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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät
für eine direkteinspritzende Kraftmaschine, bei der der
Kraftstoff mit Druck beaufschlagt wird und direkt in den Zylinder
eingespritzt wird.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In
letzter Zeit wurden verschiedene direkteinspritzende Kraftmaschinen
entwickelt. Bei der direkteinspritzenden Kraftmaschine wird der
Kraftstoff mit hohem Druck beaufschlagt, um die Zerstäubung
des Kraftstoffs zu fördern. Die
JP-8-303325 A zeigt eine direkteinspritzende
Kraftmaschine, bei der der durch eine Niederdruckpumpe von einem
Kraftstofftank gepumpte Kraftstoff durch eine Hochdruckpumpe mit Druck
beaufschlagt wird, welche durch eine Nockenwelle der Kraftmaschine
angetrieben ist. Der druckbeaufschlagte Kraftstoff wird zu einem
Kraftstoffinjektor zugeführt.
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Bei
einer solchen direkteinspritzenden Kraftstoffmaschine mit der Hochdruckpumpe
wird durch Steuern einer Schließzeit eines in der Hochdruckpumpe
vorgesehenen Kraftstoffdrucksteuerventils die Abgabemenge der Hochdruckpumpe
gesteuert, um den Kraftstoffdruck einzustellen. Genauer gesagt wird
in einem Fall eines normalerweise offenen Kraftstoffdrucksteuerventils
dann, wenn der Kraftstoffdruck erhöht wird, eine Schließstartzeitgebung
(eine Erregungszeitspanne) des Kraftstoffdrucksteuerventils vorgestellt,
um die Schließzeitspanne des Kraftstoffdrucksteuerventils
zu verlängern, bis der Auslasstakt vollendet ist, so dass
die Abgabemenge der Hochdruckpumpe erhöht wird. Wenn andererseits der
Kraftstoffdruck erhöht wird, dann wird die Schließstartzeitgebung
(Erregungszeitspanne) verzögert, so dass die Schließzeitspanne
bis zur Vollendung des Abgabetakts verkürzt wird, so dass
die Abgabemenge verringert wird.
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Gemäß der
JP-8-303325 A wird
zum Zwecke der Verringerung des Energieverbrauchs der Hochdruckpumpe
ab dem Start der Erregung des Kraftstoffdrucksteuerventils zum Schließen
des Kraftstoffdrucksteuerventils dann, wenn der Kraftstoffdruck
in der Pumpenkammer auf einen Kraftstoffdruck erhöht ist,
bei dem das Kraftstoffdruckventil geschlossen verbleibt, das Kraftstoffdrucksteuerventil
entregt. Selbst nach der Entregung hält der Kraftstoffdruck
in der Pumpenkammer den geschlossenen Zustand des Kraftstoffdrucksteuerventils,
was auch als eine selbstschließende Steuerung bezeichnet
wird.
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Im
Allgemeinen wird die Erregungssteuerung eines Kraftstoffdrucksteuerventils
einer Hochdruckpumpe auf Grundlage von Abgabesignalen eines Kurbelwinkelsensors
und eines Nockenwinkelsensors durchgeführt. Falls die Erfassungsgenauigkeiten
der Sensoren infolge von Toleranzschwankungen verschlechtert sind,
dann kann die Steuerung der Abgabemenge der Hochdruckpumpe nicht
präzise durchgeführt werden.
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Insbesondere
bei der vorstehend erwähnten selbstschließenden
Steuerung wird zum Zwecke der Senkung des Energieverbrauchs die
Erregungszeitspanne des Kraftstoffdrucksteuerventils als eine minimal
kurze Zeitspanne eingerichtet. Wenn ein nachgefragter Kraftstoffabgabebetrag
ein maximaler Abgabebetrag ist, dann wird die Erregungszeitspanne des
Kraftstoffdrucksteuerventils auf eine solche Art eingerichtet, dass
der Kraftstoffdruck in einer Pumpenkammer erhöht wird,
um das Kraftstoffdrucksteuerventil zu schließen. Nach der
Entregung wird der geschlossene Zustand des Kraftstoffdrucksteuerventils
bis zu einem oberen Totpunkt des Tauchkolbens durch den Kraftstoffdruck
in der Pumpenkammer beibehalten.
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Falls
die Erregungszeitspanne des Kraftstoffdrucksteuerventils vorgerückt
ist, besteht in einem Fall, dass der nachgefragte Kraftstoffabgabebetrag
der maximale Abgabebetrag ist, eine Möglichkeit, dass die
Erregungszeitspanne des Kraftstoffdrucksteuerventils vor einer Vollendung
eines Ansaugtakts (vor dem unteren Totpunkt des Tauchkolbens) beendet
ist, oder die Erregungszeitspanne des Kraftstoffdrucksteuerventils
beendet ist, bevor der Kraftstoffdruck in der Pumpenkammer erhöht
ist, einen geschlossenen Zustand des Kraftstoffdrucksteuerventils
selbst nach dem Start des Abgabetakts (nach dem oberen Totpunkt
des Tauchkolbens) zu halten. Im Ergebnis wird das Kraftstoffdrucksteuerventil nach
der Entregung geöffnet, so dass der Kraftstoff möglicherweise
nicht abgegeben werden kann.
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Falls
die Erregungszeitspanne des Kraftstoffdrucksteuerventils infolge
der Toleranzschwankung verspätet, wird in einem Fall, dass
die nachgefragte Kraftstoffabgabemenge die maximale Abgabemenge
ist, die Schließstartzeitgebung des Kraftstoffdrucksteuerventils
auf hinter den unteren Totpunkt des Tauchkolbens verzögert.
Dementsprechend wird die Schließzeitspanne des Kraftstoffdrucksteuerventils
bis zu einem oberen Totpunkt des Tauchkolbens verkürzt.
Somit wird die maximale Abgabemenge (die maximale Schließzeitspanne
des Kraftstoffdrucksteuerventils) beschränkt und die maximale
Abgabeleistung der Hochdruckpumpe kann nicht effizient verwendet
werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich der vorstehend erwähnten
Tatsachen durchgeführt und es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine
bereitzustellen, welches eine Steuerfähigkeit in der Nähe einer
maximalen Abgabemenge einer Hochdruckpumpe bei niedrigen Kosten
sogar bei einem System verbessert, bei dem eine Erfassungsgenauigkeit
infolge von Toleranzschwankungen eines Kurbelwinkelsensors und eines
Nockenwinkelsensors verschlechtert ist.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung hat ein Steuergerät für
eine Brennkraftmaschine eine Hochdruckpumpe und eine Pumpensteuereinrichtung.
Die Hochdruckpumpe hat eine Pumpenkammer mit einem Ansauganschluss
und einem Abgabeanschluss für Kraftstoff, einen sich in
der Pumpenkammer hin- und herbewegenden Tauchkolben zum Ansaugen/Abgeben
des Kraftstoffs, einen Ventilkörper, der den Ansauganschluss öffnet/schließt
und ein Kraftstoffdrucksteuerventil, das den Ventilkörper
mittels einer elektromagnetischen Kraft schließt. Das Kraftstoffdrucksteuerventil
hat eine Vorspanneinrichtung, die den Ventilkörper in einer
Schließrichtung vorspannt. Die Pumpensteuereinrichtung
steuert eine Erregungszeitspanne des Kraftstoffdrucksteuerventils
gemäß einer nachgefragten Kraftstoffabgabemenge
für jeden Abgabehub, sodass eine Kraftstoffabgabemenge
auf die nachgefragte Kraftstoffabgabemenge gesteuert wird. Die Erregungszeitspanne des
Kraftstoffdrucksteuerventils ist als eine vorgeschriebene Zeitspanne
eingerichtet, in der der Kraftstoffdruck in der Pumpenkammer den
Ventilkörper gegen die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung
an einer geschlossenen Stellung hält. Nachdem die Erregung
beendet ist, wird der Ventilkörper durch den Kraftstoffdruck
an der geschlossenen Stellung gehalten, bis der Abgabehub vollendet
ist. Das Steuergerät hat ferner eine Verlängerungsfestlegungseinrichtung zum
Verlängern der Erregungszeitspanne des Kraftstoffdrucksteuerventils
um eine spezifische Zeitspanne während einer Zeitspanne,
während der die nachgefragte Kraftstoffabgabemenge größer
als eine vorgeschriebene Menge ist.
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Da
die Erregungszeitspanne des Kraftstoffdrucksteuerventils während
einer Zeitspanne verlängert wird, während der
die nachgefragte Kraftstoffabgabemenge größer
als eine vorgeschriebene Menge ist, wird die Erregungszeitspanne
des Kraftstoffdrucksteuerventils um eine vorgeschriebene Zeitspanne
verlängert, wenn die nachgefragte Kraftstoffabgabemenge
in der Nähe der maximalen Abgabemenge liegt. Selbst wenn
die Erregung des Kraftstoffdrucksteuerventils infolge einer Toleranzabweichung des
Kurbelwinkelsensors und des Nockenwinkelsensors vorgestellt ist,
wenn die nachgefragte Kraftstoffabgabemenge in der Nähe
der maximalen Abgabemenge liegt, wird die Erregungszeitspanne des
Kraftstoffdrucksteuerventils in einer Vorrückrichtung verlängert,
bis der Kraftstoffdruck in der Pumpenkammer erhöht ist,
um die geschlossene Stellung des Kraftstoffdrucksteuerventils zu
halten. Die Steuerfähigkeit der Hochdruckpumpe in der Nähe
des maximalen Abgabebetrags wird verbessert.
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Alternativ
wird selbst dann, wenn die Erregungszeitspanne des Kraftstoffdrucksteuerventils
infolge einer Toleranzabweichung der Sensoren verspätet
ist, falls die nachgefragte Kraftstoffabgabemenge in der Nähe
der maximalen Abgabemenge liegt, die Erregungszeitspanne des Kraftstoffdrucksteuerventils
in einer Verspätungsrichtung auf eine solche Art verlängert,
das eine Schließzeitstartgebung des Kraftstoffdrucksteuerventils
näher an einen unteren Totpunkt des Tauchkolbens in der
Hochdruckpumpe gebracht wird. Da gemäß der vorliegenden
Erfindung die herkömmlichen Probleme durch Verlängern
der Erregungszeitspanne des Kraftstoffdrucksteuerventils gelöst
werden können, wird eine Systemkonfiguration nicht geändert
und zum Implementieren der vorliegenden Erfindung wird ein Teil
einer Software geändert, so dass das Erfordernis geringer
Kosten erfüllt wird. Wenn ferner die nachgefragte Kraftstoffabgabemenge
niedriger als eine vorgeschriebene Menge ist, dann wird die Erregungszeitspanne
des Kraftstoffdrucksteuerventils nicht verlängert. Eine
Erhöhung des Energieverbrauchs wird beschränkt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlicher,
die unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gegeben wird, in denen
gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind und in
denen:
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1 eine
schematische Ansicht eines Kraftmaschinensteuersystems gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
schematische Ansicht eines Kraftstoffzuführgeräts
ist;
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3 ein
Konfigurationsschaubild ist, das eine Hochdruckpumpe zeigt;
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4 ein
Zeitschaubild ist, das ein Verhalten eines Kraftstoffdrucksteuerventils
und einer Hochdruckpumpe zeigt;
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5 ein
Schaubild ist, das ein Kennfeld zum Berechnen einer Erregungsstartzeitgebung
als Konzept zeigt;
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6 ein
Zeitschaubild ist, das ein Verhalten eines Kraftstoffdrucksteuerventils
und eines Tauchkolbens einer herkömmlichen Hochdruckpumpe zeigt;
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7 ein
Zeitschaubild ist, das ein Verhalten eines Kraftstoffdrucksteuerventils
und eines Tauchkolbens einer herkömmlichen Hochdruckpumpe zeigt;
und
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8 ein
Ablaufdiagramm ist, das einen Programmablauf gemäß dem
Ausführungsbeispiel zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON
AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Im
weiteren Verlauf wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung beschrieben. Unter Bezugnahme auf 1 wird ein
Kraftmaschinensteuersystem erläutert. Ein Luftreiniger 13 ist
stromaufwärts eines Einlassrohrs 12 einer direkteinspritzenden
Kraftmaschine 11 angeordnet. Ein Drosselventil 15 ist
stromabwärts des Luftreinigers 13 angeordnet.
Ein Motor 14 stellt einen Öffnungsgrad des Drosselventils 15 ein.
Ein Öffnungsgrad des Drosselventils 15 (Drosselöffnung)
wird durch einen Drosselöffnungssensor 17 erfasst.
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Ein
Ausgleichsbehälter 19 ist stromabwärts des
Drosselventils 15 vorgesehen. Ein Einlassluftkrümmer 20 ist
an dem Ausgleichsbehälter 19 angeschlossen, um
Luft in die Kraftmaschine 11 einzubringen. Jeder Einlasskrümmer 20 ist
in einen ersten Einlassdurchlass 21 und einen zweiten Einlassdurchlass 22 aufgeteilt.
Der erste Einlassdurchlass 21 und der zweite Einlassdurchlass 22 sind
jeweils an jedem von zwei Einlassanschlüssen 23 angeschlossen.
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Ein
Luftstromsteuerventil 24 ist in dem zweiten Einlassdurchlass 22 vorgesehen,
um die Intensitäten eines Wirbelstroms und eines Walzenstroms
zu steuern. Jedes Luftströmungssteuerventil 24 ist über eine
Welle 25 mit einem Schrittmotor 26 verbunden. Ein
Luftstromsteuerventilsensor 27, der einen Öffnungsgrad
des Luftstromsteuerventils 24 erfasst, ist in dem Schrittmotor 26 vorgesehen.
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An
einem oberen Abschnitt eines jeden Zylinders der Kraftmaschine 11 ist
ein Kraftstoffinjektor 28 vorgesehen, um Kraftstoff direkt
in den Zylinder einzuspritzen. Zu jedem Kraftstoffinjektor 28 wird durch
das Kraftstoffzuführsystem 50 ein Hochdruckkraftstoff
zugeführt.
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An
dem Zylinderkopf der Kraftmaschine ist eine (nicht gezeigte) Zündkerze
vorgesehen, und das Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder wird
durch eine Funkenentladung der Zündkerze gezündet.
Ein Nockenwinkelsensor 32 erzeugt ein Ausgabeimpuls dann,
wenn ein vorgeschriebener Zylinder (beispielsweise ein erster Zylinder).
Ein Kurbelwinkelsensor 33 erzeugt einen Ausgabeimpuls,
wenn sich eine Kurbelwelle um einen bestimmten Kurbelwinkel (beispielsweise
30°CA) dreht. Auf Grundlage dieser Ausgabeimpulse werden
ein Kurbelwinkel und eine Kraftmaschinendrehzahl erfasst, um einen
Zylinder zu unterscheiden.
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Das
von jedem Auslassanschluss 35 abgegebene Abgas wird durch
einen Abgaskrümmer 36 in einem Abgasrohr 37 zusammengeführt.
In dem Abgasrohr 37 sind ein Dreiwegekatalysator 38 und
ein NOx-Katalysator 39 in Reihe angeordnet. Der Dreiwegekatalysator 38 reinigt
CO, HC und NOx in dem Abgas in der Nähe des stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Der NOx-Katalysator 39 adsorbiert
NOx in dem Abgas, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas
hoch ist. Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das stöchiometrische
Verhältnis oder auf fett umgeschaltet wird, so dass die
Sauerstoffkonzentration in dem Abgas abnimmt, dann reduziert und
reinigt der NOx-Katalysator 39 das adsorbierte NOx, und
gibt das NOx ab.
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Ein
AGR-Rohr 40 verbindet die stromaufwärtige Seite
des Dreiwegekatalysators 38 mit dem Ausgleichsbehälter 19.
Ein Teil des Abgases strömt in das AGR-Rohr 40,
sodass es zu der Einlassseite rückgeführt wird.
Das AGR-Rohr 40 ist mit einem AGR-Ventil 41 versehen,
um eine Abgasrückführmenge zu steuern. Ein Beschleunigungspedal 42 ist mit
einem Beschleunigungssensor 43 versehen.
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Die
Ausgaben verschiedener Sensoren werden in eine elektronische Steuereinheit
(ECU) 16 eingegeben. Die ECU 16 hat einen Mikrocomputer,
der ein in einem Nur-Lese-Speicher (ROM) gespeichertes Kraftmaschinensteuerprogramm
ausführt, um eine Kraftstoffeinspritzmenge eines Kraftstoffinjektors 28 und
eine Zündzeitgebung einer Zündkerze gemäß einer
Kraftmaschinenbetriebsbedingung zu steuern.
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Unter
Bezugnahme auf 2 und 3 wird nun
ein Aufbau eines Kraftstoffzuführgeräts 50 beschrieben.
Eine den Kraftstoff hoch pumpende Niederdruckpumpe 52 ist
in einem Kraftstofftank 51 vorgesehen. Die Niederdruckpumpe 52 ist
durch einen elektrischen Motor angetrieben. Der von der Niederdruckpumpe 52 abgegebene
Kraftstoff wird durch ein Kraftstoffrohr 53 zu einer Hochdruckpumpe 54 zugeführt.
Das Kraftstoffrohr 53 ist mit einem Druckregler 55 versehen,
der einen Abgabedruck der Niederdruckpumpe 52 auf einen
vorbestimmten Druck einstellt (beispielsweise auf 0,3 MPa). Ein überschüssiger
Kraftstoff wird durch ein Kraftstoffrückführrohr 56 zu
dem Kraftstofftank 51 rückgeführt.
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Wie
dies in 3 gezeigt ist, ist die Hochdruckpumpe 54 eine
Tauchkolbenpumpe, die den Kraftstoff durch Hin- und Herbewegen eines
Tauchkolbens 59 in einer zylindrischen Pumpenkammer 58 ansaugt
und abgibt. Der Tauchkolben 59 ist durch einen an einer
Nockenwelle 60 der Kraftmaschine 11 vorgesehenen
Nocken 61 angetrieben. Wie dies in 4 gezeigt
ist, variiert ein Anhebebetrag des Tauchkolbens 59 in Übereinstimmung
mit dem Kurbelwinkel oder dem Nockenwinkel periodisch.
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Wie
dies in 3 gezeigt ist, ist an einem Sauganschluss 63 der
Pumpenkammer 58 ein Kraftstoffdrucksteuerventil 62 vorgesehen.
Das Kraftstoffdrucksteuerventil 62 ist ein normalerweise
geöffnetes elektromagnetisches Ventil. Das Kraftstoffdrucksteuerventil 62 hat
einen Ventilkörper 66, der den Sauganschluss 63 öffnet/schließt,
eine Feder 67, die den Ventilkörper 66 in
einer Öffnungsrichtung vorspannt, sowie ein Solenoid 68,
das den Ventilkörper 66 in einer Schließrichtung
vorspannt. Wenn das Solenoid 68 nicht erregt ist, dann öffnet
der Ventilkörper 66 den Sauganschluss 63 durch
die Vorspannkraft der Feder 67. Wenn das Solenoid 68 erregt
ist, dann wird der Ventilkörper 66 angezogen,
um den Sauganschluss 63 gegen die Vorspannkraft der Feder 67 zu
schließen.
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In
einem Saughub der Hochdruckpumpe 54 ist das Kraftstoffdrucksteuerventil 62 geöffnet
und der Kraftstoff wird in die Pumpenkammer 58 eingebracht. In
einem Abgabehub der Hochdruckpumpe 54 wird eine Schließzeit
des Kraftstoffdrucksteuerventils gesteuert, um die Kraftstoffabgabemenge
und den Kraftstoffdruck einzustellen. Beispielsweise dann, wenn
der Kraftstoffdruck erhöht wird, wird die Schließstartzeitgebung
des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 vorgestellt und eine
Schließventilzeitspanne wird verlängert, um die
Kraftstoffabgabemenge zu erhöhen. Wenn der Kraftstoffdruck
abnimmt, dann wird die Schließstartzeitgebung des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 verspätet
und die Schließventilzeitspanne wird verkürzt,
um die Kraftstoffabgabemenge zu verringern.
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Ein
Rückschlagventil 65 ist an einem Auslass 64 der
Pumpenkammer 58 vorgesehen, um einen Rückfluss
des abgegebenen Kraftstoffs zu verhindern. Wie dies in 2 gezeigt
ist, wird der von der Hochdruckpumpe 54 abgegebene Kraftstoff
durch ein Kraftstoffrohr 29 zu einem Beschickungsrohr zugeführt.
Der Hochdruckkraftstoff wird von dem Beschickungsrohr in den Kraftstoffinjektor 28 eines
jeden Zylinders geschickt. Das Beschickungsrohr 30 ist
mit einem Kraftstoffdrucksensor 31 versehen, der den Kraftstoffdruck
erfasst.
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Um
den Energieverbrauch des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 zu
verringern, erregt die ECU 16 das Kraftstoffdrucksteuerventil 62,
um das Kraftstoffdrucksteuerventil 62 zu schließen.
Die ECU 16 bestimmt zu einem Zeitpunkt, zudem eine vorbestimmte
Zeitspanne verstrichen ist, dass die Ventilschließkraft
(der Kraftstoffdruck) größer als eine Ventilöffnungskraft
durch die Vorspannkraft der Feder 67 wird und stoppt die
Erregung des Kraftstoffdrucksteuerventils 62. Danach wird
das Kraftstoffdrucksteuerventil 62 durch den Kraftstoffdruck
geschlossen, bis der Abgabehub vollendet ist.
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Eine
Erregungsstartzeitgebung des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 kann
auf Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl und der Kraftstoffabgabemenge
in Übereinstimmung mit einem Kraftmaschinenbetriebszustand
(einer nachgefragten Kraftstoffabgabemenge) berechnet werden. Die
Erregungsstartzeitgebung des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 wird
hinsichtlich der Tatsache bestimmt, dass das Kraftstoffdrucksteuerventil 62 mit
einer Ansprechverzögerungszeit geschlossen wird, nachdem
das Kraftstoffdrucksteuerungsventil 62 erregt wurde.
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Die
Erregungsstartzeitsteuerung des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 basiert
auf einem Erfassungssignal des Kurbelwinkelsensors 33 und
einem Erfassungssignal des Nockenwinkelsensors 32. Wenn
eine Erfassungsgenauigkeit des Kurbelwinkelsensors 33 oder
eines Nockenwinkelsensors 32 schlechter wird, dann kann
der Erregungsstart des Kraftstoffdruckventils 62 nicht
präzise durchgeführt werden. Eine Steuerfähigkeit
der Abgabemenge der Hochdruckpumpe 54, insbesondere die
Steuerfähigkeit der maximalen Abgabemenge wird verschlechtert.
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Unter
Bezugnahme auf 6 und 7 wird dieses
Problem genau beschrieben. Wenn der Kurbelwinkelsensor 33 oder
der Nockenwinkelsensor 32 eine Toleranzabweichung hat,
dann weicht eine Erfassungsgenauigkeit zwischen einem Toleranzminimum
(Strich-Punkt-Linie) und einem Toleranzmaximum (Strich-Linie) bezüglich
einer tatsächlichen Bewegung des Tauchkolbens 59 (durchgezogene
Linie) ab. 6 und 7 sind Zeitschaubilder,
die zeigen, dass die Kraftstoffabgabemenge (nachgefragte Kraftstoffabgabemenge)
der Hochdruckpumpe 54 als maximale Abgabemenge eingerichtet
ist. Wie in 6 und 7 gezeigt
ist, werden dann, wenn der Kurbelwinkelsensor 33 und der
Nockenwinkelsensor 32 keine Toleranzabweichung haben, ein EIN/AUS-Schalten
des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 und ein Öffnen/Schließen
des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 durchgeführt,
wie dies durch eine durchgezogene Linie angedeutet ist. Wenn die
Kraftstoffabgabemenge der Hochdruckpumpe 54 die maximale Abgabemenge
ist, dann wird das Kraftstoffdrucksteuerventil 62 geschlossen,
bis der Tauchkolben 59 einen oberen Totpunkt von einem
unteren Totpunkt erreicht.
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Wie
dies vorstehend beschrieben ist, wird die Erregungsstartzeitgebungssteuerung
des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 auf Grundlage von Erfassungssignalen
des Kurbelwinkelsensors 33 und des Nockenwinkelsensors 32 durchgeführt.
Beispielsweise dann, wenn der Erfassungsfehler des Kurbelwinkelsensors 33 oder
des Nockenwinkelsensors 32 ein Toleranzminimum darstellt, wie
dies durch eine Strich-Punkt-Linie in 6 gezeigt
ist, wird die Erregungsstartzeitgebung des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 verglichen
mit einer idealen Situation, bei der die Toleranzabweichung nicht
vorhanden ist, früher eingerichtet. Falls die nachgefragte
Kraftstoffabgabemenge die maximale Abgabemenge ist, besteht eine Möglichkeit,
dass das Kraftstoffdrucksteuerventil 62 entregt wird, bevor
der Ansaughub vollendet wurde, oder dass das Kraftstoffdrucksteuerventil 62 entregt wird,
bevor der Kraftstoffdruck so ansteigt, dass der Zustand gehalten
wird, in dem das Kraftstoffdrucksteuerventil 62 geschlossen
ist. Als Ergebnis wird das Kraftstoffdrucksteuerventil 62 geöffnet
und es besteht die Möglichkeit, dass die Hochdruckpumpe 54 den
Kraftstoff nicht abgeben kann.
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Beispielsweise
dann, wenn der Erfassungsfehler des Kurbelwinkelsensors 33 oder
des Nockenwinkelsensors 32 beim Toleranzmaximum liegt,
dann wird die Erregungsstartzeitgebung für das Kraftstoffdrucksteuerventil 62 verglichen
mit einer idealen Situation, in der die Toleranzabweichung nicht
vorhanden ist, verspätet. Somit wird in einem Fall, dass
die nachgefragte Kraftstoffabgabemenge die maximale Abgabemenge
ist, die Schließstartzeitgebung des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 bzgl.
eines unteren Totpunkts des Tauchkolbens 59 verzögert.
Die Schließzeitspanne des Kraftstoffsteuerventils 62 bis zum
oberen Totpunkt des Tauchkolbens 59 wird verkürzt.
Als Ergebnis wird der maximale Abgabebetrag der Hochdruckpumpe 54 beschränkt
und die maximale Abgabeleistung der Hochdruckpumpe 54 wird nicht
effektiv verwendet.
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Da
der Erfassungsfehler infolge der Toleranzabweichung des Kurbelwinkelsensors 33 und des
Nockenwinkelsensors 32 gemäß dem Toleranzbereich
variiert, kann ein Lernprozess nicht helfen.
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Gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel wird während
einer Zeitspanne, in der die nachgefragte Kraftstoffabgabemenge
größer als eine vorgeschriebene Menge ist (beispielsweise
in der Nähe der maximalen Abgabemenge) liegt, die Erregungszeitspanne
des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 verlängert,
sodass eine Steuerleistung der Hochdruckpumpe 54 in der
Nähe der maximalen Abgabemenge verbessert ist.
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Unter
Bezugnahme auf 8 wird eine Verarbeitung zum
Verlängern der Erregungszeitspanne des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 beschrieben.
Diese Verarbeitung wird wiederholtermaßen bei vorbeschriebenen
Intervallen durch die ECU 16 ausgeführt und entspricht
einer Pumpensteuereinrichtung und einer Verlängerungsfestlegungseinrichtung.
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In
Schritt S101 wird eine nachgefragte Kraftstoffabgabemenge gemäß des
Kraftmaschinenantriebszustands berechnet. Diese nachgefragte Kraftstoffabgabemenge
wird auf Grundlage einer durch einen Luftmassenmesser und einen
Einlassdrucksensor erfassten Einlassluftmenge und eines durch einen
Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor oder eines Sauerstoffsensors,
die in dem Abgasrohr 37 angeordnet sind, erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
des Abgases berechnet. Das Berechnungsverfahren der nachgefragten
Kraftstoffabgabemenge kann beliebig geändert werden. Die
nachgefragte Kraftstoffabgabemenge kann lediglich aus der Einlassluftmenge berechnet
werden.
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In
Schritt S102 wird eine Erregungsstartzeitgebung des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 berechnet.
Diese Erregungsstartzeitgebung wird auf Grundlage der in Schritt
S101 berechneten nachgefragten Kraftstoffabgabemenge und der Kraftmaschinendrehzahl
unter Verwendung des in 5 gezeigten Kennfelds berechnet.
Alternativ kann die Erregungsstartzeitgebung auf Grundlage eines
Sollkraftstoffdrucks und eines tatsächlichen Kraftstoffdrucks
berechnet werden.
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Nach
dem Berechnen der Erregungsstartzeitgebung schreitet der Ablauf
zu Schritt S103 vor, in dem bestimmt wird, dass die Erregungsstartzeitgebung
größer als eine vorbestimmte Zeitgebung ist. Das
heißt, in Schritt S103 wird bestimmt, ob die Erregungsstartzeitgebung
früher als die vorbestimmte Startzeitgebung liegt. Die
auf Grundlage von 6 und 7 erläuterten
Probleme treten dann auf, wenn die nachgefragte Abgabemenge der
Hochdruckpumpe 54 in der Nähe der maximalen Abgabemenge
liegt. Somit kann die vorgeschriebene Zeitgebung auf Grundlage der
Erregungsstartzeitgebung zu einem Zeitpunkt einer maximalen Abgabemenge unter
Berücksichtigung eines Toleranzbereichs des Kurbelwinkelsensors 33 und
des Nockenwinkelsensors 32 eingerichtet werden. Im Übrigen
kann in Schritt S103 bestimmt werden, ob die nachgefragte Abgabemenge
der Hochdruckpumpe 54 größer als eine
vorgeschriebene Menge (beispielsweise in der Nähe der maximalen
Abgabemenge) ist.
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Wenn
die Erregungsstartzeitgebung kürzer als die vorbestimmte
Zeitgebung ist, d. h., wenn die Erregungsstartzeitgebung später
als die vorbestimmte Zeitgebung liegt, dann schreitet der Ablauf
zu Schritt S105 vor, in dem eine normale Erregungszeitspanne eingerichtet
wird. Im Übrigen wird die normale Erregungszeitspanne im
Vorfeld eingerichtet. Die normale Erregungszeitspanne ist eine Zeitspanne, die
dazu erforderlich ist, den Kraftstoffdruck in der Pumpenkammer 58 zum
Schließen des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 zu
erhöhen.
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Wenn
in Schritt S103 bestimmt wurde, dass die Erregungsstartzeitgebung
größer als die vorgeschriebene Zeitgebung ist,
d. h., wenn die Erregungsstartzeitgebung früher als die
vorgeschriebene Zeitgebung liegt, dann schreitet der Ablauf zu Schritt S104
vor, bei dem die Erregungszeitspanne bezüglich der normalen
Erregungszeitspanne verlängert wird. Um die Erregungszeitspanne
zu verlängern, wird die Erregungsstartzeitgebung vorgerückt
und die normale Erregungszeitspanne wird um eine vorbestimmte Zeitspanne
länger festgelegt. Die vorbestimmte Zeitspanne wird auf
Grundlage des Toleranzbereichs (des Bereichs vom Toleranzminimum bis
zum Toleranzmaximum) des Kurbelwinkelsensors 33 oder eines
Nockenwinkelsensors 32 auf eine lange Zeitspanne festgelegt.
Wenn die Erregungszeitspanne in Schritt S104 und S105 eingerichtet
ist, dann wird das Kraftstoffdrucksteuerventil 62 auf Grundlage
der Erregungszeitspanne erregt.
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Wenn
gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
die nachgefragte Kraftstoffabgabemenge der Hochdruckpumpe 54 in
der Nähe der maximalen Abgabemenge liegt, dann wird die
Erregungszeitspanne des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 bezüglich
der normalen Erregungszeitspanne um die vorgeschriebene Zeitspanne
verlängert. Die Erregungsstartzeitgebung wird vorgerückt
und die Erregungsstopzeitgebung wird verzögert, so dass
die Erregungszeitspanne des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 verlängert
wird.
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Selbst
wenn die Erregungszeitgebung infolge einer Toleranzabweichung in
einem System vorgestellt wird, in dem eine Erfassungsgenauigkeit
infolge einer Toleranzabweichung des Kurbelwinkelsensors 33 und
des Nockenwinkelsensors 32 verschlechtert ist, wird die
Erregungszeitspanne des Kraftstoffsteuerventils 62 in der
Vorrückrichtung verlängert bis der Kraftstoffdruck
in der Pumpenkammer 58 ansteigt, um den geschlossenen Zustand
des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 zu halten. Somit wird ein
herkömmliches Problem gelöst, gemäß dem
das Kraftstoffdrucksteuerventil 62 einen geschlossenen Zustand
nicht beibehalten kann und der Kraftstoff nicht abgegeben werden
kann.
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Selbst
in einem Fall, dass die Erregungszeitgebung des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 infolge der
Toleranzabweichung verzögert wird, wenn die nachgefragte
Kraftstoffabgabemenge in der Nähe der maximalen Abgabemenge
liegt, wird die Erregungszeitgebung des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 in
einer Verzögerungsrichtung verlängert (die Erregungsstartzeitgebung
wird vorgestellt). Die maximale Abgabeleistung der Hochdruckpumpe 54 wird
effektiv verwendet.
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Da
gemäß der vorliegenden Erfindung die herkömmlichen
Probleme durch Verlängern der Erregungszeitspanne des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 gelöst
werden können, wird eine Systemkonfiguration nicht geändert
und zum Anwenden der Erfindung wird ein Teil einer Software geändert,
so dass das Erfordernis niedriger Kosten erfüllt wird.
Wenn die nachgefragte Kraftstoffabgabemenge niedriger als eine vorgeschriebene
Menge ist, dann wird ferner die Erregungszeitspanne des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 nicht
verlängert. Eine Erhöhung eines Energieverbrauchs
wird beschränkt.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird die verlängerte Zeitspanne
der Erregungszeitspanne auf Grundlage des Toleranzbereichs eines
Kurbelwinkelsensors 33 und des Nockenwinkelsensors 32 eingerichtet,
jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
Die dem Abgabehub entsprechende Erregungszeitspanne wird auf eine
solche Art und Weise eingerichtet, dass das Kraftstoffdrucksteuerventil 62 während
eines Abgabehubs geschlossen wird.
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Wenn
die nachgefragte Kraftstoffabgabemenge der Hochdruckpumpe 54 in
der Nähe der maximalen Abgabemenge liegt, dann wird die
Erregungszeitspanne des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 verlängert.
Alternativ wird dann, wenn ein Beschleunigungssensor erfasst, dass
ein Fahrer auf das Beschleunigungspedal steigt, bestimmt, dass die
nachgefragte Kraftstoffabgabemenge in der Nähe der maximalen
Abgabemenge liegt und die Erregungszeitspanne des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 verlängert
werden kann.
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Falls
die Erregungsstartzeitgebung des Kraftstoffdrucksteuerventils 62 unter
Verwendung des Nockenwinkelsensors gesteuert wird, dann kann ein
MRE-Sensor einschließlich eines Magnetresistenzelements
verwendet werden, welches den Nockenwinkel linear erfasst.
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In
einer direkten Kraftstoffeinspritzung wird ein Kraftstoff durch
eine Hochdruckpumpe (62) mit Druck beaufschlagt und zu
einem Kraftstoffinjektor (28) zugeführt. Der mit
Druck beaufschlagte Kraftstoff wird durch einen Kraftstoffinjektor
(28) direkt in einen Zylinder eingespritzt. Wenn bestimmt
wird, dass eine nachgefragte Kraftstoffabgabemenge der Hochdruckpumpe
(62) größer als ein vorgeschriebener Wert
ist, dann wird eine Erregungszeitspanne eines Kraftstoffdrucksteuerventils
(62) um eine vorgeschriebene Zeitspanne verlängert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 8-303325
A [0002, 0004]