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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für
ein Druckreduzierventil, die eine Erregungssteuerung zum Öffnen/Schließen eines
Druckreduzierventils durchführt, um einen Kraftstoffdruck
in einer Common-Rail zu reduzieren, und auf ein Kraftstoffeinspritzsystem,
das die Steuervorrichtung für das Druckreduzierventil verwendet.
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Es
ist ein Kraftstoffeinspritzsystem bekannt, das in einer Common-Rail
Kraftstoff akkumuliert, der aus einer Einspritzvorrichtung in einen
entsprechenden Zylinder einer Dieselkraftmaschine einzuspritzen ist,
und das den Kraftstoffdruck in der Common-Rail zum Beispiel durch
ein Druckreduzierventil reduziert, wie dies in der Patentdruckschrift
1 (
JP-2001-182638 A )
beschrieben ist. Eine elektronische Steuereinheit (ECU) treibt eine
Kraftstoffzuführungspumpe an, um den Kraftstoff zu der
Common- Rail zu pumpen. Die ECU steuert eine Erregung des Druckreduzierventils zum Öffnen
des Druckreduzierventils, wenn ein Istkraftstoffdruck in der Common-Rail
(nachfolgend als ein Ist-Common-Rail-Druck bezeichnet), der durch einen
Drucksensor oder dergleichen erfasst wird, größer
ist als ein Soll-Common-Rail-Druck. Somit wird der Kraftstoff in
der Common-Rail zu einer Niederdruckseite ausgelassen, um den Ist-Common-Rail-Druck
zu reduzieren.
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Eine
Strömungscharakteristik zwischen einer Erregungszeit des
Druckreduzierventils und einer Kraftstoffauslassmenge aus dem Druckreduzierventil kann
sich zwischen den Druckreduzierventilen aufgrund von Herstellungsfehlern
oder dergleichen unterscheiden. Zusätzlich kann sich die
Strömungscharakteristik des Druckreduzierventils aufgrund
eines Verschleißes, eines Gleitfehlers oder dergleichen
in einem Ventilabschnitt des Druckreduzierventils aufgrund einer
Alterung ändern. Jedoch wird bei der Öffnungs-/Schließ-Steuerung
des herkömmlichen Druckreduzierventils, das in der Patentdruckschrift
1 beschrieben ist, die Erregung des Druckreduzierventils gemäß einer
Differenz zwischen dem Ist-Common-Rail-Druck und dem Soll-Common-Rail-Druck ohne Änderung
gesteuert, auch wenn die Strömungscharakteristik des Druckreduzierventils
sich zwischen den Druckreduzierventilen ändert oder bei Änderungen
aufgrund der Alterung. Bei einer derartigen Erregungssteuerung besteht
zum Beispiel eine Wahrscheinlichkeit, dass der Ist-Common-Rail-Druck nicht
ausreichend auf den Soll-Common-Rail-Druck reduziert wird, wenn
die Strömungscharakteristik des Druckreduzierventils so
geändert wird, dass die Kraftstoffauslassmenge hinsichtlich
derselben Erregungszeitlänge reduziert wird, auch wenn
das Druckreduzierventil geöffnet ist und ein Zustand andauert,
bei dem der Ist-Common-Rail-Druck übermäßig
größer ist als der Soll-Common-Rail-Druck. Wenn zum
Beispiel im Gegensatz dazu die Strömungscharakteristik
des Druckreduzierventils so geändert wird, dass sich die
Kraftstoffauslassmenge hinsichtlich derselben Erregungszeitlänge
vermehrt, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass der Ist-Common-Rail-Druck so
reduziert wird, dass er übermäßig kleiner
als der Soll-Common-Rail-Druck ist, und zwar aufgrund der Druckreduzierung
durch das Druckreduzierventil.
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Falls
auf diese Weise der Ist-Common-Rail-Druck übermäßig
kleiner oder größer als der Soll-Common-Rail-Druck
infolge einer Reduzierung des Kraftstoffdrucks in der Common-Rail
durch das Druckreduzierventil wird, kann der Kraftstoff nicht mit
einem angemessenen Kraftstoffdruck aus der Common-Rail zu der Einspritzvorrichtung
zugeführt werden. In einem derartigen Fall kann der Kraftstoff nicht
mit einer angemessenen Menge entsprechend einem Kraftmaschinenbetriebszustand
aus der Einspritzvorrichtung eingespritzt werden. Infolge dessen werden
das Fahrverhalten und die Abgasemissionen eines Fahrzeugs verschlechtert.
Wenn zusätzlich der Ist-Common-Rail-Druck übermäßig
größer als der Soll-Common-Rail-Druck ist, steigen
die Verbrennungsgeräusche an. Wenn der Zustand andauert,
bei dem der Ist-Common-Rail-Druck übermäßig
größer als der Soll-Common-Rail-Druck in einem übermäßig hohen
Druckbereich ist, werden Komponenten wie zum Beispiel Kraftstoffrohre
beschädigt. Insbesondere in einem Fall eines Kraftstoffeinspritzsystems
ohne andere Funktion zum Reduzieren des Kraftstoffdrucks in der
Common-Rail als das Druckreduzierventil bewirkt eine Unfähigkeit
zum angemessenen Reduzieren des Kraftstoffdrucks in der Common-Rail mit
dem Druckreduzierventil ein Problem.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung
für ein Druckreduzierventil vorzusehen, die einen Erregungsbetrag
für ein Druckreduzierventil auf der Grundlage einer Differenz
einer Strömungscharakteristik zwischen den Druckreduzierventilen
oder einer Änderung der Strömungscharakteristik
des Druckreduzierventils aufgrund einer Alterung korrigiert, und
ein Kraftstoffeinspritzsystem vorzusehen, das die Steuervorrichtung für
ein Druckreduzierventil verwendet.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein gegenwärtiger
Erregungsbetrag einer Druckreduzierventils auf der Grundlage eines vorherigen
Betrags der Istdruckreduzierung einer Common-Rail hinsichtlich eines
vorherigen Erregungsbetrags des Druckreduzierventils korrigiert. Auch
wenn eine Strömungscharakteristik (nachfolgend auch eine
Druckreduzierfunktion bezeichnet) zwischen einem Erregungsbetrag
und einer Kraftstoffauslassmenge des Druckreduzierventils zwischen
den Druckreduzierventilen aufgrund von Herstellungsfehlern oder
dergleichen unterschiedlich ist, kann somit der Ist-Common-Rail-Druck
einem Soll-Common-Rail-Druck dadurch angenähert werden,
dass der Erregungsbetrag korrigiert wird und die Erregung für
das Druckreduzierventil gesteuert wird.
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Auch
wenn die Strömungscharakteristik des Druckreduzierventils
aufgrund der Alterung geändert wird, wird der gegenwärtige
Erregungsbetrag des Druckreduzierventils auf der Grundlage des vorherigen
Ist-Druck-Reduzierbetrags der Common-Rail hinsichtlich des vorherigen
Erregungsbetrags des Druckreduzierventils korrigiert. Somit kann
der Ist-Common-Rail-Druck dem Soll-Common-Rail-Druck dadurch angenähert
werden, dass der Erregungsbetrag des Druckreduzierventils auf der
Grundlage der Änderung der Strömungscharakteristik
aufgrund der Alterung korrigiert wird.
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Auch
wenn die Strömungscharakteristik zwischen den Druckreduzierventilen
oder die Strömungscharakteristik des Druckreduzierventils
aufgrund der Alterung geändert wird, wird auf diese Weise
der Ist-Common-Rail-Druck dem Soll-Common-Rail-Druck angenähert,
und eine angemessene Kraftstoffmenge wird aus der Einspritzvorrichtung
gemäß einem Kraftmaschinenbetriebszustand eingespritzt.
Dem entsprechend kann eine Verschlechterung des Fahrverhaltens und
der Abgasemissionen eines Fahrzeugs verhindert werden. Da außerdem eine übermäßige
Erhöhung des Ist-Common-Rail-Drucks hinsichtlich des Soll-Common-Rail-Drucks
verhindert werden kann, kann eine Erhöhung von Verbrennungsgeräuschen
verhindert werden, und außerdem können Beschädigungen
von Komponenten wie zum Beispiel Kraftstoffrohren verhindert werden.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung rückt eine Vorrichtung
zum Korrigieren eines Erregungsbetrags eine Erregungsstartzeit des
Druckreduzierventils vor, wenn die Vorrichtung eine Korrektur zum
Verlängern der Erregungszeit des Druckreduzierventils durchführt.
Somit lässt das Druckreduzierventil den Kraftstoff in der
Common-Rail schnell aus und reduziert den Kraftstoffdruck. Dem entsprechend
kann der Ist-Common-Rail-Druck schnell dem Soll-Common-Rail-Druck
angenähert werden.
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Eine
vorbestimmte Startzeit als eine Grenze einer Vorrückung
der Erregungsstartzeit des Druckreduzierventils wird durch eine
Zeit bestimmt, die erforderlich ist, nachdem die Vorrichtung zum Korrigieren
des Erregungsbetrags eine Korrekturverarbeitung des Erregungsbetrags
startet, bis eine Erregungsvorrichtung die Erregung des Druckreduzierventils
mit dem korrigierten Erregungsbetrag, einer Einspritzzeitgebung
der Einspritzvorrichtung des entsprechenden Zylinders oder dergleichen
startet.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung, falls die Erregungsstartzeit
des Druckreduzierventils früher als die vorbestimmte Startzeit
als die Grenze der Vorrückung der Erregungsstartzeit liegt,
wenn die Erregungsstartzeit des Druckreduzierventils vorgerückt
wird, um die Erregungszeit zu verlängern, verzögert
daher die Vorrichtung zum Korrigieren des Erregungsbetrags die Erregungsendzeit
um eine Zeitlänge entsprechend einer Zeitlänge,
durch die die Erregungsstartzeit früher als die vorbestimmte
Startzeit liegt. Somit wird die Erregungsstartzeit auf die vorbestimmte
Startzeit vorgerückt, um den Kraftstoff in der Common-Rail
durch das Druckreduzierventil schnell auszulassen, so dass sich
der Ist-Common-Rail-Druck schnell dem Soll-Common-Rail-Druck annähert,
und außerdem kann ein Vergrößerungsbetrag
der Erregungszeit gewährleistet werden.
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Es
gibt eine Ventilöffnungsverzögerung nach einem
Zeitpunkt, bei dem die Erregung für das Druckreduzierventil
gestartet wird, bis zu einem Zeitpunkt, bei dem das Druckreduzierventil
geöffnet wird und den Druckreduzierbetrieb startet. In
der Dauer der Ventilöffnungsverzögerung wird das
Druckreduzierventil geschlossen gehalten und führt den Druckreduzierbetrieb
nicht durch. Die Ventilöffnungsverzögerung des
Druckreduzierventils ändert sich bei einem Betriebsumgebung
des Druckreduzierventils derart, dass der Ist-Common-Rail-Druck
und eine elektrische Quellenspannung nicht konstant sind.
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Daher
korrigiert gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden
Erfindung die Vorrichtung zum Korrigieren des Erregungsbetrags den
Erregungsbetrag zum Beispiel unter Berücksichtigung der
Zeit, während der das Druckreduzierventil den Druckreduzierbetrieb
aufgrund der Ventilöffnungsverzögerung oder der
Ventilöffnungsverzögerung nicht durchführt, die
sich mit der Betriebsumgebung ändern, wie zum Beispiel
der Ist-Common-Rail-Druck und die elektrische Quellenspannung. Somit
kann der Erregungsbetrag des Druckreduzierventils mit hoher Genauigkeit
korrigiert werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der gegenwärtige
Erregungsbetrag so korrigiert, dass der Druckreduzierbetrag des
Kraftstoffdrucks verringert wird, wenn sich der vorherige Betrag
der Istdruckreduzierung erhöht, und zwar hinsichtlich eines
vorherigen antizipierten Druckreduzierbetrags des Kraftstoffdrucks,
der aus dem vorherigen Erregungsbetrag antizipiert wird. Der gegenwärtige
Erregungsbetrag wird so korrigiert, dass der Druckreduzierbetrag
des Kraftstoffdrucks erhöht wird, wenn sich der vorherige
Ist-Druck-Reduzierbetrag verringert, und zwar hinsichtlich des vorherigen
antizipierten Druckreduzierbetrags.
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Auch
wenn die Druckreduzierfunktion des Druckreduzierventils geändert
wird, dass sie sich verringert oder erhöht, kann somit
der Erregungsbetrag des Druckreduzierventils gemäß der
Druckreduzierfunktion des Druckreduzierventils korrigiert werden, damit
sich der Ist-Common-Rail-Druck dem Soll-Common-Rail-Druck annähert.
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Die
Funktionen der vielen Vorrichtungen gemäß der
vorliegenden Erfindung können durch Hardwareressourcen
mit Funktionen verwirklicht werden, die durch deren Strukturen spezifiziert
sind, durch Hardwareressourcen mit Funktionen, die durch Programme
spezifiziert sind, oder durch eine Kombination von beiden. Die Funktionen
der vielen Vorrichtungen sind nicht auf die Funktionen beschränkt,
die durch Hardwareressourcen physikalisch unabhängig voneinander
verwirklicht werden.
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Weitere
Merkmale und Vorteile eines Ausführungsbeispiels werden
ebenso wie die Betriebsweisen und die Funktionen der dazu gehörigen
Teile aus der folgenden, detaillierten Beschreibung, den beigefügten
Ansprüchen und den Zeichnungen ersichtlich, die jeweils
Bestandteil dieser Anmeldung sind. Zu den Zeichnungen:
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1 zeigt
eine Blockdarstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
ein Flussdiagramm einer Steuerroutine zum Korrigieren einer Erregungszeit
eines Druckreduzierventils gemäß dem Ausführungsbeispiel;
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3 zeigt
eine charakteristische Ansicht einer Beziehung zwischen einem Druckreduzierbetrag und
einer Verstärkung gemäß dem Ausführungsbeispiel;
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4 zeigt
eine charakteristische Ansicht einer Beziehung zwischen einem Ist-Commmon-Rail-Druck
und einer Ventilöffnungsverzögerung gemäß dem
Ausführungsbeispiel;
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5 zeigt
eine charakteristische Ansicht einer Beziehung zwischen dem Ist-Common-Rail-Druck
und einer Referenzerregungszeit gemäß dem Ausführungsbeispiel;
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6 zeigt
ein Zeitdiagramm zum Beschreiben der Ventilöffnungsverzögerung
des Druckreduzierventils gemäß dem Ausführungsbeispiel;
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7 zeigt
ein Zeitdiagramm zum Beschreiben eines Korrekturwerts der Erregungszeit
des Druckreduzierventils gemäß dem Ausführungsbeispiel;
und
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8 zeigt
ein anderes Zeitdiagramm zum Beschreiben des Korrekturwerts der
Erregungszeit des Druckreduzierventils gemäß dem
Ausführungsbeispiel.
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Nun
wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Ein Kraftstoffeinspritzsystem 10 gemäß dem
Ausführungsbeispiel ist in der 1 dargestellt.
Das Kraftstoffeinspritzsystem 10 einer Akkumulatorbauart
hat eine Förderpumpe 14, eine Hochdruckpumpe 16 als
eine Kraftstoffzuführungspumpe, eine Common-Rail 20,
einen Drucksensor 22, ein Druckreduzierventil 24,
Einspritzvorrichtungen 30, eine ECU 40, eine elektronische
Antriebseinheit 42 (EDU) und dergleichen. Die ECU 40 steuert eine
Erregung eines Dosierventils 18 der Hochdruckpumpe 16,
des Druckreduzierventils 24 und der Einspritzvorrichtungen 30 auf
der Grundlage von Kraftmaschinenbetriebszuständen, die
durch verschiedene Sensoren wie zum Beispiel durch den Drucksensor 22 erfasst
werden. Um eine komplexe Figur zu vermeiden, ist in der 1 nur
eine Steuersignalleitung von der ECU 40 zu einer Einspritzvorrichtung 30 gezeigt.
Die EDU 42 erregt das Druckreduzierventil 24 und
die Einspritzvorrichtungen 30 auf der Grundlage von Steuersignalen
von der ECU 40.
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Die
Förderpumpe 14 saugt Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 12 an
und führt den Kraftstoff zu der Hochdruckpumpe 16 zu.
Die ECU 40 steuert eine Stromstärke, die dem Dosierventil 18 zugeführt wird,
wodurch eine Kraftstoffsaugmenge gesteuert wird, die durch die Hochdruckpumpe 16 während
eines Saughubs angesaugt wird. Eine Kraftstoffauslassmenge der Hochdruckpumpe 16 wird
durch das Dosieren der Kraftstoffsaugmenge dosiert.
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Die
Common-Rail 20 akkumuliert den Kraftstoff, der durch die
Hochdruckpumpe 16 gepumpt wird, und hält den Druck
des Kraftstoffes auf einen vorbestimmten hohen Druck gemäß dem
Kraftmaschinenbetriebszustand aufrecht. Der Drucksensor 22 als
eine Druckerfassungsvorrichtung erfasst den Kraftstoffdruck im Inneren
der Common-Rail 20, und er gibt einen erfassten Wert zu
der ECU 40 ab. Das Druckreduzierventil 24 wird
geöffnet, um den Kraftstoff in der Common-Rail 20 zu
einem Rückführungskanal 100 an der Niederdruckseite
auszulassen. Das Druckreduzierventil 24 ist zum Beispiel
ein allgemein bekanntes Elektromagnetventil, bei dem eine Last einer
Feder auf ein Ventilelement in einer Ventilschließrichtung
aufgebracht wird. Falls ein elektromagnetischer Antriebsbereich
wie zum Beispiel eine Spule in dem Druckreduzierventil 24 erregt
wird, wird das Ventilelement gegen die Last der Feder angehoben, um
das Druckreduzierventil 24 zu öffnen. Eine Ventilöffnungszeit
des Druckreduzierventils 24 wird gemäß einer
Pulsbreite (Erregungszeit) eines Erregungspulses geändert,
der zu dem Druckreduzierventil 24 zugeführt wird.
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Die
Einspritzvorrichtung 30 ist in einem entsprechenden Zylinder
einer Vierzylinder-Dieselkraftmaschine 50 angebracht und
spritzt den Kraftstoff, der in der Common-Rail 20 akkumuliert
wird, in den Zylinder ein. Die Einspritzvorrichtung 30 ist
ein allgemein bekanntes Elektromagnetventil, das eine Kraftstoffeinspritzmenge
dadurch steuert, dass ein Druck in einer Steuerkammer gesteuert
wird, die den Kraftstoffdruck zu einer Düsennadel in einer
Ventilschließrichtung aufbringt.
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Die
ECU 40 als eine Steuervorrichtung für ein Druckreduzierventil
besteht aus einem Mikrocomputer, der hauptsächlich eine
CPU, einen ROM, einen RAM, einen Flash-Speicher und dergleichen
aufweist, und sie dient als eine Erregungsvorrichtung, eine Vorrichtung
zum Berechnen eines Erregungsbetrags, eine Vorrichtung zum Korrigieren
eines Erregungsbetrags und eine Vorrichtung zum Berechnen einer
Verzögerung. Des Weiteren dient die ECU 40 als
eine Vorrichtung zum Gewinnen eines Drucks zusammen mit dem Drucksensor 22.
Die ECU 40 erfasst den Betriebszustand der Dieselkraftmaschine 50 aus
Erfassungssignalen von verschiedenen Sensoren, wie zum Beispiel
ein Drehzahlsensor zum Erfassen einer Kraftmaschinendrehzahl (NE),
ein Beschleunigungssensor zum Erfassen einer Position (ACC) eines
Beschleunigungspedals, einen Kurbelwinkelsensor zum Erfassen eines
Kurbelwinkels (CA), einen Temperatursensor und den Drucksensor 22.
Die ECU 40 steuert das Dosierventil 18, das Druckreduzierventil 24,
die Einspritzvorrichtungen 30 und dergleichen, um die Dieselkraftmaschine 50 auf den
optimalen Betriebszustand zu steuern. Die EDU 42 ist eine
Antriebseinheit, die Antriebsströme oder elektrische Antriebsspannungen
zu dem Druckreduzierventil 24 und den Einspritzvorrichtungen 30 zuführt,
und sie dient als die Erregungsvorrichtung zusammen mit der ECU 40.
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Als
nächstes wird eine Steuerung des Druckreduzierventils 24 beschrieben.
Die 2 zeigt eine Steuerroutine des Druckreduzierventils 24,
die durch die ECU 40 jeweils in vorbestimmten Kurbelwinkeln
ausgeführt wird, und „S" bedeutet „Schritt". Ein
Kurbelwinkelsignal wird als ein Puls von dem Kurbelwinkelsensor
jedes Mal dann abgegeben, wenn eine Kurbelwelle (nicht gezeigt)
der Dieselkraftmaschine 50 um einen vorbestimmten Winkel
gedreht wird.
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Vor
dem Ausführen der Steuerroutine, die in der 2 gezeigt
ist, erfasst die ECU 40 den Ist-Common-Rail-Druck Pr(n)
der Common-Rail 20 aus einem Erfassungssignal von dem Drucksensor 22,
und sie speichert den erfassten Wert in dem RAM oder in dem Flash-Speicher
als eine Speichervorrichtung. Der gespeicherte Ist-Common-Rail-Druck
Pr(n) wird als ein vorheriger Ist-Common-Rail-Druck Pr(n – 1)
verwendet, wenn die Routine beim nächsten Mal ausgeführt
wird.
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Die
ECU 40 berechnet den optimalen Soll-Common-Rail-Druck Pt(n)
für den Kraftmaschinenbetriebszustand aus den Erfassungssignalen
der Beschleunigungsvorrichtungsposition ACC, der Kraftmaschinendrehzahl
NE und dergleichen. In der 2 stellt
(n) eine gegenwärtige Steuerung des Druckreduzierventils
dar, und (n – 1) stellt eine vorherige Steuerung des Druckreduzierventils
dar, bei der das Druckreduzierventil 24 tatsächlich
geöffnet wurde. Falls nämlich der Ventilöffnungsantrieb
des Druckreduzierventils 24 bei der letzten Druckreduzierventilsteuerung
nicht durchgeführt wurde, sondern bei der Druckreduzierventilsteuerung
vor der letzten Druckreduzierventilsteuerung durchgeführt wurde,
stellt (n – 1) die Druckreduzierventilsteuerung dar, die
vor der letzten Druckreduzierventilsteuerung durchgeführt
wurde.
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Zuerst
berechnet die ECU 40 bei S300 eine Druckdifferenz ΔP(n)
zwischen dem Ist-Common-Rail-Druck Pr(n) und dem Soll-Common-Rail-Druck
Pt(n). Dann bestimmt die ECU 40 bei S302, ob die Druckdifferenz ΔP(n)
zwischen dem Ist-Common-Rail-Druck Pr(n) und dem Soll-Common-Rail-Druck
Pt(n) „gleich oder kleiner als" ein vorbestimmter Wert α ist
oder nicht.
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Falls
die Druckdifferenz ΔP(n) gleich oder kleiner ist als der
vorbestimmte Wert α, bestimmt die ECU 40, dass
kein Bedarf besteht, den Kraftstoffdruck in der Common-Rail 20 durch Öffnen
des Druckreduzierventils 24 zu reduzieren. Somit wird die Routine
beendet.
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Falls
die Druckdifferenz ΔP(n) größer ist als der
vorbestimmte Wert α, bestimmt die ECU 40 bei S304,
ob der Ventilöffnungsantrieb des Druckreduzierventils 24 in
der Routine bei dem vorherigen Mal durchgeführt wurde oder
nicht. Falls der Ventilöffnungsantrieb des Druckreduzierventils 24 in
der Routine bei dem vorherigen Mal nicht durchgeführt wurde,
setzt die ECU 40 den Prozess bei S310 fort. Dabei bleibt
ein Wert eines Korrekturwerts Tfb(n) der Erregungszeit als ein Anfangswert
auf Null, der bei S312 verwendet wird.
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Falls
der Ventilöffnungsantrieb des Druckreduzierventils 24 in
der Routine beim vorherigen Mal durchgeführt wurde, legt
die ECU 40 bei S306 eine Verstärkung K gemäß einer
Differenz zwischen einem antizipierten Druckreduzierbetrag Pdp(n – 1) und
einem Ist-Druck-Reduzierbetrag (Pr(n – 1) – Pr(n))
fest. Der antizipierte Druckreduzierbetrag Pdp(n – 1) ist
ein Reduzierbetrag des Ist-Common-Rail-Drucks, der antizipiert wird,
wenn der Ventilöffnungsantrieb des Druckreduzierventils 24 in
der Routine bei dem vorherigen Mal durchgeführt wurde. Der
Ist-Druck-Reduzierbetrag (Pr(n – 1) – Pr(n)) ist ein
Reduzierbetrag des Ist-Common-Rail-Drucks, der tatsächlich
durch den Ventilöffnungsantrieb des Druckreduzierventils 24 bei
dem vorherigen Mal bewirkt wird. Wie dies in der 3 gezeigt
ist, erhöht sich die Verstärkung K, wenn sich
die Differenz (durch eine Vollbindeformel (1) gezeigt) zwischen dem
antizipierten Druckreduzierbetrag Pdp(n – 1) und dem Ist-Druck-Reduzier-Betrag
(Pr(n – 1) – Pr(n)) erhöht, und sie verringert
sich, wenn sich die Differenz der Druckreduzierbeträge
verringert. Die Verstärkung K kann negativ werden, wenn
die Druckreduzierfunktion des Druckreduzierventils 24 aufgrund
einer Alterung oder dergleichen verstärkt wird und der
Ist-Druck-Reduzierbetrag (Pr(n – 1) – Pr(n)) übermäßig
größer wird als der antizipierte Druckreduzierbetrag
Pdp(n – 1). Differenz der
Druckreduzierung = Pdp(n – 1) – (Pr(n – 1) – Pr(n)) (1)
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Die
Verstärkung K verringert sich nämlich, wenn sich
der vorherige Ist-Druck-Reduzierbetrag (Pr(n – 1) – Pr(n))
erhöht, und zwar hinsichtlich des vorherigen antizipierten
Druckreduzierbetrags Pdp(n – 1). Die Verstärkung
K erhöht sich, wenn sich der vorherige Ist-Druck-Reduzierbetrag
(Pr(n – 1) – Pr(n)) hinsichtlich des vorherigen
antizipierten Druckreduzierbetrags Pdp(n – 1) verringert.
Die ECU 40 speichert eine Charakteristik, die in der 3 gezeigt
ist, als ein Kennfeld in dem ROM oder in dem Flash-Speicher.
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Bei
S308 berechnet die ECU 40 einen Korrekturwert Tfb(n) der
Erregungszeit gemäß einer folgenden Formel (2). Tfb(n) = (Tprv(n – 1) – Tds(n – 1)) × K (2)
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In
der Formel (2) stellt Tprv(n – 1) eine Erregungszeitlänge
des Druckreduzierventils 24 bei dem vorherigen Mal dar,
und Tds(n – 1) ist eine Ventilöffnungsverzögerung
des Druckreduzierventils 24 bei dem vorherigen Mal. Wie
dies vorstehend beschrieben ist, kann der Korrekturwert Tfb(n) der
Erregungszeit in der Formel (2) negativ werden, da die Verstärkung
K negativ werden kann.
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Wie
dies in der 6 gezeigt ist, ist die Ventilöffnungsverzögerung
Tds(n – 1) eine Zeit, die nach einem Zeitpunkt erforderlich
ist, bei dem die Erregung des Druckreduzierventils 24 gestartet
wird, bis zu einem Zeitpunkt, bei dem das Ventilelement des Druckreduzierventils 24 das
Anheben startet und das Druckreduzierventil 24 das Öffnen
des Ventils startet. Die ECU 40 berechnet die Ventilöffnungsverzögerung
Tds(n – 1) aus dem Ist-Common-Rail-Druck Pr(n – 1),
der elektrischen Quellenspannung und dergleichen als den Ventilöffnungsantrieb
des Druckreduzierventils 24 bei dem vorherigen Mal. Eine
Subtraktion der vorherigen Ventilöffnungsverzögerung Tds(n – 1)
von der vorherigen Erregungszeit Tprv(n – 1) bedeutet eine
Subtraktion einer Ventilschließzeit des Druckreduzierventils 24 von
der vorherigen Erregungszeit Tprv(n – 1). Die Ventilschließzeit
ist eine Zeit nach einem Zeitpunkt, bei dem die Erregung des Druckreduzierventils 24 gestartet
wird, bis zu einem Zeitpunkt, bei dem das Ventilelement des Druckreduzierventils 24 tatsächlich
angehoben wird und das Druckreduzierventil 24 das Öffnen
des Ventils startet.
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Wie
dies in der 4 gezeigt ist, verkürzt sich
die Ventilöffnungsverzögerung Tds, wenn sich der
Ist-Common-Rail-Druck Pr erhöht. Dies ist dadurch begründet,
dass eine Kraft erhöht wird, die auf das Ventilelement
des Druckreduzierventils 24 in der Ventilöffnungsrichtung
wirkt, wenn sich der Ist-Common-Rail-Druck Pr erhöht, und
die Ventilöffnungsverzögerung des Druckreduzierventils 24 verkürzt
sich. Die ECU 40 speichert eine Charakteristik, die in
der 4 gezeigt ist, als ein Kennfeld in dem ROM oder in
dem Flash-Speicher. Die Ventilöffnungsverzögerung
Tds verlängert sich, wenn sich die elektrische Quellenspannung
reduziert. Die ECU 40 speichert eine Charakteristik zwischen
der Ventilöffnungsverzögerung Tds und der elektrischen
Quellenspannung als ein Kennfeld in dem ROM oder in dem Flash-Speicher.
Die ECU 40 berechnet die Ventilöffnungsverzögerung
Tds(n – 1) angesichts der Betriebsumgebungen des Druckreduzierventils 24,
wie zum Beispiel der Ist-Common-Rail-Druck Pr und die elektrische
Quellenspannung, und sie berechnet den Korrekturwert Tfb(n) der
Erregungszeit gemäß der Formel (2).
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Auf
diese Weise wird die vorherige Ventilöffnungsverzögerung
Tds(n – 1) angesichts der Betriebsumgebungen des Druckreduzierventils 24 berechnet,
und die vorherige Ventilöffnungsverzögerung Tds(n – 1)
wird von der vorherigen Erregungszeit Tprv(n – 1) subtrahiert.
Somit kann der Korrekturwert Tfb(n) der Erregungszeit angesichts
der Betriebsumgebungen des Druckreduzierventils 24 mit hoher
Genauigkeit berechnet werden.
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In
der Formel (2) wird der Korrekturwert Tfb(n) der Erregungszeit dadurch
berechnet, dass ein Wert, der dadurch erhalten wird, dass die vorherige
Ventilöffnungsverzögerung Tds(n – 1)
von der vorherigen Erregungszeit Tprv(n – 1) subtrahiert wird,
mit der Verstärkung K multipliziert wird. Daher verringert
sich der Korrekturwert Tfb(n) der Erregungszeit, wenn sich der vorherige
Ist-Druck-Reduzierbetrag (Pr(n – 1) – (Pr(n))
erhöht, und zwar hinsichtlich des vorherigen antizipierten
Druckreduzierbetrags Pdp(n – 1). Der Korrekturwert Tfb(n)
der Erregungszeit erhöht sich, wenn sich der vorherige
Betrag der Istdruckreduzierung (Pr(n – 1) – (Pr(n)
reduziert, und zwar hinsichtlich des vorherigen antizipierten Druckreduzierbetrags
Pdp(n – 1).
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Bei
S310 berechnet die ECU 40 eine Erregungszeit Tprv0(n) des
Druckreduzierventils 24 gemäß der Druckdifferenz ΔP(n),
ohne dass der Korrekturwert Tfb(n) der Erregungszeit berücksichtigt
wird. Die Erregungszeit Tprv0(n) wird aus der folgenden Formel (3)
berechnet. Tprv0(n) = Tds(n) + Tbs(n) × ΔP (3)
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In
der Formel (3) stellt Cds(n) eine Ventilöffnungsverzögerung
des Druckreduzierventils 24 zum gegenwärtigen
Zeitpunkt dar, und Tbs(n) stellt eine Referenzerregungszeit bei
dem gegenwärtigen Zeitpunkt dar. Die ECU 40 berechnet
die gegenwärtige Ventilöffnungsverzögerung
Tds(n) aus dem Ist-Common-Rail-Druck Pr(n), der elektrischen Quellenspannung
und dergleichen als den gegenwärtigen Ventilöffnungsantrieb
des Druckreduzierventils 24. Die Referenzerregungszeit
Tbs(n) stellt eine Erregungszeit zum Erregen des Druckreduzierventils 24 pro
Druckeinheit gemäß dem Ist-Common-Rail-Druck Pr(n) dar.
Wie dies in der 5 gezeigt ist, verkürzt
sich die Referenzerregungszeit Tbs, wenn sich der Ist-Common-Rail-Druck
Pr erhöht. Dies ist dadurch begründet, dass sich
die Erregungszeit verkürzt, die zum Öffnen des
Druckreduzierventils 24 erforderlich ist, wenn sich der
Ist-Common-Rail-Druck Pr erhöht. Die ECU 40 speichert
die Charakteristik, die in der 5 gezeigt
ist, als ein Kennfeld in dem ROM oder in dem Flash-Speicher.
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Die
ECU 40 berechnet die Erregungszeit entsprechend dem Ist-Common-Rail-Druck
Pr(n) und der Druckdifferenz ΔP dadurch, dass die Referenzerregungszeit
Tbs(n) mit der Druckdifferenz ΔP multipliziert wird. Der
Wert (Tbs(n) × ΔP) beinhaltet nicht die gegenwärtige
Ventilöffnungsverzögerung Tds(n). Daher addiert
die ECU 40 die gegenwärtige Ventilöffnungsverzögerung
Tds(n) zu dem Wert zum Berechnen der Erregungszeit Tprv0(n), wobei
der Korrekturwert Tfb(n) der Erregungszeit nicht berücksichtigt wird.
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Dann
berechnet die ECU 40 bei S312 die Erregungszeit Tprv1(n)
des Druckreduzierventils 24 gemäß einer
folgenden Formel (4). Tprv1(n) = Tprv0(n)
+ Tfb(n) (4)
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Die
Formel (4) gibt an, dass die in der Formel (3) berechnete Erregungszeit
Tprv0(n) durch den Korrekturwert Tfb(n) der Erregungszeit der Formel (2)
korrigiert wird, der angesichts des Ergebnisses der vorherigen Druckreduzierung
des Druckreduzierventils 24 berechnet wird.
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Wie
dies vorstehend beschrieben ist, falls die Druckreduzierfunktion
des Druckreduzierventils 24 aufgrund einer Alterung oder
dergleichen erhöht ist, und der Ist-Druck-Reduzierbetrag
(Pr(n – 1) – Pr(n)) übermäßig
größer wird als der antizipierte Druckreduzierbetrag
Pdp(n – 1), wird die Verstärkung K negativ, damit
der Korrekturwert Tfb(n) der Erregungszeit negativ wird. Wenn die
Druckreduzierfunktion des Druckreduzierventils 24 übermäßig
aufgrund der Alterung oder dergleichen erhöht wird, wird
somit eine übermäßige Reduzierung des
Kraftstoffdrucks in der Common-Rail 20 aufgrund des Druckreduzierventils 24 verhindert.
Falls bei S304 bestimmt wird, dass der Ventilöffnungsantrieb
des Druckreduzierventils 24 bei dem vorherigen Mal nicht
durchgeführt wurde, gilt Tfb(n) = 0.
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Wenn
die gegenwärtige Erregungszeit Tprv1(n) dadurch berechnet
wird, dass der Korrekturwert Tfb(n) der Erregungszeit zu der Erregungszeit Tprv0(n)
in der Formel (4) addiert wird, kann der Erregungsstartzeitpunkt
vorgerückt werden, wie dies durch eine gepunktete Linie
in der 7 gezeigt ist, um den Korrekturwert Tfb(n) der
Erregungszeit als eine Erhöhung Δ zu der Erregungszeit
Tprv0(n) zu addieren. Falls in diesem Fall die Erregungsstartzeit vorgerückt
wird, um den Korrekturwert Tfb(n) der Erregungszeit zu der Erregungszeit
Tprv0(n) zu addieren, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass der Erregungsstartzeitpunkt
früher als ein vorbestimmter Grenzstartzeitpunkt T0 liegt,
der dann zugelassen wird, wenn die Erregung des Druckreduzierventils 24 gestartet
wird. In diesem Fall kann die Korrekturzeit (Δ1 + Δ2)
zu der Erregungszeit Tprv0(n) addiert werden, indem der Erregungsendzeitpunkt
um eine Zeitlänge (Δ2) entsprechend einer Zeitlänge
verzögert wird, um die der Erregungsstartzeitpunkt früher
als der vorbestimmte Startzeitpunkt T0 ist, wie dies durch eine
gepunktete Linie in der 8 gezeigt ist.
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Durch
Korrigieren der Erregungszeit durch das Vorrücken des Erregungsstartzeitpunkts
kann somit das Druckreduzierventil 24 schnell geöffnet werden,
um den Kraftstoffdruck in der Common- Rail 20 zu reduzieren.
Folglich nähert sich der Ist-Common-Rail-Druck schnell
dem Soll-Common-Rail-Druck an.
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Die
ECU 40 kann so konfiguriert sein, dass die ECU 40 den
Erregungsstartzeitpunkt durch Addieren des Korrekturwerts Tfb(n)
der Erregungszeit nach dem Erregungsendzeitpunkt bei S312 nicht ändert.
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Falls
die Erregungszeit des Druckreduzierventils 24 übermäßig
lang wird, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass eine Wärmefreisetzungsmenge des
Druckreduzierventils 24 als ein elektromagnetisches Ventil
vermehrt wird und dass das Druckreduzierventil 24 einen
mangelhaften Betrieb verursacht. Daher bestimmt die ECU 40 bei
S314, ob die gegenwärtige Erregungszeit Tprv1(n) länger
als ein gegenwärtiger Schrankenwert Tmax(n) ist oder nicht.
Falls Tprv1(n) größer Tmax(n) gilt, legt die ECU 40 bei S316
Tmax(n) als Tprv1(n) fest. Falls Tprv1(n) kleiner gleich Tmax(n)
gilt, verwendet die ECU 40 Tprv1(n) so wie es ist, und
sie setzt den Prozess bei S318 fort.
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Bei
S318 berechnet die ECU 40 einen antizipierten Druckreduzierbetrag
Pdp(n), und sie speichert den antizipierten Druckreduzierbetrag
Pdp(n) in dem RAM oder in dem Flash-Speicher. Der antizipierte Druckreduzierbetrag
Pdp(n) ist ein Druckreduzierbetrag des Kraftstoffdrucks der Common-Rail 20,
der dann antizipiert wird, wenn das Druckreduzierventil 24 für
die gegenwärtige Erregungszeit Tprv1(n) erregt wird und
geöffnet wird. Der gegenwärtige, antizipierte
Druckreduzierbetrag Pdp(n) wird als der vorherige, antizipierte
Druckreduzierbetrag Pdp(n – 1) bei S306 verwendet, wenn
die Erregungszeit des Druckreduzierventils 24 beim nächsten
Mal korrigiert wird.
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Bei
S320 legt die ECU 40 die gegenwärtige Erregungszeit
Tprv1(n), die bei S312 als die Erregungszeit Tprv(n) berechnet wird,
zum Erregen des Druckreduzierventils 24 fest, und die Routine
wird beendet. Die ECU 40 steuert die EDU 42 durch
eine separate Erregungssteuerroutine auf der Grundlage der Erregungszeit
Tprv(n), die in der Steuerroutine festgelegt wird, die in der 2 gezeigt
ist, um das Druckreduzierventil 24 zu erregen.
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Wie
dies bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
beschrieben ist, wird die Erregungszeit zum Durchführen
des Ventilöffnungsantriebs des Druckreduzierventils 24 bei
der gegenwärtigen Zeit auf der Grundlage des Ergebnisses
der Druckreduzierung des Kraftstoffdrucks der Common-Rail 20 berechnet,
die dadurch erreicht wird, dass der Ventilöffnungsantrieb
des Druckreduzierventils 24 durchgeführt wird
und dass der Kraftstoff der Common-Rail 20 bei dem vorherigen
Mal ausgelassen wird. Auch wenn die Strömungscharakteristik der
Kraftstoffdurchsatzrate hinsichtlich der Erregungszeit, das heißt
die Druckreduzierfunktion des Druckreduzierventils 24 aufgrund
eines Herstellungsfehlers oder dergleichen unterschiedlich ist,
kann somit die Differenz der Druckreduziercharakteristik so korrigiert
werden, dass sich der Ist-Common-Rail-Druck dem Soll-Common-Rail-Druck
annähert. Auch wenn die Druckreduzierfunktion des Druckreduzierventils 24 aufgrund
der Alterung oder dergleichen geändert wird, kann außerdem
die Änderung der Druckreduzierfunktion so korrigiert werden, dass
sich der Ist-Common-Rail-Druck dem Soll-Common-Rail-Druck annähert.
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Auch
wenn sich die Druckreduzierfunktion zwischen den Druckreduzierventilen 24 unterscheidet,
oder auch wenn sich die Druckreduzierfunktion des Druckreduzierventils 24 aufgrund
der Alterung ändert, kann auf diese Weise eine angemessene Kraftstoffmenge
aus der Einspritzvorrichtung 30 gemäß dem
Kraftmaschinenbetriebszustand eingespritzt werden, indem sich der
Ist-Common-Rail-Druck dem Soll-Common-Rail-Druck annähert.
Daher kann eine Verschlechterung des Fahrverhaltens und der Abgasemissionen
verhindert werden. Da zusätzlich verhindert wird, dass
der Ist-Common-Rail-Druck übermäßig größer
wird als der Soll-Common-Rail-Druck, kann eine Erhöhung
der Verbrennungsgeräusche verhindert werden, und außerdem
können Beschädigungen von Komponenten wie zum
Beispiel von Kraftstoffrohren bei einem äußerst
hohen Druck verhindert werden.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die
Verstärkung K gemäß der Druckdifferenz ΔP
zwischen dem Soll-Common-Rail-Druck und dem Ist-Common-Rail-Druck festgelegt.
Alternativ kann die Verstärkung K ungeachtet einer Größe
der Druckdifferenz ΔP ein konstanter Wert sein.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die
Länge der Erregungszeit als der Erregungsbetrag des Druckreduzierventils 24 korrigiert,
und die Erregung des Druckreduzierventils 24 wird gesteuert.
Alternativ kann ein Pulsdauerverhältnis als der Erregungsbetrag
des Druckreduzierventils 24 korrigiert werden, und die
Erregung des Druckreduzierventils 24 kann gesteuert werden.
Alternativ kann eine elektrische Erregungsspannung als der Erregungsbetrag
des Druckreduzierventils 24 korrigiert werden, um das Ansprechverhalten
beim Öffnen des Ventils des Druckreduzierventils 24 einzustellen,
wodurch der Druckreduzierbetrag des Kraftstoffdrucks in der Common-Rail 20 aufgrund
des Druckreduzierventils 24 gesteuert werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele
beschränkt, sondern sie kann in vielfältiger Art
und Weise implementiert werden, ohne dass der Umfang der Erfindung
verlassen wird, wie er durch die beigefügten Ansprüche
definiert ist.
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Eine
ECU (40) legt eine Verstärkung (K) gemäß einer
Differenz zwischen einem antizipierten Druckreduzierbetrag (Pdp(n – 1))
und einem Ist-Druck-Reduzierbetrag (Pr(n – 1) – Pr(n))
fest, falls eine Druckdifferenz (ΔP(n)) zwischen einem Ist-Common-Rail-Druck
(Pr(n)) und einem Soll-Common-Rail-Druck (Pt(n)) größer
ist als ein vorbestimmter Wert und ein Ventilöffnungsantrieb
eines Druckreduzierventils (24) bei einem vorherigen Mal
durchgeführt wurde. Der antizipierte Druckreduzierbetrag (Pdp(n – 1))
ist ein Druckreduzierbetrag des Ist-Common-Rail-Drucks, der durch
den vorherigen Ventilöffnungsantrieb des Druckreduzierventils
(24) antizipiert wird. Der Ist-Druck-Reduzierbetrag (Pr(n – 1) – Pr(n))
ist ein Ist-Druck-Reduzierbetrag des Kraftstoffdrucks in der Common-Rail
(20), der durch den vorherigen Ventilöffnungsantrieb
des Druckreduzierventils (24) bewirkt wird. Die ECU (40)
berechnet einen Korrekturwert der Erregungszeit (Tfb(n) der Erregung des
Druckreduzierventils (24) dadurch, dass eine Differenz
zwischen einer vorherigen Erregungszeit (Tprv(n – 1)) und
einer vorherigen Ventilöffnungsverzögerung (Tds(n – 1))
des Druckreduzierventils (24) mit der Verstärkung
(K) multipliziert 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]