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GRUNDLAGEN DER ERFINDUNG
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Technischer
Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Common-Rail-Brennstoffeinspritzsystem,
das mit einem Brennstoffdrucksensor ausgestattet ist, der den Druck
des Brennstoffs innerhalb eines Common-Rail (gemeinsame Druckansammlungs-Kraftstoffleitung)
erfasst, sowie eine elektronische Steuerungseinheit zum Überwachen der
Ausgabe des Brennstoffdrucksensors zur Bestimmung des Drucks innerhalb
des Common-Rail, und im Einzelnen auf ein derartiges System, das
in der Weise ausgelegt ist, dass ein Fehler bei der Bestimmung des
Drucks innerhalb des Common-Rail vermieden
wird.
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Die
japanische Druckschrift JP 2002-276500 offenbart ein Beispiel typischer
Common-Rail-Brennstoffeinspritzsysteme, die ein Common-Rail umfassen,
in welchem Brennstoff unter einem vorbestimmten Druck angesammelt
wird, sowie Brennstoffeinspritzeinrichtungen (Brennstoffinjektoren)
zur Einspritzung des Brennstoffs in dem Common-Rail in die Maschine.
Das Common-Rail umfasst darin angeordnet einen Brennstoffdrucksensor,
der den Druck des Brennstoffs innerhalb des Common-Rail misst bzw. erfasst.
Das System wird betrieben zum Überwachen einer
Ausgabe (Ausgangssignal) des Brennstoffdrucksensors und zur Steuerung
der Brennstoffmenge, die von einer Hochdruckpumpe zu dem Common-Rail
zu entladen ist, um den Druck in dem Common-Rail in Übereinstimmung
mit einem Sollwert zu bringen.
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Der
Brennstoffdrucksensor steht in Verbindung mit einer elektronischen
Steuerungseinheit mittels eines Kabelbaums. Die elektronische Steuerungseinheit
umfasst eine Leistungsversorgungsschaltung, die vorgesehen ist zur
Bereitstellung einer konstanten Leistungsversorgungsspannung von
einer Speicherbatterie und Zuführen
derselben zu dem Brennstoffdrucksensor.
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Der
Brennstoffdrucksensor umfasst darin angeordnet ein Sensorelement,
das hinsichtlich des Drucks im Common-Rail empfindlich ist. Das
Sensorelement besteht aus einem Halbleiter, der zur Bereitstellung
eines piezoelektrischen Effekts ausgebildet ist, wobei der Widerstandswert
in Abhängigkeit
von einer Deformation desselben einer Veränderung unterliegt. Insbesondere
weist das Piezoelement einen elektrischen Widerstand auf, der sich
als eine Funktion einer Änderung
des Drucks in dem Common-Rail ändert.
Die Widerstandsänderung
wird durch Verwendung von an das Sensorelement angelegten und von
diesem ausgegebenen Spannungen ermittelt. Die an das Sensorelement
angelegte Spannung ist die konstante Leistungsversorgungsspannung,
wie sie durch die Leistungsversorgungsschaltung gebildet wird. Die
elektronische Steuerungseinheit überwacht
die durch den Brennstoffdrucksensor ausgegebene Spannung und bestimmt
den Druck in dem Common-Rail unter Verwendung eines Kennfelds, das
eine experimentell erhaltene Beziehung zwischen dem Brennstoffdruck
innerhalb des Common-Rail und der Ausgabespannung des Brennstoffdrucksensors
aufweist. Die elektronische Steuerungseinheit steuert die im Common-Rail zugeführte Brennstoffmenge,
um den vorbestimmten Druck in dem Common-Rail in Übereinstimmung
mit einem Sollwert in Verbindung mit einer rückgekoppelten Steuerung (Regelung)
zu bringen.
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Die
an das Sensorelement angelegte Spannung kann unter die durch die
Leistungsversorgungsschaltung gebildete Leistungsversorgungsspannung sinken,
beispielsweise infolge eines zusätzlichen
Widerstands in dem Kabelbaum, der die Verbindung zwischen dem Brennstoffdrucksensor
und der elektronischen Steuerungseinheit bildet, zur Erhöhung der
Ausgabe der Maschine, oder infolge einer Unterbrechung des Kabelbaums
von dem Brennstoffdrucksensor oder der elektronischen Steuerungseinheit. Dies
bewirkt, dass die durch den Brennstoffdrucksensor ausgegebene Spannung
einen Pegel aufweist, der niedriger ist als derjenige zur Angabe
eines tatsächlichen
Werts des Drucks in dem Common-Rail. Die elektronische Steuerungseinheit
berechnet somit den Wert des Drucks in dem Common-Rail in fehlerhafter
Weise als einen kleineren Wert im Vergleich zu dem tatsächlichen
Wert desselben. Dies bewirkt eine übergroße Brennstoffmenge, die von
der Hochdruckpumpe dem Common-Rail zuzuführen ist, sodass der Brennstoffdruck
innerhalb des Common-Rail über den
Sollwert angehoben wird, wodurch dies zu einer unerwünschten
Anhebung der Ausgabe (Ausgangsleistung) der Maschine führt, und
wobei dies auch zu einer physischen Zerstörung oder zu einer Verminderung
der Lebensdauer des Common-Rail führen kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Common-Rail-Brennstoffeinspritzsystem derart
auszugestalten, dass ein Fehler bei der Bestimmung des Drucks in
einem Common-Rail
vermieden wird.
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Der
Erfindung liegt eine weitere Aufgabe zugrunde, ein Common-Rail-Brennstoffeinspritzsystem bereitzustellen,
das derart ausgestaltet ist, dass ein Fehler bei der Brennstoffdruckregelung
vermieden wird, der beispielsweise auftritt infolge einer Abänderung
der elektronischen Steuerungseinheit und eines Brennstoffdrucksensors
zum Erhöhen
der Ausgabe einer Maschine, wodurch insgesamt die physische Beschädigung bei
dem Common-Rail minimiert wird zur Sicherstellung einer gewünschten
Lebensdauer desselben.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Common-Rail-Brennstoffeinspritzsystem
bereitgestellt, das für
in Kraftfahrzeugen zu verwendende Common-Rail-Dieselmaschinen anwendbar ist. Das Common-Rail-Brennstoffeinspritzsystem
umfasst: (a) Ein Common-Rail zum darin Speichern von Brennstoff
entsprechend eines vorbestimmten Drucks, der in eine Maschine einzuspritzen ist;
(b) einen ein Sensorelement aufweisenden Brennstoffdrucksensor zur
Ausgabe eines Spannungssignals als eine Funktion eines Drucks des Brennstoffs
innerhalb des Common-Rail; (c) eine elektronische Steuerungseinheit
mit einer Leistungsversorgungsschaltung, die vorgesehen ist zum
Zuführen
einer konstanten Leistungsversorgungsspannung zu dem Brennstoffdrucksensor
mittels eines Kabelbaums, wobei die Konstantleistungsversorgungsspannung
in dem Drucksensor als eine Ansteuerungsspannung verwendet wird,
die zum Ansteuern des Sensorelements angelegt wird, die elektronische
Steuerungseinheit betrieben wird zum Regeln des Drucks des Brennstoffs
innerhalb des Common-Rail auf der Basis des Spannungssignals, wie es
von dem Brennstoffdrucksensor ausgegeben wird; (d) eine Spannungsabtastschaltung
zur Abtastung der an das Sensorelement des Brennstoffdrucksensors
angelegten Ansteuerungsspannung; und (e) eine Spannungsfehlerüberwachungseinrichtung
zum Überwachen,
ob die Ansteuerungsspannung gemäß einer
Abtastung durch die Spannungsabtastschaltung fehlerhaft ist oder
nicht.
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Wird
ein Widerstand zu dem Kabelbaum hinzugefügt oder tritt eine Unterbrechung
des Kabelbaums zu der elektronischen Steuerungseinheit oder zu dem
Brennstoffdrucksensor auf, dann führt dies zu einer unerwünschten Änderung
der an das Sensorelement des Brennstoffdrucksensors angelegten Ansteuerungsspannung.
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In
diesem Fall ermittelt die Spannungsfehlerüberwachungseinrichtung, dass
die Ansteuerungsspannung entsprechend einer Abtastung durch die Spannungsabtastschaltung
fehlerhaft ist, zur Vermeidung eines Fehlers bei der Berechnung
des Drucks in dem Common-Rail.
Dies erlaubt es der elektronischen Steuerungseinheit, einen übergroßen Anstieg des
Drucks in dem Common-Rail zu vermeiden, um auf diese Weise das Common-Rail
vor einer physischen Beschädigung
zu bewahren und eine gewünschte
Lebensdauer des Common-Rail zu erreichen.
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In
der bevorzugten Ausführung
der Erfindung bestimmt die elektronische Steuerungseinheit einen
Sollbrennstoffdruck, mit dem der Druck in dem Common-Rail unter
einer Regelung in Übereinstimmung
gebracht wird, und korrigiert den Sollbrennstoffdruck unter Verwendung
der Ansteuerungsspannung gemäß einer
Abtastung durch die Spannungsabtastschaltung, um auf diese Weise
den Druck in dem Common-Rail in einen erlaubten Bereich zu versetzen.
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Wird
mittels der Spannungsfehlerüberwachungseinrichtung
ermittelt, dass die Ansteuerungsspannung gemäß einer Abtastung durch die
Spannungsabtastschaltung fehlerhaft ist, dann kann die elektronische
Steuerungseinheit den Sollbrennstoffdruck, mit dem der Druck innerhalb
des Common-Rail in Verbindung mit einer Regelung in Übereinstimmung
gebracht wird, auf einen Wert korrigieren, der zumindest erforderlich
ist zur Sicherstellung eines Betriebs der Maschine.
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Wird
mittels der Spannungsfehlererfassungseinrichtung bestimmt, dass
die Ansteuerungsspannung gemäß einer
Abtastung durch die Spannungsabtastschaltung fehlerhaft ist, dann
kann die elektronische Steuerungseinheit die Regelung (rückgekoppelte
Steuerung) zur Steuerung des Drucks des Brennstoffs innerhalb des
Common-Rail beenden.
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Die
Spannungsfehlererfassungseinrichtung dient zur Überwachung, ob die Ansteuerungsspannung
gemäß einer
Abtastung durch die Spannungsabtastschaltung fehlerhaft ist oder
nicht, während
eines gleichförmigen
Betriebs der Maschine, in welchem eine Ausgabe (d. h. ein Ausgangssignal)
des Brennstoffdrucksensors stabil ist.
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Der
Kabelbaum zur Verbindung zwischen der elektronischen Steuerungseinheit
und dem Brennstoffdrucksensor umfasst eine Bezugsleitung (Referenzleitung),
mittels der die elektronische Steuerungseinheit und der Brennstoffdrucksensor
an ein vorbestimmtes Bezugspotential angelegt werden, eine erste
Signalleitung, mittels der das Spannungssignal von dem Brennstoffdrucksensor
zu der elektronischen Steuerungseinheit übertragen wird, und eine zweite
Signalleitung, mittels der die Ansteuerungsspannung von dem Brennstoffdrucksensor
zu der Spannungsabtastschaltung übertragen
wird, die in der elektronischen Steuerungseinheit angeordnet ist.
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Das
Common-Rail-Brennstoffeinspritzsystem kann ferner eine Arithmetikschaltung
umfassen, die die Spannungsabtastschaltung sowie die Spannungsfehlerüberwachungseinrichtung
umfasst, und die in dem Brennstoffdrucksensor angeordnet ist. Die
Arithmetikschaltung dient zur Ausgabe eines Signals zur Angabe der
Tatsache, dass die Ansteuerungsspannung gemäß einer Abtastung durch die Spannungsabtastschaltung
fehlerhaft ist, an die elektronische Steuerungseinheit.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Common-Rail-Brennstoffeinspritzsystem
bereitgestellt, mit: (a) Einem Common-Rail zum darin Speichern von
Brennstoff entsprechend eines vorbestimmten Drucks, der in eine Maschine
einzuspritzen ist; (b) einem mit einem Sensorelement ausgestatteten
Brennstoffdrucksensor, der mittels einer daran angelegten Ansteuerungsspannung
angesteuert wird zur Ausgabe eines Spannungssignals als eine Funktion
eines Drucks des Brennstoffinhalts des Common-Rail; (c) eine elektronische
Steuerungseinheit mit einer Leistungszuführungsschaltung, die ausgebildet
ist zum Zuführen
einer elektrischen Leistung zu dem Brennstoffdrucksensor mittels
eines Kabelbaums, wobei die elektronische Steuerungseinheit zur
Regelung des Drucks des Brennstoffinhalts des Common-Rail auf der
Basis des Spannungssignals, wie es durch den Brennstoffdrucksensor
ausgegeben wird, betrieben wird; und (d) einer Konstantspannungsschaltung,
die in dem Brennstoffdrucksensor angeordnet ist, und die zum Umwandeln
der elektrischen Leistung gemäß einer
Zuführung
durch die Leistungszuführungsschaltung
der elektronischen Steuerungseinheit, in eine elektrische Leistung
einer konstanten Spannung dient, die an das Sensorelement des Brennstoffdrucksensors
als das Ansteuerungssignal zum Ansteuern des Sensorelements angelegt
wird.
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Auch
wenn die dem Brennstoffdrucksensor zugeführte Spannung einer Änderung,
beispielsweise infolge eines zusätzlichen
Widerstands bei einer Verbindung zwischen dem Brennstoffdrucksensor und
der elektronischen Steuerungseinheit zur Erhöhung der Ausgabe der Maschine
unterliegt, dient die Leistungszuführungsschaltung, die in dem
Brennstoffdrucksensor angeordnet ist, zur Bildung der konstanten
Leistungsversorgungsspannung, wodurch die Stabilität bei der
Bildung der Ausgabe des Brennstoffdrucksensors gewährleistet
ist. Dies vermeidet einen Fehler bei der Bestimmung des Drucks in
dem Common-Rail.
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In
der bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung dient die elektronische Steuerungseinheit
zum zyklischen Verändern
eines Pegels der elektrischen Leistung, die dem Brennstoffdrucksensor
zuzuführen
ist. Die elektronische Steuerungseinheit und der Brennstoffdrucksensor
umfassen jeweilige Kommunikationsschaltungen, die eine Kommunikation
zwischen diesen in Synchronisation mit einer Änderung bei dem Pegel der elektrischen
Leistung aufbauen. Wird beispielsweise eine Ausgabe des Brennstoffdrucksensors
absichtlich zum Anheben des Drucks in dem Common-Rail zur Vergrößerung der
Ausgabe der Maschine geändert,
dann führt dies
zu einem Bedarf an einer Analyse der Signalcodierung in der Kommunikation
zwischen dem Brennstoffdrucksensor und der elektronischen Steuerungseinheit
zum Übertragen
eines Befehlssignals zu der elektronischen Steuerungseinheit, das
diese zum Anheben des Drucks in dem Common-Rail anweist, wodurch
dies zu einer erhöhten
Schwierigkeit bei einer unangemessenen Änderung der Ausgabe des Brennstoffdrucksensors
führt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Die
vorliegende Erfindung wird aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung
und den zugehörigen
Figuren der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung verständlich,
die jedoch nicht zur einschränkenden
Auslegung der Erfindung heranzuziehen sind, sondern die zum Zwecke
der Veranschaulichung und des Verständnisses dienen.
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Es
zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines Common-Rail-Brennstoffeinspritzsystems
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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2 ein
Schaltungsdiagramm zur Veranschaulichung interner Aufbauten einer
elektronischen Steuerungseinheit und eines Brennstoffdrucksensors,
die in dem Common-Rail-Brennstoffeinspritzsystem
gemäß 1 angeordnet
sind,
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3 ein
Kennfeld zur Darstellung einer Beziehung zwischen einem durch den
Brennstoffdrucksensor ausgegebenen Spannungssignal und einem Common-Rail-Druck,
der verwendet wird zur Bestimmung des Drucks des Brennstoffs innerhalb
des Common-Rail,
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4 ein
Ablaufdiagramm eines Sensorausgabefehlerüberwachungsprogramms zur Durchführung entsprechend
eines Zyklus zur Bestimmung, ob der Wert der Ansteuerungsspannung
zur Verwendung bei der Ansteuerung eines Brennstoffdrucksensors
fehlerhaft ist oder nicht,
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5 ein
Ablaufdiagramm eines Rückkopplungssteuerungsprogramms
(Regelungsprogramm) zur Steuerung des Drucks des Brennstoffs in
einem Common-Rail unter Verwendung der Ergebnisse der Ansteuerungsspannungsfehlererfassung
gemäß 4,
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6 eine
Schaltungsanordnung zur Veranschaulichung der internen Aufbauten
einer elektronischen Steuerungseinheit und eines Brennstoffdrucksensors
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, und
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7 eine
Schaltungsanordnung zur Veranschaulichung der internen Aufbauten
einer elektronischen Steuerungseinheit und eines Brennstoffdrucksensors
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Unter
Bezugnahme auf die Figuren, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche
oder gleichartige Teile in verschiedenen Darstellungen bezeichnen, und
im Einzelnen gemäß 1 ist
ein Brennstoffeinspritzsystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung gezeigt, das ausgelegt ist als ein Common-Rail-Brennstoffeinspritzsystem
(ein so genanntes Akkumulatoreinspritzsystem), das zur Steuerung
der Einspritzung von Brennstoff in Mehrzylinder-Dieselmaschinen
dient.
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Das
Brennstoffeinspritzsystem umfasst solenoid-betätigte Injektoren 11 für jeden
der Zylinder der Maschine 10. Die Injektoren 11 sind
hydraulisch mit einem Common-Rail 12 verbunden, das als
Brennstoffakkumulator (Brennstoffsammelschiene) dient. Eine Hochdruckpumpe 13 ist
mit dem Common-Rail 12 verbunden und dient zum Zuführen des
Brennstoffs zu dem Common-Rail 12 und Akkumulieren desselben
bei einem Druck, der im Wesentlichen äquivalent zu einem erforderlichen
Brennstoffeinspritzdruck ist. Ein solenoid-betätigtes Ansaugsteuerungsventil 13a ist
in der Hochdruckpumpe 13 angeordnet. Die Hochdruckpumpe 13 saugt
den mittels einer Zuführungspumpe
(d. h. einer Niederdruckpumpe) 14 aus einem Brennstofftank 15 über ein
Ansaugsteuerungsventil 13a gepumpten Brennstoff an. Das Common-Rail 12 umfasst
einen darin angeordneten Brennstoffdrucksensor 16, der
ausgelegt ist zum Messen des Drucks des Brennstoffs innerhalb des Common-Rail 12 (dieser
Druck wird nachstehend auch als Common-Rail-Druck bezeichnet) und
zur Ausgabe eines Signals zur Eingabe desselben in eine elektronische
Steuerungseinheit (ECU, Electronic Control Unit) 20. Der
Common-Rail-Druck liegt im Allgemeinen im Bereich von 20 Mpa bis
180 Mpa. Der Druckfestigkeitsdruck des Common-Rail 12 liegt üblicherweise
im Bereich von 200 Mpa. Das Common-Rail 12 umfasst ebenfalls
ein solenoid-betätigtes
oder mechanisch betätigtes
Druckverminderungsventil (das nicht gezeigt ist), das geöffnet wird, wenn
der Druck in dem Common-Rail 12 einen vorbestimmten erlaubten
Druck überschreitet,
zum Ableiten des Brennstoffs aus dem Common-Rail 12.
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Die
elektronische Steuerungseinheit ECU 20 umfasst einen Mikrocomputer 21,
der gemäß eines typischen
Aufbaus aus einer Zentraleinheit CPU, einem Festwertspeicher ROM,
einem Schreib-Lese-Speicher RAM und dergleichen besteht. Die elektronische
Steuerungseinheit ECU 20 überwacht die Ausgabe des Brennstoffdrucksensors 16 und
eine Information bezüglich
der Fahrzeugfahrbedingungen, wie die Geschwindigkeit (Drehzahl)
der Maschine 10 und die Position oder den Betätigungsbetrag
eines Beschleunigungspedals. Der Mikrocomputer 21 dient zum
Analysieren der überwachten
Fahrzeugfahrbedingungen zur Bestimmung optimaler Einspritzzeiten und
einer optimalen in die Maschine 10 einzuspritzenden Brennstoffmenge,
und zur Ausgabe von Einspritzsteuerungssignalen zu den Injektoren 11.
Jeder der Injektoren 11 spricht auf die Einspritzsteuerungssignale
an zum Einspritzen der Brennstoffmenge entsprechend einer bestimmten
Zeit, wie es mittels des Mikrocomputers 21 bestimmt ist.
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Der
Mikrocomputer 21 überwacht
ebenfalls Momentanwerte der Geschwindigkeit der Maschine 10 und
der Einspritzmenge zur Bestimmung eines Sollwerts des Drucks in
dem Common-Rail 12 und zum Regulieren der durch die Hochdruckpumpe 13 zu
entladenden Brennstoffmenge, um den Druck in den Common-Rail 12 in Übereinstimmung
mit dem Sollwert in Verbindung mit einer Regelung (Rückkopplungssteuerung)
zu bringen. Insbesondere bestimmt der Mikrocomputer 12 eine
Sollmenge des durch die Hochdruckpumpe 13 zu entladenden Brennstoffs,
die erforderlich ist zum Kompensieren einer Differenz zwischen einem
tatsächlichen
Wert des Drucks in dem Common-Rail 12 und
dem Sollwert desselben zur Steuerung einer geöffneten Position des Ansaugsteuerungsventils 13a der
Hochdruckpumpe 13.
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2 veranschaulicht
die internen Aufbauten des Brennstoffdrucksensors 16 und
der elektronischen Steuerungseinheit ECU 20. Der Brennstoffdrucksensor 16 und
die elektronische Steuerungseinheit ECU 20 sind miteinander
mittels eines Kabelbaums 30 verbunden. Der Kabelbaum 30 besteht
aus vier Leitungen und (nicht gezeigten) Verbindungseinrichtungen,
die an den Enden der Leitungen angeordnet sind. Der Brennstoffdrucksensor 16 und
die elektronische Steuerungseinheit ECU 20 umfassen ebenfalls
Verbindungseinrichtungen, die den Verbindungseinrichtungen des Kabelbaums 30 entsprechen
bzw. zu diesen passen.
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Teile
des Brennstoffdrucksensors 16 und der elektronischen Steuerungseinheit 20,
wie sie mittels einer strichpunktierten Linie A angedeutet sind,
betreffen die Verwirklichung des Merkmals der vorliegenden Erfindung.
Andere Teile sind bekannte Schaltungsanordnungen und werden zuerst
nachstehend beschrieben.
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Die
elektronische Steuerungseinheit ECU 20 umfasst eine Leistungsversorgungsschaltung 22, A/D-Wandler
(Analog/Digital-Wandler) 23 und 25, und Widerstände 24 und 26.
Die Leistungsversorgungsschaltung 22 steht in Verbindung
mit einem Anschluss +B einer Speicherbatterie, und dient zur Erzeugung
einer konstanten Spannung Vc von, beispielsweise, 5V, die wiederum
dem Brennstoffdrucksensor 16 mittels der Leistungsversorgungsleitung 31 des
Kabelbaums 30 zugeführt
wird. Der Brennstoffdrucksensor 16 und die elektronische
Steuerungseinheit ECU 20 sind an ein gemeinsames Bezugspotential
mittels der Bezugspotentialleitung 32 angeschlossen.
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Der
Brennstoffdrucksensor 16 umfasst ein Sensorelement 16a,
das hinsichtlich des Drucks in dem Common-Rail 12 (der
nachstehend auch als Common-Rail-Druck Pc bezeichnet wird) empfindlich ist.
Das Sensorelement 16a besteht aus einem Siliziumhalbleiter,
und ist vorgesehen zur Bereitstellung eines Piezowiderstandseffekts,
wobei sich der Widerstandswert in Abhängigkeit von einer Deformation desselben
verändert.
Insbesondere umfasst das Sensorelement 16a einen elektrischen
Widerstand, der sich als eine Funktion einer Änderung des Common-Rail-Drucks
Pc ändert.
Diese Widerstandsänderung
kann unter Verwendung der angelegten Spannung an diametral gegenüberliegenden
Anschlüssen a
und c der Brückenschaltung,
sowie der Spannung, die an diametral gegenüber liegende Anschlüsse b und
d der Brückenschaltung
angelegt wird, ermittelt werden. Die an die Anschlüsse a und
c angelegte Spannung wird konstant gehalten. Eine Änderung
in dem Common-Rail-Druck Pc führt
im Ergebnis zu einer Änderung
der Spannung zwischen den Anschlüssen
b und d. Der Brennstoffdrucksensor 16 tastet die Spannung
zwischen den Anschlüssen
b und d mittels eines Differenzverstärkers 17 ab und gibt
diese Information in der Form eines Spannungssignals Vout aus. 3 veranschaulicht
eine Beziehung zwischen dem Common-Rail-Druck Pc und dem Spannungssignal
Vout. Die Beziehung zeigt, dass der Spannungspegel des Spannungssignals
Vout mit einem Ansteigen des Common-Rail-Drucks Pc ansteigt.
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Das
durch den Brennstoffdrucksensor 16 gebildete Spannungssignal
Vout wird in die elektronische Steuerungseinheit ECU 20 mittels
der Signalleitung 33 des Kabelbaums 30 eingegeben
und mittels des A/D-Wandlers 23 durch den Mikrocomputer 21 abgetastet.
Der Mikrocomputer 21 dient zum Analysieren des Spannungssignals
Vout zur Bestimmung des Common-Rail-Drucks Pc auf der Basis der
Spannungs-Druck-Beziehung, wie es in 3 dargestellt ist.
Die Signalleitung 33 wird mittels des Widerstands 24 (von
beispielsweise 200 kΩ)
innerhalb der elektronischen Steuerungseinheit ECU 20 auf
die Leistungsversorgungsspannung Vc gelegt (Pull Up).
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Zum
Anheben des Drucks in dem Common-Rail 12 zur Vergrößerung der
Ausgabe der Maschine 10, entweder absichtlich oder unerlaubt,
kann ein Widerstand in die Leistungsversorgungsleitung 31 eingesetzt
werden, mittels der die Leistungsversorgungsschaltung 22 die
elektrische Leistung zu dem Brennstoffdrucksensor 16 überträgt, zur
Bildung eines Spannungsabfalls über
diesem Widerstand, wobei hierdurch bewirkt wird, dass eine interne
Ansteuerungsspannung Vin, die an das Sensorelement 16a angelegt
wird, niedriger ist als die Leistungsversorgungsspannung Vc. Dies
bewirkt wiederum, dass das Spannungssignal Vout, wie es durch den
Brennstoffdrucksensor 16 ausgegeben wird, einen niedrigren
Pegel aufweist als dasjenige zur Angabe des tatsächlichen Werts des Common-Rail-Drucks
Pc. Der Mikrocomputer 21 berechnet sodann den Wert des
Common-Rail-Drucks Pc als einen kleineren Wert als der tatsächliche
Wert desselben, und steuert die Hochdruckpumpe 13 zum Anheben
des Drucks des Brennstoffs innerhalb des Common-Rail 12 über den
Sollwert zum Erhöhen
der Ausgabe der Maschine 10 unter der Brennstoffdruck-Rückkopplungssteuerung
(Regelung). Dies kann jedoch zu einer physischen Beschädigung oder
zu einer Verminderung der Lebensdauer des Common-Rail 12 führen.
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Zur Überwachung
einer derartigen Änderung oder
eines Fehlers der internen Ansteuerungsspannung Vin des Brennstoffdrucksensors 16 umfasst
das Brennstoffeinspritzsystem einer Internansteuerungsspannungs- Überwachungseinrichtung, wie
sie durch die strichpunktierte Linie A in 2 bezeichnet
ist. Die Internansteuerungsspannungs-Überwachungseinrichtung besteht
insbesondere aus einem Operationsverstärker 18, dem A/D-Wandler 25 und
dem Widerstand 26. Der Operationsverstärker 18 tastet die
interne Ansteuerungsspannung Vin ab und gibt diese an den A/D-Wandler 25 der
elektronischen Steuerungseinheit ECU 20 mittels der Signalleitung 34 ab.
Der Mikrocomputer 21 überwacht
die interne Ansteuerungsspannung Vin, die mittels des A/D-Wandlers 25 in
eine digitale Form gebracht wurde, und bestimmt, ob der Wert der
internen Ansteuerungsspannung Vin korrekt ist oder nicht, im Vergleich
zu der Leistungsversorgungsspannung Vc. Die Signalleitung 34 wird
mittels des Widerstands 26 (beispielsweise 200 kΩ) innerhalb
der elektronischen Steuerungseinheit ECU 20 auf die Leistungsversorgungsspannung
Vc festgelegt (Pull Up).
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4 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines Sensorausgabefehlerüberwachungsprogramms zur Durchführung mittels
des Mikrocomputers 21 entsprechend eines Zyklus von 10
msec zur Bestimmung, ob der Wert der internen Ansteuerungsspannung
Vin des Brennstoffdrucksensors 16 fehlerhaft ist oder nicht.
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Nach
dem Eintreten in das Programm geht der Ablauf zu Schritt 101 über, in
welchem bestimmt wird, ob eine Bestimmung, ob die interne Ansteuerungsspannung
Vin fehlerhaft ist oder nicht, bereits in einem vorherigen Verarbeitungszyklus
des Programms abgeschlossen ist oder nicht, unter Verwendung einer Überwachungsmarke
F1. Der vorstehend beschriebene Widerstand wird üblicherweise in die Leistungsversorgungsleitung 31 während des
Anhaltens der Maschine 10 eingesetzt. Dieses Programm wird
daher nach dem Starten der Maschine eingeleitet. Falls die Überwachungsmarke
F1 den Wert Null (0) anzeigt, mit der Bedeutung, dass die Internansteuerungsspannungsfehlerbestimmung noch
nicht abgeschlossen ist, geht der Ablauf zu Schritt 102 über. Zeigt
alternativ die Überwachungsmarke
F1 den Wert Eins (1) an, mit der Bedeutung, dass die Internansteuerungsspannungsfehlerbestimmung
bereits abgeschlossen ist, dann wird der Ablauf (die Routine) beendet.
Dabei ist zu beachten, dass die Überwachungsmarke
F1 bei dem Einschalten des Mikrocomputers 21 auf Null (0)
initialisiert wird.
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In
Schritt 102 wird bestimmt, ob sich die Maschine 10 in
einem gleichförmigen
Betriebszustand befindet oder nicht. Diese Bestimmung wird durchgeführt durch Überwachen
der Geschwindigkeit bzw. der Drehzahl der Maschine 10 oder
einer Änderung der
Menge des in die Maschine 10 je Zeiteinheit einzuspritzenden
Brennstoffs. Die Gründe,
warum die Internansteuerungsspannungsfehlererfassung während der
gleichförmigen
Betriebsart der Maschine 10 durchgeführt wird liegen darin, dass
die Verlässlichkeit
der Internansteuerungsspannungsfehlererfassung verbessert wird.
Insbesondere wird die Internansteuerungsspannungsfehlererfassung durchgeführt, wenn
der Common-Rail-Druck Pc im Wesentlichen konstant gehalten wird,
sodass das Spannungssignal Vout, wie es mittels des Sensorelementes 16a gebildet
wird, sich in einem gleichförmigen
Zustand befindet. Falls die Antwort JA erhalten wird mit der Bedeutung,
dass ich die Maschine 10 in dem gleichförmigen Betriebszustand befindet,
dann geht die Routine zu dem Schritt 103 über. In
dem Fall, dass alternativ die Antwort NEIN erhalten wird, wird die
Routine beendet.
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In
Schritt 103 wird ein Zähler
durch Eins (1) hoch gezählt,
wobei dies die Anzahl der Ereignisse bezeichnet, mit der die Internansteuerungsspannungsfehlerbestimmung
durchgeführt
wurde. Zur Sicherstellung der gewünschten Verlässlichkeit
der Bestimmung eines Fehlers der internen Ansteuerungsspannung Vin
wird der Internansteuerungsspannungsfehlererbestimmung eine Anzahl
von Ereignissen K (von beispielsweise 100) zugeordnet. In gleicher
Weise wie die Überwachungsmarke
F1 wird der Zähler
C im Anfangsbetrieb des Mikrocomputers 21 auf Null (0)
initialisiert.
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Danach
geht der Ablauf (die Routine) zu Schritt 104 über, in
welchem die interne Ansteuerungsspannung Vin abgetastet wird.
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Der
Ablauf geht zu Schritt 105 über, worin bestimmt wird, ob
die interne Ansteuerungsspannung Vin korrekt ist oder nicht. Diese
Bestimmung wird durchgeführt
mittels Berechnen eines Prozentsatzes der internen Ansteuerungsspannung
Vin zu der Leistungsversorgungsspannung Vc und Bestimmen, ob ein
Abfallen der internen Ansteuerungsspannung Vin von der Leistungsversorgungsspannung
Vc innerhalb eines Bereichs von 10% liegt oder nicht. Liegt ein
derartiger Spannungsabfall innerhalb von 10%, dann wird bestimmt,
dass die interne Ansteuerungsspannung Vin korrekt ist, d. h. bei
einem erlaubten bzw. zulässigen
Pegel liegt. Der Ablauf geht sodann über zu Schritt 106.
Liegt demgegenüber
der Spannungsabfall außerhalb
von 10% mit der Bedeutung, dass die interne Ansteuerungsspannung Vin
fehlerhaft ist, dann geht der Ablauf über zu Schritt 107.
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In
dem Schritt 106 wird ermittelt, ob die Internansteuerungsspannungsfehlerbestimmung
bereits die vorbestimmte Anzahl von Ereignissen K durchgeführt wurde
oder nicht (Häufigkeit
der Durchführung).
Diese Bestimmung wird durchgeführt,
indem bestimmt wird, ob der Zähler
C kleiner als die vorbestimmte Anzahl von Ereignissen K ist oder nicht.
Wird bei dieser Bestimmung die Antwort JA erhalten, dann bedeutet
dies, dass die Internansteuerungsspannungsfehlerbestimmung noch
nicht die Anzahl von K Ereignissen durchgeführt wurde, und es wird der
Ablauf beendet. Nach einem nachfolgenden Start der Maschine 10 wird
dieses Programm erneut eingeleitet. Wird alternativ die Antwort
NEIN erhalten, dann geht der Ablauf zu Schritt 109 über.
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Wird
in der Leistungsversorgungsleitung 31 ein Widerstand angeordnet,
und wird in Schritt 105 bestimmt, dass sich die interne
Ansteuerungsspannung Vin in einem fehlerhaften Zustand befindet, dann
geht der Ablauf zu Schritt 107 über, in welchem ein Fehleralarmvorgang
durchgeführt
bzw. verarbeitet wird. Insbesondere schaltet in einer Diagnosebetriebsart
der Mikrocomputer 21 eine Warnlampe ein zur Information
für einen
Fahrzeugbediener bezüglich
der Tatsache, dass die Ausgabe des Brennstoffdrucksensors 16 fehlerhaft
ist, d. h. außerhalb
eines erlaubten oder zulässigen
Bereichs liegt, und es werden Fehlerdaten zur Angabe der Tatsache,
dass die interne Ansteuerungsspannung Vin des Brennstoffdrucksensors 16 in
unterwünschter
Weise abgefallen ist, in einem Fehlerdiagnosestörungsspeicher, wie einem EEPROM
oder einem Standby-RAM gespeichert.
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Der
Ablauf geht sodann zu Schritt 108 über, in welchem eine Fehlermarke
F2 auf Eins (1) gesetzt wird zur Angabe des Vorliegens
des Fehlers der internen Ansteuerungsspannung Vin, und wobei dies
in einem Speicher RAM gespeichert wird. Ist die Fehlermarke F2 gleich
Null (0), dann bedeutet dies, dass die interne Ansteuerungsspannung
Vin korrekt ist. Die Fehlermarke F2 wird in dem Anfangsbetrieb des Mikrocomputers 21 auf
Null (0) gesetzt.
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Wird
bestimmt, dass die interne Ansteuerungsspannung Vin fehlerhaft ist,
oder dass der Zähler
C die Anzahl K der Ereignisse erreicht hat, dann wird im Rahmen
dieses Ablaufs der Schritt 109 verarbeitet. Mit anderen
Worten, ist eine Bedingung, dass die Internansteuerungsspannungsfehlerbestimmung beendet
werden soll, erfüllt,
dann wird die Überwachungsmarke
F1 auf Eins (1) gesetzt zum Sperren dieses Programms vor
einer Ausführung
nach einem nachfolgenden Starten der Maschine 10.
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5 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines Regelungsprogramms (Programm zur rückgekoppelten Steuerung)
zur Steuerung (bzw. Regelung) des Drucks des Brennstoffs in dem
Common-Rail 12 unter
Verwendung der Ergebnisse der Internansteuerungsspannungsfehlerbestimmung
gemäß 4.
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Dieses
Programm wird durch den Mikrocomputer 21 in einem Zyklus
von beispielsweise 10 msec verarbeitet bzw. durchgeführt.
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Nach
dem Eintreten in das Programm erfolgt ein Übergang des Ablaufs zu Schritt 201,
in welchem eine Maschinenbetriebsinformation hinsichtlich der Geschwindigkeit
(Drehzahl) der Maschine 10 und der in die Maschine 10 einzuspritzenden
Brennstoffmenge abgetastet wird.
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Der
Ablauf geht zu Schritt 202 über, in welchem der Soll-Common-Rail-Druck
Pctg auf der Basis der Drehzahl der Maschine 10 und der
in die Maschine 10 einzuspritzenden Brennstoffmenge, wie
sie in Schritt 201 abgetastet wurden, bestimmt wird, indem
ein entsprechendes Kennfeld durchsucht wird, das eine Beziehung
zwischen der Drehzahl der Maschine 10 und der in die Maschine 10 einzuspritzenden
Brennstoffmenge bezeichnet.
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Der
Ablauf geht zu Schritt 203 über, in welchem bestimmt wird,
ob die Fehlermarke F2 auf Eins (1) gesetzt ist oder nicht.
Wird die Antwort JA erhalten (beispielsweise F2 = 1), dann bedeutet
dies, dass die interne Ansteuerungsspannung Vin des Brennstoffdrucksensors 16 fehlerhaft
ist, und es geht der Ablauf sodann zu Schritt 204 über, in
welchem der Soll-Common-Rail-Druck Pctg auf einen Minimumwert (beispielsweise
20 Mpa) korrigiert wird, wobei dieser Druck erforderlich ist zur
Sicherstellung eines Betriebs der Maschine 10, sodass die
Maschine 10 weiter betrieben werden kann. Wird alternativ
in Schritt 203 die Antwort NEIN erhalten (d. h. gilt beispielsweise
F2 = 0), dann bedeutet dies, dass die interne Ansteuerungsspannung
Vin des Brennstoffdrucksensors 16 nicht fehlerhaft ist,
oder befindet sich der Ablauf nach Schritt 204, dann geht
der Ablauf zu Schritt 205 über.
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Im
Schritt 205 wird das Spannungssignal Vout gemäß der Ausgabe
durch den Brennstoffdrucksensor 16 abgetastet zur Bestimmung
des Drucks des Brennstoffs innerhalb des Common-Rail 12 (d. h. der Common-Rail-Druck
Pc) unter Verwendung bzw. Durchsuchen des Kennfelds gemäß 3.
Der Ablauf geht über
zu Schritt 206, wobei eine Differenz ΔP zwischen dem Soll-Common-Rail-Druck
Pctg und dem Common-Rail-Druck Pc berechnet wird. Der Ablauf geht
zu Schritt 207 über,
in welchem eine Sollmenge des durch die Hochdruckpumpe 13 zu
entladenden Brennstoffs bestimmt wird, die erforderlich ist zum
Beseitigen der Druckdifferenz ΔP.
Eine Sollöffnungsposition
des Ansaugsteuerungsventils 13a wird ebenfalls bestimmt,
die erforderlich ist zum Erhalten der Sollmenge an durch die Hochdruckpumpe 13 zu
entladendem Brennstoff. Der Ablauf geht über zu Schritt 208,
in welchem ein Steuerungssignal an das Ansaugsteuerungsventil 13a ausgegeben
wird, um die geöffnete
Position desselben in Übereinstimmung
mit der Sollöffnungsposition
zu bringen, wie sie gemäß Schritt 207 bestimmt
wurde.
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Wird
der Widerstand in die Leistungsversorgungsleitung 31 zwischen
dem Brennstoffdrucksensor 16 und der elektronischen Steuerungseinheit ECU 20 eingesetzt
zum Erhöhen
der Ausgabe der Maschine 10 oder wird der Kabelbaum 30 entweder von
dem Brennstoffdrucksensor 16 oder der elektronischen Steuerungseinheit
ECU 20 unterbrochen, dann wird, wie es aus der vorstehenden
Beschreibung verständlich
wurde, die interne Ansteuerungsspannung Vin des Brennstoffdrucksensors 16 um mehr
als einen bestimmten Pegel vermindert. Der Mikrocomputer 21 verarbeitet
das Internansteuerungsspannungsfehler-Überwachungsprogramm gemäß 4 und
bestimmt, dass sich die interne Ansteuerungsspannung Vin in einem
fehlerhaften Zustand befindet. Der Mikrocomputer 21 korrigiert
den Soll-Common-Rail-Druck
Pctg auf den Minimumwert, der erforderlich ist zum Sicherstellen
eines Betriebs der Maschine 10, und bestimmt die Sollmenge
an durch das Ansaugsteuerungsventil 13a zu entladendem
Brennstoff, der erforderlich ist zum Erhalten des korrigierten Werts
des Soll-Common-Rail-Drucks Pctg. Dies bewirkt, dass der Druck des
Brennstoffs innerhalb des Common-Rail 12 niedrig gehalten
wird, wodurch ein unerwünschter
Anstieg des Drucks in dem Common-Rail 12 infolge des Fehlers
der internen Ansteuerungsspannung Vin des Brennstoffdrucksensors 16 vermieden
wird. Dies schützt
das Common-Rail 12 und gewährleistet eine längere Lebensdauer
desselben.
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6 veranschaulicht
den inneren Aufbau der elektronischen Steuerungseinheit ECU 20 und des
Brennstoffdrucksensors 16 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Gleiche Bezugszeichen, wie sie in 2 verwendet sind,
bezeichnen gleiche Teile, und die Erklärung derselben im Einzelnen
ist hier weggelassen.
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Der
Brennstoffdrucksensor 16 umfasst eine Arithmetikschaltung 51,
bestehend aus einem Mikrocomputer, die zur Bestimmung dient, ob
die interne Ansteuerungsspannung Vin fehlerhaft ist oder nicht.
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Der
Brennstoffdrucksensor 16 und die elektronische Steuerungseinheit
ECU 20 sind miteinander mittels eines Kabelbaums 40 verbunden.
Der Kabelbaum 40 besteht aus drei Leitungen, und es sind (nicht
gezeigte) Verbindungseinrichtungen an den jeweiligen Enden der Leitungen
angeordnet. Der Brennstoffdrucksensor 16 und die elektronische Steuerungseinheit
ECU 20 weisen ebenfalls Verbindungseinrichtungen auf, die
mit den Verbindungseinrichtungen des Kabelbaums übereinstimmen. Die elektronische
Steuerungseinheit ECU 20 umfasst eine Leistungsversorgungsschaltung 22,
die dem Brennstoffdrucksensor 16 mittels der Leistungsversorgungsleitung 41 elektrische
Leistung zuführt.
Der Brennstoffdrucksensor 16 und die elektronische Steuerungseinheit
ECU 20 werden mittels der Bezugspotentialleitung 42 auf
einem gemeinsamen Bezugspotential gehalten.
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Der
Operationsverstärker 18 tastet
die interne Ansteuerungsspannung Vin ab, wie sie über den Anschlüssen a und
c des Sensorelements 16a liegt, und gibt diese an die Arithmetikschaltung 51 über einen
(nicht gezeigten) A/D-Wandler
ab. Der Differenzverstärker 17 bewirkt
eine Abtastung der über
den Anschlüssen
b und d des Sensorelements 16a anliegenden Spannung und
gibt diese an die Arithmetikschaltung 51 mittels eines
A/D-Wandlers ab.
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Die
Arithmetikschaltung 51 bestimmt ein Spannungsverhältnis der
internen Ansteuerungsspannung Vin zu der über den Anschlüssen b und
d des Sensorelements 16a auftretenden Spannung, und gibt
ein Signal zur Angabe derselben über
die Signalleitung 43 an die elektronische Steuerungseinheit
ECU 20 ab.
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Die
Arithmetikschaltung 51 berechnet einen Prozentsatz der
internen Ansteuerungsspannung Vin bezüglich der Leistungsversorgungsspannung
Vc und bestimmt, ob ein Abfall der internen Ansteuerungsspannung
Vin von der Leistungsversorgungsspannung Vc innerhalb eines Bereichs
von 10% liegt oder nicht. Liegt ein derartiger Spannungsabfall außerhalb
von 10%, dann bestimmt die Arithmetikschaltung 51, dass
die interne Ansteuerungsspannung Vin fehlerhaft ist, und setzt das
Spannungsverhältnis
zur Ausgabe an die elektronische Steuerungseinheit ECU 20 auf
einen vorgegebenen Fehlerwert (beispielsweise 0).
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Der
Mikrocomputer 21 der elektronischen Steuerungseinheit 20 tastet
das Spannungsverhältnis
ab, wie es von der Arithmetikschaltung 51 über die
Signalleitung 43 übermittelt
wurde, und verarbeitet das Brennstoffdruckregelungsprogramm gemäß 5 (rückgekoppelte
Steuerung). Insbesondere bestimmt in Schritt 203 der Mikrocomputer 21,
ob das Spannungsverhältnis
der Fehlerwert (beispielsweise 0) ist oder nicht, anstelle der Fehlermarke
F2. Entspricht das Spannungsverhältnis
dem Fehlerwert, dann bestimmt der Mikrocomputer 21 in Schritt 205, dass
die interne Ansteuerungsspannung Vin die Leistungsversorgungsspannung
Vc ist, leitet das Spannungssignal Vout aus dem abgetasteten Spannungsverhältnis her,
und bestimmt den Common-Rail-Druck Pc mittels des Durchsuchens des verwendeten
Kennfelds gemäß 3,
oder durch Verwendung einer experimentell erhaltenen Beziehung zwischen
der Eingabe- und der Ausgabespannung des Sensorelements 16a.
Weitere Betriebsvorgänge
sind identisch mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels, sodass eine
Beschreibung derselben im Einzelnen hier weggelassen ist.
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Die
Arithmetikschaltung 51 dient zur Überwachung eines Fehlers der
internen Ansteuerungsspannung Vin des Brennstoffdrucksensors 16,
und ist gemäß der vorstehenden
Beschreibung in dem Brennstoffdrucksensor 16 angeordnet,
sodass dies zu einer Verminderung der Betriebsbelastung des Mikrocomputers 21 der
elektronischen Steuerungseinheit ECU 20 führt.
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Die
arithmetische Steuerungseinheit tastet die Ausgangsspannung des
Sensorelements 16a ab und bestimmt das Spannungsverhältnis der
internen Ansteuerungsspannung Vin bezüglich der abgetasteten Ausgangsspannung
zur Bereitstellung eines Signals zur Angabe desselben für die elektronische Steuerungseinheit
ECU 20, wodurch es der elektronischen Steuerungseinheit
ECU 20 ermöglicht
wird, den Common-Rail-Druck Pc als eine Funktion der internen Ansteuerungsspannung
Vin zu berechnen.
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7 veranschaulicht
den internen Aufbau der elektronischen Steuerungseinheit ECU 20 und des Brennstoffdrucksensors 16 gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Gleiche Bezugszeichen, wie sie in 2 bezeichnet sind,
bezeichnen gleiche Teile, und eine Erklärung derselben im Einzelnen
ist hier weggelassen.
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Der
Brennstoffdrucksensor 16 und die elektronische Steuerungseinheit
ECU 20 sind miteinander mittels eines Kabelbaums 60 verbunden.
Der Kabelbaum 60 besteht aus drei Leitungen, und an den Enden
der jeweiligen Leitungen sind (nicht gezeigte) Verbindungseinrichtungen
angeordnet. Der Brennstoffdrucksensor 16 und die elektronische
Steuerungseinheit 20 weisen ebenfalls entsprechende Verbindungseinrichtungen
auf, die mit den Verbindungseinrichtungen des Kabelbaums 60 übereinstimmen bzw.
an diese angepasst sind.
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Die
elektronische Steuerungseinheit ECU 20 umfasst des Weiteren
einen Transistor 71 und einen Widerstand 72. Der
Transistor 71 ist mit seiner Basis mit dem Mikrocomputer 21,
mit einem Emitter mit der Leistungsversorgungsschaltung 22 und
mit seinem Kollektor mit dem Brennstoffdrucksensor 16 über den Widerstand 72 und
die Leistungsversorgungsleitung 61 verbunden. Der Mikrocomputer 21,
die Leistungsversorgungsschaltung 22, der Transistor 71 und
der Widerstand 72 bilden eine Leistungsversorgungseinheit.
Der Mikrocomputer 21 dient zur Ausgabe von Ein- und Ausschaltsignalen
in einem Zyklus für
den Transistor 71 zur Erzeugung und Bereitstellung eines Leistungssignals
aus einer Kombination der elektrischen Leistung und der Taktsignale
für den
Brennstoffdrucksensor 16. Der Brennstoffdrucksensor 16 und
die elektronische Steuerungseinheit ECU 20 werden über die
Bezugspotentialleitung 62 bei einem gemeinsamen Bezugspotential
gehalten.
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Der
Brennstoffdrucksensor 16 umfasst ein Filter 73 und
eine Kommunikations-/Arithmetikschaltung 74, die Mittels
eines Mikrocomputers gebildet werden kann. Das Filter 73 dient
zum Beseitigen elektrischer Störungen
bzw. eines elektrischen Rauschens aus dem von der elektronischen
Steuerungseinheit ECU 20 ausgegebenen Leistungssignal.
Die Kommunikations-/Arithmetikschaltung 74 bewirkt ein Extrahieren
der Taktsignale von dem Leistungssignal, das das Filter 73 durchlaufen
hat. Eine Leistungsversorgungsschaltung 75, bestehend aus
einem D/C-D/C-Wandler
(Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler) und einer Glättungsschaltung, ist
mit einem Ausgangsanschluss des Filters 73 verbunden. Die
Leistungsversorgungsschaltung 75 dient zur Erzeugung einer
Konstantleistungsversorgungsspannung Vc entsprechend eines Leistungszuführungssignals,
und zum Bereitstellen einer elektrischen Leistung aus der Spannung
Vc für
das Sensorelement 16a und die Kommunikations/Arithmetikschaltung 74.
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Die
Kommunikations-/Arithmetikschaltung 74 dient zum Abtasten
des Spannungssignals Vout, wie es mittels des Differenzverstärkers 17 gebildet wird,
mittels eines A/D-Wandlers,
zum Codieren des Spannungssignals Vout in Kommunikationsdaten, und
zur Ausgabe derselben mittels eines Kommunikationspuffers 76 über eine
serielle Kommunikation. Die Kommunikationsdaten werden in die elektronische
Steuerungseinheit ECU 20 mittels der Signalleitung 63 eingegeben
und mittels des Mikrocomputers 21 über einen Kommunikationspuffer 77 aufgenommen.
Sind die Daten codiert, dann werden die Kommunikationsdaten mit
einem Prüfcode
ausgestattet. Die serielle Kommunikation wird in Synchronisation mit
den durch die Kommunikations-Arithmetikschaltung 74 ausgegebenen
Taktsignalen erzielt.
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In
der in einem Zyklus von beispielsweise 10 msec verarbeiteten Brennstoffdruckregelung
tastet der Mikrocomputer 21 die Kommunikationsdaten ab, wie
sie in synchroner Weise mit den Taktsignalen durch die Kommunikations-/Arithmetikschaltung 74 übertragen
werden, und decodiert diese zur Bestimmung des Common-Rail-Drucks
PC mittels des Durchsuchens des verwendeten Kennfelds gemäß 3.
Der Mikrocomputer 21 steuert die Öffnungsposition des Ansaugsteuerungsventils 13a,
um den bestimmten Common-Rail-Druck
Pc in Übereinstimmung
mit dem Sollwert zu bringen. Weitere Betriebsvorgänge sind
mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels
identisch, und eine weitere Erklärung derselben
wird hier weggelassen.
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Der
Brennstoffdrucksensor 16 dieses Ausführungsbeispiels, wie es vorstehend
beschrieben wurde, umfasst die Leistungsversorgungsschaltung 75,
die ausgelegt ist zum Umwandeln der eingegebenen elektrischen Leistung
in die elektrische Leistung der Konstantspannung Vc. Dem Sensorelement 16a wird
daher die Konstantspannung Vc zugeführt. Dies bewirkt, dass der
Brennstoffdrucksensor 16 eine Ausgabe erzeugt, die unabhängig von
einer Änderung
in der dem Brennstoffdrucksensor 16 zugeführten Spannung
ist, die auftreten kann in Verbindung mit dem Hinzufügen des
Widertands in der Leistungsversorgungsleitung 61 zur Erhöhung der
Ausgabe der Maschine 10 oder infolge einer Unterbrechung
des Kabelbaums 60 zu dem Brennstoffdrucksensor 16 oder
der elektronischen Steuerungseinheit ECU 20, wodurch ein
Fehler bei der Bestimmung des Drucks des Brennstoffs innerhalb des
Common-Rail 12 vermieden
wird. Dies ermöglicht
es dem Mikrocomputer 21, die Brennstoffdruckregelung in
korrekter Weise durchzuführen,
wodurch eine unerwünschte
Erhöhung
des Drucks in dem Common-Rail 12 zum physischen Schützen des
Common-Rail 12 vermieden wird, und wobei die Lebensdauer
erhöht
wird.
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Die
elektronische Steuerungseinheit ECU 20 führt die
zyklisch veränderliche
elektrische Leistung dem Brennstoffdrucksensor 16 zu. Der
Brennstoffdrucksensor 16 überträgt die Kommunikationsdaten, wie
sie durch Codieren des Spannungssignals Vout hergeleitet wurden,
mittels einer seriellen Kommunikation zu der elektronischen Steuerungseinheit
ECU 20. Dies erfordert gemäß der vorstehend Beschreibung
einen Analysebedarf bezüglich
der Codierung des Spannungssignals Vout, sowie die serielle Kommunikation
zur Bildung der Kommunikationsdaten, wenn das Brennstoffeinspritzsystem
illegal oder absichtlich umgearbeitet wird zum Erhöhen des
Drucks in dem Common-Rail 12 zur Erhöhung der Ausgabe der Maschine 10,
wobei dies zu einer erhöhten Schwierigkeit
bei der ungeeigneten Änderung
der Ausgabe des Brennstoffdrucksensors 16 führt.
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Das
Brennstoffeinspritzsystem gemäß dem ersten
oder zweiten Ausführungsbeispiel
kann in der nachfolgenden Weise abgewandelt werden.
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Die
Bestimmung, ob sich die interne Ansteuerungsspannung Vin in einem
fehlerhaften Zustand befindet oder nicht kann ebenfalls durchgeführt werden
unter Verwendung einer Abweichung der internen Ansteuerungsspannung
Vin von der Leistungsversorgungsspannung Vc, oder Vergleichen der
internen Ansteuerungsspannung Vin mit einem Schwellenwert, wie er
auf der Basis der Leistungsversorgungsspannung Vc bestimmt wurde.
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In
dem Programm gemäß der Darstellung
in 4 wird die Internansteuerungsspannungsfehlerbestimmung
in einem gleichförmigen
Betriebszustand der Maschine 10 durchgeführt, um
eine erhöhte
Verlässlichkeit
derselben zu erreichen, wobei dies jedoch auch alternativ während eines
nicht gleichförmigen
Betriebszustands der Maschine 10 erfolgen kann, beispielsweise
unmittelbar nach dem Starten der Maschine 10.
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In
dem ersten Ausführungsbeispiel
ist der Mikrocomputer 21 in der Weise ausgelegt, dass er
die interne Ansteuerungsspannung Vin des Brennstoffdrucksensors 16 zur
Durchführung
des Internansteuerungsspannungsfehler-Überwachungsvorgangs
gemäß 4 abtastet,
wobei jedoch auch alternativ der Mikrocomputer 21 ausgelegt
sein kann für
eine Abtastung mittels eines A/D-Wandlers einer Ausgabe eines Komparators,
dem jeweils die Leistungsversorgungsspannung Vc und die interne Ansteuerungsspannung
Vin über
die Eingangsanschlüsse
desselben zugeführt
werden. In diesem Fall kann ein Kriterium zur Bestimmung, ob die
interne Ansteuerungsspannung Vin fehlerhaft ist oder nicht, durch
Auswählen
eines Offsets des Komparators auf der Basis eines vorbestimmten
Schwellenwerts eingestellt werden.
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Wird
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
bestimmt, dass die interne Ansteuerungsspannung Vin fehlerhaft ist,
dann wird der Soll-Common-Rail-Druck Pctg auf den Minimumwert korrigiert, der
erforderlich ist zur Sicherstellung des Betriebs der Maschine 10,
wobei es jedoch auch alternativ möglich ist, eine Korrektur als
eine Funktion der internen Ansteuerungsspannung Vin durchzuführen. Beispielsweise
wird der Soll-Common-Rail-Druck Pctg in Verbindung mit einer Verminderung
der internen Ansteuerungsspannung Vin (D. h. einer Vergrößerung der
Differenz zwischen der internen Ansteuerungsspannung Vin und der
Leistungsversorgungsspannung Vc) vermindert. Der Druck in dem Common-Rail 12 kann
alternativ gemäß einer
rückgekoppelten
Steuerung (Regelung) reguliert werden unter Verwendung des Common-Rail-Drucks
PC, der auf der Basis eines Spannungsverhältnisses der internen Ansteuerungsspannung
Vin zu dem Spannungssignal Vout berechnet wurde. Zur Vermeidung
eines übergroßen Anstiegs
des Common-Rail-Drucks Pc kann eine Steuerung mit geöffneter
Schleife anstelle der Brennstoffdruckregelung (rückgekoppelte Steuerung, geschlossene
Schleife) durchgeführt
werden, oder es kann die Brennstoffzufuhr alternativ zum Anhalten
der Maschine 10 abgeschaltet werden.
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Die
Arithmetikschaltung 51 oder die Kommunikations/Arithmetikschaltung 74 können mittels
eines speziellen integrierten Schaltkreises (Ic) anstelle des Mikrocomputers
oder durch einen andere Art einer elektrischen Schaltung verwirklicht
werden.
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In
dem dritten Ausführungsbeispiel
wird die Leistungsversorgungsschaltung 22 zum Zuführen der
elektrischen Leistung zu dem Brennstoffdrucksensor 16 verwendet,
wobei jedoch auch die elektrische Leistung direkt von dem Anschluss
+B der Speicherbatterie zu dem Brennstoffdrucksensor 16 zugeführt werden
kann.
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Die
vorliegende Erfindung kann in einem Brennstoffeinspritzsystem verwendet
werden, das ausgelegt ist zum Akkumulieren von Benzin in einem Common-Rail
(auch als Versorgungs- bzw. Zuführungsleitung
bezeichnet) und zum Einspritzen desselben bei einer Benzinmaschine
mit Zylindereinspritzung.
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsbeispielen
zur Erleichterung des Verständnisses
desselben dargestellt, wobei jedoch zu beachten ist, dass die Erfindung
auf unterschiedliche Weise ohne Abweichen von den Prinzipien der
Erfindung verwirklicht werden kann. Es wird daher angenommen, dass
die Erfindung sämtliche
möglichen
Ausführungsbeispiele
und Abwandlungen zu den beschriebenen Ausführungsbeispielen umfasst, die
auf diese Weise verwirklicht werden können, ohne von den Prinzipien
der Erfindung abzuweichen, wie sie in den dazugehörigen Patentansprüchen angegeben
sind.
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Ein
Common-Rail-Brennstoffeinspritzsystem umfasst eine elektronische
Steuerungseinheit und einen Brennstoffdrucksensor. Die elektronische
Steuerungseinheit umfasst eine Leistungsversorgungsschaltung, die
eine Leistungsversorgungsspannung mittels eines Kabelbaums dem Brennstoffdrucksensor
zuführt.
Die Leistungsversorgungsspannung wird in dem Brennstoffdrucksensor
als eine Ansteuerungsspannung verwendet zum Ansteuern eines Sensorelements
des Brennstoffdrucksensors. Die elektronische Steuerungseinheit überwacht
eine Ausgabespannung des Brennstoffdrucksensors zur Bestimmung des
Brennstoffdrucks in einem Common-Rail, und überwacht ebenfalls die Ansteuerungsspannung,
die an den Brennstoffdrucksensor angelegt wird zur Bestimmung, ob
die Ansteuerungsspannung unerwünscht
niedriger als die Leistungsversorgungsspannung ist oder nicht. Liegt
eine derartige Bedingung vor, dann führt die elektronische Steuerungseinheit
Maßnahmen
durch zur Vermeidung eines übergroßen Anstiegs
des Drucks in dem Common-Rail zum physischen Schützen des Common-Rail.