DE102010000446B4

DE102010000446B4 - Kraftstoffdrucksteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102010000446B4
Application number: DE102010000446.4A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Sugata
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2010-02-17
Publication date: 2019-08-01
Anticipated expiration: 2030-02-18
Also published as: JP2010190148A; JP4985674B2; DE102010000446A1

Abstract

Kraftstoffdrucksteuervorrichtung (90) in einem Kraftstoffzuführsystem (10) mit einem Common Rail (70), das Kraftstoff ansammelt, der Zylindern eines Verbrennungsmotors (2) zuzuführen ist, einer Kraftstoffzuführpumpe (20), die den Kraftstoff in das Common Rail (70) pumpt, und einem Druckreduzierungsventil (74), das den Kraftstoffdruck des Common Rails (70) reduziert, wobei die Kraftstoffdrucksteuervorrichtung (90) den Common-Rail-Druck, welcher der Kraftstoffdruck des Common Rails (70) ist, steuert, gekennzeichnet durch:eine Druckvorhersageeinrichtung (S410, S412) zum Vorhersagen des Common-Rail-Drucks, der nach zweimaligem Kraftstoffpumpen, das durch die Kraftstoffzuführpumpe (20) durchgeführt wird, auftreten wird; undeine Druckreduzierungsventilsteuereinrichtung (S414 bis S418, S420 bis S434) zum Steuern des Druckreduzierungsventils (74), um den Common-Rail-Druck zu reduzieren bevor der Common-Rail-Druck größer wird als ein Ziel-Common-Rail-Druck, wenn der Common-Rail-Druck, der nach zweimaligem Kraftstoffpumpen auftreten wird und der durch die Druckvorhersageeinrichtung (S410, 412) vorhergesagt wird, den Ziel-Common-Rail-Druck um einen vorbestimmten Wert oder mehr überschreitet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffdrucksteuervorrichtung in einem Kraftstoffzuführsystem, das einen Kraftstoff ansammelt, welcher von einer Kraftstoffzuführpumpe in ein Common Rail gepumpt wird, und einen Kraftstoffdruck im Common Rail mit einem Druckreduzierungsventil reduziert, wobei die Kraftstoffdrucksteuervorrichtung den Common-Rail-Druck steuert.
Bei einem Common-Rail-Kraftstoffzuführsystem, das Kraftstoff ansammelt, der von einer Kraftstoffzuführpumpe in ein Common Rail gepumpt wird, und das den Kraftstoff entsprechenden Zylindern eines Verbrennungsmotors zuführt, wird ein Ziel-Common-Rail-Druck eines Common-Rail-Drucks, welcher ein Kraftstoffdruck im Common Rail ist, basierend auf einem Betriebszustand von beispielsweise einer Motorendrehzahl und/oder einer Gaspedalposition eingestellt. Falls zum Beispiel ein Gaspedal nach unten gedrückt wird und eine Beschleunigung in einem Zustand befohlen wird, in dem ein Fahrzeug bei einer konstanten Geschwindigkeit fährt und der Ziel-Common-Rail-Druck im Wesentlichen mit einem tatsächlichen Common-Rail-Druck, der mit einem Drucksensor oder dergleichen erfasst wird, übereinstimmt, wird der Ziel-Common-Rail-Druck höher als der tatsächliche Common-Rail-Druck eingestellt.
In einem solchen Fall ist es bekannt, dass eine Rückkopplungssteuerung für eine Kraftstoffpumpmenge der Kraftstoffzuführpumpe durchgeführt wird, um den tatsächlichen Common-Rail-Druck auf den Ziel-Common-Rail-Druck basierend auf einer Differenz zwischen dem tatsächlichen Common-Rail-Druck und dem Ziel-Common-Rail-Druck anzupassen, wie zum Beispiel in Patentdokument 1 ( JP 3 287 297 B2 ) beschrieben.
Wenn beispielsweise der Betrieb von einem stabilen bzw. stationären Betrieb auf den Beschleunigungsbetrieb umschaltet, steigt der tatsächliche Common-Rail-Druck aufgrund der Rückkopplungssteuerung auf den Ziel-Common-Rail-Druck an. Wenn zu diesem Zeitpunkt tatsächlich der Kraftstoff basierend auf der Kraftstoffpumpenmenge, die durch die Rückkopplungssteuerung berechnet wird, gepumpt wird, ergibt sich der Fall, dass sich der tatsächliche Common-Rail-Druck dem Ziel-Common-Rail-Druck stärker als für die berechnete Kraftstoffpumpmenge erwartet angenähert hat. Somit ist es möglich, dass die berechnete Kraftstoffpumpmenge größer als die Kraftstoffpumpmenge ist, die zum Anpassen des tatsächlichen Common-Rail-Drucks auf den Ziel-Common-Rail-Druck erforderlich ist, und der Common-Rail-Druck den Ziel-Common-Rail-Druck übermässig überschreitet. Falls der Common-Rail-Druck den Ziel-Common-Rail-Druck weit überschreitet ist es möglich, dass ein extrem hoher Kraftstoffdruck an den Kraftstoffleitungen, dem Common Rail und dergleichen aufgebracht wird, wodurch die Zuverlässigkeit des Kraftstoffzuführsystems verschlechtert wird.
Daher wird in der Technologie von Patentdokument 1 der Common-Rail-Druck, welcher vor einem Start des nächsten Kraftstoffpumpens auftreten wird, basierend auf dem Common-Rail-Druck vorhergesagt, welcher vor dem Start des gegenwärtigen Kraftstoffpumpens, der gegenwärtigen Kraftstoffeinspritzmenge und der gegenwärtigen Kraftstoffpumpmenge aufgetreten ist. Wenn anschließend die Rückkopplungssteuerung für die nächste Kraftstoffpumpmenge durchgeführt wird, wird nicht der gegenwärtige Common-Rail-Druck, sondern der vorhergesagte Common-Rail-Druck als der Common-Rail-Druck verwendet, der mit dem Ziel-Common-Rail-Druck zu vergleichen ist. Somit hat die Technologie von Patentdokument 1 zum Ziel, durch Berechnen der nächsten Kraftstoffpumpmenge, basierend auf dem vorhergesagten Common-Rail-Druck, der nahe dem Common-Rail-Druck ist, welcher beim nächsten Kraftstoffpumpen auftreten wird, und dem Ziel-Common-Rail-Druck, zu verhindern, dass der Common-Rail-Druck den Ziel-Common-Rail-Druck übermäßig überschreitet.
Falls der vorhergesagte Common-Rail-Druck den Ziel-Common-Rail-Druck überschreitet, wenn der Common-Rail-Druck dem Ziel-Common-Rail-Druck durch Steuern der Kraftstoffpumpmenge basierend auf dem vorhergesagten Common-Rail-Druck, der vor dem Start des nächsten Kraftstoffpumpens aufzutretend vorhergesagt wird,, angeglichen bzw. angenähert wird, kann der Common-Rail-Druck durch Öffnen eines Druckreduzierungsventils und durch Abführen des Kraftstoffes vom Common Rail zusätzlich zu dem Durchführen der Steuerung der Kraftstoffpumpmenge reduziert werden.
Wenn jedoch eine Antwort bzw. Rückmeldung seit dem Befehl für ein Ventilöffnen des Druckreduzierungsventil bis zum tatsächlichen Öffnen des Druckreduzierungsventils auch dann niedrig ist, falls die Kraftstoffpumpmenge basierend auf dem vorhergesagten Common-Rail-Druck, der vor dem Start des nächsten Kraftstoffpumpens aufzutretend vorhergesagt wird, gesteuert wird, ist es möglich, dass sich die Druckreduzierung des Common-Rail-Drucks durch das Druckreduzierungsventil verzögert und der Common-Rail-Druck den Ziel-Common-Rail-Druck übermäßig überschreitet. Falls der Common-Rail-Druck den Ziel-Common-Rail-Druck übermäßig überschreitet, tritt das Problem auf, dass der übermäßig hohe Kraftstoffdruck an den Kraftstoffleitungen, dem Common Rail und dergleichen aufgebracht wird.
Weiterer relevanter Stand der Technik ist in den Druckschriften DE 10 2006 000 349 A1 , JP 2000-303 887 A , US 6 694 953 B2 , DE 10 2006 000 333 A1 und JP 2000 - 314 340 A beschrieben.
Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffdrucksteuervorrichtung vorzusehen, die ein Druckreduzierungsventil basierend auf einem vorhergesagten Druck eines Common-Rail-Drucks steuert und verhindert, dass ein tatsächlicher Common-Rail-Druck im Vergleich zu einem Ziel-Common-Rail-Druck übermäßig ansteigt.
Die vorstehende Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der sich daran anschließenden abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung sagt ein Druckvorhersageabschnitt einen Common-Rail-Druck voraus, welcher nach zweimaligem Kraftstoffpumpen, das durch eine Kraftstoffzuführpumpe durchgeführt wird, auftreten wird. Ein Druckreduzierungsventilsteuerabschnitt steuert ein Druckreduzierungsventil, um den Common-Rail-Druck zu reduzieren, wenn der Common-Rail-Druck, der durch den Druckvorhersageabschnitt vorhergesagt wird, einen Ziel-Common-Rail-Druck überschreitet.
Auf diese Weise wird der Common-Rail-Druck vorhergesagt, der nach zweimaligem Kraftstoffpumpen, nach einmaligen Kraftstoffpumpen durch die Kraftstoffzuführpumpe, auftreten wird. Wenn somit der Common-Rail-Druck nach dem zweimaligen Kraftstoffpumpen den Ziel-Common-Rail-Druck überschreitet, kann das Ansteuern des Druckreduzierungsventils zu einem Zeitpunkt befohlen werden, der vor einem Zeitpunkt liegt, bei welchem der Common-Rail-Druck den Ziel-Common-Rail-Druck zumindest nach zweimaligen Kraftstoffpumpen überschreitet. Somit kann das Druckreduzierungsventil betrieben werden und der Common-Rail-Druck reduziert werden, bevor der Common-Rail-Druck den Ziel-Common-Rail-Druck überschreitet, selbst wenn die Rückmeldung von dem Zeitpunkt da an, zu dem das Ansteuern des Druckreduzierungsventils befohlen wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Druckreduzierungsventil arbeitet und die Druckreduzierung des Common-Rail-Drucks startet, niedrig ist. Als Ergebnis kann der übermäßige Anstieg des Common-Rail-Drucks im Vergleich zu dem Ziel-Common-Rail-Druck vermieden werden, und der Common-Rail-Druck dem Ziel-Common-Rail-Druck angeglichen werden.
Falls sich der Common-Rail-Druck, der durch den Druckvorhersageabschnitt vor der gegenwärtigen Zeit bzw. dem gegenwärtigen Zeitpunkt vorhergesagt wird, stark von dem tatsächlichen Common-Rail-Druck unterscheidet, welcher nach dem zweimaligen Kraftstoffpumpen aufgetreten ist, nachdem der Druckvorhersageabschnitt den Common-Rail-Druck vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt vorhergesagt hat, bedeutet dies, dass der Common-Rail-Druck, der vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt vorhergesagt wurde, unpassend bzw. unzweckmäßig war. Gründe für den großen Unterschied zwischen dem Common-Rail-Druck, der vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt vorhergesagt wurde, und dem tatsächlichen Common-Rail-Druck, umfassen Variationen bzw. Veränderungen bei den Instrumentenfehlern oder Alterungsveränderungen der Kraftstoffzuführpumpe, eines Injektors bzw. eines Einspritzventils, eines Dosierventils und dergleichen, die Betätigungsbeträge, die Leckmenge und die Rückmeldung betreffen.
Gemäß eines anderen bzw. weiteren beispielhaften Aspekts der vorliegenden Erfindung berechnet daher ein Druckanstiegsbetragvorhersageabschnitt einen vorhergesagten Druckanstiegsbetrag des Common-Rail-Drucks, welcher nach zweimaligem Kraftstoffpumpen bzw. Kraftstoffpumpvorgang der Kraftstoffzufuhrpumpe gegenüber dem tatsächlichen Common-Rail-Druck aufzutretend vorhergesagt wird. Ein Druckrückkopplungsberechnungsabschnitt berechnet einen Druckrückkopplungsbetrag hinsichtlich dem Common-Rail-Druck, welcher durch den Druckvorhersageabschnitt vorhergesagt wird basierend auf dem Common-Rail-Druck, der durch den Druckvorhersageabschnitt vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt vorhergesagt wird, und dem tatsächlichen Common-Rail-Druck, der nach dem zweimaligen Kraftstoffpumpen auftritt, nachdem der Druckvorhersageabschnitt den Common-Rail-Druck vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt vorhergesagt hat. Der Druckvorhersageabschnitt sagt den Common-Rail-Druck, der nach dem zweimaligen Kraftstoffpumpen auftritt bzw. auftreten wird, basierend auf dem gegenwärtigen tatsächlichen Common-Rail-Druck, dem vorhergesagten Druckanstiegsbetrag, der durch den Druckanstiegsbetragsvorhersageabschnitt vorhergesagt wird, und dem Druckrückkopplungsbetrag, der durch den Druckrückkopplungsberechnungsabschnitt berechnet wird, voraus.
Somit kann der Druckrückkopplungsbetrag unter Berücksichtigung der Veränderungen bei den Instrumentenfehler oder der Alterungsveränderungen der Kraftstoffzuführpumpe, des Einspritzventils, des Dosierventils und dergleichen berechnet werden. Daher kann der Druckvorhersageabschnitt den Common-Rail-Druck, der nach dem zweimaligen Kraftstoffpumpen auftreten wird, basierend auf dem gegenwärtigen tatsächlichen Common-Rail-Druck, dem vorhergesagten Druckanstiegsbetrag, der durch den Druckanstiegsbetragvorhersageabschnitt vorhergesagt wird, und dem Druckrückkopplungsbetrag, der durch den Druckrückkopplungsberechnungsabschnitt berechnet wird, mit hoher Genauigkeit vorhersagen. Der Druckreduzierungsventilsteuerabschnitt betreibt das Druckreduzierungsventil vorauseilend zu dem Zeitpunkt, bei dem der vorhergesagte Common-Rail-Druck nach dem zweimaligen Kraftstoffpumpen den Ziel-Common-Rail-Druck überschreitet. Somit kann der übermäßige Anstieg des Common-Rail-Drucks im Vergleich zu dem Ziel-Common-Rail-Druck verhindert, und der Common-Rail-Druck dem Ziel-Common-Rail-Druck angeglichen werden.
Gemäß eines weiteren beispielhaften Aspekts der vorliegenden Erfindung berechnet der Druckanstiegsbetragvorhersageabschnitt den vorhergesagten Druckanstiegsbetrag basierend auf einer Pumpmenge des Kraftstoffs, die von der Kraftstoffzuführpumpe gepumpt wird, und einer Verbrauchsmenge des Kraftstoffs, die von der Kraftstoffzuführpumpe gepumpt wird.
Die Differenz zwischen der Pumpmenge des Kraftstoffs, die von der Kraftstoffzuführpumpe gepumpt wird, und der Verbrauchsmenge des Kraftstoffs, die von der Kraftstoffzuführpumpe gepumpt wird, zeigt einen Anstiegsbetrag oder einen Reduzierungsbetrag des Kraftstoffs im Common Rail an. Daher kann der vorhergesagte Druckanstiegsbetrag des Common-Rail-Drucks, welcher nach dem zweimaligen Kraftstoffpumpen der Kraftstoffzuführpumpe gegenüber dem tatsächlichen Common-Rail-Druck aufzutretend vorhergesagt wird, basierend auf der Pumpmenge des Kraftstoffs, die von der Kraftstoffzuführpumpe gepumpt wird, und der Verbrauchsmenge des Kraftstoffs, die von der Kraftstoffzuführpumpe gepumpt wird, mit hoher Genauigkeit vorhergesagt werden.
Der Common-Rail-Druck kann durch Betätigen des Druckreduzierungsventils reduziert werden. Falls das Druckreduzierungsventil jedoch angesteuert wird, wenn ein Differenzdruck zwischen dem Common-Rail-Druck, der durch den Druckvorhersageabschnitt vorhergesagt wird, und dem Ziel-Common-Rail-Druck kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, d.h. wenn der Common-Rail-Druck, der durch den Druckvorhersageabschnitt vorhergesagt wird, nicht mindestens um den vorbestimmten Wert höher als der Ziel-Common-Rail-Druck ist, ist es möglich, dass der Common-Rail-Druck von dem Ziel-Common-Rail-Druck übermäßig abfällt bzw. abweicht.
Gemäß eines weiteren beispielhaften Aspekts der vorliegenden Erfindung stoppt daher der Druckreduzierungsventilsteuerabschnitt die Steuerung des Druckreduzierungsventils basierend auf dem Common-Rail-Druck, der durch den Druckvorhersageabschnitt vorhergesagt wird, wenn ein Differenzdruck zwischen dem Common-Rail-Druck, der durch den Druckvorhersageabschnitt vorhergesagt wird, und dem Ziel-Common-Rail-Druck kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.
Somit wird das Ansteuern des Druckreduzierungsventils gestoppt, wenn der Differenzdruck zwischen dem Common-Rail-Druck, der durch den Druckvorhersageabschnitt vorhergesagt wird, und dem Ziel-Common-Rail-Druck kleiner als der vorbestimmte Wert ist, wodurch der übermäßige Abfall bzw. die übermäßige Abweichung des Common-Rail-Drucks von dem Ziel-Common-Rail-Druck verhindert wird.
Gemäß eines weiteren beispielhaften Aspekts der vorliegenden Erfindung wird die Kraftstoffpumpmenge der Kraftstoffzuführpumpe durch Steuern einer Kraftstoffansaugmenge der Kraftstoffzufuhrpumpe, was durch ein Dosierventil durchgeführt wird, dosiert.
Falls die Kraftstoffpumpmenge durch Steuern der Kraftstoffansaugmenge der Kraftstoffzufuhrpumpe dosiert wird, wird die Kraftstoffpumpmenge durch die Kraftstoffansaugmenge, die vor dem Kraftstoffpumpen gesteuert wird, bestimmt. Das heißt, es tritt eine Verzögerung von dem Zeitpunkt an auf, bei dem die Kraftstoffpumpmenge basierend auf der Kraftstoffansaugmenge bestimmt wird, bis zu dem Zeitpunkt, bei dem die bestimmte Kraftstoffpumpmenge gepumpt wird. In diesem Fall kann das Druckreduzierungsventil durch Vorhersagen des Common-Rail-Drucks, der nach dem zweimaligen Kraftstoffpumpen, wie in der vorliegenden Erfindung, mit hoher Genauigkeit auftreten wird, vorauseilend betrieben werden, bevor der Common-Rail-Druck den Ziel-Common-Rail-Druck überschreitet, um zu verhindern, dass der Common-Rail-Druck im Vergleich zu dem Ziel-Common-Rail-Druck übermäßig ansteigt.
Gemäß eines weiteren beispielhaften Aspekts der vorliegenden Erfindung steuert der Druckreduzierungsventilsteuerabschnitt das Druckreduzierungsventil, welches durch eine elektrische Leistung aus einer Speicherbatterie direkt angesteuert wird.
Das Druckreduzierungsventil, das durch die elektrische Leistung von der Speicherbatterie direkt angetrieben wird, weist daher eine verglichen mit einem Druckreduzierungsventil, das mit einer elektrischen Ladung angesteuert wird, die auf einen Kondensator oder dergleichen geladen wird, unabhängig von der Konstruktion des Druckreduzierungsventils, niedrigere Rückmeldung auf, da das Ventilöffnen befohlen wird, bevor das Druckreduzierungsventil sich tatsächlich öffnet. Falls solch ein Druckreduzierungsventil mit der anfänglich zu niedrigen Rückmeldung verwendet wird, wird der Common-Rail-Druck gemäß der vorliegenden Erfindung nach dem zweimaligen Kraftstoffpumpen im Anschluss an das einmalige Kraftstoffpumpen durch die Kraftstoffzufuhrpumpe vorhergesagt bzw. vorherbestimmt. Wenn somit der Common-Rail-Druck nach dem zweimaligen Kraftstoffpumpen den Ziel-Common-Rail-Druck überschreitet, kann das Druckreduzierungsventil betrieben und der Common-Rail-Druck reduziert werden, bevor der Common-Rail-Druck den Ziel-Common-Rail-Druck überschreitet. Somit kann der übermäßige Anstieg des Common-Rail-Drucks im Vergleich zu dem Ziel-Common-Rail-Druck verhindert werden und der Common-Rail-Druck an den Ziel-Common-Rail-Druck angeglichen werden. Jedoch kann nicht nur in dem Fall, in dem das Antriebssystem bzw. Ansteuersystem die anfänglich zu niedrige Rückmeldung aufweist, sondern auch in dem Fall, in dem das Druckreduzierungsventil eine Konstruktion mit einem anfänglich zu niedrigen Ansprechverhalten aufweist, durch Vorhersagen des Common-Rail-Drucks, der nach dem zweimaligen Kraftstoffpumpen auftreten wird, und durch Steuern des Druckreduzierungsventils, verhindert werden, dass der Common-Rail-Druck verglichen mit dem Ziel-Common-Rail-Druck übermäßig ansteigt.
Die Funktionen der entsprechenden Abschnitte gemäß der vorliegenden Erfindung werden durch Hardwareressourcen implementiert, die durch Ihren Aufbau bestimmte Funktionen aufweisen, Hardwareressourcen mit Funktionen, die durch Programme bestimmt werden, oder Kombinationen aus solchen Hardwareressourcen. Die Funktionen der Abschnitte sind nicht auf die aus physikalischen Einzelteilen bestehenden Hardwareressourcen beschränkt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Ausführungsform, als auch Verfahren des Betriebs und der Funktion der entsprechenden Teile werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung, der beigefügten Ansprüche und der Zeichnungen, besser ersichtlich.
In den Figuren zeigt:

1 ein Blockdiagramm, das ein Kraftstoffzuführsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ein schematisches Diagramm, das eine Kraftstoffzuführpumpe gemäß der Ausführungsform darstellt;
3 ein Kennfeld, das eine Beziehung zwischen dem Ansteuerstrom eines Dosierventils und der Ansaugmenge einer Hochdruckpumpe gemäß der Ausführungsform darstellt;
4 ein Kennfeld, das eine Beziehung zwischen einer Erregungszeit eines Druckreduzierungsventils und einem Druckreduzierungsbetrag gemäß der Ausführungsform darstellt;
5 ein Zeitdiagramm, das einen Vorhersageprozess eines Common-Rail-Drucks gemäß der Ausführungsform darstellt;
6 ein Zeitdiagramm, das eine Berechnung eines Rückkopplungsbetrags des Common-Rail-Drucks gemäß der Ausführungsform darstellt;
7 ein Flussdiagramm, das eine erste Kraftstoffdrucksteuerroutine gemäß der Ausführungsform darstellt; und
8 ein Flussdiagramm, das eine zweite Kraftstoffdrucksteuerroutine gemäß der Ausführungsform darstellt.

Hiernach wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezüglich der Figuren beschrieben.
(Kraftstoffzuführsystem 10)
1 stellt ein Kraftstoffzuführsystem 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform dar. Das Kraftstoffzuführsystem 10 ist zum Beispiel zum Einspritzen von Kraftstoff in entsprechende Zylinder eines Vierzylinder-Diesel-Verbrennungsmotors 2 eines Automobils vorgesehen. Das Kraftstoffzuführsystem 10 weist eine Hochdruckpumpe 20, die den Kraftstoff einem Common Rail 70 zuführt, das Common Rail 70, das den Hochdruckkraftstoff sammelt bzw. akkumuliert, Einspritzventile 80, die den Hochdruckkraftstoff, der von dem Common Rail 70 in die Verbrennungskammern der entsprechenden Zylindern des Verbrennungsmotors 2 zugeführt wird, einspritzt, und eine elektronische Steuereinheit 90 (ECU, englisch: electronic control unit), die das System steuert, auf.
Die Hochdruckpumpe 20 umfasst eine Speisepumpe, die den Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 12 entnimmt. In der Hochdruckpumpe 20 bewegen sich Kolben mit der Rotation eines Nockens einer Nockenwelle auf und ab, wodurch der Kraftstoff, der von der Speisepumpe in die Verdichtungskammern 100 (siehe 2) angesaugt wird, verdichtet wird. Die Speisepumpe ist in den 1 und 2 nicht dargestellt.
Wie in 2 dargestellt, ist an einer Nockenwelle 22 ein kreisförmiger Nocken 24 exzentrisch befestigt, und ein Nockenring 26 mit einem quadratischen Querschnitt in einen äußeren Peripheriebereich des Nockens 24 eingebracht. Falls der kreisförmige Nocken 24 mit der Rotation der Nockenwelle 22 rotiert, dreht sich der Nockenring 26, während er auf einer äußeren peripheren Oberfläche des Nockens 24 gleitet, ohne sich dabei um seine eigene Achse zu rotieren bzw. zu drehen. Falls sich der Nockenring 26 mit der Rotation der Nockenwelle 22 dreht, bewegen sich die Kolben 30 nach oben und nach unten. Die Kolben 30 der Hochdruckpumpe 20 werden auf um 180 Grad entgegen gesetzten Seiten über dem Nockenring 26 in Kontakt mit einer äußeren peripheren Oberfläche des Nockenrings 26 vorgesehen. Daher wiederholen die Kolben 30 das Ansaugen und Pumpen mit einem Phasenunterschied von 180 Grad, während die Nockenwelle 22 einmal rotiert bzw. sich einmal vollständig dreht. Die Nockenwelle 22 rotiert einmal, während eine Kurbelwelle (nicht dargestellt) zweimal rotiert bzw. sich zweimal vollständig dreht. Daher wird der Kraftstoff durch die Kolben 30 alle 360 Grad KW (Kurbelwinkel) gepumpt.
An einer Ansaugseite der Hochdruckpumpe 20 wird ein Dosierventil 40 als Dosierstellglied vorgesehen. Eine Strömungssteuerung des Dosierventils 40 wird durch eine Tastverhältnissteuerung durchgeführt, wodurch das Dosierventil 40 eine Kraftstoffansaugmenge des Kraftstoffs steuert, der durch die Hochdruckpumpe 20 in einem Ansaugtakt angesaugt wird. Eine Kraftstoffabführmenge der Hochdruckpumpe 20 wird durch die Steuerung der Kraftstoffansaugmenge dosiert. Das Dosierventil 40 ist ein Arbeitskontaktventil bzw. normalerweise geöffnetes Ventil, das öffnet, wenn eine Erregung bzw. eine Energieversorgung ausgeschaltet wird. Daher, wie in 3 dargestellt, fällt die Kraftstoffansaugmenge, die in die Verdichtungskammern 100 angesaugt wird, ab, falls ein Ansteuerstrom des Dosierventils 40 ansteigt.
Ein Prüfventil 50 wird an der Kraftstoffansaugseite jeder Verdichtungskammer 100 der Hochdruckpumpe 20 vorgesehen. Das Prüfventil 50 öffnet sich in dem Ansaugtakt, in welchem sich der Kolben 30 absenkt bzw. sich nach unten bewegt. Somit erlaubt das Prüfventil 50 das Ansaugen von Kraftstoff, welcher sich der Ansaugmengensteuerung durch das Dosierventil 40 unterzogen hat, in die Verdichtungskammer 100. Das Prüfventil 50 schließt sich in einem Pumptakt, in welchem sich der Kolben 30 nach oben bewegt. Somit verhindert das Prüfventil 50 einen Rückfluss des verdichteten Kraftstoffs zu dem Dosierventil 40.
Ein Auslassventil bzw. Abführventil 60 ist an einer Kraftstoffabführseite jeder Verdichtungskammer 100 vorgesehen. Im Ansaugtakt, in welchem sich der Kolben 30 nach unten bewegt, schließt sich das Abführventil 60. Das Abführventil 60 öffnet sich, wenn der Kraftstoffdruck der Verdichtungskammer 100 gleich oder höher eines vorbestimmten Drucks im Pumptakt wird, in welchem sich der Kolben 30 nach oben bewegt. Wenn sich das Abführventil 60 öffnet, wird der Kraftstoff in der Verdichtungskammer 100 von der Verdichtungskammer 100 in das Common Rail 70 gepumpt.
Wie in 1 dargestellt ist ein Drucksensor 72 zum Erfassen des Common-Rail-Drucks im Common Rail 70 vorgesehen. Ein Druckreduzierungsventil 74 ist ein elektromagnetisches Ventil, das sich schließt, wenn eine Erregung bzw. Energieversorgung abgeschaltet wird, und sich öffnet, wenn die Erregung bzw. Energieversorgung angeschaltet wird. Als Antwort auf den Ventilöffnungsbefehl von der ECU 90 wird das Druckreduzierungsventil 74 von einer Speicherbatterie (nicht dargestellt) direkt mit elektrischer Leistung versorgt, und öffnet sich. Falls sich das Druckreduzierungsventil 74 öffnet, wird der Kraftstoff im Common Rail 70 abgeführt und somit der Common-Rail-Druck reduziert. Falls sich eine Erregerzeit des Druckreduzierungsventils 74 wie in 4 dargestellt verlängert, steigt eine Kraftstoffabführmenge von dem Common Rail 70 an, wodurch ein Druckreduzierungsbetrag des Common-Rail-Drucks ansteigt. Es gibt eine Antwortverzögerung bzw. Ansprechverzögerung von da an, wenn die Erregung des Druckreduzierungsventils 74 angeschaltet wird, bis dahin, wenn sich das Druckreduzierungsventil 74 öffnet.
Zum Beispiel ist das Einspritzventil 80 ein bekanntes elektromagnetisches Einspritzventil, das ein Anheben einer Düsennadel steuert, welche eine Einspritzöffnung öffnet und schließt, mit einem Druck einer Steuerkammer. Wenn der Kraftstoff von dem Einspritzventil 80 eingespritzt wird, wird die Steuerkammer mit einer Niederdruckseite verbunden, um den Hochdruckkraftstoff bzw. den Kraftstoff, der unter hohem Druck steht, welcher vom Common Rail 70 zur Steuerkammer zugeführt wird, an die Niederdruckseite überfließen zu lassen. Somit verringert sich der Kraftstoffdruck der Steuerkammer, und die Düsennadel 70 hebt sich an. Der Kraftstoff, der von der Steuerkammer des Einspritzventils 80 an die Niederdruckseite überfließt, wird in den Kraftstofftank 12 zurückgeführt.
Der Verbrennungsmotor 2 weist einen Drehzahlsensor 82 zum Erfassen der Drehzahl bzw. Umdrehungsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors 2 als einen von Sensoren zum Erfassen von Betriebszuständen auf. Das Kraftstoffzuführsystem 10 weist einen Gaspedalsensor zum Erfassen einer Gaspedalposition als einen Betriebsbetrag bzw. Betätigungsbetrag eines Gaspedals, und Temperatursensoren zum Erfassen einer Temperatur einer Einlassluft (Einlasslufttemperatur) und einer Kraftstofftemperatur und dergleichen als andere Sensoren zum Erfassen der Betriebszustände auf.
Die ECU 90 besteht aus einem Mikrocomputer, der hauptsächlich aus einer CPU, einem ROM, einem RAM, einem Flash-Speicher, einer Eingabe-/Ausgabeschnittstelle und dergleichen besteht. Die ECU 90 erfasst einen Verbrennungsmotor-Betriebszustand durch Aufnehmen von Ausgabesignalen von verschiedenen Sensoren einschließlich des Drucksensors 72, des Drehzahlsensors 82, des Gaspedalsensors, des Einlasslufttemperatursensors und des Kraftstofftemperatursensors. Die ECU 90 steuert den Verbrennungsmotor-Betriebszustand basierend auf dem erfassten Verbrennungsmotor-Betriebszustand.
Die ECU 90 steuert die Kraftstoffpumpmenge der Hochdruckpumpe 20 durch Steuern der Erregung des Dosierventils 40 basierend auf dem Verbrennungsmotor-Betriebszustand. Die ECU 90 reduziert den Common-Rail-Druck durch Steuern der Erregung des Druckreduzierungsventils 74. Die ECU 90 steuert die Kraftstoffeinspritzmenge und den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt durch Steuern der Erregung des Einspritzventils 80. Die ECU 90 führt Steuerprogramme aus, die in dem ROM oder dem Flash-Speicher gespeichert sind, um die nachfolgende Steuerung durchzuführen.
(Kraftstoffdrucksteuerung)
Normalrückkopplungssteuerung
Die ECU 90 berechnet einen Ziel-Common-Rail-Druck basierend auf dem Verbrennungsmotor-Betriebszustand. Anschließend führt die ECU 90 eine Rückkopplungssteuerung des Ansteuerstroms zum Ansteuern des Dosierventils 40 durch eine PID-Steuerung basierend auf einem Differenzdruck zwischen dem tatsächlichen Common-Rail-Druck, der basierend auf dem Ausgabesignal des Drucksensors 72 erfasst wird, und dem Ziel-Common-Rail-Druck, so wie dem tatsächlichen Common-Rail-Druck, der mit dem Ziel-Common-Rail-Druck übereinstimmt, durch. Somit wird die Kraftstoffansaugmenge der Hochdruckpumpe 20 gesteuert, und die Kraftstoffpumpmenge dosiert.
Die ECU 90 bestimmt, dass der Common-Rail-Druck nicht nur durch Durchführen der Rückkopplungssteuerung der Kraftstoffpumpmenge der Hochdruckpumpe 20 schnell reduziert werden kann, wenn der tatsächliche Common-Rail-Druck um einen vorbestimmten Druck oder darüber höher als der Ziel-Common-Rail-Druck ist. In diesem Fall reduziert die ECU 90 den Common-Rail-Druck durch Ansteuern des Druckreduzierungsventils 70.
Vorhersage-Drucksteuerung
Zusätzlich zum Durchführen der normalen Rückkopplungssteuerung sagt die ECU 90 die Common-Rail-Drücke voraus, die am Ende eines einmaligen Pumpens und am Ende eines zweimaligen Pumpens der Hochdruckpumpe 20 (hiernach als „Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Druck“ und „nach zweimaligem Pumpen Vorhersage-Druck“ bezeichnet) als die Common-Rail-Drücke auftreten, die nach dem einmaligen Kraftstoffpumpen der Hochdruckpumpe 20 auftreten werden. Die ECU 90 steuert den Common-Rail-Druck basierend auf einem Differenzdruck zwischen dem vorhergesagten Common-Rail-Druck und dem Ziel-Common-Rail-Druck. Wenn der vorhergesagte Common-Rail-Druck um einen vorbestimmten Wert oder darüber höher als der Ziel-Common-Rail-Druck ist, reduziert die ECU 90 den Common-Rail-Druck durch Ansteuern des Druckreduzierungsventils 74.
Falls zum Beispiel ein Fahrer während eines stationären Betriebs, in welchem ein Fahrzeug bei einer konstanten Geschwindigkeit fährt, ein Gaspedal nach unten drückt, und somit eine Beschleunigung befohlen wird, stellt die ECU 90 den Ziel-Common-Rail-Druck (Zieldruck) basierend auf dem Verbrennungsmotor-Betriebszustand, wie in 5 dargestellt, so ein, dass er höher als in dem stationären Betrieb ist,.
Die ECU 90 berechnet den Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Druck und den Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck basierend auf den nachfolgenden Gleichungen (1) und (2). Da der Verbrennungsmotor 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Vierzylinder-Verbrennungsmotor ist, wird der Kraftstoff, der vom Common Rail 70 zugeführt wird, von dem Einspritzventil 80 in einen der vier Zylinder alle 180° KW eingespritzt. Daher berechnet die ECU 90 den Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Druck und den Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck alle 180° KW. $\begin{array}{l} (Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Druck [n]) = (gegenwärtiger tatsächlicher \\ Common-Rail-Druck) + (Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Druck-Anstiegsbetrag [n]) \\ + (Nach-einmal-Pumpen-Rückkopplungsbetrag [n]) \end{array}$
$\begin{array}{l} (Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Druck [n]) = (Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage- \\ Druck) + (Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck-Anstiegsbetrag [n]) + \\ (Nach-Zweimal-Pumpen-Rückkopplungsbetrag [n]) \end{array}$
Durch Substituieren bzw. Einsetzen des Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Drucks [n] von Formel (1) in die Formel (2), wird der Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck [n] durch nachfolgende Formel (3) dargestellt. $\begin{array}{l} (Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck [n]) = (gegenwärtiger tatsächlicher \\ Common-Rail-Druck) + ((Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Druck-Anstiegsbetrag [n]) \\ + (Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck-Anstiegsbetrag [n])) + ((Nach-einmal- \\ Pumpen-Rückkopplungsbetrag [n]) + (Nach-zweimal-Pumpen-Rückkopplungsbetrag [n])) \end{array}$
In den Formeln (2) und (3), ist der Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck-Anstiegsbetrag der vorhergesagte Druck-Anstiegsbetrag, der vorhergesagt wird, bis zum Ende des zweimaligen Pumpens von bzw. aus dem Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Druck [n] aufzutreten bzw. zu erscheinen. Daher ist in der Formel (3) der Wert: (Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Druck-Anstiegsbetrag [n]) + Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck-Anstiegsbetrag [n]) der basierend auf dem gegenwärtigen Drucksteuerzeitpunkt vorhergesagte Druck-Anstiegsbetrag, der vorhergesagt wird, um bis zum Ende des zweimaligen Pumpens aufzutreten. In der Formel (3) ist der Wert: (Nach-Einmal-Pumpen-Rückkopplungsbetrag [n]) + (Nach-Zweimal-Pumpen-Rückkopplungsbetrag [n]) ein Druckrückkopplungsbetrag zum akkuraten bzw. genauen Vorhersagen des Common-Rail-Drucks, der am Ende des zweimaligen Pumpens auftreten wird. Der Druckrückkopplungsbetrag wird später im Detail erklärt.
Daher kann gesagt werden, dass der Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck [n] basierend auf dem gegenwärtigen tatsächlichen Common-Rail-Druck, dem vorhergesagten Druckanstiegsbetrag, der vorhergesagt wird, bis zum Ende des zweimaligen Pumpens von der gegenwärtigen Zeit aufzutreten, und dem Druckrückkopplungsbetrag vorhergesagt wird.
Der Nach-einmal-Pumpen-Zeitpunkt und der Nach-zweimal-Pumpen-Zeitpunkt basieren auf dem Zeitpunkt, in welchem die gegenwärtige Drucksteuerung durchgeführt wird, unter den in 5 dargestellten Drucksteuerzeitpunkten. Falls der gegenwärtige Drucksteuerzeitpunkt den Zeitpunkt zwischen dem Kraftstoffansaugen und dem Kraftstoffpumpen umschaltet, wird das Kraftstoffpumpen, das in dem gegenwärtigen Drucksteuerzeitpunkt gestartet wird, als das erste Pumpen verwendet. Falls der gegenwärtige Drucksteuerzeitpunkt während des Kraftstoffpumpens auftritt, wird das Kraftstoffpumpen, das in dem gegenwärtigen Drucksteuerzeitpunkt durchgeführt wird, als das erste Pumpen verwendet. Der Zeitpunkt, in dem das erste Kraftstoffpumpen endet, wird als der Nach-einmal-Pumpen-Zeitpunkt verwendet, und der Zeitpunkt, in dem das zweite Kraftstoffpumpen endet, wird als der Nach-zweimal-Pumpen-Zeitpunkt verwendet.
Wenn zum Beispiel der gegenwärtige Drucksteuerzeitpunkt wie in 5 dargestellt Zeitpunkt 1 ist, und der Umschaltzeitpunkt zwischen dem Kraftstoffansaugen und dem Kraftstoffpumpen, ist der Nach-einmal-Pumpen-Zeitpunkt Zeitpunkt 3, welcher um 360° KW später als Zeitpunkt 1 ist, und Nach-zweimal-Pumpen-Zeitpunkt Zeitpunkt 5, welcher um 720° KW später als Zeitpunkt 1 ist. Auf diese Weise schalten das Kraftstoffansaugen und das Kraftstoffpumpen auf den Drucksteuerzeitpunkt, wenn der Drucksteuerzeitpunkt einer der Zeitpunkte 1, 3, 5 oder 7 ist. Daher stimmen der Nach-einmal-Pumpen-Zeitpunkt und der Nach-zweimal-Pumpen-Zeitpunkt mit dem Zeitpunkt, wenn der Pumptakt des Kolbens 30 endet, überein.
Falls der Drucksteuerzeitpunkt einer der Zeitpunkte 2, 4 oder 6 ist und während des Kraftstoffpumpens auftritt, falls der Zeitpunkt, der um 360° KW später als der gegenwärtige Drucksteuerzeitpunkt ist, als der Nach-einmal-Pumpen-Zeitpunkt verwendet wird, und der Zeitpunkt, der um 720° KW später als der gegenwärtige Drucksteuerzeitpunkt ist, als der Nach-zweimal-Pumpen-Zeitpunkt verwendet wird, treten der Nach-einmal-Pumpen-Zeitpunkt und der Nach-zweimal-Pumpen-Zeitpunkt während der Pumptakte auf. Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform der Nach-einmal-Pumpen-Zeitpunkt auf 180° KW eingestellt, und der Nach-zweimal-Pumpen-Zeitpunkt auf 540° KW eingestellt, wenn der Drucksteuerzeitpunkt einer der Zeitpunkte 2, 4 oder 6 ist. Anschließend wird der Common-Rail-Druck in dem Zeitpunkt, wenn der Pumptakt endet, wie in den Zeitpunkten 1, 3 oder 5, vorhergesagt. Das heißt, der Nach-einmal-Pumpen-Zeitpunkt und der Nach-zweimal-Pumpen-Zeitpunkt werden durch Einschließen bzw. Aufnehmen des gegenwärtig durchgeführten Kraftstoffpumpens bestimmt.
Der Common-Rail-Druck kann auch vorhergesagt werden, falls der Nach-einmal-Pumpen-Zeitpunkt und der Nach-zweimal-Pumpen-Zeitpunkt während des Pumpens auftreten. Wie für den Nach-einmal-Pumpen-Zeitpunkt kann zum Beispiel auch die Kraftstoffpumpenmenge, die von Zeitpunkt 3 startet, berechnet werden, da bzw. von da an, wenn die Kraftstoffansaugmenge von Kolben #2 in Zeitpunkt 2 berechnet wird. Daher kann der Common-Rail-Druck in Zeitpunkt 4 als der Nach-einmal-Pumpen-Zeitpunkt in Zeitpunkt 2 vorhergesagt werden.
Wie für den Nach-zweimal-Pumpen-Zeitpunkt, wenn der gegenwärtige Drucksteuerzeitpunkt Zeitpunkt 2 ist, ist der Zeitpunkt, der um 720° KW später als der gegenwärtige Drucksteuerzeitpunkt ist, der Zeitpunkt 6. Die Kraftstoffpumpmenge zum Zeitpunkt 6, die durch den Kolben 1 von dem Zeitpunkt 5 an durchgeführt wird, wird aus der Kraftstoffansaugung berechnet, die von Zeitpunkt 3 an durch den Kolben #1 durchgeführt wird. Die Menge der Kraftstoffansaugung, die von Zeitpunkt 3 an gestartet ist bzw. begonnen hat, ist jedoch zum Zeitpunkt 2 noch nicht berechnet worden, wodurch die Kraftstoffpumpmenge zum Zeitpunkt 6 nicht basierend auf der Menge der Kraftstoffansaugung, die von Zeitpunkt 3 an gestartet ist bzw. begonnen hat, berechnet werden kann. In diesem Fall kann die Kraftstoffpumpmenge zum Zeitpunkt 6 basierend auf dem Verlauf der Kraftstoffpumpmenge oder der unmittelbar vorherigen Kraftstoffpumpmenge durch den Kolben #2 berechnet werden, wodurch der Common-Rail-Druck zum Zeitpunkt 6 vorhergesagt werden kann.
Falls der Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck 222, der basierend auf Formel (2), um den vorbestimmten Druck oder darüber höher bzw. größer als der Ziel-Common-Rail-Druck wird, wird zuvor das Druckreduzierungsventil 74 angesteuert und geöffnet. Somit wird der Kraftstoff im Common Rail 70 abgeführt bzw. ausgelassen und der Common-Rail-Druck reduziert.
Wie in 5 gezeigt, ist der Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck 222, der im Zeitpunkt 3 berechnet wird, um den vorbestimmten Druck oder darüber höher als der Ziel-Common-Rail-Druck, und höher als der Schwellwert zum Steuern des Drucküberziehungsventil 74. Daher wird das Druckreduzierungsventil 74 im Zeitpunkt 3 angesteuert, um den Anstieg des Common-Rail-Drucks zu hemmen. Die Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Drücke 22, die zu den Zeitpunkten 4 und 5 nach dem Zeitpunkt 3 berechnet werden, sind ebenso höher als der Schwellwert zum Ansteuern des Druckreduzierungsventils 74. Daher wird das Druckreduzierungsventil 74 angesteuert, um den Anstieg des Common-Rail-Drucks zu hemmen.
Der Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck 222 ist niedriger als der Ansteuer-Schwellwert des Druckreduzierungsventils 74 zum Zeitpunkt 6. Daher wird das Ansteuein des Druckreduzierungsventils 74 gestoppt.
Auf diese Weise wird in dem Prozess bzw. dem Verfahren, in welchem sich der Common-Rail-Druck erhöht und sich dem Ziel-Common-Rail-Druck annähert der Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck 222 als der vorhergesagte Druck des Common-Rail-Drucks verwendet, nachdem das zweimalige Kraftstoffpumpen und das Druckreduzierungsventil 74 basierend auf dem Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck 222 zuvor angesteuert wird, um den Anstieg des Common-Rail-Drucks zu hemmen. Somit kann der tatsächliche Common-Rail-Druck 200 an den Ziel-Common-Rail-Druck angeglichen werden, während ein übermäßiges Überschreiten des Common-Rail-Drucks bzgl. des Ziel-Common-Rail-Drucks, welcher auftreten kann, falls das Druckreduzierungsventil 74 nicht basierend auf dem vorhergesagten Druck des Common-Rail-Drucks, wie im Common-Rail-Druck 210 dargestellt, angesteuert wird, verhindert wird.
Insbesondere in dem Fall eines Antriebssystems bzw. Ansteuersystems, in welchem das Druckreduzierungsventil 74 durch eine elektrische Leistung aus einer Speicherbatterie direkt angesteuert wird, ist eine Rückmeldung von da an, wenn das Ventilöffnen befohlen wird, bis dahin, wenn das Druckreduzierungsventil tatsächlich arbeitet und sich öffnet, niedriger als in dem Fall eines Ansteuersystems, in welchem das Druckreduzierungsventil 74 durch eine elektrische Ladung angesteuert wird, die auf einen Kondensator oder dergleichen geladen wird, ungeachtet der Konstruktion des Druckreduzierungsventils 74. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck, der nach dem Einmal-Pumpen-Zeitpunkt auftritt, berechnet, und der Common-Rail-Druck vorhergesagt. Wenn der Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck den Ziel-Common-Rail-Druck überschreitet, kann das Ansteuern des Druckreduzierungsventils 74 durch das zweimalige Pumpen zu dem Zeitpunkt befohlen werden, der vor einem Zeitpunkt ist, in welchem der Common-Rail-Druck den Ziel-Common-Rail-Druck überschreitet. Somit kann das Druckreduzierungsventil 74 betrieben und der Common-Rail-Druck reduziert werden, bevor der Common-Rail-Druck den Ziel-Common-Rail-Druck überschreitet, selbst wenn das Ansprechverhalten von da an, wenn das Ansteuern des Druckreduzierungsventils befohlen wird, bis dahin, wenn das Druckreduzierungsventil 74 arbeitet und das Reduzieren des Common-Rail-Drucks startet, niedrig ist. Als Ergebnis kann der übermäßige Anstieg des Common-Rail-Drucks im Vergleich zu dem Ziel-Common-Rail-Druck verhindert werden und der Common-Rail-Druck dem Ziel-Common-Rail-Druck angeglichen werden.
Die ECU 90 steuert das Druckreduzierungsventil 74 basierend auf dem vorhergesagten Druck, der durch Formel (2) berechnet wird, an, und steuert den Ansteuerstrom bzw. den Treiberstrom des Dosierventils 40, um den tatsächlichen Common-Rail-Druck an den Ziel-Common-Rail-Druck anzugleichen. Wie in 5 gezeigt, wird der Ansteuerstrom des Dosierventils 40 angehoben, um die Kraftstoffpumpmenge zu vermindern, da sich der tatsächliche Common-Rail-Druck dem Ziel-Common-Rail-Druck stärker angleicht.
Vorhergesagter Druck-Anstiegsbetrag
Die ECU 90 berechnet den Druckanstiegsbetrag des Common-Rail-Drucks, welcher bis zum Ende des einmaligen Pumpens des tatsächlichen Common-Rail-Drucks, der basierend auf dem Ausgabesignals des Drucksensors 72 erfasst wird, auftreten wird, als der Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Druck-Anstiegsbetrag der Formel (1) basierend auf der gegenwärtigen Kraftstoffpumpmenge, die von der Hochdruckpumpe 20 gepumpt wird, und der Kraftstoffverbrauchsmenge, die durch das Kraftstoffzufuhrsystem aus der Kraftstoffpumpmenge, die von der Hochdruckpumpe 20 gepumpt wird, verbraucht wird. Ein Unterschied bzw. eine Differenz zwischen der Kraftstoffpumpmenge und der Kraftstoffverbrauchsmenge ist ein Anstiegsbetrag oder Reduzierungsbetrag des Kraftstoffs im Common Rail 70. Der Druckanstiegsbetrag des Common-Rail-Drucks wird basierend auf dem Anstiegs-/Reduzierungsbetrag des Kraftstoffs im Common Rail 70 berechnet.
Die ECU 90 berechnet den Druckanstiegsbetrag des Common-Rail-Drucks, welcher bis zum Ende des zweimaligen Pumpens von dem Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Druck, der durch Formel (1) berechnet wird, auftreten wird, als den Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck-Anstiegsbetrag der Formel (2) basierend auf der gegenwärtigen Kraftstoffpumpmenge und Kraftstoffverbrauchsmenge.
Druckrückkopplungsbetrag
Wenn zum Beispiel der gegenwärtige Drucksteuerzeitpunkt wie in 6 dargestellt ein Zeitpunkt [n] ist, berechnet die ECU 90 den Nach-einmal-Pumpen-Rückkopplungsbetrag [n] der Formel (1) basierend auf dem Wert der nachfolgenden Formel (4) und berechnet den Nach-zweimal-Pumpen-Rückkopplungsbetrag [n] der Formel (2) basierend auf dem Wert der nachfolgenden Formel (5). $\begin{array}{l} (Gegenwärtiger tatsächlicher Common-Rail-Druck) - ((Nach-einmal-Pumpen- \\ Vorhersage-Druck [n - 1]) - (Druckreduzierungsbetrag [n - 1] durch Druckreduzierungsventil)) \end{array}$
$\begin{array}{l} (Gegenwärtiger tatsächlicher Common-Rail-Druck) - ((Nach-zweinmal-Pumpen- \\ Vorhersage-Druck [n - 3]) - (Druckreduzierungsbetrag [n - 1] durch Druckreduzierungsventil) - \\ (Druckreduzierungsbetrag [n - 2] durch Druckreduzierungsventil) - (Druckreduzierungsbetrag [n - 3] \\ durch Druckreduzierungsventil)) \end{array}$
Die Formeln (1) und (2) werden für die Bestimmung zum Ansteuern des Druckreduzierungsventils 74 verwendet, wenn der Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Druck [n] oder der Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck [n] um den vorbestimmten Druck oder darüber höher als der Ziel-Common-Rail-Druck werden. Daher umfassen der Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Druck [n] und der Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck [n], die durch die Formeln (1) und (2) berechnet werden, nicht den Druckreduzierungsbetrag des Common-Rail-Drucks, welcher durch Ansteuern des Druckreduzierungsventils 74 erreicht wird, wenn der vorhergesagte Druck des Common-Rail-Drucks um den vorbestimmten Druck oder darüber zum gegenwärtigen Zeitpunkt [n] höher als der Ziel-Common-Rail-Druck ist. Das heißt, wenn der Common-Rail-Druck durch Ansteuern des Druckreduzierungsventils 74 reduziert wird, entsprechen Werte, die durch Subtrahieren des Druckreduzierungsbetrags, der durch das Druckreduzierungsventil 74 verursacht wird, von dem Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Druck [n] und dem Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck [n] berechnet werden, dem tatsächlichen vorhergesagten Druck zum Nach-einmal-Pumpen-Zeitpunkt und dem Nach-zweimal-Pumpen-Zei tpunkt.
Daher, wenn der Nach-einmal-Pumpen-Rückkopplungsbetrag [n] berechnet ist, vergleicht die ECU 90 den Wert, welcher durch Subtrahieren des Druckreduzierungsbetrags [n-1], falls der Common-Rail-Druck durch Ansteuern des Druckreduzierungsventils 74 zum vorherigen Zeitpunkt [n-1] vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt [n] reduziert wird, von dem Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Druck [n-1], der basierend auf Formel (1) zum vorherigen Zeitpunkt [n-1] vorhergesagt wird, berechnet wird, mit dem gegenwärtigen tatsächlichen Common-Rail-Druck in Formel (4). Die Differenz wird durch eine Markierung 230 in 6 dargestellt. Wenn das Druckreduzierungsventil 74 nicht angesteuert wird, ist der Druckreduzierungsbetrag [n-1] durch das Druckreduzierungsventil in Formel (4) 0.
Falls der Wert, der durch Subtrahieren des Druckreduzierungsbetrags [n-1], der durch das Druckreduzierungsventil verursacht wird, von dem Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Druck [n-1], der basierend auf Formel (1) zum vorherigen Zeitpunkt [n-1] vorhergesagt wird, berechnet wird, das heißt, der Wert: (Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Druck [n-1]) - (Druckreduzierungsbetrag [n-1] durch Druckreduzierungsventil), höher als der gegenwärtige tatsächliche Common-Rail-Druck ist, berechnet die ECU 90 den Nach-einmal-Pumpen-Rückkopplungsbetrag [n] basierend auf der Formel (4), um den Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Druck [n], der zu diesem Zeitpunkt vorhergesagt wird, zu vermindern. Wenn der Wert: (Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Druck [n-1]) - (Druckreduzierungsbetrag [n-1] durch Druckreduzierungsventil) niedriger als der gegenwärtige tatsächliche Common-Rail-Druck ist, berechnet die ECU 90 den Nach-einmal-Pumpen-Rückkopplungsbetrag [n] basierend auf Formel (4), um den Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Druck [n], der zu diesem Zeitpunkt vorhergesagt wird, zu erhöhen.
Wenn der Nach-zweimal-Pumpen-Rückkopplungsbetrag [n] berechnet ist, vergleicht die ECU 90 den Wert, welcher durch Subtrahieren des Druckreduzierungsbetrags [n-1], [n-2], [n-3] berechnet wird, falls der Common-Rail-Druck durch Ansteuern des Druckreduzierungsventils 74 reduziert wird, während eine Periode bzw. Dauer von dem vorherigen Zeitpunkt [n-3] an, vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt [n], bis zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt [n] mit Ausnahme des gegenwärtigen Zeitpunkts [n] des Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Drucks [n-3], der basierend auf Formel (2) zum vorherigen Zeitpunkt [n-3] vorhergesagt wird, berechnet wird, mit dem gegenwärtigen tatsächlichen Common-Rail-Druck in Formel (5). Die Differenz wird durch eine Markierung 232 in 6 dargestellt. In Formel (5) sind die Druckreduzierungsbeträge [n-1], [n-2], [n-3] durch das Druckreduzierungsventil 0, falls das Druckreduzierungsventil 74 nicht angesteuert wird.
Wenn der Wert, der durch Subtrahieren der Druckreduzierungsbeträge [n-1], [n-2], [n-3], die durch das Druckreduzierungsventil 74 verursacht werden, von bzw. aus dem Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck [n-3] berechnet wird, das heißt, der Wert: (Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck [n-3]) - (Druckreduzierungsbetrag [n-1] durch Druckreduzierungsventil) - (Druckreduzierungsbetrag [n-2] durch Druckreduzierungsventil) - (Druckreduzierungsbetrag [n-3] durch Druckreduzierungsventil), höher als der gegenwärtige tatsächliche Common-Rail-Druck ist, berechnet die ECU 90 den Nach-zweimal-Pumpen-Rückkopplungsbetrag [n] basierend auf Formel (5), um den Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck [n], der zu diesem Zeitpunkt vorhergesagt wird, zu verringern. Wenn der Wert: (Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck [n-3]) - (Druckreduzierungsbetrag [n-1] durch Druckreduzierungsventil) - (Druckreduzierungsbetrag [n-2] durch Druckreduzierungsventil) - (Druckreduzierungsbetrag [n-3] durch Druckreduzierungsventil) niedriger als der gegenwärtige tatsächliche Common-Rail-Druck ist, berechnet die ECU 90 den Nach-zweimal-Pumpen-Rückkopplungsbetrag [n] basierend auf der Formel (5), um den Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck [n], der zu diesem Zeitpunkt vorhergesagt wird, zu erhöhen.
In den Formeln (4) und (5) werden die Zeitpunkte [n-1], [n-3] als die Zeitpunkte verwendet, in welchen der vorhergesagte Druck vor der gegenwärtigen Zeit berechnet worden ist. Dies ist so, da der Nach-einmal-Pumpen-Rückkopplungsbetrag oder der Nach-zweimal-Pumpen-Rückkopplungsbetrag mit hoher Genauigkeit durch Vergleichen des Wertes, welcher durch Subtrahieren des Druckreduzierungsbetrags, der durch das Druckreduzierungsventil verursacht wird, von dem Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Druck oder dem Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck, der zum Zeitpunkt nähest dem gegenwärtigen Zeitpunkt [n] berechnet wird, berechnet wird, mit dem gegenwärtigen tatsächlichen Common-Rail-Druck, berechnet werden kann.
Wie in 6 dargestellt, wird der Common-Rail-Druck zum Zeitpunkt [n-2] oder zum Zeitpunkt [n], zum Zeitpunkt [n-3] oder dem Zeitpunkt [n-1], vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt, vorhergesagt, wenn der Zeitpunkt zum Berechnen des Nach-einmal-Pumpen-Rückkopplungsbetrags der Zeitpunkt [n-2] oder der Zeitpunkt [n], in welchem die Kraftstoffansaugung und das Kraftstoffpumpen umschalten, ist.
Wenn der Drucksteuerzeitpunkt zum Berechnen des Nach-einmal-Pumpen-Rückkopplungsbetrags der Zeitpunkt [n-3] oder der Zeitpunkt [n-1] in der Mitte bzw. während des Kraftstoffpumpens ist, wird der Common-Rail-Druck zum Zeitpunkt [n-3] oder zum Zeitpunkt [n-1] als der Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Druck nicht zum Zeitpunkt vor dem vorliegenden Drucksteuerzeitpunkt vorhergesagt. Dies ist so, da der vorhergesagte Druck des Common-Rail-Drucks entsprechend dem Zeitpunkt berechnet wird, in welchem das Kraftstoffansaugen und das Kraftstoffpumpen in der vorliegenden Ausführungsform, wie obenstehend erwähnt, umschalten. Als Ergebnis kann der Nach-einmal-Pumpen-Rückkopplungsbetrag nicht durch Vergleichen des Wertes, welcher durch Subtrahieren des Druckreduzierungsbetrags, der durch das Druckreduzierungsventil verursacht wird, von dem Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Druck, der zu einem Zeitpunkt vor dem gegenwärtigen Drucksteuerzeitpunkt vorhergesagt wird, berechnet wird, mit dem gegenwärtigen tatsächlichen Common-Rail-Druck, berechnet werden.
Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform für den Zeitpunkt [n-3] oder den Zeitpunkt [n-1] während des Kraftstoffpumpens ein Nach-einmal-Pumpen-Rückkopplungsbetrag [n-4] oder ein Nach-einmal-Pumpen-Rückkopplungsbetrag [n-2], der im Zeitpunkt [n-4] oder dem Zeitpunkt [n-2] berechnet wird, als der gegenwärtige Nach-einmal-Pumpen-Rückkopplungsbetrag verwendet.
Gleichermaßen, wie in 6 dargestellt, wie für den Zeitpunkt [n] als Umschaltzeitpunkt zwischen dem Kraftstoffansaugen und dem Kraftstoffpumpen, wird der Common-Rail-Druck zum gegenwärtigen Zeitpunkt [n] zum Zeitpunkt [n-4], der vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt ist, vorhergesagt, wenn der Nach-zweimal-Pumpen-Rückkopplungsbetrag berechnet wird.
Wenn der gegenwärtige Drucksteuerzeitpunkt der Zeitpunkt [n-1] in der Mitte bzw. während des Kraftstoffpumpens ist, wird der Common-Rail-Druck zum Zeitpunkt [n-1] als der Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck nicht als Zeitpunkt vorhergesagt, der vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt ist.
Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform, was den Zeitpunkt [n-1] in der Mitte des Kraftstoffpumpens betrifft, ein Nach-zweimal-Pumpen-Rückkopplungsbetrag [n-4], der im Zeitpunkt [n-4] berechnet wird, als der Nach-zweimal-Pumpen-Rückkopplungsbetrag verwendet.
(Erste Kraftstoffdrucksteuerroutine)
7 stellt eine erste Kraftstoffdrucksteuerroutine dar. Die Routine bzw. der Verfahrensablauf von 7 ist für das Vorhersagen des Common-Rail-Drucks vorgesehen und wird alle 180 Grad KW durchgeführt. In 7 bezeichnet „S“ einen Schritt.
In S400 erhält die ECU 90 einen Ziel-Common-Rail-Druck, den tatsächlichen Common-Rail-Druck, die Kraftstoffansaugmenge der Hochdruckpumpe 20, die Kraftstoffverbrauchsmenge des Einspritzventils 80 und verschiedene Typen bzw. Arten von Informationen, die den Verbrennungsmotor-Betriebszustand anhand verschiedener Parameter anzeigen. Der Ziel-Common-Rail-Druck wird basierend auf dem Verbrennungsmotor-Betriebszustand berechnet. Der tatsächliche Common-Rail-Druck wird vom Ausgabesignal des Drucksensors 72 erfasst. Die ECU 90 berechnet die gegenwärtige Kraftstoffansaugmenge der Hochdruckpumpe 20 basierend auf einem Differenzdruck zwischen dem Ziel-Common-Rail-Druck und dem tatsächlichen Common-Rail-Druck. Die ECU 90 erhält die gegenwärtige Kraftstoffansaugmenge und die Verlaufsinformationen der Kraftstoffansaugmenge als die Kraftstoffansaugmenge der Hochdruckpumpe 20. Die Kraftstoffverbrauchsmenge des Einspritzventils 80 umfasst die gegenwärtige Einspritzmenge des Einspritzventils 80 und die Leckmenge aus dem Einspritzventil 80. Die verschiedenen Informationsarten, die den Verbrennungsmotor-Betriebszustand anzeigen, umfassen die Verbrennungsmotor-Drehzahl (NE), die Einlasslufttemperatur, die Kraftstofftemperatur und dergleichen.
In S402 berechnet die ECU 90 die Kraftstoffpumpmenge, die von der Hochdruckpumpe 20 gepumpt wird, basierend auf der Kraftstoffansaugmenge der Hochdruckpumpe 20, der Verbrennungsmotor-Drehzahl, der Kraftstofftemperatur, dem tatsächlichen Common-Rail-Druck, der Leckmenge der Hochdruckpumpe 20 und dergleichen.
In S404 berechnet die ECU 90 die Kraftstoffverbrauchsmenge des Kraftstoffzuführsystems 10 basierend auf der Kraftstoffverbrauchsmenge, welche die Summe aus der Leckmenge und der Einspritzmenge des Einspritzventils 80, der Leckmenge der Kraftstoffleitungen und dergleichen ist.
In S406 berechnet die ECU 90 den Nach-einmal-Pumpen-Druckanstiegsbetrag und den Nach-zweimal-Pumpen-Druckanstiegsbetrag des Common-Rail-Drucks, welche basierend auf der Kraftstoffpumpmenge, die in S402 berechnet wird, und der Kraftstoffverbrauchsmenge, die in S404 berechnet wird, vorhergesagt werden, von dem gegenwärtigen tatsächlichen Common-Rail-Druck nach dem einmaligen Kraftstoffpumpen durch die Hochdruckpumpe 20 aufzutreten.
In S408 berechnet die ECU 90 basierend auf den Formeln (4) und (5) den Nach-einmal-Pumpen-Rückkopplungsbetrag und den Nach-zweimal-Pumpen-Rückkopplungsbetrag. In S410 und S412 berechnet die ECU 90 den Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Druck und den Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck anhand der Formeln (1) bzw. (2).
In S414 bestimmt die ECU 90 ob ein Zustand bzw. eine Voraussetzung zum Steuein des Druckreduzierungsventils 74, das den vorhergesagten Druck verwendet, gegeben ist (d.h., ob sich ein tatsächlicher Common-Rail-Druck in Richtung des Ziel-Common-Rail-Drucks erhöht) basierend darauf, ob sich eine Veränderungsrate des tatsächlichen Common-Rail-Drucks kontinuierlich vergrößert. Falls die Veränderungsrate des tatsächlichen Common-Rail-Drucks kontinuierlich gleich oder größer dem vorbestimmten Wert ist, ist es möglich, dass der tatsächliche Common-Rail-Druck den Ziel-Common-Rai-Druck überschreitet.
Wenn der Zustand bzw. die Voraussetzung zum Steuern des Druckreduzierungsventils 74, das den vorhergesagten Druck verwendet, gegeben ist (S414: Ja), berechnet die ECU 90 den Differenzdruck zwischen dem Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck und dem Ziel-Common-Rail-Druck als vorhergesagten Differenzdruck in S416.
Wenn die Voraussetzung zum Steuern des Druckreduzierungsventils 74, das den vorhergesagten Druck verwendet, nicht gegeben ist (S414: Nein), stellt die ECU 90 den vorhergesagten Differenzdruck in S418 auf 0 ein.
(Zweite Kraftstoffdrucksteuerroutine)
8 stellt eine zweite Kraftstoffdrucksteuerroutine dar. Die Routine in 8 ist zum Steuern der Erregungszeit des Druckreduzierungsventils 74 vorgesehen und wird alle 180 Grad KW nach der ersten Kraftstoffdrucksteuerroutine durchgeführt. In 8 beschreibt „S“ einen Schritt.
In S420 erhält die ECU 90 den vorhergesagten Differenzdruck, der durch die erste Kraftstoffdrucksteuerroutine von 7 berechnet wird, die Parameter, die in S400 von 7 erhalten werden und dergleichen als verschiedene Parameter.
In S422 berechnet die ECU 90 eine Druckabweichung des Common-Rail-Drucks. Die ECU 90 stellt den vorhergesagten Differenzdruck als die Druckabweichung ein, wenn der vorhergesagte Differenzdruck nicht 0 ist. Die ECU 90 stellt den Differenzdruck zwischen dem tatsächlichen Common-Rail-Druck und dem Ziel-Common-Rail-Druck als die Druckabweichung ein, wenn der vorhergesagte Differenzdruck 0 ist.
In S424 bestimmt die ECU 90 ob die Druckabweichung „gleich oder größer als“ ein vorbestimmter Wert α ist. Wenn die Druckabweichung kleiner als der vorbestimmte Wert α ist (S424: Nein), bestimmt die ECU 90, dass es keinen Grund gibt, das Druckreduzierungsventil 74 anzusteuern, und beendet die Routine.
Wenn die Druckabweichung gleich oder größer dem vorbestimmten Wert α ist (S424: Ja), berechnet die ECU 90 die Kraftstoffabführmenge des Kraftstoffs des Common Rails 70, die über das Druckreduzierungsventil 74 abzuführen ist, basierend auf der Druckabweichung und dem tatsächlichen Common-Rail-Druck, um die Druckabweichung in S426 zu beenden.
In S428 berechnet die ECU 90 die Erregungszeit bzw. Erregerzeit des Druckreduzierungsventils 74, die zum Abführen der Druckmenge, die in S426 berechnet wird, notwendig ist. Um eine Beschädigung des Druckreduzierungsventils 74 aufgrund der Erwärmung bzw. Erhitzung zu verhindern, weist das Druckreduzierungsventil 74 einen Hilfswert bzw. Schutzwert der kontinuierlichen Erregungszeit auf. Daher führt die ECU 90 einen Erregungszeitschutzprozess in S430 durch. In dem bzw. während des Erregungszeitschutzprozesses wird die Erregungszeit des Druckreduzierungsventils 74, die in S428 berechnet wird, mit dem Schutzwert ersetzt, falls die Erregungszeit den Schutzwert überschreitet.
In S432 berechnet die ECU 90 basierend auf dem Ergebnis des Erregungszeitschutzprozesses bzw. Erregungszeitschutzprozessablaufs des Druckreduzierungsventils 74, der in S430 durchgeführt wird die Kraftstoffabführmenge, die von dem Druckreduzierungsventil 74 durch Ansteuern des Druckreduzierungsventils 74 abgeführt wird, und den Druckreduzierungsbetrag des Common-Rail-Drucks, der durch die Kraftstoffabführmenge bestimmt wird, falls notwendig erneut.
In S434 stellt die ECU 90 die Erregungszeit zum tatsächlichen Ansteuern des Druckreduzierungsventils 74 ein und beendet anschließend die Routine. Die Erregungszeit des Druckreduzierungsventils 74 wird basierend auf der Erregungszeit, die in S434 eingestellt wird, gesteuert.
In der vorliegenden Ausführungsform funktioniert die Hochdruckpumpe 20 als eine Kraftstoffzuführpumpe und die ECU 90 als eine Kraftstoffdrucksteuervorrichtung, ein Druckvorhersageabschnitt, ein Druckreduzierungsventilsteuerabschnitt, ein Druckanstiegsbetragvorhersageabschnitt, und ein Druckrückkopplungsberechnungsabschnitt. In 7 entsprechen S400 bis S406 dem Druckanstiegsbetragvorhersageabschnitt. S408 entspricht dem Druckrückkopplungsberechnungsabschnitt. S410 und S412 entsprechen dem Druckvorhersageabschnitt. S414 bis S418 von 7 und S420 bis S434 von 8 entsprechen dem Druckreduzierungsventilsteuerabschnitt.
Gemäß der obenstehend beschriebenen Ausführungsform wird der Nach-zweimal-Pumpen-vorsagbare-Druck, der vorhergesagt wird, nach dem zweimaligen Kraftstoffpumpen von der gegenwärtigen Zeit an aufzutreten, basierend auf dem gegenwärtigen tatsächlichen Common-Rail-Druck, dem vorhergesagten Druckanstiegsbetrag, welcher vorhergesagt wird, von dem bzw. bzgl. Des gegenwärtigen tatsächlichen Common-Rail-Drucks aufzutreten, und dem Druckrückkopplungsbetrag berechnet. Wenn der Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck den Ziel-Common-Rail-Druck überschreitet, wird das Druckreduzierungsventil 74 gesteuert, um den Common-Rail-Druck zu reduzieren. Somit kann das Ansteuern des Druckreduzierungsventils 74 zu dem Zeitpunkt befohlen bzw. bestimmt werden, der vor dem Zeitpunkt ist, in welchem der Common-Rail-Druck den Ziel-Common-Rail-Druck durch bzw. um das zweimalige Pumpen überschreitet, wenn der Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck den Ziel-Common-Rail-Druck überschreitet. Somit kann das Druckreduzierungsventil 74 betrieben, und der Common-Rail-Druck reduziert werden, bevor der Common-Rail-Druck den Ziel-Common-Rail-Druck überschreitet, selbst wenn das Ansprechverhalten des Druckreduzierungsventils 74 niedrig ist. Als Ergebnis kann der übermäßige Anstieg des Common-Rail-Drucks im Vergleich zu dem Ziel-Common-Rail-Druck verhindert, und der Common-Rail-Druck an den Ziel-Common-Rail-Druck angeglichen werden.
Der Druckrückkopplungsbetrag wird basierend auf dem gegenwärtigen tatsächlichen Common-Rail-Druck und dem Common-Rail-Druck, der vor der gegenwärtigen Zeit vorhergesagt wird, berechnet. Wenn der Druckrückkopplungsbetrag berechnet wird, wird der Wert, der durch Subtrahieren des Druckreduzierungsbetrags, welcher durch das Druckreduzierungsventil 74 während der Dauer bzw. der Periode von da an verursacht wird, wenn der Common-Rail-Druck vor der gegenwärtigen Zeit bis zur gegenwärtigen Zeit mit Ausnahme der gegenwärtigen Zeit vorhergesagt worden ist, von dem Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck, der durch Formel (2) berechnet wird, berechnet wird, als der Common-Rail-Druck, der vor der gegenwärtigen Zeit vorhergesagt wird, verwendet. Wenn das Druckreduzierungsventil 74 nicht angesteuert wird, ist der Druckreduzierungsbetrag 0. Wenn der Differenzdruck zwischen dem Common-Rail-Druck, der vor der gegenwärtigen Zeit vorhergesagt wird, und dem gegenwärtigen tatsächlichen Common-Rail-Druck klein ist, wird angezeigt, dass der vorhergesagt Common-Rail-Druck angemessen war bzw. wäre. Wenn der Differenzdruck groß ist, wird angezeigt, dass der vorhergesagte Common-Rail-Druck nicht angemessen war bzw. wäre. Es wird vermutet, dass die Veränderung im Differenzdruck zwischen dem gegenwärtigen tatsächlichen Common-Rail-Druck und dem Common-Rail-Druck, der vor der gegenwärtigen Zeit vorhergesagt wird, durch Instrumentenfehler oder Alterungsveränderungen der Hochdruckpumpe 20, des Druckreduzierungsventils 74 und des Einspritzventils 80 und dergleichen verursacht werden.
Daher kann der vorhergesagte Druck des Common-Rail-Drucks unter Berücksichtigung der Instrumentenfehler oder der Alterungsveränderungen der Hochdruckpumpe 20, des Druckreduzierungsventils 74, des Einspritzventils 80 und dergleichen mit hoher Genauigkeit durch Berechnen des vorhergesagten Drucks des Common-Rail-Drucks unter Verwendung des Druckrückkopplungsbetrags, welcher basierend auf dem gegenwärtigen tatsächlichen Common-Rail-Druck und dem Common-Rail-Druck, der vor der gegenwärtigen Zeit vorhergesagt wird, berechnet wird, vorhergesagt werden.
Wenn die Kraftstoffpumpmenge der Hochdruckpumpe 20 durch Durchführen der Dosiersteuerung der Kraftstoffansaugmenge mit dem Dosierventil 40 wie in der vorliegenden Ausführungsform dosiert wird, tritt eine Verzögerung von da an auf, wenn die Kraftstoffansaugmenge dosiert wird, bis dahin, wenn der Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 20 gepumpt wird. Im Falle eines Kraftstoffzuführsystems 10 eines solchen Ansaugdosiertyps kann das übermäßige Überschreiten des Common-Rail-Drucks bzgl. des Ziel-Common-Rail-Drucks durch Vorhersagen des Common-Rail-Drucks, welcher im Nach-zweimal-Pumpen-Zeitpunkt auftreten wird, und durch vorheriges Ansteuern des Druckreduzierungsventils 74, um den Anstieg des Common-Rail-Drucks zu Hemmen, wenn angenommen wird, dass der vorhergesagte Druck des Common-Rail-Drucks den Ziel-Common-Rail-Druck wie in der vorliegenden Ausführungsform überschreitet, verhindert werden.
(Modifikationen)
In der obenstehend beschriebenen Ausführungsform wird der Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck als der vorhergesagte Druck des Common-Rail-Drucks verwendet, welcher nach dem zweimaligen Kraftstoffpumpen auftreten wird. Alternativ kann jedoch auch der Common-Rail-Druck zu einem Zeitpunkt nach dreimaligem oder noch häufigerem Kraftstoffpumpen als vorhergesagter Druck verwendet werden.
In der obenstehend beschriebenen Ausführungsform, und wie in Formel (2) dargestellt, wird der Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck unter Verwendung des Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Drucks verwendet. Alternativ kann jedoch auch ohne Berechnen des Nach-einmal-Pumpen-Vorhersage-Drucks der Nach-zweimal-Pumpen-Vorhersage-Druck basierend auf dem vorhergesagten Druckanstiegsbetrag, der vorhergesagt wird, von der gegenwärtigen Zeit bis zum Ende des zweimaligen Pumpens aufzutreten, und dem Druckrückkopplungsbetrag, der auf dem Differenzdruck zwischen dem Common-Rail-Druck, der zu dem Zeitpunkt vor der gegenwärtigen Zeit um das zweimalige Pumpen vorhergesagt wird, und dem gegenwärtigen tatsächlichen Common-Rail-Druck basiert, berechnet werden.
Anstelle einer Dosierung der Kraftstoffpumpmenge der Hochdruckpumpe 20 durch Steuern der Kraftstoffansaugmenge über das Dosierventil, kann die Kraftstoffpumpmenge der Hochdruckpumpe 20 auch direkt mit einem Dosierventil dosiert werden.
In der obenstehend beschriebenen Ausführungsform werden die Funktionen des Druckvorhersageabschnitts, des Druckreduzierungsventilssteuerabschnitts, des Druckanstiegsbetragsvorhersageabschnitts und des Druckrückkopplungsberechnungsabschnitts durch die ECU 90 mit den Funktionen, die durch die Steuerprogramme spezifiziert werden, realisiert. Alternativ kann zumindest ein Teil der Funktionen der obenstehend beschriebenen Abschnitte über Hardware mit Funktionen, die durch deren Schaltkonfigurationen spezifiziert sind, realisiert werden.
Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt werden, sondern kann auch auf viele andere Arten ausgeführt werden, ohne dabei vom Kern der Erfindung, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.

Claims

Kraftstoffdrucksteuervorrichtung (90) in einem Kraftstoffzuführsystem (10) mit einem Common Rail (70), das Kraftstoff ansammelt, der Zylindern eines Verbrennungsmotors (2) zuzuführen ist, einer Kraftstoffzuführpumpe (20), die den Kraftstoff in das Common Rail (70) pumpt, und einem Druckreduzierungsventil (74), das den Kraftstoffdruck des Common Rails (70) reduziert, wobei die Kraftstoffdrucksteuervorrichtung (90) den Common-Rail-Druck, welcher der Kraftstoffdruck des Common Rails (70) ist, steuert, gekennzeichnet durch: eine Druckvorhersageeinrichtung (S410, S412) zum Vorhersagen des Common-Rail-Drucks, der nach zweimaligem Kraftstoffpumpen, das durch die Kraftstoffzuführpumpe (20) durchgeführt wird, auftreten wird; und eine Druckreduzierungsventilsteuereinrichtung (S414 bis S418, S420 bis S434) zum Steuern des Druckreduzierungsventils (74), um den Common-Rail-Druck zu reduzieren bevor der Common-Rail-Druck größer wird als ein Ziel-Common-Rail-Druck, wenn der Common-Rail-Druck, der nach zweimaligem Kraftstoffpumpen auftreten wird und der durch die Druckvorhersageeinrichtung (S410, 412) vorhergesagt wird, den Ziel-Common-Rail-Druck um einen vorbestimmten Wert oder mehr überschreitet.
Kraftstoffdrucksteuervorrichtung (90) nach Anspruch 1, weiter aufweisend: eine Druckanstiegsbetragvorhersageeinrichtung (S400 bis S406) zum Berechnen eines vorhergesagten Druckanstiegsbetrags des Common-Rail-Drucks, welcher gegenüber dem tatsächlichen Common-Rail-Druck nach dem zweimaligen Kraftstoffpumpen der Kraftstoffzuführpumpe (20) vorhergesagt wird; und eine Druckrückkopplungsberechnungseinrichtung (S408) zum Berechnen eines Druckrückkopplungsbetrags bezüglich dem Common-Rail-Druck, welcher durch die Druckvorhersageeinrichtung (S410, S412) vorhergesagt wird, basierend auf dem Common-Rail-Druck, der durch die Druckvorhersageeinrichtung (S410, S412) vor einem gegenwärtigen Zeitpunkt vorhergesagt wird, und dem tatsächlichen Common-Rail-Druck, welcher nach zweimaligen Kraftstoffpumpen nach der Vorhersage des Common-Rail-Drucks durch die Druckvorhersageeinrichtung (S410, S412) vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt auftritt, wobei die Druckvorhersageeinrichtung (S410, 412) den Common-Rail-Druck vorhersagt, welcher nach dem zweimaligen Kraftstoffpumpen auftreten wird, basierend auf dem gegenwärtigen tatsächlichen Common-Rail-Druck, dem vorhergesagten Druckanstiegsbetrag, der durch die Druckanstiegsbetragvorhersageeinrichtung (S400 bis 406) vorhergesagt wird, und dem Druckrückkopplungsbetrag, der durch die Druckrückkopplungsberechnungseinrichtung (S408) berechnet wird.
Kraftstoffdrucksteuervorrichtung (90) nach Anspruch 2, wobei die Druckanstiegsbetragvorhersageeinrichtung (S400 bis S406) den vorhergesagten Druckanstiegsbetrag basierend auf einer Pumpmenge des Kraftstoffs, die von der Kraftstoffzuführpumpe (20) gepumpt wird, und einer Verbrauchsmenge des Kraftstoffs, die von der Kraftstoffzuführpumpe (20) gepumpt wird, berechnet.
Kraftstoffdrucksteuervorrichtung (90) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Druckreduzierungsventilsteuereinrichtung (S414 bis S418, S420 bis S434) die Steuerung des Druckreduzierungsventils (74) basierend auf dem Common-Rail-Druck, der durch die Druckvorhersageeinrichtung (S410, S412) vorhergesagt wird, stoppt, wenn ein Differenzdruck zwischen dem Common-Rail-Druck, der durch die Druckvorhersageeinrichtung (S410, S412) vorhergesagt wird, und dem Ziel-Common-Rail-Druck kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.
Kraftstoffdrucksteuervorrichtung (90) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Kraftstoffpumpmenge der Kraftstoffzuführpumpe (20) durch Steuern einer Kraftstoffansaugmenge der Kraftstoffzuführpumpe (20) dosiert wird, was durch ein Dosierventil (40) durchgeführt wird.
Kraftstoffdrucksteuervorrichtung (90) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Druckreduzierungsventilsteuereinrichtung (S414 bis S418, S420 bis S434) das Druckreduzierungsventil (74) steuert, welches durch eine elektrische Leistung aus einer Speicherbatterie direkt angesteuert wird.