DE102011052138B4

DE102011052138B4 - Steuervorrichtung für Druckreduzierungsventile

Info

Publication number: DE102011052138B4
Application number: DE102011052138.0A
Authority: DE
Inventors: Masakazu Sakata
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-08-18
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2019-12-12
Anticipated expiration: 2031-07-27
Also published as: US20120042853A1; DE102011052138A8; US8789511B2; JP2012041848A; JP5195842B2; CN102374054B; CN102374054A; DE102011052138A1

Abstract

Steuervorrichtung für ein Druckreduzierungsventil für ein Kraftstoffeinspritzungssystem, welches mit einem Sammler (42), der Kraftstoff, der von einer Kraftstoffpumpe (41) zu einem Kraftstoffinjektor (10) zugeführt wird, ansammelt; einem Druckreduzierungsventil (43), das einen inneren Kraftstoffdruck im Sammler (42) reduziert; und einem Kraftstoffdrucksensor (20), der einen Kraftstoffdruck in einer Kraftstoffzuführpassage vom Sammler (42) zur Einspritzöffnung (11b) des Kraftstoffinjektors (10) erfasst, vorgesehen ist, wobei die Steuervorrichtung einen Betrieb des Druckreduzierungsventils (43) derart steuert, dass der innere Kraftstoffdruck im Sammler (42) mit einem Sollkraftstoffdruck übereinstimmt und die Steuervorrichtung ferner aufweist:
eine Kraftstoffdruckveränderungserfassungseinrichtung (S20, S30) zum Erfassen eines Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkts, bei welchem ein Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors (20) aufgrund eines Öffnungsbetriebes oder eines Schließbetriebes des Druckreduzierungsventils (43) verändert wird, und
eine Antwortverzögerungszeitberechnungseinrichtung (S24, S32) zum Berechnen einer Antwortverzögerungszeit von einer Zeit, wenn ein Befehlssignal ausgegeben wird, bis zu einer Zeit, wenn das Druckreduzierungsventil (43) das Öffnen oder das Schließen startet, basierend auf einem Befehlszeitpunkt, in welchem das Befehlssignal ausgegeben wird, um das Druckreduzierungsventil (43) zu öffnen oder zu schließen, und dem Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkt, der durch die Kraftstoffdruckveränderungserfassungseinrichtung erfasst wird, wobei
der Kraftstoffdrucksensor (20) für eine Mehrzahl von Kraftstoffzuführpassagen vorgesehen ist, deren Pfadlänge sich voneinander unterscheidet, und die Steuervorrichtung ferner aufweist:
eine Zeitunterschiedberechnungseinrichtung (S21) zum Berechnen eines Zeitunterschieds zwischen den Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkten, die durch die Kraftstoffdrucksensoren erfasst werden;
eine Übertragungsgeschwindigkeitsberechnungseinrichtung (S22) zum Berechnen einer Kraftstoffdruckübertragungsgeschwindigkeit in der Kraftstoffzuführpassage basierend auf dem Zeitunterschied; und
eine Übertragungsverzögerungsberechnungseinrichtung (S23) zum Berechnen einer Übertragungsverzögerungszeit von einer Zeit, wenn das Druckreduzierungsventil (43) geöffnet oder geschlossen wird, bis zu der Zeit des Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkts, wobei
die Antwortverzögerungszeitberechnungseinrichtung (S24, S32) die Antwortverzögerungszeit durch Subtrahieren der Übertragungsverzögerungszeit von einer festgelegten Zeit, welche einer Zeitdauer vom Befehlszeitpunkt bis zum Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkt entspricht, berechnet.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung, welche den Betrieb eines Druckreduzierungsventils steuert. Das Druckreduzierungsventil reduziert Kraftstoffdruck in einem Sammler.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Für gewöhnlich ist in einem Kraftstoffeinspritzungssystem für eine Verbrennungsmaschine Kraftstoff, der von einer Kraftstoffpumpe zugeführt wird, in einer Common-Rail (Sammler) angesammelt, und wird anschließend an jedem Kraftstoffinjektor zugeführt. Die JP-2008-274842A beschreibt, dass ein Druckreduzierungsventil geöffnet wird, um den Kraftstoffdruck in der Common-Rail zu reduzieren, wenn der Kraftstoffdruck in der Common-Rail einen Solldruck überschreitet. Wenn der Kraftstoffdruck in der Common-Rail kleiner oder gleich als der Solldruck wird, wird das Druckreduzierungsventil geschlossen.
Allerdings liegt ein Zeitunterschied (Antwortverzögerungszeit) von der Zeit, wenn ein Befehlssignal erzeugt wird, um das Druckreduzierungsventil zu öffnen oder zu schließen, bis zu der Zeit, wenn das Druckreduzierungsventil tatsächlich betrieben wird, vor. Somit ist es erforderlich, das Druckreduzierungsventil hinsichtlich dieses Zeitunterschieds zu steuern. Ein Verfahren zum genauen Erfassen der Antwortverzögerungszeit ist im Stand der Technik jedoch noch nicht vorgeschlagen worden.
Die DE 10 2008 042 412 A1 offenbart ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem, das mit einer Common-Rail, einer Kraftstoffpumpe und einem Injektor ausgerüstet ist. Die Kraftstoffpumpe hat eine Vielzahl von Kraftstoffsystemen. Ein Drucksensor ist an einem Kraftstoffeinlass des Injektors vorgesehen. Wenn die Kraftstoffpumpe Kraftstoff zu jedem der Kraftstoffpumpsysteme zuführt, erfasst eine ECU eine Veränderung in einem Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffdurchgang zwischen der Kraftstoffpumpe und dem Injektor. Basierend auf der erfassten Kraftstoffdruckveränderung berechnet die ECU eine Pumpeigenschaft bzw. Pumpcharakteristik mit Hinblick auf jedes der Kraftstoffpumpsysteme.
In der EP 1 900 930 B1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung für ein Druckverringerungsventil zur Verringerung des Kraftstoffdrucks in einer gemeinsamen Kraftstoffleitung offenbart. Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Steuervorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Verzögerungszeit zum Öffnen eines Druckminderventils zu kompensieren, da eine elektronische Steuereinheit ein Befehlssignal zum Ansteuern des Druckminderventils sendet, um Hochdruckkraftstoff abzugeben in eine Kraftstoffsammelvorrichtung eines Kraftstoffeinspritzsystems für den Verbrennungsmotor. Die Verzögerungszeit-Steuervorrichtung zum Öffnen eines Druckminderventils weist ein Potenzial zum Vermeiden eines Überschwingungsphänomens auf, bei dem ein tatsächlicher Kraftstoffdruck, der in der Kraftstoffakkumulationsvorrichtung angesammelt ist, einen Zielwert des Kraftstoffdrucks während der Erhöhung des Kraftstoffdrucks der Kraftstoffakkumulationsvorrichtung überschreitet.
Die EP 2 031 228 B1 offenbart ein Kraftstoffeinspritzsystem vom Common-Rail-Typ eines Motors, das Folgendes umfasst: eine Common-Rail zum Speichern und Halten von Hochdruckkraftstoff; eine Kraftstoffpumpe zum Druckzuführen von Kraftstoff zu der gemeinsamen Schiene; und eine Einspritzeinrichtung zum Einspritzen des in der Common-Rail gesammelten und gehaltenen Hochdruckkraftstoffs. Ein Drucksensor ist in einer Kraftstoffansaugöffnung des Injektors angeordnet. Eine ECU erfasst sequentiell einen Kraftstoffdruck, der variiert wird, wenn der Injektor den Kraftstoff einspritzt, und erfasst sequentiell einen Kraftstoffdruck, der variiert wird, wenn die Kraftstoffpumpe den Kraftstoff unter Druck zuführt. Wenn der Injektor den Kraftstoff einspritzt, berechnet die ECU den Einspritzdruck anhand der Erfassungswerte dieser Drücke und berechnet die Einspritzcharakteristiken des Injektors auf der Grundlage des Einspritzdrucks.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorstehenden Problematik gemacht, wobei es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Steuervorrichtung für ein Druckreduzierungsventil vorzusehen, welche das genaue Erfassen einer Antwortverzögerungszeit eines Druckreduzierungsventils und das genaue Steuern des Kraftstoffdrucks in einem Sammler ermöglicht.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Steuervorrichtung für ein Druckreduzierungsventil für ein Kraftstoffeinspritzungssystem vorgesehen, welches mit einem Sammler (42), der Kraftstoff ansammelt, welcher von einer Kraftstoffpumpe (41) zu einem Kraftstoffinjektor (10) zugeführt wird, einem Druckreduzierungsventil (43), das einen inneren Kraftstoffdruck im Sammler (42) reduziert, und einem Kraftstoffdrucksensor (20), der einen Kraftstoffdruck in einer Kraftstoffzuführpassage vom Sammler (42) zur Einspritzöffnung (11b) des Kraftstoffinjektors (10) erfasst, vorgesehen ist.
Die Steuervorrichtung steuert den Betrieb des Druckreduzierungsventils (43) derart, dass der innere Kraftstoffdruck im Sammler (42) mit einem Sollkraftstoffdruck übereinstimmt. Die Steuervorrichtung enthält: eine Kraftstoffdruckveränderungserfassungseinrichtung (S20, S30) zum Erfassen eines Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkts, bei welchem ein Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors (20) aufgrund eines Öffnungsbetriebs oder eines Schließbetriebs des Druckreduzierungsventils (43) verändert wird; und eine Antwortverzögerungszeitberechnungseinrichtung (S24, S32) zum Berechnen einer Antwortverzögerungszeit von einer Zeit, wenn ein Befehlssignal ausgegeben wird, bis zu einer Zeit, wenn das Druckreduzierungsventil (43) das Öffnen oder Schließen startet, basierend auf einem Befehlszeitpunkt, bei welchem das Befehlssignal ausgegeben wird, um das Druckreduzierungsventil (43) zu öffnen oder zu schließen, und dem Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkt, der durch die Kraftstoffdruckveränderungserfassungseinrichtung erfasst wird.
Da der Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkt und die Antwortverzögerungszeit des Druckreduzierungsventils stark miteinander korrelieren, kann die Antwortverzögerungszeit mit einer hohen Genauigkeit basierend auf dem Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkt berechnet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkt mittels des Kraftstoffdrucksensors erfasst und die Antwortverzögerungszeit des Druckreduzierungsventils basierend auf dem Druckveränderungszeitpunkt und dem Befehlszeitpunkt berechnet, wodurch die Antwortverzögerungszeit des Druckreduzierungsventils mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden kann. Somit kann das Druckreduzierungsventil hinsichtlich der Antwortverzögerungszeit gesteuert werden, und der Innendruck des Sammlers kann genau gesteuert werden.
Figurenliste
Weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung bezüglich der beigefügten Zeichnung, in welchen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, deutlicher ersichtlich. In der Zeichnung zeigt:

1 ein Konstruktionsdiagramm, das eine Gesamtansicht eines Kraftstoffeinspritzungssystems darstellt, in welchem eine Steuervorrichtung für Druckreduzierungsventile montiert ist, gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2A ein Diagramm, das ein Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignal zu einem Kraftstoffinjektor darstellt;
2B ein Diagramm, das einen Einspritzratenkurvenverlauf darstellt, der eine Kraftstoffeinspritzratenveränderung anzeigt;
2C ein Diagramm, das einen Druckkurvenverlauf basierend auf Erfassungswerten eines Kraftstoffdrucksensors darstellt;
3 ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf zum Steuern eines Common-Rail-Drucks gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
4A bis 4E Zeitdiagramme zum Erläutern eines Antwortverzögerungszeitpunkts eines Druckreduzierungsventils, falls ein Befehlssignal ausgegeben wird, um das Druckreduzierungsventil zu öffnen oder zu schließen;
5 ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf zum Berechnen der Antwortverzögerungszeit des Druckreduzierungsventils gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
6 ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf zum Berechnen der Antwortverzögerungszeit des Druckreduzierungsventils gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Hiernach werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Gleiche Teile und Komponenten werden in den verschiedenen Ausführungsformen mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei deren Beschreibung nicht wiederholt wird.
[Erste Ausführungsform]
Ein Kraftstoffeinspritzungszustandsdetektor ist für eine Verbrennungsmaschine (Dieselmaschine) mit vier Zylindern #1 bis #4 vorgesehen.
1 zeigt eine schematische Ansicht, die Kraftstoffinjektoren 10 darstellt, die für jeden Zylinder vorgesehen sind, einen Kraftstoffdrucksensor 20, der für jeden der Kraftstoffinjektoren vorgesehen ist, eine elektronische Steuereinheit (ECU) 30, und dergleichen.
Zuerst wird ein Kraftstoffeinspritzungssystem der Maschine einschließlich des Kraftstoffinjektors 10 erläutert. Kraftstoff in einem Kraftstofftank 40 wird durch eine Hochdruckpumpe 41 gepumpt und in einer Common-Rail (Sammler) 42 angesammelt, um jedem Kraftstoffinjektor 10 (#1 bis #4) zugeführt zu werden. Die Kraftstoffinjektoren 10 (#1 bis #4) führen sequentiell in einer vorbestimmten Reihenfolge die Kraftstoffeinspritzung durch. Die Hochdruckpumpe 41 ist eine Kolbenpumpe, welche intermittierend Hochdruckkraftstoff ausgibt.
Der Kraftstoffinjektor 10 besteht aus einem Körper 11, einem Nadelventilkörper 12, einem Aktor 13 und dergleichen. Der Körper 11 definiert eine Hochdruckpassage 11a und eine Einspritzöffnung 11b. Der Nadelventilkörper 12 ist im Körper 11 aufgenommen, um die Einspritzöffnung 11b zu öffnen/schließen.
Der Körper 11 definiert eine Gegendruckkammer 11c mit welcher die Hochdruckpassage 11a und eine Niederdruckpassage 11d in Verbindung steht. Ein Steuerventil 14 schaltet zwischen der Hochdruckpassage 11a und der Niederdruckpassage 11d, so dass die Hochdruckpassage 11a mit der Gegendruckkammer 11c in Verbindung steht, oder die Niederdruckpassage 11d mit der Gegendruckkammer 11c in Verbindung steht. Wenn der Aktor 13 erregt wird und sich das Steuerventil, wie in 1 dargestellt, nach unten bewegt, steht die Gegendruckkammer 11c mit der Niederdruckpassage 11d derart in Verbindung, dass der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer 11c vermindert wird. Demnach wird der Gegendruck, der auf dem Ventilkörper 12 aufgebracht wird, derart vermindert, dass der Ventilkörper 12 geöffnet wird. Währenddessen, wenn der Aktor 13 nicht mehr erregt wird und sich das Steuerventil 14 nach oben bewegt, steht die Gegendruckkammer 11c mit der Hochdruckpassage 11a derart in Verbindung, dass der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer 11c erhöht wird. Daraufhin wird der Gegendruck, der auf dem Ventilkörper 12 aufgebracht wird, derart erhöht, dass der Ventilkörper 12 geschlossen wird.
Die ECU 30 steuert den Aktor 13, um den Ventilkörper 12 anzusteuern. Wenn der Nadelventilkörper 12 die Einspritzöffnung 11b öffnet, wird der Hochdruckkraftstoff in der Hochdruckpassage 11a zu einer Verbrennungskammer (nicht dargestellt) der Maschine durch die Einspritzöffnung 11b eingespritzt. Die ECU 30 berechnet einen Sollkraftstoffeinspritzungszustand, wie zum Beispiel einen Kraftstoffeinspritzungsstartzeitpunkt, einen Kraftstoffeinspritzungsendzeitpunkt, eine Kraftstoffeinspritzmenge und dergleichen basierend auf einer Maschinengeschwindigkeit, einer Maschinenlast und dergleichen. Die ECU 30 überträgt ein Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignal zum Aktor 13, um den Nadelventilkörper 12 auf solch eine Weise anzutreiben, dass der vorstehende Sollkraftstoffeinspritzungszustand erhalten wird.
Die ECU 30 weist einen Mikrocomputer auf, welcher den Sollkraftstoffeinspritzungszustand basierend auf der Maschinenlast und der Maschinengeschwindigkeit berechnet, welche von einer Gaspedalposition erhalten werden. Zum Beispiel speichert der Mikrocomputer einen optimalen Kraftstoffeinspritzungszustand (Anzahl der Stufen der Kraftstoffeinspritzung, Kraftstoffeinspritzungsstartzeitpunkt, Kraftstoffeinspritzungsendzeitpunkt, Kraftstoffeinspritzmenge, und dergleichen) bezüglich der Maschinenlast und der Maschinengeschwindigkeit als Kraftstoffeinspritzungszustandskennfeld. Anschließend, basierend auf der gegenwärtigen Maschinenlast und Maschinengeschwindigkeit, wird der Sollkraftstoffeinspritzungszustand hinsichtlich des Kraftstoffeinspritzungszustandskennfeldes berechnet. Anschließend, basierend auf dem berechneten Sollkraftstoffeinspritzungszustand, wird das Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignal, dargestellt durch t1, t2, Tq, wie in 2A dargestellt, erhalten. Zum Beispiel wird das Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignal entsprechend dem Sollkraftstoffeinspritzungszustand in einem Befehlskennfeld gespeichert. Basierend auf dem berechneten Sollkraftstoffeinspritzungszustand wird das Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignal hinsichtlich des Befehlskennfeldes erstellt. Wie vorstehend, gemäß der Maschinenlast und der Maschinengeschwindigkeit, wird das Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignal erstellt, um von der ECU 30 zum Injektor 10 ausgegeben zu werden.
Es sollte erwähnt sein, dass sich der tatsächliche Kraftstoffeinspritzungszustand bezüglich des Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignals aufgrund einer Alterung des Kraftstoffs 10, wie zum Beispiel bei einer Abnutzung der Kraftstoffeinspritzöffnung 11b, verändert. Somit wird der Einspritzratenkurvenverlauf basierend auf dem Druckkurvenverlauf berechnet, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst wird, so dass der Kraftstoffeinspritzungszustand erfasst wird. Eine Korrelation zwischen dem erfassten Kraftstoffeinspritzungszustand und dem Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignal (Puls-Ein-Zeitpunkt t1, Puls-Aus-Zeitpunkt t2 und Puls-Ein-Dauer Tq) wird gelernt. Basierend auf diesem Lernergebnis wird das Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignal, das im Befehlskennfeld gespeichert ist, korrigiert. Somit kann der Kraftstoffeinspritzungszustand derart genau gesteuert werden, dass der tatsächliche Kraftstoffeinspritzungszustand mit dem Sollkraftstoffeinspritzungszustand übereinstimmt.
Hiernach wird ein Aufbau des Kraftstoffdrucksensors 20 beschrieben. Der Kraftstoffdrucksensor 20 enthält einen Schaft (Ladezelle), ein Drucksensorelement 22 und eine geformte IC 23 (IC = integrated circuit bzw. integrierte Schaltung). Der Schaft 21 ist im Körper 11 vorgesehen. Der Schaft 21 weist eine Membran 21a auf, welche sich in Erwiderung auf Hochdruckkraftstoff in der Hochdruckpassage 11a deformiert. Das Drucksensorelement 22 ist auf der Membran 21a angebracht, um ein Druckerfassungssignal abhängig von einer elastischen Deformation der Membran 21a auszugeben.
Die geformte IC 23 enthält eine Verstärkerschaltung, welche ein Druckerfassungssignal verstärkt, dass vom Drucksensorelement 22 übertragen wird, und enthält eine Übertragungsschaltung 23a, welche das Druckerfassungssignal überträgt. Ein Verbinder 15 ist auf dem Körper 11 vorgesehen. Die geformte IC 23, der Aktor 13 und die ECU 30 sind durch einen Kabelbaum 16, der mit dem Verbinder 15 verbunden ist, elektrisch miteinander verbunden. Das verstärkte Druckerfassungssignal wird zur ECU 30 übertragen. Solch ein Signalverbindungsprozessablauf wird bezüglich jedem Zylinder ausgeführt.
Wenn die Kraftstoffeinspritzung gestartet wird, beginnt der Kraftstoffdruck in der Hochdruckpassage 11a anzusteigen. Wenn die Kraftstoffeinspritzung beendet wird, beginnt der Kraftstoffdruck in der Hochdruckpassage 11a abzufallen. Das heißt, eine Veränderung des Kraftstoffdrucks und eine Veränderung der Einspritzrate stehen derart miteinander in Verbindung, dass die Veränderung der Einspritzrate (tatsächlicher Kraftstoffeinspritzungszustand) anhand der Veränderung des Kraftstoffdrucks erfasst werden kann. Das Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignal wird derart korrigiert, dass der erfasste tatsächliche Kraftstoffeinspritzungszustand mit dem Sollkraftstoffeinspritzungszustand übereinstimmt. Dadurch kann der Kraftstoffeinspritzungszustand mit einer hohen Genauigkeit gesteuert werden.
Bezüglich 2A bis 2C wird eine Korrelation zwischen dem Druckkurvenverlauf, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst wird, und den Einspritzratenkurvenverlauf hiernach erläutert.
2A stellt ein Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignal dar, welches die ECU 30 an den Aktor 13 ausgibt. Basierend auf diesem Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignal wird der Aktor 13 betätigt, um die Einspritzöffnung 11b zu öffnen. Das heißt, eine Kraftstoffeinspritzung wird bei einem Puls-Ein-Zeitpunkt t1 des Einspritzungsbefehlssignals gestartet, und die Kraftstoffeinspritzung wird bei einem Puls-Aus-Zeitpunkt t2 des Einspritzungsbefehlssignals beendet. Während einer Zeitdauer tq vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 ist die Einspritzöffnung 11b geöffnet. Durch Steuern dieser Dauer Tq wird die Einspritzmenge Q gesteuert.
2B stellt einen Einspritzratenkurvenverlauf dar, der eine Kraftstoffeinspritzratenveränderung anzeigt, und 2C stellt einen Druckkurvenverlauf dar, der eine Erfassungsdruckveränderung anzeigt, die durch den Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst wird.
Da der Druckkurvenverlauf und der Einspritzratenkurvenverlauf wie nachstehend beschrieben miteinander korrelieren, kann der Einspritzratenkurvenverlauf anhand des erfassten Druckkurvenverlaufs ermittelt bzw. geschätzt werden, das heißt, wie in 2A dargestellt, nachdem das Einspritzungsbefehlssignal im Zeitpunkt t1 ansteigt, wird die Kraftstoffeinspritzung gestartet und die Einspritzrate beginnt im Zeitpunkt R1 anzusteigen. Wenn eine Verzögerungszeit C1 nach dem Zeitpunkt R1 vergangen ist, beginnt der Erfassungsdruck P1 abzufallen. Anschließend, wenn die Einspritzrate die maximale Einspritzrate im Zeitpunkt R2 erreicht, wird der Erfassungsdruckabfall im Punkt P2 gestoppt. Danach, wenn eine Verzögerungszeit C3 vergangen ist, nachdem die Einspritzrate beginnt im Zeitpunkt R3 abzufallen, beginnt der Erfassungsdruck im Punkt P3 anzusteigen. Danach, wenn die Einspritzrate Null wird und die tatsächliche Kraftstoffeinspritzung im Zeitpunkt R4 beendet wird, wird der Anstieg des Erfassungsdrucks im Punkt P5 gestoppt.
Wie vorstehend erläutert, weisen der Druckkurvenverlauf und der Einspritzratenkurvenverlauf eine starke Korrelation auf. Da der Einspritzratenkurvenverlauf den Kraftstoffeinspritzungsstartzeitpunkt (R1), den Kraftstoffeinspritzungsendzeitpunkt (R4) und die Kraftstoffeinspritzmenge (schattierter Abschnitt in 2B) darstellt, kann der Kraftstoffeinspritzungszustand durch Ermitteln bzw. Schätzen des Einspritzratenkurvenverlaufs anhand des Druckkurvenverlaufs erfasst werden. Es sollte erwähnt sein, dass die ECU 30 als eine Druckkurvenverlauferzeugungseinrichtung und eine Einspritzratenberechnungseinrichtung funktioniert.
Eine Common-Rail-Drucksteuerung wird hiernach beschrieben. Bei dieser Common-Rail-Drucksteuerung wird der Kraftstoffdruck in der Common-Rail 42 derart gesteuert, dass er mit einem Soll-Common-Rail-Druck übereinstimmt. Der Kraftstoffdruck in der Common-Rail wird als Common-Rail-Druck bezeichnet.
Das Druckreduzierungsventil 43 ist mit der Common-Rail 42 vorgesehen. Wenn das Druckreduzierungsventil 43 geöffnet ist, wird der Kraftstoff in der Common-Rail 42 in den Kraftstofftank 40 derart zurückgeführt, dass der Common-Rail-Druck vermindert wird. Wenn ein elektromagnetischer Solenoid (nicht dargestellt) des Druckreduzierungsventils 43 erregt wird, wird das Druckreduzierungsventil 43 geöffnet. Wenn er nicht mehr erregt wird, wird das Druckreduzierungsventil 43 geschlossen. Der Erregungszustand des Druckreduzierungsventils 43 wird durch die ECU 30 gesteuert. Somit, wenn es erforderlich ist, den Common-Rail-Druck zu vermindern, öffnet die ECU 30 das Druckreduzierungsventil 43, so dass der Kraftstoff in der Common-Rail 42 zum Kraftstofftank 40 zurückgeführt wird.
Eine Hochdruckpumpe 41 ist mit einem Messventil 41a vorgesehen. Die ECU 30 steuert das Messventil 41a so, dass die Auslassmenge der Hochdruckpumpe 41 verändert wird. Somit, wenn es erforderlich ist, den Common-Rail-Druck zu erhöhen, schließt die ECU 30 das Druckreduzierungsventil 43 und erhöht die Auslassmenge der Hochdruckpumpe 41.
3 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf zum Steuern des Common-Rail-Drucks darstellt. Ein Mikrocomputer der ECU 30 führt den Prozessablauf in festgelegten Abständen wiederholend aus.
In Schritt S10 wird der Maschinenantriebszustand, wie zum Beispiel eine Maschinengeschwindigkeit und eine Maschinenlast, erhalten. In Schritt S11 berechnet der Computer einen Soll-Common-Rail-Druck Ptrg basierend auf dem erhaltenen Maschinenantriebszustand. Wenn zum Beispiel die Maschinengeschwindigkeit und die Maschinenlast höher sind, ist auch der Soll-Common-Rail-Druck Ptrg höher.
In Schritt S12 erhält der Computer einen Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors 20, welcher für einen Nicht-Einspritzungszylinder vorgesehen ist. In der vorliegenden Ausführungsform, wenn eine Kraftstoffeinspritzung in einem ersten Zylinder #1 durchgeführt wird, wird keine Kraftstoffeinspritzung in einem zweiten und einem dritten Zylinder #2, #3 durchgeführt. Somit erhält der Computer in Schritt S12 Erfassungswerte der Kraftstoffdrucksensoren 20, die für den zweiten und dritten Zylinder #2, #3 vorgesehen sind.
In Schritt S 13, basierend auf dem erfassten Kraftstoffdruck P(#2), P(#4), der in Schritt S12 erhalten wird, wird ein tatsächlicher Common-Rail-Druck Pact berechnet. Zum Beispiel kann ein Durchschnitt des erfassten Kraftstoffdrucks P(#2) und P(#4) als der tatsächliche Common-Rail-Druck Pact ermittelt bzw. geschätzt werden. Alternativ kann ein einzelner erfasster Kraftstoffdruck P(#2) als der tatsächliche Common-Rail-Druck Pact ermittelt bzw. geschätzt werden. Alternativ kann ein Durchschnitt des erfassten Kraftstoffdrucks P(#2) in einer festgelegten Dauer als der tatsächliche Common-Rail-Druck Pact erhalten werden.
In Schritt S14 berechnet der Computer eine Abweichung (Pact - Ptrg) zwischen dem tatsächlichen Common-Rail-Druck Pact und dem Soll-Common-Rail-Druck Ptrg, und bestimmt anschließend, ob die Abweichung (Pact - Ptrg) größer oder gleich einem Schwellwert TH1 ist (siehe 4A). Wenn die Antwort in Schritt S14 JA ist, schreitet der Prozessablauf zu Schritt S15 voran, in welchem das Druckreduzierungsventil 43 geöffnet ist bzw. wird. Dadurch wird der tatsächliche Common-Rail-Druck Pact vermindert.
Wenn die Antwort in Schritt S14 NEIN ist, schreitet der Prozessablauf zu Schritt S16 voran, in welchem das Druckreduzierungsventil 43 geschlossen ist bzw. wird. Anschließend schreitet der Prozessablauf zu Schritt S17 voran, in welchem der Computer bestimmt, ob die Abweichung (Pact-Ptrg) kleiner oder gleich als ein Schwellwert TH2ist (siehe 4A). Wenn die Antwort in Schritt 17 JA ist, schreitet der Prozessablauf zu Schritt S18 voran, in welchem das Messventil 41a betätigt wird, um die Auslassmenge der Hochdruckpumpe 41 zu erhöhen. Dadurch wird der tatsächliche Common-Rail-Druck Pact erhöht.
Wenn die Antwort in Schritt S17 NEIN ist, wird das Messventil bzw. Dosierventil 41a derart betätigt, dass die gegenwärtige Auslassmenge der Hochdruckpumpe 41 aufrecht erhalten wird. Das heißt, wenn sich der tatsächliche Common-Rail-Druck Ptrg innerhalb eines Bereiches von TH2 bis TH1 bezüglich des Soll Common-Rail-Druck Pact befindet, wird das Druckreduzierungsventil 43 geschlossen, um die gegenwärtige Auslassmenge der Hochdruckpumpe 41 aufrecht zu erhalten. Wie vorstehend wird der tatsächliche Common-Rail-Druck Pact derart feedback-gesteuert, dass er mit dem Soll Common-Rail-Druck Ptrg übereinstimmt.
4B stellt ein Befehlssignal dar, welches die ECU 30 zum Druckreduzierungsventil 43 ausgibt. 4C stellt eine Position des Druckreduzierungsventils 43 dar, und 4D und 4E stellen entsprechend die erfassten Kraftstoffdrücke P(#2) und P(#4) dar. Wenn die Abweichung Pact-Ptrg den Schwellwert TH1 im Zeitpunkt t10 erreicht, gibt die ECU 30 ein Öffnungsbefehlssignal zum Druckreduzierungsventil 43 aus. Wenn eine Antwortverzögerungszeit M1 seit dem Zeitpunkt t10 vergangen ist, wird das Druckreduzierungsventil 43 im Zeitpunkt t11 geöffnet (siehe 4C). Wenn das Druckreduzierungsventil 43 geöffnet ist, um den tatsächlichen Common-Rail-Druck Pact zu vermindern, wird eine Steigung des Kraftstoffdruckkurvenverlaufs in den Zeitpunkten t12 und t13, bei welchen der Kraftstoffdruckabfall auf die Membran 21a der Kraftstoffdrucksensoren 20, die für den zweiten und vierten Zylinder #2, #4 vorgesehen sind, übertragen wird, kleiner (siehe 4D und 4E). In 4D und 4E beginnt der Kraftstoffdruck in den Zeitpunkten t12 und t13 abzufallen.
Wenn die Abweichung Pact-Ptrg im Zeitpunkt t20 auf den Schwellwert TH2 abgefallen ist, gibt die ECU 30 ein Schließbefehlssignal zum Druckreduzierungsventil 43 aus. Wenn eine Antwortverzögerungszeit N1 vom Zeitpunkt t20 vergangen ist, wird das Druckreduzierungsventil 43 im Zeitpunkt t21 geschlossen (siehe 4C). Wenn das Druckreduzierungsventil 43 geschlossen wird, um den tatsächlichen Common-Rail-Druck Pact zu erhöhen, wird eine Steigung des Kraftstoffdruckkurvenverlaufs in den Zeitpunkten t22 und t23, in welchen der Kraftstoffdruckanstieg zu der Membran 21a der Kraftstoffdrucksensoren 20, die für den zweiten und vierten Zylinder #2, #4 vorgesehen sind, übertragen wird, größer (siehe 4D und 4E). In 4D und 4E beginnt der Kraftstoffdruck in den Zeitpunkten t22 und t23 anzusteigen.
Da 4A bis 4E einen Fall darstellen, in dem die Hochdruckpumpe 41 betrieben wird, um den Kraftstoff einzuspeisen, wird der Kraftstoffdruck kurz vor den Zeitpunkten t12, t13 und kurz nach den Zeitpunkten t22, t23 erhöht. Währenddessen, wenn die Hochdruckpumpe 41 gestoppt wird, wird der Kraftstoffdruck nicht erhöht, um bei dem gegenwärtigen Druck kurz vor den Zeitpunkten t12, t13 und kurz nach den Zeitpunkten t22, t23 aufrechterhalten zu werden. Somit, in diesem Fall, wenn der Kraftstoffdruck beginnt, von einem stabilen Zustand abzufallen, werden die Zeitpunkte t12, t13 als Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkte erfasst. Ferner, wenn der Kraftstoffdruck beginnt, von einem Verminderungszustand stabil zu sein, werden die Zeitpunkte t22, t23 als die Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkte erfasst.
Wie vorstehend liegt ein Zeitunterschied (Antwortverzögerungszeit M1, N1) von der Zeit, wenn ein Befehlssignal erzeugt wird, um das Druckreduzierungsventil 43 in den Zeitpunkten t10, t20 zu schließen, bis zu der Zeit, wenn das Druckreduzierungsventil 43 tatsächlich betrieben wird, um geöffnet oder geschlossen zu sein, vor. Hinsichtlich der Tatsache, dass die Kraftstoffdruckzeitpunkte t12, t13, t22, t23 auf dem Kraftstoffdruckkurvenverlauf mit dem Betrieb des Druckreduzierungsventils 43 auftreten, werden die Antwortverzögerungszeiten M1 und N1 berechnet und gemäß eines Prozessablaufs, der in 5 dargestellt ist, gelernt.
Dieser Prozessablauf, dargestellt in 5, wird bei einem festgelegten Intervall durch einen Mikrocomputer der ECU 30 ausgeführt.
Im Schritt S20 (Kraftstoffdruckveränderungserfassungseinrichtung) erhält der Computer einen Druckkurvenverlauf bei den erfassten Kraftstoffdrücken P(#2), P(#4), die im Schritt S12 erhalten werden. Anschließend werden die Kraftstoffdruckverminderungsstartzeitpunkte t12, t13 erfasst. Zum Beispiel wird der Differenzierungswert bzw. Differenzialwert des Kraftstoffdruckkurvenverlaufs berechnet. Wenn eine Veränderung des Differenzierungswerts einen festgelegten Wert überschreitet, wird der gegenwärtige Zeitpunkt als der Kraftstoffdruckverminderungsstartzeitpunkt t12, t13 erfasst.
Im Schritt S21 (Zeitunterschiedberechnungseinrichtung) wird ein Zeitunterschied M4 zwischen dem Zeitpunkt t12 und dem Zeitpunkt t13 berechnet (siehe 4E). Im Schritt S22 (Übertragungsgeschwindigkeitsberechnungseinrichtung) wird eine Kraftstoffdruckübertragungsgeschwindigkeit v basierend auf dem Zeitunterschied M4 und einem Unterschied (L4-L2) zwischen einer Passagenlänge L2 vom Druckreduzierungsventil 43 zum #2-Kraftstoffdrucksensor 20 und einer Passagenlänge L4 vom Druckreduzierungsventil 43 zum #4-Kraftstoffdrucksensor 20 berechnet. $V = (L 4 - L 2) / M 4$
Die Kraftstoffzuführpassagenlänge L2, L4 enthält eine Länge zwischen dem Druckreduzierungsventil 43 und der Auslassöffnung 42a (#2, #4), eine Länge der Hochdruckleitung 42b (#2, #4), eine Länge der Hochdruckpassage 11a im Körper 11, und eine Länge einer inneren Passage 21b im Schaft 21. In der vorliegenden Ausführungsform weist die Kraftstoffzuführpassagenlänge ihren eigenen Wert bezüglich jedem Zylinder (#1-#4) auf. Diese Kraftstoffzuführpassagenlängen sind vorher vermessen worden und sind in der ECU 30 gespeichert.
In Schritt S23 (Übertragungsverzögerungsberechnungseinrichtung) berechnet der Computer eine Übertragungsverzögerungszeit M5, welche erforderlich ist, dass die Veränderung des Kraftstoffdrucks vom Druckreduzierungsventil 43 zum Kraftstoffdrucksensor 20 (#2) übertragen wird, basierend auf der Kraftstoffdruckübertragungsgeschwindigkeit v und der Kraftstoffzuführpassagenlänge L2. $M 5 = L 2 / v$
In Schritt S24 (Antwortverzögerungsberechnungseinrichtung) berechnet der Computer basierend auf einer festgelegten Zeit M2 vom Zeitpunkt t10 zum Zeitpunkt t12 und der Übertragungsverzögerungszeit M5 eine Antwortverzögerungszeit M1, welche einer Zeitdauer vom Zeitpunkt t10 zum Zeitpunkt t11 entspricht, bzw. mit dieser korrespondiert. $M 1 = M 2 - M 5$
Im Schritt S25 wird die Antwortverzögerungszeit M1, die im Schritt S24 berechnet wird, aktualisiert und als Lernwert gespeichert. Es sollte erwähnt sein, dass die Antwortverzögerungszeit M1 zusammen mit einer physikalischen Größe (z.B. einer Kraftstofftemperatur und einer Kraftstoffeigenschaft), welche stark mit der Kraftstoffdruckübertragungsgeschwindigkeit v korreliert, gespeichert werden kann. Die Kraftstofftemperatur kann durch einen Kraftstofftemperatursensor erfasst werden oder anhand der Maschinenkühlmitteltemperatur ermittelt werden. Die Kraftstoffeigenschaft kann durch einen Alkoholkonzentrationsmesser erfasst werden.
5 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Lernprozessablauf der Antwortverzögerungszeit M1 darstellt. Ein Antwortverzögerungszeitpunkt N1 kann auch ähnlich wie die Antwortverzögerungszeit M1 gelernt werden. Das heißt, die Kraftstoffdruckanstiegsstartzeitpunkte t22, t23 werden erfasst und der Zeitunterschied N4 dazwischen kann berechnet werden.
Anschließend wird die Kraftstoffdruckübertragungsgeschwindigkeit v basierend auf dem Unterschied der Kraftstoffpassagenlänge L4-L2 und dem Zeitunterschied N4 berechnet, und eine Übertragungsverzögerungszeit N5 wird berechnet. $N 5 = L 2 / v$
Die Kraftstoffdruckübertragungsgeschwindigkeit v, berechnet in Schritt S22, kann verwendet werden. Anschließend, basierend auf einer festgelegten Zeit N2 vom Zeitpunkt t20 zum Zeitpunkt t22 und der Übertragungsverzögerungszeit M5, berechnet der Computer die Antwortverzögerungszeit N1, welche einer Zeitdauer vom Zeitpunkt t20 zum Zeitpunkt t21 entspricht. $N 1 = N 2 - N 5$
Die Antwortverzögerungszeit N1 zum Schließen des Druckreduzierungsventils 43 und die Antwortverzögerungszeit M1 zum Öffnen des Druckreduzierungsventils 43 können unabhängig voneinander gelernt werden. Alternativ kann auch nur die Antwortverzögerungszeit M1 gelernt werden. Nachdem die Antwortverzögerungszeiten M1, N1 gelernt sind, werden die Schwellwerte TH1, TH2 gemäß der Antwortverzögerungszeiten M1, N1 variabel erhalten.
Falls z.B. die Antwortverzögerungszeiten M1, N1 länger als eine festgelegte Referenzzeit sind, bestimmt der Computer, dass ein Ansprechverhalten des Druckreduzierungsventils 43 verschlechtert ist und korrigiert die Schwellwerte TH1, TH2 auf solch eine Weise, dass sie nachher an den Soll-Common-Rail-Druck Ptrg herankommen. Dadurch kann ein übermäßiger tatsächlicher Common-Rail-Druck Pact bezüglich des Soll-Common-Rail-Drucks Ptrg reduziert werden.
Währenddessen, falls die Antwortverzögerungszeiten M1, N1 kürzer als die festgelegte Referenzzeit sind, werden die Schwellwerte TH1, TH2 derart korrigiert, dass sie vom Soll-Common-Rail-Druck Ptrg abweichen. Dadurch kann verhindert werden, dass der tatsächliche Common-Rail-Druck Pact bezüglich des Soll-Common-Rail-Drucks Ptrg ein „Jagdphänomen“ (engl. hunting phenomenon) aufweist.
Gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform können nachfolgende Vorteile erzielt werden.
(1) Die Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkte t12, t22 werden unter Verwendung des Kraftstoffdrucksensors 20 erfasst und die Antwortverzögerungszeiten M1, N1 werden basierend auf den Zeitpunkten t12, t22, t10 und t20 berechnet. Somit können die Antwortverzögerungszeiten M1, N1 des Druckreduzierungsventils 43 genauer als in dem Fall erfasst werden, in dem die Antwortverzögerungszeiten M1, N1 basierend auf z.B. der Kraftstofftemperatur berechnet werden.
Basierend auf der genau berechneten Antwortverzögerungszeit M1, N1 werden die Schwellwerte TH1, TH2 variabel erhalten. Somit werden das Überschreiten und das „Jagen“ des tatsächlichen Common-Rail-Druck Pact effektiv eingeschränkt, und der Common-Rail-Druck kann derart genau gesteuert werden, dass er mit dem Soll-Common-Rail-Druck Ptrg übereinstimmt.
Da die Antwortverzögerungszeiten M1, N1 fahrzeugseitig erfasst werden, nachdem das Fahrzeug ausgeliefert worden ist, selbst wenn die Antwortverzögerungszeiten M1, N1 aufgrund der Alterung des Druckreduzierungsventils 43 verändert sind, kann der Common-Rail-Druck auf solch eine Weise genau gesteuert werden, dass er mit dem Soll-Common-Rail-Druck Ptrg übereinstimmt, und zwar stärker als in dem Fall, in dem der Common-Rail-Druck basierend auf den Antwortverzögerungszeiten gesteuert wird, welche erhalten werden, bevor das Fahrzeug ausgeliefert worden ist.
(2) Da die Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkte t12, t13 anhand einer Mehrzahl von Kraftstoffdrucksensoren 20 erfasst werden und die Übertragungsgeschwindigkeit v basierend auf deren Zeitunterschiede M4 berechnet wird, um die Übertragungsverzögerungszeit M5 zu erhalten, kann die Übertragungsverzögerungszeit M5 mit einer hohen Genauigkeit erhalten werden. Somit kann die Antwortverzögerungszeit M1 durch Subtrahieren von M5 von M2 genau berechnet werden.
(3) Da die Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkte t12, t13 unter Verwendung des Druckkurvenverlaufs erfasst werden, welcher zum Berechnen des Einspritzratenkurvenverlaufs verwendet wird, können die Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkte t12 und t13 genau erfasst werden.
(4) Der Kraftstoffdrucksensor 20 ist für den Kraftstoffinjektor 10 vorgesehen, und eine Kraftstoffdruckveränderung, die in der Nähe der Kraftstoffeinspritzöffnung 11b erzeugt wird, wird durch den Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst, bevor die Kraftstoffdruckveränderung in der Common-Rail 20 geschwächt wird. Somit können die Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkte t12, t13 mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, da die Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkte t12, t13 basierend auf den Erfassungswerten des Kraftstoffdrucksensors 20 (#2, #4) erfasst werden, welche für die Zylinder vorgesehen sind, in welchen gegenwärtig keine Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird, können die Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkte t12, t13 basierend auf dem Kraftstoffdruckkurvenverlauf, welcher keinen Einfluss auf die Kraftstoffeinspritzung hat, genau erfasst werden, wie in 4D und 4E dargestellt.
[Zweite Ausführungsform]
In der vorstehenden ersten Ausführungsform wird die Kraftstoffdruckübertragungsgeschwindigkeit v basierend auf dem Zeitunterschied M4 zwischen dem Zeitpunkt t12 und dem Zeitpunkt t13 berechnet, und die Übertragungsverzögerungszeit M5 wird basierend auf der Kraftstoffdruckübertragungsgeschwindigkeit v berechnet. In der zweiten Ausführungsform wird eine geschätzte bzw. ermittelte Zeit M5a der Übertragungsverzögerungszeit M5 vorher gespeichert. Die Antwortverzögerungszeit M1 wird durch Subtrahieren der geschätzten bzw. ermittelten Zeit M5a von der festgelegten Zeit M2 berechnet.
6 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf zum Berechnen der Antwortverzögerungszeiten M1 und N1 darstellt. Der Mikrocomputer der ECU 30 führt wiederholend den Prozessablauf in festgelegten Intervallen aus.
Im Schritt S30 (Kraftstoffdruckveränderungserfassungseinrichtung) erhält der Computer einen Druckkurvenverlauf der erfassten Kraftstoffdrücke P(#2), die durch den Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst werden, welcher für einen Zylinder vorgesehen ist, welcher gegenwärtig keine Kraftstoffeinspritzung ausführt. Anschließend werden die Kraftstoffdruckverminderungsstartzeitpunkte t12, t13 erfasst. Zum Beispiel wird der Differenzierungswert bzw. Differenzialwert des Kraftstoffdruckkurvenverlaufs berechnet. Wenn eine Veränderung des Differenzierungswertes einen festgelegten Wert überschreitet, wird der gegenwärtige Zeitpunkt als der Kraftstoffdruckveränderungsstartzeitpunkt t12, t13 erfasst.
Im Schritt S31 wird eine Zeitdauer M2 vom Zeitpunkt t10 zum Zeitpunkt t12 berechnet. $M 2 = t 12 - t 10$
Im Schritt S32 (Antwortverzögerungsberechnungseinrichtung) wird die geschätzte bzw. ermittelte Zeit M5a von der Zeit M2 subtrahiert, um die Antwortverzögerungszeit M1 zu berechnen. $M 1 = M 2 - M 5 a$
Im Schritt S33 wird die Antwortverzögerungszeit M1 aktualisiert und als Lernwert gespeichert.
6 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Lernprozessablauf der Antwortverzögerungszeit M1 darstellt. Ein Antwortverzögerungszeitpunkt N1 kann auch auf eine ähnliche Weise wie die Antwortverzögerungszeit M1 gelernt werden. Das heißt, die Kraftstoffdruckanstiegsstartzeitpunkte t22, t23 werden erfasst. Anschließend, basierend auf einer festgelegten Zeit N2 vom Zeitpunkt t20 zum Zeitpunkt t22 und der ermittelten Übertragungsverzögerungszeit N5a, berechnet der Computer eine Antwortverzögerungszeit N1, welche einer Zeitdauer vom Zeitpunkt t20 zum Zeitpunkt t21 entspricht. $N 1 = N 2 - N 5 a$
Die Antwortverzögerungszeit N1 zum Schließen des Druckreduzierungsventils 43 und die Antwortverzögerungszeit M1 zum Öffnen des Druckreduzierungsventils 43 können unabhängig voneinander gelernt werden. Alternativ kann aber auch nur die Antwortverzögerungszeit M1 gelernt werden. Nachdem die Antwortverzögerungszeiten M1, N1 gelernt worden sind, werden die Schwellwerte TH1, TH2 gemäß den Antwortverzögerungszeiten M1, N1 variabel erhalten.
Auch in der zweiten Ausführungsform, da die Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkte t12, t22 durch den Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst werden und die Antwortverzögerungszeiten M1, N1 basierend auf den Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkten t12, t22 und den Befehlszeitpunkten t10, t20 berechnet werden, können die Antwortverzögerungszeiten M1 und N1 genau erfasst werden und der Common-Rail-Druck kann derart genau gesteuert werden, dass er mit dem Soll-Common-Rail-Druck Ptrg übereinstimmt.
Ferner, gemäß der zweiten Ausführungsform, da die Antwortverzögerungszeit M1 basierend auf der ermittelten Übertragungsverzögerungszeit M5a berechnet wird, kann die Berechnungslast für den Mikrocomputer reduziert werden.
[Weitere Ausführungsform]
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann z.B. auch auf die nachfolgende Weise durchgeführt werden. Ferner können charakteristische Konfigurationen jeder Ausführungsform miteinander kombiniert werden.
Der Kraftstoffdrucksensor 20 kann an einer beliebigen Stelle in einer Kraftstoffzuführpassage zwischen der Common-Rail 42 und der Einspritzöffnung 11b des Kraftstoffinjektors 10 angebracht sein. Zum Beispiel kann der Kraftstoffdrucksensor 20 in einer Hochdruckleitung 42b, die die Common-Rail 42 und den Kraftstoffinjektor 10 verbindet, angebracht sein. Alternativ kann der Kraftstoffdrucksensor 20 in der Common-Rail 42 vorgesehen sein. Die Common-Rail 23 ist mit einem Drucksensor 41 vorgesehen. Die Common-Rail 42, die Hochdruckleitung 42b und die Hochdruckpassage 11a im Körper 11 entsprechen einer Kraftstoffzuführpassage der vorliegenden Erfindung.
In den vorliegenden Ausführungsformen wird eine Antwortverzögerungszeit von der Zeit, wenn ein Befehlssignal zum Druckreduzierungsventil 43 ausgegeben wird, bis zu der Zeit, wenn das Druckreduzierungsventil 43 tatsächlich betätigt wird, basierend auf dem Kraftstoffdruckkurvenverlauf erfasst, der durch den Kraftstoffdrucksensor 20 erfasst wird. Alternativ kann eine Antwortverzögerungszeit von der Zeit, wenn das Befehlssignal zur Hochdruckpumpe 41 ausgegeben wird, bis zu der Zeit, wenn die Hochdruckpumpe 41 tatsächlich den Kraftstoff auslässt, basierend auf dem Kraftstoffdruckkurvenverlauf erfasst werden.

Claims

Steuervorrichtung für ein Druckreduzierungsventil für ein Kraftstoffeinspritzungssystem, welches mit einem Sammler (42), der Kraftstoff, der von einer Kraftstoffpumpe (41) zu einem Kraftstoffinjektor (10) zugeführt wird, ansammelt; einem Druckreduzierungsventil (43), das einen inneren Kraftstoffdruck im Sammler (42) reduziert; und einem Kraftstoffdrucksensor (20), der einen Kraftstoffdruck in einer Kraftstoffzuführpassage vom Sammler (42) zur Einspritzöffnung (11b) des Kraftstoffinjektors (10) erfasst, vorgesehen ist, wobei die Steuervorrichtung einen Betrieb des Druckreduzierungsventils (43) derart steuert, dass der innere Kraftstoffdruck im Sammler (42) mit einem Sollkraftstoffdruck übereinstimmt und die Steuervorrichtung ferner aufweist: eine Kraftstoffdruckveränderungserfassungseinrichtung (S20, S30) zum Erfassen eines Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkts, bei welchem ein Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors (20) aufgrund eines Öffnungsbetriebes oder eines Schließbetriebes des Druckreduzierungsventils (43) verändert wird, und eine Antwortverzögerungszeitberechnungseinrichtung (S24, S32) zum Berechnen einer Antwortverzögerungszeit von einer Zeit, wenn ein Befehlssignal ausgegeben wird, bis zu einer Zeit, wenn das Druckreduzierungsventil (43) das Öffnen oder das Schließen startet, basierend auf einem Befehlszeitpunkt, in welchem das Befehlssignal ausgegeben wird, um das Druckreduzierungsventil (43) zu öffnen oder zu schließen, und dem Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkt, der durch die Kraftstoffdruckveränderungserfassungseinrichtung erfasst wird, wobei der Kraftstoffdrucksensor (20) für eine Mehrzahl von Kraftstoffzuführpassagen vorgesehen ist, deren Pfadlänge sich voneinander unterscheidet, und die Steuervorrichtung ferner aufweist: eine Zeitunterschiedberechnungseinrichtung (S21) zum Berechnen eines Zeitunterschieds zwischen den Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkten, die durch die Kraftstoffdrucksensoren erfasst werden; eine Übertragungsgeschwindigkeitsberechnungseinrichtung (S22) zum Berechnen einer Kraftstoffdruckübertragungsgeschwindigkeit in der Kraftstoffzuführpassage basierend auf dem Zeitunterschied; und eine Übertragungsverzögerungsberechnungseinrichtung (S23) zum Berechnen einer Übertragungsverzögerungszeit von einer Zeit, wenn das Druckreduzierungsventil (43) geöffnet oder geschlossen wird, bis zu der Zeit des Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkts, wobei die Antwortverzögerungszeitberechnungseinrichtung (S24, S32) die Antwortverzögerungszeit durch Subtrahieren der Übertragungsverzögerungszeit von einer festgelegten Zeit, welche einer Zeitdauer vom Befehlszeitpunkt bis zum Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkt entspricht, berechnet.
Steuervorrichtung für ein Druckreduzierungsventil für ein Kraftstoffeinspritzungssystem, welches mit einem Sammler (42), der Kraftstoff, der von einer Kraftstoffpumpe (41) zu einem Kraftstoffinjektor (10) zugeführt wird, ansammelt; einem Druckreduzierungsventil (43), das einen inneren Kraftstoffdruck im Sammler (42) reduziert; und einem Kraftstoffdrucksensor (20), der einen Kraftstoffdruck in einer Kraftstoffzuführpassage vom Sammler (42) zur Einspritzöffnung (11b) des Kraftstoffinjektors (10) erfasst, vorgesehen ist, wobei die Steuervorrichtung einen Betrieb des Druckreduzierungsventils (43) derart steuert, dass der innere Kraftstoffdruck im Sammler (42) mit einem Sollkraftstoffdruck übereinstimmt und die Steuervorrichtung ferner aufweist: eine Kraftstoffdruckveränderungserfassungseinrichtung (S20, S30) zum Erfassen eines Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkts, bei welchem ein Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors (20) aufgrund eines Öffnungsbetriebes oder eines Schließbetriebes des Druckreduzierungsventils (43) verändert wird, und eine Antwortverzögerungszeitberechnungseinrichtung (S24, S32) zum Berechnen einer Antwortverzögerungszeit von einer Zeit, wenn ein Befehlssignal ausgegeben wird, bis zu einer Zeit, wenn das Druckreduzierungsventil (43) das Öffnen oder das Schließen startet, basierend auf einem Befehlszeitpunkt, in welchem das Befehlssignal ausgegeben wird, um das Druckreduzierungsventil (43) zu öffnen oder zu schließen, und dem Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkt, der durch die Kraftstoffdruckveränderungserfassungseinrichtung erfasst wird das Druckreduzierungsventil ferner aufweisend: eine Einrichtung (S32) zum Bilden und Speichern einer Schätzzeit einer Übertragungsverzögerungszeit von einer Zeit, wenn das Druckreduzierungsventil (43) geöffnet oder geschlossen wird, bis zu der Zeit des Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkts, wobei die Antwortverzögerungszeitberechnungseinrichtung (S32) die Antwortverzögerungszeit durch Subtrahieren der Schätzzeit der Übertragungsverzögerungszeit von einer festgelegten Zeit, welche einer Zeitdauer vom Befehlszeitpunkt bis zum Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkt entspricht, berechnet.
Steuervorrichtung für ein Druckreduzierungsventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Kraftstoffdrucksensor (20) stromabwärts von einem Auslass (42a) des Sammlers (42) angebracht ist, und die Steuervorrichtung ferner aufweist: eine Kraftstoffdruckkurvenverlauferzeugungseinrichtung (30) zum Erzeugen eines Kraftstoffdruckkurvenverlaufs, der eine Kraftstoffdruckveränderung durch Erhalten eines Erfassungswertes des Kraftstoffdrucksensors (20) anzeigt; eine Einspritzratenberechnungseinrichtung (30) zum Berechnen einer Einspritzrate während einer Kraftstoffeinspritzungsdauer basierend auf dem Kraftstoffdruckkurvenverlauf, wobei die Kraftstoffdruckveränderungserfassungseinrichtung (S20, S30) den Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkt mittels des Kraftstoffdruckkurvenverlaufs erfasst.
Steuervorrichtung für ein Druckreduzierungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Kraftstoffdrucksensor (20) stromabwärts des Auslasses (42a) des Sammlers (42) bezüglich einer Mehrzahl von Zylindern einer Maschine (100) mit mehreren Zylindern angebracht ist, und die Kraftstoffdruckveränderungserfassungseinrichtung (S20, S30) den Kraftstoffdruckveränderungszeitpunkt basierend auf einem Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors (20), der für einen Zylinder vorgesehen ist, in welchem gegenwärtig keine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, berechnet.