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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 Verfahren zur Prüfung eines Strömungsratensteuerventils durch ein Kraftstoffdrucksteuergerät zum Steuern eines Drucks von Kraftstoff in einem Kraftstoffspeicher, wobei das Kraftstoffdrucksteuergerät so arbeitet, dass es den Druck von Kraftstoff in einer Speichervorrichtung wie beispielsweise einer Common-Rail steuert, und genauer gesagt auf solch ein Verfahren, bei dem ein solenoidbetriebenes Strömungsratensteuerventil geprüft wird und eine Fehlfunktion von diesem behoben wird.
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2. Stand der Technik
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Die
JP 2003-139263 A 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 Steuerkolben gegen einen elastischen Druck zu bewegen, der durch eine Feder auf den Steuerkolben ausgeübt wird. Das Drucksteuersystem arbeitet, um den Betrag der Bewegung des Steuerkolbens 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 Steuerkolbens mit seiner bzw. ihrer Alterung zu einer Erhöhung des mechanischen Widerstands oder des Reibungswiderstands führt, dem der Steuerkolben 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 Steuerkolbens 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 Verfahren zur Prüfung eines Strömungsratensteuerventils vorzusehen, um die Stabilität eines Betriebs eines solenoidbetriebenen Steuerventils sicher zu stellen, das mit einem Steuerkolben 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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Diese Aufgabe ist durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Prüfung eines Strömungsratensteuerventils durch ein Kraftstoffdrucksteuergerät zum Steuern eines Drucks von Kraftstoff in einem Kraftstoffspeicher 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 Steuerkolben ausgestattet ist, wobei der Steuerkolben 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 Steuerkolben 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. In 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, unterbricht die Steuervorrichtung den Regelungsmodus und tritt in den Fehlfunktionswiederherstellungsmodus ein, um eine Menge von elektrischem Strom zu steuern, die zuzuführen ist, um das Solenoid zu erregen, um den Steuerkolben des Strömungsratensteuerventils über einen Gleichgewichtspunkt, an dem sich ein Maximalwert des Reibungswiderstands, dem der Steuerkolben 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 Steuerkolben aufgebracht wird, im Gleichgewicht befinden, um den Steuerkolben 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 Steuerkolben über den Gleichgewichtspunkt zu bewegen.
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Der gegebene Wert ist vorzugsweise größer als Null. Dies verhindert eine übermäßige Bewegung des Steuerkolbens.
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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 Steuerkolbens 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 Steuerkolben 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 Stromungsratensteuerventil 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 Steuerkolben 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 Steuerkolben 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 Steuerkolben des Ansaugsteuerventils ausgesetzt ist;
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5(b1) ist eine Ansicht, die den Betrag der Anhebung eines Steuerkolbens 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 Steuerkolben 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 Steuerkolben 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 Steuerkolben 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 Steuerkolben 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 Steuerkolben 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 Steuerkolben 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 Steuerkolben 62, ein Gehäuse 67 und einen Anschluss 69. In den Zylindern 61 ist der Steuerkolben 62 angeordnet, um in deren axialen Richtung (das heißt in deren Längsrichtung) gleitfähig zu sein. Der Steuerkolben 62 hat in sich einen Kraftstoffeinlassweg 63 ausgebildet, der sich in der Längsrichtung des Steuerkolbens 62 erstreckt. Der Steuerkolben 62 hat in sich auch eine Vielzahl von Strömungswegen 64 ausgebildet, die sich radial zu dem Steuerkolben 62 erstrecken. Der Zylinder 61 hat eine Vielzahl von Strömungswegen 65. Der Steuerkolben 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 Steuerkolben 62 in sich zu ziehen, wodurch der Steuerkolben 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 Steuerkolbens 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 Steuerkolbens 62 mit der Alterung des Ansaugsteuerventils 60 zu einer Erhöhung des mechanischen Widerstands (das heißt des Reibungswiderstands) führt, dem der Steuerkolben 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 Steuerkolbens 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 Steuerkolbens 62 in einer Richtung verlangsamt, in der der elastische Druck durch die Feder 66 auf den Steuerkolben 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 Steuerkolbens 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 Steuerkolbens 62 dar. Eine gestrichelte Linie stellt den Betrag der Anhebung des Steuerkolbens 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 Steuerkolbens 62 infolge eines Anstieg seines Gleitwiderstands verringert ist. Insbesondere zu dem Zeitpunkt, an dem der Betrag der Anhebung des Steuerkolbens 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 Steuerkolben 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 Steuerkolben 62 dazu bringt, durch den elastischen Druck, der durch die Feder 66 erzeugt wird, zurück in die Ausgangsposition gebracht zu werden, beginnt der Steuerkolben 62 damit, sich zu bewegen. Mit anderen Worten kann die Blockierung des Steuerkolbens 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 Steuerkolben 62 aufgebracht wird, relativ zu dieser zu erhöhen, um den Steuerkolben 62 über einen Gleichgewichtspunkt zu bewegen, der eine Position des Steuerkolbens 62 ist, an der der Gleitwiderstand maximiert ist, dem der Steuerkolben 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 Steuerkolben 62 ausgeübt wird, ausbalanciert sind, um den Steuerkolben 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 Steuerkolbens 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 Steuerkolbens 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 Steuerkolbens 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 Steuerkolbens 62 zurück gewonnen werden, indem der Strom, der durch das Solenoid 68 strömt, auf den Wert A verringert wird, was den Steuerkolben 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 Steuerkolben 62 ausgeübt wird, im Gleichgewicht sind, um den Steuerkolben 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 Steuerkolbens 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 Zikel-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 Steuerkolbens 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 Steuerkolbens 62 durch die Feder 66 den Druck in der Common-Rail 16 anheben, so dass das Absenken der Funktionsfähigkeit des Steuerkolbens 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 Steuerkolben 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 Steuerkolben 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 Steuerkolben 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 Steuerkolbens 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 Steuerkolbens 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 Steuerkolben 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 Steuerkolbens 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 Steuerkolbens 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 Steuerkolben 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 Steuerkolben 62 anzuziehen. Mit anderen Worten arbeitet die ECU 30, um den Steuerkolben 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 PEIN 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.
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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.
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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.
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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.
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Insbesondere ist das Programm in der 14 derart, dass der Schritt 30 der 12 anstelle des Schritts 16 der
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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 Steuerkolbens 62 in einer Richtung verringert ist, in der der elastische Druck durch die Feder 66 auf den Steuerkolben 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 Steuerkolbens 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 Steuerkolben 62 vorübergehend durch den Gleichgewichtspunkt in Bewegung gezwungen wird. Wenn sich die Bewegung des Steuerkolbens 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.
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Die Schritte 18 und 20 sind dieselben wie in der 12 und auf eine detaillierte Erklärung von diesen wird verzichtet.
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Jedes des ersten bis siebten Ausführungsbeispiels kann wie im Folgenden diskutiert abgewandelt werden.
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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 Steuerkolben 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 Steuerkolben ausgestattet ist. Der Steuerkolben wird durch Druck vorgespannt, der durch die Feder erzeugt wird. Wenn es mit Energie beaufschlagt ist, arbeitet das Solenoid, um den Steuerkolben 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 Steuerkolben über einen Gleichgewichtspunkt zu bewegen, bei dem sich ein Maximalwert des Reibungswiderstands, dem der Steuerkolben 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 Steuerkolben ausgeübt wird, im Gleichgewicht befinden, um den Steuerkolben zu arretieren, wodurch die Fehlfunktion des Strömungsratensteuerventils behoben wird.
