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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
der Druckspeicherart und auf ein Kraftstoffeinspritzsystem der Druckspeicherart,
die für einen Verbrennungsmotor verwendet werden.
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Im
Stand der Technik ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckspeicherart,
die eine Kraftstoffleckage (ein Kraftstoffaustreten) erfasst, wenn
die Leckage (das Austreten) aufgrund eines Problems an einem Verbindungsabschnitt
von solchen Bauteilen, wie beispielsweise Kraftstoffrohren oder
in einer Einspritzeinrichtung und dergleichen auftritt, vorgeschlagen
worden, wie dies beispielsweise in dem Patentdokument 1 (
JP-A-H9-177 586 ) beschrieben
ist. Die dort beschriebene Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckspeicherart
hat einen Dieselverbrennungsmotor, Einspritzeinrichtungen zum Einspritzen
und Liefern von Kraftstoff zu jeweiligen Zylindern des Dieselverbrennungsmotors,
eine Common-Rail zum Speichern von zu den Einspritzeinrichtungen
zu lieferndem, unter hohem Druck stehenden Kraftstoff, eine Kraftstofflieferpumpe
zum Pumpen von dem unter hohem Druck stehenden Kraftstoff zu der
Common-Rail und eine ECU zum Antreiben und Steuern der Kraftstofflieferpumpe
auf der Grundlage des Drucks in der Common-Rail oder dergleichen.
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In
einer derartigen Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckspeicherart
bestimmt die ECU das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Kraftstoffleckage
in der folgenden Weise. Zunächst berechnet die ECU eine
Sollanregungsstartzeit TF, die zum tatsächlichen Antreiben
eines elektromagnetischen Ventils der Kraftstofflieferpumpe verwendet wird,
und berechnet dann eine Kraftstoffabgabemenge QT, die von der Kraftstofflieferpumpe
abzugeben ist, auf der Grundlage der berechneten Sollanregungsstartzeit
TF.
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Dann
berechnet die ECU eine interne Leckagemenge QI der Einspritzeinrichtung
entsprechend einer Menge an Kraftstoff, die durch Zwischenräume zwischen
den Bauteilen austritt, während die Einspritzeinrichtung
geschlossen ist, unter Verwendung einer zuvor festgelegten Gleichung
als eine Funktion einer Kraftstofftemperatur THF, die mit einem
Kraftstofftemperatursensor erfasst wird, eines Common-Rail-Drucks
PA auf der Grundlage eines Erfassungssignals eines Common-Rail-Drucksensors, und
einer Drehzahl NE des Verbrennungsmotors, die mit einem Drehzahlsensor
erfasst wird. Dann berechnet die ECU eine Schaltleckagemenge QS
der Einspritzeinrichtung entsprechend einer Kraftstoffmenge, die
austritt, während eine Düse der Einspritzeinrichtung
offen ist, aus der Kraftstofftemperatur THF und dem Common-Rail-Druck
PA.
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Anschließend
berechnet die ECU eine Kraftstoffmenge QP entsprechend einer Änderungsmenge
des Common-Rail-Drucks PA. Dann berechnet die ECU eine Kraftstoffleckagemenge
QL gemäß der folgenden Gleichung: QL
= QT – (QI + QS + QP + QF).Mit QF ist die gegenwärtige
Kraftstoffeinspritzmenge bezeichnet. Die ECU bestimmt, dass eine
Kraftstoffleckage aufgetreten ist, wenn die so berechnete Kraftstoffleckagemenge
QL einen Grenzwert überschreitet, der das Auftreten der
Kraftstoffleckage anzeigt.
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Jedoch
hat eine Untersuchung durch den Erfinder der vorliegenden Erfindung
offenbart, dass die vorstehend beschriebene herkömmliche
Technik ein Problem einer Unmöglichkeit der Kraftstoffleckagebestimmung
oder einer geringen Bestimmungsgenauigkeit aufweist. Dies ist nachstehend
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
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10 zeigt
das Verhalten des Common-Rail-Drucks PA und der Kraftstoffleckagemenge QL,
die durch die ECU der vorstehend erwähnten Kraftstoffeinspritzvorrichtung
der Druckspeicherart berechnet werden. In 10 zeigt
der Punkt A einen normalen Steuerzeitpunkt, zeigt der Punkt B einen Beginn
einer Hochdruckanormalität, zeigt der Punkt C einen Beginn
der Kraftstoffleckage und zeigt der Punkt D einen Kraftstoffleckagezustand.
Der Bereich N zeigt einen normalen Steuerzustand, der Bereich H zeigt
einen anormalen Hochdruckzustand und der Bereich L zeigt einen Kraftstoffleckagezustand.
Mit PAt ist in 10 der Soll-Common-Rail-Druck
bezeichnet. 11 zeigt die Zunahme/Abnahme
von sowohl der Kraftstoffabgabemenge QT, die von der Kraftstofflieferpumpe
zu der Common-Rail abgegeben wird, der Kraftstoffmenge Qx (= QI
+ QS + QP + QF), die aus der Common-Rail hinausgeht, und der Kraftstoffleckagemenge
QL.
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Wie
dies in 10 dargestellt ist, verhält
sich der Common-Rail-Druck PA vorzugsweise in einer derartigen Weise,
dass er dem Soll-Common-Rail-Druck PAt unveränderlich folgt.
In einem normalen Steuerzustand N, bei dem keine Kraftstoffleckage
bewirkt wird, ist der Common-Rail-Druck PA ungefähr gleich
dem Soll-Common-Rail-Druck PAt. In einem Intervall von A nach B überschreitet
die Kraftstoffleckagemenge QL einen Grenzwert (GRENZWERT in 10)
nicht.
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Jedoch
nimmt bei dem Beginn des anormalen Hochdruckzustands H aufgrund
beispielsweise eines Betriebsfehlers eines Saugsteuerventils, das eine
Kraftstoffströmungsrate in der Common-Rail reguliert, der
Common-Rail-Druck PA zu, da die Kraftstofflieferpumpe das Fördern
des Kraftstoffs zu der Common-Rail fortsetzt. In diesem Fall nimmt,
wie dies in 11 gezeigt ist, die Kraftstoffabgabemenge QT
ab, da die Steuerung zum Verringern der Kraftstoffliefermenge von
der Kraftstofflieferpumpe zu der Common-Rail derart ausgeführt
wird, dass der Common-Rail-Druck PA dem Soll-Common-Rail-Druck PAt
folgt. Da der tatsächliche Common-Rail-Druck PA zunimmt,
nimmt die Kraftstoffmenge Qx, die aus der Common-Rail hinausgeht,
zu. Als ein Ergebnis nimmt die Kraftstoffleckagemenge QL in einem
Intervall von B nach C ab. In dem anormalen Hochdruckzustand H ergab
sich bislang keine Kraftstoffleckage, und natürlich hat
die Kraftstoffleckagemenge QL den Grenzwert nicht überschritten.
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Wenn
der anormale Hochdruckzustand H der Common-Rail sich fortsetzt und
ein Rohr oder dergleichen beschädigt ist, ergibt sich eine
Kraftstoffleckage an dem beschädigten Abschnitt. Demgemäß nimmt
der momentane Common-Rail-Druck PA weiter ab. In diesem Fall nimmt
die Kraftstoffliefermenge, die von der Kraftstofflieferpumpe zu
der Common-Rail geliefert wird, zu, um den Druck in der Common-Rail
zu erhöhen. Daher wird die Kraftstoffliefermenge QT von
der Kraftstofflieferpumpe zu der Common-Rail und die Kraftstoffleckagemenge
konstant oder die Kraftstoffliefermenge QT nimmt im Vergleich zu
der Kraftstoffleckagemenge zu. Wenn der momentane Common-Rail-Druck
PA absinkt, nimmt die Menge der Kraftstoffleckage ab und nimmt die
Kraftstoffmenge Qx ab. Als ein Ergebnis nimmt die Kraftstoffleckagemenge
QL in einem Intervall von C nach D zu.
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Jedoch
gibt es, wie dies in 10 gezeigt ist, einen Fall,
bei dem die Kraftstoffleckagemenge QL den Grenzwert sogar in dem
Kraftstoffleckagezustand nicht überschreitet. D. h., die
herkömmliche Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckspeicherart kann
nicht sicher die Kraftstoffleckage erfassen, wenn die Kraftstoffleckagemenge
QL nicht den Grenzwert überschreitet, beispielsweise in
einem derartigen Fall, bei dem die Änderung der Kraftstoffleckagemenge
QL sanft ist oder der Grenzwert bei einem hohen Wert eingestellt
ist, der eine umfangreiche Kraftstoffleckage anzeigt, um eine fehlerhafte Bestimmung
zu vermeiden.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffleckage
in einer Common-Rail in einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung der
Druckspeicherart oder einem Kraftstoffeinspritzsystem der Druckspeicherart
sicher zu bestimmen, die oder das den Kraftstoff zu der Common-Rail
mit einer Kraftstofflieferpumpe liefert.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
der Druckspeicherart einen Leckagemengen-Berechnungsabschnitt, einen
Einspritzmengen-Berechnungsabschnitt, einen Kraftstoffausströmmengen-Abschätzberechnungsabschnitt,
einen Additionsabschnitt, einen Änderungsmengen-Berechnungsabschnitt
und einen Bestimmungsabschnitt. Der Leckagemengen-Berechnungsabschnitt
schätzt eine Leckagemenge einer Einspritzeinrichtung ab,
indem eine Schaltleckage, die eine Menge an Kraftstoff ist, der
zu einem Kraftstofftank von einem Leckagekraftstoffauslass der Einspritzeinrichtung über
ein Kraftstoffrohr während eines normalen Einspritzens der
Einspritzeinrichtung zurückkehrt, und eine konstante Leckage,
die eine Menge des Kraftstoffs ist, der konstant aus der Einspritzeinrichtung
ausströmt (Leckage) und zu dem Kraftstofftank von dem Leckagekraftstoffauslass
der Einspritzeinrichtung über das Kraftstoffrohr zurückkehrt,
wenn der Kraftstoff von einer Common-Rail zu einem Kraftstoffeinlass
der Einspritzeinrichtung über ein Hochdruckrohr geliefert wird,
aufsummiert werden. Der Einspritzmengen-Berechnungsabschnitt schätzt
eine Menge des Kraftstoffs ab, der in die Verbrennungskammer von
der Einspritzeinrichtung eingespritzt wird. Der Kraftstoffausströmmengen-Abschätzberechnungsabschnitt schätzt
einen Kraftstoffausströmmengen-Schätzwert ab,
der ein Ausgleichswert zwischen einer Menge des Kraftstoffs, der
zu der Common-Rail geliefert wird, und einer Menge des Kraftstoffs
ist, der zu der Einspritzeinrichtung auf der Grundlage einer Differenz
zwischen den Drücken in der Common-Rail geliefert wird,
bevor und nachdem die Einspritzeinrichtung den Kraftstoff in die
Verbrennungskammer einspritzt. Der Additionsabschnitt erlangt eine
Kraftstoffleckage-Abschätzmenge, und zwar auf der Grundlage
der Leckagemenge der Einspritzeinrichtung, der Menge des Kraftstoffs,
der in die Verbrennungskammer von der Einspritzeinrichtung eingespritzt
wird, und dem Kraftstoffausströmmengen-Abschätzwert, der
jeweils durch den Leckagemengen-Berechnungsabschnitt, den Einspritzmengen-Berechnungsabschnitt
und den Kraftstoffausströmmengen-Abschätzberechnungsabschnitt
erlangt wird. Der Änderungsmengen-Berechnungsabschnitt
macht eine gefilterte Kraftstoffleckage-Abschätzmenge als
einen Änderungsbetrag der Kraftstoffleckage-Abschätzmenge,
die von dem Additionsabschnitt eingegeben wird, erforderlich. Der
Bestimmungsabschnitt bestimmt, dass eine Leckage des Kraftstoffs
in der Common-Rail aufgetreten ist, wenn die gefilterte Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
einen Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert überschreitet,
der das Auftreten der Leckage des Kraftstoffs in der Common-Rail
anzeigt.
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Bei
diesem Aufbau kann sogar dann, wenn die durch den Additionsabschnitt
erlangte Kraftstoffleckage-Abschätzmenge sich mit der Zeit
sanft ändert, der Änderungsmengen-Berechnungsabschnitt den Änderungsbetrag
der Kraftstoffleckage-Abschätzmenge erhöhen. Dies
ermöglicht, dass der Änderungsbetrag der Kraftstoffleckage-Abschätzmenge den
Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert überschreitet, der
das Auftreten der Kraftstoffleckage anzeigt, wenn die Kraftstoffleckage
auftritt. Somit kann die Leckage des Kraftstoffs in der Common-Rail
sicher bestimmt werden.
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Bei
der vorstehend beschriebenen Kraftstoffeinspritzvorrichtung der
Druckspeicherart kann der Änderungsmengen-Berechnungsabschnitt
einen Differentialwert erlangen, der berechnet wird, indem eine
Differenz zwischen einer Kraftstoffleckage-Abschätzmenge,
die durch den Additionsabschnitt bei einem ersten Zeitpunkt, und
einer Kraftstoffleckage-Abschätzmenge, die durch den Additionsabschnitt
bei einem zweiten Zeitpunkt erlangt wird, der dem ersten Zeitpunkt
folgt, durch eine Zeitdifferenz zwischen dem ersten Zeitpunkt und
dem zweiten Zeitpunkt dividiert wird, als die gefilterte Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
erlangt wird. Dies ermöglicht eine Erhöhung des Änderungsbetrags
der Kraftstoffleckage-Abschätzmenge in Bezug auf die Zeit.
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Die
Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckspeicherart kann des weiteren
einen Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert-Berechnungsabschnitt aufweisen,
der dem Erlangen des Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwertes auf
der Grundlage der Schaltleckage und der konstanten Leckage der Einspritzeinrichtung
dient. Der Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert, der durch den
Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert-Berechnungsabschnitt erlangt
wird, kann zu dem Bestimmungsabschnitt eingegeben werden.
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Der
Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert, der für die Situationen
des Verbrennungsmotors der Common-Rail und dergleichen am besten geeignet
ist, kann erhalten werden, indem der Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert
mit dem Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert-Berechnungsabschnitt
in der vorstehend erläuterten Weise berechnet wird. Demgemäß kann
der Bestimmungsabschnitt die Kraftstoffleckage mit einer höheren
Genauigkeit bestimmen.
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Die
Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckspeicherart kann des weiteren
einen Behandlungsabschnitt aufweisen zum Ausführen eines
Warnprozesses, bei dem die Leckage des Kraftstoffs in der Common-Rail
angekündigt wird, wenn der Bestimmungsabschnitt bestimmt,
dass die Leckage des Kraftstoffs in der Common-Rail auftritt. Dies
ermöglicht es, den Anwender über das Auftreten
der Leckage des Kraftstoffs in der Common-Rail zu informieren, und
dadurch eine Ausbreitung einer Sekundärbeschädigung
aufgrund der Kraftstoffleckage zu verhindern.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat ein Kraftstoffeinspritzsystem der
Druckspeicherart die vorstehend erwähnte Kraftstoffeinspritzvorrichtung
der Druckspeicherart, eine Kraftstofflieferpumpe zum Ansaugen von
Kraftstoff aus einem Kraftstofftank über ein Saugrohr,
eine Common-Rail zum Speichern von unter hohem Druck stehenden Kraftstoff,
der von der Kraftstofflieferpumpe über ein Lieferrohr geliefert
worden ist, und eine Einspritzeinrichtung zum Einspritzen des Hochdruckkraftstoffs,
der von der Common-Rail über ein Hochdruckrohr geliefert
worden ist, in eine Verbrennungskammer eines Verbrennungsmotors
gemäß einem Befehl von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
der Druckspeicherart.
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Die
Merkmale und Vorteile eines Ausführungsbeispiels und auch
die Arbeitsverfahren und die Funktion der zugehörigen Teile
gehen aus der nachstehend detailliert dargelegten Beschreibung,
den beigefügten Ansprüchen und den Zeichnungen
deutlich hervor, die sämtlich miteinander einen Teil dieser Anmeldung
bilden.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Gesamtaufbaus eines Kraftstoffeinspritzsystems
der Druckspeicherart gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
eine Blockdarstellung eines Aufbaus einer ECU eines Verbrennungsmotors
gemäß diesem Ausführungsbeispiel;
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3 zeigt
eine Darstellung einer Änderung des momentanen Kraftstoffdrucks
in einer Common-Rail gemäß diesem Ausführungsbeispiel;
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4 zeigt
schematisch einen Differentialwert-Berechnungsabschnitt gemäß diesem
Ausführungsbeispiel;
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5 zeigt
eine Darstellung zur Erläuterung eines Effekts eines Filters
des Differentialwert-Berechnungsabschnitts gemäß diesem
Ausführungsbeispiel;
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6 zeigt
ein Flussdiagramm eines Kraftstoffleckage-Bestimmungsprozesses,
der durch die Verbrennungsmotor-ECU gemäß diesem
Ausführungsbeispiel ausgeführt wird;
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7 zeigt
eine Darstellung von Behandlungen, die durch einen Behandlungsabschnitt
gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgeführt
werden;
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8 zeigt
eine Darstellung eines Simulationsergebnisses in Bezug auf eine
gefilterte Kraftstoffleckage-Abschätzmenge, die durch den
Filter des Differentialwert-Berechnungsabschnitts gemäß diesem
Ausführungsbeispiel gefiltert worden ist;
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9 zeigt
eine Darstellung eines Simulationsergebnisses in Bezug auf die gefilterte
Kraftstoffleckage-Abschätzmenge, die durch den Filter des Differentialwert-Berechnungsabschnitts
gemäß diesem Ausführungsbeispiel gefiltert
worden ist;
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10 zeigt
eine Darstellung des Verhaltens des Common-Rail-Drucks und einer
Kraftstoffleckagemenge, die durch eine ECU einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung
der Druckspeicherart des Standes der Technik berechnet wird;
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11 zeigt
eine Darstellung der Zunahme/Abnahme von sowohl einer Abgabemenge
von einer Kraftstofflieferpumpe zu einer Common-Rail, einer Kraftstoffmenge,
die aus der Common-Rail abgegeben wird, als auch der Kraftstoffleckagemenge
in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckspeicherart des Standes
der Technik.
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Nachstehend
ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Ein Kraftstoffeinspritzsystem
der Druckspeicherart gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist bei einem Verbrennungsmotor, wie beispielsweise einem Vier-Zylinder-Dieselmotor
oder einem Direkteinspritzmotor, der Benzin speichert und das Benzin
direkt in die Zylinder einspritzt, angewendet. Die nachstehend dargelegte
Beschreibung ist auf einen Fall gerichtet, bei dem das Kraftstoffeinspritzsystem
der Druckspeicherart bei einem Dieselverbrennungsmotor angewendet
worden ist.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung des Gesamtaufbaus des Kraftstoffeinspritzsystems 1 der
Druckspeicherart gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
Wie dies in 1 dargestellt ist, hat das Kraftstoffeinspritzsystem 1 der
Druckspeicherart eine Kraftstofflieferpumpe 10, eine Common-Rail 20, eine
EDU 30, Einspritzeinrichtungen 40 und eine Verbrennungsmotor-ECU 50,
wobei es einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckspeicherart
gleichwertig ist.
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Die
Kraftstofflieferpumpe 10 pumpt Hochdruckkraftstoff zu der
Common-Rail 20. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
hat die Kraftstofflieferpumpe 10 eine Zuführpumpe 11 zum
Ansaugen des Kraftstoffs von einem Kraftstofftank 70 über
ein Saugrohr 61, ein Saugsteuerventil 12 zum Regulieren
einer Strömungsrate des von der Zuführpumpe 11 zu
einem Pumpenzylinder gelieferten Kraftstoffs gemäß einem
Steuersignal, das von der Verbrennungsmotor-ECU 50 eingegeben
wird, einen Kolben 13, der fluiddicht in dem Pumpenzylinder
gleitet, wenn sich ein Nocken zusammen mit einer Nockenwelle dreht,
die durch den Verbrennungsmotor gedreht wird, und ein Rückschlagventil 14 zum
Verhindern einer Rückströmung des Kraftstoffs.
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In
der derart aufgebauten Kraftstofflieferpumpe 10 wird der
Kraftstoff, der von dem Kraftstofftank 70 durch die Zuführpumpe 11 angesaugt
wird, durch das Saugsteuerventil 12 reguliert und wird
in eine (nicht dargestellte) Pumpenkammer angesaugt. Der Kraftstoff
in der Pumpenkammer wird mit Druck beaufschlagt, wenn der Kolben 13 in
dem Pumpenzylinder im Ansprechen auf die Drehung des Nockens gleitet.
Wenn der Druck des mit Druck beaufschlagten Kraftstoffs einen Ventilöffnungsdruck
des Rückschlagventils 14 überschreitet,
wird der mit Druck beaufschlagte Kraftstoff zu der Common-Rail 20 über ein
Lieferrohr 62 geliefert.
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Die
Kraftstofflieferpumpe 10 hat einen Temperatursensor 15 zum
Erfassen der Temperatur des Kraftstoffs, der aus dem Kraftstofftank 70 gesaugt worden
ist. Ein Signal, das der erfassten Temperatur entspricht, wird in
die Verbrennungsmotor-ECU 50 eingegeben. Obwohl der Temperatursensor 15 als ein
separater Block in 1 dargestellt ist, ist der Temperatursensor 15 in
der Praxis an der Kraftstofflieferpumpe 10 befestigt.
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Überschüssiger
Kraftstoff in der Kraftstofflieferpumpe 10 kehrt zu dem
Kraftstofftank 70 über ein Kraftstoffrohr 63 zurück.
Ein Kraftstofffilter 64 befindet sich in dem Saugrohr 61,
um Fremdstoffe zu entfernen, indem der aus dem Kraftstofftank 70 gesaugte
Kraftstoff gefiltert wird.
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Die
Common-Rail 20 ist ein Druckspeicher zum Speichern des
Hochdruckkraftstoffs, der von der Kraftstofflieferpumpe 10 geliefert
wird, während der Kraftstoffdruck bei einem Soll-Common-Rail-Druck gehalten
wird. Beispielsweise bestimmt die ECU 50 den Soll-Common-Rail-Druck
auf der Grundlage des Betriebszustands des Dieselmotors, der durch
ein Gaspedal-Positionssignal, ein Verbrennungsmotor-Drehzahlsignal
und dergleichen angezeigt wird.
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Die
Common-Rail 20 ist mit einer Druckbegrenzungseinrichtung 21 versehen,
die sich öffnet, um den Kraftstoffdruck der Common-Rail 20 zu
entspannen, wenn der Kraftstoffdruck in der Common-Rail 20 einen
vorbestimmten oberen Grenzwert überschreitet. Der Kraftstoff,
der aus der Druckbegrenzungseinrichtung 21 herausströmt,
kehrt zu dem Kraftstofftank 70 über das Kraftstoffrohr 63 zurück.
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Die
Common-Rail 20 ist außerdem mit einem Common-Rail-Drucksensor 22 versehen,
um ein Signal, das dem momentanen Common-Rail-Druck in der Common-Rail 20 entspricht
(nachstehend ist dieser als der momentane Common-Rail-Druck bezeichnet),
zu der Verbrennungsmotor-ECU 50 einzugeben.
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Die
EDU 30 ist ein Treiber zum Eingeben eines Öffnungssignals/Schließsignals
zu der Einspritzeinrichtung 40 zum Öffnen/Schließen
eines Kraftstoffeinspritzventils der Einspritzeinrichtung 40 auf
der Grundlage eines Antriebssignals, das von der Verbrennungsmotor-ECU 50 eingegeben
wird.
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Jede
der Einspritzeinrichtungen 40 ist an dem Zylinder des Dieselmotors
befestigt und spritzt den Kraftstoff in den Zylinder ein, indem
das Kraftstoffeinspritzventil auf der Grundlage des Öffnungssignals/Schließsignals,
das von der ECU 30 eingegeben wird, geöffnet/geschlossen
wird. Die Einspritzeinrichtung 40 hat einen Kraftstoffeinlass 41,
durch den der von der Common-Rail 20 über ein
Hochdruckrohr 65 gelieferte Hochdruckkraftstoff eingeleitet
wird, und einen Kraftstoffauslass 42, durch den der in
der Einspritzeinrichtung 40 befindliche Kraftstoff zu dem
Kraftstofftank 70 über das Kraftstoffrohr 63 abgegeben
wird.
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Die
so aufgebauten Einspritzeinrichtungen 40 sind für
die jeweiligen Zylinder des Dieselmotors vorgesehen, und der unter
hohem Druck stehende Kraftstoff wird zu den Einspritzeinrichtungen 40 über die
jeweiligen Hochdruckrohre 65 geliefert. Lediglich ein Zylinder
ist in 1 dargestellt.
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Die
Verbrennungsmotor-ECU 50 hat einen (nicht dargestellten)
Mikrocomputer, der aus einer CPU, einem ROM, einen EEPROM, einem
RAM und dergleichen besteht. Die Verbrennungsmotor-ECU 50 führt
einen Berechnungsprozess gemäß den in dem Mikrocomputer
gespeicherten Programmen aus. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
führt die Verbrennungsmotor-ECU 50 einen Kraftstoffleckage-Bestimmungsprozess
der Common-Rail 20 des Kraftstoffeinspritzsystems 1 der
Druckspeicherart von 1 aus.
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Der
Fall, bei dem die Kraftstoffleckage in dem Kraftstoffeinspritzsystem 1 der
Druckspeicherart auftritt, ist beispielsweise ein Fall, bei dem
ein solches Rohr wie das Lieferrohr 62 oder das Hochdruckrohr 65 beschädigt
ist, ein Fall, bei dem ein die Kraftstoffleckage bewirkender Defekt
an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Rohr und der Common-Rail 20 aufgetreten
ist, oder ein Fall, bei dem Kraftstoff aus der Druckbegrenzungseinrichtung 21 austritt.
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Um
den Prozess zum Erfassen einer derartigen Kraftstoffleckage (Kraftstoffaustreten)
auszuführen, empfängt die Verbrennungsmotor-ECU 50 ein Signal,
das dem momentanen Common-Rail-Druck PA in der Common-Rail 20 entspricht,
von dem Common-Rail-Drucksensor 22, und ein Signal, das
der Kraftstofftemperatur TEMP entspricht, von dem Temperatursensor 15.
Darüber hinaus empfängt die Verbrennungsmotor-ECU 50 ein
Signal, das der Verbrennungsmotordrehzahl NE entspricht, von einem Verbrennungsmotor-Drehzahlsensor 80,
der in dem Dieselmotor vorgesehen ist, um die Drehzahl NE des Verbrennungsmotors
zu erfassen.
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Obwohl
der Verbrennungsmotor-Drehzahlsensor 80 als ein separater
Block in 1 dargestellt ist, ist der Verbrennungsmotor-Drehzahlsensor 80 in
der Praxis an einem Verbrennungsmotorgehäuse befestigt,
um die Drehzahl NE des Verbrennungsmotors zu erfassen, indem das
Vorbeitreten eines Vorsprungs an einem Ring erfasst wird, der an
der Kurbelwelle des Dieselmotors befestigt ist.
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Verschiedene
andere Signale, wie beispielsweise ein Signal, das den Niederdrückbetrag
eines (nicht dargestellten) Gaspedals anzeigt, der erforderlich
ist, damit die Verbrennungsmotor-ECU 50 das Kraftstoffeinspritzen
der Einspritzeinrichtungen 40 steuert, werden ebenfalls
zu der Verbrennungsmotor-ECU 50 eingegeben. In dieser Weise
werden die Signale, die den physikalischen Größen
entsprechen, die mit den jeweiligen Sensoren erfasst werden, aufeinanderfolgend
zu der Verbrennungsmotor-ECU 50 eingegeben.
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2 zeigt
eine Blockdarstellung eines Aufbaus der Verbrennungsmotor-ECU 50 von 1. Wie
dies in 2 dargestellt ist, hat die Verbrennungsmotor-ECU 50 einen
Leckagemengen-Berechnungsabschnitt 51, einen Einspritzmengen-Berechnungsabschnitt 52,
einen Kraftstoffausströmmengen-Abschätzberechnungsabschnitt 53,
einen Additionsabschnitt 54, einen Differentialwert-Berechnungsabschnitt 55 (Änderungsbetrags-Berechnungsabschnitt),
einen Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert-Berechnungsabschnitt 56,
einen Bestimmungsabschnitt 57 und einen Behandlungsabschnitt 58.
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Der
Leckagemengen-Berechnungsabschnitt 51 berechnet eine Leckagemenge
der Einspritzeinrichtung 40. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist die Leckagemenge gleichwertig der Summe einer Menge (nachstehend
ist diese als Schaltleckage LEAKs bezeichnet) des Kraftstoffs, der
aus dem Kraftstoffauslass 42 in das Kraftstoffrohr 63 während eines
normalen Einspritzens der Einspritzeinrichtung 40 hinausläuft,
und einer Menge (nachstehend ist diese als eine konstante Leckage
LEAKc bezeichnet) des Kraftstoffs, der konstant von den jeweiligen
Teilen der Einspritzeinrichtung 40 austritt.
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Der
Leckagemengen-Berechnungsabschnitt 51 empfängt
solche Parameter, wie die Drehzahl NE des Verbrennungsmotors, den
momentanen Common-Rail-Druck PA, eine Befehlseinspritzmenge (Solleinspritzmenge)
QCOM und die Kraftstofftemperatur TEMP, und schätzt eine
Leckagemenge QINJ der Einspritzeinrichtung 40 ab, indem
die Schaltleckage LEAKs und die konstante Leckage LEAKc auf der
Grundlage der Parameter und einer Zuordnung, die zuvor in der Verbrennungsmotor-ECU 50 gespeichert
worden ist, erlangt werden.
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Die
Befehlseinspritzmenge QCOM ist eine Einspritzmenge, die auf der
Grundlage des Gaspedal-Niederdrückbetrags berechnet wird,
und ist ein Parameter, der zuvor durch die Verbrennungsmotor-ECU 50 auf
der Grundlage des Gaspedal-Niederdrückbetrags erlangt worden
ist, der zu der Verbrennungsmotor-ECU 50 eingegeben wird.
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Der
Einspritzmengen-Berechnungsabschnitt 52 berechnet eine
Kraftstoffmenge, die von der Einspritzeinrichtung 40 in
den Zylinder einzuspritzen ist. Der Einspritzmengen-Berechnungsabschnitt 52 empfängt
derartige Parameter, wie die Drehzahl NE des Verbrennungsmotors,
den momentanen Common-Rail-Druck PA und das Befehlsmoment (Sollmoment)
TOR, und schätzt eine Kraftstoffmenge QTotal, die von der
Einspritzeinrichtung 40 einzuspritzen ist, auf der Grundlage
der Parameter und einer Zuordnung ab, die in der Verbrennungsmotor-ECU 50 zuvor
gespeichert worden ist.
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Das
Befehlsmoment TOR ist ein Parameter, der von einer Zuordnung gemäß dem
Gaspedal-Niederdrückbetrag erlangt worden ist, und wird
zuvor gemäß dem Gaspedal-Niederdrückbetrag
erlangt, der zu der Verbrennungsmotor-ECU 50 eingegeben
wird.
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Der
Kraftstoffausströmmengen-Abschätzberechnungsabschnitt 53 schätzt
einen Kraftstoffausströmmengen-Abschätzwert QPC
als ein Ausgleichswert (Gleichgewicht) zwischen einer Kraftstoffmenge,
die zu der Common-Rail 20 geliefert wird, und einer Kraftstoffmenge,
die zu der Einspritzeinrichtung 40 geliefert wird, auf
der Grundlage der Differenz zwischen den Drücken in der
Common-Rail 20, die vor und nach dem in einem vorbestimmten
Kurbelwinkel des Dieselmotors erfolgenden Einspritzen von Kraftstoff
von der Einspritzeinrichtung 40 sich ergeben. Bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist der vorbestimmte Kurbelwinkel durch – BTDC
54° Kurbelwinkel und ATDC 54° Kurbelwinkel (in
dem Fall eines Fünf-Zylinder-Motors) oder – BTDC
60° Kurbelwinkel und ATDC 30° Kurbelwinkel (in
dem Fall eines Vier-Zylinder-Motors) definiert.
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Der
Kraftstoffausströmmengen-Abschätzberechnungsabschnitt 53 empfängt
solche Parameter, wie der momentane Common-Rail-Druck PA, einen Kurbelwinkelbereichsbeginn
CAstart und ein Kurbelwinkelbereichsende CAend, und schätzt
den Kraftstoffausströmmengen-Abschätzwert QPC
der Einspritzeinrichtung 40 auf der Grundlage der Parameter
und einer Zuordnung ab, die in der Verbrennungsmotor-ECU 50 zuvor
gespeichert worden ist.
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Der
Kraftstoffausströmmengen-Abschätzwert QPC ist
nachstehend detailliert unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. 3 zeigt
eine Änderung des momentanen Kraftstoffdrucks PA in der Common-Rail 20.
Wie dies in 3 gezeigt ist, nimmt der Druck
PA in der Common-Rail 20 mit der Drehung der Kurbelwelle
des Dieselmotors zu und ab, und zwar aufgrund der Kraftstofflieferung
von der Kraftstofflieferpumpe 10 und der Kraftstoffabgabe
zu der Einspritzeinrichtung 40.
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Der
Kraftstoffausströmmengen-Abschätzwert QPC wird
durch die folgende Formel erhalten: QPC = (NPCBIJLK – NPCAIJLK) × KCRVOL/EPC,wobei
NPCBIJLK den Common-Rail-Druck vor dem Einspritzen repräsentiert,
der der Druck in der Common-Rail 20 bei dem Kurbelwinkelbereichsbeginn CAstart
ist, und NPCAIJLK der Common-Rail-Druck nach dem Einspritzen ist,
der der Druck in der Common-Rail 20 bei dem Kurbelwinkelbereichsende CAend
ist. KCRVOL repräsentiert ein Volumen eines Hochdruckrohrsystems
und ist ein Gesamtvolumen des Kraftstoffs in der Common-Rail 20 und
den Hochdruckrohren 65. EPC repräsentiert ein
Volumenelastizitätsmodul und ist ein Korrekturkoeffizient
für eine Volumendifferenz zwischen einem Zustand, bei dem der
Druck auf den Kraftstoff aufgebracht wird, und einem Zustand, bei
dem der Druck nicht auf den Kraftstoff aufgebracht wird. Das Volumen
KCRVOL und der Koeffizient EPC werden in der Verbrennungsmotor-ECU 50 zuvor
gespeichert und werden in der vorstehend erläuterten Formel
verwendet.
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Somit
schätzt der Kraftstoffausströmmengen-Abschätzberechnungsabschnitt 53 den
Kraftstoffausströmmengen-Abschätzwert QPC auf
der Grundlage der Differenz zwischen den Drücken in der
Common-Rail 20, bevor und nachdem die Einspritzung durch
die Einspritzeinrichtung 40 ausgeführt wird, ab.
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Der
Additionsabschnitt 54 führt eine Addition/Subtraktion
der Eingabeparameter aus und gibt ein Berechnungsergebnis als eine
Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL aus. Genauer gesagt
empfängt der Additionsabschnitt 54 die Leckagemenge QINJ,
die Kraftstoffmenge QTotal und den Kraftstoffausströmmengen-Abschätzwert
QPC von dem Leckagemengen-Berechnungsabschnitt 51, dem
Einspritzmengen-Berechnungsabschnitt 52 bzw. dem Kraftstoffausströmmengen-Abschätzberechnungsabschnitt 53.
Dann erlangt der Additionsabschnitt 54 die Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
QL durch eine Berechnung anhand folgender Gleichung: QL
= QPC – QINJ – QTotal.
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Der
Differentialwert-Berechnungsabschnitt 55 ist ein Filter
zum Berechnen eines Änderungsbetrags, d. h. eines Differentialwerts
der Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL, die von dem Additionsabschnitt 54 eingegeben
wird. Die Änderung eines Abgabesignals in Bezug auf ein
Eingabesignal nimmt zu, wenn die Steigung (Neigung) des Eingabesignals in
Bezug auf die Zeit steiler wird. Die Änderung des Abgabesignals
in Bezug auf das Eingabesignal nimmt ab, wenn die Steigung (Neigung)
des Eingabesignals in Bezug auf die Zeit sanfter wird. Demgemäß kann
der Änderungsbetrag der Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
QL verstärkt werden, indem der Differentialwert der Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
QL erlangt wird. Der Differentialwert-Berechnungsabschnitt 55 gibt
den Differentialwert der Abschätzmenge QL als eine gefilterte
Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL' aus.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erlangt der Differentialwert-Berechnungsabschnitt 55 einen
Differentialwert, indem eine Differenz zwischen der Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
QL, die durch den Additionsabschnitt 54 bei einem ersten
Zeitpunkt erlangt wird, und der Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
QL, die durch den Additionsabschnitt 54 bei einem zweiten
Zeitpunkt erlangt wird, der dem ersten Zeitpunkt folgt, durch eine
Zeitdifferenz zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt
dividiert wird, als die gefilterte Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
QL'.
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Genauer
gesagt erlangt der Differentialwert-Berechnungsabschnitt 55 die
gefilterte Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL' durch folgende Gleichung: y(i) = a × u(i) + b × u(i – 1) – d × y(i – 1),wobei
u(i) die gegenwärtig eingegebene Abschätzmenge
QL ist, u(i – 1) die zuvor eingegebene Abschätzmenge
QL ist, y(i) die gegenwärtig ausgegebene Abschätzmenge
QL' ist, y(i – 1) die zuvor ausgegebene Abschätzmenge
QL' ist und a, b und d Koeffizienten sind.
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Der Änderungsbetrag
der Differentialrechnung kann durch die Werte der Koeffizienten
a, b, d reguliert werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind beispielsweise die Koeffizienten a, b und d auf 2, –1,5
bzw. –0,5 festgelegt. Diese numerischen Werte wurden durch
den Erfinder durch Versuche als die optimalen Werte erhalten, bei
denen ein sicheres Bestimmen der Kraftstoffleckage in dem Fall der
anormalen Zeitspanne möglich ist, in der die Kraftstoffleckage
auftritt, und sicher bestimmt werden kann, dass keine Kraftstoffleckage
in dem Fall der normalen Zeitspanne aufgetreten ist, bei der kein Kraftstoffaustreten
(Kraftstoffleckage) aufgetreten ist.
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4 zeigt
schematisch den Differentialwert-Berechnungsabschnitt 55.
Durch die Anwendung der vorstehend erläuterten Koeffizienten
wird die Gleichung wie folgt geschrieben: y(i)
= 2 × u(i) – 1,5 × u(i – 1)
+ 0,5 × y(i – 1).Daher tritt, wie dies in 4 gezeigt
ist, die in den Differentialwert-Berechnungsabschnitt 55 eingegebene Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
QL durch einen Filter 55a, der den vorstehend erläuterten
Vorgang ausführen kann, und wird aus dem Differentialwert-Berechnungsabschnitt 55 als
die gefilterte Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL' ausgegeben.
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5 zeigt
eine Darstellung zur Erläuterung eines Effekts des Filters 55a des
Differentialwert-Berechnungsabschnitts 55. Wie dies in 5 gezeigt ist,
verhalten sich, wenn das Kraftstoffeinspritzsystem 1 der
Druckspeicherart sich in dem normalen Steuerzustand N befindet,
die Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL und die gefilterte
Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL' so, dass sie kleiner
als Grenzwerte (Schwellenwerte) sind, die die Kraftstoffleckage
in einem Intervall von A (normale Steuerzeit) bis B (Beginn einer
Hochdruckanormalität) anzeigen.
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Wenn
das Kraftstoffeinspritzsystem 1 der Druckspeicherart in
den anormalen Hochdruckzustand H gebracht wird, nehmen die beiden
Abschätzmengen QL und QL' in dem Intervall von B nach C (Beginn
einer Kraftstoffleckage) jeweils ab. Da die gefilterte Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
QL' der Differentialwert der Abschätzmenge QL ist, ist
der Änderungsbetrag der gefilterten Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
QL' größer als derjenige der Abschätzmenge
QL.
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Wenn
die Kraftstoffleckage in dem Kraftstoffeinspritzsystem 1 der
Druckspeicherart bei dem Punkt C auftritt, verringert sich der momentane
Common-Rail-Druck PA aufgrund der Kraftstoffleckage. Die Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
QL wird zunehmen, verhält sich aber so, dass sie den Grenzwert
nicht überschreitet. Dieses Verhalten ist das gleiche wie
in einer herkömmlichen Vorrichtung. Da jedoch die Abschätzmenge
QL', die durch den Filter 55a getreten ist, einen Effekt
zum Erhöhen der Änderung der Abschätzmenge
QL aufweist, ist die Neigung (Steigung) der gefilterten Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
QL' steiler als diejenige der Abschätzmenge QL, und die
Abschätzmenge QL' verhält sich so, dass der Grenzwert überschritten
wird, der die Kraftstoffleckage in dem Intervall von C nach D (Kraftstoffleckagezustand)
anzeigt.
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In
dieser Weise kann die Kraftstoffleckage in dem Kraftstoffeinspritzsystem 1 der
Druckspeicherart sicher bestimmt werden, indem bewirkt wird, dass
die Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL durch den Filter 55a tritt,
und dadurch die Abschätzmenge QL' als der Differentialwert
erlangt wird.
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Der
Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert-Berechnungsabschnitt 56 berechnet
den Grenzwert, der anzeigt, dass die Kraftstoffleckage in der Common-Rail 20 aufgetreten
ist. Der Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert-Berechnungsabschnitt 56 empfängt
solche Parameter wie die konstante Leckage LEAKc und die Schaltleckage
LEAKs der Einspritzeinrichtung 40 und die Kraftstofftemperatur TEMP,
und schätzt den Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert
Qljda auf der Grundlage der Parameter und einer Gleichung ab, die
in der Verbrennungsmotor-ECU 50 zuvor gespeichert worden
ist. Die Werte, die durch den Leckagemengen-Berechnungsabschnitt 51 erlangt
werden und in der Verbrennungsmotor-ECU 50 gespeichert
werden, werden als die Parameter der konstanten Leckage LEAKc und
der Schaltleckage LEAKs verwendet, um zu dem Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert-Berechnungsabschnitt 56 eingegeben
zu werden.
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Der
Bestimmungsabschnitt 57 empfängt die gefilterte
Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL' und den Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert
Qljda von dem Differentialwert-Berechnungsabschnitt 55 bzw.
dem Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert-Berechnungsabschnitt 56 und
bestimmt, ob die Abschätzmenge QL' den Grenzwert Qljda überschreitet.
Wenn die Abschätzmenge QL' den Grenzwert Qljda überschreitet,
erhöht der Bestimmungsabschnitt 57 eine Bestimmungsmarke
und gibt das Bestimmungsergebnis aus. Wenn die Abschätzmenge QL'
den Grenzwert Qljda nicht überschreitet, gibt der Bestimmungsabschnitt 57 das
Bestimmungsergebnis ohne Erhöhung der Bestimmungsmarke
aus.
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Wenn
die von dem Bestimmungsabschnitt 57 eingegebene Bestimmungsmarke
erhöht wird, führt der Behandlungsabschnitt 58 eine
Warnbehandlung (Warnvorgang) wie beispielsweise das Einschalten
eines Warnlichts eines entsprechenden Instruments, eine Begrenzung
einer Kraftstoffeinspritzmenge der Einspritzeinrichtung 40 oder
das Anhalten des Dieselmotors aus. Wenn die Bestimmungsmarke nicht
erhöht wird, führt der Behandlungsabschnitt 58 die
Behandlung nicht aus, da bestimmt wird, dass keine Kraftstoffleckage
aufgetreten ist. Der gesamte Aufbau des Kraftstoffeinspritzsystems 1 der
Druckspeicherart gemäß diesem Ausführungsbeispiel
ist vorstehend beschrieben.
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Nachstehend
ist der Kraftstoffleckage-Bestimmungsprozess, der durch die Verbrennungsmotor-ECU 50 ausgeführt
wird, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 6 zeigt
ein Flussdiagramm des Kraftstoffleckage-Bestimmungsprozesses, der
durch die Verbrennungsmotor-ECU 50 ausgeführt
wird. Der Prozess von 6 wird gestartet, wenn sich
die Leerlaufdrehzahl stabilisiert hat, nachdem der Verbrennungsmotor
durch das Ankurbeln gestartet worden ist. Signale werden konstant
zu der Verbrennungsmotor-ECU 50 von dem Verbrennungsmotor-Drehzahlsensor 80,
dem Temperatursensor 15 und dem Common-Rail-Drucksensor 22 eingegeben.
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Bei
dem Schritt 100 wird die Leckagemenge QINJ der Einspritzeinrichtung 40 berechnet.
Genauer gesagt erlangt der in 2 gezeigte
Leckagemengen-Berechnungsabschnitt 51 die Leckagemenge QINJ
auf der Grundlage der Parameter, wie beispielsweise die Drehzahl
NE des Verbrennungsmotors, den momentanen Common-Rail-Druck PA,
die Befehlseinspritzmenge QCOM und die Kraftstofftemperatur TEMP,
und die Zuordnung, die in der Verbrennungsmotor-ECU 50 zuvor
gespeichert worden ist. Die Leckagemenge QINJ wird zu dem Additionsabschnitt 54 eingegeben.
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Bei
dem Schritt 110 wird die Kraftstoffmenge QTotal, die von
der Einspritzeinrichtung 40 eingespritzt wird, berechnet.
Genauer gesagt erlangt der in 2 gezeigte
Einspritzmengen-Berechnungsabschnitt 52 die Kraftstoffmenge
QTotal auf der Grundlage von derartigen Parametern, wie beispielsweise die
Drehzahl NE des Verbrennungsmotors, der momentane Common-Rail-Druck
PA und das Befehlsmoment TOR und die Zuordnung, die in der Verbrennungsmotor-ECU 50 zuvor
gespeichert worden ist. Die Kraftstoffmenge QTotal wird zu dem Additionsabschnitt 54 eingegeben.
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Bei
dem Schritt 120 wird der Kraftstoffausströmmengen-Abschätzwert
QPC berechnet. Genauer gesagt erlangt der in 2 gezeigte
Kraftstoffausströmmengen-Abschätzberechnungsabschnitt 53 den
Kraftstoffausströmmengen-Abschätzwert QPC auf
der Grundlage von derartigen Parametern, wie beispielsweise die
Drehzahl NE des Verbrennungsmotors, der momentane Common-Rail-Druck PA,
der Kurbelwinkelbereichsbeginn CAstart und das Kurbelwinkelende
CAend und die Zuordnung, die zuvor in der Verbrennungsmotor-ECU 50 gespeichert worden
ist. Der Kraftstoffausströmmengen-Abschätzwert
QPC wird zu dem Additionsabschnitt 54 eingegeben.
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Bei
dem Schritt 130 wird der Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert
Qljda berechnet. Genauer gesagt erlangt der in 2 gezeigte
Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert-Berechnungsabschnitt 56 den
Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert Qljda auf der Grundlage von
derartigen Parametern, wie beispielsweise die konstante Leckage LEAKc,
die Schaltleckage LEAKs und die Kraftstofftemperatur TEMP und die
Gleichung, die in der Verbrennungsmotor-ECU 50 zuvor gespeichert
worden ist. Der Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert Qljda wird
zu dem Bestimmungsabschnitt 57 eingegeben.
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Die
letzten Parameter, die zu der Verbrennungsmotor-ECU 50 eingegeben
werden oder von dieser erlangt werden, werden verwendet, wenn der Prozess
von jedem der Schritte 100 bis 130 ausgeführt
wird.
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Bei
dem Schritt 140 wird die Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
QL berechnet. Genauer gesagt wird die Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
QL (= QPC – QINJ – QTotal) unter Verwendung der
Leckagemenge QINJ, der Kraftstoffmenge QTotal und dem Kraftstoffausströmmengen-Abschätzwert
QPC berechnet, die in den Additionsabschnitt 54 eingegeben werden.
Die Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL wird zu dem Differentialwert-Berechnungsabschnitt 55 eingegeben.
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Bei
dem Schritt 150 wird die gefilterte Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
QL' berechnet. Genauer gesagt wird die Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL,
die zu dem Differentialwert-Berechnungsabschnitt 55 eingegeben
wird, zu dem in 4 gezeigten Filter 55a eingegeben.
Somit wird die Abschätzmenge QL differenziert, um den Änderungsbetrag
in Bezug auf die Zeit zu erhöhen. Die gefilterte Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
QL', die durch den Differentialwert-Berechnungsabschnitt 55 erlangt
wird, wird zu dem Bestimmungsabschnitt 57 eingegeben.
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Bei
dem Schritt 160 bestimmt der Bestimmungsabschnitt 57,
ob die gefilterte Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL' den
Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert Qljda überschreitet
oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass die Abschätzmenge
QL' den Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert Qljda nicht überschreitet,
wird bestimmt, dass keine Kraftstoffleckage in dem Kraftstoffeinspritzsystem 1 der Druckspeicherart aufgetreten
ist, und der Prozess kehrt zu dem Schritt 100 zurück.
Der Bestimmungsabschnitt 57 gibt ein Bestimmungsergebnis,
das anzeigt, dass die Bestimmungsmarke nicht erhöht wird, zu
dem Behandlungsabschnitt 58 ein. Daher führt der Behandlungsabschnitt 58 keine
Behandlung aus.
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Der
Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert Qljda und die gefilterte
Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL' werden erlangt und
erneut bestimmt unter Verwendung von neuen Parametern, wie beispielsweise
die Drehzahl NE des Verbrennungsmotors, die zu der Verbrennungsmotor-ECU 50 eingegeben
wird. Die in 6 gezeigte Schleife wird wiederholt
ausgeführt, wenn die gefilterte Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
QL' nicht den Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert Qljda überschreitet.
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Wenn
der Bestimmungsabschnitt 57 bestimmt, dass die gefilterte
Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL' den Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert
Qljda überschreitet, wird bestimmt, dass eine Kraftstoffleckage
in dem Kraftstoffeinspritzsystem 1 der Druckspeicherart
aufgetreten ist, und der Prozess geht zu dem Schritt 170 weiter.
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Bei
dem Schritt 170 erhöht der Bestimmungsabschnitt 57 die
Marke, die anzeigt, dass die Kraftstoffleckage aufgetreten ist.
Als ein Ergebnis gibt der Bestimmungsabschnitt 57 ein Bestimmungsergebnis,
das anzeigt, dass die Bestimmungsmarke erhöht worden ist,
zu dem Behandlungsabschnitt 58 ein. Somit wird der Kraftstoffleckage-Bestimmungsprozess
beendet. Die folgende Behandlung wird fortgesetzt, sofern der vorstehend
beschriebene Prozess nicht zurückgenommen (zurückgesetzt)
wird.
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D.
h., der Behandlungsabschnitt 58 führt die Behandlung
aus, bei der das Auftreten der Kraftstoffleckage angekündigt
wird. 7 zeigt die Behandlungen, die durch den Behandlungsabschnitt 58 im Ansprechen
auf die jeweiligen Bestimmungsergebnisse des Bestimmungsabschnitts 57 ausgeführt werden.
Wie dies in 7 dargestellt ist, wird keine Behandlung
ausgeführt, wenn der Bestimmungsabschnitt 57 bestimmt,
dass keine Kraftstoffleckage aufgetreten ist. Wenn der Bestimmungsabschnitt 57 bestimmt,
dass die Kraftstoffleckage aufgetreten ist, führt der Behandlungsabschnitt 58 eine
derartige Behandlung, wie beispielsweise das Einschalten einer Warnleuchte,
das Begrenzen der Einspritzmenge der Einspritzeinrichtung 40,
das Anhalten des Verbrennungsmotors oder dergleichen aus.
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Beispielsweise
bedeutet das Einschalten des Lichts ein Einschalten einer Warnleuchte
in dem Instrument zum Anzeigen, dass die Kraftstoffleckage aufgetreten
ist. Beispielsweise gibt der Behandlungsabschnitt 58 ein
Warnsignal zu einer Instrument-ECU aus, um zu bewirken, dass das
Instrument das Warnlicht einschaltet. Somit führt der Behandlungsabschnitt 58 die
Behandlung aus, bei der das Instrument dazu gebracht wird, dass
sie das Warnlicht einschaltet.
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Der
Behandlungsabschnitt 58 führt die Behandlung zum
Begrenzen der Einspritzmenge der Einspritzeinrichtung 40 aus,
indem ein Befehlssignal, das die Begrenzung der Einspritzmenge anzeigt,
zu einem Abschnitt der Verbrennungsmotor-ECU 50 eingegeben
wird, der die Einspritzmenge der Einspritzeinrichtung 40 regelt.
Der Behandlungsabschnitt 58 führt die Behandlung
zum Anhalten des Verbrennungsmotors aus, indem ein Befehlswert zum
Anhalten des Verbrennungsmotors zu einem Abschnitt der Verbrennungsmotor-ECU 50 eingegeben
wird, der den Verbrennungsmotor antreibt. Der Behandlungsabschnitt 58 führt
beispielsweise eine oder sämtliche der vorstehend erläuterten
Behandlungen aus.
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Der
Erfinder hat eine Simulation zum Erlangen der gefilterten Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL'
ausgeführt, indem die gemäß der Situation
abgeschätzte Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL
zu dem Filter 55a des Differentialwert-Berechnungsabschnitts 55 eingegeben
wird. Die 8 und 9 zeigen
die Simulationsergebnisse. In den 8 und 9 ist
die Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL durch durchgehende
Linien dargestellt und die gefilterte Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
QL' ist durch gestrichelte Linien dargestellt. In der in dem Differentialwert-Berechnungsabschnitt 55 verwendeten
Gleichung sind die Parameter a, b und d auf jeweils 2, –1,5
bzw. –0,5 festgelegt.
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8(a) zeigt ein Simulationsergebnis in dem
Fall, bei dem die Kraftstoffleckage auftritt. 8(b) zeigt
ein Simulationsergebnis in dem Fall, bei dem der Fahrer das Gaspedal
nach einem Niederdrücken des Pedals freigibt. 8(c) zeigt ein Simulationsergebnis in
dem Fall eines gewöhnlichen Betriebs, bei dem der Fahrer
das Gaspedal sanft niederdrückt. Der Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert
Qljda wird auf 1,5 im Hinblick auf beispielsweise eine Abgabemenge
(Leistung) festgelegt.
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Wie
dies in 8(a) gezeigt ist, nimmt bei
einem Auftreten der Kraftstoffleckage die Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
QL schnell mit dem Ablauf der Zeit zu, da sich der momentane Common-Rail-Druck
PA in der Common-Rail 20 schnell verringert. Die Abschätzmenge
QL', die sich sogar noch stärker ändert, kann
erlangt (erlangt) werden, indem die Abschätzmenge QL differenziert
wird. In diesem Fall überschreitet die Abschätzmenge
QL' den Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert Qljda (Abgabe = 1,5),
und folglich wird bei dem Schritt 160 bestimmt, dass die
Kraftstoffleckage aufgetreten ist.
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Wenn
keine Kraftstoffleckage aufgetreten ist, ändert sich, wie
dies in den 8(b) und 8(c) gezeigt ist,
die Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL sanft mit der Zeit,
und die gefilterte Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL'
als der Differentialwert der Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
QL hat keine steile (starke) Neigung. Daher überschreitet
in diesen Fallen die gefilterte Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL'
nicht den Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert Qljda, und folglich
wird bei dem Schritt 160 bestimmt, dass keine Kraftstoffleckage
aufgetreten ist.
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9 zeigt
Simulationsergebnisse von den Fällen, bei denen das Fahrzeug
beschleunigt wird, wenn keine Kraftstoffleckage auftritt. Genauer
gesagt zeigt 9(a) ein Simulationsergebnis
eines Falls, bei dem das Gaspedal sehr schnell niedergedrückt wird. 9(b) zeigt ein Simulationsergebnis in
einem Fall, bei dem das Fahrzeug schnell beschleunigt wird. 9(c) zeigt ein Simulationsergebnis in
dem Fall einer Beschleunigung bei einem normalen Betrieb.
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Wie
dies in 9 dargestellt ist, ist die Kurve der
Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL nach unten konvex in
jedem Fall, bei dem das Fahrzeug beschleunigt wird, und die gefilterte
Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL' als der Differentialwert
der Abschätzmenge QL wird gemäß der Neigung
(Steigung) der Abschätzmenge QL erhalten. In diesen Fällen
wird, da die Kurve der Abschätzmenge QL' ebenfalls nach
unten konvex ist, die Abschätzmenge QL' niemals den Grenzwert
Qljda (Abgabe = 1,5) in dem Bestimmungsabschnitt 57 überschreiten.
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Wie
dies vorstehend beschrieben ist, zeigen die erhaltenen Simulationsergebnisse,
dass die gefilterte Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL',
die durch den Differentialwert-Berechnungsabschnitt 55 erhalten
wird, den Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert Qljda in dem Fall überschreitet,
bei dem die Kraftstoffleckage auftritt, und dass die Abschätzmenge
QL' nicht den Grenzwert Qljda in den anderen Fällen überschreitet.
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Wie
dies vorstehend beschrieben ist, wird gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel die Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
QL zunächst erhalten und wird dann ein Differentialwert
der Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL erhalten, um den Änderungsbetrag
der Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL in Bezug auf die
Zeit zu erhöhen. Sogar in dem Fall, bei dem die Kraftstoffleckage
auftritt und die Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL eine
sanfte Änderung mit der Zeit zeigt, wird, indem der Änderungsbetrag
der Abschätzmenge QL mit dem Differentialwert-Berechnungsabschnitt 55 erhöht
wird, die Abschätzmenge QL', die die Differenzierung erfahren hat,
dazu gebracht, dass sie den Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert
Qljda überschreitet. Somit kann die Kraftstoffleckage in
der Common-Rail 20 sicher bestimmt werden.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das
Kraftstoffeinspritzsystem 1 der Druckspeicherart auf einen
Dieselverbrennungsmotor angewendet. Alternativ kann die vorliegende
Erfindung bei einem Verbrennungsmotor angewendet werden, in dem
Benzin (Otto-Kraftstoff) gespeichert und direkt in einen Zylinder
eingespritzt wird.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Änderung
der Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL erhöht,
indem die Kraftstoffleckage-Abschätzmenge QL, die durch
den Additionsabschnitt 54 erlangt wird, mit dem Differentialwert-Berechnungsabschnitt 55 differenziert
wird. Alternativ kann die Änderung der Abschätzmenge
QL durch ein anderes mathematisches Verfahren außer die
Differenzierung erhöht werden.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden/wird
in dem Fall der Alarmbehandlung (Warnbehandlung), die durch den
Behandlungsabschnitt 58 ausgeführt wird, das Einschalten des
Warnlichts in dem Instrument, die Begrenzung der Kraftstoffeinspritzmenge
der Einspritzeinrichtung 40 und/oder das Anhalten des Dieselmotors
ausgeführt. Diese Behandlungen sind ein Teil von Beispielen
und andere Behandlungen können ausgeführt werden,
solange die Behandlungen den Bediener (Anwender) darüber
informieren können, dass die Kraftstoffleckage aufgetreten
ist.
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Die
Schritte der 6 zeigen den Ablauf des Kraftstoffleckage-Bestimmungsprozesses,
der durch die jeweiligen Abschnitte der Verbrennungsmotor-ECU 50 ausgeführt
wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele
beschränkt, sondern kann in vielen anderen Weisen ausgeführt
werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der in den beigefügten
Ansprüchen definiert ist.
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In
der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Druckspeicherart erlangt
ein Additionsabschnitt 54 eine Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
QL auf der Grundlage einer Leckagemenge QINJ einer Einspritzeinrichtung 40,
einer Menge QTotal an Kraftstoff, der in eine Verbrennungskammer
von der Einspritzeinrichtung 40 eingespritzt wird, und
einem Kraftstoffausströmmengen-Abschätzwert QPC,
die jeweils durch einen Leckagemengen-Berechnungsabschnitt 51,
einem Einspritzmengen-Berechnungsabschnitt 52 bzw. einem
Kraftstoffausströmmengen-Abschätzberechnungsabschnitt 53 erlangt
werden. Ein Differentialwert-Berechnungsabschnitt 55 erlangt
einen Differentialwert der Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
QL als eine gefilterte Kraftstoffleckage-Abschätzmenge
QL' derart, dass ein Änderungsbetrag der Abschätzmenge
in Bezug auf die Zeit erhöht wird. Ein Bestimmungsabschnitt 57 bestimmt,
ob eine Leckage des Kraftstoffs in einer Common-Rail 20 aufgetreten
ist oder nicht, indem die Abschätzmenge QL' und ein Kraftstoffleckage-Bestimmungsgrenzwert
Qljda verglichen werden, der das Auftreten der Kraftstoffleckage
anzeigt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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