DE102011001321A1

DE102011001321A1 - Kraftstoffdrucksteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102011001321A1
Application number: DE201110001321
Authority: DE
Inventors: Naoki Arita; Yoshio Toyoshima
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2011-11-10
Anticipated expiration: 2031-03-17
Also published as: JP2011196262A; DE102011001321B4; JP5141706B2

Abstract

Eine Kraftstoffdrucksteuervorrichtung berechnet eine Druckabnahmegeschwindigkeit (ΔP/ΔT) des Common-Rail-Drucks pro Zeiteinheit als eine auf einem Differenzdruck (ΔP) zwischen einem Startdruck (Ps) und einem Enddruck (Pe), sowie einer abgelaufenen Zeitspanne basierende Kraftstoffabflussmenge. Falls die Kraftstoffabflussmenge einen spezifizierten Wert überschreitet, wenn ein Zustand eines reduzierenden Leerlaufs hergestellt bzw. eingerichtet ist, erhöht die Steuervorrichtung ein einem Messventil der Kraftstoffversorgungspumpe (16) zugewiesenes Einschaltverhältnis oder verlegt einen Startzeitpunkt des Pumpens derart vor, dass die Pumpgeschwindigkeit erhöht wird. Wenn der Motor eine reduzierende Leerlaufsteuerung abgestellt wird. Wird der Common-Rail-Druck während der Überschreitung des spezifizierten Wertes durch die Kraftstoffabflussmenge größer eingestellt als für den Fall, dass der spezifizierte Wert von der Kraftstoffabflussmenge nicht überschritten wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffdrucksteuervorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzsystem, in welchem eine Kraftstoffpumpe Kraftstoff einer gemeinsamen Versorgungsleitung zuführt und eine Kraftstoffeinspritzdüse den in der gemeinsamen Versorgungsleitung gesammelten Kraftstoff in eine Brennkammer eines Verbrennungsmotors einspritzt.
Die JP-2006-161716A zeigt ein Kraftstoffeinspritzsystem, bei welchem eine Kraftstoffeinspritzdüse den in einer gemeinsamen Versorgungsleitung (common rail) gesammelten Kraftstoff in eine Brennkammer eines jeden Zylinders eines Verbrennungsmotors einspritzt. Wenn ein Fahrzeug für eine gewisse Zeitspanne gestoppt wurde, wird eine (verbrauchs-)reduzierende Leerlaufsteuerung derart ausgeführt, dass die Kraftstoffeinspritzung gestoppt und der Motor abgeschaltet wird.
Bei Durchführung der reduzierenden Leerlaufsteuerung ist es wichtig, dass der Neustart des Motors zuverlässig und sanft erfolgt, wenn der Fahrer eine Neustartaktion ausführt. Zu diesem Zweck ist es vorstellbar, dass der Druck in der gemeinsamen Versorgungsleitung (Common-Rail-Druck) auf einem Druck gehalten wird, der für den Neustart des Motors erforderlich ist.
Bei dem in der JP-2006-161716A gezeigten Kraftstoffeinspritzsystem ist in einem Kraftstoffrückführkanal ein Schaltventil vorgesehen, durch das ein aus einer Kraftstoffeinspritzdüse austretender Leckkraftstoff in einen Kraftstofftank zurückgeleitet wird. Wenn ein Motor normal betrieben wird, öffnet das Schaltventil den Kraftstoffrückführkanal, um einen Kraftstoffabfluss zu ermöglichen. Wenn die reduzierende Leerlaufsteuerung ausgeführt wird, schließt das Schaltventil den Kraftstoffrückführkanal, um den Kraftstoffabfluss zu unterbinden. Dadurch wird verhindert, dass der Common-Rail-Druck abnimmt, während die reduzierende Leerlaufsteuerung durchgeführt wird.
Bei einem Kraftstoffeinspritzsystem ist es wahrscheinlich, dass der Kraftstoff an einer anderen Stelle als der Kraftstoffeinspritzdüse leckt. Deshalb wird der Common-Rail-Druck nicht immer auf einem Druck gehalten, der für den Neustart des Motors unter der Bedingung der reduzierenden Leerlaufsteuerung erforderlich ist, selbst wenn ein Schaltventil in einem Rückführkanal vorgesehen ist, um während des reduzierenden Leerlaufs einen Kraftstoffabfluss zu vermeiden.
Die vorliegende Erfindung erfolgte angesichts der obigen Umstände, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffdrucksteuervorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, einen Verbrennungsmotor rasch wieder neu aus dem Zustand eines reduzierenden Leerlaufs zu starten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in dem Falle, in dem die Abflussmenge des Kraftstoffs einen vorgegebenen spezifizierten Wert überschreitet, wenn ein Zustand mit reduzierendem Leerlauf besteht, der Common-Rail-Druck bei abgestelltem Motor größer eingestellt als der Common-Rail-Zielrestdruck bei einer Kraftstoffabflussmenge, die geringer ist als der vorgegebene Wert.
Dadurch kann selbst in dem Falle, dass die Kraftstoffabflussmenge aufgrund ihrer Streuung oder ihrer alterungsbedingten Zunahme den spezifizierten Wert überschreitet, der Common-Rail-Druck, wenn der Motor aus dem Zustand einer reduzierenden Leerlaufsteuerung neu gestartet wird, größer eingestellt werden als der Common-Rail-Druck bei in Bezug auf den spezifizierten Wert geringerer Kraftstoffabflussmenge. Somit kann die Kraftstoffeinspritzdüse den Kraftstoff einspritzen, um den Motor aus einem Zustand des reduzierenden Leerlaufs zuverlässig neu zu starten.
Des weiteren wird in dem Falle, dass die Kraftstoffabflussmenge geringer ist als der spezifizierte Wert, der Common-Rail-Druck auf den Common-Rail-Zielrestdruck eingestellt, der höher als der Startdruck. Somit wird, selbst wenn der Common-Rail-Druck aufgrund des Kraftstoffabflusses aus dem Kraftstoffeinspritzsystem während der reduzierenden Leerlaufsteuerung abnimmt, der Common-Rail-Druck zum Zeitpunkt des Motorneustarts hoch gehalten. Dadurch kann die Kraftstoffeinspritzdüse den Kraftstoff für den Neustart des Motors aus dem Zustand des reduzierenden Leerlaufs schnell einspritzen.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung deutlicher, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt, in denen gleiche Teile durch gleiche Bezugszahlen gekennzeichnet sind und in welchen
1 eine schematische Ansicht ist, die ein Kraftstoffeinspritzsystem gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
2 eine Zeittafel ist, die eine Änderung des Common-Rail-Drucks während einer reduzierenden Leerlaufsteuerung zeigt;
3 eine Diagramm ist, das eine Beziehung zwischen Betriebsdauer, Ansaugmenge und Kraftstofftemperatur zeigt;
4 eine Zeittafel ist, die eine Änderung des Common-Rail-Drucks während einer reduzierenden Leerlaufsteuerung zeigt und
5 ein Ablaufdiagramm ist, das eine Drucksteuerungsroutine zeigt, die während einer reduzierenden Leerlaufsteuerung durchgeführt wird.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird basierend auf den Zeichnungen beschrieben. Die 1 zeigt ein Kraftstoffeinspritzsystem 10.
Ein Kraftstoffeinspritzsystem 10 des Speichertyps umfasst eine Kraftstoffversorgungspumpe 16, eine gemeinsame Versorgungsleitung 20, einen Druckfühler 22, ein Druckminderventil 30, eine Kraftstoffeinspritzdüse 40, eine elektronische Steuereinheit (ECU) 50 und eine elektronische Antriebseinheit (EDU) 52. Der Kraftstoff wird in jeden Zylinder eines Vier-Zylinder-Dieselmotors eingespritzt. Es sollte beachtet werden, dass zur Vereinfachung der Erläuterung in 1 nur eine Kraftstoffeinspritzdüse 40 und nur eine Einspritzleitung 202 dargestellt sind.
Der Kraftstofffilter 14 entfernt Fremdstoffe, die im Kraftstoff enthalten sind, den die Kraftstoffversorgungspumpe 16 aus einem Kraftstofftank 12 ansaugt. Die Kraftstoffpumpe 16 ist mit einer (nicht) gezeigten Förderpumpe versehen, die den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 12 ansaugt und den angesaugten Kraftstoff durch eine Zufuhrleitung 200 zur gemeinsamen Versorgungsleitung 20 befördert.
Die Kraftstoffversorgungspumpe 16 ist eine wohlbekannte Kolbenpumpe. Die ECU 50 steuert die einem (nicht gezeigten) Messventil der Kraftstoffversorgungspumpe 16 zugeführte Elektrizität derart, dass die Kraftstoffansaugmenge der Kraftstoffversorgungspumpe 16 ebenfalls gesteuert wird. Die Abgabemenge der Kraftstoffversorgungspumpe 16 hängt von ihrer Ansaugmenge ab. Außerdem kann das Messventil die Kraftstoffabgabemenge steuern.
Die gemeinsame Versorgungsleitung 20 sammelt den durch die Kraftstoffversorgungspumpe 16 heran gepumpten, unter Druck stehenden Kraftstoff und hält den Kraftstoffdruck auf einem dem Betriebszustand des Motors entsprechenden, spezifizierten hohen Druck. Der Kraftstoff wird durch die Einspritzleitung 202 in die Kraftstoffeinspritzdüse 40 eingeleitet. Der Druckfühler 22 gibt Signale aus, die den Kraftstoffdruck in der gemeinsamen Versorgungsleitung 20 anzeigen. Dieser Druck in der gemeinsamen Versorgungsleitung 20 wird als Common-Rail-Druck bezeichnet.
Das Druckminderventil 30 ist ein elektromagnetisches Ventil, das den Kraftstoff in der gemeinsamen Versorgungsleitung 20 zur Rückführleitung 204 entlässt. Die Kraftstoffeinspritzdüse 40 ist jeweils jedem Zylinder des Motors zugeordnet und spritzt in der gemeinsamen Versorgungsleitung angesammelten Kraftstoff in jeden Zylinder. Gemäß einem Betriebszustand des Motors führt die Kraftstoffeinspritzdüse 40 eine Mehrfacheinspritzung durch, die während eines einzigen Verbrennungszyklus eine Haupteinspritzung, eine Voreinspritzung und eine Nacheinspritzung umfasst.
Die Kraftstoffeinspritzdüse 40 ist ein wohlbekanntes elektromagnetisches Ventil, das eine Steuerkammer besitzt. Der Druck in der Steuerkammer wird gesteuert, um die Kraftstoffeinspritzmenge einzustellen. Ein elektromagnetischer Antriebsabschnitt der Kraftstoffeinspritzdüse 40 besteht aus einem Piezoaktuator oder einer Magnetspule.
Wenn der Druck in der Steuerkammer der Kraftstoffeinspritzdüse 40 einen festgelegten Wert überschreitet, wird ein Rückdrucksteuerventil 42 geöffnet, um Kraftstoff aus der Steuerkammer in die Rückführleitung 204 zu entlassen. Dadurch wird der Druck in der Steuerkammer der Kraftstoffeinspritzdüse 40 unter dem festgelegten Wert gehalten.
Die ECU 50 besteht hauptsächlich aus einem Mikrocomputer, der eine CPU, ein ROM und ein RAM, einen Flash-Speicher und eine Input/Output-Schnittstelle besitzt.
Die ECU 50 empfängt Ausgangssignale vom Druckfühler 22, einem Kurbelwinkelfühler 60, einem Nockenwinkelfühler 62, einem Fühler 64 für die Position des Fahrpedals und dergleichen. Basierend auf diesen empfangenen Ausgangssignalen steuert die ECU 50 den Motorbetriebszustand.
Der Kurbelwinkelfühler 60 gibt ein dem Drehwinkel der Motorkurbelwelle entsprechendes Impulssignal aus. Auf der Basis der Impulssignale vom Kurbelwinkelfühler 60 ermittelt die ECU 50 die Motordrehzahl.
Der Nockenwinkelfühler 62 gibt ein dem Drehwinkel der Nockenwelle entsprechendes Impulssignal aus. Auf der Basis der Impulssignale vom Kurbelwinkelfühler 60 und dem Nockenwinkelfühler 62 ermittelt die ECU 50 die Motordrehzahl.
Die ECU 50 führt Steuerprogramme aus, die im ROM oder dem Flash-Speicher gespeichert sind. Beispielsweise führt die ECU 50 eine Feedback-Steuerung durch, mit der die Abgabemenge der Kraftstoffversorgungspumpe 16 und die Position des Druckminderventils 30 derart gesteuert werden, dass der aktuelle, vom Druckfühler 22 festgestellte Common-Rail-Druck mit einem Common-Rail-Zieldruck übereinstimmt.
Des weiteren steuert die ECU 50 die Kraftstoffeinspritzmenge, den Einspritzzeitpunkt und das Muster der Mehrfacheinspritzung. Es werden die Voreinspritzung vor der Haupteinspritzung und die Nacheinspritzung nach der Haupteinspritzung durchgeführt. Die ECU 50 gibt Impulssignale als Steuersignale für die Kraftstoffeinspritzung an die EDU 52 aus.
Die EDU 62 ist eine Antriebsvorrichtung, die am Druckminderventil 30, basierend auf dem von der ECU 50 ausgegebenen Steuersignal, einen Antriebsstrom einbringt oder eine Antriebsspannung anlegt.
(Common-Rail-Drucksteuerung)
Wie in 2 gezeigt, wird, wenn ein spezifizierter Zustand eines reduzierenden Leerlaufs hergestellt bzw. eingerichtet ist, eine reduzierende Leerlaufsteuerung durchgeführt, bei der die Kraftstoffeinspritzung von der Einspritzdüse 40 gestoppt wird und der Motor abgestellt wird.
Die ECU 50 führt eine Common-Rail-Drucksteuerung aus, um den Motor während einer Zeitspanne zwischen dem Start der reduzierenden Leerlaufsteuerung und der Beendigung der reduzierenden Leerlaufsteuerung rasch wieder zu starten.
(1) Während der Periode des Motorstopps
Wenn der Zustand des reduzierenden Leerlaufs herbeigeführt wird, schaltet die ECU 50 ein die reduzierende Leerlaufsteuerung anforderndes Flag ein und stellt den Common-Rail-Zielrestdruck ein. Dieser Common-Rail-Zielrestdruck wird größer eingestellt als ein Common-Rail-Zieldruck (anfänglicher Common-Rail-Druck), der dem Neustart des Motors aus dem Zustand des reduzierenden Leerlaufs dient.
Dann, wenn das die reduzierende Leerlaufsteuerung anfordernde Flag eingeschaltet ist, wird die normale Feedback-Steuerung der Kraftstoffversorgungspumpe 16 beendet und eine Pumpenstoppsteuerung durchgeführt, um durch Schließen des Messventils die Ansaugmenge auf Null zu setzen. Das heißt, die Abgabemenge der Kraftstoffversorgungspumpe 16 wird Null.
Zudem ändert die ECU 50 die Steuerung des Druckminderventils 30 von einer Synchronisation mit dem Kurbelwinkel zu einer Zeitsynchronisation, wenn das die reduzierende Leerlaufsteuerung anfordernde Flag eingeschaltet ist. Dann beendet die ECU 50 die Kraftstoffeinspritzung. Wenn die Motordrehzahl geringer wird als ein spezifizierter Wert (beispielsweise 400 U/min), wird das Messventil geöffnet, so dass die Kraftstoffversorgungspumpe 16 den Kraftstoff ansaugt und ihn der gemeinsamen Versorgungsleitung 20 zuführt. In diesem Falle wird die Ansaugmenge der Kraftstoffpumpe 16 durch das Messventil als fester Wert etabliert.
Während der Motor abgeschaltet ist, fördert die Kraftstoffversorgungspumpe 16 den Kraftstoff zur gemeinsamen Versorgungsleitung 20, so dass der Common-Rail-Druck erhöht wird. Wenn der durch den Druckfühler 22 ermittelte aktuelle Common-Rail-Druck den Common-Rail-Zielrestdruck überschreitet, wird auf der Basis des Unterschieds zwischen dem aktuellen Common-Rail-Druck und dem Common-Rail-Zielrestdruck das Druckminderventil 30 geöffnet. Das Druckminderventil 30 wird im Takt der Zeitsynchronisation gesteuert.
Somit wird die Betätigungsfrequenz des Druckminderventils 30 reduziert, wodurch die Lebensdauer des Druckminderventils verlängert wird.
Eine Erregungsperiode des Druckminderventils 30 wird bestimmt auf der Basis des aktuellen Common-Rail-Drucks (Pc) und eines Differenzdrucks Δpc zwischen dem aktuellen Common-Rail-Druck (Pc) und einem Common-Rail-Zielrestdruck. Wenn der Differenzdruck Δpc größer und der Common-Rail-Druck niedriger wird, wird die Erregungsperiode pro einer Öffnungs-/Schließungs-Aktion des Druckminderventils 30 länger, Die maximale Erregungsperiode wird derart eingerichtet, dass die Temperatur des Druckminderventils 30 einen spezifizierten Wert nicht überschreitet.
Während der Periode der Motorabschaltung steuert die ECU 50 das Druckminderventil 30 derart, dass der aktuelle Common-Rail-Druck größer wird als der Common-Rail-Zielrestdruck.
(2) Während des Motorstopps
Wie in 2 gezeigt, schaltet die ECU 50 ein Motorstopp-Flag aus, wenn der Motor vollständig abgeschaltet ist. Weiterhin liefert die Kraftstoffversorgungspumpe 16 keinen Kraftstoff und der Common-Rail-Druck nimmt nicht weiter zu, wenn der Motor vollständig gestoppt ist. Die ECU 50 führt eine Stoppsteuerung durch, bei der ein Messventil der Kraftstoffversorgungspumpe 16 geschlossen wird, so dass der Kraftstoffabfluss aus der Kraftstoffversorgungspumpe 16 so weit wie möglich reduziert wird. Falls die Kraftstoffeinspritzdüse 40 ein Piezoaktuator ist, wird der Kraftstoffabfluss aus der Kraftstoffeinspritzdüse 40 im wesentlichen Null.
Die ECU 50 steuert das Druckminderventil 30 basierend auf dem Differenzdruck Δpc zwischen dem aktuellen Common-Rail-Druck und dem Common-Rail-Zielrestdruck, so dass der Common-Rail-Druck innerhalb eines spezifizierten Bereichs einschließlich des Common-Rail-Zielrestdrucks eingestellt wird. Dadurch wird eine Steuerung des Common-Rail-Restdrucks durch das Druckminderventil 30 vervollständigt.
(3) Beim Motorneustart
(3-1) Vor der Erkennung des Startzylinders
Wenn der Zustand einer reduzierenden Leerlaufsteuerung beendet wird, startet die ECU 50 einen (nicht gezeigten) Anlasser und stellt die Ansaugmenge der Kraftstoffversorgungspumpe 16 auf einen festen Wert für den Neustart des Motors ein.
Es sollte beachtet werden, dass selbst nachdem der Anlasser gestartet wurde, die Kraftstoffeinspritzdüse 40 keinen Kraftstoff einspritzt, bevor nicht die Erkennung des Startzylinders abgeschlossen ist. Die ECU 50 senkt den Common-Rail-Zieldruck vom Common-Rail-Zielrestdruck auf einen Common-Rail-Startdruck, so dass der durch die Einspritzpumpe 40 eingespritzte Kraftstoff in geeigneter Weise zum Start des Motors verbrannt wird, nachdem die Erkennung des Startzylinders vollendet ist. Während die Kraftstoffversorgungspumpe 16 den Kraftstoff zur Versorgungsleitung 20 fördert, wird der Common-Rail-Druck durch das Steuern des Druckminderventils 30 auf den Common-Rail-Startdruck eingestellt.
Falls der Common-Rail-Druck höher ist als der Common-Rail-Startdruck beim Neustart des Motors, wird die Steuerung des Common-Rail-Drucks durch das Druckminderventil 30 fortgesetzt auf der Basis des Druckunterschieds zwischen dem aktuellen Druck und dem Zieldruck, bis die Erkennung des Startzylinders abgeschlossen ist.
Falls der Common-Rail-Druck niedriger ist als der Common-Rail-Startdruck beim Neustart des Motors, führt die ECU 50 keine Steuerung des Common-Rail-Drucks mit dem Druckreduzierventil 30 durch.
(3-2) Nach der Erkennung des Startzylinders
Wenn der Startzylinder auf der Basis von Signalen vom Kurbelwinkelfühler 60 und dem Nokenwinkelfühler 62 ermittelt wurde, schaltet die ECU 50 das die reduzierende Leerlaufsteuerung anfordernde Flag aus und schaltet das Motorstopp-Flag ein. Die ECU 50 befiehlt der Kraftstoffeinspritzdüse 40 Kraftstoff in den Startzylinder einzuspritzen. Dann beendet die ECU 50 die Steuerung des Common-Rail-Drucks für den reduzierenden Leerlauf durch Verwendung des Druckminderventils 30 und startet eine Feedback-Steuerung des Common-Rail-Drucks basierend auf dem Differenzdruck zwischen dem aktuellen Common-Rail-Druck und dem Common-Rail-Zieldruck.
Wenn die Motordrehzahl einen spezifizierten Wert erreicht, ändert die ECU 50 den Common-Rail-Zieldruck von einem Startdruck zu einem Leerlaufdruck. Dann nimmt die Motordrehzahl zu, um die Zielleerlaufdrehzahl zu erreichen.
(Kraftstoffabflussmenge während einer reduzierenden Leerlaufsteuerung)
Wenn der Common-Rail-Restdruck mit dem Druckminderventil 30 vervollständigt ist, erhält die ECU 50 den aktuellen Common-Rail-Druck als einen Startdruck Ps vom Druckfühler 22. Wenn der Zustand der reduzierenden Leerlaufsteuerung aufgehoben ist, erhält die ECU 50 den Common-Rail-Druck als einen Enddruck Pe vom Druckfühler 22. Dieser Enddruck Pe ist ein Common-Rail-Druck zu der Zeit, zu der der Motorneustart durch einen Anlasser erfolgt.
Dann wird eine Abnahmegeschwindigkeit ΔP/ΔT des Common-Rail-Drucks pro Zeiteinheit auf der Basis des Differenzdrucks ΔP zwischen dem Startdruck Ps und dem Enddruck Pe und einer abgelaufenen Zeit ΔT berechnet. Die Druckabnahmegeschwindigkeit ΔP/ΔT des Common-Rail-Drucks ändert sich mit dem Alter der das Kraftstoffeinspritzsystem 10 bildenden Teile.
Wenn die Druckabnahmegeschwindigkeit ΔP/ΔT eine Bezugsabnahmegeschwindigkeit überschreitet, stellt die ECU 50 fest, dass eine Kraftstoffabflussmenge „Qleak” aus dem Kraftstoffeinspritzsystem 10 einen vorgegebenen Wert überschreitet. Die Bezugsabnahmegeschwindigkeit wird basierend auf einer anfänglichen Kraftstoffabflussmenge des Kraftstoffeinspritzsystems 10 festgestellt.
Wenn die Kraftstoffabflussmenge „Qleak” einen vorgegebenen Wert überschreitet, stellt die ECU 50 fest, dass der Common-Rail-Druck geringer ist als der Start-Druck, der für den Neustart des Motors erforderlich ist. Weil die Erhöhung des Common-Rail-Drucks auf den Startdruck erforderlich ist, kann der Motor nicht zuverlässig aus dem Zustand des reduzierenden Leerlaufs gestartet werden.
In einem solchen Falle, wenn in einem folgenden Arbeitsspiel ein Zustand der reduzierenden Leerlaufs eingerichtet wird, führt die ECU 50 wenigstens die eine einer Steuerung der Zunahme des Einschaltverhältnisses (duty ratio increase control) und einer Steuerung der Zunahme der Förderperiode durch, so dass der Common-Rail-Druck bei gestopptem Motor größer eingestellt wird als der Common-Rail-Zielrestdruck dann, wenn die Kraftstoffabflussmenge „Qleak” geringer ist als der vorgegebene Wert (siehe die unterbrochene Linie 300 in 2).
Es sollte beachtet werden, dass die Zeitspanne zwischen dem Start des Motors und dem Abschaltens des Motors als „Arbeitsspiel” bezeichnet wird.
(Steuerung der Zunahme des Einschaltverhältnisses)
Falls die Kraftstoffabflussmenge „Qleak” den vorgegebenen Wert überschreitet, wenn der Zustand des reduzierenden Leerlaufs beim folgenden Arbeitsspiel eingerichtet wird, erhöht die ECU 50 ein beim Messventil angewandtes Einschaltverhältnis mehr als ein ,Einschaltverhältnis, das eingerichtet wird, falls die Kraftstoffabflussmenge „Qleak” geringer ist als der vorgegebene Wert.
Wenn das Einschaltverhältnis erhöht wird, wird die Ansaugmenge der Kraftstoff versorgungspumpe 16 erhöht, so dass die Abgabemenge (Pumpgeschwindigkeit) der Kraftstoffpumpe 16 pro Zeiteinheit ebenfalls erhöht wird. Wie in 3 gezeigt, speichert die ECU 50 eine Beziehung zwischen dem Einschaltverhältnis, der Ansaugmenge und der Kraftstofftemperatur.
Basierend auf der durch die Druckabnahmegeschwindigkeit dargestellten Kraftstoffabflussmenge „Qleak” berechnet die ECU 50 eine erforderliche Abgabemenge (Pumpgeschwindigkeit) der Kraftstoffversorgungspumpe 16, die zur Steigerung des Common-Rail-Drucks nötig ist, wenn der Motor abgeschaltet ist. Außerdem berechnet die ECU 50 basierend auf der berechneten Abgabemenge der Kraftstoffversorgungspumpe 16 eine notwendige Ansaugmenge der Kraftstoffpumpe 16. Dann wird das Einschaltverhältnis zur Steuerung des Messventils von der Tafel basierend auf der Ansaugmenge und der Kraftstofftemperatur erhalten.
Die Kraftstoffversorgungspumpe 16 wird auf der Basis des obigen Einschaltverhältnisses derart gesteuert, dass die Abgabemenge der Kraftstoffversorgungspumpe 16 pro Zeiteinheit erhöht wird. Falls die Kraftstoffabflussmenge „Qleak” den vorgegebenen spezifizierten Wert „Qr” überschreitet, bis der Common-Rail-Druck den Zieldruck erreicht, kann das Einschaltverhältnis um 5% gegenüber einem Einschaltverhältnis erhöht werden, falls die Kraftstoffabflussmenge „Qleak” geringer ist als der spezifizierte Wert „Qr”.
Falls die Kraftstoffabflussmenge „Qleak” den spezifizierten Wert „Qr” überschreitet, und der Motor abgeschaltet wird, wie dies durch eine durchgehende Linie 310 in 2 gezeigt ist, kann der Common-Rail-Druck stärker erhöht werden als der Common-Rail-Druck P0 eines Falles, in welchem die Kraftstoffabflussmenge „Qleak” geringer ist als der spezifizierte Wert „Qr”.
(Steuerung zur Verlängerung der Förderperiode)
Wenn die Kraftstoffabflussmenge „Qleak” den vorgegebenen spezifizierten Wert „Qr” überschreitet, schaltet die ECU 50 das der reduzierenden Leerlaufsteuerung zugeordnete Flag ein und führt eine Stopp-Steuerung durch, bei der die Ansaugmenge der Kraftstoffversorgungspumpe 16, wie in 4 gezeigt, Null wird. Dann öffnet die ECU 50 das Messventil frühzeitig, so dass der Startzeitpunkt der Ansaugsteuerung der Kraftstoffversorgungspumpe 16 vorverlegt wird.
Beispielsweise wird, wie in 4 gezeigt, die Motordrehzahl (NE), bei der die Ansaugsteuerung gestartet wird, von NE1 (400 U/min) auf NE2 (600 U/min) erhöht, so dass die Kraftstoffversorgungspumpe 16 früher mit der Förderung beginnt. Als Ergebnis wird die Förderperiode der Kraftstoffversorgungspumpe 16 verlängert, so dass die in die gemeinsame Versorgungsleitung 20 eingebrachte Kraftstoffmenge erhöht wird.
Falls die Kraftstoffabflussmenge „Qleak” den spezifizierten Wert „Qr” überschreitet, wenn der Zustand der reduzierenden Leerlaufsteuerung beim nächsten Arbeitsspiel eingerichtet und der Motor abgeschaltet wird, wie dies in 4 durch eine durchgehende Linie 312 dargestellt ist, kann der Common-Rail-Druck mehr erhöht werden als der Common-Rail-Druck P0 in dem Falle, in dem die Kraftstoffabflussmenge „Qleak” geringer als der spezifizierte Wert „Qr” ist.
Sowohl die Steuerung zur Erhöhung des Einschaltverhältnisses als auch die Steuerung zur Verlängerung der Förderperiode können ausgeführt werden, um die Kraftstoffmenge sicherzustellen, wodurch die Kraftstoffabflussmenge „Qleak” kompensiert wird.
Falls die Kraftstoffmenge nur durch Ausführung der Steuerung zur Erhöhung des Einschaltverhältnisses sichergestellt wird, wird die Steuerung zur Erhöhung des Einschaltverhältnisses am Anfang durchgeführt. Dann, wenn die Kraftstoffmenge weiter unzureichend ist, wird die Steuerung zur Verlängerung der Förderperiode zusätzlich durchgeführt. Ein solcher Befehl zur Durchführung der Steuerung erfolgt vorzugsweise bei folgenden Situationen.
Das heißt,

(1) falls die Startperiode der Ansaugsteuerung vorverlegt wird, um die Kraftstofförderperiode zu verlängern, wird der Zustand des reduzierenden Leerlaufs eingerichtet und einige Steuerungen, die vor dem Abstellen des Motors durchgeführt werden sollten, können nicht durchgeführt werden.

Beispielsweise werden, falls die Ansaugperiode der Kraftstoffversorgungspumpe 16 gestartet wird, Diagnosen des Messventils und des Druckminderventils 30 durchgeführt. Deshalb sollte vermieden werden, dass eine Zeitspanne zwischen der Einrichtung des Zustands des reduzierenden Leerlaufs und dem Start des Ansaugsteuerung verkürzt wird.

(2) falls die Startperiode der Ansaugsteuerung vorverlegt wird, startet die Kraftstoffversorgungspumpe 16 zur Ausgabe des Kraftstoffs, bevor die Kraftstoffeinspritzung nicht vollendet ist. Es ist wahrscheinlich, dass das die Kraftstoffeinspritzdüse 40 eine nicht erforderliche Kraftstoffeinspritzung ausführt.
(3) Wenn der Motor sich im abgeschalteten Zustand befindet, nimmt die Motordrehzahl mit Streuung ab. Wenn die Motordrehzahl höher ist, ist die Streuung größer. Somit wird die Streuung bei der Motordrehzahl groß, wenn die Kraftstoffversorgungspumpe 16 die Ansaugung bei einer hohen Motordrehzahl beginnt. Die Ansaugmenge und die Abgabemenge der Kraftstoffversorgungspumpe 16 ändern sich weitgehend, wodurch die Zunahme des Common-Rail-Drucks sich in breitem Umfang ändert.

Falls die Kraftstoffabflussmenge „Qleak” den spezifizierten Wert „Qr” überschreitet, ist es unnötig, den Common-Rail-Druck durch das Druckminderventil 30 zu reduzieren. Somit wird der Common-Rail-Druck nur dadurch erhöht, dass die Abgabemenge der Kraftstoffversorgungspumpe 16 erhöht wird.
Weil der Kraftstoff in der gemeinsamen Versorgungsleitung 20 nicht über das Druckreduzierventil 30 in den Kraftstofftank 12 zurückgeleitet wird, kann verhindert werden, dass der Kraftstoff im Kraftstofftank 12 verdampft.
(Routine zur Steuerung des Common-Rail-Drucks)
Auf die 5 Bezug nehmend wird eine Routine zur Common-Rail-Druck-steuerung beschrieben, die die ECU 50 während der reduzierenden Leerlaufsteuerung durchführt. Diese Routine wird durchgeführt, wenn die reduzierende Leerlaufsteuerung eingerichtet ist.
Bei S400 stellt die ECU 50 fest, ob zu der Zeit, zu der die reduzierende Leerlaufsteuerung erfolgt, die Kraftstoffabflussmenge „Qleak” den spezifizierten Wert „Qr” überschreitet. Wenn die Antwort beim Schritt S400 NEIN ist, schreitet das Verfahren zum Schritt S402 fort, bei welchem die Kraftstoffversorgungspumpe 16 den Kraftstoff in die gemeinsamen Versorgungsleitung 20 ausgibt und das Druckminderventil 30 derart gesteuert wird, dass der Common-Rail-Druck auf den Common-Rail-Zielrestdruck eingestellt wird.
Wenn die Antwort beim Schritt S400 JA ist, schreitet das Verfahren zum Schritt S404 fort, bei welchem die ECU 50 auf der Basis eines EIN-AUS-Zustandes des den anfordernden Flags feststellt, ob ein Zustand der Anforderung des reduzierenden Leerlaufs hergestellt ist. Wenn die Antwort beim Schritt S404 NEIN ist, beendet die ECU 50 die Routine.
Wenn die Antwort beim Schritt S404 JA ist, schreitet das Verfahren zum Schritt S406 fort, bei welchem die ECU 50 einen Zielwert der Drucksteigerung des Common-Rail-Drucks auf der Basis der Kraftstoffabflussmenge „Qleak” berechnet, so dass der Startdruck für den Neustart des Motors aus dem Zustand des reduzierenden Leerlaufs sichergestellt werden kann. Während der reduzierenden Leerlaufsteuerung wird der Common-Rail-Druck bis zum berechneten Zielwert erhöht. Dann schreitet das Verfahren zum Schritt S408 fort, bei dem die ECU 50 die Ansaugmenge der Kraftstoffversorgungspumpe 16 berechnet und auf der Basis der in 3 gezeigten Tafel eine Zunahme des dem Messventil zugewiesenen Einschaltverhältnisses berechnet. Es sollte beachtet werden, dass der Common-Rail-Druck niemals durch Steuerung des Druckminderventils 30 abgesenkt wird.
Dann schreitet das Verfahren zum Schritt S410 fort. Falls das berechnete Einschaltverhältnis den oberen Grenzwert überschreitet, wird der obere Grenzwert als das dem Messventil zugewiesene Einschaltverhältnis festgelegt. Falls das berechnete Einschaltverhältnis den oberen Grenzwert nicht überschreitet, wird dieses berechnete Einschaltverhältnis dem Messventil zugewiesen.
Beim Schritt S412 und beim Schritt S414 steuert die ECU das Messventil mit dem beim Schritt S410 erhaltenen Einschaltverhältnis bis eine spezifizierte Ansaugperiode abgelaufen ist und der Motor gemäß der reduzierenden Leerlaufsteuerung abgestellt wird. Dadurch wird, wie durch eine durchgezogene Linie 310 in 2 gezeigt ist, der Common-Rail-Druck bei abgestelltem Motor größer als der Common-Rail-Zielrestdruck bei gegenüber dem vorgegebenen Wert „Qr” geringerer Kraftstoffabflussmenge „Qleak”.
Die ECU 50 speichert den Common-Rail-Druck vor der Steuerung des Messventils mit dem beim Schritt S410 erhaltenen. Wenn die spezifizierte Ansaugperiode abgelaufen ist (JA beim Schritt S414), schreitet das Verfahren zum Schritt S416 fort, bei welchem die ECU 50 eine aktuelle Zunahme des Common-Rail-Drucks berechnet.
Dann schreitet das Verfahren zum Schritt S418 fort, bei dem die ECU 50 ermittelt, ob der aktuelle Druckanstieg größer ist als eine Zunahme des Zieldrucks. Wenn die Antwort beim Schritt S418 NEIN ist, schreitet das Verfahren zum Schritt S420 fort, bei dem die ECU 50 ermittelt, ob das Einschaltverhältnis größer ist als der obere Grenzwert oder diesem gleich.
Wenn beim Schritt S420 die Antwort NEIN ist, stellt der Computer fest, dass die aktuelle Ansaugmenge der Kraftstoffversorgungspumpe 16 relativ zu der aus der Tafel erhaltenen Einschaltverhältnis für das Erreichen der Zieldrucksteigerung unzureichend ist.
Das Verfahren schreitet zum Schritt S422 fort, bei dem die ECU 50 die in 3 gezeigte Tafel derart korrigiert, dass das Einschaltverhältnis relativ zur Ansaugmenge erhöht wird.
Wenn die Antwort beim Schritt S420 JA ist, stellt die ECU 50 fest, dass das Einschaltverhältnis nicht weiter erhöht werden kann. Das Verfahren schreitet zum Schritt S424 fort, bei dem gespeichert wird, dass die Ansaugperiode beim Schritt S414 der folgenden Routine zu verlängern ist.
Um die Ansaugperiode zu verlängern, beginnt das Messventil die Ansaugsteuerung und die Motordrehzahl wird erhöht, wenn die Kraftstoffversorgungspumpe 16 beginnt, Kraftstoff abzugeben. Beispielsweise wird die Motordrehzahl, bei der die Ansaugsteuerung gestartet wird, von 400 U/min auf 600 U/min erhöht. Dadurch wird der Startzeitpunkt, zu dem die Kraftstoffversorgungspumpe 16 die Kraftstoffabgabe startet, vorverlegt.
Wenn beim Schritt S418 die Antwort JA ist, stellt die ECU 50 fest, dass durch das aktuelle Einschaltverhältnis eine ausreichende Kraftstoffabgabemenge gesichert ist. Dieses aktuelle Einschaltverhältnis wird beim Schritt S426 in einem Speicher gespeichert.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird in dem Falle, dass die Kraftstoffabflussmenge „Qleak” während der Steuerung den spezifizierten Wert „Qr” überschreitet, wenn beim folgenden Arbeitsspiel die reduzierende Leerlaufsteuerung eingerichtet ist, der Common-Rail-Druck zum Zeitpunkt der Motorabschaltung größer eingestellt als der Common-Rail-Zielrestdruck zu dem Zeitpunkt, an dem die Kraftstoffabflussmenge „Qleak” geringer ist als der vorgegebene Wert „Qr”.
Dadurch kann, selbst wenn die Kraftstoffabflussmenge „Qleak” aufgrund der Streuung der Kraftstoffabflussmenge „Qleak” oder der im Laufe der Zeit zunehmenden Kraftstoffabflussmenge „Qleak” den spezifizierten Wert „Qr” überschreitet, der Common-Rail-Druck zum Zeitpunkt des Neustarts des Motors größer eingestellt werden als der Common-Rail-Druck zum Zeitpunkt, an dem die Kraftstoffabflussmenge „Qleak” geringer ist als der spezifizierte Wert „Qr”. Somit kann die Kraftstoffeinspritzdüse 40 den Kraftstoff aus einem Zustand des reduzierenden Leerlaufs heraus zuverlässig zum Neustart des Motors einspritzen.
Des Weiteren wird, falls die Kraftstoffabflussmenge „Qleak” geringer ist als der spezifizierte Wert „Qr”, der Common-Rail-Druck auf den Common-Rail-Zielrestdruck eingestellt, der höher ist als der Startdruck. Somit wird, selbst wenn der Common-Rail-Druck aufgrund des Kraftstoffabflusses aus dem Kraftstoffeinspritzsystem 10 während der reduzierenden Leerlaufsteuerung absinkt, der Common-Rail-Druck zur Zeit des Neustarts des Motors hoch gehalten. Die Kraftstoffeinspritzdüse 40 kann zum Neustart des Motors den Kraftstoff zuverlässig aus einem Zustand des reduzierenden Leerlaufs heraus einspritzen.
Bei der obigen Ausführungsform entspricht die ECU 50 einem Steuermittel für den Kraftstoffdruck und einem Mittel zur Feststellung des Kraftstoffabflusses, Insbesondere entspricht die Verfahrensweise bei den Schritten S400–S426 dem Steuermittel für den Kraftstoffdruck und die Verfahrensweise beim Schritt S400 dem Mittel zur Feststellung des Kraftstoffabflusses.
(Andere Ausführungsform)
Falls die Kraftstoffabflussmenge „Qleak” den spezifizierten Wert „Qr” überschreitet, kann, falls die Überschussmenge klein ist, der Common-Rail-Druck dadurch hoch gehalten werden, dass das Druckminderventil 30 nicht betrieben wird.
Weiter kann in dem Falle, in welchem die Kraftstoffabflussmenge „Qleak” geringer ist als der spezifizierte Wert „Qr”, der Common-Rail-Druck nur durch die Steuerung der Abgabemenge der Kraftstoffversorgungspumpe 16 auf den Common-Rail-Zielrestdruck eingestellt werden.
Das Messventil kann die Abgabemenge der Kraftstoffversorgungspumpe 16 steuern. Das heißt, die Pumpgeschwindigkeit der Kraftstoffversorgungspumpe 16 kann durch Einstellung von deren Abgabemenge oder deren Ansaugmenge gesteuert werden.
Auch ist es wahrscheinlich, dass die Kraftstoffabflussmenge „Qleak” zeitweilig den spezifizierten Wert „Qr” überschreitet. Beispielsweise wird in dem Falle, in welchem in einen Dichtungsabschnitt gelangte Fremdkörper die Dichtungsfähigkeit beeinträchtigen, die Dichtungsfähigkeit wiedergewonnen, indem die eingedrungenen Fremdkörper aus dem Dichtungsabschnitt entfernt werden.
Nimmt man eine solche Situation an, wird, falls die Kraftstoffabflussmenge „Qleak” den spezifizierten Wert „Qr” überschreitet, wenn der Zustand des reduzierenden Leerlaufs in den folgenden zehn Arbeitsspielen eingerichtet wird, der Common-Rail-Druck bei abgeschaltetem Motor größer eingestellt als der Common-Rail-Zielrestdruck für den Fall, dass die Kraftstoffabflussmenge „Qleak” geringer ist als der spezifizierte Wert „Qr”. Nach zehn Arbeitsspielen wird, wenn der Zustand des reduzierenden Leerlaufs eingerichtet ist, der Common-Rail-Druck normal gesteuert, um der Common-Rail-Zielrestdruck zu sein.
Falls die Kraftstoffabflussmenge zeitweilig wie oben beschrieben ist, kann der Common-Rail-Druck auf den für den Neustart des Motors erforderlichen Wert dadurch erhöht werden, dass die normale Steuerung durchgeführt wird, bei der der Common-Rail-Druck auf den Common-Rail-Zielrestdruck eingestellt wird.
Bei den obigen Ausführungsformen führt die ECU 50 die Steuerprogramme zur Durchführung jeder der Funktionen aus. Wenigstens eine der Funktionen kann durch eine Schaltungsausgestaltung an Stelle eines Steuerprogramms ausgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben erwähnte Ausführungsform beschränkt und kann auf verschiedene Ausführungsformen angewandt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006-161716 A [0002, 0004]

Claims

Kraftstoffdrucksteuervorrichtung fit ein Kraftstoffeinspritzsystem, das eine gemeinsame Versorgungsleitung (common rail) (20) umfasst, in der Kraftstoff angesammelt wird; eine Kraftstoffversorgungspumpe (16), die Kraftstoff in die gemeinsame Versorgungsleitung einbringt und eine Kraftstoffeinspritzdüse (40), die den in der gemeinsamen Versorgungsleitung angesammelten Kraftstoff in einen Zylinder eines Verbrennungsmotors einspritzt; wobei die Kraftstoffdrucksteuervorrichtung aufweist: ein Kraftstoffdrucksteuermittel (50) zur Steuerung eines Drucks in der gemeinsamen Versorgungsleitung (20); und ein Mittel (50) zur Ermittlung einer Kraftstoffabflussmenge (Qleak) zu einer Zeit nach der Einstellung des Drucks in der gemeinsamen Versorgungsleitung auf einen Common-Rail-Zielrestdruck, der höher ist als ein Common-Rail-Startdruck zum Starten des Verbrennungsmotors, wobei, falls die durch das Mittel zur Ermittlung einer Kraftstoffabflussmenge (Qleak) festgestellte Kraftstoffabflussmenge (Qleak) einen vorgegebenen, spezifizierten Wert (Qr) überschreitet, wenn ein Zustand der reduzierenden Leerlaufsteuerung hergestellt ist, das Kraftstoffdrucksteuermittel den Common-Rail-Druck bei abgestelltem Verbrennungsmotor größer einstellt als den Common-Rail-Zielrestdruck bei einer Kraftstoffabflussmenge (Qleak) geringer als der vorgegebene Wert.
Kraftstoffdrucksteuervorrichtung nach Anspruch 1, weiter aufweisend: ein Druckminderventil (30), das nach einer öffnenden Erregung den Kraftstoff in der gemeinsamen Versorgungsleitung zur Reduzierung des Common-Rail-Drucks abgibt, wobei falls die Kraftstoffabflussmenge den spezifizierten Wert nicht überschreitet, wenn der Zustand der reduzierenden Leerlaufsteuerung hergestellt ist, das Kraftstoffdrucksteuermittel die Kraftstoffversorgungspumpe (16) und das Druckminderventil (30) derart steuert, dass der Common-Rail-Druck auf den Common-Rail-Zielrestdruck eingestellt wird, und falls die Kraftstoffabflussmenge den spezifizierten Wert überschreitet, wenn der Zustand der reduzierenden Leerlaufsteuerung hergestellt ist, das Kraftstoffdrucksteuermittel nur die Kraftstoffversorgungspumpe (16) steuert.
Kraftstoffdrucksteuervorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Kraftstoffversorgungspumpe (16) mit einem Messventil versehen ist, das die Pumpgeschwindigkeit der Kraftstoffversorgungspumpe einstellt, und, falls die Kraftstoffabflussmenge den spezifizierten Wert überschreitet, wenn der Zustand der reduzierenden Leerlaufsteuerung hergestellt ist, das Kraftstoffdrucksteuermittel die Pumpgeschwindigkeit pro Zeiteinheit bei der Kraftstoffversorgungspumpe relativ zur Pumpgeschwindigkeit pro Zeiteinheit bei einer den spezifizierten Wert nicht überschreitenden Kraftstoffabflussmenge erhöht wird.
Kraftstoffdrucksteuervorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher falls die Kraftstoffabflussmenge den spezifizierten Wert überschreitet, wenn der Zustand der reduzierenden Leerlaufsteuerung hergestellt ist und die Pumpgeschwindigkeit pro Zeiteinheit unzureichend ist, das Kraftstoffdrucksteuermittel das Messventil derart steuert, dass die Kraftstoffversorgungspumpe beginnt, den Kraftstoff früher abzugeben als wenn die Kraftstoffabflussmenge den spezifizierten Wert nicht überschreitet.
Kraftstoffdrucksteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei welcher die Kraftstoffversorgungspumpe mit einem Messventil versehen ist, das die Pumpgeschwindigkeit der Kraftstoffversorgungspumpe einstellt, und, falls die Kraftstoffabflussmenge den spezifizierten Wert überschreitet, wenn der Zustand der reduzierenden Leerlaufsteuerung hergestellt ist, das Kraftstoffdrucksteuermittel das Messventil derart steuert, dass die Kraftstoffversorgungspumpe beginnt, den Kraftstoff früher abzugeben als wenn die Kraftstoffabflussmenge den spezifizierten Wert nicht überschreitet.