DE102007000712B4

DE102007000712B4 - Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE102007000712B4
Application number: DE200710000712
Authority: DE
Inventors: Hiroto Fujii; Toyomori Tsuiki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2007-09-07
Publication date: 2013-02-07
Anticipated expiration: 2027-09-08
Also published as: JP2008064053A; DE102007000712A1; JP4600371B2

Abstract

Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung für ein Kraftstoffzufuhrsystem mit einer Kraftstoffpumpe (14), die durch eine Leistung angetrieben wird, die aus einer Abgabe eines Verbrennungsmotors erhalten wird, und einer Einspritzvorrichtung (20) zum Durchführen einer Einspritzung von Kraftstoff, der durch das Antreiben der Kraftstoffpumpe (14) gepumpt wird, in den Verbrennungsmotor, wobei die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung eine Regelung eines Kraftstoffeinspritzdrucks der Einspritzvorrichtung (20) basierend auf einer Druckabweichung als eine Abweichung zwischen einem Zieldruck und einem gemessenen Druck des Kraftstoffeinspritzdrucks durchführt, gekennzeichnet durch eine Verstärkungs-Einstelleinrichtung (31, 32, 33, S151, S152, S153) zum variablen Einstellen einer die Regelung des Kraftstoffeinspritzdrucks betreffenden Verstärkung gemäß der Druckabweichung und mindestens einem ein Pulsationsniveau des Kraftstoffeinspritzdrucks betreffenden Parameter.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und auf ein Kraftstoffeinspritz-Steuerverfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 11.
Eine in dem Dokument JP-11-236 847 A beschriebene Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung kann als eine Art einer Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung betrachtet werden, die auf ein Kraftstoffzufuhrsystem angewendet wird, das eine Kraftstoffpumpe, die durch eine Leistung angetrieben wird, die aus einer Abgabe eines Verbrennungsmotors erhalten wird, und eine Einspritzvorrichtung hat, die die Einspritzzufuhr des Kraftstoffs, der durch den Antrieb der Kraftstoffpumpe gepumpt wird, in den Verbrennungsmotor durchführt und die eine Regelung des Kraftstoffeinspritzdrucks der Einspritzvorrichtung basierend auf einer Abweichung (einer Druckabweichung) zwischen einem Zielwert und einem gemessenen Wert des Kraftstoffeinspritzdrucks durchführt. Die Steuervorrichtung ist in einem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsteuersystem eines Dieselverbrennungsmotors montiert. Die Steuervorrichtung misst den Kraftstoffeinspritzdruck einer Einspritzvorrichtung, die die Einspritzzufuhr (die Direkteinspritzung) des Kraftstoffs direkt in einen Verbrennungsmotorzylinder durchführt, als einen Druck in einer Common-Rail (einen Common-Rail-Druck). Die Steuervorrichtung führt die Regelung durch, um den Common-Rail-Druck mit einem Zieldruck in Übereinstimmung zu bringen (oder um den Common-Rail-Druck diesem nahe zu bringen). Eine PID-Regelung wird anlässlich der Regelung des Kraftstoffeinspritzdrucks angenommen.
Im Folgenden ist unter Bezugnahme auf die 11 und 12 die Regelung des Kraftstoffeinspritzdrucks erklärt. Die 11 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf der Steuerung zeigt. Wie dies in der 11 gezeigt ist, liest in einer Abfolge des Verfahrens der Schritt S21 zuerst den Ziel-Common-Rail-Druck PP (MPa) und den Ist-Common-Rail-Druck NP (NPa) ein. Der folgende Schritt S22 berechnet die Druckabweichung DP (= NP – PP) als eine Differenz zwischen dem Ziel-Common-Rail-Druck PP und dem Ist-Common-Rail-Druck NP. Die folgenden Schritte S231 bis S233 bestimmen den Verbrennungsmotor-Betriebszustand und die Größe der Druckabweichung DP. Die folgenden Schritte S241 bis S244 ermitteln PID-Konstanten basierend auf verschiedenen Verstärkungen G1 bis G4 entsprechend dem Bestimmungsergebnis und stellen diese ein. Somit wird die Verstärkung G1 in dem Fall eines Leerlaufzustands verwendet. In dem Fall eines Nicht-Leerlaufzustands wird die Verstärkung G2 verwendet, wenn die Druckabweichung DP größer als ein Grenzwert DPTH21 (DP > DPTH21) ist, wird die Verstärkung G3 verwendet, wenn die Druckabweichung DP kleiner als ein Grenzwert DPTH22 (DP < DPTH22) ist, und wird die Verstärkung G4 verwendet, wenn die Druckabweichung GP gleich wie oder geringer als der Grenzwert DPTH21 ist und gleich wie oder größer als der Grenzwert DPTH22 ist (DPTH21 ≥ DP ≥ DPTH22).
Die Steuervorrichtung berechnet die PID-Konstanten auf diese Weise und erhält einen Korrekturwert durch Proportionaloperation (P-Steuerung), Integraloperation (I-Steuerung) und Differenzialoperation (D-Steuerung). Die 12 zeigt eine Beziehung zwischen den Verstärkungen G1 bis G4 und dem Korrekturwert KPP. Wie dies in der 12 gezeigt ist, werden in dem Nicht-Leerlaufzustand die größeren Verstärkungen G2, G3 verwendet, wenn die Druckabweichung DP groß ist, und wird die kleinere Verstärkung G4 verwendet, wenn die Druckabweichung DP klein ist. Die noch kleinere Verstärkung G1 wird in dem Leerlaufzustand verwendet.
Die Steuervorrichtung addiert den so erhaltenen Korrekturwert KPP zu dem Ziel-Common-Rail-Druck PP hinzu, um den Ziel-Common-Rail-Druck PP zu korrigieren. Die Steuervorrichtung berechnet ein Steuerstromsignal (ein Zyklusverhältnis) für das Steuern des Antriebs eines Drucksteuerventils, um den Ist-Common-Rail-Druck NP auf den korrigierten Ziel-Common-Rail-Druck PP zu steuern.
Somit stellt die in dem Dokument JP-11-236 847 A beschriebene Steuervorrichtung die Grenzwerte DPTH21 und DPTH22 vorab auf geeignete Punkte ein. Somit kann die wünschenswerteste Verstärkung gemäß der Größe der Druckabweichung DP ausgewählt werden, und die Verstärkung kann in der Regelung des Common-Rail-Drucks verwendet werden. Das heißt, zum Beispiel in einem stationären Betrieb (wenn der gemessene Wert des Common-Rail-Drucks einem Zielwert nahe ist) kann eine hochstabile Steuerung durchgeführt werden, indem der kleine Verstärkungswert (die Verstärkung mit kleinem Korrekturwert pro Einheit der Veränderung der Druckabweichung DP) verwendet wird. Wenn der Ziel-Common-Rail-Druckwert (in einer Übergangszeitdauer) verändert wird, kann die Steuerung, die den Common-Rail-Druck der Veränderung des Ziel-Common-Rail-Druckwerts mit einem hohen Ansprechverhalten nachlaufen lässt, durchgeführt werden, indem der große Verstärkungswert (die Verstärkung mit großem Korrekturwert pro Einheit der Veränderung der Druckabweichung DP) verwendet wird.
Somit kann die Steuervorrichtung das Ansprechverhalten ab der Übergangszeitdauer verbessern. Allerdings zielt die Steuervorrichtung nur auf eine Optimierung der Verstärkung nur unter Berücksichtigung der Druckabweichung DP ab, sodass es weiterhin Raum für Verbesserungen gibt.
Die Erfinder haben zum Beispiel herausgefunden, dass das Ansprechverhalten auf die Veränderung des Zielwerts verschlechtert ist, wenn die Grenzwerte DPTH21, DPTH22 eingestellt werden, während der Schwerpunkt auf die Stabilität gelegt wird, Die 13 ist ein Zeitablaufdiagramm, das schematisch einen Modus des Common-Rail-Drucks zum Folgen des Zielwerts zu dem Zeitpunkt zeigt, wenn der Ziel-Common-Rail-Druckwert PP verändert wird (in der Übergangszeitdauer), in Bezug auf den Fall des Hochgeschwindigkeitsbetriebs und des Niedriggeschwindigkeitsbetriebs des Verbrennungsmotors. In der 13 zeigt jeweils eine charakteristische Linie L51 eine Druckcharakteristik in dem Fall des Hochgeschwindigkeitsbetriebs des Verbrennungsmotors und eine charakteristische Linie L52 eine Druckcharakteristik in dem Fall des Niedriggeschwindigkeitsbetriebs des Verbrennungsmotors.
Wie dies in der 13 gezeigt ist, ist in diesem Fall das Ansprechverhalten auf die Veränderung des Zielwerts zu dem Zeitpunkt, an dem der Ziel-Common-Rail-Druck PP zu einem Zeitpunkt t50 verändert wird, in dem Fall des Hochgeschwindigkeitsbetriebs des Verbrennungsmotors dem Fall des Niedriggeschwindigkeitsbetriebs des Verbrennungsmotors übergeordnet. Daher kann es mit solch einer Steuervorrichtung die Möglichkeit geben, dass kein ausreichendes Ansprechverhalten während des Niedriggeschwindigkeitsbetriebs des Verbrennungsmotors erhalten werden kann, obwohl ein ausreichendes Ansprechverhalten während des Hochgeschwindigkeitsbetriebs des Verbrennungsmotors erhalten werden kann.
Weitere Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtungen gemäß dem Stand der Technik sind aus US 2004/0 055 575 A1 , DE 100 29 033 A1 und US 6 850 832 B1 bekannt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder 3 derart zu verbessern, dass sie in der Lage ist, eine Kraftstoffeinspritzsteuerung in einer wünschenswerteren Weise gemäß den Umständen jedes Zeitpunkts durchzuführen, indem zum Beispiel das Ansprechverhalten auf eine Veränderung eines Zielwerts während des Niedriggeschwindigkeitsbetriebs des Verbrennungsmotors verbessert wird.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 oder 3 oder ein Kraftstoffeinspritz-Steuerverfahren mit den Merkmalen von Anspruch 11 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat ein Kraftstoffzufuhrsystem eine Kraftstoffpumpe, die durch eine Leistung angetrieben wird, die aus der Verbrennungsmotorabgabe erhalten wird, und eine Einspritzvorrichtung, die eine Einspritzzufuhr des Kraftstoffs, der durch den Antrieb der Kraftstoffpumpe gepumpt wird, zu einem Verbrennungsmotor durchführt. Eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung führt eine Regelung des Kraftstoffeinspritzdrucks der Einspritzvorrichtung basierend auf einer Druckabweichung als eine Abweichung zwischen einem Zielwert und einem gemessenen Wert des Kraftstoffeinspritzdrucks durch. Die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung hat eine Verstärkungs-Einstellvorrichtung, die eine Verstärkung hinsichtlich der Regelung des Kraftstoffeinspritzdrucks gemäß der Druckabweichung und einem Parameter hinsichtlich eines Pulsationsniveaus des Kraftstoffeinspritzdrucks variabel einstellt.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Entdeckung durch die Erfinder, dass der Rückgang des Ansprechverhaltens während des Niedriggeschwindigkeitsbetriebs des Verbrennungsmotors aus der Pulsation (der Druckpulsation) des Common-Rail-Drucks (des Kraftstoffeinspritzdrucks) herrührt und dass die Druckpulsation mit einer Ist-Pumpmenge der Kraftstoffpumpe korreliert, die den Kraftstoff zu der Common-Rail schickt. Das Pulsationsniveau (die Amplitude) des Kraftstoffeinspritzdrucks ist äquivalent zu der Grenze, bei der eine darüber liegende Einstellung für die Steuervorrichtung unmöglich ist, das heißt bei der minimalen Druckabweichung (dem minimalen Druckbereich), die mit der Regelung steuerbar ist. Daher ist es wünschenswert, die Regelung des Kraftstoffeinspritzdrucks mit der geringen Verstärkung (dem Korrekturwert pro Zeiteinheit) durchzuführen, die die Abweichung in dem Differenzialdruckbereich während des stationären Betriebs stabil beschränkt.
Die Erfinder bemerkten ferner, dass das Druckpulsationsniveau der Verbrennungsmotordrehzahl (NE) entspricht, das heißt, wenn sich die Verbrennungsmotordrehzahl (NE) erhöht, erhöht sich das Druckpulsationsniveau in der Kraftstoffpumpe, die durch die Leistung angetrieben wird, die aus der Verbrennungsmotorabgabe erhalten wird. Bei der Kraftstoffpumpe entsteht ein Ausfluss von einer sehr kleinen Menge des Kraftstoffs an einem Gleitabschnitt eines Kolbens (genauer gesagt einem Spalt zwischen dem Kolben und dem Gehäuse), wie dies in der 3 gezeigt ist. Die Ausflussmenge des Kraftstoffs beeinflusst den Kraftstoffeinspritzdruck. Insbesondere in dem Fall der Kraftstoffpumpe, die durch die Leistung angetrieben wird, die aus der Verbrennungsmotorabgabe erhalten wird, verschmälert sich, wenn sich die Verbrennungsmotordrehzahl erhöht, der Spalt im Wesentlichen aufgrund einer Fluidcharakteristik des Kraftstoffs, der durch den Spalt zwischen dem Kolben, der bei hoher Geschwindigkeit arbeitet, und dem fixierten Gehäuse strömt. Dementsprechend verringert sich die Ausflussmenge des Kraftstoffs und die Ist-Pumpmenge der Pumpe erhöht sich. Folglich erhöht sich das Druckpulsationsniveau.
Basierend auf diesem durch die Erfinder entdeckten Prinzip (diesem Mechanismus) erfanden die Erfinder die Maßnahme, die die Verstärkungs-Einstellvorrichtung des variablen Einstellens der Verstärkung hinsichtlich der Regelung des Kraftstoffeinspritzdrucks gemäß den Parametern hinsichtlich des Pulsationsniveaus des Kraftstoffeinspritzdrucks wie beispielsweise der Verbrennungsmotordrehzahl zusätzlich zu der Druckabweichung verwendet. Mit dieser Maßnahme kann die Kraftstoffeinspritzsteuerung in einer wünschenswerteren Weise durch das variable Einstellen der Verstärkung gemäß den Umständen jedes Zeitpunkts durchgeführt werden.
Merkmale und Vorteile eines Ausführungsbeispiels sind ebenso wie die Betriebsweisen und die Funktion der zugehörigen Teile aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verständlich.
1 ist eine schematische Darstellung, die ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsteuersystem mit einer Kraftstoffeinspritzsteuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Schnittansicht, die einen detaillierten Aufbau einer Kraftstoffpumpe gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
3 ist eine vergrößerte schematische Darstellung, die einen Gleitabschnitt eines Kolbens der Kraftstoffpumpe gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
4 ist ein Zeitablaufdiagramm, das ein Pulsationsniveau des Common-Rail-Drucks in der Nähe des maximalen Drucks gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
5 ist eine Blockdarstellung, die eine Regelung (PID-Regelung) des Kraftstoffeinspritzdrucks durch die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
6 ist ein Kennfeld, die für das Einstellen einer Verstärkung gemäß dem Ausführungsbeispiel verwendet wird;
7 ist ein Kennfeld, die für das Einstellen einer Verstärkung gemäß dem Ausführungsbeispiel verwendet wird;
8 ist ein Kennfeld, die für das Einstellen einer Verstärkung gemäß dem Ausführungsbeispiel verwendet wird;
9 ist ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsvorgang hinsichtlich des Einstellens der Verstärkung gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
10 ist eine graphische Darstellung, die einen Auswahlmodus der Verstärkung gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
11 ist ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsvorgang hinsichtlich der Regelung des Kraftstoffeinspritzdrucks zeigt, der durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung aus dem Stand der Technik durchgeführt wird;
12 ist eine graphische Darstellung, die eine Beziehung zwischen den entsprechenden Verstärkungen und einem Korrekturwert zeigt, die in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung aus dem Stand der Technik verwendet wird; und
13 ist ein Zeitablaufdiagramm, das einen Modus des Common-Rail-Drucks zum Folgen eines Ziel-Common-Rail-Druckwerts zeigt, wenn der Ziel-Common-Rail-Druckwert in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung aus dem Stand der Technik verändert wird.
Im Folgenden ist eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt. Die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist in einem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsteuersystem (eifern Hochdruck-Kraftstoffzufuhrsystem) für das Steuern eines sich hin und her bewegenden Dieselverbrennungsmotors wie beispielsweise eines Fahrzeugsverbrennungsmotors montiert. Die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtunq für den Dieselverbrennungsmotor, die dazu verwendet wird, eine Regelung (die PID-Regelung) für das in Übereinstimmung Bringen des Kraftstoffeinspritzdrucks mit einem Zielwert auszuführen, wenn die Einspritzzuführung (die Direkteinspritzzuführung) des Hochdruckkraftstoffs (zum Beispiel von Leichtöl bei einem annähernden Kraftstoffeinspritzdruck von 1400 Atmosphären) direkt in eine Verbrennungskammer in einem Verbrennungsmotorzylinder des Dieselverbrennungsmotors (des Verbrennungsmotors) durchgeführt wird, wie die Steuervorrichtung, die in dem Dokument JP-A-H11-236 847 A beschrieben ist.
Zuerst ist ein Systemschaubild des Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsteuersystems gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die 1 erklärt. Ein Mehrzylinder-Verbrennungsmotor (zum Beispiel ein Vierzylinder-Verbrennungsmotor) für das Fahrzeug wird als der Verbrennungsmotor des vorliegenden Ausführungsbeispiels angenommen.
Wie dies in der 1 gezeigt ist, ist das System derart aufgebaut, dass eine ECU 30 (eine elektronische Steuereinheit) Sensorausgaben (Messergebnisse) von zahlreichen Sensoren aufnimmt und den Antrieb eines Kraftstoffzufuhrsystems basierend auf den Sensorausgaben steuert. Die ECU 30 führt eine Regelung für das in Übereinstimmung Bringen des Kraftstoffeinspritzdrucks (des Common-Rail-Drucks) des Verbrennungsmotors mit einem Zielwert (einem Zielkraftstoffdruck) durch, indem der Antrieb des Kraftstoffzufuhrsystems gesteuert wird, um zum Beispiel die Leistung (die Drehzahl und das Drehmoment) des Dieselverbrennungsmotors zu steuern.
Als Vorrichtungen, die das Kraftstoffzufuhrsystem bilden, sind ein Kraftstofftank 10, ein Kraftstofffilter 12, ein Kraftstofftemperatursensor 13 und eine Kraftstoffpumpe 14 in dieser Reihenfolge von einer stromaufwärtigen Seite einer Kraftstoffströmung her eingebaut. Die Kraftstoffpumpe 14 saugt den Kraftstoff von dem Kraftstofftank 10 an und führt den Kraftstoff (pumpt ihn) mit Druck einer Common-Rail 16 durch den Kraftstofffilter 12 und den Kraftstofftemperatursensor 13 zu. Die Common-Rail 16 speichert den von der Kraftstoffpumpe 14 gepumpten Kraftstoff in einem Hochdruckzustand und führt den Kraftstoff den Einspritzvorrichtungen 20 (den Kraftstoffeinspritzventilen) der jeweiligen Zylinder durch Hochdruckkraftstoffkanäle 18 zu, die für die jeweiligen Zylinder vorgesehen sind. Ein Kraftstoffdrucksensor 22 für das Messen des Kraftstoffdrucks (des Common-Rail-Drucks) in der Common-Rail 16 ist in der Common-Rail 16 vorgesehen, um das Messen und das Management des Common-Rail-Drucks zu ermöglichen. Das System ist derart aufgebaut, dass die Einspritzzufuhr (die Direkteinspritzzufuhr) des durch den Antrieb der Kraftstoffpumpe 14 gepumpten Kraftstoffs direkt in jeden Verbrennungsmotorzylinder mit jeder Einspritzvorrichtung 20 durchgeführt wird.
Zahlreiche Arten von Sensoren für die Fahrzeugsteuerung sind in dem Fahrzeug (nicht gezeigt) zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Sensoren vorgesehen. Zum Beispiel ist ein Kurbelwinkelsensor 26, der ein Kurbelwinkelsignal für jeden bestimmten Kurbelwinkel (zum Beispiel bei einem 30°CA-Zyklus) ausgibt, an einer Kurbelwelle 24 vorgesehen, um eine Drehwinkelposition, eine Drehzahl und dergleichen der Kurbelwelle 24 zu erfassen. Ein Gaspedalsensor 28, der ein elektrisches Signal entsprechend einem Zustand (einer Verschiebung) eines Gaspedals ausgibt, ist an dem Gaspedal vorgesehen, um einen Betätigungsbetrag (eine Gaspedalposition ACCP) des Gaspedals zu erfassen, der durch den Fahrer vorgesehen wird.
Im Folgenden ist ein detaillierter Aufbau der Kraftstoffpumpe 14 unter Bezugnahme auf die 2 erklärt. Wie dies in der 2 gezeigt ist, ist die Kraftstoffpumpe 14 im Grunde so aufgebaut, dass die Kraftstoffpumpe 14 Kraftstoff, der durch eine Zufuhrpumpe 40 von dem Kraftstofftank 10 angesaugt wird, mit einer Hochdruckpumpe 50 mit Druck beaufschlagt und ausstößt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Kraftstoffpumpmenge des zu der Hochdruckpumpe 50 geschickten Kraftstoffs durch ein Ansaugsteuerventil 60 (SCV) gemessen, das an einer Kraftstoffansaugseite der Pumpe 14 (insbesondere stromaufwärtig des Raums, an dem das Kraftstoffpumpen durch die Hochdruckpumpe 50 durchgeführt wird) vorgesehen ist.
Die Zufuhrpumpe 40 ist eine Trochoidenpumpe mit einer Außenrotoraußenseite und einer Innenrotorinnenseite. Die Zufuhrpumpe 40 vergrößert/verkleinert einen durch die Rotoren definierten Raum gemäß der Drehung der Rotoren, um ein Ansaugen/Ausstoßen des Kraftstoffs gemäß der Vergrößerung/Verkleinerung durchzuführen. Die Pumpe 40 arbeitet als eine Niederdruckzufuhrpumpe, die durch eine Antriebswelle 41 angetrieben wird, um den Kraftstoff des Kraftstofftanks 10 durch einen Einlass 42 anzusaugen und um den Kraftstoff zu der Hochdruckpumpe 50 zu schicken. Die Antriebswelle 41 ist mit der Kurbelwelle 24 (in der 1 gezeigt) verzahnt und wird durch die Leistung angetrieben, die von der Verbrennungsmotorabgabe erhalten wird. Das heißt, die Antriebswelle 41 wird durch die Drehung der Kurbelwelle 24 gedreht. Zum Beispiel dreht sich die Antriebswelle 41 in einem Verhältnis von 1/1 oder 1/2 in Bezug auf eine Umdrehung der Kurbelwelle 24.
Der durch die Zufuhrpumpe 40 angesaugte Kraftstoff läuft durch einen Kraftstofffilter 42a und wird zu dem Ansaugsteuerventil 60 geschickt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Ausstoßdruck (der Kraftstoffdruck) der Zufuhrpumpe 40 durch ein Regelventil 43 auf einen oder unter einen vorbestimmten Druck beschränkt (reguliert). Das Regelventil 43 verbindet die Ausstoßseite und die Zufuhrseite der Zufuhrpumpe 40, wenn der Ausstoßdruck der Zufuhrpumpe 40 gleich wie oder höher als der vorbestimmte Druck wird.
Das Ansaugsteuerventil 60 besitzt ein elektromagnetisches Ventil einer Linearsolenoidart und stellt die Kraftstoffansaugmenge in die Hochdruckpumpe 50 ein. Die ECU 30 (in der 1 gezeigt) steuert eine Druckbeaufschlagungszeitdauer des Ansaugsteuerventils 60, um eine Kraftstoffmenge einzustellen, die von der Zufuhrpumpe 40 durch einen Kraftstoffkanal 44 zu der Hochdruckpumpe 50 angesaugt wird. Das heißt, der durch die Zufuhrpumpe 40 geschickte Kraftstoff wird durch das Ansaugsteuerventil 60 auf eine erforderliche Ausstoßmenge (eine Kraftstoffpumpmenge) eingestellt und tritt durch ein Ansaugventil 53 in die Hochdruckpumpe 50 ein.
Die Hochdruckpumpe 50 ist eine Kolbenpumpe, die den Kraftstoff, der durch das Ansaugsteuerventil 60 gemessen wird, mit Druck beaufschlagt und den Kraftstoff nach außen ausstößt. Die Hochdruckpumpe 50 besitzt einen Kolben 51, der angetrieben wird, um durch die Antriebswelle 41 hin und her bewegt zu werden, und eine Druckbeaufschlagungskammer 52a, die zwischen einer Innenwand 52b des Gehäuses 52 und einer oberen Endfläche des Kolbens 51 ausgebildet ist. Das Volumen (die Kapazität) der Druckbeaufschlagungskammer 52a (der Kolbenkammer) verändert sich mit der Hin- und Herbewegung des Kolbens 51 in der axialen Richtung.
Der Kolben 51 wird durch eine Feder 57 gegen eine Ringnocke 56 gedrückt, die an einen Umfang einer exzentrischen Nocke 55 gesetzt ist. Ein Wellenloch in der Form einer kreisförmigen Säule zum Einsetzen der Antriebswelle 41 ist in der Mitte der Ringnocke 56 mit einer rechtwinkligen parallelflächigen Form ausgebildet. Eine exzentrische Nocke 55 in der Form einer kreisförmigen Säule entsprechend der Form des Wellenlochs ist an der Antriebswelle 41 in einer außermittigen Weise angebracht. Die Antriebswelle 41 durchdringt das Wellenloch der exzentrischen Nocke 55. Die Ringnocke 56 ist an die Antriebswelle 41 an die exzentrische Nocke 55 gesetzt. Somit sind die Antriebswelle 41 und die Ringnocke 56 miteinander durch die exzentrische Nocke 55 verbunden. Bei der Hochdruckpumpe 50 dreht sich, wenn sich die Antriebswelle 41 dreht, die exzentrische Nocke 55 in einer außermittigen Weise und folgt die Ringnocke 56 der Drehung und wird dadurch verschoben. Somit schiebt (oder zieht) die Ringnocke 56 den Kolben 51 in seiner axialen Richtung und verschiebt ihn. Somit bewegt sich jeder der zwei Kolben 51 zwischen einem oberen Pumptotpunkt und einem unteren Pumptotpunkt hin und her.
Wie dies vorstehend erwähnt ist, ist das Ansaugventil 53, das die Verbindung zwischen der Druckbeaufschlagungskammer 52a und der Zufuhrpumpe 40 vorsieht und unterbricht, an der Ansaugseite der Hochdruckpumpe 50 vorgesehen. In ähnlicher Weise ist ein Ausstoßventil 54, das die Verbindung zwischen der Druckbeaufschlagungskammer 52 und der Common-Rail 16 vorsieht und unterbricht, an der Ausstoßseite der Hochdruckpumpe 50 vorgesehen. Das heißt, wenn sich der Druck in der Druckbeaufschlagungskammer 52a in Folge der Absenkung des Kolbens 51 verringert, schließt sich das Ausstoßventil 54 und öffnet sich das Ansaugventil 53. Somit wird der Kraftstoff von der Zufuhrpumpe 40 durch das Ansaugsteuerventil 60 in die Druckbeaufschlagungskammer 52a zugeführt. Wenn sich der Druck in der Druckbeaufschlagungskammer 52 in Folge des Anhebens des Kolbens 51 erhöht, schließt sich das Ansaugventil 53. Wenn der Druck in der Druckbeaufschlagungskammer 52a einen vorbestimmten Druck erreicht, öffnet sich das Ausstoßventil 54 und wird der Hochdruckkraftstoff, der in der Druckbeaufschlagungskammer 52a mit Druck beaufschlagt wird, der Common-Rail 16 zugeführt.
In dieser Kraftstoffpumpe 14 entsteht die Pulsation (die Druckpulsation) ein dem Common-Rail-Druck (dem Kraftstoffeinspritzdruck), der zum Beispiel aus der Sensorausgabe des Kraftstoffdrucksensors 22 berechnet wird. Das Pulsationsniveau (die Amplitude) entspricht den Umständen jedes Zeitpunkts. Im Folgenden sind die Unterschiede zwischen den Druckpulsationsniveaus bei zahlreichen Umständen unter Bezugnahme auf die 3 und 4 erklärt. Die 3 ist eine schematische Darstellung, die einen Gleitabschnitt des Kolbens 51 der Kraftstoffpumpe 14 in einen vergrößerten Maßstab zeigt. Die 4 ist ein Zeitablaufdiagramm, das die Pulsationsniveaus δP1, δP2 des Common-Rail-Drucks in der Nähe des Maximaldrucks P0 zeigt. Die 4(a) zeigt das Druckpulsationsniveau zu dem Zeitpunkt des Niedriggeschwindigkeitsbetriebs des Verbrennungsmotors. Die 4(b) zeigt das Druckpulsationsniveau zu dem Zeitpunkt des Hochgeschwindigkeitsbetriebs des Verbrennungsmotors.
Wie dies in der 3 gezeigt ist, wird in der Kraftstoffpumpe 14 ein Ausfluss LK von sehr kleiner Menge Kraftstoff an den Gleitabschnitt des Kolbens 51 (genauer gesagt an einem Spalt zwischen der Außenumfangswand des Kolbens 51 und einer Innenwand 52b des Gehäuses 52) erzeugt. Die Ausflussmenge des Kraftstoffs beeinflusst den Common-Rail-Druck. Insbesondere verschmälert sich bei der Pumpe, die durch die Leistung angetrieben wird, die aus der Verbrennungsmotorabgabe erhalten wird, wie beispielsweise bei der Pumpe 14, die in dem vorstehend beschriebenen System verwendet wird, wenn sich die Verbrennungsmotordrehzahl erhöht, der Spalt zwischen dem Kolben 51, der bei hoher Geschwindigkeit arbeitet, und dem fixierten Gehäuse 52 im Wesentlichen aufgrund der Fluidcharakteristik des Kraftstoffs, der durch den Spalt strömt. Dementsprechend verringert sich die Ausflussmenge des Kraftstoffs. Somit erhöht sich die Ist-Pumpmenge der Kraftstoffpumpe 14 und das Druckpulsationsniveau steigt an.
Zum Beispiel nimmt die Pulsation des Common-Rail-Drucks in der Nähe des Maximaldrucks P0, der durch das Anheben des Kolbens 51 erreicht wird, die in der 4(a) gezeigte Form während des Niedriggeschwindigkeitsbetriebs des Verbrennungsmotors und die in der 4(b) gezeigte Form während des Hochgeschwindigkeitsbetriebs des Verbrennungsmotors an. Das heißt, das Druckpulsationsniveau δP1 (die Amplitude, der Druckdifferenzbereich P0 bis P1) bei dem Niedriggeschwindigkeitsbetrieb des Verbrennungsmotors ist niedriger als das Druckpulsationsniveau δP2 (die Amplitude, der Druckdifferenzbereich P0 bis P2) bei dem Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Verbrennungsmotors.
Somit verringert sich die Ausflussmenge (die Entweichmenge) des Kraftstoffs an den Gleitabschnitt des Kolbens 51 und das Pulsationsniveau des Common-Rail-Drucks erhöht sich, wenn sich die Verbrennungsmotordrehzahl NE erhöht. Zusätzlich zu der Verbrennungsmotordrehzahl NE korrelieren die Soll-Ausstoßmenge QFIN (äquivalent zu dem Zielwert der Ausstoßmenge) der Kraftstoffpumpe 14, der Zielwert des Common-Rail-Drucks (der Ziel-Common-Rail-Druck PP (MPa)) und der Wert der Kraftstofftemperatur THF auch mit dem Pulsationsniveau des Common-Rail-Drucks. Wenn sich zum Beispiel die Soll-Ausstoßmenge QFIN zum Beispiel erhöht und sich die Ausstoßmenge der Kraftstoffmenge 14 (die basierend auf dem Soll-Wert (Zielwert) gesteuert wird) erhöht, erhöht sich in Folge dessen die Kraftstoffpumpmenge pro einzelnem Pumpvorgang durch die Kraftstoffpumpe 14 und erhöht sich die Volumenveränderung (die Kapazitätsveränderung) der Druckbeaufschlagungskammer 52a in dem einen Zeitpunkt des Ansaughubs. Folglich erhöht sich das Pulsationsniveau. Zudem verhärtet sich, wenn sich der Ziel-Common-Rail-Druck PP, das heißt der Kraftstoffeinspritzdruck (der basierend auf dem Zielwert gesteuert wird) erhöht, der gepumpte Kraftstoff (d. h. er wird dichter) und erhöht sich das Pulsationsniveau. Wenn sich die Kraftstofftemperatur THF verringert, erhöht sich die Viskosität des Kraftstoffs und der Kraftstoff entweicht in Folge dessen nicht mehr so leicht an dem Gleitabschnitt des Kolbens. Da sich die Ausflussmenge des Kraftstoffs verringert, erhöht sich das Pulsationsniveau.
Die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stellt einen Grenzwert DPTH (MPa) (einer der Steuerparameter) für das Auswählen einer von zahlreichen verschiedenen Verstärkungen basierend auf diesen Parametern ein. Zu diesem Zeitpunkt führt die ECU 30 hauptsächlich die Steuerung durch eine elektronische Steuereinheit durch. Die ECU 30 hat einen Mikrocomputer (nicht gezeigt). Die ECU 30 betätigt zahlreiche Aktuatoren wie beispielsweise die Einspritzvorrichtungen 20 in gewünschten Weisen basierend auf den Messwerten der zahlreichen Sensoren, die die Verbrennungsmotorbetriebszustände und die Anforderung des Nutzers erfassen. Somit führt die ECU 30 zahlreiche Arten von den Verbrennungsmotor betreffenden Steuerungen durch. Im Grunde besteht der Mikrocomputer, der in der ECU 30 montiert ist, aus zahlreichen Arten einer Recheneinheit und Speichereinheiten, wie beispielsweise aus einer CPU (eine Basisverarbeitungseinheit) für das Durchführen zahlreicher Arten von Berechnungen, einem RAM (random access memory – Speicher mit wahlfreiem Zugriff) als Hauptspeicher für das vorübergehende Speichern von Daten im Ablauf der Berechnung, den Ergebnissen der Berechnungen und des gleichen, einem ROM (read only memory – Nur-Lesespeicher) als Programmspeicher und einem EEPROM (electrically rewritable nonvolatile memory – elektrisch wiederbeschreibbarer nicht-flüchtiger Speicher) als Speicher für die Datenspeicherung (Datenspeicher). Zahlreiche Arten von die Verbrennungsmotorsteuerung betreffenden Programmen, Steuerkennfeldern und dergleichen wie beispielsweise die Kraftstoffeinspritzsteuerung sind vorab in dem ROM gespeichert. Zahlreiche Arten von Steuerdaten wie beispielsweise die Verbrennungsmotorgestaltungsdaten sind vorab in dem Datenspeicher (dem EEPROM) gespeichert.
Die 5 ist ein Blockschaubild, das zahlreiche Arten von die Regelung (die PID-Regelung) des Kraftstoffeinspritzdrucks betreffenden Funktionen zeigt, die in der ECU 30 montiert ist. Die Funktionen setzen den Grenzwert DPTH basierend auf den mit dem Druckpulstationsniveau korrelierten Parametern, die vorstehend aufgelistet sind, und dergleichen variabel ein und stellt die PID-Konstanten (die Proportionalverstärkung, die Integrationszeit, die Differenziationszeit) basierend auf der dem Grenzwert DPTH entsprechenden Verstärkung ein.
Wie dies in der 5 gezeigt ist, berechnet die ECU 30 den Grenzwert DPTH unter Verwendung der drei Kennfelder M1 bis M3 (d. h. sie stellt ihn variabel ein). Im Detail berechnet die ECU 30 einen Grenzwert BDPTH (MPa) vor einer Kraftstofftemperatur und einer Druckkorrektur basierend auf der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Soll-Ausstoßmenge QFIN zum Beispiel unter Bezugnahme auf das Kennfeld M1. Die Soll-Ausstoßmenge QFIN entspricht der Soll-Kraftstoffeinspritzmenge und wird basierend auf der Anforderung des Fahrers (zum Beispiel dem Betätigungsbetrag ACCP des Gaspedals) und dergleichen berechnet und eingestellt. Die 6 zeigt ein Beispiel des Kennfelds M1, die für die Berechnung des Grenzwerts BDPTH verwendet wird.
Wie dies in der 6 gezeigt ist, ist das Kennfeld M1 so vorbereitet, dass der Grenzwert BDPTH entsprechend der Verbrennungsmotordrehzahl NE (U/min) und der Soll-Ausstoßmenge QFIN (cm³/min) eindeutig definiert ist, wenn die Werte der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Soll-Ausstoßmenge QFIN bestimmt sind. Somit werden der Grenzwert BDPTH und der letztendliche Grenzwert DPTH auf größere Werte eingestellt, wenn sich die Verbrennungsmotordrehzahl NE und die Soll-Ausstoßmenge QFIN erhöhen.
Die ECU 30 berechnet einen Korrekturwert KTHF (einen Korrekturwert basierend auf der Kraftstofftemperatur) für den Grenzwert BDPTH unter Bezugnahme auf ein weiteres Kennfeld M2 basierend auf der Kraftstofftemperatur THF, die aus der Sensorausgabe des Kraftstofftemperatursensor 13 (in der 1 gezeigt) berechnet wird. Ein Korrekturabschnitt 31 multipliziert den Korrekturwert KTHF mit dem Grenzwert BDPTH (d. h. er führt einen Korrekturvorgang durch). Somit führt der Korrekturabschnitt 31 die Korrektur unter Verwendung der Kraftstofftemperatur THF als einen Berechnungsvorgang des Grenzwert DPTH durch. Die 7 zeigt ein Beispiel des Kennfelds M2, die für die Berechnung des Korrekturwerts KTHF verwendet wird.
Wie dies in der 7 gezeigt ist, ist das Kennfeld M2 so vorbereitet, dass der Korrekturwert KTHF entsprechend der Kraftstofftemperatur THF (°C) eindeutig definiert ist, wenn der Wert der Kraftstofftemperatur THF bestimmt ist. Somit werden der Korrekturwert KTHF und der letztendliche Grenzwert DPTH auf kleinere Werte eingestellt, wenn sich die Kraftstofftemperatur THF erhöht. Der Korrekturwert KTHF wird mit einer Neigung ähnlich der einer kinetischen Viskosität (m²/s) variabel eingestellt (dem Wert, der durch das Dividieren der absoluten Viskosität durch die Dichte erhalten wird).
Die ECU 30 berechnet einen Korrekturwert KPP (einen Korrekturwert basierend auf dem Ziel-Common-Rail-Druck) basierend auf dem Ziel-Common-Rail-Druck PP unter Bezugnahme auf noch ein weiteres Kennfeld M3. Ein Korrekturabschnitt 32 multipliziert den Korrekturwert KPP mit dem Grenzwert, der mit dem Korrekturwert KTHF korrigiert wurde (d. h. er führt einen Korrekturvorgang durch), um die Korrektur unter Verwendung des Ziel-Common-Rail-Drucks PP weiter als ein Berechnungsvorgang des Endwerts DPTH durchzuführen. Der Ziel-Common-Rail-Druck wird zum Beispiel basierend auf der Verbrennungsmotordrehzahl NE, der Ziel-Kraftstoffeinspritzmenge und dergleichen berechnet und eingestellt. Die 8 zeigt ein Beispiel des Kennfelds M3, die für die Berechnung des Korrekturwerts KPP verwendet wird.
Wie dies in der 8 gezeigt ist, ist das Kennfeld M3 so vorbereitet, dass der Korrekturwert KPP entsprechend dem Ziel-Common-Rail-Druck PP (MPa) eindeutig definiert ist, wenn der Wert des Ziel-Common-Rail-Druck PP bestimmt ist. Somit werden der Korrekturwert KPP und der letztendliche Grenzwert DPTH auf größere Werte eingestellt, wenn sich der Ziel-Common-Rail-Druck PP erhöht. Der Korrekturwert KPP wird mit einer Neigung ähnlich der des Young'schen Moduls des Kraftstoffs eingestellt.
Zudem stellt die ECU 30 den Grenzwert DPTH für das Auswählen einer der zahlreichen verschiedenen Verstärkungen basierend auf den vorstehend aufgeführten Parametern, die zu dem Druckpulsationsniveau korrelieren, unter Verwendung der drei Kennfelder M1 bis M3 variabel ein. Ein Verstärkungs-Einstellabschnitt 33 (eine Verstärkungs-Einstellvorrichtung) wählt die Verstärkung entsprechend der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Druckabweichung (der Abweichung zwischen dem Ziel-Common-Rail-Druck PP und einem Ist-Common-Rail-Druck NP) zu dem Zeitpunkt basierend auf dem Grenzwert DPTH aus. Der Verstärkungs-Einstellabschnitt 33 ermittelt die PID-Konstanten basierend auf der Verstärkung und stellt diese ein. Zu diesem Zeitpunkt wählt der Verstärkungs-Einstellabschnitt 33 eine Verstärkung aus den drei Arten der Verstärkungen, das heißt einer POS-Verstärkung (einer positiven Verstärkung, einer Verstärkung für eine Plusseitenveränderung), einer NOM-Verstärkung (einer normalen Verstärkung, einer Verstärkung für stationären Betrieb) und einer NEG-Verstärkung (einer negativen Verstärkung, einer Verstärkung für eine Minusseitenveränderung) aus. Ein Druckabweichungs-Berechnungsabschnitt 34 führt eine vorbestimmte Berechnung (zum Beispiel eine Subtraktion) aus, um die Druckabweichung DP als die Differenz (DP = NP – PP) zwischen dem Ziel-Common-Rail-Druck PP und dem Ist-Common-Rail-Druck NP (dem Messwert des Kraftstoffdrucksensors 22) zu berechnen.
Im Folgenden ist die Verarbeitung, die insbesondere zu der Regelung (der PID-Regelung) des Kraftstoffeinspritzdrucks aus der Kraftstoffeinspritzsteuerung gehört, die durch das System durchgeführt wird, im Detail unter Bezugnahme auf die 9 erklärt. Die 9 ist ein Flussdiagramm, das einen die Verstärkungseinstellung der Regelung betreffenden Verarbeitungsablauf zeigt. Im Wesentlichen führt die ECU 30 das in dem ROM gespeicherte Programm aus, um eine Abfolge der Verarbeitung der 9 hintereinander bei jedem bestimmten Kurbelwinkel oder in einer vorbestimmten Zykluszeit durchzuführen. Die Werte der zahlreichen Parameter, die bei der Verarbeitung der 9 verwendet werden, werden/sind zu jedem Zeitpunkt in den Speichervorrichtungen wie beispielsweise dem RAM und dem EEPROM gespeichert, die in der ECU 30 montiert sind, und werden zu jedem Zeitpunkt erneuert, bei welchem es erforderlich ist.
Wie dies in der 9 gezeigt ist, ermittelt in einer Abfolge der Verarbeitung der Schritt S11 die vorstehend aufgeführten Parameter, die zu dem Druckpulsationsniveau korrelieren, das heißt die Verbrennungsmotordrehzahl NE, die Soll-Ausstoßmenge QFIN, die Kraftstofftemperatur THF, den Ziel-Common-Rail-Druck PP und den Ist-Common-Rail-Druck NP. Der folgende Schritt S12 berechnet die Druckabweichung DP (= NP – PP) und den Grenzwert DPTH, wie dies vorstehend beschrieben ist. Die folgenden Schritte S13 und S14 bestimmen die Größe der Druckabweichung DP, Die folgenden Schritte S151 bis S153 ermitteln die PID-Konstanten basierend auf zahlreichen verschiedenen Verstärkungen (POS-Verstärkung, NOM-Verstärkung, NEG-Verstärkung) entsprechend den Bestimmungsergebnissen. Die POS-Verstärkung, die NOM-Verstärkung und die NEG-Verstärkung entsprechen jeweils der Verstärkung G3, der Verstärkung G4 und der Verstärkung G2, die in der 12 dargestellt sind. Wenn die Druckabweichung DP gleich wie oder größer als eine positive Zahl „DPTH” des Grenzwerts DPTH ist (DP ≥ DPTH), wird somit die POS-Verstärkung (große Verstärkung an der positiven Seite) verwendet. Wenn die Druckabweichung DP gleich wie oder geringer als die negative Zahl „-DPTH” des Grenzwerts DPTH ist (DP ≤ –DPTH), wird die NEG-Verstärkung (große Verstärkung an der negativen Seite) verwendet. Wenn die Druckabweichung DP kleiner als die positive Zahl „DPTH” ist und größer als die negative Zahl „–DPTH” ist (DPTH > DP > –DPTH), wird die NOM-Verstärkung (stabile Verstärkung, die kleiner als die anderen zwei Verstärkungen ist) verwendet.
Die 10 ist eine graphische Darstellung, die einen Modus für das Auswählen der Verstärkung zeigt. Die graphische Darstellung ist äquivalent zu dem Kennfeld (dem Verstärkungs-Einstellungskennfeld), das für das Einstellen der Verstärkung in dem Verstärkungs-Einstellabschnitt 33 verwendet wird (5). Zum Vergleich sind die Grenzwerte L21, L22 (zum Beispiel die Grenzwerte DPTH21, DPTH22, die in der 12 gezeigt sind) eindeutig mit Bezug auf die Verbrennungsmotordrehzahl NE eingestellt und sind auch durch gestrichelte Linien in der 10 gezeigt. Wie dies in der 10 gezeigt ist, sind in dem Kennfeld drei verschiedene Verstärkungsbereiche (stationärer Betriebsbereich A, Plusseiten-Veränderungsbereich B und Minusseiten-Veränderungsbereich C) gemäß der Druckabweichung DP und der Verbrennungsmotordrehzahl NE vorbereitet. Die Grenzwerte L11, L12 (DPTH, –DPTH) für das Auswählen des einen Bereichs aus den drei verschiedenen Bereichen A bis C sind so eingestellt, dass sie in Bezug auf die Verbrennungsmotordrehzahl NE nicht konstant sind. Im Detail wird eine Einstellung vorgenommen, so dass die verwendete Verstärkung von der NOM-Verstärkung (im Bereich A) als die stabile Verstärkung zu der größeren Verstärkung (der POS-Verstärkung in dem Bereich B in dem Fall einer positiven Abweichung oder der NEG-Verstärkung in dem Bereich C in dem Fall einer negativen Abweichung) bei der kleinen Druckabweichung DP umgeschaltet wird, wenn sich die Verbrennungsmotordrehzahl NE während des Niedriggeschwindigkeitsbetriebs des Verbrennungsmotors verringert. Die Vorrichtung (die ECU 30) stellt die Verstärkung unter Verwendung dieses Kennfelds variabel ein. Die ECU 30 ermittelt einen Korrekturwert entsprechend der verwendeten Verstärkung unter Verwendung eines Kennfelds, das ähnlich zu dem in der 12 gezeigten Kennfeld ist. Das heißt, durch das Einstellen der Verstärkung basierend auf diesen Kennfeldern kann das Ansprechverhalten in Bezug auf die Veränderung des Zielwerts sogar dann wesentlich verbessert werden, wenn der Ziel-Common-Rail-Druck PP verändert wird, ohne die stabile Steuerung in dem stationären Betrieb zu verlieren, das heißt während eine hohe Steuerfähigkeit beibehalten wird.
Nachdem die Vorrichtung somit den Korrekturwert ermittelt, addiert die Vorrichtung den Korrekturwert zu dem Ziel-Common-Rail-Druck PP hinzu, um den Ziel-Common-Rail-Druck PP zu korrigieren und berechnet sie das Steuerstromsignal (das Zyklusverhältnis) zum Steuern des Antriebs des Drucksteuerventils (des Ansaugsteuerventils 60), um den Ist-Common-Rail-Druck NP auf den korrigierten Ziel-Common-Rail-Druck PP zu steuern. Die Steuerung des Common-Rail-Drucks zu der Minusseite hin (Druckverringerungssteuerung) wird durch eine unzulässige Einspritzung der Einspritzvorrichtung 20 (das heißt durch eine Einspritzung nur von Luft, ohne dass Kraftstoff eingespritzt wird) oder durch das Öffnen/Schließen eines beliebigen Druckminderungsventils (zum Beispiel eines Ein-/Aus-Steuerungs-Solenoid-Elektromagnet-Ventils) durchgeführt.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel übt die folgenden Effekte aus.

(1) Die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung, die das Kraftstoffzufuhrsystem mit der Kraftstoffpumpe 14, die durch die Leistung angetrieben wird, die aus der Verbrennungsmotorabgabe erhalten wird, und dergleichen steuert, führt die Regelung des Kraftstoffeinspritzdrucks (des Common-Rail-Drucks) der Einspritzvorrichtung 20 basierend auf der Druckabweichung DP als die Abweichung zwischen dem Zielwert (Ziel-Common-Rail-Druck PP) und dem gemessenen Wert (Ist-Common-Rail-Druck NP) des Kraftstoffeinspritzdrucks durch. Die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung (die ECU 30) hat das Programm (die Verstärkungs-Einstellvorrichtung, die in der 9 gezeigt ist) zum variablen Einstellen der die Regelung des Common-Rail-Drucks betreffenden Verstärkung gemäß der Verbrennungsmotordrehzahl NE, der Soll-Ausstoßmenge QFIN, der Kraftstofftemperatur THF und dem Ziel-Common-Rail-Druck PP sowie der Druckabweichung DP. Somit kann die Verstärkung gemäß den Umständen jedes Zeitpunkts variabel eingestellt werden und kann die Kraftstoffeinspritzsteuerung des vorteilhafteren Modus durchgeführt werden.
(2) Der Grenzwert DPTH zum Auswählen einer Verstärkung aus den zahlreichen verschiedenen Verstärkungen (der POS-Verstärkung, der NOM-Verstärkung und der NEG-Verstärkung) wird basierend auf der Verbrennungsmotordrehzahl NE, der Soll-Ausstoßmenge QFIN, der Kraftstofftemperatur THF und dem Ziel-Common-Rail-Druck PP variabel eingestellt. Somit kann die Verstärkung gemäß den Umständen jedes Zeitpunkts geeignet und variabel eingestellt werden.
(3) Die zahlreichen verschiedenen Verstärkungsbereiche (die drei Bereiche des stationären Betriebsbereich A, des Plusseiten-Veränderungsbereich B und des Minusseiten-Veränderungsbereich C) werden gemäß der Druckabweichung DP und der Verbrennungsmotordrehzahl NE eingestellt. Die die Regelung des Common-Rail-Drucks betreffende Verstärkung wird basierend auf dem Verstärkungs-Einstellkennfeld (10) variabel eingestellt, das derart vorbereitet ist, dass der Grenzwert DPTH für das Auswählen des einen Bereichs aus den drei verschiedenen Bereichen A bis C so eingestellt wird, dass er in Bezug auf die Verbrennungsmotordrehzahl NE nicht konstant ist. Im Detail wird während des Niedriggeschwindigkeitsbetriebs des Verbrennungsmotors die verwendete Verstärkung von der NOM-Verstärkung als die stabile Verstärkung zu der größeren Verstärkung bei der kleineren Druckabweichung DP umgeschaltet, wenn sich die Verbrennungsmotordrehzahl NE verringert. Somit kann im Wesentlichen das Ansprechverhalten auf die Veränderung des Zielwerts sogar dann verbessert werden, wenn der Ziel-Common-Rail-Druck PP verändert wird, ohne die stabile Steuerung bei dem stationären Betrieb zu verlieren, das heißt während die hohe Steuerfähigkeit beibehalten wird.
(4) Die zwei Grenzwerte (der Grenzwert L11 für das Umschalten zwischen einem Bereich A und einem Bereich B und der Grenzwert L12 für das Umschalten zwischen einem Bereich B und einem Bereich C) zum Auswählen der drei Verstärkungsbereiche (stationärer Betriebsbereich A, Plusseiten-Veränderungsbereich B und Minusseiten-Veränderungsbereich C) sind so eingestellt, dass sie achsensymmetrisch (nur das Vorzeichen ist umgekehrt) zu dem Standard (0 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) der Druckabweichung DP als eine Symmetrieachse sind. Somit können die zwei Grenzwerte L11, L12 (DPTH, –DPTH) durch die Berechnung des einen Grenzwerts DPTH eingestellt werden. Folglich ist die Berechnung der Grenzwerte vereinfacht (Berechnungsvorgangslast ist verringert).
(5) Die Kraftstoffpumpmenge der Kraftstoffpumpe 14 wird an der Kraftstoffansaugseite der Pumpe 14 gemessen. Abhängig von der Verwendung ist es geeigneter, den Kraftstoff an der Kraftstoffansaugseite der Pumpe 14 zu messen. Auch in solch einem Fall mit der vorstehend beschriebenen Maßnahme kann die Kraftstoffeinspritzsteuerung in der vorteilhafteren Weise durchgeführt werden, indem die Verstärkung gemäß den Umständen jedes Zeitpunkts variabel eingestellt wird.
(6) Die Regelung des Drucks (des Common-Rail-Drucks) in der Common-Rail 16 bei dem Common-Rail-Kraftstoffeinspritz-Steuersystem des Dieselverbrennungsmotors wird als die PID-Regelung durchgeführt und die PID-Konstanten werden als die Verstärkungen eingestellt. Somit wird eine exakte Steuerung des Kraftstoffeinspritzdrucks ermöglicht.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann wie folgt ausgeführt werden.
Die Verstärkung kann auch gemäß dem Verbrennungsmotorbetriebsmodus (zum Beispiel dem Leerlaufzustand) und dergleichen bei der in dem Dokument JP-11-236 847 A beschrieben Vorrichtung eingestellt werden.
Das Messen der Kraftstoffpumpmenge der Kraftstoffpumpe 14 an der Kraftstoffansaugseite der Pumpe 14 ist keine unabdingbare Voraussetzung. Zum Beispiel kann die Kraftstoffpumpmenge an der Kraftstoffausstoßseite der Kraftstoffpumpe 14 gemessen werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Wert der Kraftstofftemperatur THF verwendet (in Betracht gezogen), wenn der Grenzwert DPTH korrigiert wird (variabel eingestellt wird). Auch in dem Fall, in dem ein anderer Parameter verwendet wird, wird ein Effekt erreicht, der dem Effekt (1) ähnlich ist, solange der Parameter mit der Viskosität des Kraftstoffs in Beziehung steht, der durch die Kraftstoffpumpe 14 gepumpt wird.
Die zwei Grenzwerte L11, L12 zum Auswählen des Verstärkungsbereichs werden achsensymmetrisch über den Standard der Druckabweichung DP als die Symmetrieachse eingestellt. Alternativ dazu können die zwei Grenzwerte L11, L12 jeweils berechnet und asymmetrisch eingestellt werden.
Das Verstärkungs-Einstellkennfeld, das in der 10 gezeigt ist, verwendet wahlweise die drei Arten von Verstärkungen in den drei Bereichen. Ähnliche Effekte zu den Effekten (2) und (3) können auch in dem Fall ausgeübt werden, in dem mehrere Bereiche, z. B. vier oder mehr Bereiche, verwendet werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Standardgrenzwert (der Grenzwert BDPTH vor der Kraftstofftemperatur- und der Druckkorrektur), der basierend auf dem Verbrennungsmotor-Betriebszustand (der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Soll-Ausstoßmenge QFIN) berechnet wird, basierend auf der Kraftstofftemperatur THF und dem Ziel-Common-Rail-Druck PP korrigiert. Alternativ dazu können zum Beispiel optimale Verstärkungen unter Verwendung eines Kennfelds oder von Kennfeldern eingestellt werden, das/die Beziehungen zwischen den gesamten Parametern und den entsprechenden Verstärkungen definiert, definieren. Alternativ dazu können die Kennfelder einzeln und entsprechend vorbereitet werden und können die Kennfelder gemäß den Umständen jedes Zeitpunkts umgeschaltet werden. Dann kann die Verstärkung durch die wahlweise Verwendung (in Betracht ziehen) von der erforderlichen Parameter ausgewählt werden. Die nicht erforderlichen Parameter können gemäß der Verwendung und desgleichen weggelassen werden. Solange das Schema die die Regelung des Common-Rail-Drucks betreffenden Verstärkung basierend auf mindestens einem der Parameter variabel einstellt, kann ein Effekt ähnlich dem Effekt (1) durch die Maßnahme ausgeübt werden.
Die zahlreichen Arten von Software (Programmen) werden bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet. Alternativ dazu können ähnliche Funktionen durch Hardware wie beispielsweise durch einen fest geschalteten Schaltkreis realisiert werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die vorliegende Erfindung auf das Common-Rail-System des Dieselverbrennungsmotors als ein Beispiel angewendet. Alternativ dazu kann die vorliegende Erfindung im Grunde zum Beispiel in ähnlicher Weise auf einen Benzinverbrennungsmotor (insbesondere einen Direkteinspritzungs-Verbrennungsmotor) einer Funkenzündungsart oder dergleichen angewendet werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann auf zahlreiche Arten angewendet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
Die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung für das Kraftstoffzufuhrsystem mit der Kraftstoffpumpe 14, die durch die Leistung angetrieben wird, die aus der Abgabe des Verbrennungsmotors erhalten wird, führt die Regelung des Kraftstoffeinspritzdrucks (des Common-Rail-Drucks) der Einspritzvorrichtung 20 basierend auf der Druckabweichung als die Abweichung zwischen dem Zielwert (dem Ziel-Common-Rail-Druck (PP)) und dem gemessenen Druck (dem Ist-Common-Rail-Druck (NP)) des Common-Rail-Drucks durch. Die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung hat das Programm zum variablen Einstellen der die Regelung des Common-Rail-Drucks betreffenden Verstarkungen gemäß der Verbrennungsmotordrehzahl, der Soll-Ausstoßmenge, der Kraftstofftemperatur und dem Ziel-Common-Rail-Druck sowie der Druckabweichung.

Claims

Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung für ein Kraftstoffzufuhrsystem mit einer Kraftstoffpumpe (14), die durch eine Leistung angetrieben wird, die aus einer Abgabe eines Verbrennungsmotors erhalten wird, und einer Einspritzvorrichtung (20) zum Durchführen einer Einspritzung von Kraftstoff, der durch das Antreiben der Kraftstoffpumpe (14) gepumpt wird, in den Verbrennungsmotor, wobei die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung eine Regelung eines Kraftstoffeinspritzdrucks der Einspritzvorrichtung (20) basierend auf einer Druckabweichung als eine Abweichung zwischen einem Zieldruck und einem gemessenen Druck des Kraftstoffeinspritzdrucks durchführt, gekennzeichnet durch eine Verstärkungs-Einstelleinrichtung (31, 32, 33, S151, S152, S153) zum variablen Einstellen einer die Regelung des Kraftstoffeinspritzdrucks betreffenden Verstärkung gemäß der Druckabweichung und mindestens einem ein Pulsationsniveau des Kraftstoffeinspritzdrucks betreffenden Parameter.
Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Verstärkungs-Einstellvorrichtung (31, 32, 33, S151, S152, S153) einen Grenzwert zum Auswählen einer Verstärkung aus einer Vielzahl von verschiedenen Verstärkungen basierend auf dem mindestens einen das Pulsationsniveau des Kraftstoffeinspritzdrucks betreffenden Parameter variabel einstellt.
Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Verstärkungs-Einstellvorrichtung (31, 32, 33, S151, S152, S153) die die Regelung des Kraftstoffeinspritzdrucks betreffende Verstärkung basierend auf einem Verstärkungs-Einstellungskennfeld variabel einstellt, das mit einer Vielzahl von verschiedenen Verstärkungsbereichen definiert ist, die sich gemäß der Druckabweichung und dem mindestens einen das Pulsationsniveau des Kraftstoffeinspritzdrucks betreffenden Parameter unterscheiden, und das so vorbereitet ist, dass ein Grenzwert zum Auswählen eines Bereichs aus der Vielzahl der verschiedenen Bereiche in Bezug auf den mindestens einen das Pulsationsniveau des Kraftstoffeinspritzdrucks betreffenden Parameter nicht konstant eingestellt ist.
Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verstärkungs-Einstellvorrichtung (31, 32, 33, S151, S152, S153) die Verbrennungsmotordrehzahl als einen der das Pulsationsniveau des Kraftstoffeinspritzdrucks betreffenden Parameter verwendet.
Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Verstärkungs-Einstellvorrichtung (31, 32, 33, S151, S152, S153) eine Kraftstoffabgabemenge der Kraftstoffpumpe (14) als einen der das Pulsationsniveau des Kraftstoffeinspritzdrucks betreffenden Parameter verwendet.
Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Verstärkungs-Einstellvorrichtung (31, 32, 33, S151, S152, S153) einen Zielwert des Kraftstoffeinspritzdrucks als einen der das Pulsationsniveau des Kraftstoffeinspritzdrucks betreffenden Parameter verwendet.
Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Verstärkungs-Einstellvorrichtung (31, 32, 33, S151, S152, S153) einen die Viskosität des Kraftstoffs, der durch die Kraftstoffpumpe 14 gepumpt wird, betreffenden Parameter als einen der das Pulsationsniveau des Kraftstoffeinspritzdrucks betreffenden Parameter verwendet.
Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Verstärkungs-Einstellvorrichtung (31, 32, 33, S151, S152, S153) eine Temperatur des Kraftstoffs als den die Viskosität des Kraftstoffs betreffenden Parameter verwendet.
Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Kraftstoffzufuhrsystem derart aufgebaut ist, dass eine Kraftstoffpumpmenge der Kraftstoffpumpe (14) an einer Kraftstoffansaugseite der Pumpe (14) gemessen wird.
Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Kraftstoffeinspritzdruck der Einspritzvorrichtung (20) ein Druck in einer Common-Rail (16) eines Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsteuersystems eines Dieselverbrennungsmotors ist, die Regelung des Kraftstoffeinspritzdrucks eine PID-Regelung ist, und die Verstärkungs-Einstellvorrichtung (31, 32, 33, S151, S152, S153) die PID-Konstanten als die Verstärkungen einstellt.
Kraftstoffeinspritz-Steuerverfahren zum Steuern eines Kraftstoffzufuhrsystems mit einer Kraftstoffpumpe (14), die durch die Leistung angetrieben wird, die aus einer Abgabe eines Verbrennungsmotors erhalten wird, und einer Einspritzvorrichtung (20) zum Durchführen einer Einspritzung von Kraftstoff, der durch das Antreiben der Kraftstoffpumpe (14) gepumpt wird, in den Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch Durchführen einer Regelung des Kraftstoffeinspritzdrucks der Einspritzvorrichtung (20) basierend auf einer Druckabweichung als eine Abweichung zwischen einem Zielwert und einem gemessenen Wert des Kraftstoffeinspritzdrucks; und variables Einstellen einer die Regelung des Kraftstoffeinspritzdrucks betreffenden Verstärkung gemäß der Druckabweichung und mindestens einem ein Pulsationsniveau des Kraftstoffeinspritzdrucks betreffenden Parameter.