DE102012112626A1

DE102012112626A1 - Steuerung für ein Kraftstoffversorgungssystem

Info

Publication number: DE102012112626A1
Application number: DE201210112626
Authority: DE
Inventors: Shinichiro Miyagawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2013-06-27
Also published as: JP2013130106A; JP5664539B2

Abstract

Eine Kraftstoffpumpe (20) eines Kraftstoffversorgungssystems führt zwischen einer letzten Einspritzung und einer nächsten Einspritzung in einer Verbrennungsmaschine ein erstes Pumpen und ein zweites Pumpen, das dem ersten Pumpen folgt, aus. Eine Steuerung für das Kraftstoffversorgungssystem weist einen Zielwertrechner (51), der eine Zielmenge (Qf) eines Kraftstoffs, der von der Kraftstoffpumpe gepumpt wird, berechnet, und eine Pumpsteuerung (53) auf, die eine erste Pumpmenge (Q1) des ersten Pumpens steuert, um in einem Fall, in dem es nicht notwendig ist, sowohl die erste Pumpmenge als auch die zweite Pumpmenge einzustellen, um ein Maximum zu sein, größer als eine zweite Pumpmenge (Q2) des zweiten Pumpens zu sein.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Steuerung für ein Kraftstoffversorgungssystem.
Die JP-2003-201865A oder die JP-2011-106414A beschreibt ein Kraftstoffversorgungssystem für eine Maschine mit interner Verbrennung, wie zum Beispiel eine Dieselmaschine. Das Kraftstoffversorgungssystem weist eine Kraftstoffpumpe und ein Druck akkumulierendes Rohr auf. Die Kraftstoffpumpe pumpt einen Niederdruckkraftstoff von einem Kraftstofftank auf einen Hochdruckkraftstoff hoch. Das Druck akkumulierende Rohr akkumuliert bzw. speichert den Hochdruckkraftstoff, mit dem von der Kraftstoffpumpe versorgt wird. Der Hochdruckkraftstoff, der in dem Druck akkumulierenden Rohr akkumuliert ist, wird von einem Kraftstoffeinspritzventil direkt in einen Zylinder der Maschine eingespritzt. Die Kraftstoffpumpe führt das Kraftstoffpumpen lediglich einmal relativ zu einer Einspritzung oder zwei Einspritzungen aus.
Es ist erforderlich, dass der Kraftstoffdruck in dem Druck akkumulierenden Rohr durch ein Kraftstoffpumpen bei einem solchen Kraftstoffversorgungssystem einen Zielwert erreicht. Wenn die Pumpmenge pro einem Kraftstoffpumpen erhöht wird, kann der Kraftstoffdruck nach dem Pumpen instabil werden. Wenn außerdem durch das Kraftstoffeinspritzventil die Kraftstoffeinspritzung in dem instabilen Zustand ausgeführt wird, kann die Kraftstoffeinspritzmenge nicht genau gesteuert werden.
Angesichts des vorhergehenden Sachverhalts ist die Pumpe hergestellt, um das Kraftstoffpumpen mehrere Male relativ zu einer Kraftstoffeinspritzung auszuführen, derart, dass die Pumpmenge pro Kraftstoffpumpen reduziert ist, und dass der Kraftstoffdruck gesteuert ist, um ein Zielwert zu sein. Zwischen der letzten Kraftstoffeinspritzung und der nächsten Kraftstoffeinspritzung kann jedoch, wenn ein Kraftstoffpumpen zu einem Zeitpunkt dicht an der nächsten Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird, der Kraftstoffeinspritzdruck variieren.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, eine Steuerung für ein Kraftstoffversorgungssystem zu schaffen, um zu einer Einspritzstartzeit bei einem Druck akkumulierenden Rohr eine Druckvariation derart zu reduzieren, dass eine Kraftstoffeinspritzmenge genau gesteuert wird.
Gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung weist ein Kraftstoffversorgungssystem eine Kraftstoffpumpe, die Kraftstoff pumpt, ein Druck akkumulierendes Rohrsystem, das einen Hochdruckkraftstoff, der von der Kraftstoffpumpe gepumpt wird, akkumuliert, und ein Kraftstoffeinspritzventil auf, das den Hochdruckkraftstoff in eine Verbrennungsmaschine einspritzt. Die Kraftstoffpumpe führt ein erstes Kraftstoffpumpen und ein zweites Kraftstoffpumpen, das dem ersten Kraftstoffpumpen folgt, zwischen einer letzten. Einspritzung und einer nächsten Einspritzung bei der Verbrennungsmaschine aus. Eine Steuerung für das Kraftstoffversorgungssystem weist einen Zielmengenrechner, einen Pumpmengenbestimmer und eine Pumpsteuerung auf. Der Zielmengenrechner berechnet basierend auf einem Zieldruck des Hochdruckkraftstoffs eine Zielmenge eines Kraftstoffs, der von der Kraftstoffpumpe gepumpt wird. Der Pumpmengenbestimmer bestimmt, ob es notwendig ist, basierend auf der Zielmenge sowohl eine erste Pumpmenge des ersten Kraftstoffpumpens als auch eine zweite Pumpmenge des zweiten Kraftstoffpumpens einzustellen, um das Maximum zu sein. Die Pumpsteuerung steuert die erste Pumpmenge, um in einem Fall größer als die zweite Pumpmenge zu sein, bei dem es nicht notwendig ist, sowohl die erste Pumpmenge als auch die zweite Pumpmenge einzustellen, um das Maximum zu sein.
Eine Kraftstoffeinspritzmenge kann dementsprechend genau gesteuert werden, da zu einer Kraftstoffeinspritzzeit eine Kraftstoffdruckvariation reduziert ist.
Die vorhergehenden und andere Ziele, Charakteristiken und Vorteile der vorliegenden Offenbarung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vorgenommen ist, offensichtlicher. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht, die ein Kraftstoffversorgungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel darstellt;
2 eine erläuternde Ansicht, die einen Betrieb einer Hochdruckpumpe des Kraftstoffversorgungssystems darstellt;
3 ein Zeitdiagramm, das eine Beziehung zwischen einer Kraftstoffeinspritzung und einem Kraftstoffpumpen darstellt;
4 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren, das eine erste Pumpmenge und eine zweite Pumpmenge berechnet, darstellt;
5 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren eines Neuberechnens der zweiten Pumpmenge darstellt;
6 ein Zeitdiagramm, das ein spezifisches Beispiel einer Pumpmengensteuerung darstellt;
7 ein Zeitdiagramm, das ein spezifisches Beispiel einer Pumpmengensteuerung darstellt; und
8 ein Zeitdiagramm, das ein spezifisches Beispiel einer Pumpmengensteuerung darstellt.
Ein Ausführungsbeispiel ist unter Bezugnahme auf 1–6 beschrieben. Ein Kraftstoffversorgungssystem versorgt eine Maschine mit interner Verbrennung, wie zum Beispiel eine Sechszylinder-Dieselmaschine, die an einem Fahrzeug angebracht ist, mit Kraftstoff. Wie in 1 gezeigt ist, hat das Kraftstoffversorgungssystem eine elektronische Steuereinheit (ECU; ECU = electronic control unit) 50, die eine Kraftstoffmenge, die von einer Kraftstoffpumpe 20 gepumpt wird, steuert, wodurch ein Kraftstoffdruck (ein Druckleitungsdruck) einer gemeinsamen Druckleitung 12 gesteuert wird.
Die gemeinsame Druckleitung 12 kann einem Druck akkumulierenden Rohrsystem, das einen Hochdruckkraftstoff akkumuliert bzw. speichert, entsprechen.
Wie in 1 gezeigt ist, wird ein Kraftstoff, der in einem Kraftstofftank 11 aufgenommen ist, durch die Kraftstoffpumpe 20 hochgepumpt und unter Druck gesetzt, und der unter Druck gesetzte Kraftstoff wird zu der gemeinsamen Druckleitung 12 geschickt. Der unter Druck gesetzte Kraftstoff wird in dem Hochdruckzustand in der gemeinsamen Druckleitung 12 akkumuliert und wird dann von einem Injektor 13 direkt in einen Zylinder der Maschine eingespritzt.
Die Kraftstoffpumpe 20 ist unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Die Kraftstoffpumpe 20 hat eine Niederdruckpumpe 21 und eine Hochdruckpumpe 22. Die Niederdruckpumpe 21 pumpt einen Kraftstoff von dem Kraftstofftank 11 hoch, und die Hochdruckpumpe 22 setzt den Kraftstoff unter Druck. Der unter Druck gesetzte Kraftstoff, der einen hohen Druck hat, wird zu der gemeinsamen Druckleitung 12 gepumpt.
Die Hochdruckpumpe 22 ist in Details beschrieben. Die Hochdruckpumpe 22 kann eine Tauchkolbenpumpe, bei der sich ein Tauchkolben in einer Achsenrichtung hin und her bewegt, um einen Kraftstoff zu ziehen und zu entladen, sein. Die Hochdruckpumpe 22 weist in einem Pumpenkörper mehrere Zylinder 23 auf, und mehrere Tauchkolben 24 sind jeweils in den Zylindern 23 hin und her bewegbar angeordnet. Die Hochdruckpumpe 22 kann eine Pumpe eines Zweizylindertyps sein, die mit zwei Zylindern und zwei Tauchkolben (einem ersten Tauchkolben und einem zweiten Tauchkolben) ausgestattet ist. Die zwei Zylinder haben annähernd den gleichen im Folgenden zu beschreibenden Aufbau.
Eine Nockenwelle 25 ist mit einem ersten Ende des Tauchkolbens 24 gekoppelt, und ein Nocken 26 ist an der Nockenwelle 25 befestigt. Die Nockenwelle 25 ist mit einer Kurbelwelle 14 verbunden und wird durch eine Drehung der Kurbelwelle 14 gedreht, wenn die Maschine angetrieben ist. Die Nockenwelle 25 kann einer Antriebswelle der Kraftstoffpumpe entsprechen, und die Kurbelwelle 14 kann einer Ausgangswelle der Maschine entsprechen. Während beispielsweise die Kurbelwelle 14 eine Drehung vollzieht, vollzieht die Nockenwelle 25 eine Drehung. Außerdem befindet sich der erste Tauchkolben oder der zweite Tauchkolben an einem oberen Totpunkt, wenn sich ein Kolben jedes Zylinders der Maschine nahe einem oberen Totpunkt befindet.
Der Nocken 26 hat mehrere Nockenberge, und die Nockenberge springen in einer radialen Richtung der Nockenwelle 25 vor. Der Nocken 26 hat beispielsweise drei Nockenberge, und die drei Nockenberge sind in Intervallen von 120 Grad in einer Umfangsrichtung der Nockenwelle 25 angeordnet. Der Tauchkolben 24 ist aufgrund einer Vorspannkraft einer Feder 19 mit dem Nocken 26 in Berührung. Wenn sich die Kurbelwelle 14 dreht, schiebt der Nocken 26 den Tauchkolben 24 derart hoch, dass sich der Tauchkolben 24 in dem Zylinder 23 hin und her bewegt.
Der Nocken des ersten Tauchkolbens und der Nocken des zweiten Tauchkolbens sind außerdem angeordnet, um Phasen zu haben, die sich relativ zu der Nockenwelle 25 voneinander unterscheiden. Der Nocken des ersten Tauchkolbens und der Nocken des zweiten Tauchkolbens sind beispielsweise angeordnet, um um 60°CA voneinander verschoben zu sein. Wenn dadurch die Nockenwelle 25 gedreht wird, bewegen sich der erste Tauchkolben und der zweite Tauchkolben in jedem Zylinder mit Phasen, die sich voneinander unterscheiden, hin und her.
Eine unter Druck setzende Kammer 27 ist an einem zweiten Ende des Tauchkolbens 24 angeordnet. Kraftstoff wird ansprechend auf die Hin- und Herbewegung des Tauchkolbens 24 in die unter Druck setzende Kammer 27 gezogen oder von derselben entladen. Wenn sich genauer gesagt der Tauchkolben 24 abwärts bewegt, um das Volumen der unter Druck setzenden Kammer 27 zu erhöhen, wird Kraftstoff von dem Kraftstofftank 11 durch die Niederdruckpumpe 21 hochgepumpt und durch einen Niederdruckkanal 28 in die unter Druck setzende Kammer 27 gezogen. Wenn sich andererseits der Tauchkolben 24 aufwärts bewegt, um das Volumen der unter Druck setzenden Kammer 27 zu verringern, wird der Kraftstoff in der unter Druck setzenden Kammer 27 aus der unter Druck setzenden Kammer 27 entladen.
Ein Solenoidventil 30 ist in einem Kanal, der zwischen dem Niederdruckkanal 28 und der unter Druck setzenden Kammer 27 definiert ist, angeordnet und wird durch eine Spule 29 geöffnet oder geschlossen. Das Solenoidventil 30 ist beispielsweise ein Ventil eines normalerweise offenen Typs. Wenn die Spule 29 nicht erregt ist, kommunizieren der Niederdruckkanal 28 und die unter Druck setzende Kammer 27 miteinander. Wenn die Spule 29 erregt ist, ist die Kommunikation zwischen dem Niederdruckkanal 28 und der unter Druck setzenden Kammer 27 abgeschnitten.
Ein Hochdruckkanal 31 ist mit der unter Druck setzenden Kammer 27 verbunden, und ein Kraftstoffentladungsventil 32 ist in dem Hochdruckkanal 31 angeordnet. Das Kraftstoffentladungsventil 32 kann ein Rückschlagventil sein, das geöffnet wird, wenn der Kraftstoffdruck in der unter Druck setzenden Kammer 27 höher als oder gleich einem vorbestimmten Druck wird. Der Hochdruckkanal 31 ist durch das Kraftstoffentladungsventil 32 mit der gemeinsamen Druckleitung 12 verbunden. Der Injektor 13 jedes Zylinders ist mit der gemeinsamen Druckleitung 12 verbunden, und der Injektor 13 ist mit dem Hochdruckkraftstoff, der in der gemeinsamen Druckleitung 12 akkumuliert ist, versorgt. Die gemeinsame Druckleitung 12 ist mit einem Drucksensor 33 einer gemeinsamen Druckleitung versehen, der in der gemeinsamen Druckleitung 12 einen Kraftstoffdruck erfasst.
Verschiedene Sensoren, wie zum Beispiel ein Kurbelwinkelsensor 34 oder ein Wassertemperatursensor, sind zusätzlich in dem System angeordnet. Der Kurbelwinkelsensor 34 gibt für jeden vorbestimmten Maschinenkurbelwinkel, wie zum Beispiel einen 6°-CA-Zyklus, ein rechteckartiges Kurbelwinkelsignal aus. Der Wassertemperatursensor erfasst eine Temperatur eines Kühlwassers für die Maschine.
Die ECU 50 ist hauptsächlich aus einem gut bekannten Mikrocomputer, der eine CPU, einen ROM und einen RAM hat, aufgebaut. Durch Ausführen von verschiedenen Arten von Steuerprogrammen, die in dem ROM abgespeichert sind, wird gemäß dem Maschinenbetriebsstatus eine verschiedenartige Maschinensteuerung ausgeführt. Das heißt Erfassungssignale werden von den verschiedenen Sensoren in die ECU 50 eingegeben, und die ECU 50 berechnet beispielsweise basierend auf den Erfassungssignalen die Kraftstoffeinspritzmenge und steuert Kraftstoffversorgungsteile, wie zum Beispiel den Injektor 13 und das Solenoidventil 30.
Der Mikrocomputer der ECU 50 errechnet basierend auf dem Maschinenbetriebsstatus, wie zum Beispiel einer Ansaugluftmenge oder einer Maschinengeschwindigkeit, für jeden Zylinder die Kraftstoffeinspritzmenge. Der Mikrocomputer der ECU 50 errechnet ferner basierend auf Parameter, wie zum Beispiel der berechneten Kraftstoffeinspritzmenge oder dem Kraftstoffdruck Pc, die Kraftstoffeinspritzzeit des Injektors 13. Der Injektor 13 wird während der errechneten Kraftstoffeinspritzzeit derart geöffnet, dass eine gewünschte Quantität eines Kraftstoffs in den Zylinder eingespritzt wird.
Eine Kraftstoffpumpsteuerung unter Verwendung der Hochdruckpumpe 22 ist unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Wie in 2 gezeigt ist, besitzt die Hochdruckpumpe 22 ein Volumen erhöhendes Verfahren und ein Volumen verringerndes Verfahren. Bei dem Volumen erhöhenden Verfahren wird das Volumen der unter Druck setzenden Kammer 27 erhöht. Bei dem Volumen verringernden Verfahren wird das Volumen der unter Druck setzenden Kammer 27 verringert. Das Volumen verringernde Verfahren hat ferner eine Vorhubperiode und eine tatsächliche Pumpperiode. In der Vorhubperiode ist die Spule 29 nicht erregt. In der tatsächlichen Pumpperiode ist die Spule 29 derart erregt, dass Kraftstoff tatsächlich gepumpt und damit versorgt wird.
Die Menge eines Kraftstoffs, der durch die Hochdruckpumpe 22 zu der gemeinsamen Druckleitung 12 geschickt wird, wird durch Steuern der Ventil-Schließ-Periode des Solenoidventils 30 angepasst. Bei dem Volumen erhöhenden Verfahren bewegt sich im Detail der Tauchkolben 24 (in 2 abwärts), um ansprechend auf eine Drehung des Nocken 26 (Bezug nehmend auf 1) das Volumen der unter Druck setzenden Kammer 27 zu erhöhen. Zu dieser Zeit ist die Spule 29 nicht erregt, derart, dass der Niederdruckkanal 28 und die unter Druck setzende Kammer 27 miteinander kommunizieren. Wie in 2 gezeigt ist, wird dadurch ein Niederdruckkraftstoff in dem Niederdruckkanal 28 in die unter Druck setzende Kammer 27 eingeleitet. Das heißt das Volumen erhöhende Verfahren ist ein Kraftstoff-Ansaugverfahren, bei dem Kraftstoff in die Hochdruckpumpenkammer (in der unter Druck setzenden Klammer 27) gezogen wird.
Bei dem Volumen verringernden Verfahren (Komprimierungshub) bewegt sich der Tauchkolben 24 (aufwärts in 2), um ansprechend auf eine Drehung des Nocken 26 das Volumen der unter Drucksetzenden Kammer 27 zu verringern. Zu dieser Zeit kommunizieren, da die Spule 29 immer noch nicht während der Vorhubperiode erregt ist, der Niederdruckkanal 28 und die unter Druck setzende Kammer 27 miteinander. Wie in 2 gezeigt ist, wird daher ein Kraftstoff in der unter Druck setzenden Kammer 27 ansprechend auf eine Verringerung des Volumens der unter Druck setzenden Kammer 27 zu dem Niederdruckkanal 28 zurückgeführt.
In der tatsächlichen Pumpperiode wird andererseits durch Erregen der Spule 29 die Kommunikation zwischen dem Niederdruckkanal 28 und der unter Druck setzenden Kammer 27 gestoppt. Ein Druck eines Kraftstoffs in der unter Druck setzenden Kammer 27 wird daher ansprechend auf eine Bewegung des Tauchkolbens 24 angehoben. Wenn der Kraftstoffdruck in der unter Druck setzenden Kammer 27 höher als oder gleich einem vorbestimmten Druck wird, wird das Kraftstoffentladungsventil 32 geöffnet, wodurch, wie in 2 gezeigt ist, ein Hochdruckkraftstoff in der unter Druck setzenden Kammer 27 gepumpt und zu der gemeinsamen Druckleitung 12 geschickt wird.
Das heißt die Kraftstoffrückführmenge von der unter Druck setzenden Kammer 27 zu dem Niederdruckkanal 28 wird durch Vorverlegen eines Zeitpunkts eines Erregens der Spule 29 (das heißt durch Verkürzen der Vorhubperiode) reduziert. Die Kraftstoffschickmenge zu der gemeinsamen Druckleitung 12 wird somit erhöht. Die Kraftstoffrückführmenge von der unter Druck setzenden Kammer 27 zu dem Niederdruckkanal 28 wird im Gegensatz dazu durch Späterlegen des Zeitpunkts eines Erregens der Spule 29 (das heißt durch Erhöhen der Vorhubperiode) erhöht, sodass die Menge eines Kraftstoffs, der zu der gemeinsamen Druckleitung 12 geschickt wird, reduziert ist.
Die Beziehung zwischen dem Kraftstoffansaughub und dem Kraftstoffkomprimierungshub für sowohl den ersten Tauchkolben als auch den zweiten Tauchkolben und dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt ist in 3 gezeigt. Bei jedem Zylinder der Maschine wird bei jedem Verbrennungszyklus (in der Reihenfolge eines Ansaughubs, eines Komprimierungshubs, eines Expansionshubs und eines Auslasshubs) die Kraftstoffeinspritzung durch den Injektor 13 durchgeführt. Eine Kraftstoffeinspritzung wird beispielsweise bei allen 120°CA bei einer Sechszylindermaschine ausgeführt. Die Verbrennungsreihenfolge ist in 3 gezeigt, in der ein erster Zylinder durch #1 dargestellt ist, ein zweiter Zylinder durch #2 dargestellt ist, ein dritter Zylinder durch #3 dargestellt ist, ein vierter Zylinder durch #4 dargestellt ist, ein fünfter Zylinder durch #5 dargestellt ist, und ein sechster Zylinder durch #6 dargestellt ist.
Das Kraftstoffversorgungssystem des Ausführungsbeispiels führt das Kraftstoffpumpen von der Hochdruckpumpe 22 zweimal pro einer Kraftstoffeinspritzung durch den Injektor 13 aus (eine Einspritzung zweimal Pumpen). Wie in 3 gezeigt ist, starten genauer gesagt sowohl der erste Tauchkolben als auch der zweite Tauchkolben den Komprimierungshub unmittelbar nach dem Ansaughub. Der Ansaughub und der Auslasshub (Komprimierungshub) werden beispielsweise alle 60°CA wiederholt.
Der Zeitpunkt des Komprimierungshubs unterscheidet sich außerdem zwischen dem ersten Tauchkolben und dem zweiten Tauchkolben. Der Komprimierungshub des zweiten Tauchkolbens wird unmittelbar nach dem Ende des Komprimierungshubs des ersten Tauchkolbens gestartet. Das Kraftstoffpumpen wird dadurch abwechselnd zwischen dem ersten Tauchkolben und dem zweiten Tauchkolben durchgeführt, sodass das Kraftstoffpumpen kontinuierlich durchgeführt werden kann. Das heißt, wenn der erste Tauchkolben bei dem Ansaughub ist, ist der zweite Tauchkolben bei dem Komprimierungshub. Wenn der erste Tauchkolben bei dem Komprimierungshub ist, ist der zweite Tauchkolben bei dem Ansaughub.
Der Startzeitpunkt des Komprimierungshubs des ersten Tauchkolbens ist zusätzlich gleich dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt. Das heißt zwischen der letzten Kraftstoffeinspritzung und der nächsten Kraftstoffeinspritzung bei der Maschine (beispielsweise zwischen #1 und #2 in 3) wird durch den ersten Tauchkolben nach der letzten Kraftstoffeinspritzung ein erstes Kraftstoffpumpen durchgeführt. Ein zweites Kraftstoffpumpen wird dann unmittelbar nach dem Ende des ersten Kraftstoffpumpens durch den zweiten Tauchkolben durchgeführt.
Bei einem solchen Kraftstoffversorgungssystem kann, wenn der Kraftstoffdruck durch die Kraftstoffeinspritzung gesenkt ist, der gesenkte Kraftstoffdruck durch mehrere Male (zweimal bei diesem Ausführungsbeispiel) eines Kraftstoffpumpens (das heißt das erste Kraftstoffpumpen und das zweite Kraftstoffpumpen) wiederhergestellt werden. In diesem Fall kann die Pumpmenge pro Kraftstoffpumpen reduziert werden, und der Kraftstoffdruck kann auf einen Zielwert angehoben werden. Der in 3 schraffierte Bereich stellt zusätzlich die Kraftstoffmenge, die von der Hochdruckpumpe 22 gepumpt wird, dar.
Bei einem herkömmlichen Eine-Einspritzung-mehrmals-pumpen-System kann das Kraftstoffpumpen zu einem Zeitpunkt dicht an der nächsten Kraftstoffeinspritzung zwischen der letzten Kraftstoffeinspritzung und der nächsten Kraftstoffeinspritzung bei der Maschine durchgeführt werden. In diesem Fall kann aufgrund einer Variation des Kraftstoffdrucks, die durch das Kraftstoffpumpen verursacht wird, die Kraftstoffeinspritzmenge durch den Injektor 13 nicht genau gesteuert werden.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel berechnet im Gegensatz dazu die ECU 50 eine Zielpumpmenge der Hochdruckpumpe 22 und bestimmt, ob es notwendig ist, basierend auf der errechneten Zielpumpmenge jede Pumpmenge des ersten Kraftstoffpumpens und des zweiten Kraftstoffpumpens zu dem Maximum (voll bzw. unbeschränkt) zu machen. Das erste Kraftstoffpumpen ist genauer gesagt definiert, um eine erste Pumpmenge Q1 eines Kraftstoffs zu pumpen, und das zweite Kraftstoffpumpen ist definiert, um eine zweite Pumpmenge Q2 eines Kraftstoffs zu pumpen.
Wenn die Zielpumpmenge vergleichsweise groß ist, ist es notwendig, zu bewirken, dass die erste Pumpmenge Q1 und die zweite Pumpmenge Q2 das Maximum sind. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind, da der erste Tauchkolben und der zweite Tauchkolben den gleichen Aufbau haben, die maximale Pumpmenge des ersten Tauchkolbens und die maximale Pumpmenge des zweiten Tauchkolbens gleich (Qx).
Es ist andererseits nicht notwendig, zu bewirken, dass sowohl die erste Pumpmenge Q1 als auch die zweite Pumpmenge Q2 das Maximum sind, wobei das Kraftstoffpumpen mit der Hochdruckpumpe 22 auf eine Art und Weise ausgeführt wird, dass die erste Pumpmenge Q1 größer als die zweite Pumpmenge Q2 wird. Das heißt das erste Kraftstoffpumpen wird im Vorrang zu dem zweiten Kraftstoffpumpen verwendet, wodurch das Kraftstoffpumpen zwischen der letzten Einspritzung und der nächsten Einspritzung so schnell wie möglich ausgeführt wird.
Ein Verfahren eines Berechnens der Pumpmenge Q1, Q2 der Hochdruckpumpe 22 ist als Nächstes unter Bezugnahme auf 4 und 5 erläutert. 4 zeigt ein Verfahren eines Berechnens der ersten Pumpmenge Q1 und der zweiten Pumpmenge Q2. 5 zeigt ein Verfahren eines Neuberechnens der zweiten Pumpmenge Q2. Das Verfahren von 4 und das Verfahren von 5 werden durch die ECU 50 in einem spezifizierten Intervall, wie zum Beispiel 1–2 (ms) oder mehreren Kurbelwinkeln (°CA; CA = crank angle = Kurbelwinkel), ausgeführt.
In 4 wird bei S101 bestimmt, ob der gegenwärtige Zeitpunkt der Startzeitpunkt des Komprimierungshubs des ersten Tauchkolbens ist. Die Bestimmung von S101 wird beispielsweise basierend auf dem Erfassungssignal des Kurbelwinkelsensors 34 ausgeführt. Der Komprimierungsstartzeitpunkt ist zusätzlich gleich dem Einspritzzeitpunkt des Injektors 13 bei dem Ausführungsbeispiel.
Wenn bei S101 der gegenwärtige Zeitpunkt nicht der Komprimierungsstartzeitpunkt des ersten Tauchkolbens ist, wird die Routine von 4 beendet. Wenn bei S101 der gegenwärtige Zeitpunkt der Komprimierungsstartzeitpunkt des ersten Tauchkolbens ist, schreitet die ECU 50 zu S102 fort.
Bei S102 wird zu dem Komprimierungsstartzeitpunkt des ersten Tauchkolbens basierend auf dem Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors ein tatsächlicher Kraftstoffdruck P1 als ein erster Pumpstartzeitdruck berechnet. Ein Zielkraftstoffdruck Pf in der gemeinsamen Druckleitung 12 wird ferner basierend auf dem Maschinenbetriebszustand, wie zum Beispiel der Maschinengeschwindigkeit, als ein Zieldruckleitungsdruck errechnet.
Bei S103 wird basierend auf dem ersten Pumpstartzeitdruck P1 und dem Zielkraftstoffdruck Pf eine Zielkraftstoffmenge, die zum Beibehalten des Druckleitungsdrucks auf dem Zielkraftstoffdruck Pf notwendig ist, durch die ECU 50 (den Zielmengenrechner 51) berechnet. Das heißt die Zielpumpmenge Qf wird basierend auf dem Pumpstartzeitdruck P1 und dem Zielkraftstoffdruck Pf als eine Kraftstoffmenge, die von der Hochdruckpumpe 22 durch das erste Kraftstoffpumpen und das zweite Kraftstoffpumpen gepumpt wird, errechnet. Eine obere Grenze der Zielpumpmenge Qf wird unter Verwendung der Summe der maximalen Pumpmenge Qx des ersten Tauchkolbens und der maximalen Pumpmenge Qx des zweiten Tauchkolbens errechnet.
Bei S104 wird durch die ECU 50 (den Pumpmengenbestimmer 52) bestimmt, ob die Zielpumpmenge Qf gleich der Summe der maximalen Pumpmenge Qx des ersten Tauchkolbens und der maximalen Pumpmenge Qx des zweiten Tauchkolbens ist. Da bei diesem Ausführungsbeispiel sowohl die maximale Pumpmenge Qx des ersten Tauchkolbens als auch die maximale Pumpmenge Qx des zweiten Tauchkolbens gleich sind, wird bei S104 bestimmt, ob die Zielpumpmenge Qf gleich zweimal Qx (Qf = 2Qx?) ist.
Wenn die Zielpumpmenge Qf bei S104 gleich oder zweimal Qx ist, schreitet die ECU 50 zu S105 fort. Bei S105 wird die erste Pumpmenge Q1 als die maximale Pumpmenge Qx des ersten Tauchkolbens eingestellt, und die zweite Pumpmenge Q2 wird als die maximale Pumpmenge Qx des zweiten Tauchkolbens eingestellt.
Wenn bei S104 die Zielpumpmenge Qf nicht gleich zweimal Qx ist, schreitet die ECU 50 zu S106 fort. Bei S106 wird bestimmt, ob die Zielpumpmenge Qf kleiner als oder gleich der maximalen Pumpmenge Qx des ersten Tauchkolbens ist.
Wenn bei S106 die Zielpumpmenge Qf kleiner als oder gleich der maximalen Pumpmenge Qx des ersten Tauchkolbens ist, schreitet die ECU 50 zu S107 fort. Bei S107 wird die erste Pumpmenge Q1 als die Zielpumpmenge Qf eingestellt, und die zweite Pumpmenge Q2 wird auf null eingestellt. Das heißt, wenn lediglich durch das erste Kraftstoffpumpen mit dem ersten Tauchkolben mit der Zielpumpmenge Qf versorgt werden kann, wird das zweite Kraftstoffpumpen nicht durchgeführt.
Wenn bei S106 die Zielpumpmenge Qf größer als die maximale Pumpmenge Qx des ersten Tauchkolbens ist, schreitet die ECU 50 zu S108 fort. Bei S108 wird die erste Pumpmenge Q1 als die maximale Pumpmenge Qx des ersten Tauchkolbens eingestellt. Die zweite Pumpmenge Q2 wird ferner als ein Subtraktionswert (Qf–Qx) eingestellt, der durch Subtrahieren der maximalen Pumpmenge Qx des ersten Tauchkolbens von der Zielpumpmenge Qf berechnet wird. Das heißt, wenn die erste Pumpmenge Qf die maximale Pumpmenge Qx des ersten Tauchkolbens überschreitet, wird bewirkt, dass die erste Pumpmenge Q1 das Maximum ist, und die gemeinsame Druckleitung 12 wird durch das zweite Kraftstoffpumpen mit der Kraftstoffmenge, die dem Subtraktionswert entspricht, versorgt. Es wird dadurch dem ersten Kraftstoffpumpen mit dem ersten Tauchkolben ein Vorrang gegenüber dem zweiten Kraftstoffpumpen mit dem zweiten Tauchkolben gegeben.
Ein Steuersignal, das in die Spule 29 eingegeben wird, um das Solenoidventil 30 zu steuern, wird zusätzlich basierend auf der berechneten ersten Pumpmenge Q1 und der berechneten zweiten Pumpmenge Q2 unter Verwendung einer anderen Routine (nicht gezeigt) berechnet. Genauer gesagt wird der Stromwert, mit dem die Spule 29 versorgt wird, basierend auf der vorhergehenden Berechnung berechnet, und ein Steuersignal, das dem Stromwert entspricht, wird in jedes Solenoidventil 30 des ersten Tauchkolbens und des zweiten Tauchkolbens ausgegeben.
Das Verfahren eines Neuberechnens der zweiten Pumpmenge Q2 ist unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm von 5 beschrieben, in dem die zweite Pumpmenge Q2, die in 4 eingestellt wird, basierend auf dem Kraftstoffdruck in der gemeinsamen Druckleitung 12 zu einer Zeit, zu der das zweite Kraftstoffpumpen startet, neu berechnet wird. In einem Fall, in dem zwischen der berechneten Kraftstoffmenge und der tatsächlichen Pumpmenge bei dem ersten Kraftstoffpumpen eine Lücke entsteht, wird genauer gesagt die Lücke durch das zweite Kraftstoffpumpen kompensiert. Es wird dadurch bewirkt, dass der Druckleitungsdruck genauer mit einem Zielwert übereinstimmt.
In 5 wird bei S201 bestimmt, ob das erste Kraftstoffpumpen ausgeführt wird, und ob der gegenwärtige Zeitpunkt ein vorbestimmter Zeitpunkt „ta” (beispielsweise 30°CA nach dem Start des Komprimierungshubs des ersten Tauchkolbens) bei dem ersten Kraftstoffpumpen ist.
Wenn bei S201 der gegenwärtige Zeitpunkt der vorbestimmte Zeitpunkt „ta” bei dem ersten Kraftstoffpumpen ist, schreitet die ECU 50 zu S202 fort. Bei S202 wird bestimmt, ob die zweite Pumpmenge Q2 gleich der maximalen Pumpmenge Qx des zweiten Tauchkolbens ist. Wenn die zweite Pumpmenge Q2 gleich der maximalen Pumpmenge Qx des zweiten Tauchkolbens ist, wird diese Routine beendet.
Wenn bei S202 die zweite Pumpmenge Q2 nicht gleich der maximalen Pumpmenge Qx des zweiten Tauchkolbens ist, schreitet die ECU 50 zu S203 fort. Bei S203 wird bestimmt, ob die zweite Pumpmenge Q2 mehr als oder gleich einer vorbestimmten Quantität Qα ist. Die vorbestimmte Quantität Qα ist ein Wert, der kleiner als die maximale Pumpmenge Qx des zweiten Tauchkolbens ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die vorbestimmte Quantität Qα auf eine Hälfte (1/2) der maximalen Pumpmenge (Qα = Qx/2) eingestellt. Wenn die zweite Pumpmenge Q2 kleiner als die vorbestimmte Quantität Qα ist, schreitet die ECU 50 zu S204 fort, und eine Flag F1, die die zweite Pumpmenge Q2 bestimmt, wird auf EIN eingestellt. Diese Routine wird ferner für eine Zeit beendet.
Wenn bei S203 die zweite Pumpmenge Q2 größer als oder gleich der vorbestimmten Quantität Qα ist, schreitet die ECU 50 zu S205 fort. Bei S205 wird ein Variationsverhältnis (ein Druckgradient PA1) in dem Kraftstoffdruck während des ersten Kraftstoffpumpens errechnet. Der Druckgradient PA1 wird beispielsweise basierend auf einem Unterschied zwischen dem gegenwärtigen Wert (der zu dem vorbestimmten Zeitpunkt „ta” bei dem ersten Kraftstoffpumpen gewonnen wird) und dem letzten Wert des Erfassungswerts des Kraftstoffdrucksensors 33 berechnet.
Bei S206 wird basierend auf dem Druckgradienten PA1 ein Startzeitschätzungsdruck P2' als ein Druckleitungsdruck zu der Zeit eines Startens des zweiten Kraftstoffpumpens errechnet. Der Startzeitschätzungsdruck P2' ist ein Schätzungswert des Druckleitungsdrucks zu der Zeit eines Startens des zweiten Kraftstoffpumpens, der vor dem Abschluss des ersten Kraftstoffpumpens berechnet wird. Der Startzeitschätzungsdruck P2' ist ferner ein Schätzungswert des Druckleitungsdrucks zu der Abschlusszeit des ersten Kraftstoffpumpens. Eine Abbildung, die eine Beziehung zwischen dem Druckgradienten PA1 und dem Schätzungsdruck P2' darstellt, wird beispielsweise im Voraus abgespeichert. Der Schätzungsdruck P2' wird unter Verwendung der Abbildung erhalten, um dem gegenwärtigen Druckgradienten PA1 zu entsprechen.
Bei S207 wird basierend auf dem Unterschied zwischen dem Zielkraftstoffdruck Pf und dem Schätzungsdruck P2' eine Kraftstoffmenge, die erforderlich ist, um zu bewirken, dass der Druckleitungsdruck mit dem Zielkraftstoffdruck Pf übereinstimmt, neu berechnet, und die neu berechnete Kraftstoffmenge wird als die zweite Pumpmenge Q2 eingestellt. In einem Fall, bei dem das erste Kraftstoffpumpen die maximale Pumpmenge Qx nicht schicken kann, während die erste Pumpmenge Q1 auf die maximale Pumpmenge Qx eingestellt ist, wird beispielsweise die mangelnde Kraftstoffmenge zu der zweiten Pumpmenge Q2, die zu dem Komprimierungsstartzeitpunkt des ersten Tauchkolbens errechnet wird, hinzugefügt.
Wenn bei S201 der gegenwärtige Zeitpunkt nicht der vorbestimmte Zeitpunkt „ta” bei dem ersten Kraftstoffpumpen ist, schreitet die ECU 50 zu S208 fort. Bei S208 wird bestimmt, ob der gegenwärtige Zeitpunkt der Schlusszeitpunkt des ersten Kraftstoffpumpens (das heißt der Schlusszeitpunkt des Komprimierungshubs des ersten Tauchkolbens) ist.
Wenn bei S208 der gegenwärtige Zeitpunkt der Schlusszeitpunkt des ersten Kraftstoffpumpens ist, schreitet die ECU 50 zu S209 fort. Bei S209 wird bestimmt, ob die Flag F1, die die zweite Pumpmenge bestimmt, EIN ist. Wenn die Flag F1 EIN ist, schreitet die ECU 50 zu S210 fort. Bei S210 wird basierend auf dem Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors 33 zu dem Schlusszeitpunkt der tatsächliche Startzeitdruck P2 als ein Druckleitungsdruck zu der Zeit eines Startens des zweiten Kraftstoffpumpens errechnet. Der tatsächliche Startzeitdruck P2 ist zusätzlich gleich dem tatsächlichen Wert des Druckleitungsdrucks zu der Abschlusszeit des ersten Kraftstoffpumpens.
Bei S211 wird basierend auf dem Unterschied zwischen dem Zielkraftstoffdruck Pf und dem tatsächlichen Startzeitdruck P2 eine Kraftstoffquantität, die erforderlich ist, um den Druckleitungsdruck beizubehalten, um mit dem Zielkraftstoffdruck Pf übereinzustimmen, errechnet, und die errechnete Kraftstoffquantität wird als die zweite Pumpmenge Q2 eingestellt. In diesem Fall wird ferner, wenn das erste Kraftstoffpumpen nicht mit der Kraftstoffmenge, die äquivalent zu der maximalen Pumpmenge Qx ist, versorgen kann, die mangelnde Kraftstoffmenge der zweiten Pumpmenge Q2, die zu dem Komprimierungsstartzeitpunkt des ersten Tauchkolbens errechnet wird, hinzugefügt. Bei S212 wird eine Flag F1 auf AUS eingestellt, und die Routine von 5 wird beendet.
Ein spezifisches Beispiel der Pumpmengensteuerung des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist als Nächstes unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
In 6 ist angenommen, dass die Zielpumpmenge Qf größer als die maximale Pumpmenge Qx des ersten Tauchkolbens ist (Qx < Qf), und dass die Zielpumpmenge Qf kleiner als die Summe der maximalen Pumpmenge Qx des ersten Tauchkolbens und der vorbestimmten Quantität Qα ist (Qf – Qx < Qx/2). Für eine Bequemlichkeit ist außerdem die Verbrennungsreihenfolge in einer Reihenfolge von #1, #2, #3, #4, 5# und #6 eingestellt. Die Beschreibung unter Bezugnahme auf 6 ist zu dem Kraftstoffpumpen ausgeführt, das zwischen der Kraftstoffeinspritzung in dem ersten Zylinder #1 und der Kraftstoffeinspritzung in dem zweiten Zylinder #2 durchgeführt wird.
In 6 wird eine Kraftstoffeinspritzung in jeden Zylinder bei allen 120°CA ausgeführt, und das Kraftstoffpumpen von der Hochdruckpumpe 22 ist durch das erste Kraftstoffpumpen und das zweite Kraftstoffpumpen, die jeweils einmal zwischen der Kraftstoffeinspritzung in dem ersten Zylinder #1 und der Kraftstoffeinspritzung in dem zweiten Zylinder #2 ausgeführt werden, aufgebaut.
Zu einem Zeitpunkt t1 wird der Komprimierungshub des ersten Tauchkolbens gestartet. Zu dem Zeitpunkt t1 werden der Zielkraftstoffdruck Pf und die Zielpumpmenge Qf errechnet, und die erste Pumpmenge Q1 und die zweite Pumpmenge Q2 werden bestimmt, um mit dem ersten Kraftstoffpumpen und dem zweiten Kraftstoffpumpen mit der Zielpumpmenge Qf zu versorgen. Zu dieser Zeit wird, wenn die Zielpumpmenge Qf größer als die maximale Pumpmenge Qx des ersten Tauchkolbens ist, die erste Pumpmenge Q1 eingestellt, um die maximale Pumpmenge Qx des ersten Tauchkolbens zu sein, und die zweite Pumpmenge Q2 wird eingestellt, um die Kraftstoffmenge, die dem Subtraktionswert (Qf – Qx) entspricht, zu sein. In diesem Fall wird während der Periode des Komprimierungshubs (t1 – t2) des ersten Tauchkolbens die Spule 29 des ersten Tauchkolbens weiter erregt, sodass das Solenoidventil 30 geschlossen wird. Dadurch liefert das erste Kraftstoffpumpen die maximale Pumpmenge Qx.
Wenn die zweiten Pumpmengen Q2, die zu dem Zeitpunkt t1 errechnet werden, kleiner als die vorbestimmte Quantität Qα sind, ist die Vorhubperiode Tp des zweiten Tauchkolbens ausreichend lang. Die zweite Pumpmenge Q2 wird daher unter Verwendung der Vorhubperiode Tp neu berechnet. Das heißt, wenn der erste Tauchkolben den oberen Totpunkt erreicht, um das erste Kraftstoffpumpen abzuschließen, ist ein tatsächlicher Kraftstoffdruck zu dem Schlusszeitpunkt t2 als tatsächlicher Startzeitdruck P2 dargestellt. Dann wird basierend auf dem Unterschied zwischen dem Zielkraftstoffdruck Pf und dem tatsächlichen Startzeitdruck P2 die zweite Pumpmenge Q2 neu berechnet. Während des Komprimierungshubs (t2 – t3) des zweiten Tauchkolbens wird danach basierend auf der neu berechneten zweiten Pumpmenge Q2 die Spule 29 des zweiten Tauchkolbens erregt, um das Solenoidventil 30 zu schließen.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird das Kraftstoffpumpen zu der gemeinsamen Druckleitung 12 ausgeführt, indem dem ersten Kraftstoffpumpen und nicht dem zweiten Kraftstoffpumpen ein Vorrang gegeben wird. Eine Variation des Druckleitungsdrucks gemäß dem Ausführungsbeispiel ist daher durch eine durchgezogene Linie in 6 gezeigt. Eine gestrichelte Linie in 6 stellt im Gegensatz dazu einen Fall dar, bei dem die Zielpumpmenge Qf zwischen dem ersten Kraftstoffpumpen und dem zweiten Kraftstoffpumpen gleichmäßig verteilt ist, und eine einzelne Strichpunktlinie in 6 stellt einen Fall dar, bei dem dem zweiten Kraftstoffpumpen ein Vorrang gegeben ist. Verglichen mit den vorhergehenden zwei Fällen kann gemäß dem Ausführungsbeispiel eine Variation des Druckleitungsdrucks unmittelbar vor dem Einspritzzeitpunkt t3 kleiner gemacht werden, wodurch die Kraftstoffeinspritzmenge genau gesteuert werden kann.
In 6 ist eine Beschreibung zu dem Fall vorgenommen, bei dem die Zielpumpmenge Qf die Formel (Qf – Qx) < Qx/2 erfüllt. In einem Fall, bei dem eine Formel Qx/2 ≤ (Qf – Qx) < Qx erfüllt ist, gibt es, da die Vorhubperiode Tp des zweiten Tauchkolbens kurz wird, im Gegensatz dazu keine ausreichende Zeit. Die zweite Pumpmenge Q2 wird daher wie folgt neu berechnet.
Der Druckgradient PA1 wird in der Mitte des ersten Kraftstoffpumpens zu dem Zeitpunkt „ta” berechnet, und der Druckleitungsdruck wird basierend auf dem Druckgradienten PA1 zu dem Schlusszeitpunkt t2 des ersten Kraftstoffpumpens geschätzt. Der geschätzte Druckleitungsdruck ist außerdem als der Startzeitschätzungsdruck P2' definiert, und die zweite Pumpmenge Q2 wird basierend auf dem Unterschied zwischen dem Zielkraftstoffdruck Pf und dem Startzeitschätzungsdruck P2' neu berechnet. Bei dem Komprimierungshub (t2 – t3) des zweiten Tauchkolbens wird dann basierend auf der neu berechneten zweiten Pumpmenge Q2 die Spule 29 des zweiten Tauchkolbens erregt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die folgenden Vorteile erhalten werden.
Wenn basierend auf der Zielpumpmenge der Hochdruckpumpe 22 bestimmt wird, dass es nicht notwendig ist, sowohl das erste Kraftstoffpumpen als auch das zweite Kraftstoffpumpen mit der maximalen Pumpmenge Qx auszuführen, wird die erste Pumpmenge Q1 des ersten Kraftstoffpumpens durch die ECU 50 (die Pumpsteuerung 53) größer als die zweite Pumpmenge Q2 des zweiten Kraftstoffpumpens eingestellt.
Wenn genauer gesagt die Zielpumpmenge Qf größer als die maximale Pumpmenge Qx des ersten Tauchkolbens ist, wird bewirkt, dass die erste Pumpmenge Q1 die maximale Pumpmenge Qx ist. Es wird ferner bewirkt, dass die zweite Pumpmenge Q2 dem Subtraktionswert (Qf – Qx), der durch Subtrahieren der maximalen Pumpmenge Qx des ersten Kraftstoffpumpens von der Zielpumpmenge Qf berechnet wird, entspricht.
Wenn die Zielpumpmenge Qf kleiner als oder gleich der maximalen Pumpmenge Qx des ersten Kraftstoffpumpens ist, wird durch Verwenden von lediglich dem ersten Kraftstoffpumpen mit der Zielpumpmenge Qf versorgt. Die zweite Pumpmenge Q2 des zweiten Kraftstoffpumpens kann somit soviel wie möglich reduziert werden, während eine Kraftstoffmenge, die äquivalent zu der Zielpumpmenge Qf ist, von der Hochdruckpumpe 22 gepumpt wird. Als ein Resultat kann eine Variation des Kraftstoffdrucks zu der Kraftstoffeinspritzzeit reduziert werden, und die Kraftstoffeinspritzmenge kann genau gesteuert werden.
In einem Fall, bei dem die Zielpumpmenge Qf größer als die maximale Pumpmenge Qx des ersten Tauchkolbens ist, und bei dem sowohl das erste Kraftstoffpumpen als auch das zweite Kraftstoffpumpen ausgeführt werden, wird der Startzeitkraftstoffdruck in einem Moment berechnet, in dem das zweite Kraftstoffpumpen gestartet wird, und das zweite Kraftstoffpumpen wird basierend auf dem Zielkraftstoffdruck und dem berechneten Startzeitkraftstoffdruck ausgeführt. Wenn daher die Kraftstoffmenge, die durch das erste Kraftstoffpumpen gepumpt wird, mangelt oder übermäßig ist, kann die mangelnde oder überschüssige Pumpmenge durch das zweite Kraftstoffpumpen kompensiert werden. Der Druckleitungsdruck kann als ein Resultat genau gesteuert werden, und die Steuerbarkeit der Kraftstoffeinspritzmenge kann angehoben werden.
Wenn außerdem die zweite Pumpmenge Q2 relativ klein ist, und wenn die Vorhubperiode Tp vergleichsweise ausreichend lang ist, wird der tatsächliche Startzeitdruck P2 mit dem Kraftstoffdrucksensor 33 während der Periode von dem Ende des ersten Kraftstoffpumpens zu dem Start des zweiten Kraftstoffpumpens als ein Druckleitungsdruck erfasst. Die Neuberechnung der zweiten Pumpmenge Q2 wird basierend auf dem tatsächlichen Startzeitdruck P2 und dem Zielkraftstoffdruck Pf ausgeführt.
Wenn im Gegensatz dazu die zweite Pumpmenge Q2 relativ groß ist, und wenn die Vorhubperiode Tp vergleichsweise kurz ist, wird basierend auf dem Druckleitungsdruck, der mit dem Kraftstoffdrucksensor 33 bei dem ersten Kraftstoffpumpen erfasst wird, der Druckgradient PA1 errechnet. Der Startzeitschätzungsdruck P2 wird ferner basierend auf dem errechneten Druckgradienten PA1 zu der Startzeit errechnet. Die zweite Pumpmenge Q2 wird basierend auf dem Startzeitschätzungsdruck P2' und dem Zielkraftstoffdruck Pf neu berechnet.
Das Verfahren eines Berechnens des Startzeitdrucks wird somit gemäß der zweiten Pumpmenge geändert. Die zweite Pumpmenge kann daher gemäß der Zeitperiode, die für ein Berechnen der zweiten Pumpmenge verbleibt, in Anbetracht der Berechnungsgenauigkeit geeignet bestimmt werden.
Die Kraftstoffpumpe 20 ist mit der Nockenwelle 25 (der Antriebswelle), die durch die Kurbelwelle 14 (die Ausgangswelle der Maschine) angetrieben ist, und den mehreren Tauchkolben 24, die ansprechend auf eine Drehung der Nockenwelle 25 einen Pumpbetrieb mit voneinander unterschiedlichen Phasenwinkeln ausführen, ausgestattet. In diesem Fall kann, da das Kraftstoffversorgungssystem lediglich eine Kraftstoffpumpe 20 erfordert, die Größe des Systems kleiner gemacht werden. Der Effekt kann passend durch Anwenden der vorliegenden Offenbarung auf ein kontinuierliches Pumpsystem gewonnen werden, bei dem der Kraftstoffpumphub des zweiten Tauchkolbens unmittelbar nach dem Ende des Kraftstoffpumphubs des ersten Tauchkolbens gestartet wird.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf das vorhergehende Ausführungsbeispiel begrenzt und kann auf andere Weisen modifiziert sein.
Das vorhergehende Ausführungsbeispiel ist angewendet auf eine Sechszylindermaschine beschrieben. Die Zahl der Zylinder ist jedoch nicht auf sechs begrenzt. Die vorliegende Offenbarung kann beispielsweise auf eine Vierzylindermaschine angewendet sein. Dieser Fall ist unter Bezugnahme auf ein Zeitdiagramm von 7 beschrieben, in dem eine Hochdruckpumpe mit zwei Tauchkolben (einem ersten Tauchkolben und einem zweiten Tauchkolben) ausgestattet ist. Zwei Nockenberge sind in jedem Nocken des Tauchkolbens vorbereitet. Die Nockenwelle vollzieht außerdem für jede Drehung der Kurbelwelle eine Drehung.
In 7 ist die Zielpumpmenge Qf größer als die maximale Pumpmenge Qx des ersten Tauchkolbens und ist kleiner als die Summe der maximalen Pumpmenge Qx des ersten Tauchkolbens und der maximalen Pumpmenge Qx des zweiten Tauchkolbens. Für eine Bequemlichkeit ist die Verbrennungsreihenfolge auf eine Reihenfolge von #1, #2, #3 und #4 eingestellt, und die Beschreibung ist bezüglich des Kraftstoffpumpens, das zwischen der Kraftstoffeinspritzung #1 und der Kraftstoffeinspritzung #2 durchgeführt wird, vorgenommen.
In 7 wird die Kraftstoffeinspritzung in jedem Zylinder alle 180°CA ausgeführt, und das Kraftstoffpumpen von der Hochdruckpumpe ist durch ein erstes Kraftstoffpumpen und ein zweites Kraftstoffpumpen, die zwischen der letzten Kraftstoffeinspritzung und der nächsten Kraftstoffeinspritzung jedes Zylinders ausgeführt werden, aufgebaut. Zu einem Komprimierungsstartzeitpunkt t11 des ersten Tauchkolbens werden der Zielkraftstoffdruck Pf und die Zielpumpmenge Qf errechnet, und die Zielpumpmenge Qf wird durch sowohl die erste Pumpmenge Q1 als auch die zweite Pumpmenge Q2 erreicht. Die erste Pumpmenge Q1 ist beispielsweise auf die maximale Pumpmenge Qx des ersten Tauchkolbens eingestellt, und die zweite Pumpmenge Q2 ist eingestellt, um den Subtraktionswert (Qf – Qx) zu entsprechen. Das heißt das erste Kraftstoffpumpen wird mit der maximalen Pumpmenge Qx durchgeführt, und es wird durch das zweite Kraftstoffpumpen mit dem Subtraktionswert (Qf – Qx) versorgt.
Bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel führt das Kraftstoffversorgungssystem ein „eine Einspritzung mehrmals pumpen” mit der einzelnen Hochdruckpumpe 22 durch, die die mehreren Tauchkolben hat. Eine Hochdruckpumpe, die einen Tauchkolben hat, kann alternativ verwendet sein, bei der eine Nockenwelle mehrere Drehungen (beispielsweise zwei Drehungen) pro einer Drehung der Kurbelwelle ausführt. Ein Fall, bei dem eine Vierzylindermaschine als die Verbrennungsmaschine verwendet ist, und bei dem die Kurbelwelle und die Nockenwelle ein Drehungsverhältnis von 1:2 haben, ist beispielsweise unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.
Wie in 8 gezeigt ist, wird eine Kraftstoffeinspritzung in jeden Zylinder alle 180°CA ausgeführt, und das Kraftstoffpumpen von der Hochdruckpumpe wird zweimal zwischen der letzten Einspritzung und der nächsten Einspritzung in jedem Zylinder ausgeführt. Ein erstes Kraftstoffpumpen wird unmittelbar nach der Kraftstoffeinspritzung durchgeführt, und ein zweites Kraftstoffpumpen wird folgend dem ersten Kraftstoffpumpen durchgeführt.
Zu einem Startzeitpunkt 21 des ersten Kraftstoffpumpens sind die erste Pumpmenge Q1 und die zweite Pumpmenge Q2 bestimmt, um mit sowohl dem ersten Kraftstoffpumpen als auch dem zweiten Kraftstoffpumpen die Zielpumpmenge Qf einzuhalten. Zu dieser Zeit wird, wenn die Zielpumpmenge Qf kleiner als oder gleich der maximalen Pumpmenge Qx ist, die gesamte Zielpumpmenge Qf durch das erste Kraftstoffpumpen geliefert, und es wird bewirkt, dass die zweite Pumpmenge Q2 des zweiten Kraftstoffpumpens null ist. Wenn die Zielpumpmenge Qf außerdem größer als die maximale Pumpmenge Qx ist, wird die erste Pumpmenge Q1 eingestellt, um die maximale Pumpmenge Qx zu sein, und die zweite Pumpmenge Q2 wird eingestellt, um dem Subtraktionswert (Qf – Qx) zu entsprechen.
Bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel weist das Kraftstoffversorgungssystem die Hochdruckpumpe 22, die mit der Nockenwelle 25, die durch die Kurbelwelle 14 angetrieben ist, und den mehreren Tauchkolben, die ansprechend auf eine Drehung der Nockenwelle 25 mit voneinander unterschiedlichen Phasen in Betrieb sind, ausgestattet ist, auf. Das Kraftstoffversorgungssystem kann alternativ eine Mehrzahl der Hochdruckpumpen 22, die mit der Nockenwelle, die durch die Kurbelwelle 14 angetrieben ist, und einem Tauchkolben, der ansprechend auf eine Drehung der Nockenwelle in Betrieb ist, ausgestattet sind, aufweisen. Die Kraftstoffpumpe 20 ist beispielsweise mit einer ersten Hochdruckpumpe und einer zweiten Hochdruckpumpe ausgestattet. In diesem Fall ist der erste Tauchkolben des in 7 gezeigten Ausführungsbeispiels durch die erste Hochdruckpumpe ersetzt, und der zweite Tauchkolben des in 7 gezeigten Ausführungsbeispiels ist durch die zweite Hochdruckpumpe ersetzt.
Bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel wird die zweite Pumpmenge Q2 basierend auf dem tatsächlichen Startzeitdruck P2 oder dem Startzeitschätzungsdruck P2 und dem Zielkraftstoffdruck Pf neu berechnet. Die Neuberechnung der zweiten Pumpmenge Q2 kann jedoch eliminiert sein. Das heißt das zweite Kraftstoffpumpen kann unter Verwendung der zweiten Pumpmenge Q2, die bei dem Berechnungsverfahren von 4 errechnet wird, ausgeführt werden.
Bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel wird, wenn bei S104 von 4 bestimmt wird, dass es nicht notwendig ist, sowohl das erste Kraftstoffpumpen als auch das zweite Kraftstoffpumpen mit der maximalen Pumpmenge Qx auszuführen, bei S106 die Zielpumpmenge Qf mit der maximalen Pumpmenge Qx des ersten Tauchkolbens verglichen. Wenn bei S106 die Zielpumpmenge Qf kleiner als oder gleich der maximalen Pumpmenge ist (Qf < Qx), wird die Zielpumpmenge Qf lediglich durch das erste Kraftstoffpumpen gepumpt. Wenn bei S106 die Zielpumpmenge Qf größer als die maximale Pumpmenge ist (Qf > Qx), wird bewirkt, dass die erste Pumpmenge Q1 die maximale Pumpmenge Qx ist, und das zweite Kraftstoffpumpen Q2 wird mit dem Subtraktionswert (Qf – Qx) geliefert. Die erste Pumpmenge Q1 wird somit größer als die zweite Pumpmenge Q2 gemacht.
Wenn alternativ bei S104 von 4 bestimmt wird, dass es nicht notwendig ist, sowohl das erste Kraftstoffpumpen als auch das zweite Kraftstoffpumpen mit der maximalen Pumpmenge Qx auszuführen, ist die erste Pumpmenge Q1 durch eine kleinere zwischen der maximalen Pumpmenge Qx des ersten Tauchkolbens und einem vorbestimmten Verhältnis (beispielsweise 90%) der Zielpumpmenge Qf definiert. Das zweite Kraftstoffpumpen Q2 ist ferner mit einem Subtraktionswert (Qf – Q1) versehen, der durch Subtrahieren der ersten Pumpmenge Q1 von der Zielpumpmenge Qf berechnet wird. In diesem Fall kann ferner die zweite Pumpmenge Q2 reduziert sein, während ein Versorgen mit der Zielpumpmenge Qf erreicht ist. Die Variation des Druckleitungsdrucks kann somit zu der Kraftstoffeinspritzstartzeit reduziert werden.
Bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel kann betreffend die erste Pumpmenge Q1 und die zweite Pumpmenge Q2, die bei S107 oder S108 von 4 berechnet werden, wenn die erste Pumpmenge Q1 dicht an der maximalen Pumpmenge Qx des ersten Tauchkolbens oder ihres Nachbarwerts ist, die erste Pumpmenge Q1 zu groß werden. In diesem Fall kann zu der Zeit des ersten Kraftstoffpumpens eine Variation in dem Kraftstoffdruck in der gemeinsamen Druckleitung 12 erzeugt werden.
Gemäß einem Modifikationsbeispiel des Ausführungsbeispiels kann ein Teil der ersten Pumpmenge Q1 zu der zweiten Pumpmenge Q2 verschoben sein, wenn die erste Pumpmenge Q1 dicht an der maximalen Pumpmenge Qx des ersten Tauchkolbens oder ihres Nachbarwerts ist. Wenn die zweite Pumpmenge Q2 null ist oder einen relativ kleinen Wert hat, kann, selbst wenn ein Teil der ersten Pumpmenge Q1 zu der zweiten Pumpmenge Q2 verschoben ist, die Variation des Drucks zu der Kraftstoffeinspritzzeit reduziert werden. Das heißt der Unterschied zwischen der ersten Pumpmenge Q1 und der zweiten Pumpmenge Q2 kann reduziert werden, während der Kraftstoffdruck durch das zweite Kraftstoffpumpen zu der Einspritzstartzeit weniger beeinträchtigt ist. Die Variation des Kraftstoffdrucks, die durch das erste Kraftstoffpumpen erzeugt wird, wird dadurch reduziert.
Die vorliegende Offenbarung kann auf ein „Eine-Einspritzung-dreimal-pumpen-Kraftstoffversorgungssystem statt des Eine-Einspritzung-zweimal-pumpen-Kraftstoffsystems als das Eine-Einspritz-mehrmals-pumpen-Kraftstoffversorgungssystem angewendet sein. In diesem Fall wird jede Pumpmenge auf eine Art und Weise bestimmt, dass die erste Pumpmenge größer als die zweite Pumpmenge und die dritte Pumpmenge wird.
Die vorliegende Offenbarung kann statt der Dieselmaschine auf eine Benzinmaschine angewendet sein. Die vorliegende Offenbarung kann beispielsweise bei einer Steuervorrichtung für ein Kraftstoffversorgungssystem für eine Benzinmaschine eines Direkteinspritzungstyps praktiziert sein.
Es versteht sich von selbst, dass solche Änderungen und Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2003-201865 A [0002]
JP 2011-106414 A [0002]

Claims

Steuerung für ein Kraftstoffversorgungssystem, das eine Kraftstoffpumpe (20), die Kraftstoff pumpt, ein Druck akkumulierendes Rohrsystem (12), das einen Hochdruckkraftstoff, der von der Kraftstoffpumpe gepumpt wird, akkumuliert, und ein Kraftstoffeinspritzventil (13), das den Hochdruckkraftstoff in eine Verbrennungsmaschine einspritzt, aufweist, wobei die Kraftstoffpumpe zwischen einer letzten Einspritzung und einer nächsten Einspritzung in der Verbrennungsmaschine ein erstes Pumpen und ein zweites Pumpen, das dem ersten Pumpen folgt, ausführt, mit: einem Zielmengenrechner (51), der basierend auf einem Zieldruck (Pf) des Hochdruckkraftstoffs eine Zielmenge (Qf) eines Kraftstoffs, der von der Kraftstoffpumpe gepumpt wird, berechnet; einem Pumpmengenbestimmer (52), der bestimmt, ob es notwendig ist, basierend auf der Zielmenge sowohl eine erste Pumpmenge (Q1) des ersten Pumpens als auch eine zweite Pumpmenge (Q2) des zweiten Pumpens einzustellen, um ein Maximum zu sein; und einer Pumpsteuerung (53), die die erste Pumpmenge (Q1) steuert, um in einem Fall größer als die zweite Pumpmenge (Q2) zu sein, bei dem der Pumpmengenbestimmer bestimmt, dass es nicht notwendig ist, sowohl die erste Pumpmenge (Q1) als auch die zweite Pumpmenge (Q2) einzustellen, um das Maximum zu sein.
Steuerung nach Anspruch 1, bei der die erste Pumpmenge (Q1) definiert ist, um eine volle Menge (Qx) zu sein, wenn die erste Pumpmenge (Q1) eingestellt ist, um das Maximum zu sein, der Pumpmengenbestimmer bestimmt, ob die Zielmenge (Qf) größer als die volle Menge (Qx) ist, und die Pumpsteuerung einen Abschnitt hat, der die erste Pumpmenge (Q1) einstellt, um die volle Menge (Qx) zu sein, und der die zweite Pumpmenge (Q2) einstellt, um ein Subtraktionswert (Qf – Qx) zu sein, der in einem Fall, bei dem der Pumpmengenbestimmer bestimmt, dass die Zielmenge größer als die volle Menge ist, durch Subtrahieren der vollen Menge von der Zielmenge berechnet wird.
Steuerung nach Anspruch 1, bei der die erste Pumpmenge (Q1) definiert ist, um eine volle Menge (Qx) zu sein, wenn die erste Pumpmenge (Q1) eingestellt ist, um das Maximum zu sein, der Pumpmengenbestimmer bestimmt, ob die Zielmenge (Qf) größer als die volle Menge (Qx) ist, und die Pumpsteuerung einen Abschnitt hat, der die Zielmenge (Qf) einstellt, um in einem Fall, in dem der Pumpmengenbestimmer bestimmt, dass die Zielmenge größer als die volle Menge ist, durch sowohl die erste Pumpmenge (Q1) als auch die zweite Pumpmenge (Q2) erreicht zu werden, und in einem Fall, in dem der Pumpmengenbestimmer bestimmt, dass die Zielmenge kleiner als oder gleich der vollen Menge ist, die Zielmenge (Qf), um durch die erste Pumpmenge (Q1) erreichen zu werden, einstellt.
Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit ferner: einem Druckrechner (50), der in einem Fall, in dem sowohl das erste Pumpen als auch das zweite Pumpen ausgeführt werden, einen Startzeitdruck des Hochdruckkraftstoffs zu einer Zeit eines Startens des zweiten Pumpens berechnet, wobei die Kraftstoffpumpe einen Ansaughub, währenddessen Kraftstoff in die Kraftstoffpumpe gezogen wird, und einen Entladungshub, währenddessen der gezogene Kraftstoff zu dem Druck akkumulierenden Rohrsystem entladen wird, wiederholt, und eine Pumpmenge der Kraftstoffpumpe gemäß einer Länge einer Vorhubperiode bei dem Entladungshub unmittelbar nach dem Ansaughub gesteuert ist, und die Pumpsteuerung das zweite Pumpen basierend auf dem berechneten Startzeitdruck und dem Zieldruck ausführt.
Steuerung nach Anspruch 4, mit ferner: einem Druckdetektor (33), der einen Druck des Hochdruckkraftstoffs erfasst, wobei der Druckrechner Folgendes hat: einen ersten Rechner, der einen Druck (P2), der durch den Druckdetektor während einer Periode von einem Ende des ersten Pumpens zu einem Start des zweiten Pumpens erfasst wird, als den Startzeitdruck einstellt, und einen zweiten Rechner, der basierend auf einem Druck, der durch den Druckdetektor bei dem ersten Pumpen erfasst wird, einen Druckgradienten (PA1) berechnet und basierend auf dem Druckgradienten den Startzeitdruck berechnet, die Pumpsteuerung den Startzeitdruck, der durch den ersten Rechner berechnet wird, oder den Startzeitdruck, der durch den zweiten Rechner berechnet wird, gemäß der zweiten Pumpmenge auswählt, und die Pumpsteuerung basierend auf dem ausgewählten Startzeitdruck und dem Zieldruck das zweite Pumpen ausführt.
Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Kraftstoffpumpe eine Antriebswelle (25), die durch eine Ausgangswelle (14) der Verbrennungsmaschine angetrieben ist, und eine Mehrzahl von Tauchkolben (24), die ansprechend auf eine Drehung der Antriebswelle mit sich voneinander unterscheidenden Phasen in Betrieb sind, aufweist.
Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Kraftstoffpumpe eine einer Mehrzahl von Kraftstoffpumpen ist, die jeweils eine Antriebswelle (25), die durch eine Ausgangswelle (14) der Verbrennungsmaschine angetrieben ist, und einen Tauchkolben (24), der ansprechend auf eine Drehung der Antriebswelle in Betrieb ist, aufweisen.