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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Drucksteuergerät, das arbeitet,
um den Druck von Kraftstoff in einer Speichervorrichtung wie beispielsweise
einer Common-Rail zu steuern, und genauer gesagt auf solch ein Gerät, das gestaltet
ist, um ein solenoidbetriebenes Strömungsratensteuerventil zu prüfen und
eine Fehlfunktion von diesem zu beheben.
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2. Stand der Technik
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Die
japanische Patentveröffentlichung
Nr. 2003-139263 lehrt ein Drucksteuersystem, das in Common-Rail- Dieselverbrennungsmotoren
verwendet wird. Das Drucksteuersystem ist mit einem solenoidbetriebenen
Strömungsratensteuerventil
ausgestattet, das in einer Kraftstoffpumpe eingebaut ist. Das Strömungsratensteuerventil
ist mit einem Solenoid ausgestattet, der eine magnetische Anziehung erzeugt,
um einen Spulenkörper
gegen einen elastischen Druck zu bewegen, der durch eine Feder auf den
Spulenkörper
ausgeübt
wird. Das Drucksteuersystem arbeitet, um den Betrag der Bewegung
des Spulenkörpers
zu steuern, um die Strömungsrate von
Kraftstoff zu regeln, der aus der Kraftstoffpumpe abgegeben wird,
um den Druck von Kraftstoff in einer Common-Rail zu steuern, aus
der der Kraftstoff den Kraftstoffeinspritzvorrichtungen zugeführt wird.
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Die
Erfinder dieser Anmeldung haben herausgefunden, dass eine Erhöhung einer
mechanischen Abnutzung des Innenumfangs des Strömungsratensteuerventils oder
des Spulenkörpers
mit seiner bzw. ihrer Alterung zu einer Erhöhung des mechanischen Widerstands
oder des Reibungswiderstands führt,
dem der Spulenkörper
ausgesetzt ist, wenn sie entlang des Innenumfangs des Strömungsratensteuerventils
gleitet (was im Folgenden auch als ein so genannter Gleitwiderstand
bezeichnet wird), und dass der Fortschritt der Abnutzung zu einer
Verringerung der Funktionsfähigkeit
der Gleitbewegung des Spulenkörpers
führt,
was zu einer verringerten Steuerbarkeit des Drucks in der Common-Rail
führt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Kraftstoffdrucksteuergerät vorzusehen,
das gestaltet ist, um die Stabilität eines Betriebs eines solenoidbetriebenen
Steuerventils sicher zu stellen, das mit einem Spulenkörper ausgestattet
ist, der zu bewegen ist, um die Strömungsrate von abzugebendem
Kraftstoff zu steuern, wodurch die Steuerbarkeit des Drucks in einer
Speichervorrichtung wie beispielsweise einer Common-Rail sicher
gestellt wird.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist ein Kraftstoffdrucksteuergerät vorgesehen,
das für
Fahrzeug-Common-Rail-Dieselverbrennungsmotoren verwendet
werden kann. Das Kraftstoffdrucksteuergerät ist gestaltet, um den Druck
von Kraftstoff in einer Kraftstoffspeichervorrichtung zu steuern
und hat: (a) eine Kraftstoffpumpe, die arbeitet, um Kraftstoff mit
Druck zu beaufschlagen und der Kraftstoffspeichervorrichtung zuzuführen; (b)
ein Strömungsratensteuerventil,
das in der Kraftstoffpumpe eingebaut ist, wobei das Strömungsratensteuerventil
mit einem Solenoid, einer Feder und einem Spulenkörper ausgestattet
ist, wobei der Spulenkörper
durch einen Druck, der durch die Feder erzeugt wird, in einer ersten
Richtung vorgespannt wird, wenn sie mit Energie beaufschlagt ist,
wobei das Solenoid eine magnetische Kraft erzeugt, um den Spulenkörper in
einer zweiten Richtung entgegen gesetzt zu der ersten Richtung zu
bewegen, um eine Strömungsrate
des Kraftstoffs zu steuern, der von der Kraftstoffpumpe zu der Kraftstoffspeichervorrichtung
zugeführt
wird; (c) einen Drucksensor, der einen Druck des Kraftstoffs in der
Kraftstoffspeichervorrichtung misst, um ein Signal zu liefen, das
auf diesen hinweist; und (d) eine Steuervorrichtung, die gestaltet
ist, um in entweder einem Regelungsmodus oder einem Fehlfunktionswiederherstellungsmodus
zu arbeiten. Bei dem Regelungsmodus arbeitet die Steuervorrichtung,
um die Energiebeaufschlagung des Solenoids des Strömungsratensteuerventils
zu steuern, um den Druck des Kraftstoffs, der durch den Drucksensor
gemessen wird, in Übereinstimmung
mit einem Ziel-Druck zu bringen. Die Steuervorrichtung arbeitet
auch, um eine Abweichung des Drucks des Kraftstoffs, der durch den
Drucksensor gemessen wird, von dem Ziel-Druck zu beobachten, um
zu prüfen,
ob das Strömungsratensteuerventil
eine Fehlfunktion zeigt oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass das
Strömungsratensteuerventil
eine Fehlfunktion zeigt, tritt die Steuervorrichtung in den Fehlfunktionswiederherstellungsmodus
ein, um die Energiebeaufschlagung des Solenoids zu steuern, um den
Spulenkörper
des Strömungsratensteuerventils über einen
Gleichgewichtspunkt, an dem sich ein Maximalwert des Reibungswiderstands,
dem der Spulenkörper
ausgesetzt ist, ein Grad der magnetischen Kraft, die erzeugt wird,
wenn der Reibungswiderstand den Maximalwert hat, und der Druck,
der durch die Feder auf den Spulenkörper aufgebracht wird, im Gleichgewicht
befinden, um den Spulenkörper
zu arretieren, wodurch die Funktionsfähigkeit des Strömungsratensteuerventils
wiederhergestellt wird.
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In
dem bevorzugten Modus der Erfindung kann das Strömungsratensteuerventil von
einer normalerweise geschlossenen Art sein. In diesem Fall bestimmt
die Steuervorrichtung, wenn der Druck, der durch den Drucksensor
gemessen wird, größer als der
Ziel-Druck ist, dass das Strömungsratensteuerventils
Strömungsratensteuerventil
eine Fehlfunktion zeigt und verringert einen elektrischen Strom,
der zugeführt
wird, um das Solenoid auf einen gegebenen Wert mit Energie zu beaufschlagen,
der dazu benötigt
wird, die magnetische Kraft zu verringern, um den Spulenkörper über den
Gleichgewichtspunkt zu bewegen.
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Der
gegebene Wert ist vorzugsweise größer als Null. Dies verhindert
eine übermäßige Bewegung des
Spulenkörpers.
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Die
Kraftstoffpumpe führt
den Kraftstoff in einem gegebenen Zyklus zu. Die Länge der
Zeitdauer, für
die die Steuervorrichtung den elektrischen Strom auf den gegebenen
Wert verringert, ist kleiner als der gegebene Zyklus, wodurch der
nachteilige Effekt einer erzwungenen Veränderung der Position des Spulenkörpers auf
die Steuerbarkeit des Drucks von Kraftstoff in der Kraftstoffspeichervorrichtung
minimiert wird.
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In
dem Fall, dass das Steuerventil von der normalerweise geschlossenen
Art ist und der Druck des Kraftstoffs, der durch den Drucksensor
gemessen wird, kleiner als Ziel-Druck ist, bestimmt die Steuervorrichtung,
dass das Strömungsratensteuerventil eine
Fehlfunktion zeigt und erhöht
einen elektrischen Strom, der zugeführt wird, um das Solenoid mit
Energie zu beaufschlagen, auf einen gegebenen Wert, der benötigt wird,
um die magnetische Kraft zu verringern, um den Spulenkörper über den
Gleichgewichtspunkt zu bewegen.
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Wenn
herausgefunden wird, dass sich die Abweichung des Drucks des Kraftstoffs,
der durch den Drucksensor gemessen wird, von dem Ziel-Druck mit
der Zeit erhöht,
kann die Steuervorrichtung bestimmen, dass das Strömungsratensteuerventil
eine Fehlfunktion zeigt.
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Die
Steuervorrichtung kann gestaltet sein, um ein Stromzufuhrsteuersignal
eines gegebenen Arbeitszyklus zu erzeugen, um einen Zyklus zu steuern,
in dem einer elektrischer Strom zugeführt wird, um das Solenoid mit
Energie zu beaufschlagen.
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In
dem Regelungsmodus erzeugt die Steuervorrichtung das Stromzufuhrsteuersignal,
um einen Zyklus zu steuern, in dem der elektrische Strom zugeführt wird,
um das Solenoid mit Energie zu beaufschlagen, so dass der Druck
des Kraftstoffs, der durch den Drucksensor gemessen wird, in Übereinstimmung
mit dem Ziel-Druck gebracht wird. Wenn die Steuervorrichtung in
den Fehlfunktionswiederherstellungsmodus eingetreten ist, kann sie
den Arbeitszyklus des Stromzufuhrsteuersignals verändern, um den
Spulenkörper
des Strömungsratensteuerventils über den
Gleichgewichtspunkt zu bewegen.
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Wenn
die Steuervorrichtung in den Fehlfunktionswiederherstellungsmodus
eingetreten ist, kann sie alternativ dazu die Frequenz verändern, bei
der das Stromzufuhrsteuersignal erzeugt wird, um den Spulenkörper des
Strömungsratensteuerventils über den
Gleichgewichtspunkt zu bewegen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung ist aus der folgenden detaillierten Beschreibung
und den beigefügten Zeichnungen
der bevorzugten Ausführungsbeispiele der
Erfindung verständlich,
die allerdings nicht herangezogen werden sollten, um den Umfang
der Erfindung auf die dargelegten Ausführungsbeispiele zu beschränken, sondern
schlicht exemplarischer Natur sind und dem Verständnis dienen.
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1 ist
eine schematische Ansicht, die ein Maschinensteuersystem gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Querschnittsansicht, die einen Innenaufbau einer Kraftstoffpumpe
zeigt, die in dem Maschinensteuersystem der 1 verwendet
wird;
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3 ist
eine Längsschnittansicht,
die einen Innenaufbau eines Ansaugsteuerventils zeigt, das in der
Kraftstoffpumpe der 2 eingebaut ist;
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4(a) ist eine Ansicht, die einen Arbeitszyklus
eines Antriebssignals zum Energiebeaufschlagen eines Solenoids des
Ansaugsteuerventils der 3 zeigt;
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4(b) ist eine Ansicht, die eine Veränderung
des Stroms zeigt, der durch ein Solenoid des Ansaugsteuerventils
der 3 strömt;
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5(a1) ist eine Ansicht, die den Betrag von Strom
zeigt, der durch ein Solenoid des Ansaugsteuerventils der 3 in
einem Fall strömt,
in dem ein Ziel-Druck erhöht
ist und die Funktionsfähigkeit der
Bewegung des Ansaugsteuerventils infolge eines Anstiegs des Gleitwiderstands
verringert ist, dem ein Spulenkörper
des Ansaugsteuerventils ausgesetzt ist;
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5(b1) ist eine Ansicht, die den Betrag der Anhebung
eines Spulenkörpers
des Ansaugsteuerventils der 3 in einem
Fall zeigt, in dem ein Ziel-Druck erhöht ist und die Funktionsfähigkeit
der Bewegung des Ansaugsteuerventils infolge eines Anstiegs des
Gleitwiderstands verringert ist, dem ein Spulenkörper des Ansaugsteuerventils
ausgesetzt ist;
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5(c1) ist eine Ansicht, die eine Veränderung
des Drucks von Kraftstoff in einem Fall zeigt, in dem ein Ziel-Druck erhöht ist und
die Funktionsfähigkeit
der Bewegung des Ansaugsteuerventils infolge eines Anstiegs des
Gleitwiderstands verringert ist, dem ein Spulenkörper des Ansaugsteuerventils
ausgesetzt ist;
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5(a2) ist eine Ansicht, die den Betrag von Strom
zeigt, der durch ein Solenoid des Ansaugsteuerventils der 3 in
einem Fall strömt,
in dem die Funktionsfähigkeit
der Bewegung des Ansaugsteuerventils infolge eines Anstiegs des
Gleitwiderstands verringert ist, dem ein Spulenkörper des Ansaugsteuerventils
ausgesetzt ist, während
ein Ist-Druck des
Kraftstoffs in Übereinstimmung
mit einem fixierten Ziel-Druck gebracht wird;
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5(b2) ist eine Ansicht, die den Betrag der Anhebung
eines Spulenkörper
des Ansaugsteuerventils der 3 in einem
Fall zeigt, in dem die Funktionsfähigkeit der Bewegung des Ansaugsteuerventils
infolge eines Anstiegs des Gleitwiderstands verringert ist, dem
ein Spulenkörper
des Ansaugsteuerventils ausgesetzt ist, während ein Ist-Druck des Kraftstoffs
in Übereinstimmung
mit einem fixierten Ziel-Druck gebracht wird;
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5(c2) ist eine Ansicht, die für eine Veränderung des Drucks von Kraftstoff
in einem Fall zeigt, in dem die Funktionsfähigkeit der Bewegung des Ansaugsteuerventils
infolge eines Anstiegs des Gleitwiderstands verringert ist, dem
ein Spulenkörper
des Ansaugsteuerventils ausgesetzt ist, während ein Ist-Druck des Kraftstoffs
in Übereinstimmung
mit einem fixierten Ziel-Druck gebracht wird;
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6 ist
ein Flussdiagramm eines Drucksteuer-/Ventilprüfprogramms, das durch eine
elektronische Steuereinheit des Maschinensteuersystems der 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel der
Erfindung auszuführen
ist;
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7(a) ist eine Ansicht, die eine Veränderung
des Drucks von Kraftstoff in einer Common-Rail zeigt, die durch
eine elektronische Steuereinheit des Maschinensteuersystems der 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung gesteuert wird;
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7(b) ist eine Ansicht, die eine Veränderung
des Stroms zur Energiebeaufschlagung eines Ansaugsteuerventils zeigt,
die in der Veränderung des
Drucks resultiert, wie dies in der 7(a) dargestellt
ist;
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8 ist
ein Flussdiagramm eines Drucksteuer-/Ventilprüfprogramms, das durch eine
elektronische Steuereinheit des Maschinensteuersystems der 1 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel der
Erfindung auszuführen
ist;
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9(a) ist eine Ansicht, die eine Veränderung
des Drucks von Kraftstoff in einer Common-Rail zeigt, die durch
eine elektronische Steuereinheit des Maschinensteuersystems der 1 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung gesteuert wird;
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9(b) ist eine Ansicht, die eine Veränderung
des Stroms zur Energiebeaufschlagung eines Ansaugsteuerventils zeigt,
die in der Veränderung des
Drucks resultiert, wie dies in der 9(a) dargestellt
ist;
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9(c) ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Arbeitszyklus
eines Antriebssignals zur Energiebeaufschlagung eines Ansaugsteuerventils
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt;
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9(d) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der 9(a);
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10 ist
ein Flussdiagramm eines Drucksteuer-/Ventilprüfprogramms, das durch eine
elektronische Steuereinheit des Maschinensteuersystems der 1 gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel der
Erfindung auszuführen
ist;
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11(a) ist eine Ansicht, die einen Arbeitszyklus
eines Antriebssignals zur Energiebeaufschlagung eines Ansaugsteuerventils
zeigt, wie dies durch das Programm der 10 gesteuert
wird;
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11(b) ist eine Ansicht, die eine Veränderung
des Stroms zur Energiebeaufschlagung des Ansaugsteuerventils zeigt,
die aus einer Steuerung des Arbeitszyklus in der 11(a) entsteht;
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12 ist
ein Flussdiagramm eines Drucksteuer-/Ventilprüfprogramms, das durch eine
elektronische Steuereinheit des Maschinensteuersystems der 1 gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel der
Erfindung auszuführen
ist;
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13 ist
ein Flussdiagramm eines Drucksteuer-/Ventilprüfprogramms, das durch eine
elektronische Steuereinheit des Maschinensteuersystems der 1 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der
Erfindung auszuführen
ist;
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14 ist
ein Flussdiagramm eines Drucksteuer-/Ventilprüfprogramms, das durch eine
elektronische Steuereinheit des Maschinensteuersystems der 1 gemäß dem sechsten
Ausführungsbeispiel der
Erfindung auszuführen
ist; und
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15 ist
ein Flussdiagramm eines Drucksteuer-/Ventilprüfprogramms, das durch eine
elektronische Steuereinheit des Maschinensteuersystems der 1 gemäß dem siebten
Ausführungsbeispiel der
Erfindung auszuführen
ist.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen
in verschiedenen Ansichten auf gleiche Teile beziehen, und insbesondere
auf die 1 ist ein Maschinensteuersystem gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
gezeigt, das als ein Kraftstoffdrucksteuersystem für Common-Rail-Dieselverbrennungsmotoren
für z.B.
Automobile arbeitet.
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Das
Maschinensteuersystem hat eine Kraftstoffpumpe 14, eine
Common-Rail 16, Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 20 und
eine elektronische Steuereinheit (ECU) 30.
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Die
Kraftstoffpumpe 14 arbeitet, um Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 10 durch
einen Kraftstofffilter 12 zu pumpen und ihn zu der Common-Rail 16 zu
leiten. Die Common-Rail 16 arbeitet, um den Kraftstoff
bei einem ausgewählten
hohen Druck zu speichern und ihn anschließend mit einer gesteuerten
Zeitsteuerung durch die Hochdruckkraftstoffkanäle 18 den Einspritzvorrichtungen 20 zuzuführen. Die
Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 20 sind z.B. jeweils einzeln
für jeden
von vier Zylindern in einem Dieselverbrennungsmotor (nicht gezeigt)
eingebaut.
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Das
Maschinensteuersystem hat auch einen Kraftstoffdrucksensor 22,
einen Kurbelwinkelsensor 26, einen Gaspedalpositionssensor 28 etc.
Der Kraftstoffdrucksensor 22 arbeitet, um den Druck von Kraftstoff
in der Common-Rail 16 zu messen und ein Signal, das auf
diesen hinweist, an die ECU 30 auszugeben. Der Kurbelwinkelsensor 26 arbeitet,
um die Winkelposition einer Kurbelwelle 24 des Dieselverbrennungsmotors
zu messen und ein Signal, das auf diese hinweist, an die ECU 30 auszugeben.
Der Gaspedalpositionssensor 28 arbeitet, um einen Kraftaufwand
eines Fahrers auf oder die Position eines Gaspedals der Maschine
zu messen, die eine Anforderung eines Fahrers zum Beschleunigen
der Maschine darstellt, und ein Signal an die ECU 30 ausgibt, das
auf diese hinweist.
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Die
ECU 30 ist mit einem Mikrocomputer ausgestattet und arbeitet,
um die Ausgaben der Sensoren 26, 28 etc. zu beobachten,
um eine Abgabe des Dieselverbrennungsmotors zu steuern. Insbesondere
arbeitet die ECU 30, um den Betrieb der Kraftstoffpumpe 14 zu
steuern, um den Druck des Kraftstoffs in der Common-Rail 16,
der durch den Kraftstoffdrucksensor 22 gemessen wird, in Übereinstimmung
mit einem gewählten
Ziel-Druck in einen Regelungsmodus zu bringen.
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Die 2 zeigt
einen Innenaufbau der Kraftstoffpumpe 14.
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Die
Kraftstoffpumpe 14 besteht im Wesentlichen aus einer Förderpumpe 40,
einer Hochdruckpumpe 50 und einem Ansaugsteuerventil 60.
Die Förderpumpe 40 arbeitet,
um den Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 10 zu pumpen.
Die Hochdruckpumpe 50 arbeitet, um den Kraftstoff, der
durch die Förderpumpe 40 gepumpt
wurde, mit Druck zu beaufschlagen und ihn abzugeben. Das Ansaugsteuerventil 60 arbeitet,
um den Kraftstoff, der durch die Hochdruckpumpe 50 gefördert wurde,
auf eine gesteuerte Menge einzustellen. Insbesondere arbeitet das
Ansaugsteuerventil 60 als ein Strömungsratensteuerventil, um
die Strömungsrate
des in die Hochdruckpumpe 50 gesaugten Kraftstoffs zu regeln,
wodurch die Strömungsrate
des Kraftstoffs gesteuert wird, der aus der Hochdruckpumpe 50 zu
der Common-Rail 16 abzugeben ist.
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Die
Förderpumpe 40 ist
durch eine typische Trochoidenpumpe ausgeführt, die als eine Niederdruckpumpe
gestaltet ist und durch ein Drehmoment einer Antriebswelle 41 angetrieben
wird, um den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 10 durch
einen Einlass 42 anzusaugen, um ihn zu der Hochdruckpumpe 50 zu
leiten. Die Antriebswelle 41 wird der Drehung der Kurbelwelle 24 des
Dieselverbrennungsmotors folgend gedreht.
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Die
Kraftstoffpumpe 14 hat auch ein Regelventil 43,
das arbeitet, um eine Fluidverbindung zwischen einer Auslassseite
und einer Einlassseite der Förderpumpe 40 einzurichten,
wenn der Druck von aus der Förderpumpe 40 abgegebenem
Kraftstoff ein gegebenes oberes Niveau überschreitet, wodurch der aus
der Förderpumpe 40 abgegebene
Kraftstoff unter dem oberen Niveau gehalten wird.
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Das
Ansaugsteuerventil 60 arbeitet, um die Strömungsrate
von Kraftstoff zu steuern, der aus der Förderpumpe 40 durch
einen Kraftstoffweg 44 in die Hochdruckpumpe 50 gesaugt
wird.
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Die
Hochdruckpumpe 50 ist durch eine Kolbenpumpe ausgeführt, die
gestaltet ist, um den aus dem Ansaugsteuerventil 60 zugeführten Kraftstoff
mit Druck zu beaufschlagen und ihn abzugeben. Die Hochdruckpumpe 50 ist
aus Kolben 51, einer Druckkammer 52, einem Ansaugventil 53 und
einem Übergabeventil 54 gemacht.
Die Kolben werden durch die Antriebswelle 41 hin und her
bewegt, um das Volumen der Druckkammer 52 zu verändern. Das
Ansaugventil 52 arbeitet, um eine Fluidverbindung zwischen
der Druckkammer 52 und der Förderpumpe 40 einzurichten
oder zu blockieren. Das Übergabeventil 54 arbeitet,
um eine Fluidverbindung zwischen der Druckkammer 52 und
der Common-Rail 16 einzurichten.
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Die
Kolben 51 werden durch Federn 57 in konstante
Anlage an einen Nockenring 56 gedrängt, der an dem Umfang einer
exzentrischen Nocke 55 gesetzt ist. Die Drehung der Antriebswelle 41 bringt den
Nockenring 56 dazu, sich exzentrisch zu drehen, um die
Kolben 51 zwischen dem oberen und dem unteren Todpunkt
sequenziell hin und her zu bewegen. Wenn jeder der Kolben 51 nach
unten (das heißt
bei einer Betrachtung der Zeichnung nach innen) zu dem unteren Todpunkt
bewegt wird, so dass der Druck in der Druckkammer 52 fällt, wird
dies das Übergabeventil 54 dazu
bringen, geschlossen zu werden, und das Ansaugventil 43 dazu,
geöffnet
zu werden. Dies führt
dazu, dass der Kraftstoff von der Förderpumpe 40 durch
das Ansaugsteuerventil 60 in die Druckkammer 52 geschickt
wird. Im Gegensatz dazu bringt es, wenn jeder der Kolben 51 nach
oben (das heißt
bei einer Betrachtung der Zeichnung nach außen) zu dem oberen Todpunkt
bewegt wird, so dass der Druck in der Druckkammer 52 ansteigt,
verursacht, das Ansaugventil 53 dazu, geschlossen zu werden. Wenn
der Druck in der Druckkammer 52 ein gegebenes Niveau erreicht,
bringt dies das Übergabeventil 54 dazu,
geöffnet
zu werden, so dass der Kraftstoff, der in der Druckkammer 52 mit
Druck beaufschlagt wurde, zu der Common-Rail 16 geleitet
wird.
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Die 3 zeigt
einen Innenaufbau des Ansaugsteuerventils 60. Das Ansaugsteuerventil 60 ist von
der normalerweise geschlossenen Art und ist mit einem Solenoid 68 ausgestattet.
Insbesondere dann, wenn das Solenoid 68 nicht mit Energie
beaufschlagt ist, wird das Ansaugsteuerventil 60 in einem
vollständig
geschlossenen Zustand gehalten. Wenn ein Antriebsstrom, der auf
das Solenoid 68 aufgebracht wird, erhöht wird, bringt dies das Ansaugsteuerventil 60 dazu,
eine Schnittfläche
eines Strömungswegs
zu erhöhen,
durch den der Kraftstoff aus der Förderpumpe 40 gesaugt
wird und zu der Hochdruckpumpe 50 abgegeben wird.
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Das
Ansaugsteuerventil 60, das in den Zeichnungen klar gezeigt
ist, hat einen Zylinder 61, einen Spulenkörper 62,
ein Gehäuse 67 und
einen Anschluss 69. In den Zylindern 61 ist der
Spulenkörper 62 angeordnet,
um in deren axialen Richtung (das heißt in deren Längsrichtung)
gleitfähig
zu sein. Der Spulenkörper 62 hat
in sich einen Kraftstoffeinlassweg 63 ausgebildet, der
sich in der Längsrichtung
des Spulenkörpers 62 erstreckt.
Der Spulenkörper 62 hat
in sich auch eine Vielzahl von Strömungswegen 64 ausgebildet,
die sich radial zu dem Spulenkörper 62 erstrecken.
Der Zylinder 61 hat eine Vielzahl von Strömungswegen 65.
Der Spulenkörper 62 wird
durch den Druck, der durch die Feder 66 erzeugt wird, bei
einer Betrachtung der Zeichnung nach links gedrängt.
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Das
Gehäuse 67 ist
an dem Zylinder 61 gesichert. Das Solenoid 68 ist
in einer ringförmigen Kammer
angeordnet, die zwischen dem Zylinder 61 und dem Gehäuse 67 definiert
ist. Das Solenoid 68 soll durch die ECU 30 durch
den Anschluss 69 mit Energie beaufschlagt werden.
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Wenn
das Solenoid 68 mit Energie beaufschlagt ist, wird es eine
magnetische Anziehung erzeugen, um den Spulenkörper 62 in sich zu
ziehen, wodurch der Spulenkörper 62 dazu
gebracht wird, gegen der Druck der Feder 66 bewegt zu werden,
um eine Öffnungsfläche zwischen
den Strömungswegen 64 und 65 zu
vergrößern (das
heißt
der Grad der Öffnung
des Ansaugsteuerventils 60). Der Grad der Öffnung des Ansaugsteuerventils 60 ist
als eine Funktion eines Zielwerts des Antriebsstroms bestimmt, der auf
das Solenoid 68 aufgebracht wird. Je größer solch ein Wert ist, desto
größer wird
der Grad der Öffnung
des Ansaugsteuerventils 60. Die 3 zeigt das
Ansaugsteuerventil 60, das in die geschlossene Position
gebracht ist, um die Fluidverbindung zwischen den Strömungswegen 65 des
Zylinders 61 und den Strömungswegen 64 des
Spulenkörpers 62 zu blockieren,
so dass die Zufuhr von Kraftstoff, der an dem Einlass des Ansaugsteuerventils 60 eingetreten ist,
zu der Hochdruckpumpe 50 durch die Strömungswege 64 und 65 abgeschnitten
ist.
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Die
ECU 30 gibt ein Antriebssignal bei einer ausgewählten Frequenz
in der Form einer Abfolge von Impulsen an einen Solenoidtreiber
aus und steuert den Arbeitszyklus (bzw. den Betriebszyklus) des Antriebssignals,
um den auf das Solenoid 68 aufgebrachten Strom in Übereinstimmung
mit einem ausgewählten
Zielwert zu bringen. Wie dies in den 4(a) und 4(b) gezeigt ist, arbeitet die ECU 30 insbesondere,
um den Mittelwert des Stroms (der im Folgenden auch als ein Mittelstrom
bezeichnet wird), der durch das Solenoid 68 strömt, in Übereinstimmung
mit dem Zielwert in einem Betriebszyklussteuermodus zu bringen.
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Die
Erfinder dieser Anmeldung haben herausgefunden, dass eine Erhöhung der
mechanischen Abnutzung des Innenumfangs des Zylinders 61 oder
des Spulenkörpers 62 mit
der Alterung des Ansaugsteuerventils 60 zu einer Erhöhung des
mechanischen Widerstands (das heißt des Reibungswiderstands)
führt,
dem der Spulenkörper 62 ausgesetzt
ist, wenn er in dem Zylinder 61 gleitet (was im Folgenden
auch als ein Gleitwiderstand bezeichnet wird). Die Erfinder haben
auch herausgefunden, dass der Fortschritt der vorstehend genannten
Abnutzung zu Abriebspänen
zwischen dem Innenumfang des Zylinders 61 und des Spulenkörpers 62 führen wird,
die eine wesentlich kleinere Größe als ein Spalt
zwischen diesen haben, wodurch verursacht wird, dass anfänglich das
Phänomen
auftritt, dass sich eine Gleitbewegung des Spulenkörpers 62 in
einer Richtung verlangsamt, in der der elastische Druck durch die
Feder 66 auf den Spulenkörper 62 ausgeübt wird,
das heißt,
dass ein Ist-Druck des Kraftstoffs in der Common-Rail 16,
der in den 5(a1) bis 5(c2) dargestellt
ist, den Zielwert überschreitet.
Die 5(a1) und 5(a2) zeigen jeweils
eine Variation des Mittelstroms, der durch das Solenoid 68 strömt. Die 5(b1) und 5(b2) zeigen
jeweils den Betrag der Anhebung des Spulenkörpers 62, bei dem
der Betrag der Anhebung dann, wenn das Ansaugsteuerventil 60 vollständig geschlossen
ist oder nicht mit Energie beaufschlagt ist, als null (0) definiert
ist. Die 5(c1) und 5(c2) zeigen
jeweils eine Schwankung des Ist-Drucks
des Kraftstoffs in der Common-Rail 16. In jeder der 5(a1) und 5(a2) stellt
eine durchgezogene Linie einen elektrischen Strom dar, der tatsächlich durch
das Solenoid 68 strömt.
Eine gestrichelte Linie stellt einen elektrischen Strom dar, der
dazu benötigt wird,
den Ist-Druck in
der Common-Rail 16 in Übereinstimmung
mit dem Zielwert zu bringen. In jeder der 5(b1) und 5(b2) stellt eine durchgezogene Linie einen Ist-Betrag
der Anhebung des Spulenkörpers 62 dar.
Eine gestrichelte Linie stellt den Betrag der Anhebung des Spulenkörpers 62 dar,
der dazu benötigt
wird, den Ist-Druck in der Common-Rail 16 in Übereinstimmung
mit dem Zielwert zu bringen. In jeder der 5(c1) und 5(c2) stellt eine durchgezogene Linie eine Schwankung
des Drucks von Kraftstoff in der Common-Rail 16 dar. Eine gestrichelte
Linie stellt eine Schwankung des Zielwerts in der Common-Rail 16 dar.
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Die 5(a1), 5(b1) und 5(c1) zeigen den Fall, in dem, wenn der Zielwert
des Drucks in der Common-Rail 16 erhöht ist, die Funktionsfähigkeit
des Spulenkörpers 62 infolge
eines Anstieg seines Gleitwiderstands verringert ist. Insbesondere
zu dem Zeitpunkt, an dem der Betrag der Anhebung des Spulenkörpers 62 den
Wert überschreitet,
der dafür benötigt wird,
den Ist-Druck in der Common-Rail 16 in Übereinstimmung mit dem Zielwert
zu bringen, ist der Spulenkörper 62 infolge
eines Anstiegs des Gleitwiderstands blockiert, wodurch verursacht
wird, dass der Ist-Druck in der Common-Rail 16 über den
Zielwert hinaus ansteigt. In dem Regelungsmodus wird der dem Solenoid 68 zuzuführende Strom
basierend auf einer Differenz zwischen dem Ist-Druck in der Common-Rail 16 und
dem Zielwert verringert. Wenn solch ein Strom um einen Betrag a
verringert wird und einen Wert A erreicht, der den Spulenkörper 62 dazu
bringt, durch den elastischen Druck, der durch die Feder 66 erzeugt
wird, zurück
in die Ausgangsposition gebracht zu werden, beginnt der Spulenkörper 62 damit,
sich zu bewegen. Mit anderen Worten kann die Blockierung des Spulenkörpers 62 durch
das Verringern der magnetischen Anziehung, die durch das Solenoid 68 erzeugt
wird, frei gegeben werden, um den elastischen Druck, der durch die
Feder 66 auf den Spulenkörper 62 aufgebracht
wird, relativ zu dieser zu erhöhen,
um den Spulenkörper 62 über einen Gleichgewichtspunkt
zu bewegen, der eine Position des Spulenkörpers 62 ist, an der
der Gleitwiderstand maximiert ist, dem der Spulenkörper 62 ausgesetzt ist,
oder mit anderen Worten ein Maximalwert des Gleitwiderstands, ein
Grad der magnetischen Anziehung, die erzeugt wird, wenn der Gleitwiderstand
den Maximalwert hat, und der elastische Druck, der auf den Spulenkörper 62 ausgeübt wird,
ausbalanciert sind, um den Spulenkörper 62 vor einer
Bewegung zu blockieren.
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Die 5(a2), 5(b2) und 5(c2) zeigen den Fall, in dem, wenn der Ist-Druck
in der Common-Rail 16 in Übereinstimmung mit dem fixierten Zielwert
gebracht wird, die Funktionsfähigkeit
des Spulenkörpers 62 infolge
eines Anstiegs seines Gleitwiderstands verringert ist. Vor solch
einem Ereignis wird der Strom, der durch das Solenoid 68 strömt, erhöht und dann
zyklisch in dem Betriebszyklussteuermodus verringert, so dass der
Betrag der Anhebung des Spulenkörpers 62 oszilliert,
so dass er einen Mittelwert hat, der dazu benötigt wird, den Ist-Druck in
der Common-Rail 16 in Übereinstimmung
mit dem Zielwert zu bringen. Wenn der Betrag der Anhebung des Spulenkörpers 62 bei
einem Maximalwert blockiert ist, findet man heraus, dass die Funktionsfähigkeit
des Ansaugsteuerventils 60 verringert wurde.
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In
jedem Fall kann die Funktionsfähigkeit
des Spulenkörpers 62 zurück gewonnen
werden, indem der Strom, der durch das Solenoid 68 strömt, auf
den Wert A verringert wird, was den Spulenkörper 62 dazu bringt,
durch den elastischen Druck, der durch die Feder 66 erzeugt
wird, zurück
zu der Ausgangsposition durch den Gleichgewichtspunkt zurückgeführt zu werden,
bei dem der Maximalwert des Gleitwiderstands, der Grad der magnetischen
Anziehung, die erzeugt wird, wenn der Gleitwiderstand den Maximalwert
hat, und der elastische Druck, der auf den Spulenkörper 62 ausgeübt wird,
im Gleichgewicht sind, um den Spulenkörper 62 gegen eine
Bewegung zu versperren. Dies kann in dem Regelungsmodus durch die
ECU 30 automatisch erfolgen, es braucht allerdings normalerweise
eine lange Zeit, um den Strom auf den Wert A zu verringern, was
zu einer übermäßigen Erhöhung des
Ist-Druck in der Common-Rail 16 über den Zielwert hinaus führen kann.
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Um
das vorstehend genannte Problem abzumildern, ist die ECU 30 gestaltet,
um eine Differenz zwischen dem Ist-Druck in der Common-Rail 16 und dem
Zielwert zu beobachten, um zu bestimmen, ob die Funktionsfähigkeit
des Spulenkörpers 62 infolge eines
Anstiegs seines Gleitwiderstands verringert wurde oder nicht. Wenn
bestimmt wird, dass eine solche Fehlfunktion aufgetreten ist, unterbricht
die ECU 30 den Regelungsmodus und tritt dann in einen Fehlfunktionswiederherstellungsmodus
ein, um den Betrag des Stroms zu verringern, der dem Solenoid zuzuführen ist,
um ihn schnell auf den Wert A zu bringen.
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Die 6 ist
ein Flussdiagramm einer Abfolge von logischen Schritten oder eines
Programms, das durch die ECU 30 auszuführen ist, um den Druck von
Kraftstoff in der Common-Rail 16 zu steuern, das Ansaugventil 60 zu
prüfen
und eine Fehlfunktion des Ansaugsteuerventils 60 zu beheben.
Dieses Programm ist in einem identischen Zyklus mit dem auszuführen, in
dem die Kraftstoffpumpe 14 den Kraftstoff abgibt.
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Nach
dem Eintritt in das Programm geht die Routine weiter zu dem Schritt 10,
bei dem eine Ziel-Menge von Kraftstoff, der durch die Kraftstoffreinspritzvorrichtungen 20 einzuspritzen
ist (wird im Folgenden auch als eine Ziel-Einspritzmenge bezeichnet), und die
Geschwindigkeit der Maschine, die durch den Kurbelwinkelsensor 26 gemessen
wird, um einen Zielkraftstoffdruck PFIN in der Common-Rail 16 zu
bestimmen.
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Die
Routine geht weiter zu dem Schritt 12, bei dem ein Ist-Druck NPC von Kraftstoff
in der Common-Rail 16 durch Abfragen einer Ausgabe des Kraftstoffsensors 22 bestimmt
wird. Die Routine geht weiter zu dem Schritt 14, bei dem
ein Ziel-Strom, der dem Ansaugsteuerventil 60 zuzuführen ist,
um das Solenoid 68 mit Energie zu beaufschlagen, um den Ist-Druck
NPC in Übereinstimmung
mit dem Zielwert PFIN in dem Regelungsmodus zu bringen, basierend auf
einer Differenz zwischen dem Ist-Druck NPC und dem Ziel-Druck PFIN
bestimmt wird. Im Übrigen
ist die ECU 30 vorteilhafter Weise gestaltet, um einen PI-(proportional-
plus integral-)Steueralgorithmus
zu verwenden und eine Proportional- und eine Integralverstärkung basierend
auf der Differenz zwischen dem Ist-Druck NPC und dem Ziel-Druck
PFIN zu berechnen, um den Ist-Strom zu bestimmen. Die ECU 30 kann
auch eine Vorwärtsverstärkung (feedforward gain)
verwenden, die basierend auf Veränderungen der
Ziel-Einspritzmenge und des Ziel-Drucks PFIN bestimmt wird, um den
Ziel-Strom zu bestimmen.
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Die
Routine geht weiter zu dem Schritt 16, bei dem bestimmt
wird, ob die Länge
der Zeitdauer, in der ein Absolutwert einer Differenz zwischen dem Ziel-Druck
PFIN und dem Ist-Druck
NPC größer als ein
gegebener Wert D gehalten wird, eine vorausgewählte Zeitdauer überschreitet
oder nicht. Diese Bestimmung wird zur Bestimmung durchgeführt, ob
die Funktionsfähigkeit
des Ansaugsteuerventils 60 (das heißt des Spulenkörpers 62)
infolge eines Anstiegs des Gleitwiderstands verringert wurde oder
nicht. Der Grund, warum der Absolutwert der Differenz zwischen dem
Ziel-Druck PFIN und dem Ist-Druck NPC bei der Prüfung des Betriebs des Ansaugsteuerventils 60 verwendet
wird, obwohl das Ansaugsteuerventil 60 von einer normalerweise
geschlossenen Art ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, so dass
das Absenken seiner Funktionsfähigkeit
als Grund dafür
betrachtet wird, dass der Ist-Druck NPC den Ziel-Druck überschreitet,
ist der, dass das Programm der 6 für Ansaugsteuerventile
der normalerweise geöffneten
Art verfügbar
gemacht wird. Insbesondere in dem Fall, in dem das Ansaugsteuerventil 60 als
die normalerweise offene Art gestaltet ist, soll die Bewegung des
Spulenkörpers 62 durch
die Feder 66 den Druck in der Common-Rail 16 anheben,
so dass das Absenken der Funktionsfähigkeit des Spulenkörpers 62 den Ist-Druck
NPC in der Common-Rail 16 dazu bringt, unter den Ziel-Druck
PFIN zu fallen.
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Wenn
eine positive Antwort (JA) bei dem Schritt 16 erhalten
wird, geht die Routine weiter zu dem Schritt 32, bei dem
bestimmt wird, ob eine Differenz zwischen dem Ist-Druck NPC, der
bei dem Schritt 12 erhalten wird, und dem Ziel-Druck PFIN, der bei
dem Schritt 10 erhalten wird, (das heißt PFIN – NPC) negativ ist oder nicht.
Diese Bestimmung erfolgt zur Bestimmung, dass der Ist-Druck NPC über oder
unter dem Ziel-Druck PFIN liegt. Wenn eine positive Antwort (JA)
erhalten wird, die bedeutet, dass der Ist-Druck NPC über dem
Ziel-Druck PFIN liegt, geht die Routine weiter zu dem Schritt 36,
in dem der Betrag α,
um den der dem Ansaugsteuerventil 60 zuzuführende Ziel-Strom
auf den Wert A in der 5(a1) verringert
werden soll, positiv eingestellt wird. Insbesondere wird ein Absolutwert
des Betrags a, der in 5(a1) dargestellt
ist, als der Betrag α bestimmt.
Alternativ dazu geht, wenn eine negative Antwort (NEIN) bei dem
Schritt 32 erhalten wird, die Routine weiter zu dem Schritt 34,
bei dem der Betrag α negativ
eingestellt wird. Insbesondere wird der Absolutwert des Betrags
a × (–1) als
der Betrag α eingestellt.
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Nach
dem Schritt 34 oder 36 geht die Routine weiter
zu dem Schritt 18, bei dem der Ist-Strom, der dem Ansaugventil 60 zuzuführen ist,
um den Betrag α verringert,
um den Spulenkörper 62 über den Gleichgewichtspunkt
zu bewegen, um die Funktionsfähigkeit
des Ansaugsteuerventils 60 wiederherzustellen. Insbesondere
dann, wenn der Ist-Druck NPC höher
als der Ziel-Druck PFIN ist (das heißt JA bei dem Schritt 32),
wird der Ziel-Strom verringert. Alternativ dazu wird, wenn der Ist-Druck
NPC niedriger als der Ziel-Druck
PFIN ist (das heißt
NEIN bei dem Schritt 32), der Ziel-Strom erhöht. Es wird
angemerkt, dass ein Wert, der durch Subtrahieren des Betrags α von dem
Ziel-Strom erhalten wird, vorteilhafter Weise über Null (0) gehalten wird.
Zusätzlich
wird die Zeitdauer T auf null (0) voreingestellt, um einen Fehler bei
einer Ermittlung einer positiven Antwort (JA) bei dem Schritt 16 zu
vermeiden, obwohl die Funktionsfähigkeit
des Ansaugsteuerventils 60 bereits durch das Verringern
oder das Erhöhen
des Ziel-Stroms, der
dem Ansaugsteuerventil 60 zuzuführen ist, wiederhergestellt
wurde.
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Wenn
eine negative Antwort (NEIN) bei dem Schritt 16 erhalten
wird, oder nach dem Schritt 18 geht die Routine weiter
zu dem Schritt 20, bei dem der Ziel-Strom in einen Betriebszyklus
H des Antriebssignals umgewandelt wird, das eine Zufuhr von Strom
zu dem Solenoid 68 steuert. Je größer der Ziel-Strom ist, desto
größer wird
der Betriebszyklus H ausgewählt.
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Nach
dem Schritt 20 endet die Routine.
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Die 7(a) und 7(b) zeigen
Veränderungen
des Drucks von Kraftstoff in der Common-Rail 16 und einen
dem Ansaugsteuerventil 60 zugeführten Strom. In der 7(a) stellt eine durchgezogene Linie einen Ist-Druck
des Kraftstoffs in der Common-Rail 16 dar. Eine gestrichelte
Linie mit abwechselnden kurzen und langen Strichen stellt einen Ziel-Druck
des Kraftstoffs in der Common-Rail 16 dar. In der 7(b) stellt eine durchgezogene Linie den Strom
dar, der tatsächlich
durch das Solenoid 68 des Ansaugsteuerventils 60 strömt. Eine
gestrichelte Linie mit wechselnden kurzen und langen Strichen stellt
den Ziel-Strom dar,
der dem Solenoid 68 zuzuführen ist.
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Zu
einem Zeitpunkt t1, wenn bestimmt wird, dass die Zeitdauer, in der
der Absolutwert der Differenz zwischen dem Ziel-Druck PFIN und dem Ist-Druck
NPC größer als
der gegebene Wert d gehalten wird, die Zeitdauer T überschritten
hat, arbeitet die ECU 30, um den Ziel-Strom durch den gegebenen
Betrag α zu
verringern, um den Spulenkörper 62 über den
Gleichgewichtspunkt zu bewegen. Dieser Vorgang wird bei einem Intervall
von 180° CA
(Kurbelwinkel) identisch mit dem Zyklus ausgeführt, in dem die Kraftstoffpumpe 14 den
Kraftstoff abgibt. Danach beobachtet die ECU 30 die Wiederherstellung des
Nachführens
des Ist-Drucks NPC zu dem Ziel-Druck PFIN. Bei diesem Beispiel wird
die Fähigkeit
des Ansaugsteuerventils 60 wiederhergestellt, den Ist-Druck
NPC in Übereinstimmung
mit dem Ziel-Druck PFIN zu bringen, indem der Ziel-Strom, der dem
Ansaugsteuerventil 60 zuzuführen ist, einmal verringert
wird.
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Das
Maschinensteuersystem, das vorstehend beschrieben ist, bietet die
folgenden Vorteile.
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Die
ECU 30 arbeitet, um das Ansaugsteuerventil 60 basierend
auf einer Abweichung des Ist-Drucks in der Common-Rail 16 von
dem Ziel-Druck zu prüfen.
Wenn bestimmt wird, dass das Ansaugsteuerventil 60 im Betrieb
einen Fehler erzeugt hat, verringert oder erhöht die ECU 30 den Ziel-Strom,
der dem Ansaugsteuerventil 60 zuzuführen ist, um den Spulenkörper 62 über den
Gleichgewichtspunkt zu bewegen. Dies stellt die Steuerfähigkeit
des Drucks von Kraftstoff in der Common-Rail 16 unabhängig von
der Alterung des Ansaugsteuerventils 60 sicher.
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Wenn
der Fehler im Betrieb des Ansaugsteuerventils 60 behoben
ist, indem der Ziel-Strom verringert wird, wird der größer als
null (0) gehalten, wodurch eine übermäßige Bewegung
des Spulenkörpers 62 verhindert
wird.
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Die
Zeitdauer, für
die der Ziel-Strom verringert oder erhöht wird und bei einem niedrigeren
oder höheren
Niveau gehalten wird, wird als geringer als oder gleich wie der
Zyklus gewählt,
in dem die Kraftstoffpumpe 14 den Kraftstoff abgibt, wodurch
der nachteilige Effekt einer erzwungenen Veränderung der Position des Spulenkörpers 62 auf
die Steuerfähigkeit
des Drucks von Kraftstoffs in der Common-Rail 16 minimiert
wird.
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Die
Verwendung des Absolutwerts einer Differenz zwischen dem Ziel-Druck
PFIN und dem Ist-Druck NPC ermöglicht
das Prüfen
des Ansaugsteuerventils 60 unabhängig davon, ob es von einer normalerweise
geöffneten
Art, bei der der Ist-Druck NPC
unerwünschter
Weise niedriger als der Ziel-Druck ist, oder von einer normalerweise
geschlossenen Art ist, bei der der Ist-Druck NPC unerwünschter
Weise höher
als der Ziel-Druck ist.
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Die
ECU 30 ist gestaltet, um die Position des Ansaugsteuerventils 60 in
dem Arbeitszyklussteuermodus zu steuern, wodurch eine Vereinfachung
der Funktion der Energiebeaufschlagung des Solenoids 68 ermöglicht wird.
Im Übrigen
wird der Spulenkörper 62 sogar
dann gesteuert, wenn die aus der Kraftstoffpumpe 14 abzugebende
Kraftstoffmenge konstant gehalten wird, um ein Oszillieren synchron
mit dem Betriebszyklus des Antriebssignals fortzuführen, das eine
Zufuhr von Strom zu dem Solenoid 68 steuert. Die Oszillation
des Spulenkörpers 62 wird
mit einem Anstieg des Gleitwiderstands verlangsamt, was zu einer
Verringerung der Funktionsfähigkeit
des Ansaugsteuerventils 60 führt, die allerdings durch den vorstehend
gezeigten Betrieb der ECU 30 wiederhergestellt wird.
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Die 8 ist
ein Flussdiagramm eines durch die ECU 30 auszuführenden
Programms, um den Druck in der Common-Rail 16 zu steuern,
das Ansaugsteuerventil 60 zu prüfen und eine Fehlfunktion von
diesem gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zu beheben. Dieses Programm soll in einem Zyklus ausgeführt werden,
der identisch mit dem ist, in dem die Kraftstoffpumpe 14 den
Kraftstoff abgibt. Dieselben Schrittnummern, die in der 6 verwendet
werden, bezeichnen dieselben Vorgänge.
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Nachdem
eine Abfolge von Vorgängen
fertig gestellt ist, die identisch mit denen bei den Schritten 10, 12 und 14 in
der 6 sind, geht die Routine weiter zu dem Schritt 20,
bei dem der Ziel-Strom, der bei dem Schritt 14 erhalten
wurde, in den Betriebszyklus H des Antriebssignals umgewandelt wird,
das eine Zufuhr von Strom in dem Solenoid 68 steuert. Je
größer der
Ziel-Strom ist, desto größer wird
der Betriebszyklus H ausgewählt.
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Die
Routine geht dann weiter zu dem Schritt 16, bei dem bestimmt
wird, ob die Länge
der Zeitdauer, für
die der Absolutwert einer Differenz zwischen dem Ziel-Druck PFIN
und dem Ist-Druck NPC größer als
der Wert d gehalten wird, die Zeitdauer T überschreitet oder nicht.
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Wenn
eine positive Antwort (JA) bei dem Schritt 16 erhalten
wird, geht die Routine weiter zu dem Schritt 32, bei dem
bestimmt wird, ob eine Differenz zwischen dem Ist-Druck NPC, der
bei dem Schritt 12 erhalten wurde, und dem Ziel-Druck PFIN, der bei
dem Schritt 10 erhalten wurde, (das heißt PFIN – NPC) negativ ist oder nicht.
Wenn eine positive (JA) erhalten wurde, was bedeutet, dass der Ist-Druck NPC über dem
Ziel-Druck PFIN liegt, geht die Routine weiter zu dem Schritt 39,
bei dem ein Betrag b positiv eingestellt wird, um den jeder der
Betriebszyklen H des Antriebssignals verkürzt ist, um den Ziel-Strom
für das
Rückgewinnen
des Betriebs des Ansaugsteuerventils 60 zu verringern.
Insbesondere wird ein Absolutwert des Betrags b als ein Betrag β bestimmt.
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Alternativ
dazu geht, wenn eine negative Antwort (NEIN) ermittelt wird, die
Routine weiter zu dem Schritt 37, bei dem der Betrag b
negativ eingestellt wird. Insbesondere wird der Absolutwert des Betrags
b × (–1) als
der Betrag β bestimmt.
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Nach
dem Schritt 37 oder 39 geht die Routine weiter
zu dem Schritt 22, bei dem eine gegebene Anzahl s von Betriebszyklen
H jeweils um den Betrag β verringert
werden, der bei dem Schritt 37 oder 39 bestimmt
wurde. Die Anzahl s entspricht einer Länge einer Zeitdauer, für die der
dem Solenoid zuzuführende
Ziel-Strom niedrig oder hoch genug gehalten wird, um die Steuerfähigkeit
der Bewegung des Spulenkörpers 62 zurückzugewinnen.
Die Anzahl s ist vorzugsweise so klein wie möglich.
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Wenn
eine negative Antwort (NEIN) bei dem Schritt 16 oder nach
dem Schritt 22 erhalten wird, geht die Routine weiter zu
dem Schritt 24, bei dem das Antriebssignal des Betriebszyklus
H, das bei dem Schritt 20 oder 22 bestimmt wurde,
an das Ansaugsteuerventil 60 ausgegeben wird. Nach dem Schritt 24 endet
die Routine.
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Die 9(a) bis 9(d) veranschaulichen eine Änderung
des Drucks von Kraftstoff in der Common-Rail 16 und die
Steuervorgänge
der ECU 30 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, das vorstehend beschrieben
ist. In der 9(a) stellt eine durchgezogene
Linie den Ist-Druck von Kraftstoff in der Common-Rail 16 dar.
Eine gestrichelte Linie mit abwechselnden langen und kurzen Strichen
stellt den Ziel-Druck des Kraftstoffs in der Common-Rail 16 dar. In
der 9(b) stellt eine durchgezogene
Linie den Strom dar, der tatsächlich
durch das Solenoid 68 des Ansaugsteuerventils 60 strömt. Eine
gestrichelte Linie mit abwechselnden kurzen und langen Strichen stellt
den Ziel-Strom dar,
der dem Solenoid 68 zuzuführen ist. Zu einem Zeitpunkt
t2, an dem bestimmt wird, dass die Zeitdauer, in der die Differenz
zwischen dem Ziel-Druck PFIN und dem Ist-Druck NPC größer als der gegebene Wert d
gehalten wird, die Zeitdauer T überschritten
hat, arbeitet die ECU 30, um den Betriebszyklus H um den
gegebenen Betrag β zu
verringern. Die 9(d) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht
der 9(b). Eine gestrichelte Linie mit
abwechselnd zwei kurzen und einem langen Strich stellt einen Mittelwert
des Stroms dar, der durch das Solenoid 68 strömt. Die 9(c) zeigt eine Veränderung des Betriebszyklus
H zum Erzielen der Veränderung
des Stroms in der 9(d). Bei diesem Beispiel wird
die Fähigkeit
des Ansaugsteuerventils 60, den Ist-Druck NPC in Übereinstimmung
mit dem Ziel-Druck PFIN zu bringen, wiederhergestellt, indem der
Betriebszyklus H des Antriebssignals verringert wird, das bei der
Zufuhr des Ziel-Stroms zu dem Ansaugsteuerventil 60 verwendet
wird.
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Die 10 ist
ein Flussdiagramm eines Programms, das durch die ECU 30 auszuführen ist,
um den Druck des Kraftstoffs in der Common-Rail 16 zu steuern,
das Ansaugsteuerventil 60 zu prüfen und seine Fehlfunktion
zu beheben, gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Dieses Programm ist in einem Zyklus durchzuführen, der
identisch mit dem ist, in dem die Kraftstoffpumpe 14 den Kraftstoff
abgibt. Dieselben Schrittnummern, die in der 8 verwendet
werden, beziehen sich auf dieselben Vorgänge.
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Es
wird eine Abfolge von Vorgängen
durchgeführt,
die identisch zu denen bei den Schritten 10 bis 14, 20 und 16 sind.
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Wenn
eine negative Antwort (NEIN) bei dem Schritt 16 erhalten
wird, geht die Routine weiter zu dem Schritt 26, bei dem
die Frequenz, in der das Antriebssignal des Betriebszyklus H abgegeben
wird, auf einen Wert Z0 eingestellt wird, der in dem Regelungsmodus
verwendet wird, um den Druck von Kraftstoff in der Common-Rail 16 zu
steuern. Alternativ dazu geht, wenn eine positive Antwort (JA) erhalten
wird, die Routine weiter zu dem Schritt 28, bei dem die
Frequenz des Arbeitszyklus H auf einen Wert Z1 eingestellt wird,
der kleiner als der Wert Z0 ist, wodurch verursacht wird, wie dies
in den 11(a) und 11(b) dargestellt
ist, dass die Amplitude des Stroms erhöht wird, der dem Solenoid 68 zugeführt wird,
während
der Mittelwert des Stroms unverändert
gehalten wird, um den Spulenkörper 62 durch
den Gleichgewichtspunkt zurück
und vor zu bewegen. In den 11(a) und 11(b) stellen gestrichelte Linien den Betriebszyklus
H und den tatsächlich
durch das Solenoid strömenden
Strom in dem Regelungsmodus dar, in dem die Frequenz, in der das
Antriebssignal des Betriebszyklus H abgegeben wird, auf den Wert
Z0 eingestellt ist. Durchgezogene Linien stellen den Betriebszyklus
H und den tatsächlich
durch das Solenoid 68 strömenden Strom in dem Rückgewinnungsmodus
dar, in dem die Frequenz des Betriebszyklus H auf den Wert Z1 eingestellt
ist.
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Wie
dies aus den 11(a) und 11(b) ersichtlich
ist, bringt die Einstellung der Abgabefrequenz des Antriebssignals
des Betriebszyklus H auf den Wert Z1 die Amplitude des Stroms dazu,
erhöht zu
werden, was in einem Anstieg des Maximalwerts und einer Verringerung
des Minimalwerts der magnetischen Anziehung resultiert, die durch
das Solenoid 68 erzeugt wird, um den Spulenkörper 62 anzuziehen.
Mit anderen Worten arbeitet die ECU 30, um den Spulenkörper 62 über den
Gleichgewichtspunkt zu oszillieren, wodurch die Steuerfähigkeit
des Ansaugsteuerventils 60 wiederhergestellt wird.
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Nach
dem Schritt 26 oder 28 endet die Routine.
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Die 12 ist
ein Flussdiagramm eines durch die ECU 30 auszuführenden
Programms, um den Druck des Kraftstoffs in der Common-Rail 16 zu steuern,
das Ansaugsteuerventil 60 zu prüfen und seine Fehlfunktion
zu beheben, gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Dieses Programm ist in einem identischen Zyklus zu
dem auszuführen,
in dem die Kraftstoffpumpe 14 den Kraftstoff abgibt. Dieselben
Schrittnummern, die in 6 verwendet werden, beziehen
sich auf dieselben Vorgänge.
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Insbesondere
ist das Programm in der 12 von
dem in der 6 nur in dem Schritt 30 verschieden,
bei dem geprüft
wird, ob die Funktionsfähigkeit
des Ansaugsteuerventils 60 infolge eines Anstiegs des Gleitwiderstands
verringert wurde oder nicht.
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Nachdem
der Ziel-Strom, der dem Ansaugsteuerventil 60 zuzuführen ist,
bei dem Schritt 14 bestimmt wurde, geht die Routine weiter
zu dem Schritt 30, bei dem bestimmt wird, ob zwei Bedingungen
(1), bei der eine Abfolge von (m + 1) abgefragten Differenzen zwischen
dem Ist-Druck NPC und dem Ziel-Druck PFIN alle identisches Vorzeichen
haben, und (2) bei der die Absolutwerte der (m + 1) Differenzen
monoton ansteigen, beide erfüllt
sind oder nicht. Diese Bestimmung basiert auf der Tatsache, dass das
Verringern der Funktionsfähigkeit
des Ansaugsteuerventils 60 den Ist-Druck NPC dazu bringen kann,
sich von dem Ziel-Druck PFIN weg zu verändern, wie dies aus den 5(a1) bis 5(c2) zu
ersehen ist. Die Bestimmung bei dem Schritt 30 ist zur schnellen
Prüfung
der Absenkung der Funktionsfähigkeit
des Ansaugsteuerventils 60 hilfreich.
-
Die
ECU 30 dieses Ausführungsbeispiels
ist gestaltet, wie dies aus dem vorstehend Beschriebenen ersichtlich
ist, um zu bestimmen, dass die Funktionsfähigkeit des Ansaugsteuerventils 60 verringert wurde,
wenn die Differenz zwischen dem Ist-Druck NPC und dem Ziel-Druck
PFIN allmählich
ansteigt, wodurch eine schnelle Diagnose des Ansaugsteuerventils 60 ermöglicht wird.
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Die 13 ist
ein Flussdiagramm eines durch die ECU 30 auszuführenden
Programms, um den Druck von Kraftstoff in der Common-Rail 16 zu steuern,
das Ansaugsteuerventil 60 zu prüfen und seine Fehlfunktion
zu beheben, gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Dieses Programm ist eine Kombination der Programme
der 8 und 10 und ist in einem identischen
Zyklus zu dem auszuführen,
in dem die Kraftstoffpumpe 14 den Kraftstoff abgibt. Dieselbe
Schrittnummern, die in den 8 und 10 verwendet
wird, beziehen sich auf dieselben Vorgänge.
-
Insbesondere
ist das Programm in der 13 derart,
dass der Schritt 30 der 12 anstelle
des Schritts 16 der 8 durchgeführt wird,
und ermöglicht
wie das vierte Ausführungsbeispiel
eine schnelle Diagnose des Ansaugsteuerventils 60.
-
Die 14 ist
ein Flussdiagramm eines durch die ECU 30 auszuführenden
Programms, um den Druck von Kraftstoff in der Common-Rail 16 zu steuern,
das Ansaugsteuerventil 60 zu prüfen und seine Fehlfunktion
zu beheben, gemäß dem sechsten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Dieses Programm ist eine Kombination der Programme
der 10 und 12 und
ist in einem Zyklus auszuführen,
der identisch zu dem ist, in dem die Kraftstoffpumpe 14 den
Kraftstoff abgibt. Dieselben Schrittnummern, die in den 10 und 12 verwendet werden,
beziehen sich auf dieselben Vorgänge.
-
Insbesondere
ist das Programm in der 14 derart,
dass der Schritt 30 der 12 anstelle
des Schritts 16 der 10 durchgeführt wird,
und ermöglicht
wie das vierte Ausführungsbeispiel
eine schnelle Diagnose des Ansaugsteuerventils 60.
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Die 15 ist
ein Flussdiagramm eines durch die ECU 30 auszuführenden
Programms, um den Druck von Kraftstoff in der Common-Rail 16 zu steuern,
das Ansaugsteuerventil 60 zu prüfen und seine Fehlfunktion
zu beheben, gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Dieses Programm ist eine Abwandlung des Programms
der 12 und ist in einem Zyklus auszuführen, der identisch
zu dem ist, in dem die Kraftstoffpumpe 14 den Kraftstoff
abgibt. Dieselben Schrittnummern, die in der 12 verwendet
werden, beziehen sich auf dieselben Vorgänge.
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Wenn
eine positive Antwort (JA) bei dem Schritt 30 erhalten
wird, was bedeutet, dass die Funktionsfähigkeit des Ansaugsteuerventils 60 infolge
eines Anstiegs des Gleitwiderstands verringert wurde, bestimmt die
ECU 30, ob der dem Ansaugsteuerventil 60 zuzuführende Ziel-Strom
abhängig davon,
ob der Ist-Druck NPC oberhalb oder unterhalb des Ziel-Drucks PFIN
ist, verringert oder erhöht
werden soll. Wenn der Gleitwiderstand ansteigt, wird festgestellt,
dass anfänglich
das Phänomen
auftritt, dass die Funktionsfähigkeit
der Bewegung des Spulenkörpers 62 in
einer Richtung verringert ist, in der der elastische Druck durch
die Feder 66 auf den Spulenkörper 62 ausgeübt wird, wie
dies vorstehend beschrieben ist. Allerdings kann, wenn das Ansaugsteuerventil 60 weiter
altert, so dass sich der Gleitwiderstand stark erhöht, die
Funktionsfähigkeit
der Bewegung des Spulenkörpers 62 durch
die magnetische Anziehung, die durch den Solenoid 68 erzeugt wird,
auch verringert sein. In solch einem Fall kann die Wiederherstellung
der Funktionsfähigkeit
des Ansaugsteuerventils 60 erzielt werden, wie dies bereits diskutiert
wurde, indem der Spulenkörper 62 vorübergehend
durch den Gleichgewichtspunkt in Bewegung gezwungen wird. Wenn sich
die Bewegung des Spulenkörpers 62 durch
die magnetische Anziehung infolge des Anstiegs des Gleitwiderstands
verlangsamt hat, bringt dies den Ist-Druck NPC dazu, dass er niedriger
als der Ziel-Druck PFIN ist. Dies ist somit vorteilhaft, um den
dem Ansaugsteuerventil 60 zuzuführenden Ziel-Strom im Hinblick
auf eine schnelle Verfolgung des Ist-Drucks NPC zu dem Ziel-Druck PFIN
zu erhöhen.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf die 15 geht,
wenn eine positive Antwort (JA) bei dem Schritt 30 erhalten
wird, die Routine weiter zu dem Schritt 32, bei dem bestimmt
wird, ob eine Differenz zwischen dem Ist-Druck NPC, der bei dem
Schritt 12 ermittelt wurde, und dem Ziel-Druck PFIN, der
bei dem Schritt 10 ermittelt wurde, (das heißt PFIN – NPC) negativ
ist oder nicht. Wenn eine positive Antwort (JA) erhalten wird, geht
die Routine weiter zu dem Schritt 36, bei dem der Betrag α, um den
der dem Ansaugsteuerventil 60 zuzuführende Ziel-Strom auf den Wert
A der 5(a1) verringert werden soll,
wie in der 6 positiv eingestellt ist. Alternativ
dazu geht, wenn eine negative Antwort (NEIN) bei dem Schritt 32 erhalten
wird, die Routine zu dem Schritt 34, bei dem der Betrag α negativ
eingestellt wird.
-
Die
Schritte 18 und 20 sind dieselben wie in der 12 und
auf eine detaillierte Erklärung
von diesen wird verzichtet.
-
Jedes
des ersten bis siebten Ausführungsbeispiels
kann wie im Folgenden diskutiert abgewandelt werden.
-
Jedes
der Programme bei dem ersten, dem dritten, dem vierten, dem sechsten
und dem siebten Ausführungsbeispiel
arbeitet, um den dem Ansaugsteuerventil 60 zuzuführenden
Ziel-Strom zu verringern oder zu erhöhen und um die Zeitdauer T
voreinzustellen, kann aber gestaltet sein, um eine Bestimmung durchzuführen, ob
sich der Ist-Druck NPC zu dem Ziel-Druck PFIN hin verändert hat
oder nicht, nachdem der Ziel-Druck verringert oder vergrößert wurde,
und um den Ziel-Strom weiter sofort zu verringern oder zu erhöhen, wenn
eine solche Bestimmung negativ ist.
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Jedes
der Programme des ersten, des dritten, des vierten, des sechsten
und des siebten Ausführungsbeispiels
arbeitet, um den dem Ansaugsteuerventil 60 zuzuführenden
Ziel-Strom in einer Zeitdauer zu verändern, die kürzer als
oder gleich wie der Zyklus ist, in der die Kraftstoffpumpe 14 den
Kraftstoff abgibt, kann alternativ dazu aber gestaltet sein, um solch
eine Veränderung
innerhalb einer minimalen Zeitspanne durchzuführen, die benötigt wird,
um die Rückgewinnung
der Funktionsfähigkeit
des Ansaugsteuerventils 60 bei einer einmaligen Ausführung des Programms
sicher zu stellen, oder stellt solch eine Rückgewinnung über eine
Abfolge von mehreren Ausführungen
des Programms sicher.
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Das
Ansaugsteuerventil 60 kann alternativ so gestaltet sein,
dass es von einer normalerweise geöffneten Art ist. In dem Fall
der Verwendung solch einer Art geht, wenn eine positive Antwort
(JA) bei dem Schritt 32 in den 6, 12 oder 15 erhalten
wird, die Routine weiter zu dem Schritt 34. Alternativ
dazu geht, wenn eine negative Antwort (NEIN) erhalten wird, die
Routine weiter zu dem Schritt 36. Dasselbe gilt für die 8 und 13.
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Das
Ansaugsteuerventil 60 kann durch ein solenoidbetriebenes
Ventil einer anderen Art als der in 3 umgesetzt
werden, das gestaltet ist, um eine magnetische Anziehung zu erzeugen,
die einen Spulenkörper
in seiner axialen Richtung bewegt, um eine Strömungsrate von Kraftstoff zu
verändern,
der an die Common-Rail 16 abzugeben ist. Anstelle des Ansaugsteuerventils 60 kann
die Kraftstoffpumpe 14 mit einem Abgabesteuerventil ausgestattet
sein, das gestaltet ist, um die Menge von Kraftstoff, die aus der Kraftstoffpumpe 14 abzugeben
ist, direkt zu steuern.
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Das
Maschinensteuersystem, das in jedem der vorstehenden Ausführungsbeispiele
beschrieben ist, kann mit automobilen benzinbetriebenen Verbrennungsmotoren
wie beispielsweise Direkteinspritz-Verbrennungsmotoren verwendet
werden.
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Während die
vorliegende Erfindung im Hinblick auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele
offenbart wurde, um ein leichteres Verständnis von ihr zu ermöglichen,
wird angenommen, dass die Erfindung auf zahlreiche Arten und Weisen
ausgeführt werden
kann, ohne das Prinzip der Erfindung zu verlassen. Daher umfasst
die Erfindung alle möglichen Ausführungsbeispiele
und Abwandlungen zu den gezeigten Ausführungsbeispielen, die ausgeführt werden
können,
ohne das Prinzip der Erfindung zu verlassen, das in den Ansprüchen dargelegt
ist.
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Ein
Kraftstoffsteuergerät
hat ein Strömungsratensteuerventil,
das mit einem Solenoid, einer Feder und einem Spulenkörper ausgestattet
ist. Der Spulenkörper
wird durch Druck vorgespannt, der durch die Feder erzeugt wird.
Wenn es mit Energie beaufschlagt ist, arbeitet das Solenoid, um
den Spulenkörper
gegen den Federdruck zu bewegen, um die Strömungsrate des abzugebenden
Kraftstoffs zu steuern. Eine Steuervorrichtung arbeitet in entweder einem
Regelungsmodus oder einem Fehlfunktionswiederherstellungsmodus.
In dem Regelungsmodus steuert die Steuervorrichtung die Energiebeaufschlagung
des Solenoids, um den Druck des Kraftstoffs in Übereinstimmung mit dem Ziel-Druck
zu bringen, und beobachtet auch eine Abweichung des Drucks des Kraftstoffs
von dem Ziel-Druck, um zu prüfen,
ob das Strömungsratensteuerventil
eine Fehlfunktion zeigt oder nicht. Im Falle einer solchen Fehlfunktion
tritt die Steuervorrichtung in einen Fehlfunktionswiederherstellungsmodus
ein, um die Energiebeaufschlagung des Solenoids zu steuern, um den
Spulenkörper über einen
Gleichgewichtspunkt zu bewegen, bei dem sich ein Maximalwert des
Reibungswiderstands, dem der Spulenkörper ausgesetzt ist, ein Grad
der magnetischen Kraft, die erzeugt wird, wenn der Reibungswiderstand
den maximalen Wert hat, und der Druck, der durch die Feder auf den
Spulenkörper ausgeübt wird,
im Gleichgewicht befinden, um den Spulenkörper zu arretieren, wodurch
die Fehlfunktion des Strömungsratensteuerventils
behoben wird.