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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Kraftstoffeinspritzsystem
für Brennkraftmaschinen, das zum Kompensieren einer individuellen Änderung
des Betriebs eines Druckreduzierventils ausgelegt ist, das zum Auslassen
oder Reduzieren des Drucks eines Kraftstoffs in einer Sammelvorrichtung
dient, zum Beispiel wenn die Kraftmaschine verzögert.
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Die
japanische erste Patentoffenlegungsschrift
JP-2001-182638 A lehrt
ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen,
mit einer Sammelvorrichtung, in der ein Kraftstoff auf einen gesteuerten
hohen Druck gespeichert wird, Kraftstoffeinspritzvorrichtungen,
die den Kraftstoff in der Sammelvorrichtung in die Kraftmaschine
einspritzen, einer Kraftstoffpumpe, die den Kraftstoff ansaugt und
mit Druck beaufschlagt und diesen zu der Sammelvorrichtung zuführt,
und einem Druckreduzierventil, das zum Öffnen eines Auslasspfades
dient, um den Kraftstoff aus der Sammelvorrichtung zu einer Niederdruckseite auszulassen,
zum Beispiel wenn die Kraftmaschine verzögert. Das Kraftstoffeinspritzsystem
ist dazu ausgelegt, eine Einschaltzeit oder – dauer zu
bestimmen, in der ein Antriebssignal abzugeben ist, um das Druckreduzierventil
einzuschalten oder zu öffnen, um so einen Ist-Druck in
der Sammelvorrichtung mit einem Solldruck in Übereinstimmung
zu bringen.
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Jedoch
hat das vorstehend beschriebene Kraftstoffeinspritzsystem den Nachteil,
das Änderungen von einer Einheit zu einer anderen Einheit
oder individuelle Änderungen des Betriebs des Druckreduzierventils üblicherweise
zu einer Abweichung des Ist-Drucks in der Sammelvorrichtung von
dem Solldruck führen. Von den individuellen Änderungen
führt insbesondere eine Veränderung der Zeitverzögerung zwischen
der Abgabe des Antriebssignals und dem Öffnen des Druckreduzierventils
zu einer Änderung der Dauer, in der das Druckreduzierventil
geöffnet gehalten wird. Eine Kombination einer derartigen Änderung
der Zeitverzögerung mit einer Änderung der Durchsatzrate
(dass heißt eine Druckreduziercharakteristik) des Druckreduzierventils
führt zu einer Änderung der Durchsatzrate des
Kraftstoffes, der aus der Sammelvorrichtung während des Öffnens
des Druckreduzierventils ausgelassen wird, was zu der Abweichung
des Ist-Drucks der Sammelvorrichtung von dem Solldruck führt.
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Wenn
der Druck in der Sammelvorrichtung bei der Beendigung der Reduzierung
niedriger als der Sollwert ist, kann dies zu einer mangelnden Kraftstoffmenge
führen, die aus den Kraftstoffeinspritzvorrichtungen zu
zerstäuben ist, so dass die Kraftmaschine gestoppt wird.
Wenn in umgekehrter Weise ein derartiger Druck größer
als der Solldruck ist, führt dies zu einer unerwünschten
Vermehrung der Kraftstoffmenge, die in die Kraftstoffmaschine eingespritzt wird,
was zu einer Vermehrung der schädlichen Emissionsmengen
oder zu Abgasgeräuschen führt.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzsystem
für Brennkraftmaschinen vorzusehen, das zum Kompensieren einer
individuellen Änderung des Betriebs eines Druckreduzierventils
ausgelegt ist, um die Stabilität der Steuerung des Drucks
in der Sammelvorrichtung zu gewährleisten.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist ein Kraftstoffeinspritzsystem für
eine Brennkraftmaschine vorgesehen, das folgendes aufweist: (a)
eine Sammelvorrichtung, in der Kraftstoff auf einen gesteuerten
hohen Druck gespeichert wird; (b) einen Drucksensor, der einen Druck
in der Sammelvorrichtung misst; (c) eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung,
die zum Zerstäuben des in der Sammelvorrichtung gespeicherten
Kraftstoffs in eine Brennkraftmaschine dient; (d) ein Druckreduzierventil,
das dazu ausgelegt ist, dass es zum Auslassen des Kraftstoffs aus
der Sammelvorrichtung geöffnet wird, um den Druck darin
zu reduzieren, wobei das Druckreduzierventil auf ein Antriebssignal
und auf ein Lernantriebssignal reagiert, wobei es geöffnet
wird; und (e) eine Steuervorrichtung, die zum wahlweisen Betrieb
in einem Druckreduziermodus oder einem Ventilcharakteristiklernmodus
ausgelegt ist. Wenn eine vorgegebene Lernbedingung erfüllt
ist, tritt die Steuervorrichtung in den Ventilcharakteristiklernmodus
ein und gibt das Lernantriebssignal zum Öffnen des Druckreduzierventils
ab, und sie überwacht eine resultierende Änderung
des Drucks in der Sammelvorrichtung, der durch den Drucksensor gemessen
wird, um eine Betriebscharakteristik des Druckreduzierventils zu
lernen. Wenn eine vorgegebene Druckreduzieranforderung gegeben ist,
tritt die Steuervorrichtung in den Druckreduziermodus ein, um eine
Antriebssignalabgabezeit zu bestimmen, die eine Zeit ist, in der
Antriebssignal abzugeben ist, und zwar auf der Grundlage der Betriebscharakteristika
des Druckreduzierventils, die bei dem Ventilcharakteristiklernmodus
gelernt wird, und sie gibt das Antriebssignal zu dem Druckreduzierventil
in der vorbestimmten Antriebssignalabgabezeit ab. Dies gewährleistet
die Genauigkeit beim Steuern oder beim Reduzieren des Drucks in
der Sammelvorrichtung ungeachtet einer Änderung von Einheit
zu Einheit oder individuellen Änderungen des Betriebs des
Druckreduzierventils, was Anforderungen hinsichtlich der Genauigkeit
bei der Produktion des Druckreduzierventils mindert, was zu einer
Verringerung seiner Produktionskosten führt.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die
resultierende Änderung des Drucks in der Sammelvorrichtung
als ein Abfall des Drucks in der Sammelvorrichtung definiert. Die
Steuervorrichtung bestimmt eine Beziehung des Abfalls des Drucks
in der Sammelvorrichtung zu einer Lernantriebssignalabgabezeit,
die eine Zeit ist, in der das Lernantriebssignal abgegeben wird,
um eine Durchsatzratencharakteristik des Druckreduzierventils zu lernen,
wenn es geöffnet ist, und zwar die Betriebscharakteristik
des Druckreduzierventils.
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Die
Steuervorrichtung kann die Lernantriebssignalabgabezeit durch den
Abfall des Drucks in der Sammelvorrichtung dividieren, um eine Ist-Druckabfallcharakteristik
zu bestimmen, die ein Abfall des Drucks in der Sammelvorrichtung
pro Zeiteinheit ist, und zwar als die Betriebscharakteristik des
Druckreduzierventils. Die Steuervorrichtung verringert die Antriebssignalabgabezeit,
wenn die Ist-Druckabfallcharakteristik verringert.
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Die
Steuervorrichtung kann alternativ die Beziehung des Abfalls des
Drucks in der Sammelvorrichtung zu der Lernantriebssignalabgabezeit
bestimmen, um eine Ist-Ventilöffnungsverzögerung
zu lernen, die eine Verzögerung beim Öffnen des
Druckreduzierventils ist, und zwar als die Betriebscharakteristik
des Druckreduzierventils.
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Die
Steuervorrichtung kann die Antriebssignalabgabezeit verkürzen,
wenn sich die Ist-Ventilöffnungsverzögerung erhöht.
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Wenn
in den Ventilcharakteristiklernmodus eingetreten wird, kann die
Steuervorrichtung eine Sequenz von Lernsignalen als das Lernantriebssignal zum
zyklischen Öffnen des Druckreduzierventils erzeugen und
abgaben, um den Druck in der Sammelvorrichtung, der durch den Drucksensor
gemessen wird, mit einem Sollwert in Übereinstimmung zu
bringen, um so die Betriebscharakteristik des Druckreduzierventils
zu lernen.
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Die
Steuervorrichtung kann Lernsignalabgabezeiten sequentiell dekrementieren,
die Zeiten sind, in denen die Sequenz der Lernsignale abzugeben
ist.
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Die
Steuervorrichtung kann die Sequenz der Lernsignale zu dem Druckreduzierventil
abgeben, um resultierende Abfälle des Drucks in der Sammelvorrichtung
durch den Drucksensor zu überwachen, und sie lernt die
Abfälle des Drucks als Betriebscharakteristika des Druckreduzierventils
in vorgegebenen Bereichen des Drucks in der Sammelvorrichtung. Die
Steuervorrichtung wählt eines der Betriebscharakteristika
des Druckreduzierventils aus, die dem Druck in der Sammelvorrichtung
entspricht, und zwar beim Eintreten in den Ventilcharakteristiklernmodus,
und sie korrigiert die Antriebssignalabgabezeit auf der Grundlage
der ausgewählten Betriebscharakteristik des Druckreduzierventils.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung und
aus den beigefügten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der
Erfindung vollständig klar, die jedoch die Erfindung nicht
auf die spezifischen Ausführungsbeispiele beschränken
sollen, sondern dem Zweck der Darstellung dienen.
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Zu
den Zeichnungen:
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1 zeigt
eine schematische Ansicht eines Kraftstoffeinspritzsystems, das
mit einem Druckreduzierventil gemäß der Erfindung
ausgestattet ist;
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2 zeigt
eine vergrößerte Längsschnittansicht
einer inneren Struktur des Druckreduzierventils gemäß 1;
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3(a) und 3(b) zeigen
Ansichten eines Flussdiagramms eines Programms, das durch das Kraftstoffeinspritzsystem
gemäß 1 auszuführen ist,
um einen Betrieb des Druckreduzierventils zu steuern;
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4 zeigt
eine Ansicht einer Beziehung zwischen einem Antriebssignal, das
zum Öffnen des Druckreduzierventils gemäß 1 abzugeben
ist, und einer Änderung des Drucks in einer Sammelvorrichtung,
die in dem Kraftstoffeinspritzsystem gemäß 1 angebracht
ist;
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5 zeigt
eine grafische Darstellung einer Beziehung zwischen einer Druckreduziercharakteristik
des Druckreduzierventils gemäß 1 und
dem Druck in einer Sammelvorrichtung beim Start eines Reduzierens
des Drucks;
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6 zeigt
eine grafische Darstellung einer Beziehung zwischen dem Druck in
einer Sammelvorrichtung beim Start eines Reduzierens des Drucks und
einer Öffnungsverzögerung des Druckreduzierventils
gemäß 1;
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7 zeigt
ein Kennfeld, das in einer elektronischen Steuereinheit des Kraftstoffeinspritzsystems
gemäß 1 gespeichert wird und eine
Beziehung zwischen dem Druck in einer Sammelvorrichtung und einem
Korrekturfaktor darstellt, der zum Kompensieren einer Öffnungsverzögerung
des Druckreduzierventils gemäß 1 verwendet
wird; und
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8 zeigt
eine grafische Darstellung eines Druckreduzierbetriebs einer elektronischen
Steuereinheit des Kraftstoffeinspritzsystems gemäß 1 in
einem normalen Ventilsteuermodus.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere unter Bezugnahme
auf die 1 wird nun ein Kraftstoffeinspritzsystem
für Brennkraftmaschinen gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem ist zum Beispiel als ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem für
Dieselfahrzeugkraftmaschinen ausgelegt und es hast eine Sammelvorrichtung 101 (auch
als eine Common-Rail bezeichnet), Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 102 und
eine elektronische Steuereinheit (ECU) 103. Die Sammelvorrichtung 101 speichert darin
einen Kraftstoff auf einen gesteuerten Druck. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 102 sind
an die Sammelvorrichtung 101 gefügt und dienen
zur Zerstäuben des von der Sammelvorrichtung 101 zugeführten
Kraftstoffs in jeweilige Zylinder einer Dieselkraftmaschine 201.
Die ECU 103 dient zum Steuern der Einspritzzeitgebung und
der Einspritzdauer bei den jeweiligen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 102.
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Die
ECU 103 ist durch einen üblichen Mikrocomputer
implementiert, der aus einer CPU, einem ROM, einem RAM und einem
EEPROM besteht. Die ECU 103 dient zum Ausführen
von computerimplementierten Programmen, die in dem ROM gespeichert
sind, um den Betrieb der Dieselkraftmaschine 201 zu steuern.
Insbesondere fragt die ECU 103 Parameter ab, die die Geschwindigkeit
der Kraftmaschine 201, eine Last durch einen Fahrer oder
einem Hub eines Beschleunigungspedals (nicht gezeigt) und eine Abgabe
von einem Drucksensor 108 angeben, wie dies später
im Einzelnen beschrieben wird, und sie gibt Antriebssignale zu den
Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 102, einem Kraftstoffzuführungssteuerventil 104 und
einem Druckreduzierventil 1 ab.
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Die
Sammelvorrichtung 101 speichert darin den Kraftstoff, der
von einer Förderpumpe 105 gefördert wird,
und zwar auf ein Druckniveau, das im Wesentlichen identisch zu jenem
Druckniveau ist, mit dem der Kraftstoff aus den jeweiligen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 102 zu
zerstäuben ist. Die Kraftstoffpumpe 105 ist durch
eine übliche variable Fördervorrichtung implementiert,
die zum Druckbeaufschlagen des Niederdruckkraftstoffs dient, der
aus einem Kraftstoffbehälter 106 durch eine Förderpumpe 107 angesaugt
wird. Die ECU 103 fragt den Druck des Kraftstoffs in der
Sammelvorrichtung 101 ab, der durch den Drucksensor 108 gemessen
wird, und sie betätigt das Kraftstoffzuführungssteuerventil 104, das
in der Kraftstoffpumpe 105 angebracht ist, um den Kraftstoffdruck,
der aus dem Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 102 zerstäubt
wird, mit einem Solldruck in Übereinstimmung zu bringen,
der als eine Funktion der Last und einer Geschwindigkeit der Kraftmaschine 201 ausgewählt
wird.
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Die
Sammelvorrichtung 101 ist mit dem Kraftstoffbehälter 106 durch
einen Niederdruckkraftstoffpfad 109 verbunden. Das Druckreduzierventil 1 ist
zwischen dem Niederdruckkraftstoffpfad 109 und der Sammelvorrichtung 101 angebracht.
Das Druckreduzierventil 1 wird durch die ECU 103 als eine
Funktion von Betriebszuständen der Kraftmaschine 201 gesteuert.
Insbesondere reagiert das Druckreduzierventil 1 auf ein
Einschaltsignal von der ECU 103, wobei es sich öffnet,
um den Kraftstoffdruck aus der Sammelvorrichtung 101 zu
dem Kraftstoffbehälter 106 durch den Niederdruckkraftstoffpfad 109 auszulassen,
wodurch der Druck in der Sammelvorrichtung 101 auf den
Sollwert reduziert wird.
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Das
Druckreduzierventil 1, wie es in der 2 klar
dargestellt ist, hat ein zylindrisches Solenoidgehäuse 11 mit
einem offenen Ende und einem Boden 11a. Eine zylindrische
Spule (dass heißt ein Solenoid) 12 ist innerhalb
des Solenoidgehäuses 11 angeordnet. Das offene
Ende des Solenoidgehäuses 11 ist durch einen Statorkern 13 geschlossen.
Der Statorkern 13 besteht aus einem Scheibendeckel 13a,
der in das offene Ende des Solenoidgehäuses 11 eingepasst
ist, und einen Schaft 13b, der sich von der radialen Mitte
des Deckels 13a in eine zylindrische Kammer erstreckt,
die im Inneren der Spule 12 definiert ist.
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Im
Boden 11a des Solenoidgehäuses 11 ist in
seiner radialen Mitte ein Loch 11b ausgebildet, das zu
der zylindrischen Kammer der Spule 12 führt. Ein Anker 14 ist
im Inneren des Lochs 11b angeordnet.
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Das
Solenoidgehäuse 11, der Statorkern 13 und
der Anker 14 bestehen jeweils aus einem magnetischen Metall
und bilden einen magnetischen Kreis. Wenn die Spule 12 bestromt
wird, erzeugt sie eine magnetische Anziehung zum Ziehen des Ankers 124 zu
dem Statorkern 13.
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Das
Druckreduzierventil 1 hat außerdem ein Ventilgehäuse 16,
das außerhalb des Bodens 11a des Solenoidgehäuses 11 angeordnet
ist, und ein zylindrisches Ventil 15, das in dem Ventilgehäuse 16 gehalten
ist. Das Ventilgehäuse 16 hat eine hohle, zylindrische
Form mit einem offenen Ende und einem Boden 16a. In dem
Ventilgehäuse 16 ist in seiner Mitte in der Längsrichtung
ein Gleitloch 16b ausgebildet, in dem das Ventil 15 gleitbar
angeordnet ist.
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Das
Solenoidgehäuse 11 hat außerdem eine hohle,
zylindrische Nabe 11c, die an einer Außenfläche
des Bodens 11 ausgebildet ist. Die Nabe 11c hat ein
Ende, das nach innen gekrümmt ist, um das Ventilgehäuse 16 an
dem Solenoidgehäuse 11 zu sichern. Die Nabe 11c hat
ein Außengewinde 11d, das an seinem Außenumfang
ausgebildet ist, um das Druckreduzierventil 1 an der Sammelvorrichtung 101 anzubringen.
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Das
Ventilgehäuse 16 hat einen ersten Auslassanschluss 16c,
der sich durch die Mitte des Bodens 16a in einer axialen
Richtung des Druckreduzierventils 1 erstreckt. Der erste
Auslassanschluss 16c ist mit der Sammelvorrichtung 101 in
Verbindung.
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Das
Ventilgehäuse 16 hat außerdem einen zweiten
Auslassanschluss 16d, der sich durch die Umfangswand in
seiner radialen Richtung hindurch erstreckt. Der zweite Auslassanschluss 16d ist
mit dem Niederdruckkraftstoffpfad 109 in Verbindung, wie
dies in der 1 dargestellt ist.
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Das
Ventilgehäuse 16 hat außerdem einen abgeschrägten
Sitz 16e, der an einer Innenwand des Bodens 16a koaxial
zu dem ersten Auslassanschluss 16c ausgebildet ist und
an dem das Ventil 15 zu setzen ist.
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Das
Ventil 15 hat einen abgeschrägten Kopf 15a,
der an den Sitz 16e des Ventilgehäuses 16 zu platzieren
ist, um die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Auslassanschluss 16c und 16d zu
unterbrechen.
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Das
Ventil 15 hat eine zylindrische Stange 15b, die
einstückig an seinem Ende gegenüber dem abgeschrägten
Kopf 15a ausgebildet ist. Die Stange 15b erstreckt
sich in das Loch 11b des Solenoidgehäuses 11.
Der Anker 14 ist an den Außenumfang der Stange 15b gepasst.
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In
dem Schaft 13b des Statorkerns 13 in seiner Mitte
in der Längsrichtung ist eine zylindrische Kammer 13c ausgebildet,
die sich in der axialen Richtung des Statorkerns 13 erstreckt
und ein offenes Ende aufweist, das dem Anker zugewandt ist.
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Innerhalb
der zylindrischen Kammer 13c sind eine Schraubenfeder 17 und
ein Stopper 18 angeordnet. Die Schraubenfeder 17 dient
zum Drücken des Ankers 14 und des Ventils 15 gegen
die magnetische Anziehung, die durch den Stator 13 erzeugt wird
(dass heißt in einer Ventilschließrichtung). Der Stopper 18 dient
zum ortsfesten Halten der Schraubenfeder 17.
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Wenn
die Spule 12 des Druckreduzierventils 1 nicht
bestromt wird, drückt die Schraubenfeder 17 den
Anker 14 und das Ventil 15 in der Ventilschließrichtung,
um den abgeschrägten Kopf 15a des Ventil 15 mit
dem Sitz 16e des Ventilgehäuses 16 in
Anlage zu halten, um die Verbindung zwischen dem ersten und dem
zweiten Auslassanschluss 16c und 16d zu unterbrechen.
Wenn zum Beispiel das Beschleunigungspedal schnell gelöst
wird, um die Kraftmaschine 201 schnell zu verzögern,
gibt die ECU 103 das Einschaltsignal zu dem Druckreduzierventil 1 ab,
um es zu öffnen, wodurch der Kraftstoff aus der Sammelvorrichtung 1 in
den Kraftstoffbehälter 106 ausgelassen wird, sodass
der Druck in der Sammelvorrichtung 101 schnell auf den
Sollwert reduziert wird.
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Insbesondere
wenn das Einschaltsignal von der ECU 103 abgegeben wird,
erzeugt der Stator 13 die magnetische Anziehung zum Anziehen
des Ankers 14 zu dem Schaft 13b des Statorkerns 13. Gleichzeitig
wird auch das Ventil 15 zusammen mit dem Anker 15 zu
dem Schaft 13b des Statorkerns 13 bewegt, so dass
der abgeschrägte Kopf 15a des Ventils 15 den
Sitz 16e des Ventilgehäuses 16 verlässt, wodurch
die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Auslassanschluss 16c und 16d zum Auslassen
des Kraftstoffdrucks aus der Sammelvorrichtung 101 zu dem
Kraftstoffbehälter 106 durch den Niederdruckkraftstoffpfad 109 eingerichtet
wird.
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Nachfolgend
wird beschrieben, wie das Druckreduzierventil 1 zum Kompensieren
der individuellen Änderungen von seinen Bewegungscharakteristika
gesteuert wird.
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Die 3 zeigt ein Flussdiagramm einer Sequenz
von logischen Schritten oder eines Programms, das durch die ECU 103 auszuführen
ist, um den Betrieb des Druckreduzierventils 1 zu steuern. Das
Programm wird beim Einschalten eines Zündschalters begonnen,
wobei der ECU 103 zum Starten der Kraftmaschine 201 Strom
zugeführt wird.
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Nach
dem Eintreten in das Programm schreitet die Routine zu Schritt 101,
bei dem bestimmt wird, ob ein Erfordernis zum Reduzieren des Drucks
erfüllt ist oder nicht. Insbesondere wird bestimmt, ob
das Beschleunigungspedal schnell gelöst wurde, um die Kraftmaschine 201 schnell
zu verzögern oder nicht. Falls eine Antwort JA erhalten
wird, startet die ECU 103 eine Durchführung eines
Druckreduzierbetriebs, wie dies nachfolgend beschrieben wird, der
den Betrieb des Druckreduzierventils 1 steuert.
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Insbesondere
schreitet die Routine zu Schritt 102, bei dem der Druckbetrag ΔPd
(dieser wird auch nachfolgend als ein Druckabfall bezeichnet) bestimmt
wird, durch den Druck Pc zu verringern ist. Zum Beispiel wird der
Druckabfall ΔPd gemäß einer Beziehung ΔPd
= Pc – Pco berechnet, wobei Pc gemäß der
vorstehenden Beschreibung der Ist-Druck in der Sammelvorrichtung 101 ist,
der durch den Drucksensor 108 gemessen wird, und wobei
Pco der Sollwert des Drucks in der Sammelvorrichtung 101 ist, der
bei der Beendigung des Druckreduzierbetriebs der ECU 103 zu
erreichen ist.
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Die
Routine schreitet zu Schritt 103, bei dem bestimmt wird,
ob eine Lernbedingung zum Lernen einer Änderung von Einheit
zu Einheit oder einer individuellen Änderung des Betriebs
des Druckreduzierventils 1 erfüllt ist oder nicht.
Insbesondere wenn der Druckabfall ΔPd größer
ist als ein vorgegebener Wert (zum Beispiel 50 Mpa), wird bestimmt,
dass die Lernbedingung erfüllt ist. Wenn alternativ eine
derartige Bedingung nicht vorgefunden wird, wird daraus geschlossen,
dass der Druckabfall ΔPd zu klein ist, um viele Lerndaten
genau zu erhalten, was zu einem Fehler beim Lernen der Änderungen
des Betriebs des Druckreduzierventils 1 führen
kann. Die ECU 103 unterbindet daher ein derartiges Lernen.
Falls bei Schritt 103 eine Antwort NEIN erhalten wird,
schreitet die Routine direkt zu einem Schritt 115, bei
dem die ECU 103 in einen normalen Ventilsteuermodus eintritt
und sie bestimmt die Zeit, in der das Druckreduzierventil 1 zu öffnen
ist, in der nämlich das Antriebssignal abzugeben ist, damit
der Druck Pc in der Sammelvorrichtung 101 mit dem Sollwert
Pco in Übereinstimmung gebracht wird, und sie gibt das
Antriebssignal in einer derartigen Zeit ab, um das Druckreduzierventil 1 zu öffnen.
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Falls
bestimmt wird, dass die Lernbedingung bei Schritt 103 erfüllt
ist, schreitet die Routine dann zu den Schritten 104 bis 114 fort,
bei denen die ECU 103 in einen Ventilcharakteristiklernmodus
eintritt, und sie lernt, die individuelle Änderung des
Betriebs des Druckreduzierventils 1.
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Zunächst
wird bei einem Schritt 104 das Muster bestimmt, mit dem
das Antriebssignal (dass heißt das Einschaltsignal) zu
dem Druckreduzierventil 1 abzugeben ist, um dessen individuelle Änderung zu
lernen. Die 4 zeigt eine Beziehung zwischen einem
EIN-AUS-Betrieb (dass heißt die Form des Antriebssignals)
des Druckreduzierventils 1 und einer Änderung
des Drucks Pc in der Sammelvorrichtung 101. Wie dies aus
der Zeichnung ersichtlich ist, bereitet die ECU 103 das
Antriebssignal als eine Pulssequenz vor (diese wird auch als eine
Sequenz von Antriebspulsen nachfolgend bezeichnet). Die Breite der Antriebspulse,
nämlich eine Einschaltdauer ΔT des Druckreduzierventils 1 wird
so ausgewählt, dass die sich mit einer vorgegebenen Rate
nach dem Start des Reduzierens des Drucks Pc in der Sammelvorrichtung 101 in
dem Ventilcharakteristiklernmodus verringert. Die Einschaltdauer ΔT
des Druckreduzierventils 1 entspricht der Zeit, in der
einer der Antriebspulse von der ECU 103 abgegeben wird,
anders gesagt in der er auf das Niveau „High" gehalten
wird, um das Druckreduzierventil zu öffnen.
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Die
Anzahl der Sequenz von Antriebspulsen und die Einschaltdauer ΔT
werden unter Berücksichtigung eines Kennfelds ausgewählt,
das in dem ROM der ECU 103 als eine Funktion des Druckabfalls ΔP gespeichert
ist. Insbesondere erhöht die ECU 103 die Anzahl
der Pulssequenzen und eine Summe der Einschaltdauern ΔT
(dass heißt eine Summe der Breiten der Antriebspulse) bei
einer Erhöhung des Druckabfalls ΔT.
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Die
Routine schreitet weiter zu einem Schritt 105, bei dem
ein Referenzdruckabfall ΔPdstd unter Berücksichtigung
eines Kennfelds bestimmt wird, das in dem ROM der ECU 103 gespeichert
ist. Der Referenzdruckabfall ΔPdstd ist ein Standardabfall des
Drucks ΔPc in der Sammelvorrichtung 101 für eine
entsprechende Einschaltdauer ΔT in jenem Fall, in dem das
Druckreduzierventil 1 mit dem Muster geöffnet
wird, das bei Schritt 104 bestimmt wird, und zwar unter
der Annahme, dass eine Zeitverzögerung beim Öffnen
des Druckreduzierventils 1 (diese wird auch als eine Ventilöffnungsverzögerung
nachfolgend bezeichnet) und eine Durchsatzrate, mit der das Druckreduzierventil 1 den
Kraftstoff aus der Sammelvorrichtung 101 auslässt
(diese wird nachfolgend auch als eine Druckreduziercharakteristik
bezeichnet) jeweils Standard- oder Durchschnittswerte sind. Das
Druckreduzierventil 1 mit derartigen Charakteristika wird
nachfolgend auch als ein Standardcharakteristikprodukt bezeichnet.
Der Referenzdruckabfall ΔPdstd beinhaltet einen Druckabfall
in der Sammelvorrichtung 101, der aus einem Leck des Kraftstoffs
aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 102 resultiert.
Wenn dieser Zyklus der Programmausführung der erste Zyklus
ist, der nach dem Start des Programms ausgeführt wird,
ist der Referenzdruckabfall ΔPdstd ein Standardabfall des
Drucks Pc in der Sammelvorrichtung 101 in einer ersten
Einschaltdauer ΔT (dass heißt die Zeit entsprechend
der Breite einer ersten Sequenz der Antriebspulse, die zu dem Druckreduzierventil 1 abzugeben
sind). Wenn dieser Zyklus der Programmausführung der zweite
Zyklus ist, ist der Referenzdruckabfall ΔPdstd ein Standardabfall
des Drucks Pc in der Sammelvorrichtung 101 in einer zweiten
Einschaltdauer ΔT.
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Die
Routine schreitet weiter zu Schritt 106, bei dem das Antriebssignal
(dass heißt eine entsprechende Sequenz der Antriebspulse)
abgegeben wird, um das Druckreduzierventil 1 zum Öffnen
zu betätigen. Wenn dieser Zyklus der Programmausführung der
erste Zyklus ist, der nach dem Start des Programms ausgeführt
wird, wird ein erster Antriebspuls zu dem Druckreduzierventil 1 abgegeben.
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Die
Routine schreitet weiter zu Schritt 107, bei dem ein Ist-Abfall
des Drucks Pc, der in der Einschaltdauer ΔT eingebaut wird,
durch den Drucksensor 108 gemessen oder abgefragt. Dies
wird nachfolgend als ein partieller Ist-Druckabfall ΔPdact
bezeichnet.
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Bei
den Schritten 104 bis 107 wird der partielle Ist-Druckabfall ΔPdact
in der Einschaltdauer ΔT hergeleitet, die durch die Breite
einer entsprechenden Sequenz der Antriebspulse definiert ist.
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Die
Routine schreitet fort zu Schritt 108, bei dem bestimmt
wird, ob eine Lernbedingung zum Beginnen eines Lernens der Ventilöffnungsverzögerung erfüllt
ist oder nicht, die gemäß der späteren
Beschreibung eine Zeit ist, die für das Druckreduzierventil 1 erforderlich
ist, bis der Druck Pc in der Sammelvorrichtung 101 einen
vorgegebenen Wert erreicht hat. Insbesondere wenn der Druck Pc in
der Sammelvorrichtung 101, der durch den Drucksensor 108 gemessen
wird, unter einen Druckreduzierschwellwert Pclose abgefallen ist,
wird bestimmt, dass die Lernbedingung vorgefunden wird. Der Druckreduzierschwellwert
Pclose ist zum Beispiel die Summe des Solldrucks Pco in der Sammelvorrichtung 101 und
eines vorgegebenen Drucks (zum Beispiel 2 Mpa). Falls bei Schritt 108 eine
Antwort JA erhalten wird, schreitet die Routine dann zu Schritt 110. Bei
dem Beispiel in der 4 wird bei Schritt 108 bis zu
dem Zeitpunkt t1 eine Antwort NEIN erhalten. Somit schreitet die
Routine direkt zu Schritt 109.
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Bei
Schritt 109 wird bestimmt, ob das Lernen der individuellen Änderung
des Druckreduzierventils 1 abgeschlossen ist oder nicht.
Insbesondere wenn eine vorgegebene Anzahl (zum Beispiel 4 oder mehr) von
Korrekturwerten ΔA der Druckreduziercharakteristik hergeleitet
wurde, die später im Einzelnen beschrieben werden, und
wenn ein Korrekturwert ΔTopen der Ventilöffnungsverzögerung
hergeleitet wurde, der später im Einzelnen beschrieben
wurde, wird eine Antwort JA erhalten, was bedeutet, dass das Lernen
der individuellen Änderung des Druckreduzierventils 1 abgeschlossen
wurde.
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Wenn
dieser Zyklus der Programmausführung der erste Zyklus ist,
wird bei dem Schritt 109 eine Antwort NEIN erhalten, so
dass die Routine die Schritte 102 bis 109 wiederholt,
um den partiellen Ist-Druckabfall ΔPdac in einer nachfolgenden
Einschaltdauer ΔT abzufragen.
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Falls
bei Schritt 108 bestimmt wird, dass der Druck Pc in der
Sammelvorrichtung 101, der durch den Drucksensor 108 gemessen
wird, unter dem Druckreduzierschwellwert Pclose abgefallen ist, schreitet
die Routine dann zu Schritt 110 fort.
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Bei
Schritt 110 werden eine Ist-Ventilöffnungsverzögerung
Topen.act, die die Zeitverzögerung beim Öffnen
des Druckreduzierventils 1 ist, und eine Referenzventilöffnungsverzögerung
Topen.std bestimmt, die eine Standardzeitverzögerung beim Öffnen
des Standardcharakteristikprodukts ist. Ein Korrekturwert ΔTopen1
der Referenzventilöffnungsverzögerung wird außerdem
dadurch bestimmt, dass die Referenzventilöffnungsverzögerung
Topen.std von der Ist-Ventilöffnungsverzögerung
Topen.act subtrahiert wird. Eine der Einschaltdauern ΔT,
bei der der Druck Pc in der Sammelvorrichtung 101 unter dem
Druckreduzierschwellwert Pclose abgefallen ist, wird als die Ist-Ventilöffnungsverzögerung
Topen.act bestimmt. Insbesondere wird ein vorderer Abschnitt der
Breite eines letzten Antriebspulses zu der Zeit, wenn der Druck
Pc unter den Druckreduzierschwellwert Pclose abgefallen ist, und
zwar anders gesagt ein Zeitintervall zwischen einem Anstieg des
letzten Antriebsimpulses und dem Zeitpunkt, bei dem der Druck Pc
den Druckreduzierschwellwert Pclose erreicht hat, als die Ist-Ventilöffnungsverzögerung
Topen.act definiert. Die Referenzventilöffnungsverzögerung
Topen.std wird unter Berücksichtigung eines Kennfelds bestimmt,
das in dem ROM gespeichert ist, und zwar als eine Funktion des Drucks
Pc in der Sammelvorrichtung 101, der bei dem Start des
Reduzierens des Drucks Pcf in der Sammelvorrichtung 101 gemessen
wird, und zwar durch einen entsprechenden Antriebsimpuls (dass heißt
zur Zeit eines Anstiegs des letzten Antriebspulses).
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Die
Routine schreitet zu einem Schritt 111, bei dem ein Korrekturwert ΔTopen
der Ventilöffnungsverzögerung bestimmt wird. Die 6 zeigt eine
Beziehung zwischen dem Druck Pc in der Sammelvorrichtung 101 beim
Start seiner Reduzierung und die Ventilöffnungsverzögerung.
Die grafische Darstellung zeigt, dass die Referenzventilöffnungsverzögerung
Topen.std, die durch eine durchgezogene Linie angegeben ist, und
die Ist-Ventilöffnungsverzögerung Topen.act, die
durch entsprechende gestrichelte Linien angegeben ist, verringert
werden, wenn sich der Druck Pc in der Sammelvorrichtung 101 erhöht,
und dass der Korrekturwert ΔTopen1 der Referenzventilöffnungsverzögerung
auch verringert wird, wenn sich der Druck Pc in der Sammelvorrichtung 101 erhöht.
Die ECU 103 bestimmt den Korrekturwert ΔTopen
der Ventilöffnungsverzögerung durch Multiplizieren
des Korrekturwerts ΔTopen1 der Referenzventilöffnungsverzögerung
mit einem Korrekturfaktor Kpc, der, wie dies in der 7 dargestellt
ist, so ausgewählt wird, dass er sich verringert, wenn
sich der Druck Pc in der Sammelvorrichtung 101 beim Start seiner
Reduzierung erhöht. Die ECU 103 speichert dann
den Korrekturwert ΔTopen der Ventilöffnungsverzögerung
in dem EEPROM als eine Funktion des Drucks Pc in der Sammelvorrichtung 101 beim
Start seiner Reduzierung (dass heißt die Zeit des Anstiegs eines
entsprechenden Antriebspulses). Die EECU 103 bestimmt den
Korrekturfaktor Kpc unter Berücksichtigung eines Kennfelds
in dem ROM als eine Funktion des Drucks Pc in der Sammelvorrichtung 101 beim
Start seiner Reduzierung (dass heißt die Zeit des Anstiegs
des entsprechenden Antriebspulses).
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Die
Routine schreitet zu Schritt 112, bei dem eine Ist-Druckreduziercharakteristik
Aact des Druckreduzierventils 1 bestimmt wird. Die Ist-Druckreduziercharakteristik
Aact ist als die Zeit (dass heißt als die Einschaltdauer)
definiert, die für das Druckreduzierventil 1 erforderlich
ist, den Druck Pc in der Sammelvorrichtung 101 um eine
vorgegebene Druckeinheit tatsächlich zu reduzieren. Zunächst
wird eine partielle Ist-Ventilöffnungsdauer ΔTact
bestimmt, die die Zeit ist, in der das Druckreduzierventil 1 als
Reaktion auf eine Eingabe einer entsprechenden Sequenz der Antriebspulse
von der ECU 103 tatsächlich geöffnet
gehalten wird und die gemäß einer Beziehung ΔTact
= ΔT – ΔTopen berechnet wird. Die Ist-Druckreduziercharakteristik Aact
wird gemäß einer Beziehung Aact = ΔTact/ΔPdact
berechnet.
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Ein
Korrekturwert ΔA der Druckreduziercharakteristik, der eine
Differenz zwischen der Ist-Druckreduziercharakteristik Aact und
einer Referenzdruckreduziercharakteristik Astd ist, die die Druckreduziercharakteristik
des Standardcharakteristikprodukts ist, wird bestimmt. Die Referenzdruckreduziercharakteristik
Astd wird unter Berücksichtigung eines Kennfelds bestimmt,
das in dem ROM als eine Funktion des Drucks Pc in der Sammelvorrichtung 101 gespeichert
ist, der beim Start seiner Reduzierung gemessen wird (dass heißt
die Zeit des Anstiegs eines entsprechenden Antriebspulses). Der
Korrekturwert ΔA der Druckreduziercharakteristik wird gemäß einer
Beziehung ΔA = Aact – Astd berechnet.
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Die 5 zeigt
eine Beziehung zwischen der Druckreduziercharakteristik des Druckreduzierventils 1 und
dem Druck Pc in der Sammelvorrichtung 101 beim Start seiner
Reduzierung. Die grafische Darstellung zeigt, dass sich die Referenzdruckcharakteristik
Astd, die durch eine durchgezogene Linie angegeben ist und die Ist-Druckreduziercharakteristik Aact,
die durch entsprechende gestrichelte Linien angegeben ist, verringert
werden, wenn sich der Druck Pc in der Sammelvorrichtung 101 beim
Start seiner Reduzierung erhöht, und dass der Korrekturwert ΔA der
Druckreduziercharakteristik ebenfalls verringert wird, wenn sich
der Druck Pc beim Start seiner Reduzierung erhöht.
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Die
Routine geht zu Schritt 114 weiter, bei dem der Korrekturwert ΔA
der Druckreduziercharakteristik, der bei dem Schritt 113 bestimmt
wird, in dem EEPROM als eine Funktion des Drucks Pc in der Sammelvorrichtung 101 beim
Start seiner Reduzierung gespeichert wird (dass heißt die
Zeit des Anstiegs eines entsprechenden Antriebspulses).
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Die
Routine geht zu Schritt 114 weiter, bei dem gemäß der
vorstehenden Beschreibung bestimmt wird, ob das Lernen der individuellen Änderung
des Drucksreduzierventils 1 abgeschlossen ist oder nicht.
Falls eine vorgegebene Anzahl von Lerndaten des Korrekturwerts ΔA
der Druckreduziercharakteristik und des Korrekturwerts ΔTopen
der Ventilöffnungsverzögerung hergeleitet wurden,
wird eine Antwort JA erhalten, was bedeutet, dass das Lernen der
individuellen Änderung abgeschlossen ist, und dann wird
die Routine beendet. Falls alternativ bei dem Schritt 109 eine
Antwort NEIN erhalten wird, kehrt die Routine dann zu dem Schritt 102 zurück.
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Falls
eine Antwort NEIN entweder bei Schritt 101 oder bei Schritt 103 erhalten
wird, schreitet die Routine zu einem Schritt 115 fort.
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Bei
Schritt 115 tritt die ECU 103 in den normalen
Ventilsteuermodus (dass heißt den Druckreduziermodus) ein,
bei dem das Antriebssignal zu dem Druckreduzierventil 1 abgegeben
wird, um den Druck Pc in der Sammelvorrichtung 101 auf
den Sollwert Pco in der nachfolgend beschriebenen Art und Weise
zu verringern.
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Die 8 zeigt
den Druckreduzierbetrieb der ECU 103 in dem normalen Ventilsteuermodus. Wenn
es erforderlich ist, das Druckreduzierventil 1 zu öffnen,
gibt die ECU 103 das Antriebssignal, wie dies in der Zeichnung
gezeigt ist, in der Gestalt eines einzigen Pulses ab.
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Die
Breite des Antriebssignals, dass heißt die Zeit, in der
die ECU 103 das Antriebssignal kontinuierlich abgibt (diese
wird auch als eine Einschaltzeit T bezeichnet, in der das Druckreduzierventil 1 zu öffnen
ist) wird gemäß einer Beziehung T = (Topen.std
+ ΔTopen) ΔPd × (Astd + ΔA)
bestimmt.
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In
der vorstehend genannten Gleichung ist die Einschaltzeit T durch
den Korrekturwert ΔTopen der Ventilöffnungsverzögerung
so definiert, dass sie sich verlängert, wenn sich die Ist-Ventilöffnungsverzögerung
Topen.act vergrößert, und anders gesagt wird sie
verkürzt, wenn die Ist-Ventilöffnungsverzögerung
Topen.act kurz wird, wodurch nachteilhafte Wirkungen der Änderung
der Ist-Ventilöffnungsverzögerung Topen.act auf
die Steuerung des Druckreduzierventils 1 beseitigt werden.
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Zusätzlich
ist die Einschaltzeit T auch durch das Produkt des Druckabfalls ΔPd
und des Korrekturwerts ΔA der Druckreduziercharakteristik
definiert, so dass sie sich verkürzt, wenn sich die Ist-Druckreduziercharakteristik
Aact verringert, und anders gesagt wird sie verlängert,
wenn sich die Ist-Druckreduziercharakteristik Aact vergrößert,
wodurch die nachteiligen Wirkungen der Änderung der Druckreduziercharakteristik
des Druckreduzierventils 1 auf die Steuerung des Druckreduzierventils 1 beseitigt
werden.
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Die
Referenzventilöffnungsverzögerung Topen.std wird
gemäß der vorstehenden Beschreibung unter Berücksichtigung
des Kennfelds bestimmt, das in dem ROM gespeichert ist, wobei sie
dem Druck Pc in der Sammelvorrichtung 101 entspricht, der
zu jener Zeit gemessen wird, wenn das Öffnen des Druckreduzierventils 1 erforderlich
ist. Der Korrekturwert ΔTopen der Ventilöffnungsverzögerung
wird aus dem Kennfeld in dem EEPROM bestimmt, das dem Druck Pc entspricht,
der zu jener Zeit gemessen wird, wenn das Öffnen des Druckreduzierventils 1 erforderlich
ist. Der Druckabfall ΔPd wird auf der Grundlage der Gleichung ΔPd
= Pc – Pco hergeleitet. Die Referenzdruckreduziercharakteristik
Astd wird aus dem Kennfeld bestimmt, das in dem ROM gespeichert
ist, die dem Druck Pc in der Sammelvorrichtung 101 entspricht,
der zu jener Zeit gemessen wird, wenn das Öffnen des Druckreduzierventils 1 erforderlich
ist. Der Korrekturwert ΔA der Druckreduziercharakteristik
wird aus dem Kennfeld in dem EEPROM ausgewählt, der dem
Druck Pc in der Sammelvorrichtung 101 entspricht, der zu
jener Zeit gemessen wird, wenn das Öffnen des Druckreduzierventils 1 erforderlich
ist.
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Wie
dies aus der vorstehenden Beschreibung offensichtlich ist, tritt
die ECU 103 in den Ventilcharakteristiklernmodus und bestimmt
Betriebscharakteristika des Druckreduzierventils 1, die
aus seiner individuellen Änderung resultieren, wenn das
Erfordernis zum Reduzieren des Drucks und die Lernbedingung erfüllt
sind. Beim Eintreten in den normalen Ventilsteuermodus korrigiert
die ECU 103 die Zeit, in der das Antriebssignal kontinuierlich
zu dem Druckreduzierventil 1 abzugeben ist, dass heißt
die Breite des Antriebssignals (dass heißt der Einschaltzeit
T), um so die individuelle Änderung in Abhängigkeit
von den Betriebscharakteristika des Druckreduzierventils 1 zu
kompensieren, wodurch die Stabilität einer Genauigkeit
beim Reduzieren des Drucks Pc in der Sammelvorrichtung 101 gewährleistet
wird. Dies ermöglicht außerdem eine Abschwächung
der Erfordernisse der Produktionsgenauigkeit des Druckreduzierventils 1,
woraus eine Verringerung von seinen Produktionskosten resultiert.
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In
dem Ventilcharakteristiklernmodus gibt die ECU 103 das
Antriebssignal in der Gestalt der Sequenz der Antriebspulse ab,
um die Ist-Druckreduziercharakteristik Aact des Druckreduzierventils 1 (dass
heißt die Zeit, die für das Druckreduzierventil 1 erforderlich
ist, den Druck Pc in der Sammelvorrichtung 101 um eine
Druckeinheit zu reduzieren) in jedem voraus gewählten Bereich
des Drucks Pc in der Sammelvorrichtung 101 abzufragen (s. 4),
wodurch die Genauigkeit zum Angleichen des Drucks Pc an den Sollwert
Pco verbessert wird.
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Die
Breite der Antriebspulse, nämlich der Einschaltdauer ΔT
des Druckreduzierventils 1 ist so ausgewählt,
dass sie sich nach einem Start bis zu einem Ende des Reduzierens
des Drucks Pc in der Sammelvorrichtung 101 allmählich
verkleinert, wodurch die Genauigkeit und die Leichtigkeit beim Bestimmen
der Ventilöffnungsverzögerung des Druckreduzierventils 1 verbessert
werden.
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Während
die vorliegende Erfindung hinsichtlich der bevorzugten Ausführungsbeispiele
offenbart wurde, um ihr Verständnis zu erleichtern, sollte
klar sein, dass die Erfindung in mannigfaltiger Art und Weise ausgeführt
werden kann, ohne dass der Umfang der Erfindung verlassen wird.
Daher soll die Erfindung so verstanden werden, dass sie alle möglichen
Ausführungsbeispiele und Abwandlungen zu den gezeigten
Ausführungsbeispielen umfasst, die ohne Verlassen des Umfangs
der Erfindung ausgeführt werden können, der durch
die beigefügten Ansprüche definiert wird.
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Ein
Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine ist
vorgesehen, das mit einem Druckreduzierventil ausgestattet ist,
das zum Auslassen von Kraftstoff dient, der in einer Sammelvorrichtung
gespeichert ist. Eine Steuervorrichtung fragt Betriebscharakteristika
des Druckreduzierventils ab oder lernt diese, und sie bestimmt eine
Dauer, in der ein Antriebssignal zu dem Druckreduzierventil abzugeben
ist, um dieses zum Kompensieren von Unterschieden von Standardbetriebscharakteristika
und den gelernten Betriebscharakteristika des Druckreduzierventils
zu öffnen, wodurch eine Genauigkeit beim Steuern des Drucks
in der Sammelvorrichtung ungeachtet einer individuellen Änderung
des Betriebs des Druckreduzierventils gewährleistet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2001-182638
A [0002]