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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Steuereinrichtung für einen
Motor, welche zum Einspritzen von Kraftstoff in einzelne Zylinder
dient, während
sie den Kraftstoffdruck in einem Speicher auf einen Zieldruck steuert,
und genauer auf eine neue Technik zum Steuern der Zuführung einer
maximalen Menge von Kraftstoff aus einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe.
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In
jüngsten
Jahren wurden Motoren vorgeschlagen, bei welchen der Kraftstoffdruck
in einem Speicher auf einen Hochdruckwert gesteuert wird, um somit
den Kraftstoff in einem Sprühzustand
einzuspritzen (siehe beispielsweise ein erstes Patent-Dokument (japanische
Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2002-188545) und ein zweites Patent-Dokument
(japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. H8-303325)).
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Im
folgenden wird ein Beispiel des Aufbaus eines Kraftstoffsystems
bei einer solchen Art von Motor beschrieben.
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Eine
Hochdruck-Kraftstoffpumpe zum Beaufschlagen des einzuspritzenden
Kraftstoffs mit Druck auf einen Hochdruck ist mit einem Kolben bereitgestellt,
welcher sich in einer Druckkammer in Synchronisation zu der Umdrehung
einer Nockenwelle des Motors hin- und herbewegt, wobei ein unteres
Ende des Kolbens in Druckkontakt mit einer Pumpennocke angeordnet
ist, welche an der Nockenwelle befestigt ist. Durch eine solche
Anordnung wird, da sich die Pumpennocke in Verbindung mit der Umdrehung
von der Nockenwelle umdreht, eine Hin- und Herbewegung des Kolbens
in der Druckkammer verursacht, wodurch das Volumen der Druckkammer
auf eine Expansion oder Kontraktion geändert wird.
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Zusätzlich ist
ein Hochdruck-Durchgang (Zuführ-Durchgang)
stromabwärts
der Druckkammer mit einem Speicher über ein Zuführventil (Kontrollventil) verbunden,
welches einen Durchgang des Kraftstoffs lediglich in eine Richtung
von der Druckkammer aus zum Speicher zulässt, wodurch der Speicher den
aus der Druckkammer zugeführten
Kraftstoff hält
und ihn an Kraftstoff-Einspritzventile verteilt.
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Ferner
ist ein Niedrigdruck-Durchgang stromaufwärts der Druckkammer mit einem
Kraftstofftank über
ein normalerweise geöffnetes
Flusssteuerventil, eine Niedrigdruck-Kraftstoffpumpe und einen Niedrigdruckregler
verbunden, so dass der Kraftstoff, welcher aus der Niedrigdruck-Kraftstoffpumpe in
den Niedrigdruck-Durchgang hochgezogen wird, auf einen vorbestimmten
Zuführdruck
durch den Niedrigdruckregler eingestellt ist, und er dann in die
Druckkammer durch das Flusssteuerventil gesaugt wird, welches in
einer absteigenden Periode geöffnet
ist, innerhalb welcher sich der Kolben vom oberen Totpunkt (TDC)
aus nach unten zum unteren Totpunkt (BDC) bewegt (das heißt, eine
Periode, innerhalb welcher das Volumen der Druckkammer expandiert).
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Andererseits
wird in einer aufsteigenden Periode (das heißt eine Periode, innerhalb
welcher das Volumen der Druckkammer kontrahiert wird), innerhalb
welcher sich der Kolben vom unteren Totpunkt herauf zum oberen Totpunkt
bewegt, wenn das normalerweise geöffnete Flusssteuerventil geschlossen ist,
eine maximale Menge von Kraftstoff, welche in der Druckkammer mit
Druck beaufschlagt ist, gemäß der Aufwärtsbewegung
des Kolbens dem Speicher zugeführt.
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Zusätzlich wird,
wenn das Flusssteuerventil während
der gesamten aufsteigenden Periode des Kolbens in der Hochdruck-Kraftstoffpumpe nicht
geöffnet
ist, der in die Druckkammer gesaugte Kraftstoff an den Niedrigdruck-Durchgang
entlassen, so dass er nicht dem Speicher zugeführt wird.
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Darüber hinaus
wird, wenn das Flusssteuerventil während der aufsteigenden Periode
des Kolbens geschlossen ist, ein Teil des in die Druckkammer gesaugten
Kraftstoffes in den Niedrigdruck-Durchgang entlassen, und zwar während einer Zeitperiode
vom unteren Totpunkt des Kolbens aus bis zur Ankunft des Flusssteuerventils
an seiner geschlossenen Position, und nachfolgend wird der in der
Druckkammer verbleibende Kraftstoff mit Druck beaufschlagt und dem
Speicher zugeführt,
und zwar innerhalb einer Zeitperiode von der geschlossenen Position
des Flusssteuerventils aus bis hin zur Ankunft des Kolbens an einem
oberen Totpunkt.
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Somit
kann durch ein Steuern des Schließens des Flusssteuerventils
bei einem beliebigen Zeitpunkt während
der aufsteigenden Periode des Kolbens die dem Speicher zugeführte Menge
an Kraftstoff auf eine beliebige Menge zwischen einer maximalen
Zuführmenge
und einer minimalen Zuführmenge
eingestellt werden. Es ist hier zu bemerken, dass das normalerweise
geöffnete
Flusssteuerventil ein darin eingebautes, normalerweise abgeschaltetes
Solenoid hat, so dass es beim Einschalten des Solenoids zum Schließen angetrieben
wird.
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Im
folgenden wird ein genauer Bezug auf die Beziehung zwischen einer
Ziel-Schließposition
(im folgenden als "Schließposition" bezeichnet) TVC
des Flusssteuerventils und einer Menge von zugeführtem Kraftstoff Q, welcher
durch die Hochdruck-Kraftstoffpumpe
dem Speicher zugeführt
wird, und zwar in der aufsteigenden Periode des Kolbens (vom Zeitpunkt einer
Ankunft am unteren Totpunkt BDC zum Zeitpunkt einer Ankunft am oberen
Totpunkt TDC) genommen, indem auf ein Zeitablauf in 10 Bezug genommen wird.
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In 10 stellt die Abszisse eine
Zeitbasis dar (Voreilwinkel-Seite – Nacheilwinkel-Seite), welche
der geschlossenen Position TVC des Flusssteuerventils entspricht,
und die Ordinate stellt, und zwar in der Reihenfolge von oben nach
unten, die aktive Position des Kolbens in der Hochdruck-Kraftstoffpumpe (das
heißt,
die aufsteigende Periode vom unteren Totpunkt BDC zum oberen Totpunkt
TDC ist hier gezeigt), einen Einschalt-Zeitpunkt TON des Solenoids
(und ein Unterbrechungs-Zeitpunkt TOFF), einen Öffnungs-/Schließzustand
des Flusssteuerventils, den Innendruck der Druckkammer in der Hochdruck-Kraftstoffpumpe
(ein Druckwert Pa, welcher als eine Ventilschließ-Drängkraft auf das Flusssteuerventil
wirkt) und eine Menge von zugeführtem Kraftstoff
Q (eine maximale Menge von zugeführtem Kraftstoff
QMAX, eine Menge von entlassenem Kraftstoff QR und eine Zielmenge
von zugeführtem
Kraftstoff QO) dar.
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In 10 ist als ein Beispiel
ein Betriebszustand des Flusssteuerventils zum Zeitpunkt gezeigt, bei
welchem die geschlossene Position TVC des Flusssteuerventils auf
einen im wesentlichen Mittelpunkt vom Zeitpunkt einer Ankunft des
Kolbens am unteren Totpunkt BDC zum Zeitpunkt einer Ankunft dessen
am oberen Totpunkt TDC gesteuert wird.
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Das
heißt,
dass der Einschalt-Zeitpunkt des Solenoids im Flusssteuerventil
und der Öffnungs-/Schließzustand
des Flusssteuerventils auf eine solche Weise gesteuert werden, dass
das Flusssteuerventil zu einem Zeitpunkt geschlossen ist, welcher
der geschlossenen Position TVC des Flusssteuerventils entspricht,
und der Innendruck von der Druckkammer entsprechend der geschlossenen
Position TVC des Flusssteuerventils mit Druck beaufschlagt wird.
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Bei
der Menge von zugeführtem
Kraftstoff in 10 stellt
ein Bereich QR, welcher durch eine gestrichelte Pfeillinie angezeigt
ist, die Menge von Kraftstoff dar, welche in den Niedrigdruck-Durchgang
entlassen wird (eine Menge von entlassenem Kraftstoff), ein Bereich
QO, welcher durch eine durchgängige Pfeillinien
angezeigt ist, stellt die Menge von Kraftstoff dar, welcher tatsächlich dem
Speicher zugeführt wird
(eine Zielmenge von zugeführtem
Kraftstoff), und die Zielmenge von zugeführtem Kraftstoff QO wird durch
eine Differenz (QMAX – QR)
zwischen der maximalen Menge von zugeführtem Kraftstoff QMAX und der
Menge von zugeführtem
Kraftstoff QR dargestellt.
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Die
maximale Menge von zugeführtem
Kraftstoff QMAX ist die Menge von Kraftstoff, welcher zur Druckkammer
während
der Abwärtsbewegung
des Kolbens (entsprechend der maximalen Menge von zugeführtem Kraftstoff,
welcher der Kraftstoffleiste zugeführt werden kann) gesaugt wird.
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Eine
nicht dargestellte ECU (elektronische Steuereinheit) spezifiziert
den Zeitpunkt einer Ankunft des Kolbens am unteren Totpunkt BDC
basierend auf der Drehposition des Motors, und bestimmt als einen
Zeitpunkt, welcher der geschlossenen Position TVC des Flusssteuerventils
entspricht, einen Zeitpunkt, bei welchem eine erste oder eine vorherige
Halbperiode Tr vom Zeitpunkt einer Ankunft des Kolbens am unteren
Totpunkt BDC verstrichen ist.
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Zusätzlich werden,
um das Flusssteuerventil am Zeitpunkt entsprechend der geschlossenen
Position TVC zu schließen,
ein Einschalt-Startzeitpunkt TON und ein Einschalt-Endzeitpunkt
TOFF für
das Solenoid des Flusssteuerventils als Einschalt-Zeitpunkte des Solenoids
gesteuert.
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Zu
diesem Zeitpunkt liegt eine Betriebsverzögerungszeit Tp vom Start des
Einschaltens des Solenoids zur Vollendung eines Schließens des Flusssteuerventils
vor, so dass das Einschalten des Solenoids bei einem Zeitpunkt TON
gestartet wird, welcher durch die Betriebsverzögerungszeit Tp vom Zeitpunkt
entsprechend der Ziel-Schließposition
TVC aus zurückgeht.
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Ebenfalls,
da die Betriebsverzögerungszeit Tp
hauptsächlich
in Abhängigkeit
von der elektrischen Energie, welche dem Solenoid zugeführt wird, geändert wird,
wird sie in einem Speicher der ECU zuvor als Daten für einzelne
Batteriespannungen gespeichert, so dass eine geeignete Zeit gemäß der Batteriespannung
eingestellt wird, welche tatsächlich beim
Einschalten des Solenoids erfasst wird. Daraus folgend ist es, sogar
wenn die Batteriespannung schwankt, möglich, die geschlossene Position
TVC des Flusssteuerventils mit einem hohen Grad an Genauigkeit zu
steuern.
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Im
folgenden, wenn die Betriebsverzögerungszeit
Tp vom Start des Einschaltens des Solenoids aus verstrichen ist,
vollendet das Flusssteuerventil seinen Ventil-Schließbetrieb
(TVC), wonach der Kraftstoff in der Druckkammer durch eine Aufwärtsbewegung
des Kolbens in der Hochdruck-Kraftstoffpumpe mit Druck beaufschlagt
wird, so dass der Kraftstoffdruck in der Druckkammer selber als
eine Ventilschließ-Drängkraft
(≥ Pa) wirkt,
welche ausreicht, um das Flusssteuerventil in seinem geschlossenen
Zustand aufrechtzuerhalten.
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Die
Ventilschließ-Drängkraft
aufgrund des Kraftstoffdruckes in der Druckkammer zu dieser Zeit setzt
sich bis zu einem Zeitpunkt gerade vor dem Zeitpunkt einer Ankunft
des Kolbens am oberen Totpunkt TDC, an welchem der Druck in der
Druckkammer damit beginnt, sich zu reduzieren, fort.
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Demgemäß ist es,
nachdem der Kraftstoffdruck in der Druckkammer oberhalb des Druckwertes Pa
angestiegen ist, welcher als die Ventilschließ-Drängkraft wirkt, welche ausreicht,
um das Flusssteuerventil nach dem Schließen des Flusssteuerventils
zu schließen,
möglich,
den geschlossenen Zustand des Flusssteuerventils über eine
Periode aufrechtzuerhalten, welche ungefähr bis zum Zeitpunkt TDC einer
Ankunft des Kolbens am oberen Totpunkt herauf reicht, und zwar ohne
ein fortgesetztes Anlegen der elektromagnetischen Ventilschließ-Drängkraft
aufgrund des Einschaltens des Solenoids.
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Somit
ist es in einem zweiten Patentdokument beabsichtigt, einen Energieverbrauch
zu reduzieren, indem eine Einschalt-Haltezeit Th, bei welcher die Einschaltung
des Solenoids nach der Ankunft des Flusssteuerventils an der geschlossenen Position
TVC fortgesetzt wird, auf eine minimale Zeit eingestellt wird, welche
vom Zeitpunkt einer Ankunft des Flusssteuerventils an der geschlossenen
Position TVC aus zum Zeitpunkt, bei welchem der Kraftstoffdruck
in der Druckkammer selber oberhalb des Druckwertes Pa ansteigt,
welcher als die Ventilschließ-Drängkraft
des Flusssteuerventils wirkt, erforderlich sein wird.
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Wenn
das Flusssteuerventil an seiner Ziel-Schließposition TVC geschlossen wird,
wird ein Teil der Menge von Kraftstoff (= QMAX), welche vom unteren
Druckdurchgang zur Druckkammer gesaugt wurde, und zwar während der
abwärtigen
oder absteigenden Bewegung des Kolbens, und zwar unmittelbar zuvor
(eine Kolben-Betriebsposition an einer Voreilwinkel-Seite vom unteren
Totpunkt BDC), durch das geöffnete
Flusssteuerventil an den Niedrigdruck-Durchgang entlassen, und zwar
als die Menge von entlassenem Kraftstoff QR in der aufsteigenden Periode
(die erste Halbperiode Tr in 10)
vom Zeitpunkt einer Ankunft des Kolbens am unteren Totpunkt BDC
aus zum Zeitpunkt einer Ankunft dessen an der geschlossenen Position
TVC.
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Andererseits
wird das Flusssteuerventil während
einer Periode von der geschlossenen Position TVC aus zum Zeitpunkt
einer Ankunft des Kolbens am oberen Totpunkt TDC (eine zweite oder
spätere Halbperiode
To) geschlossen, so dass eine Menge von Kraftstoff (= QMAX – QR), welche
in der Druckkammer an der geschlossenen Position TVC verbleibt,
mit Druck beaufschlagt wird, um somit durch das Zuführventil
dem Speicher als die Zielmenge des zugeführten Kraftstoffs QO zugeführt zu werden.
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Zusätzlich wird
beispielsweise, wenn der Zeitpunkt (Tr = 0) des unteren Totpunktes
BDC des Kolbens, welcher die Position der größten Voreilwinkel-Seite in
der aufsteigenden Periode des Kolbens (Tr + To) ist, als die geschlossene
Position TVC entschieden wird, das Flusssteuerventil während der
gesamten aufsteigenden Periode des Kolbens geschlossen, so dass
die gesamte Menge von Kraftstoff (= QMAX), welche in die Druckkammer
gesaugt wird, mit Druck beaufschlagt wird, und dem Speicher als die
maximale Menge von zugeführtem
Kraftstoff QMAX zugeführt
wird.
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Andererseits
verbleibt, wenn das Solenoid während
der gesamten aufsteigenden Periode des Kolbens nicht eingeschaltet
wurde, das normalerweise geöffnete
Flusssteuerventil während
der gesamten aufsteigenden Periode des Kolbens geöffnet, so dass
die gesamte Menge von Kraftstoff (= QMAX), welche in die Druckkammer
gesaugt wird, an den Niedrigdruck-Durchgang entlassen wird, und
ein mit Druck beaufschlagter Kraftstoff wird dem Speicher überhaupt
nicht zugeführt.
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Somit
ist es durch Steuern der geschlossenen Position TVC auf eine beliebige
Position zwischen dem unteren Totpunkt BDC des Kolbens zum oberen
Totpunkt TDC des Kolbens, möglich,
die Menge von Kraftstoff, welche dem Speicher zugeführt wird,
auf eine beliebige Menge einzustellen, und zwar von der maximalen
Menge von zugeführtem
Kraftstoff QMAX zur minimalen Menge von zugeführtem Kraftstoff (= 0).
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Die
ECU bestimmt einen Zieldruck gemäß der Betriebsbedingung
des Motors (die Anzahl an Umdrehungen pro Minute des Motors, die
Niederdrückstärke eines
Gaspedals, usw.) und berechnet eine Zielzuführmenge QO des Kraftstoffes,
welcher dem Speicher zuzuführen
ist, über
eine Rückführ-Arithmetik-Berechnung
(beispielsweise eine PID-Berechnung, usw.) basierend auf einer Druckabweichung
zwischen dem Wert des Kraftstoffdrucks im Speicher, welcher durch
den Kraftstoff-Drucksensor erfasst wird, und dem Zieldruck.
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Darüber hinaus
bestimmt die ECU eine Zeit (oder einen Winkel) Tr von der Position
einer Ankunft des Kolbens am unteren Totpunkt BDC an, basierend auf
der Relation zwischen der geschlossenen Position TVC des Flusssteuerventils
und der Menge von zugeführtem
Kraftstoff Q (die Eigenschaften von 10),
und steuert die tatsächlich
geschlossene Position TVC.
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Als
nächstes
wird ein genauer Bezug auf einen allgemeinen Steuerbetrieb gegeben,
wenn die maximale Menge von Kraftstoff QMAX von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe
zugeführt
wird, indem auf einen Zeitablauf (durchgängige Linien) in 11 Bezug genommen wird.
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In 11 stellt die Abszisse eine
Zeitbasis dar, ähnlich
wie oben angegeben (10),
und die Ordinate stellt in Reihenfolge von oben nach unten ein Referenzsignal
REF, welches basierend auf der Umdrehungsposition des Motors erzeugt
wird, die Betriebsposition des Kolbens in der Hochdruck-Kraftstoffpumpe,
den Einschalt-Zeitpunkt des Solenoids im Flusssteuerventil, den Öffnungs-/Schließzustand des
Flusssteuerventils und den Innendruck in der Druckkammer der Hochdruck-Kraftstoffpumpe
dar. Es ist hier zu bemerken, dass bei der Betriebsposition des
Kolbens in 11 durchgängige Linien
einen normalen Kolbenbetrieb darstellen, und gestrichelte Linien
einen Kolbenbetrieb darstellen, welcher zu einer Nacheilwinkel-Seite
hin verschoben ist.
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In 11 erzeugt die ECU zunächst das
Referenzsignal (Impuls) REF, welches eine vorbestimmte Umdrehungsposition
in der Umdrehungsphase des Motors anzeigt.
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Es
ist hier zu bemerken, dass die Positionsrelation zwischen der Position
des Referenzsignals REF und der Position bei einer Ankunft des Kolbens am
unteren Totpunkt BDC, welche hiernach erreicht wird, zuvor im Speicher
der ECU als Entwurfswerte gespeichert wird, und ein Zeitpunkt, bei
welchem ein Offset-Wert Td (welcher einer vorbestimmten Zeit oder
einem vorbestimmten Winkel entspricht) vom Referenzsignal REF verstrichen
ist, als die Position von einer Ankunft des Kolbens am unteren Totpunkt BDC
spezifiziert wird.
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Im
folgenden wird der untere Totpunkt BDC, welcher durch die ECU basierend
auf den Entwurfswerten abgeschätzt
wird, ein "abgeschätzter unterer Totpunkt
BDC" genannt wird.
Das heißt,
dass die ECU die Betriebseigenschaften des Kolbens, welche durch
die durchgängigen
Linien in 1 dargestellt werden,
als die normale Betriebsposition des Kolbens erkennt und als die
Ziel-Schließposition
TVC, dieselbe Position (das heißt,
eine Position von Tr = 0) als den abgeschätzten unteren Totpunkt BDC
entscheidet, wenn die maximale Menge von zugeführtem Kraftstoff QMAX (siehe 10) gesteuert wird.
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Die
ECU beginnt mit einem Einschalten des Solenoids zum Zeitpunkt TON,
welcher durch die Betriebsverzögerungszeit
Tp von der geschlossenen Position TVC aus zurückgeht, und beendet das Einschalten
des Solenoids zum Zeitpunkt TOFF, bei welchem die Einschalt-Haltezeit
Th von der geschlossenen Position TVC aus verstrichen ist (das heißt, bei einem
Zeitpunkt, bei welchem der Innendruck von der Druckkammer Pa oder
höher erreicht
hat).
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Daraus
resultierend wird, genauso wie beim Öffnungs-/Schließzustand des Flusssteuerventils, welcher
durch eine durchgängige
Linie in 11 angezeigt
ist, das Flusssteuerventil an der Position des abgeschätzten unteren
Totpunktes BDC des Kolbens geschlossen, und der Kraftstoff in der
Druckkammer wird in der aufsteigenden Periode des Kolbens zum Zeitpunkt
einer Ankunft des Kolbens am oberen Totpunkt TDC mit Druck beaufschlagt,
so dass die maximale Menge an Kraftstoff QMAX dem Speicher zugeführt wird.
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Jedoch
steuert die ECU die Schließposition TVC
des Flusssteuerventils auf eine Rückführweise gemäß einer PID-Berechnung, basierend auf der Druckabweichung
zwischen dem Zieldruck, welcher gemäß der Betriebsbedingung des
Motors bestimmt wird, und dem Kraftstoffdruck im Speicher, wie zuvor oben
erwähnt.
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Somit,
wenn eine Situation auftritt, bei welcher der Kraftstoffdruck im
Speicher viel niedriger ist als der Zieldruck, wird die Größe einer
Rückführkorrektur übermäßig groß, so dass
es eine Möglichkeit gibt,
dass die geschlossene Ventilposition TVC den abgeschätzten unteren
Totpunkt BDC zu einer Voreilwinkel-Seite hin überschreiten kann. In diesem
Fall gibt es ein Problem dahingehend, dass es unmöglich werden
kann, die Einschalt-Haltezeit Th sicherzustellen, welche erforderlich
ist, um eine minimale Einschaltgröße während der aufsteigenden Periode
des Kolbens aufrechtzuerhalten, wodurch es unmöglich wird, die Menge von zuzuführendem
Kraftstoff zu steuern.
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Demgemäß wird im
ersten Patentdokument (siehe Anspruch 2) die Position des abgeschätzten unteren
Totpunktes BDC als eine Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM (=
L0) entschieden, wie in 11 gezeigt,
so dass die geschlossene Position TVC begrenzt oder daran gehindert
wird, auf eine Position gesteuert zu werden, welche der Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM (= L0) weiter voreilt.
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Wie
in 11 gezeigt, gibt
es bei einer herkömmlichen
Einrichtung im Falle, dass die Positionsrelation zwischen dem Referenzsignal
REF und dem abgeschätzten
unteren Totpunkt BDC, welcher danach erreicht wird, mit den zuvor
in der ECU gespeicherten Entwurfswerten übereinstimmt, ein Problem, wenn
die maximale Menge von Kraftstoff QMAX von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe zum
Speicher zugeführt
wird.
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Bei
einer aktuellen Steuereinrichtung wird jedoch angenommen, dass die
Positionsrelation des Referenzsignals REF und des abgeschätzten unteren
Totpunkts BDC, welcher danach erreicht wird, von einer normalen
Relation verschoben wird, und zwar beispielsweise aufgrund der Schwankungen
jener Teile, welche mit einer Positionssteuerung in Zusammenhang
stehen, wie beispielsweise die Einbaupositionen der Hochdruck-Kraftstoffpumpe und
eines Nockenwinkel-Sensors zum Erfassen der Umdrehungsposition von
einer Nocke, die Herstellungsgenauigkeit von einer Pumpennocke,
usw.
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Jedoch,
da bei der oben erwähnten
herkömmlichen
Einrichtung keine spezielle Betrachtung in Bezug auf die Schwankungen
jener Teile vorgenommen wurde, welche mit der Positionssteuerung von
einem Kraftstoff-Zuführsystem
in Zusammenhang stehen, gibt es die folgenden Probleme.
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Im
folgenden wird ein spezifischer Bezug auf Probleme vorgenommen,
welche auftreten, wenn die maximale Menge von Kraftstoff QMAX dazu
verursacht wird, der Hochdruck-Kraftstoffpumpe
zugeführt zu
werden, und zwar beim Auftritt der Schwankungen jener Teile, welche
mit einer Positionssteuerung in Zusammenhang stehen, unter Bezugnahme
auf 11, ähnlich wie
oben beschrieben.
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Es
ist hier zu bemerken, dass die durch gestrichelte Linien in 11 dargestellten Eigenschaften
die Betriebspositionen des Kolbens zeigen, wenn der Kolben eine
maximale Abweichung in der Nacheilwinkel-Richtung erzeugt.
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Der
tatsächliche
untere Totpunkt BDC1 wird, wenn die Betriebsposition des Kolbens
eine maximale Abweichung zur Nacheilwinkel-Seite erzeugt (gestrichelte
Linie), durch die maximale Abweichgröße Trtd zur Nacheilwinkel-Seite
hin vom abgeschätzten unteren
Totpunkt BDC aus verschoben, wenn der Kolben bei normalen Zeitpunkten
arbeitet (durchgängige
Linie).
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In
diesem Fall wird, da die ECU die Abweichung von der Betriebsposition
des Kolbens nicht erfasst, sogar obwohl sich die Kolben-Betriebsposition von
der normalen Position aus verschoben hat, der Zeitpunkt, nachdem
lediglich der Offset-Wert
Td vom Referenzsignal REF verstrichen ist, als der abgeschätzte untere
Totpunkt BDC spezifiziert, unter der Annahme, dass der Kolben in
der normalen Betriebsposition ist.
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Demgemäß wird,
um die maximale Menge von zugeführtem
Kraftstoff QMAX dem Speicher zuzuführen, die geschlossene Position
TVC gesteuert, bis die Position von Tr = 0 (das heißt, dieselbe
Position wie der abgeschätzte
untere Totpunkt BDC) als die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM
(= L0) erstellt ist.
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Daraus
folgend beginnt die ECU mit einem Einschalten des Solenoids zum
Zeitpunkt TON, welcher durch die Betriebsverzögerungszeit Tp von der geschlossenen
Position TVC aus zurückgeht,
und beendet das Einschalten des Solenoids zum Zeitpunkt TOFF, bei
welchem die Einschalt-Haltezeit Th von der geschlossenen Position
TVC aus verstrichen ist.
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Jedoch
wird der tatsächliche
untere Totpunkt BDC1 in der tatsächlichen
Betriebsposition des Kolbens durch die maximale Abweichungsgröße Trtd
auf die Nacheilwinkel-Seite vom abgeschätzten unteren Totpunkt BDC
aus verschoben.
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Daher
wurde im Beispiel von 11 das
Einschalten des Solenoids beendet, bevor der Kolben am tatsächlichen
unteren Totpunkt BDC1 ankommt, so dass die Einschalt-Haltezeit Th,
bei welcher das Solenoid ursprünglich
einzuschalten ist, und zwar nach dem Schließen des Flusssteuerventils
in der aufsteigenden Periode des Kolbens, nicht sichergestellt werden
kann.
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Demgemäß wird ein
Kraftstoff durch das normalerweise geöffnete Flusssteuerventil, welches
in der aufsteigenden Periode des Kolbens nicht geschlossen ist (der Öffnungs-/Schließzustand
des Flusssteuerventils, welcher in 11 durch
die gestrichelte Linie angezeigt ist) fließen, wobei daraus folgend der
in die Druckkammer gesaugte Kraftstoff an den Niedrigdruck-Durchgang
durch das Flusssteuerventil entlassen wird, welches im geöffneten Zustand
verbleibt, und daraus folgend wird dem Speicher kein Kraftstoff
zugeführt.
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Bei
der herkömmlichen
Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Steuereinrichtung
für einen
Motor wird in Fällen,
bei welchen der Kolben die maximale Abweichungsgröße Trtd
in der Nacheilwinkel-Richtung erzeugt, und zwar resultierend aus
Schwankungen im Zusammenhang mit der Positionssteuerung des Flusssteuerventils,
wenn die maximale Menge von zugeführtem Kraftstoff QMAX dem Speicher
zuzuführen
ist, das Einschalten des Solenoids, basierend auf dem abgeschätzten unteren
Totpunkt BDC, welcher dem tatsächlichen
unteren Totpunkt BDC1 mehr voreilt, beendet, so dass eine Situation
auftreten kann, bei welcher eine Zuführsteuerung unmöglich wird.
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Somit
treten die folgenden Probleme auf. Das heißt, wenn die maximale Menge
von zugeführtem
Kraftstoff QMAX in ihrer Zuführung
gesteuert wird, tritt eine Situation auf, bei welcher eine Kraftstoff-Zuführsteuerung
in ihrer Durchführung
unmöglich
wird, und zwar aufgrund von Schwankungen, welche mit der Positionssteuerung
vom Flusssteuerventil in Zusammenhang stehen, so dass eine erforderliche
Menge von Kraftstoff nicht dem Speicher zugeführt werden kann, und somit
kann der Kraftstoffdruck im Speicher nicht auf den Zieldruck aufrecht
erhalten werden, welches es unmöglich
macht, eine gewünschte
Verbrennungsleistung zu erlangen, und eine Verschlechterung im Fahrverhalten
und beim Abgas veranlasst.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Demgemäß dient
die vorliegende Erfindung zum Vermeiden der oben erwähnten Probleme
und hat als ihre Aufgabe, eine Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Steuereinrichtung
für einen
Motor zu erlangen, welche in der Lage ist, das Auftreten von einer
Situation zu erfassen, bei welcher, wenn die Menge von Kraftstoff,
welcher einem Speicher zuzuführen
ist, auf eine maximale Menge von zugeführtem Kraftstoff zu steuern
ist, eine Kraftstoff-Zuführsteuerung
in ihrer Ausführung
unmöglich
wird, und zwar aufgrund von Schwankungen im Zusammenhang mit der
Positionssteuerung von einem Kraftstoff-Steuerventil, und zum Wiederherstellen
einer Kraftstoff-Zuführungssteuerfunktion
auf eine schnelle Weise.
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Im
Hinblick auf die obige Aufgabe ist gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Steuereinrichtung für einen
Motor bereitgestellt, welche enthält: eine Vielzahl von Arten von
Sensoren, welche eine Betriebsbedingung von einem Motor erfassen;
eine Niedrigdruck-Kraftstoffpumpe, welche einen Kraftstoff in einem
Kraftstofftank anzieht und ihn einem Niedrigdruck-Durchgang zuführt; eine
Hochdruck-Kraftstoffpumpe,
welche den von der Niedrigdruck-Kraftstoffpumpe
zugeführten
Kraftstoff in eine Druckkammer saugt und ihn daraus zuführt; ein
normalerweise geöffnetes
Flusssteuerventil, welches in einem Kraftstoff-Durchgang angeordnet
ist, welcher die Druckkammer mit dem Kraftstofftank oder dem Niedrigdruck-Durchgang
verbindet; ein Zuführventil,
welches in einem Hochdruck-Durchgang angeordnet ist, welcher die
Druckkammer und einen Speicher verbindet; Kraftstoffeinspritzventile,
welche den Kraftstoff im Speicher an jeweilige Verbrennungskammern
des Motors zuführen; einen
Kraftstoff-Drucksensor, welcher den Kraftstoffdruck im Speicher
erfasst und den Wert des somit erfassten Kraftstoffdrucks ausgibt;
eine Flusssteuerventil-Steuersektion,
welche eine Menge von zugeführtem
Kraftstoff von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe durch Einstellen von
einer geschlossenen Position des Flusssteuerventils steuert; und
eine Voreilwinkel-Einstellbegrenzungssektion, welche begrenzt, dass
die geschlossene Position auf eine Stelle eingestellt wird, welche
von einer vorbestimmten Voreilwinkel-Begrenzungsposition aus auf eine Voreilwinkel-Seite
voreilt. Die Flusssteuerventil-Steuersektion entscheidet einen Zieldruck
gemäß der Betriebsbedingung
des Motors und stellt die geschlossene Position auf eine solche
Weise ein, dass der erfasste Kraftstoffdruckwert mit dem Zieldruck übereinstimmt. Wenn
die geschlossene Position derart gesteuert ist, dass sie auf die
Voreilwinkel-Begrenzungsposition begrenzt ist, und wenn der erfasste
Kraftstoffdruckwert keine Tendenz dazu zeigt, mit dem Zieldruck übereinzustimmen, ändert die Voreilwinkel-Einstellbegrenzungssektion
die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
vom zuletzt eingestellten Wert auf einen Wert, welcher mehr als
der zuletzt eingestellte Wert nacheilt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann durch ein Erfassen des Auftretens von einer Situation,
bei welcher, wenn die Menge von zuzuführendem Kraftstoff auf die
maximale Menge von Zuführkraftstoff
zu steuern ist, eine Kraftstoff-Zuführsteuerung unmöglich wird,
und zwar aufgrund von Schwankungen in Zusammenhang mit der Positionssteuerung des
Kraftstoff-Steuerventils, und es ist durch Wiederherstellen von
einer Kraftstoff-Zuführsteuerfunktion möglich, eine
Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Steuereinrichtung für einen Motor bereitzustellen,
welche in der Lage ist, eine hervorgerufene Verschlechterung eines
Fahrverhaltens und eines Abgases zu reduzieren oder zu vermeiden,
welche andererseits durch eine Unfähigkeit verursacht werden würde, den
Kraftstoffdruck im Speicher auf einen Zieldruck aufrechtzuerhalten,
und somit eine gewünschte
Verbrennungsleistung zu erlangen.
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Die
obige und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden dem Fachmann anhand der folgenden detaillierten
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen
genommen wird, mehr verdeutlicht.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockdiagramm, welches schematisch eine Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Steuereinrichtung
für einen
Motor gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
eine Querschnitts-Seitenansicht, welche den Innenaufbau eines Flusssteuerventils
in 1 in seinem geöffneten
Zustand zeigt.
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3 ist
eine Querschnitts-Seitenansicht, welche den Innenaufbau des Flusssteuerventils
in 1 in seinem geschlossenen Zustand zeigt.
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4 ist
ein Funktions-Blockdiagramm, welches im speziellen eine ECU zeigt,
welche eine Flusssteuerventil-Steuersektion gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält.
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5 ist
ein Ablaufdiagramm, welches den Steuerbetrieb der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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6 ist
ein Zeitablauf, welcher ergänzend den
Betrieb der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert.
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7 ist
ein Zeitablauf, welcher ergänzend das
Verhalten eines Kraftstoffdrucks in einer normalen Zeit in der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert.
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8 ist
ein Zeitablauf, welcher ergänzend das
Verhalten eines Kraftstoffdrucks in einer abnormalen Zeit in der
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert.
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9 ist
ein Ablaufdiagramm, welches den Steuerbetrieb einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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10 ist
ein Zeitablauf, welcher die Relation (Eigenschaften) zwischen der
geschlossenen Position von einem allgemeinen Flusssteuerventil und der
Menge von Zuführ-Kraftstoff darstellt.
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11 ist
ein Zeitablauf, welcher Probleme bei einer herkömmlichen Einrichtung darstellt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die
begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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Ausführungsform 1.
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Im
folgenden wird zunächst
Bezug auf eine Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Steuereinrichtung
für einen
Motor gemäß einer
ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen
genommen.
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1 ist
ein Blockdiagramm, welches schematisch eine Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Steuereinrichtung
für einen
Motor gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In 1 enthält die Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Steuereinrichtung
für einen
Motor als ein Kraftstoff-Zuführsystem
ein normalerweise geöffnetes
Flusssteuerventil 10 mit einem Solenoid 12, eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20,
welche einen Zylinder 21, einen Kolben 22 und
eine Druckkammer 23 hat, eine Nockenwelle 24 mit
einer Pumpennocke 25, einen Kraftstofftank 30,
welcher mit Kraftstoff gefüllt ist,
einen Niedrigdruck-Durchgang 33, welcher mit dem Kraftstofftank 30 über eine
Niedrigdruck-Kraftstoffpumpe 31 und einen Niedrigdruckregler 32 verbunden
ist, einen Hochdruck-Durchgang (Zuführdurchgang) 34, welcher
mit der Druckkammer 23 von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 verbunden
ist, einen Speicher 36, welcher mit dem Hochdruck-Durchgang 34 über ein
Zuführventil
(Prüfventil) 35 verbunden
ist, einen Entlastungsdurchgang 38, welcher zwischen dem
Speicher 36 und dem Kraftstofftank 30 durch ein
Entlastungsventil 37 verbunden ist, und eine Mehrzahl von
Kraftstoff-Einspritzventilen 39 zum Einspritzen von Kraftstoff,
welcher im Speicher 36 gespeichert ist, in einen Motor 40.
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Zusätzlich enthält die Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Steuereinrichtung
für einen
Motor ferner als ein Steuersystem eine ECU 60, welche ein
Einschalten (Ventilschließung)
eines Antriebszeitpunktes des Solenoids 12 des Flusssteuerventils 10 in
der Form eines elektromagnetischen Ventils steuert.
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Die
ECU 60 enthält
eine Flusssteuerventil-Steuersektion und eine Voreilwinkel-Einstellbegrenzungssektion,
und Erfassungssignale von einer Vielzahl von Arten von Sensoren,
wie beispielsweise ein Kraftstoffdruck-Sensor 60, ein Kurbelwinkelsensor 62,
ein Nockenwinkelsensor 63, ein Gaspedalpositions-Sensor 64 und
ein Batteriespannungs-Erfassungsteil 65,
werden der ECU 60 als die Betriebsbedingungsinformation
des Motors 40 eingegeben.
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Die
Niedrigdruck-Kraftstoffpumpe 31 dient zum Anziehen von
Kraftstoff im Kraftstofftank 30 und Zuführen dessen in den Niedrigdruck-Durchgang 33, wohingegen
die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 zum Saugen
des von der Niedrigdruck-Kraftstoffpumpe 31 zugeführten Kraftstoffs
in die Druckkammer 23 und zum Zuführen dessen daraus dient.
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Der
Niedrigdruck-Durchgang 33 ist mit einer stromaufwärtigen Seite
der Druckkammer 23 verbunden, welche in der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 durch
das Flusssteuerventil 10 bestimmt ist. Das heißt, dass
das Flusssteuerventil 10 in einem Kraftstoffdurchgang angeordnet
ist, welcher den Niedrigdruck-Durchgang 33 und
die Druckkammer 23 miteinander verbindet.
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Das
Zuführventil 35 ist
im Hochdruck-Durchgang 34 angeordnet, welcher die Druckkammer 23 und
den Speicher 36 miteinander verbindet.
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Die
Kraftstoff-Einspritzventile 39 dienen zum Zuführen, und
zwar durch Direkteinspritzung, von Hochdruckkraftstoff im Speicher 36 an
einzelne Verbrennungskammern von den jeweiligen Zylindern des Motors 40.
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Der
Kraftstoffdruck-Sensor 61 erfasst einen Kraftstoffdruck
PF im Speicher 36 und gibt ihn der ECU 60 als
einen erfassten Kraftstoffdruck-Wert ein.
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Die
Flusssteuerventil-Steuersektion in der ECU 60 entscheidet
einen Zieldruck PO gemäß der Betriebsbedingung
vom Motor 40 und steuert die Menge von zugeführtem Kraftstoff
der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 durch ein Einstellen der
geschlossenen Position des Flusssteuerventils 10, und zwar
auf eine solche Weise, dass der erfasste Kraftstoffdruck-Wert PF
(welcher im folgenden als ein "Kraftstoffdruck" bezeichnet wird)
mit dem Zieldruck PO übereinstimmt.
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Die
Voreilwinkel-Einstellbegrenzungssektion der ECU 60 dient
zum Begrenzen oder Verhindern, dass die geschlossene Position, welche
durch die Flusssteuerventil-Steuersektion eingestellt wird, an einer
Stelle eingestellt wird, welche von einer vorbestimmten Voreilwinkel-Begrenzungsposition
aus zur Voreilwinkel-Seite voreilt.
-
Zusätzlich,
wenn die geschlossene Position des Flusssteuerventils 10 derart
gesteuert wird, dass sie auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
begrenzt wird, und wenn der Kraftstoffdruck PF keine Tendenz zeigt,
mit dem Zieldruck PO übereinzustimmen, ändert die
Voreilwinkel-Begrenzungssektion die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
von dem zuletzt eingestellten Wert auf einen Wert, welcher davon mehr
nacheilt.
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Ebenfalls,
wenn die geschlossene Position des Flusssteuerventils 10 derart
gesteuert ist, dass sie auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
begrenzt ist, welche auf einen Wert auf der Nacheilwinkel-Seite
geändert
wurde, und wenn der Kraftstoffdruck PF eine Tendenz zeigt, mit dem
Zieldruck PO übereinzustimmen,
steuert die Flusssteuerventil-Steuersektion
in der ECU 60 als einen Positionsabweichungs-Lernwert eine Positionsabweichung zwischen
den Voreilwinkel-Begrenzungspositionen, und
zwar bevor und nachdem die geschlossene Position des Flusssteuerventils 10 auf
den Wert auf der Nacheilwinkel-Seite geändert wurde, und steuert zum
Korrigieren, und zwar nach einem Speichern des Positionsabweichungs-Lernwertes,
die geschlossene Position des Flusssteuerventils 10 durch Hinzufügen des
Positionsabweichungs-Lernwertes dazu.
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Ferner,
wie später
beschrieben, enthält
die ECU 60 ferner eine Abnormalitäts-Diagnosesektion, welche
das Vorliegen oder Ausbleiben von einer Abnormalität des Kraftstoff-Zuführsystems
bestimmt, welches die Niedrigdruck-Kraftstoffpumpe 31,
die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 und das Flusssteuerventil 10 enthält.
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Wenn
die Voreilwinkel-Begrenzungsposition, welche durch die Voreilwinkel-Einstellbegrenzungssektion
auf die Nacheilwinkel-Seite
geändert
wurde, einen Wert erreicht, welcher einem vorbestimmten Abnormalitäts-Bestimmungswert
nacheilt, bestimmt die Abnormalitäts-Diagnosesektion in der ECU 60, dass
das Kraftstoff-Zuführsystem
ein Auftreten einer Abnormalität
zeigt oder in einem Abnormalitätszustand
ist.
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Der
aus der Niedrigdruck-Kraftstoffpumpe 31 an die Niedrigdruck-Durchgang 33 Seite
des Kraftstoff-Zuführsystems
zugeführte
Kraftstoff wird auf einen vorbestimmten Niedrigdruck-Wert durch
den Niedrigdruckregler 32 eingestellt, so dass er durch das
Flusssteuerventil 10 in die Druckkammer 33 eingeführt wird,
wenn sich der Kolben 22 im Zylinder 21 nach unten
bewegt.
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Der
Kolben 22 in der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 bewegt
sich im Zylinder 21 in Synchronisation zu der Umdrehung
des Motors 40 hin und her, wodurch die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 einen Kraftstoff
aus dem Niedrigdruck-Durchgang 33 in die Druckkammer 23 durch
das Flusssteuerventil 10 in der absteigenden Periode des
Kolbens 22 zuführt, und
beaufschlagt den Kraftstoff in der Druckkammer 23 auf einen
Hochdruck, um ihn somit dem Speicher 36 durch das Zuführventil 35 während der
Schließung
des Flusssteuerventils 10 in der aufsteigenden Periode
des Kolbens 22 zuzuführen.
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Die
Druckkammer 23 ist durch eine Innenumfangs-Wandoberfläche des
Zylinders 21 und eine obere Endfläche des Kolbens 22 bestimmt.
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Ein
unteres Ende des Kolbens 22 ist mit der Pumpennocke 25,
welche an der Nockenwelle 24 befestigt ist, in Druckkontakt,
so dass, wenn die Pumpennocke 25 im Zusammenhang mit der
Umdrehung der Nockenwelle 24 zur Umdrehung angetrieben wird,
der Kolben 22 dazu verursacht wird, sich im Zylinder 21 hin- und herzubewegen,
wodurch das Volumen der Druckkammer 23 auf Expansion und
Kontraktion geändert
wird.
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Der
mit einer stromabwärtigen
Seite von der Hochdruckkammer 23 verbundene Hochdruck-Durchgang 34 ist
mit dem Speicher 36 über das
Zuführventil 35 in
der Form eines Prüfventils
verbunden, welches ein Passieren von Kraftstoff lediglich in eine
Richtung von der Druckkammer 23 aus zum Speicher 36 zulässt.
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Der
Speicher 36 speichert und hält den aus der Druckkammer 23 zugeführten Hochdruck-Kraftstoff
und ist gemeinsam mit den einzelnen Kraftstoff-Einspritzventilen 39 des
Motors 40 verbunden, um den Hochdruck-Kraftstoff jeweils
an die Kraftstoff-Einspritzventile 39 zu verteilen.
-
Das
mit dem Speicher 36 verbundene Entlastungsventil 37 ist
in der Form eines normalerweise geschlossenen Ventils, welches geöffnet wird,
wenn ein Kraftstoffdruck höher
als ein vorbestimmter Kraftstoffdruck ist (Ventilöffnungsdruck-Einstellwert), und wird
geöffnet,
wenn der Kraftstoffdruck im Speicher 36 auf den eingestellten
Wert des Ventilöffnungsdruckes
des Entlastungsventils 37 ansteigt oder darüber. Daraus
folgend, wird der Kraftstoff im Speicher 36, welcher auf
den Ventilöffnungs-Druck-Einstellwert
oder darüber
hinaus ansteigt, über
den Entlastungsdurchgang 38 zum Kraftstofftank 30 zurückgeführt, so
dass der Kraftstoffdruck im Speicher 36 nicht übermäßig hoch
wird.
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Das
Flusssteuerventil 10, welches im Niedrigdruck-Durchgang 33 angeordnet
ist, welcher die Niedrigdruck-Kraftstoffpumpe 31 und die
Druckkammer 23 verbindet, wird in seinem Ventilschließ-(Einschalt)-Antriebszeitpunkt
mittels der ECU 60 gesteuert, so dass die Zielmenge von
zugeführtem
Kraftstoff QO aus der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 an den Speicher 36 auf
eine geeignete Weise eingestellt werden kann.
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Bei
der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 wird innerhalb der Zeit,
in welcher das Flusssteuerventil 10 auf eine Öffnung (Ausschalten)
bei der Aufwärtsbewegung
des Kolbens 22 im Zylinder 21 gesteuert wird (das
Volumen in der Druckkammer 23 wird reduziert), der in die
Druckkammer 23 gesaugte Kraftstoff von der Druckkammer 23 an
den Niedrigdruck-Durchgang 33 über das Flusssteuerventil 10 rückgekehrt,
so dass der Hochdruck-Kraftstoff
nicht dem Speicher 36 zugeführt wird.
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Andererseits
wird, nachdem das Flusssteuerventil 10 auf ein Schließen (Einschalten)
bei einem vorbestimmten Zeitpunkt in der Aufwärtsbewegung des Kolbens 22 im
Zylinder 21 gesteuert wird, der mit Druck beaufschlagte
Kraftstoff in der Druckkammer 23 dem Zuführdurchgang 34 zugeführt, so
dass er dem Speicher 36 über das Zuführventil 35 zugeführt wird.
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Die
ECU 60 nimmt als vielfältige
Arten von Betriebsbedingungsinformation den Kraftstoffdruck PF im
Speicher 36, welcher durch den Kraftstoffdruck-Sensor 61 erfasst
wird, die Anzahl von Umdrehungen pro Minute NE der Kurbelwelle des
Motors 40, welche durch den Kurbelwinkel-Sensor 62 erfasst wird,
die Umdrehungsposition (die Umdrehungsphase) PH der Nockenwelle 24 des
Motors 40, welche durch den Nockenwinkel-Sensor 63 erfasst
wird, die Größe eines
Niederdrückens
AP eines Gaspedals (nicht gezeigt), welche durch den Gaspedalpositions-Sensor 64 erfasst
wird, und eine Batteriespannung VB, welche durch den Batteriespannungs-Erfassungsteil 65 erfasst
wird, auf.
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Ferner
entscheidet die ECU 60 den Zieldruck PO basierend auf der
Erfassungsinformation (die Anzahl von Motorumdrehungen pro Minute
NE und die Größe eines
Niederdrückens
eines Gaspedals AP) vom Kurbelwinkel-Sensor 62 und vom
Gaspedalpositions-Sensor 64,
und steuert die Menge von zugeführtem
Kraftstoff QO durch Steuern des Antriebszeitpunktes des Solenoids 12 des
Flusssteuerventils 10 auf eine Rückführweise, so dass der Kraftstoffdruck
PF im Speicher 36 mit dem Zieldruck PO übereinstimmt.
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Als
nächstes
wird ein Bezug auf den spezifischen Innenaufbau des Flusssteuerventils 10 in 1 genommen,
indem auf Querschnitts-Seitenansichten von 2 und 3 Bezug
genommen wird.
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Es
ist hier zu bemerken, dass 2 einen Zustand
des Flusssteuerventils 10 darstellt, wenn das Solenoid 12 in
einem nicht eingeschalteten (ausgeschalteten) Zustand ist, und 3 einen
weiteren Zustand des Flusssteuerventils 10 darstellt, wenn das
Solenoid 12 eingeschaltet (zur Anregung angetrieben) ist.
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In 2 und 3 enthält das Flusssteuerventil 10 einen
Kolben 11, welcher zum Öffnen
und Schließen
des Verbindungszustandes zwischen der Niedrigdruck-Kraftstoffpumpe 31 und
der Druckkammer 23 dient, das Solenoid 12, welches
nach einem Einschalten (Anregungsantrieb) dessen verursacht, dass
sich der Kolben 11 nach oben in eine Schließrichtung
bewegt, und eine Feder 13, welche nach einem Nicht-Einschalten
(Ausschalten) des Solenoids 12 den Kolben 11 in
eine Öffnungsrichtung
zwingt.
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Daraus
folgend öffnet
und schließt
das Flusssteuerventil 10 den Niedrigdruck-Durchgang 33 zwischen
der Niedrigdruck-Kraftstoffpumpe 31 und der
Druckkammer 23 gemäß dem nicht eingeschalteten
Zustand (siehe 2) oder des eingeschalteten Zustand
(siehe 3) des Solenoids 12.
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Das
heißt,
dass, wenn das Solenoid 12 im nicht eingeschalteten Zustand
ist, wie in 2 gezeigt, der Kolben 11 durch
die Drängkraft
der Feder 13 nach unten gedrückt wird, um den Niedrigdruck-Durchgang 33 an
der Seite der Niedrigdruck-Kraftstoffpumpe 31 und
die Druckkammer 23 miteinander in Verbindung zu setzen,
so dass das Flusssteuerventil 10 in einen geöffneten
Zustand versetzt wird.
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Andererseits,
wenn das Solenoid 12 durch die ECU 60 eingeschaltet
wird, wie in 3 gezeigt, überkommt eine durch das Solenoid 12 erzeugte elektromagnetische
Kraft die Drängkraft
der Feder 13, wodurch der Kolben 11 elektromagnetisch
in die Aufwärtsrichtung
angezogen wird, so dass die Verbindung zwischen dem Niedrigdruck-Durchgang 33 an
der Seite der Niedrigdruck-Kraftstoffpumpe 31 und der Druckkammer 23 unterbrochen
wird, um das Flusssteuerventil 10 in seinen geschlossenen
Zustand zu setzen.
-
Als
nächstes
wird Bezug auf einen spezifischen Aufbau zum Erreichen der Steuerfunktion
der ECU 60 gemäß der vorliegenden
Erfindung genommen, indem Bezug auf ein Funktions-Blockdiagramm in 4 genommen
wird.
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4 zeigt
den Funktionsaufbau der ECU 60, bei welchem die oben erwähnten (1)
betroffenen Bauteile 12 und 61 bis 65 durch
die oben erwähnten
gleichen Symbole gekennzeichnet sind, und eine detaillierte Erläuterung
wird ausgelassen.
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Die
ECU 60 wirkt als eine Steuersektion für das Solenoid 12 des
Flusssteuerventils 10.
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In 4 enthält die ECU 60 eine
Referenzsignal-Erzeugungssektion 601,
welche ein Referenzsignal REF erzeugt, eine Offset-Wert-Erzeugungssektion 602,
welche einen Offset-Wert
Td erzeugt, ein Zieldruck-Kennfeld 603, welches den Zieldruck
PO erzeugt, eine PID-Steuerung 604, welche die Zielmenge
von zugeführtem
Kraftstoff QO erzeugt, ein Ventil-Schließpositions-Kennfeld 605,
welches eine erste Halbperiode Tr bis zur Ventil-Schließzeit der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 (in
der aufsteigenden Periode des Kolbens) erzeugt, eine Voreilwinkel-Einstellbegrenzungssektion 606,
welche die geschlossene Position TVC und die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM des Flusssteuerventils 10 erzeugt, eine Betriebsverzögerungszeit-Einstellsektion 607, welche
die Betriebsverzögerungszeit
Tp einstellt, eine Einschalt-Haltezeit-Einstellsektion 608,
welche die Einschalt-Haltezeit Th einstellt, eine Flusssteuerventil-Antriebssektion 609,
welche durch Anregung das Solenoid 12 des Flusssteuerventils 10 antreibt, eine
Voreilwinkel-Begrenzungsausführungs-Bestimmungssektion 610,
welche ein Voreilwinkel-Begrenzungsausführungskennzeichen
FL1 einstellt, wenn eine Steuerung gemäß einer Voreilwinkel-Begrenzung
bestimmt ist, eine Voreilwinkel-Begrenzungswert-Änderungssektion 611,
welche einen Voreilwinkel-Begrenzungswert (Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM) ändert,
eine Kraftstoffdruckverhalten-Bestimmungssektion 612, welche
das Verhalten des Kraftstoffdruckes bestimmt und ein Druck-Abnormalitäts-Bestimmungskennzeichen
FL2 erzeugt, eine Abnormalitäts-Diagnosesektion 613,
welche das Vorliegen oder Ausbleiben von einer Abnormalität anhand der
geänderten
Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM prüft, und Berechnungssektionen,
wie beispielsweise Addierer 60a, 60b, einen Subtrahierer 60c, usw.
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Elektrisch
verbunden mit der ECU 60 sind der Kraftstoffdruck-Sensor 61,
welcher den Kraftstoffdruck PF im Speicher 36 erfasst,
der Kurbelwinkel-Sensor 62, welcher die Anzahl an Umdrehungen pro
Minute NE des Motors 60 erfasst, der Kurbelwinkel-Sensor 63,
welcher die Umdrehungsphase der Kurbelwelle 24 (siehe 1)
des Motors 40 erfasst, ein Gaspedalpositions-Sensor 64,
welcher die Größe eines
Niederdrückens
des Gaspedals AP erfasst, und ein Batteriespannungs-Erfassungsteil 65,
welcher die Batteriespannung VB erfasst. Die ECU 60 treibt
und steuert das Solenoid 12 zum Schließen des Flusssteuerventils 10 basierend
auf der erfassten Information der vielfältigen Arten von Sensoren,
welche den Sensorteil enthalten. Zusätzlich, obwohl in 4 nicht
dargestellt, wirkt die ECU 60 als eine Motor-Steuersektion zum
Treiben und Steuern von verschiedenen Arten von Stellgliedern, wie
beispielsweise die Kraftstoff-Einspritzventile 39 (siehe 1), usw.,
gemäß der Betriebsbedingung
des Motors 40.
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Die
Referenzsignal-Erzeugungssektion 601 erzeugt das Referenzsignal
REF basierend auf der Anzahl an Umdrehungen pro Minute NE des Motors 40 und
der Umdrehungsphase PH des Nockenwinkels 24.
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Der
Addierer 60a spezifiziert den Zeitpunkt einer Ankunft am
abgeschätzten
unteren Totpunkt BDC durch Addieren des Offset-Wertes Td zum Referenzsignal REF.
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Es
ist hier zu bemerken, dass der Offset-Wert Td gleich Daten entspricht,
welche eine Zeitdifferenz (oder Winkeldifferenz) zwischen dem Zeitpunkt
einer Ankunft am Referenzsignal REF und dem Zeitpunkt einer Ankunft
am abgeschätzten
unteren Totpunkt BDC bestimmen, und zuvor in einem Speicher in der
ECU 60 als ein Anfangs-Entwurfswert gespeichert werden.
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Das
Zieldruck-Kennfeld 603 entscheidet den Zieldruck PO durch
eine Kennfeldsuche basierend auf der Anzahl von Motorumdrehungen
pro Minute NE und der Größe eines
Niederdrückens
des Gaspedals AP.
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Der
Subtrahierer 60c berechnet eine Druckabweichung ΔPF (= PO – PF) zwischen
dem Zieldruck PO und dem Kraftstoffdruck PF im Speicher 36.
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Die
Druckabweichung ΔPF
wird der PID-Steuerung 604 in der Form von einer PID-Berechnungssektion
eingegeben, wo sie zur Zielmenge von zugeführtem Kraftstoff QO umgeformt
wird.
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Das
Ventil-Schließpositions-Kennfeld 605 entscheidet,
basierend auf der Zielmenge von zugeführtem Kraftstoff QO, die erste
Halbperiode (oder Winkel) Tr bis zur geschlossenen Position TVC, wenn
der untere Totpunkt BDC des Kolbens als Referenz genommen wird.
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Das
Ventil-Schließpositions-Kennfeld 605 wird
zuvor im Speicher in der ECU 60 als Kennfeld-Daten gespeichert,
welche die Relation von der Menge von zugeführtem Kraftstoff QO zur geschlossenen
Position TVC des Flusssteuerventils 10 darstellen (siehe
beispielsweise 10).
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Der
Addierer 60b berechnet eine grundlegende geschlossene Position
TVC0 des Flusssteuerventils 10 durch Addieren der ersten
Halbperiode Tr entsprechend der geschlossenen Position TVC zum Zeitpunkt
einer Ankunft am abgeschätzten
unteren Totpunkt BDC.
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Die
Voreilwinkel-Einstellbegrenzungssektion 606 dient zum Begrenzen
oder Verhindern, dass die grundlegende geschlossene Position TVC0
des Flusssteuerventils 10 auf eine Stelle eingestellt wird, welche
der vorbestimmten Voreilwinkel-Begrenzungsposition
zur Voreilwinkel-Seite voreilt.
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Wenn
zum Beispiel ein Fall als ein Beispiel genommen wird, bei welchem
die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM anfänglich auf eine Position eingestellt
ist, welche gleich dem Zeitpunkt einer Ankunft am abgeschätzten unteren
Totpunkt BDC ist, wird, sogar wenn die Zielmenge von zugeführtem Kraftstoff
QO, welche basierend auf der Druckabweichung ΔPF durch die PID-Steuerung 604 berechnet wird, übermäßig wird
(das heißt,
wenn die erste Halbperiode Tr auf einen Punkt berechnet wird, welcher vom
Zeitpunkt einer Ankunft am abgeschätzten unteren Totpunkt BDC
voreilt, wird die geschlossene Position TVC durch die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM (vorgegebener oder anfangs eingestellter Wert) begrenzt, so
dass sie letztendlich auf einen Bereich bis zum Zeitpunkt einer
Ankunft des abgeschätzten
unteren Totpunktes BDC (= die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM) begrenzt wird.
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Somit
gibt die Voreilwinkel-Einstellbegrenzungssektion 606 letztendlich
die geschlossene Position TVC (die durch die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM begrenzte geschlossene Position) der Flusssteuerventil-Antriebssektion 609 ein.
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Zusätzlich gibt
die Voreilwinkel-Einstellbegrenzungssektion 606 die geschlossene
Position TVC und die aktuelle Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM
der Voreilwinkel-Begrenzungsausführungs-Bestimmungssektion 610 und
der Voreilwinkel-Begrenzungswert-Änderungssektion 611 ein.
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Die
Betriebsverzögerungszeit-Einstellsektion 607 stellt
die Betriebsverzögerungszeit
Tp des Flusssteuerventils 10 basierend auf der Batteriespannung
Vb ein, und gibt sie der Flusssteuerventil-Antriebssektion 609 ein.
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Die
Einschalt-Haltezeit-Einstellsektion 608 stellt die Einschalt-Haltezeit
Th des Flusssteuerventils 10 basierend auf der Anzahl von
Motorumdrehungen pro Minute NE ein und gibt sie der Flusssteuerventil-Antriebssektion 609 ein.
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Die
Flusssteuerventil-Antriebssektion 609 erzeugt ein Steuersignal
zum Solenoid 12 des Flusssteuerventils 10, basierend
auf der geschlossenen Position TVC, welche von der Voreilwinkel-Einstellbegrenzungssektion 606 eingegeben
ist, der Betriebsverzögerungszeit
Tp, welche von der Betriebsverzögerungszeit-Einstellsektion 607 eingegeben
ist, und der Einschalt-Haltezeit Th, welche von der Einschalt-Haltezeit-Einstellsektion 608 eingegeben
ist.
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Das
heißt,
dass die Flusssteuerventil-Antriebssektion 609 das Flusssteuerventil 10 auf
eine solche Weise steuert, dass das Einschalten des Solenoids 12 zum
Zeitpunkt TON aus startet, welcher um die Betriebsverzögerungszeit
Tp von der geschlossenen Position TVC aus zurückgeht, und am Zeitpunkt TOFF
beendet wird, an welcher die Einschalt-Haltezeit Th von der geschlossenen
Position TVC verstrichen ist.
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Die
Voreilwinkel-Begrenzungsausführungs-Bestimmungssektion 610 bestimmt,
basierend auf der geschlossenen Position TVC und der Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM, welche von der Voreilwinkel-Einstellbegrenzungssektion 606 eingegeben
wird, ob die geschlossene Position TVC derart gesteuert ist, dass
sie auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM begrenzt ist, und
gibt ein Voreilwinkel-Begrenzungsausführungs-Kennzeichen FL1 entsprechend
des Bestimmungsergebnisses der Voreilwinkel-Begrenzungswert-Änderungssektion 611 ein.
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Das
Voreilwinkel-Begrenzungs-Ausführungskennzeichen
FL1 wird auf „1" eingestellt, wenn bestimmt
ist, dass die geschlossene Position TVC unter der Voreilwinkel-Begrenzungssteuerung
ist, und wird auf Null ausgeglichen, wenn bestimmt ist, dass die
geschlossene Position TVC nicht unter der Voreilwinkel-Begrenzungssteuerung
ist.
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Die
Kraftstoffdruckverhaltens-Bestimmungssektion 612 bestimmt,
basierend auf dem Kraftstoffdruck PF im Speicher 36, welcher
durch den Kraftstoffdruck-Sensor 61 und die Druckabweichung ΔPF (= PO – PF) erfasst
wird, ob der Kraftstoffdruck PF im Speicher 36 eine Tendenz
dazu zeigt, mit dem Zieldruck PO übereinzustimmen, und gibt ein
Druckabnormalitäts-Bestimmungskennzeichen
FL2 entsprechend des Bestimmungsergebnisses der Voreilwinkel-Begrenzungswert-Änderungssektion 611 ein.
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Wenn
beispielsweise der Mittelwert des Kraftstoffdrucks PF eine abnehmende
Tendenz dazu zeigt, lediglich unterhalb des vorbestimmten Wertes abzunehmen,
oder wenn der Zustand, bei welchem das Vorzeichen der Druckabweichung ΔPF negativ ist
(PO < PF) sich über eine
vorbestimmte Zeit oder darüber
hinaus fortsetzt, nimmt die Kraftstoffdruck-Verhaltensbestimmungssektion 612 an,
dass der Kraftstoffdruck PF keine Tendenz dazu zeigt, mit dem Zieldruck
PO übereinzustimmen
und stellt das Druck-Abnormalitäts-Bestimmungskennzeichen
FL2 auf „1" ein, wohingegen,
wenn bestimmt ist, dass der Kraftstoffdruck PF eine Tendenz dazu
zeigt, mit dem Zieldruck PO übereinzustimmen,
die Kraftstoffdruckverhaltens-Bestimmungssektion 612 das
Druck-Abnormalitäts-Bestimmungskennzeichen
FL2 auf Null ausgleicht.
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Wenn
sowohl das Voreilwinkel-Begrenzungsausführungskennzeichen FL1 als auch
das Druck-Abnormalitäts-Bestimmungskennzeichen
FL2 auf „1" eingestellt sind,
wird durch Bezugnahme auf das Voreilwinkel-Begrenzungsausführungskennzeichen
FL1 von der Voreilwinkel-Begrenzungsausführungs-Bestimmungssektion 610 und
das Druck-Abnormalitäts-Bestimmungskennzeichen
FL2 von der Kraftstoffdruck-Verhaltensbestimmungssektion 612 die
Voreilwinkel-Begrenzungswert-Änderungssektion 611 die
Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM auf einen Wert an der Nacheilwinkel-Seite,
und zwar von ihrem aktuellen Wert aus, ändern und gibt ihn der Voreilwinkel-Einstellwinkel-Begrenzungssektion 606 und
der Abnormalitäts-Diagnosesektion 613 ein.
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Daraus
folgend wird in der Voreilwinkel-Einstellbegrenzungssektion 606 die
Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM, welche beim letzten Mal eingestellt wurde, auf die neue Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM geändert
(ein Wert auf der Nacheilwinkel-Seite vom letzten Wert aus), welche
von der Voreilwinkel-Begrenzungswert-Änderungssektion 611 eingegeben
wird.
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Ebenfalls,
wenn die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM, welche von der Voreilwinkel-Begrenzungswert-Änderungssektion 611 eingegeben wird,
auf einen Wert auf der Nacheilwinkel-Seite zu ändern ist, welcher einen Abnormalitäts-Bestimmungswert LX übersteigt
(ein maximaler erlaubbarer Nacheilwinkel-Wert, welcher hinsichtlich
des "Schwankungsgrades" eingestellt ist,
welcher normalerweise stattfinden kann), bestimmt die Abnormalitäts-Diagnosesektion 613,
dass eine Abnormalität
im Kraftstoff-Zuführsystem auftritt,
so dass sie ein Abnormalitäts-Diagnosekennzeichen
FL3 auf „1" einstellt und es
an ein externes Equipment oder dergleichen ausgibt.
-
Im
folgenden wird ein Bezug auf den Steuerbetrieb der ECU 60 gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wie in 4 dargestellt,
genommen, indem auf ein Ablaufdiagramm in 5 Bezug
genommen wird.
-
In 5 liest
die ECU 60 zunächst
die Anzahl von Motorumdrehungen pro Minute NE und die Umdrehungsphase
PH ein (Schritt S101), und die Referenzsignal-Erzeugungssektion 601 entscheidet eine
Referenzposition REF, basierend auf der Anzahl von Motorumdrehungen
pro Minute NE und der Umdrehungsphase PH (Schritt S102), und der
Addierer 60a addiert den Offset-Wert Td zur Referenzposition REF
und entscheidet einen abgeschätzten
unteren Totpunkt BDC (= REF + Td) (Schritt S103).
-
Darauf
folgend wird die Größe eines
Niederdrückens
des Gaspedals AP durch den Fahrer eines Fahrzeugs beispielsweise
eingelesen (Schritt S104), und das Zieldruck-Kennfeld 603 entscheidet
den Zieldruck PO, basierend auf der Anzahl von Motorumdrehungen
pro Minute NE und der Größe des Niederdrückens des
Gaspedals AP (Schritt S105).
-
Ebenfalls
wird der Kraftstoffdruck PF im Speicher 36 eingelesen (Schritt
S106), und der Subtrahierer 60c berechnet die Druckabweichung ΔPF (= PO – PF) zwischen
dem Zieldruck PO und dem Kraftstoffdruck PF im Speicher 36.
-
Nachfolgend
führt die
PID-Steuerung 604 eine PID-Berechnung basierend auf der
Druckabweichung ΔPF
aus und entscheidet die Zielmenge von zugeführtem Kraftstoff QO (Schritt
S108).
-
Zusätzlich entscheidet
das Ventil-Schließpositions-Kennfeld 605 die
erste Halbperiode Tr entsprechend einer Zeit (oder eines Winkels)
vom abgeschätzten
unteren Totpunkt BDC zur geschlossenen Position des Flusssteuerventils 10 basierend
auf der Zielmenge von zugeführtem
Kraftstoff QO (Schritt S109).
-
Dann
entscheidet der Addierer 60b eine grundlegende geschlossene
Position TVC0 (= BDC + Tr) durch Addieren der ersten Halbperiode
Tr zur Ankunftsposition des abgeschätzten unteren Totpunktes BDC
(Schritt S110).
-
Darüber hinaus
entscheidet die Voreilwinkel-Einstellbegrenzungssektion 606 eine
letztendliche geschlossene Position TVC (= MAX {TVC0, LIM}), indem
die grundlegende geschlossene Position TVC0 darin begrenzt wird,
auf einen Ort auf der Voreilwinkel-Seite von der Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM aus eingestellt zu werden (Schritt S111).
-
Darauf
folgend liest die Betriebsverzögerungszeit 607 die
Batteriespannung VB ein (Schritt S112) und entscheidet die Betriebsverzögerungszeit Tp
entsprechend der Batteriespannung VB (Schritt S113).
-
Ebenfalls
entscheidet die Einschalt-Haltezeit-Einstellsektion 608 die
Einschalt-Haltezeit Th entsprechend der Anzahl an Motorumdrehungen
pro Minute NE (Schritt S114).
-
Ferner
steuert die Flusssteuerventil-Antriebssektion 609 den Antrieb
des Solenoids 12 auf eine solche Weise, dass sie damit
beginnt, das Solenoid 12 einzuschalten, und zwar basierend
auf der geschlossenen Position TVC, der Betriebsverzögerungszeit
Tp und der Einschalt-Haltezeit Th, und zwar bei einer Zeit, welche
durch die Betriebsverzögerungszeit
Tp von der geschlossenen Position TVC aus zurückgeht, und beendet das Einschalten
des Solenoids 12 bei einer Zeit, nachdem die Einschalt-Haltezeit
Th von der geschlossenen Position TVC aus verstrichen ist (Schritt
S115).
-
Dann
bestimmt die Voreilwinkel-Begrenzungsausführungs-Bestimmungssektion 610, ob
die geschlossene Position TVC in einem Steuerzustand ist, in welchem
sie auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM begrenzt werden kann (das heißt, ob TVC = LIM ist oder nicht)
(Schritt S116).
-
Wenn
in Schritt S116 bestimmt ist, das TVC = LIM ist (das heißt JA),
wird das Voreilwinkel-Begrenzungsausführungs-Kennzeichen FL1 auf „1" eingestellt (Schritt S117).
-
Wenn
andererseits in Schritt S116 bestimmt ist, dass TVC ≠ LIM ist (das
heißt
NEIN), wird das Voreilwinkel-Begrenzungsausführungs-Kennzeichen
FL1 auf Null ausgeglichen (Schritt S118).
-
Nachfolgend
bestimmt die Kraftstoffdruckverhalten-Bestimmungssektion 612, ob
der Zustand, in welchem das Vorzeichen der Druckabweichung ΔPF negativ
ist (ΔPF < 0), sich über eine
vorbestimmte Zeit oder darüber
hinaus fortsetzt (Schritt S119).
-
Wenn
in Schritt S119 bestimmt ist, dass der Zustand von ΔPF < 0 sich über die
vorbestimmte Zeit oder darüber
hinaus fortsetzt (das heißt
JA), wird angenommen, dass der Kraftstoffdruck PF keine Tendenz
dazu zeigt, mit dem Zieldruck PO übereinzustimmen, so dass das
Druck-Abnormalitäts-Bestimmungskennzeichen
FL2 auf „1" eingestellt wird (Schritt
S120).
-
Wenn
andererseits in Schritt S119 bestimmt wird, dass der Zustand von ΔPF < 0 sich nicht über die
vorbestimmte Zeit oder darüber
hinaus fortsetzt (das heißt
NEIN), wird angenommen, dass der Kraftstoffdruck PF eine Tendenz
dazu zeigt, mit dem Zieldruck PO übereinzustimmen, so dass das
Druck-Abnormalitäts-Bestimmungskennzeichen
FL2 auf Null ausgeglichen wird (Schritt S121).
-
Darauf
folgend bestimmt die Voreilwinkel-Begrenzungswert-Änderungssektion 611,
ob das Voreilwinkel-Begrenzungs-Ausführungskennzeichen
FL1 und das Druck-Abnormalitäts- Bestimmungskennzeichen
FL2 beide auf „1" eingestellt werden
(Schritt S122).
-
Wenn
in Schritt S122 FL1 = 1 und FL2 = 1 bestimmt sind (das heißt JA),
wird angenommen, dass die geschlossene Position des Flusssteuerventils
derart gesteuert wird, dass sie auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
begrenzt wird, und dass der Kraftstoffdruck PF keine Tendenz dazu
zeigt, mit dem Zieldruck PO übereinzustimmen,
wobei die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM auf einen Wert (= LIM + ΔL)
geändert
wird, welcher durch Addieren einer vorbestimmten Menge ΔL zur Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM erlangt wird, um somit auf eine Position an der Nacheilwinkel-Seite
geändert
zu werden (Schritt S123).
-
Es
ist hier zu bemerken, dass die vorbestimmte Größe ΔL eine Referenzgröße von einer Korrektur
ist, wenn die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM auf die Nacheilwinkel-Seite geändert wird.
-
Andererseits,
wenn in Schritt S122 FL1 = 0 oder FL2 = 0 bestimmt wird (das heißt, NEIN),
wird angenommen, dass die geschlossene Position TVC nicht unter
der Steuerung ist, bei welcher sie auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM begrenzt wird, oder dass die geschlossene Position TVC in einem Zustand
ist, bei welchem der Kraftstoffdruck PF eine Tendenz dazu zeigt,
mit dem Zieldruck übereinzustimmen,
so dass die Verarbeitung von einer Änderung in der Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM (Schritt S123) übersprungen
wird.
-
Schließlich bestimmt
die Abnormalitäts-Diagnosesektion 613,
ob die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM zum aktuellen Zeitpunkt
auf einen Wert auf der Nacheilwinkel-Seite geändert wird, welcher den Abnormalitäts-Bestimmungswert
LX übersteigt (Schritt
S124).
-
Es
ist jedoch zu bemerken, dass, wie oben erwähnt, der Abnormalitätswert LX
auf eine Position eingestellt wird, welche von einem Anfangswert
L0 des Voreilwinkel-Begrenzungswertes
zur Nacheilwinkel-Seite durch eine maximale Schwankungsbreite Lrtd
versetzt ist, welche zur normalen Zeit auftreten kann. Beispielsweise
wird der Abnormalitäts-Bestimmungswert LX
auf eine Voreilwinkel-Begrenzungsposition L2 (welche später beschrieben
wird) auf der maximalen Nacheilwinkel-Seite eingestellt.
-
Wenn
in Schritt S124 LIM > LX
bestimmt wird (das heißt,
JA), wird angenommen, dass die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM zum aktuellen Zeitpunkt auf eine Position an der Nacheilwinkel-Seite eingestellt
wurde, welche einen erlaubbaren Wert übersteigt, so dass das Abnormalitäts-Diagnosekennzeichen
FL3 auf „1" eingestellt wird
(Schritt S125), und die Verarbeitungsroutine von 5 wird beendet.
-
Andererseits,
wenn in Schritt S124 LIM ≤ Lrtd
bestimmt wird (das heißt,
NEIN), wird angenommen, dass die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM zum aktuellen
Zeitpunkt nicht den erlaubbaren Wert überstiegen hat, so dass das
Abnormalitäts-Diagnosekennzeichen
FL3 auf Null ausgeglichen wird (Schritt S126), und die Verarbeitungsroutine
von 5 wird beendet.
-
Als
nächstes
wird ein Bezug auf den Betrieb der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, wie in 1 bis 4 dargestellt,
genommen, indem auf ein Zeitablauf in 6 zusammen
mit der oben erwähnten 11 Bezug
genommen wird.
-
In 6 sind
dieselben oder gleiche Teile oder Elemente wie jene, welche zuvor
(11) beschrieben sind, durch dieselben Symbole
gekennzeichnet, und die Betriebsposition des Kolbens 122 in der
Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 ist als eine Kolben-Betriebseigenschaft
gezeigt, welche zur Nacheilwinkel-Seite hin verschoben ist (gestrichelte
Linie), und zwar ähnlich
wie oben beschrieben.
-
Im
Stand der Technik wird in Fällen,
bei welchen die Kolben-Betriebsposition
auf die Nacheilwinkel-Seite (siehe gestrichelte Linie in 11)
verschoben wurde, das Solenoid in seiner Einschaltung mit der Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM = L0 (das heißt
eine Position von Tr = 0) gesteuert, welche die geschlossene Position
TVC ist, wenn die maximale Menge von Kraftstoff in ihrer Zuführung gesteuert wird,
so dass der in die Druckkammer 23 gesaugte Kraftstoff an
der Niedrigdruck-Durchgang 33 Seite entlassen wird und
nicht dem Speicher 36 zugeführt wird.
-
In
diesem Fall stimmt der Kraftstoffdruck PF im Speicher 36 nicht
mit dem Zieldruck PO überein. Mit
anderen Worten, nimmt die Menge von Kraftstoff im Speicher 36 gemäß der Einspritzung
des Kraftstoffes durch die Einspritzventile 39 ab, so dass
der Kraftstoffdruck PF im Speicher 36 entsprechend reduziert
wird. Eine solche Abnormalitätsbedingung kann
basierend auf der Tatsache erfasst werden, dass die geschlossene
Position TVC derart gesteuert wird, dass sie auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM = L0 gesteuert wird, und dass der Kraftstoffdruck PF keine Tendenz
dazu zeigt, mit dem Zieldruck PO übereinzustimmen.
-
Demgemäß kann in
der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zunächst, ähnlich dem
Einschaltbetrieb (TON) des Solenoids 12, wie durch eine
durchgängige
Linie A in 11 gezeigt, eine Abnormalitätsbedingung
basierend auf der Tatsache erfasst werden, dass die geschlossene
Position TVC derart gesteuert wird, dass sie auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM = L0 begrenzt wird, und dass der Kraftstoffdruck PF zu diesem
Zeitpunkt keine Tendenz dazu zeigt, mit dem Zieldruck PO übereinzustimmen.
-
Zusätzlich wird
die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM vom Anfangswert L0 auf
eine Position L1 auf der Nacheilwinkel-Seite geändert, und das Solenoid 12 wird
gemäß eines
Einschaltbetriebes gesteuert, welcher durch eine gestrichelte Linie
B in 6 angezeigt ist, während die derzeitige geschlossene
Position TVC auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM = L1 begrenzt
wird, nachdem sie auf die Nacheilwinkel-Seite geändert wurde.
-
Ferner,
in einem Fall, bei welchem der Kraftstoffdruck PF nicht auf die
Tendenz wiederhergestellt wird, mit dem Zieldruck PO übereinzustimmen,
und zwar trotzdem die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM auf die
Position L1 geändert
wurde, wird die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM von der derzeitigen
Position L1 auf eine mehr nacheilende Position L2 geändert.
-
In
diesem Fall wird das Solenoid 12 gemäß eines Einschaltbetriebes
gesteuert, welcher durch eine durchgängige Linie in 6 angezeigt
ist, während
die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM auf die mehr nacheilende Winkelposition L2 begrenzt wird.
-
Somit
wird es durch Ändern
der Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM auf die Nacheilwinkel-Seite bis hin zur Position L2 möglich, die
Einschalt-Haltezeit Th sicherzustellen, welche zum Einschalten des
Solenoids 12 nach dem Schließen des Flusssteuerventils 10 in
der aufsteigenden Periode des Kolbens 22 erforderlich ist.
Daraus folgend beginnt der Kraftstoffdruck PF im Speicher 36,
welcher bis hierhin abnimmt, ebenfalls anzusteigen, so dass er letzten
Endes eine Tendenz dazu zeigt, mit dem Zieldruck PO übereinzustimmen.
-
Als
nächstes
wird ein zusätzlicher
Bezug auf das Verhalten des Kraftstoffdruckes PF im oben erwähnten Betrieb
genommen, indem auf 6 und 10 zusammen
mit einem Zeitablauf in 7 Bezug genommen wird.
-
7 ist
ein Zeitablauf zum Erläutern
des Betriebes der Voreilwinkel-Begrenzungswert-Änderungssektion 611 in
der ECU 60, in welchem in Reihenfolge von oben nach unten
die Verhaltensweisen des Kraftstoffdruckes PF (erfasster Wert) im Speicher 36 und
des Zieldruckes PO (abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie),
die Betriebe der Kraftstoff-Einspritzventile 39 (ein
schattierter Abschnitt, welcher während der Kraftstoff-Einspritzung
angezeigt wird), der Öffnungs-/Schließzustand
des Flusssteuerventils 10, der Einschalt-Zustand des Solenoids 12 und
die Betriebsposition des Kolbens 22 in der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 jeweils
gezeigt sind.
-
Es
ist hier zu bemerken, dass in 7 die Verhaltensweisen
zum Zeitpunkt gezeigt sind, bei welchem sich der Zieldruck PO plötzlich von
einem Zustand aus, bei welchem der Zieldruck PO und der Kraftstoffdruck
PF im wesentlichen miteinander übereinstimmen
(Druckabweichung ΔPF
= 0), auf eine Hochdruckseite ändert
(das heißt
Zustände
bevor und nachdem eine hohe Druckabweichung ΔPF stattfand), und zwar resultierend
aufgrund einer Änderung
in der Betriebsbedingung des Motors 40. Ebenfalls wird
der Wert des Kraftstoffdruckes PF, und zwar unmittelbar bevor sich
der Zieldruck PO plötzlich ändert, als
ein Schwellwert PX für
die Bestimmung von einer Änderung
der Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM verwendet. Zusätzlich stellt
bei der Betriebsposition des Kolbens 22, eine Linie, welche
abwechselnd lang und zweimal kurz gestrichelt ist, eine normale
Betriebsposition dar, und eine durchgängige Linie stellt eine Betriebsposition
beim Versatz zur Nacheilwinkel-Seite dar.
-
Wie
in 7 gezeigt, wird, wenn sich lediglich der Zieldruck
PO plötzlich
auf die Hochdruckseite ändert,
und zwar von dem Zustand aus, bei welchem der Zieldruck PO und der
Kraftstoffdruck PF im wesentlichen miteinander übereinstimmen, eine hohe Druckabweichung ΔPF erzeugt.
-
Zu
diesem Zeitpunkt wird die geschlossene Position des Flusssteuerventils 10 derart
gesteuert; dass sie auf die Position des Anfangswertes L0 der Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM (der Einschaltbetrieb des Solenoids 12, welcher durch
die durchgängige
Linie in 11 angezeigt ist), gemäß einer
Rückführsteuerung
begrenzt wird.
-
Jedoch,
da die Betriebsposition des Kolbens 22 (siehe durchgängige Linie)
zur Nacheilwinkel-Seite von der normalen Position aus versetzt ist
oder abweicht (siehe die Linie, welche abwechselnd lang und zweimal
kurz gestrichelt ist), wird ein Kraftstoff nicht dem Speicher 36 zugeführt, und
der Kraftstoffdruck PF ist niedriger als der Schwellwert PX.
-
Demgemäss wird
im folgenden Steuerzyklus die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM auf die Position
L1 an der Nacheilwinkel-Seite von (oder nacheilender) dem Anfangswert
L0 aus geändert (der
Einschaltbetrieb des Solenoids 12, welcher durch die gestrichelte
Linie B in 6 angezeigt ist), und im darauf
folgenden Zyklus wird die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM auf die Position
L2 auf der Nacheilwinkel-Seite von (oder nacheilender) der letzten
Nacheilseiten-Position L1 aus geändert
(der Einschaltbetrieb des Solenoids 12, welcher durch die durchgängige Linie
C in 6 angezeigt ist).
-
Somit,
wenn die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM bis auf die Position
L2 geändert
wird, beginnt der Kraftstoffdruck PF, welcher lediglich abnahm,
damit, auf den Zieldruck PO anzusteigen und erreicht letzten Endes
den Zieldruck PO.
-
In 7 wird,
um zu bestimmen, ob die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM geändert wurde, die
Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM geändert, wenn
die Bedingung PF < PX
erfüllt
ist, indem der Wert des Kraftstoffdruckes PF verwendet wird, und zwar
unmittelbar, bevor sich der Zieldruck PO plötzlich als der Schwellwert
PX geändert
hat, jedoch kann eine solche Änderung
anstelle dessen vorgenommen werden; wenn die Bedingung erfüllt ist,
dass das Vorzeichen der Druckabweichung ΔPF (= PO – PF) damit fortfährt, über eine
bestimmte Zeit oder darüber
hinaus negativ zu sein. Als nächstes
wird eine Lernfunktion der ECU 60 beschrieben.
-
Wenn
die geschlossene Position TVC des Flusssteuerventils 10 derart
gesteuert wird, dass sie auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition begrenzt wird, welche
auf einen Wert auf der Nacheilwinkel-Seite geändert wurde, und wenn der Kraftstoffdruck
PF eine Tendenz dazu zeigt, mit dem Zieldruck PO übereinzustimmen,
und zwar wie oben erwähnt, speichert
die ECU 60 als einen Positionsabweichungs-Lernwert eine
Positionsabweichung zwischen dem letzten und dem aktuellen Wert
der Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM (das heißt, die Voreilwinkel-Begrenzungspositionen
bevor und nachdem die geschlossene Position des Flusssteuerventils 10 sich
auf den Wert auf der Nacheilwinkel-Seite geändert hat), und steuert nach
dem Speichern des Positionsabweichungs-Lernwertes die geschlossene
Position TVC des Flusssteuerventils 10 als einen Wert,
welcher durch Addieren des Positionsabweichungs-Lernwertes zur geschlossenen Position,
welche durch die Flusssteuerventil-Steuersektion eingestellt wird,
erlangt wird.
-
Das
heißt,
dass die ECU 60 den Grad einer Abweichung der Position
des Kolbens 22 als einen "Positionsabweichungs-Lernwert" basierend auf der Tatsache lernt, dass
der Kraftstoffdruck PF letzten Endes eine Tendenz dazu zeigt, mit
dem Zieldruck PO übereinzustimmen,
nachdem die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM auf den Wert auf der Nacheilwinkel-Seite geändert wurde, und sie danach die
geschlossene Position TVC, welche durch die Flusssteuerventil-Steuersektion
eingestellt wird, auf Basis des Positionsabweichungs-Lernwertes korrigiert.
-
Im
oben erwähnten
Beispiel (siehe die 6 und 11) ist
der Grad der Abweichung der Betriebsposition des Kolbens 22,
welche durch die ECU 60 nicht erkannt werden kann, gleich
der Positionsdifferenz (maximale Abweichungsgröße) Trtd zwischen dem abgeschätzten unteren
Totpunkt BDC und dem tatsächlichen
unteren Totpunkt BDC1.
-
Demgemäß erfasst
die ECU 60 als einen Positionsabweichungs-Lernwert eine Positionsabweichung ΔLIM (= |L0 – L2|) zwischen
dem Anfangswert L0 der Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM und der
Voreilwinkel-Begrenzungsposition L2, wenn der abgenommene oder verringerte
Kraftstoffdruck PF damit beginnt, anzusteigen.
-
Zu
diesem Zeitpunkt, wie anhand von 11 und 6 zu
verstehen, ist die Positionsdifferenz (maximale Abweichungsgröße Trtd
zwischen dem abgeschätzten
unteren Totpunkt BDC und dem tatsächlichen unteren Totpunkt BDC1
gleich der Voreilwinkel-Begrenzungs-Positionsabweichung ΔLIM (= |L0 – L2|),
wenn der Kraftstoffdruck PF wiederhergestellt ist.
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Demgemäß speichert
die ECU 60 die Voreilwinkel-Begrenzungs-Positionsabweichung ΔLIM als einen Positionsabweichungs-Lernwert und entscheidet
danach als geschlossene Position TVC einen Wert (= Tr + ΔLIM), welcher
durch Addieren des Positionsabweichungs-Lernwertes ΔLIM zur ersten Halbperiode
Tr erlangt wird, wenn die erste Halbperiode Tr, welche der Zeit
(oder dem Winkel) vom abgeschätzten
unteren Totpunkt BDC entspricht, entschieden ist.
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Als
nächstes
wird ein zusätzlicher
Bezug auf den Betrieb der Abnormalitäts-Diagnosesektion 613 (Schritte
S124 bis S126) in der ECU 60 beim Auftritt einer Abnormalität genommen,
indem auf den Zeitablauf von 8 Bezug
genommen wird.
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Wenn
die auf die Nacheilwinkel-Seite geänderte Voreilwinkel-Begrenzungsposition
einen Wert erreicht, welcher einem vorbestimmten Abnormalitäts-Bestimmungswert
LX nacheilt, bestimmt die Abnormalitäts-Diagnosesektion 613,
dass das Kraftstoff-Zuführsystem
in einem Abnormalitäts-Auftrittszustand
ist, und stellt das Abnormalitäts-Diagnosekennzeichen
FL3 auf „1" ein.
-
Beispielsweise
wird das Abnormalitäts-Diagnosekennzeichen
FL3 an ein externes Equipment, wie beispielsweise ein Warnhinweis-Teil (nicht gezeigt)
usw., ausgegeben, so dass es dazu dient, den Benutzer auf den Zustand
oder das Auftreten der Abnormalität hinzuweisen, und trägt zur Unterstützung beim
Wiederherstellen des Abnormalitätszustandes bei.
-
8 ist
ein Zeitablauf zum Erläutern
des Betriebes der Abnormalitäts-Diagnosesektion 613, bei
welchem, ähnlich
zu 7, in Reihenfolge von oben nach unten die Verhaltensweisen
des Kraftstoffdruckes PF und des Zieldruckes PO, die Betriebe der Kraftstoff-Einspritzventile 39,
der Öffnungs-/Schließzustand
des Flusssteuerventils 10, der Einschaltzustand des Solenoids 12 und
die Betriebsposition des Kolbens 22 gezeigt sind.
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Zusätzlich sind
in 8, ähnlich
der 7, eine normale Betriebsposition (eine Linie,
welche abwechselnd lang und zweimal kurz gestrichelt ist) und eine
Betriebsposition, welche zur Nacheilwinkel-Seite (durchgängige Linie)
des Kolbens 22 verschoben ist, gezeigt, und es ist ebenfalls
ein Zustand gezeigt, bei welchem sich der Zieldruck PO plötzlich vom
Zustand aus, bei welchem der Kraftstoffdruck PF plötzlich mit
dem Zieldruck PO übereinstimmt,
auf eine Hochdruckseite (eine große Druckabweichung ΔPF wird erzeugt) ändert.
-
Jedoch
zeigt 8 einen Fall, bei welchem eine Abnormalität im Kraftstoff-Zuführsystem
auftrat, in welchem der Kraftstoffdruck PF mit einer Abnahme fortfährt, ohne
eine Tendenz dazu zu zeigen, mit dem Zieldruck übereinzustimmen, und zwar sogar
wenn die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM auf die Nacheilwinkel-Seite
geändert
wird, wenn der Zieldruck PO plötzlich
zunimmt.
-
In 8 wird,
wie zuvor erwähnt,
wenn sich lediglich der Zieldruck PO plötzlich auf die Hochdruckseite ändert, eine
hohe Druckabweichung ΔPF erzeugt,
und die geschlossene Position TVC des Flusssteuerventils 10 wird
derart gesteuert, dass sie auf die Position des Anfangswertes L0
der Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM begrenzt wird.
-
Jedoch
wird die Betriebsposition des Kolbens 22 (siehe durchgängige Linie)
zur Nacheilwinkel-Seite verschoben oder versetzt, so dass ein Kraftstoff
nicht dem Speicher 36 zugeführt wird, und der Kraftstoffdruck
PF niedriger als der Schwellwert PX ist, und zwar resultierend daraus,
dass im folgenden Steuerzyklus die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM
auf die Position L1 auf der Nacheilwinkel-Seite vom Anfangswert
L0 aus geändert
wird, und weiter auf die Position der mehr nacheilenden Seite L2
geändert
wird.
-
Wenn
eine Abnormalität
im Kraftstoff-Zuführsystem
auftritt, nimmt jedoch der Kraftstoffdruck PF lediglich ab, wird
jedoch nicht auf den Zieldruck PO erhöht oder angehoben, und zwar
sogar dann, wenn die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM auf die maximale
Nacheilwinkel-Seite Position L2 geändert wird, wie in 8 gezeigt,
so dass die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM auf eine Position L3 geändert
wird, welche der maximalen Nacheilwinkel-Seite Position L2 mehr
nacheilt.
-
Wenn
die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM bis hin zur Position L3
geändert
wird, welche der maximalen Nacheilwinkel-Seite Position L2 mehr nacheilt, wurde
zu diesem Zeitpunkt herausgefunden, dass die Positionsabweichung ΔLIM ( =|L0 – L3|) zwischen
dem Anfangswert L0 der Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM und der aktuellen
Voreilwinkel-Begrenzungsposition
L3 größer wurde
als die maximale Abweichungsgröße Trtd
der Betriebposition des Kolbens 22, welche normalerweise
angenommen wird.
-
Demgemäß kann durch
ein vorheriges Einstellen des maximalen Schwankungsgrades (maximale
Schwankungsbreite) Lrtd, welche normalerweise als ein Abnormalitäts-Bestimmungswert
LX auftreten kann, eine Bestimmung getroffen werden, dass eine Abnormalität im Kraftstoff-Zuführsystem
auftritt, wenn die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM auf die
Position L3 auf der Nacheilwinkel-Seite, welche normalerweise nicht
auftreten kann, geändert
wurde.
-
Wie
oben beschrieben, enthält
die Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Steuereinrichtung
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Niedrigdruck-Kraftstoffpumpe 31,
welche einen Kraftstoff im Kraftstofftank 30 anzieht und
ihn dem Niedrigdruck-Durchgang 33 zuführt; die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20,
welche den von der Niedrigdruck-Kraftstoffpumpe 31 zugeführten Kraftstoff
in die Druckkammer 23 saugt und ihn daraus zuführt; das
normalerweise geöffnete
Flusssteuerventil 10, welches im Kraftstoff-Durchgang angeordnet
ist, welcher zwischen dem Niedrigdruck-Durchgang 33 (oder
dem Kraftstofftank 30) und der Druckkammer 23 verbindet,
das Zuführventil
(Überprüfungs-Ventil) 35,
welches im Hochdruck-Durchgang 34 angeordnet ist, welcher
die Druckkammer 23 und den Speicher 36 verbindet,
die Kraftstoff-Einspritzventile 39, welche
den Kraftstoff im Speicher (36) an die jeweiligen Verbrennungskammern
des Motors 40 zuführen; den
Kraftstoff-Drucksensor 61, welcher den Kraftstoffdruck
im Speicher 36 erfasst, die Flusssteuerventil-Steuersektion
(ECU 60), welche die Menge von zugeführtem Kraftstoff Q von der
Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 durch ein Einstellen der geschlossenen
Position TVC des Flusssteuerventils 10 steuert, damit der
Kraftstoffdruck PF mit dem Zieldruck PO, welcher gemäß der Betriebsbedingung des
Motors entschieden wird, übereinstimmt,
und die Voreilwinkel-Einstellbegrenzungssektion 606, welche
begrenzt oder verhindert, dass die geschlossene Position, welche
durch die Flusssteuerventil-Steuersektion eingestellt ist, auf eine
Stelle eingestellt wird, welche von einer vorbestimmten Voreilwinkel-Begrenzungsposition
aus auf die Voreilwinkel-Seite voreilt, wobei wenn die geschlossene
Position TVC derart gesteuert ist, dass sie auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM begrenzt ist, und wenn der Kraftstoffdruckwert keine Tendenz
dazu zeigt, mit dem Zieldruck PO übereinzustimmen, die Voreilwinkel-Einstellbegrenzungssektion 606 die
Voreilwinkel- Begrenzungsposition
LIM vom zuletzt eingestellten Wert auf einen Wert einstellt, welcher
mehr als der zuletzt eingestellte Wert nacheilt.
-
Somit,
wenn die Menge von zugeführtem Kraftstoff
Q der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 auf die maximale Menge
von, zugeführtem
Kraftstoff QMAX gesteuert wird, kann die Kraftstoff-Zuführsteuerfunktion
schnell wiederhergestellt werden, indem das Auftreten von einer
Situation erfasst wird, bei welcher eine Zuführsteuerung aufgrund von Schwankungen
in bezug auf eine Positionssteuerung unmöglich wird, und die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM
auf einen Wert auf der Nacheilwinkel-Seite ändern. Daraus folgend ist es
möglich,
den Zustand zu umgehen oder zu vermeiden, bei welchem der Kraftstoffdruck
PF im Speicher 36 nicht auf den Zieldruck PO aufrechterhalten
werden kann, das heißt,
dass die Störung
eines Fahrverhaltens und/oder des Abgases aufgrund eines Unvermögens verursacht
werden kann, eine gewünschte
Verbrennungsleistung zu erlangen.
-
Ebenfalls,
wenn die geschlossene Position TVC des Flusssteuerventils 10 derart
gesteuert wird, dass sie auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM
begrenzt wird, welche auf einen Wert auf der Nacheilwinkel-Seite
geändert
wurde, und wenn der Kraftstoffdruck eine Tendenz dazu zeigt, mit
dem Zieldruck PO übereinzustimmen,
speichert die Flusssteuerventil-Steuersektion in der ECU 60 einen
Positionsabweichungs-Lernwert, eine Positionsabweichung ΔLIM zwischen
den Voreilwinkel-Begrenzungspositionen, und zwar bevor und nachdem
die geschlossene Position des Flusssteuerventils 10 auf den
Wert auf der Nacheilwinkel-Seite geändert wurde, und steuert zur
Korrektur, und zwar nach einem Speichern des Positionsabweichungs-Lernwertes ΔLIM, die
geschlossene Position TVC des Flusssteuerventils 10 durch
Addieren des Positionsabweichungs-Lernwertes ΔLIM dazu.
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Somit,
indem als Positionsabweichungs-Lernwert ΔLIM die Abweichungsgröße von der
Betriebsposition des Kolbens 22, welche durch die ECU nicht
erkannt werden kann, gespeichert wird, und die nachfolgende Korrektur
der geschlossenen Position TVC verwendet wird, ist es möglich, die
Last für
die Größe einer
Rückführsteuerung
der geschlossenen Position TVC beim Auftritt einer Abweichung in
der Betriebsposition des Kolbens 22 zu umgehen, wodurch
die Antwort auf die Rückführsteuerung
verbessert werden kann.
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Zusätzlich enthält die ECU 60 ferner
die Abnormalitäts-Diagnosesektion 613,
welche das Vorliegen oder Fehlen von einer Abnormalität des Kraftstoff-Zuführsystems,
welches die Niedrigdruck-Kraftstoffpumpe 31, die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 20 und
das Flusssteuerventil 10 enthält, bestimmt, und wenn die
Voreilwinkel-Begrenzungsposition, welche durch die Voreilwinkel-Einstellbegrenzungssektion 606 auf
die Nacheilwinkel-Seite geändert
ist, einen Wert erreicht, welcher mehr als der vorbestimmte Abnormalitäts-Bestimmungswert
LX nacheilt, bestimmt die Abnormalitäts-Diagnosesektion 613,
dass das Kraftstoff-Zuführsystem
in einem auftretenden abnormalen Zustand ist.
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Daraus
folgend ist es möglich,
einen Abnormalitätszustand
zu erfassen, bei welchem es eine mögliche Situation gibt, bei
welcher es unmöglich
ist, dass der Kraftstoffdruck PF im Speicher 36 auf den Zieldruck
PO aufrecht erhalten wird, und den Benutzer auf eine solche Situation
hinzuweisen, indem er an den Benutzer informiert wird.
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Obwohl
hierin ein Bezug auf das Kraftstoff-Zuführsystem genommen wurde, bei
welchem das Flusssteuerventil 10 zwischen dem Niedrigdruck-Durchgang 33 und
der Druckkammer 23 angeordnet ist, ist es überflüssig zu
erwähnen,
dass die vorliegende Erfindung bei einem Kraftstoff-Zuführsystem
angewendet werden kann, bei welchem das Flusssteuerventih 10 zwischen
dem Kraftstofftank 30 und der Druckkammer 23 angeordnet
ist, bei welchem Betriebswirkungen erreicht werden, welche jenen
wie oben beschrieben äquivalent
sind.
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Ausführungsform 2.
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Obwohl
bei der oben erwähnten
ersten Ausführungsform
nicht insbesondere beschrieben, kann die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM automatisch auf die Nacheilwinkel-Seite unter einer vorbestimmten Bedingung
eingestellt werden, indem die geschlossene Position TVC des Flusssteuerventils 10 erzwungenermaßen auf
die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM während der normalen Rückführsteuerung
der geschlossenen Position TVC geändert wird.
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Im
folgenden wird ein Bezug auf eine Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Steuereinrichtung für einen Motor
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung genommen.
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Beispielsweise
kann der oben erwähnte Steuerbetrieb
(siehe 6 und 7) nicht ausgeführt werden,
bis eine hohe Druckabweichung ΔPF aufgrund
einer Änderung
in der Betriebsbedingung des Motors 40 erzeugt ist.
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Gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann sogar bei einer Betriebsbedingung,
bei welcher die geschlossene Position TVC des Flusssteuerventils 10 nicht
derart gesteuert wird, dass sie auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM begrenzt wird, und zwar beispielsweise während eines Niedriglastbetriebes
oder bei einer Bedingung, bei welcher eine hohe Druckabweichung ΔPF nicht
erzeugt wird, das Vorliegen oder Fehlen von einer möglichen
Abnormalität
untersucht oder erfasst werden, indem eine hohe Druckabweichung ΔPF auf eine
erzwungene Weise erzeugt wird.
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Der
Systemaufbau der Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Steuereinrichtung für einen Motor gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist wie in 1 bis 4 gezeigt
und unterscheidet sich lediglich von jenem gemäß der oben erwähnten ersten
Ausführungsform
in einem Teil der Funktion der ECU 60.
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In
diesem Fall, und zwar unter dem normalen Rückführ-Steuerbetrieb, das heißt, wenn
die geschlossene Position TVC nicht derart gesteuert ist, dass sie
auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM
begrenzt ist, und wenn der Kraftstoffdruck PF eine Tendenz dazu
zeigt, im wesentlichen mit dem Zieldruck PO übereinzustimmen, schaltet die
ECU 60 die geschlossene Position TVC auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM auf eine erzwungene Weise um. Wenn der Kraftstoffdruck PF keine
vorbestimmte Anstiegs-Tendenz zeigt, und zwar trotz einer solchen
erzwungenen Umschaltung, gibt die ECU 60 die erzwungene
Umschaltung frei, wodurch der Betrieb des Flusssteuerventils 10 auf
den normalen Steuerbetrieb wieder hergestellt wird, nachdem die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM auf einen Wert auf der Nacheilwinkel-Seite geändert wird.
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Es
wird nun auf den Steuerbetrieb der Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Steuereinrichtung für einen Motor
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf ein in 9 gezeigtes
Ablaufdiagramm Bezug genommen.
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Es
ist hier zu erwähnen,
dass der Steuerbetrieb 9 durch die oben erwähnte Zieldruck-Entscheidungsfunktion
(siehe Schritt S105 in 5) erreicht wird, und somit
Schritte S201 bis S210 in 9 internen
Betrieben im oben erwähnten
Schritt S105 entsprechen.
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Zusätzlich wird
in 9 angenommen, dass der Anfangswert eines Zählers C
zum Steuern der Zeit, um die erzwungene Umschaltsteuerung fortzusetzen,
zuvor auf „0" eingestellt ist.
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Zunächst wird, ähnlich den
oben erwähnten Schritten
S101, S104 und S107, die Anzahl von Motorumdrehungen pro Minute
NE eingelesen (Schritt S201), die Größe eines Niederdrückens eines
Gaspedals AP wird eingelesen (Schritt S202), und die Druckabweichung ΔPF wird eingelesen
(Schritt S203). Dann wird bestimmt, ob die Größe eines Niederdrückens eines
Gaspedals AP kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert AX (das
heißt,
AP ≤ AX) ist
(Schritt S204).
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Wenn
in Schritt S204 bestimmt ist, dass AP > AX ist (das heißt, NEIN), wird der Wert des
Zählers C
auf Null ausgeglichen (Schritt S209), und der Zieldruck PO wird
basierend auf dem Zieldruck-Kennfeld 603 entschieden (Schritt
S210), wonach die Verarbeitungsroutine von 9 beendet
wird.
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Andererseits,
wenn in Schritt S204 AP ≤ AX bestimmt
ist (das heißt,
JA), wird nachfolgend bestimmt, ob der Betrag |ΔPF| der Druckabweichung ΔPF kleiner
oder gleich einem vorbestimmten Wert PY (das heißt |ΔPF| ≤ PY) ist (Schritt S205).
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Wenn
in Schritt S205 |ΔPF| ≤ PY bestimmt ist
(das heißt,
JA), wird der Wert des Zählers
C auf „C +
1" erhöht (Schritt
S207), und der Zieldruck PO wird erzwungen auf einen vorbestimmten
Wert Pmax festgelegt (Schritt S208), wonach die Verarbeitungsroutine
von 9 beendet wird.
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Wenn
andererseits in Schritt S205 |ΔPF| > PY bestimmt ist (das
heißt,
NEIN), wird nachfolgend bestimmt, ob der Zähler C zählt, und ob der Wert des Zählers C
kleiner als ein Schwellwert CX (0 < C < CX) ist (Schritt
S206).
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Wenn
in Schritt S206 C = 0 oder C ≥ CX
bestimmt ist (das heißt,
NEIN), wird der Wert des Zählers
C auf Null ausgeglichen (Schritt S209), und der Zieldruck PO wird
basierend auf dem Zieldruck-Kennfeld 603 entschieden (Schritt
S210), wonach die Verarbeitungsroutine von 9 beendet wird.
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Wenn
andererseits in Schritt S206 0 < C < CX bestimmt ist
(das heißt,
JA), wird angenommen, dass der Zähler
C zählt,
so dass der Wert des Zählers C
auf „C
+ 1" erhöht wird
(Schritt S207), und der Zieldruck PO wird erzwungen auf den vorbestimmten Wert
Pmax festgelegt (Schritt S208), wonach die Verarbeitungsroutine
von 9 beendet wird.
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Wie
oben beschrieben, beginnt gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wenn die Größe eines Niederdrückens eines Gaspedals
AP kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert AX (AP ≤ AX) ist,
und wenn der Betrag |ΔPF| der
Druckabweichung ΔPF
kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert PX (das heißt |ΔPF| ≤ PX) wird, der
Zähler
C mit einer Erhöhung
(Schritt S207), und der oben erwähnte
Steuerbetrieb (5) wird mit dem Zieldruck PO
ausgeführt,
welcher erzwungen auf den vorbestimmten Hochdruckwert Pmax festgelegt
ist, und zwar über
eine Zeitperiode, bis die Größe eines
Niederdrückens
des Gaspedals AP den vorbestimmten Wert AX übersteigt oder bis der Zähler C den
vorbestimmten Wert CX erreicht.
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Es
ist hier zu erwähnen,
dass der Grund zum Ausführen
der erzwungenen Steuerung, wenn die Größe eines Niederdrückens des
Gaspedals AP kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert AX (das heißt AP ≤ AX) ist,
sich wie folgt begründet.
Das heißt,
dass es durch ein Begrenzen der Bedingung zum Ausführen der
erzwungenen Steuerung auf eine Motorbetriebsbedingung, bei welcher
die Menge an Kraftstoffeinspritzung, welche für den Motor 40 erforderlich
ist, relativ klein ist, möglich
ist, eine größere Menge
von Kraftstoff sicherzustellen, welche dazu in der Lage ist, zum
Anstieg des Kraftstoffdrucks PF im Speicher 36 unter der
Menge von Kraftstoff Q, welche zuzuführen ist, wenn der Zieldruck
PO geändert wurde,
beizutragen.
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Wie
zuvor beschrieben, steuert die ECU 60 (die Flussteuerventil-Steuersektion)
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung das Flusssteuerventil 10 auf
die folgende Weise. Das heißt,
wenn die geschlossene Position TVC des Flusssteuerventils 10 nicht
derart gesteuert ist, dass sie auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM begrenzt wird, und wenn der Kraftstoffdruck PF eine Tendenz
dazu zeigt, im wesentlichen mit dem Zieldruck PO übereinzustimmen,
die geschlossene Position TVC erzwungen auf die Voreilwinkel- Begrenzungsposition
LIM umgeschaltet wird, und zum selben Zeitpunkt, wenn der Kraftstoffdruck
PF keine vorbestimmte Anstiegs-Tendenz zeigt, trotzdem die geschlossene
Position TVC erzwungen auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM umgeschaltet wurde, der Zustand der geschlossenen Position TVC, welche
erzwungen auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM umgeschaltet
ist, freigegeben wird und auf den normalen Steuerzustand wieder
hergestellt wird, nachdem die Voreilwinkel-Begrenzungsposition LIM
auf einen Wert geändert
wurde, welcher mehr als der zuletzt eingestellte Wert nacheilt.
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Daraus
folgend kann, sogar bei der Betriebsbedingung, bei welcher die geschlossene
Position TVC nicht derart gesteuert wird, dass sie auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition
LIM begrenzt wird, beispielsweise während eines Niedriglast-Betriebes oder einer
Bedingung, bei welcher eine große
Druckabweichung ΔPF
nicht erzeugt wird, das Vorliegen oder Fehlen der möglichen
Abnormalität
von einer Situation, bei welcher ein Zuführsteuerung unmöglich wird, überprüft werden,
indem die hohe Druckabweichung ΔPF
auf eine erzwungene Weise erzeugt wird, so dass es möglich wird,
zu einem früheren
Zeitpunkt das Auftreten von einer Situation zu erfassen, bei welcher
eine Kraftstoff-Zuführungssteuerung
unmöglich
wird.
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Obwohl
die Erfindung hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen beschrieben wurde,
wird der Fachmann erkennen, dass die Erfindung durch Modifikationen
innerhalb des Geistes und Umfanges der anliegenden Ansprüche umgesetzt
werden kann.