DE102006023499A1

DE102006023499A1 - Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Steuereinrichtung für einen Motor

Info

Publication number: DE102006023499A1
Application number: DE102006023499A
Authority: DE
Inventors: Takahiko Kobe Oono
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2006-05-18
Publication date: 2007-04-12
Also published as: JP4000159B2; US20070079809A1; JP2007100668A; US7293548B2

Abstract

Eine Hochdruck-Kraftstoffpumpen-STeuereinrichtung für einen Motor kann eine ungesteuerte Kraftstoffzuführung eines Flusssteuerventils beim Zuführen einer maximalen Menge von Kraftstoff und eine daraus resultierende große Verschlechterung eines Fahrverhaltens oder eines Abgases unterdrücken oder vermeiden. Eine Voreilwinkel-Einstellbegrenzungssektion begrenzt eine geschlossene Position des Flusssteuerventils darin, dass sie auf eine Stelle eingestellt wird, welche von einer vorbestimmten Voreilwinkel-Begrenzungsposition aus voreilt. Eine Flussteuerventil-Steuersektion entscheidet einen Zieldruck gemäß einer Motorbetreibsbedingung und stellt die geschlossene Position derart ein, dass der Kraftstoffdruck mit dem Zieldruck übereinstimmt. Wenn die geschlossene Position derart gesteuert ist, dass sie auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition begrenzt ist, und wenn der Kraftstoffdruck keine Tendenz dazu zeigt, mit dem Zieldruck übereinzustimmen, wird die Voreilwinkel-Begrenzungsposition vom zuletzt eingestellten Wert auf einen Wert geändert, welcher davon mehr nacheilt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
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.

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)).

Im folgenden wird ein Beispiel des Aufbaus eines Kraftstoffsystems bei einer solchen Art von Motor beschrieben.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

In 11 erzeugt die ECU zunächst das Referenzsignal (Impuls) REF, welches eine vorbestimmte Umdrehungsposition in der Umdrehungsphase des Motors anzeigt.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

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.

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.

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.

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.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, welches schematisch eine Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Steuereinrichtung für einen Motor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Querschnitts-Seitenansicht, welche den Innenaufbau eines Flusssteuerventils in 1 in seinem geöffneten Zustand zeigt.
3 ist eine Querschnitts-Seitenansicht, welche den Innenaufbau des Flusssteuerventils in 1 in seinem geschlossenen Zustand zeigt.
4 ist ein Funktions-Blockdiagramm, welches im speziellen eine ECU zeigt, welche eine Flusssteuerventil-Steuersektion gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
5 ist ein Ablaufdiagramm, welches den Steuerbetrieb der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
6 ist ein Zeitablauf, welcher ergänzend den Betrieb der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
7 ist ein Zeitablauf, welcher ergänzend das Verhalten eines Kraftstoffdrucks in einer normalen Zeit in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
8 ist ein Zeitablauf, welcher ergänzend das Verhalten eines Kraftstoffdrucks in einer abnormalen Zeit in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
9 ist ein Ablaufdiagramm, welches den Steuerbetrieb einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
10 ist ein Zeitablauf, welcher die Relation (Eigenschaften) zwischen der geschlossenen Position von einem allgemeinen Flusssteuerventil und der Menge von Zuführ-Kraftstoff darstellt.
11 ist ein Zeitablauf, welcher Probleme bei einer herkömmlichen Einrichtung darstellt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Ausführungsform 1.
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.
1 ist ein Blockdiagramm, welches schematisch eine Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Steuereinrichtung für einen Motor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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.
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.
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.
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.
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.
Das Zuführventil 35 ist im Hochdruck-Durchgang 34 angeordnet, welcher die Druckkammer 23 und den Speicher 36 miteinander verbindet.
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.
Der Kraftstoffdruck-Sensor 61 erfasst einen Kraftstoffdruck PF im Speicher 36 und gibt ihn der ECU 60 als einen erfassten Kraftstoffdruck-Wert ein.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Druckkammer 23 ist durch eine Innenumfangs-Wandoberfläche des Zylinders 21 und eine obere Endfläche des Kolbens 22 bestimmt.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die ECU 60 wirkt als eine Steuersektion für das Solenoid 12 des Flusssteuerventils 10.
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.
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.
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.
Der Addierer 60a spezifiziert den Zeitpunkt einer Ankunft am abgeschätzten unteren Totpunkt BDC durch Addieren des Offset-Wertes Td zum Referenzsignal REF.
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.
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.
Der Subtrahierer 60c berechnet eine Druckabweichung ΔPF (= PO – PF) zwischen dem Zieldruck PO und dem Kraftstoffdruck PF im Speicher 36.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Ausführungsform 2.
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.
Im folgenden wird ein Bezug auf eine Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Steuereinrichtung für einen Motor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genommen.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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).
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Steuereinrichtung für einen Motor, welche enthält: eine Vielzahl von Arten von Sensoren, welche eine Betriebsbedingung eines Motors (40) erfassen; eine Niedrigdruck-Kraftstoffpumpe (31), welche einen Kraftstoff in einem Kraftstofftank (30) anzieht und ihn einem Niedrigdruck-Durchgang (33) zuführt; eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe (20), welche den von der Niedrigdruck-Kraftstoffpumpe (31) zugeführten Kraftstoff in eine Druckkammer (23) saugt und ihn daraus zuführt; ein normalerweise geöffnetes Flusssteuerventil (10), welches in einem Kraftstoff-Durchgang angeordnet ist, welcher die Druckkammer (23) entweder mit dem Kraftstofftank (30) oder dem Niedrigdruck-Durchgang (33) verbindet; ein Zuführventil (35), welches in einem Hochdruck-Durchgang (34) angeordnet ist, welcher die Druckkammer (23) und einen Speicher (36) verbindet; Kraftstoff-Einspritzventile (39), welche den Kraftstoff im Speicher (36) an jeweilige Verbrennungskammern des Motors (40) zuführen; einen Kraftstoff-Drucksensor (61), welcher den Kraftstoffdruck im Speicher (36) erfasst und den Wert des somit erfassten Kraftstoffdrucks ausgibt; eine Flusssteuerventil-Steuersektion (60), welche eine Menge von zugeführtem Kraftstoff von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe (20) durch ein Einstellen von einer geschlossenen Position des Flusssteuerventils (10) steuert; und eine Voreilwinkel-Einstellbegrenzungssektion (606), welche begrenzt, dass die geschlossene Position auf eine Stelle eingestellt wird, welche von einer vorbestimmten Voreilwinkel-Begrenzungsposition auf eine Voreilwinkel-Seite voreilt; wobei die Flusssteuerventil-Steuersektion (60) einen Zieldruck gemäß der Betriebsbedingung des Motors (40) entscheidet, und die geschlossene Position auf eine solche Weise einstellt, dass der erfasste Kraftstoffdruckwert mit dem Zieldruck übereinstimmt; und 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, die Voreilwinkel-Einstellbegrenzungssektion (606) die Voreilwinkel-Begrenzungsposition vom zuletzt eingestellten Wert auf einen Wert einstellt, welcher mehr als der zuletzt eingestellte Wert nacheilt.
Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Steuereinrichtung für einen Motor nach Anspruch 1, bei welcher wenn die geschlossene Position nicht derart gesteuert ist, dass sie auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition begrenzt ist, und wenn der erfasste Kraftstoffdruckwert eine Tendenz dazu zeigt, im wesentlichen mit dem Zieldruck übereinzustimmen, die Flusssteuerventil-Steuersektion (60) erzwungen die geschlossene Position auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition umschaltet; und wenn der erfasste Kraftstoffdruckwert keine vorbestimmte Anstiegs-Tendenz zeigt, trotzdem die geschlossene Position erzwungen auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition umgeschaltet ist, die Flusssteuerventil-Steuersektion (60) den Zustand der geschlossenen Position, welche erzwungen auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition umgeschaltet ist, freigibt und ihn auf einen normalen Steuerzustand wiederherstellt, nachdem die Voreilwinkel-Begrenzungsposition auf einen Wert geändert ist, welcher mehr als der zuletzt eingestellte Wert nacheilt.
Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Steuereinrichtung für einen Motor nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher wenn die geschlossene Position derart gesteuert ist, dass sie auf die Voreilwinkel-Begrenzungsposition begrenzt ist, welche auf einen Nacheilwinkel-Seite Wert geändert wurde, und wenn der erfasste Kraftstoffdruckwert eine Tendenz dazu zeigt, mit dem Zieldruck übereinzustimmen, die Flusssteuerventil-Steuersektion (60) als einen Positionsabweichungs-Lernwert eine Positionsabweichung zwischen Voreilwinkel-Begrenzungspositionen bevor und nachdem sie auf den Nacheilwinkel-Seite Wert geändert sind, speichert, und nach einem Speichern des Positionsabweichungs-Lernwertes die geschlossene Position des Flusssteuerventils (10) zur Korrektur steuert, indem der Positionsabweichungs-Lernwert dazu addiert wird.
Hochdruck-Kraftstoffpumpen-Steuereinrichtung für einen Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welche ferner eine Abnormalitäts-Diagnosesektion (613) enthält, welche das Vorliegen oder Fehlen einer Abnormalität von einem Kraftstoff-Zuführsystem, welches die Niedrigdruck-Kraftstoffpumpe (31), die Hochdruck-Kraftstoffpumpe (20) und das Flusssteuerventil (10) enthält, bestimmt; wobei, wenn die Voreilwinkel-Begrenzungsposition, welche durch die Voreilwinkel-Einstellbegrenzungssektion (606) auf eine Nacheilwinkel-Seite geändert ist, einen Wert erreicht, welcher von einem vorbestimmten Abnormalitäts-Bestimmungswert aus nacheilt, die Abnormalitäts-Diagnosesektion (613) bestimmt, dass das Kraftstoff-Zuführsystem in einem Abnormalitäts-Auftrittszustand ist.