhalteenergie
bezeichnet.
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Genauer
gesagt wird, wenn der Verbrennungsmotor im Ruhezustand ist, die
SCV-Öffnungsposition
so gesteuert, dass sie mit einem vorgegebenen Wert in Übereinstimmung
gebracht wird, und die Niedrigdrucklieferpumpe 6 arbeitet,
wobei die Anormal-Druck-Erfassungseinrichtung 24 den
Common-Rail-Druck (dass heißt,
den Druck den Kraftstoffs innerhalb der Common-Rail 3) überwacht,
um die Höhe
des Drucks des in die Hochdrucklieferpumpe 4 gesaugten
Kraftstoffs zu analysieren.
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2 zeigt
ein Flussdiagramm von logischen Schritten eines durch die Steuereinrichtung 11 (dass
heißt
der Anormal-Druck-Erfassungseinrichtung 24)
auszuführenden
Programms zum Überwachen
der Höhe
des Drucks des Kraftstoffs an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe 4.
Das Programm wird jedes Mal dann initiiert, wenn eine Fahrentfernung
des Kraftfahrzeugs oder eine Gesamtbetriebszeit des Verbrennungsmotors
einen vorgewählten Wert
erreicht hat.
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Nach
dem Eintreten in das Programm geht die Routine zu dem Schritt 1,
bei dem bestimmt wird, ob der Verbrennungsmotor im Ruhezustand ist
oder nicht. Wenn die Antwort NEIN lautet, wird die Routine beendet.
Wenn alternativ dazu die Antwort JA lautet, geht die Routine zu
dem Schritt 2 weiter, bei dem die Niedrigdrucklieferpumpe 6 betätigt wird.
Die Routine geht zu dem Schritt 3 weiter, bei dem das SCV 16 gänzlich geöffnet wird,
um den Kraftstoff von dem Kraftstofftank 5 zu der Common-Rail 3 durch
lediglich die Pumpenergie zuzuführen.
Das SCV 16 ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, ein
Ventil der gänzlich
geöffneten
Art, und es wird in der gänzlich
geöffneten
Ventilposition gehalten, wenn es entregt ist.
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Die
Routine geht zu dem Schritt 4 weiter, bei dem bestimmt
wird, ob der Common-Rail-Druck (dass heißt der Druck des Kraftstoffs
innerhalb der Common-Rail 3, gemessen durch den Common-Rail-Drucksensor 13)
innerhalb eines vorgegebenen zulässigen
Bereiches ist oder nicht. Wenn die Antwort JA lautet, was bedeutet,
dass der Common-Rail-Druck innerhalb des zulässigen Bereiches sich ändert oder
konstant gehalten wird, wird die Routine beendet. Wenn alternativ
dazu die Antwort NEIN lautet, geht die Routine zu dem Schritt 5 weiter, bei
dem bestimmt wird, dass der Druck des Kraftstoffs an dem Einlass
der Hochdrucklieferpumpe 4 bei einer ungewöhnlichen
Höhe ist.
Die Routine endet daraufhin.
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Es
ist durch Versuche herausgefunden worden, dass der Umstand, dass
der Common-Rail-Druck niedriger als der zulässige Bereich ist, bedeutet,
dass sich eine hohe Wahrscheinlichkeit eines Mangels bei der Lieferung
von Kraftstoff von der Niedrigdrucklieferpumpe 6 vorhanden
ist, während
der Umstand, dass der Common-Rail-Druck höher als der zulässige Bereich
ist, eine hohe Wahrscheinlichkeit eines Mangels bei der Regulierung
des Drucks des Kraftstoffs mittels der Druckreguliereinrichtung 10 bedeutet.
Es ist somit möglich,
zu analysieren, ob der Common-Rail-Druck höher oder niedriger als der
zulässige
Bereich ist, um einen der Faktoren zu lokalisieren, der zu der anormalen
Höhe des Drucks
in der Common-Rail führt.
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Die
Steuereinrichtung 11 dient, wie dies vorstehend beschrieben
ist, als die Anormal-Druck-Erfassungseinrichtung 24, die
den Parameter, der die Wechselbeziehung zu der Kraftstoffhalteenergie
an der Seite des Einlasses der Hochdrucklieferpumpe 4 hat, überwacht,
um die anormale Höhe
von dem Druck des Kraftstoffs zu erfassen, der in die Hochdrucklieferpumpe 4 gesaugt
wird.
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Die
im Kraftstoff gehaltene Energie ist äquivalent dem Druck des Kraftstoffs.
Der Druck des Kraftstoffs, der in die Hochdrucklieferpumpe 4 gesaugt
wird, kann daher herausgefunden werden durch Messen des Parameters,
der die Wechselbeziehung zu der im Kraftstoff gehaltenen Energie
an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe 4 in sich trägt. Die
im Kraftstoff gehaltene Energie nimmt für gewöhnlich mit der Zunahme der
Pumpenergie zu, nimmt jedoch ab, wenn der Widerstand einer Strömungsbahn
gegenüber
der Strömung
des Kraftstoffs zunimmt. Genauer gesagt ändert sich die im Kraftstoff
gehaltene Energie an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe 4 innerhalb
des zulässigen
Bereichs, wenn der Strömungswiderstand
der Kraftstoffströmungsbahnen 7 und 8 und
der Strömungswiderstand
der Druckreguliereinrichtung 10 und die Pumpenergie, die
durch die Niedrigdrucklieferpumpe 6 erzeugt wird, sich
nicht im großen
Maße ändern.
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Der
anormale Druck des Kraftstoffs an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe 4 kann
daher herausgefunden werden, indem der vorstehend erwähnte Parameter überwacht
wird, genauer gesagt, kann der anormale Druck des Kraftstoffs an
dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe 4 herausgefunden werden
durch Auswählen
von einem der Befehle, die durch die Steuereinrichtung 11 erzeugt
werden, und Werte, die durch die Steuereinrichtung 11 gemessen werden,
die eine Wechselbeziehung zu der im Kraftstoff gehaltenen Energie
an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe 4 haben, ohne dass
der Druck des in die Hochdrucklieferpumpe 4 gesaugten Kraftstoffs direkt
gemessen wird.
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Die
Anormal-Druck-Erfassungseinrichtung 24 ist so gestaltet,
dass sie den Common-Rail-Druck als den vorstehend erwähnten Parameter überwacht, wenn
der Verbrennungsmotor sich im angehaltenen Zustand befindet, die
SCV-Öffnungsposition
in Übereinstimmung
mit dem vorgegebenen Wert gesetzt ist und die Niedrigdrucklieferpumpe 6 arbeitet.
Genauer gesagt ist, wenn der Verbrennungsmotor im Ruhezustand ist,
die Pumpenergie in der Strömungsbahn, die
sich von der Hochdrucklieferpumpe 4 zu der Common-Rail 3 erstreckt,
bei Null. Außerdem
ist, wenn die SCV-Öffnungsposition
konstant gehalten wird, der Strömungswiderstand
der Strömungsbahn, die
sich von der Hochdrucklieferpumpe 4 zu der Common-Rail 3 erstreckt,
konstant. Daher nimmt, wenn der Verbrennungsmotor im Ruhezustand
ist und die SCV-Öffnungsposition
konstant gehalten wird, der Druck in der Common-Rail zu als eine
Funktion der im Kraftstoff gehaltenen Energie an dem Einlass der
Hochdrucklieferpumpe 4. Genauer gesagt hat, wenn der Verbrennungsmotor
im Ruhezustand ist und die SCV-Öffnungsposition
konstant gehalten wird, der Druck der Common-Rail eine positive Wechselbeziehung
zu der im Kraftstoff gehaltenen Energie an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe 4,
und kann somit als der vorstehend erwähnte Parameter gewählt werden.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem von dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung, das so gestaltet ist, dass es einen SCV-Positionsparameter überwacht,
dass heißt
einen Parameter, der sich als eine Funktion der SCV-Öffnungsposition (dass
heißt
der Öffnungsposition
von dem SCV 16) ändert
während
der Leerlaufmodi des Verbrennungsmotorbetriebs, um zu bestimmen,
ob der Druck von dem Kraftstoff an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe 4 bei
einer ungewöhnlichen
Höhe ist
oder nicht.
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Der
SCV-Positionsparameter kann ein Parameter von dem Befehlswert (dass
heißt
ein Sollwert) von der SCV-Öffnungsposition
sein, der von der Steuereinrichtung 11 berechnet wird,
der Befehlswert eines Anregungsbetrages der Solenoidspule 18,
der erforderlich ist, um den Befehlswert der SCV-Öffnungsposition
zu erreichen, ein Arbeitszyklus des Antriebssignals, das erforderlich
ist, um den Befehlswert des Anregungsbetrages der Solenoidspule 18 zu
erreichen, eine Differenz zwischen einem gemessenen Wert des Drucks
in der Common-Rail und des Common-Rail-Solldrucks und ein Verhältnis zwischen
ihnen.
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3 zeigt
ein Flussdiagramm von logischen Schritten eines durch die Steuereinrichtung 11 auszuführenden
Programms zum Überwachen
der Höhe
des Drucks des Kraftstoffs an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe 4 bei
dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Das Programm wird jedes Mal dann initiiert, wenn eine Fahrentfernung
des Kraftfahrzeuges oder eine Gesamtbetriebszeit des Verbrennungsmotors
einen vorgewählten
Wert erreicht hat.
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Nach
dem Eintreten in das Programm geht die Routine zu dem Schritt 11,
bei dem bestimmt wird, ob der Verbrennungsmotor im Leerlauf ist
oder nicht. Wenn die Antwort NEIN lautet, wird die Routine beendet.
Wenn alternativ die Antwort JA lautet, geht die Routine zu dem Schritt 12 weiter,
bei dem bestimmt wird, ob der SCV-Positionsparameter innerhalb eines
vorgegebenen zulässigen
Bereiches ist oder nicht. Wenn die Antwort JA lautet, was bedeutet, dass
der SCV-Positionsparameter
innerhalb des zulässigen
Bereiches sich ändert
oder konstant gehalten wird, wird die Routine beendet. Wenn alternativ die
Antwort NEIN lautet, geht die Routine zu dem Schritt 13 weiter,
bei dem bestimmt wird, dass der Druck des Kraftstoffs an dem Einlass
der Hochdrucklieferpumpe 4 bei einer ungewöhnlichen
Höhe ist. Dann
endet die Routine.
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Wenn
der SCV-Positionsparameter den Befehlswert der SCV-Öffnungsposition repräsentiert und
kleiner als der zulässige
Bereich ist, dann kann bestimmt werden, dass die Lieferung des Kraftstoffs von
der Niedrigdrucklieferpumpe 6 mangelhaft ist. Wenn im Gegensatz
dazu der Befehlswert der SCV-Öffnungsposition
größer als
der zulässige
Bereich ist, kann bestimmt werden, dass die Regulierung des Drucks
des Kraftstoffs durch die Druckreguliereinrichtung 10 mangelhaft
ist. Es ist somit möglich,
zu analysieren, ob die SCV-Öffnungsposition größer oder
kleiner als der zulässige
Bereich ist, um einen der Faktoren zu lokalisieren, der zu der anormalen
Höhe des
Drucks in der Common-Rail führt.
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Die
Steuereinrichtung 11 dient, wie dies vorstehend beschrieben
ist, als die Anormal-Druck-Erfassungseinrichtung 24, die
den SCV-Positionsparameter überwacht,
der ein Parameter ist, der sich als eine Funktion der SCV-Öffnungsposition während des
Leerlaufs des Verbrennungsmotors ändert, um zu bestimmen, ob
der Druck des Kraftstoffs an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe 4 bei
einer ungewöhnlichen
Höhe ist
oder nicht.
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Während des
Leerlaufs des Verbrennungsmotors reguliert die Steuereinrichtung 11 die SCV-Öffnungsposition,
um den tatsächlichen
Wert des Drucks in der Common-Rail in Übereinstimmung mit einem Sollwert
zu bringen. Somit bewirkt, wenn die im Kraftstoff gehaltene Energie
an der Seite des Einlasses von der Hochdrucklieferpumpe 4 sich ändert, die
Steuereinrichtung 11 eine Änderung der SCV-Öffnungsposition,
um den tatsächlichen
Wert des Drucks der Common-Rail in Übereinstimmung mit dem Sollwert
zu bringen. Genauer gesagt wird, wenn die im Kraftstoff gehaltene
Energie (dass heißt der
Druck des Kraftstoffs) an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe 4 zunimmt,
durch die Steuereinrichtung 11 die SCV-Öffnungsposition
von dem SCV 16 verringert. Alternativ wird, wenn die im
Kraftstoff gehaltene Energie an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe 4 abnimmt,
von der Steuereinrichtung 11 die SCV-Öffnungsposition erhöht. Folglich
erhält, wenn
der Motor im Leerlauf läuft,
die SCV-Öffnungsposition
eine negative Wechselbeziehung gegenüber der im Kraftstoff gehaltenen
Energie an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe 4, und
somit kann diese als der Parameter beim Überwachen des anormalen Drucks
an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe 4 verwendet werden.
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Die
Steuereinrichtung 11 von dem ersten Ausführungsbeispiel
ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, so gestaltet, dass der
Druck der Common-Rail als der Parameter verwendet wird, der den anormalen
Druck an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe 4 repräsentiert,
wenn der Verbrennungsmotor in der Ruheposition ist, wobei die SCV-Öffnungsposition konstant gehalten
wird und die Niedrigdrucklieferpumpe 6 arbeitet. Die Steuereinrichtung 11 des
zweiten Ausführungsbeispiels
ist so gestaltet, dass sie den SCV-Positionsparameter als den Parameter
verwendet, der den anormalen Druck an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe 4 repräsentiert, wenn
der Motor sich im Leerlauf befindet. Die Steuereinrichtung 11 kann
jedoch so gestaltet sein, dass sie den SCV-Positionsparameter verwendet,
wenn der Motor in einem anderen Betriebsmodus als der Leerlaufmodus
ist, und der Common-Rail-Druck wird zu einem vorgegebenen Sollwert
gesteuert.
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Das
SCV 16 kann alternativ von der normalerweise geschlossenen
Art sein, bei der das SCV 16 gänzlich geschlossen ist, wenn
die Solenoidspule 18 entregt ist. In diesem Fall muss die Steuereinrichtung 18 von
dem ersten Ausführungsbeispiel
das SCV 16 in gewissem Grade öffnen, um den Kraftstoff zu
der Common-Rail 3 zu liefern, wenn der Druck an dem Einlass
der Hochdrucklieferpumpe 4 überwacht wird.
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Während die
vorliegende Erfindung im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen
bevorzugten Ausführungsbeispiele
offenbart ist, um ein besseres Verständnis derselben zu erleichtern,
sollte verständlich
sein, dass die vorliegende Erfindung in verschiedenen anderen Weisen
ausgeführt
werden kann, ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen. Daher
sollte verständlich
sein, dass die vorliegende Erfindung sämtliche möglichen Ausführungsbeispiele und
Abwandlungen von den gezeigten Ausführungsbeispielen umfasst, die
ausgeführt
werden können, ohne
vom Prinzip der Erfindung abzuweichen, das in den beigefügten Ansprüchen aufgeführt ist.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem ist mit folgendem ausgestattet: mit der
Hochdrucklieferpumpe, die durch eine Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors
angetrieben wird, um Kraftstoff zu dem Druckspeicher zu liefern,
der Niedrigdrucklieferpumpe, die durch eine andere Antriebsquelle
außer
dem Verbrennungsmotor angetrieben wird, um den Kraftstoff aus dem
Kraftstofftank anzusaugen und den angesaugten Kraftstoff zu der
Hochdrucklieferpumpe zu liefern, und mit der Druckreguliereinrichtung,
die den Druck des Kraftstoffs, der von der Niedrigdrucklieferpumpe
zu der Hochdrucklieferpumpe geliefert wird, reguliert. Das System
hat außerdem
die Anormal-Druck-Erfassungseinrichtung, die einen zuvor ausgewählten Parameter,
der eine Wechselbeziehung zu der Energie zeigt, die durch den Kraftstoff
an dem Einlass der Hochdrucklieferpumpe gehalten wird, überwacht,
um zu erfassen, ob der Druck des Kraftstoffs an dem Einlass der
Hochdrucklieferpumpe bei einer anormalen Höhe ist oder nicht, ohne dass
er direkt überwacht
wird.