DE102013101850B4 - Kraftstoffleckageerfassungsvorrichtung zur Verwendung in Kraftstoffeinspritzsystem - Google Patents

Kraftstoffleckageerfassungsvorrichtung zur Verwendung in Kraftstoffeinspritzsystem Download PDF

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Abstract

Kraftstoffleckageerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Leckage von Kraftstoff in einem Kraftstoffeinspritzsystem (50), welches mit einem Kraftstoffinjektor (20) mit einem Spritzloch (20f) ausgerüstet ist, von welchem von einem Kraftstoffspeicher (12) zugeführter Kraftstoff eingespritzt wird, aufweisend:einen Kraftstoffdrucksensor (20a), welcher einen Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffpfad misst, der sich von dem Kraftstoffspeicher (12) zu dem Spritzloch (20f) des Kraftstoffinjektors (20) erstreckt, und welcher ein Ausgangssignal vorsieht, das für den Kraftstoffdruck indikativ ist; undeine Leckageerfassungsschaltung (30), welche eine Wellenform des Ausgangssignals von dem Kraftstoffdrucksensor (20a) analysiert, um eine Einspritzdauer zu berechnen, während welcher der Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor (20) eingespritzt wurde, wobei die Leckageerfassungsschaltung (30) außerdem einen ersten Druckveränderungsbetrag, der ein Betrag der Veränderung des Kraftstoffdruckes ist, der von einem Startpunkt zu einem Ende einer vorgegebenen Zeitphase einschließlich der Einspritzdauer durch den Kraftstoffdrucksensor (20a) gemessen wird, und einen zweiten Druckveränderungsbetrag, der ein Betrag der Veränderung des Kraftstoffdruckes ist, der von einem Startpunkt zu einem Ende der Einspritzdauer durch den Kraftstoffdrucksensor (20a) gemessen wird, berechnet, und wobei die Leckageerfassungsschaltung (30) eine Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit basierend auf einer Differenz zwischen der vorgegebenen Zeitphase und der Einspritzdauer und einer Differenz zwischen dem ersten und zweiten Druckveränderungsbetrag ermittelt, und eine Leckage des Kraftstoffes von dem Kraftstoffpfad basierend auf der Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit feststellt.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Technisches Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Kraftstoffleckageerfassungsvorrichtung zur Verwendung in einem Kraftstoffeinspritzsystem, welches zum Einspritzen von Kraftstoff beispielsweise in eine in einem Fahrzeug eingebaute Verbrennungskraftmaschine dient.
  • Stand der Technik
  • Die japanische Erstveröffentlichung mit der Nummer JP H09-177 586 A lehrt eine Kraftstoffleckageüberwachungsvorrichtung, welche derart gestaltet ist, um eine ungewünschte Leckage von Kraftstoff in einem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem für Dieselmotoren von Kraftfahrzeugen zu überwachen. Die Kraftstoffleckageüberwachungsvorrichtung berechnet einen Betrag von Kraftstoff, welcher von einer Kraftstoffpumpe abgegeben wird (welcher nachfolgend ebenso als Abgabebetrag QT bezeichnet wird), einen Betrag von Kraftstoff, welcher von innerhalb eines Kraftstoffinjektors austritt (welcher nachfolgend ebenso als innere Injektorleckage QI bezeichnet wird), einen Betrag von Kraftstoff, welcher von einer Druckkammer zu einem Abfluss- bzw. Ablasspfad des Kraftstoffinjektors strömt, wenn der Kraftstoffinjektor eingeschaltet wird, um eine Düse davon zu öffnen (welcher nachfolgend ebenso als Schaltleckage QS bezeichnet wird), einen Betrag von Kraftstoff entsprechend einer Druckveränderung in einem Common-Rail (welcher nachfolgend ebenso als ein Kraftstoffbetrag QP bezeichnet wird) und einen Zielbetrag von Kraftstoff, welcher in die Maschine eingespritzt werden soll (welcher nachfolgend ebenso als Ziel-Einspritzbetrag QF bezeichnet wird). Die Kraftstoffleckageüberwachungsvorrichtung ermittelt dann einen Kraftstoffleckagebetrag QL entsprechend einer Beziehung von QL = QT - (QI + QS + QP + QF) und stellt fest, dass eine unübliche Kraftstoffleckage auftritt, wenn der Kraftstoffleckagebetrag QL größer als ein vorgegebener zulässiger Wert ist.
  • Die Kraftstoffleckageüberwachungsvorrichtung berechnet die vorstehenden Parameter QT, QI, QS, QP und QF unter Verwendung von vorgegebenen mathematischen Ausdrücken oder Kennfeldern, was zu Fehlern in solch einer Berechnung führen kann, und dadurch ist es erforderlich, dass der zulässige Wert derart eingestellt ist, um die Fehler auszugleichen. Daher besteht Raum für eine Verbesserung.
  • Die JP 2000-274 297 A beschreibt eine Common-Rail Kraftstoffeinspritzvorrichtung, wobei, wenn ein Common-Rail-Druck auch nach einer Kraftstoffeinspritzabschlusszeit weiter abnimmt, Common-Rail-Drücke erfasst werden. Wenn kontinuierliche Druckdifferenzen der Common-Rail-Drücke einen vorbestimmten Schwellenwert überschreiten, wird entschieden, dass der abnehmende Zustand des Common-Rail-Drucks übermäßig ist und dass eine statische Leckmenge zu groß ist. Dementsprechend wird entschieden, dass der Betrieb eines Injektors schlecht ist und die Kraftstoffeinspritzung von dem Inj ektor wird verboten.
  • Die JP H06-213 051 A beschreibt, dass in einer Zeitspanne von einem Zeitpunkt, zu dem ein Injektorantriebsimpuls gestoppt wird, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die Kraftstoffzufuhr einer Kraftstoffzufuhrpumpe gestartet wird, ein Common-Rail-Druck normalerweise nahezu konstant gehalten wird. Wenn andererseits eine Kraftstoffleckage aus einem Kraftstoffzufuhrsystem erzeugt wird, das von der Kraftstoffzufuhrpumpe bis zum Injektor reicht, sinkt der Common-Rail-Druck in dieser Zeitspanne erheblich. Darüber hinaus hängt dieses Verhalten nicht mit einer Lastschwankung und einer Umdrehung eines Dieselmotors zusammen. Dementsprechend werden zu diesen beiden Zeitpunkten Common-Rail-Druckwerte gemessen, und auf der Grundlage der Differenz wird die Kraftstoffleckage aus dem Kraftstoffzufuhrsystem erfasst.
  • Bei einem Verfahren gemäß der US 5 708 202 A zum Erkennen von Betriebsfehlern in einem Kraftstoffeinspritzsystem eines Verbrennungsmotors, bei dem Kraftstoff von einer Kraftstoffpumpe über eine gemeinsame Kraftstoffversorgungsleitung einer Anzahl von Kraftstoffinjektoren zugeführt wird, wird der Kraftstoffdruck in der gemeinsamen Kraftstoffversorgungsleitung an zumindest zwei vorbestimmten Zeitpunkten, zwischen denen sich der Druck bei ordnungsgemäßem Betrieb des Systems nicht ändern sollte, bestimmt, und ein Betriebsfehler wird angegeben, wenn eine Druckdifferenz festgestellt wird, die einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
  • Die DE 10 2008 042 714 A1 offenbart eine Erfassungsvorrichtung eines Kraftstoffeinspritzzustandes, die einen ersten Einspritzmengenabschätzabschnitt zum Abschätzen einer Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage einer Schwankungswellenform, die durch einen Kraftstoffdrucksensor erfasst wird, hat, und einen zweiten Einspritzmengenabschätzabschnitt zum Abschätzen einer Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage einer Druckdifferenz vor und nach einem Einspritzstart aus einem erfassten Druck, der durch den Kraftstoffdrucksensor erfasst wird. Die Vorrichtung berechnet eine Einspritzmenge auf der Grundlage von beiden Abschätzwerten, die durch die zwei verschiedenen Arten an Verfahren abgeschätzt werden.
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffleckageerfassungsvorrichtung vorzusehen, welche derart gestaltet ist, um eine ungewollte Leckage von Kraftstoff in einem Kraftstoffeinspritzsystem mit erhöhter Genauigkeit festzustellen oder zu erfassen.
  • Gemäß eines Aspekts der Erfindung ist eine Kraftstoffleckageerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Leckage von Kraftstoff in einem Kraftstoffeinspritzsystem, welches mit einem Kraftstoffinjektor mit einem Spritzloch ausgerüstet ist, von welchem von einem Kraftstoffspeicher zugeführter Kraftstoff eingespritzt wird, vorgesehen. Die Kraftstoffleckageerfassungsvorrichtung weist auf: (a) einen Kraftstoffdrucksensor, welcher einen Druck von Kraftstoff in einem Kraftstoffpfad misst, der sich von dem Kraftstoffspeicher zu dem Spritzloch des Kraftstoffinjektors erstreckt, und welcher ein Ausgangssignal vorsieht, das für den Kraftstoffdruck indikativ ist; und (b) eine Leckageerfassungsschaltung, welche eine Wellenform bzw. einen Kurvenverlauf des Ausgangssignales von dem Kraftstoffdrucksensor analysiert, um eine Einspritzdauer, während welcher der Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor eingespritzt wurde, zu berechnen. Die Leckageerfassungsschaltung berechnet außerdem einen ersten Druckveränderungsbetrag, der ein Betrag der Veränderung des Kraftstoffdruckes ist, der von einem Startpunkt zu einem Ende einer vorgegebenen Zeitphase einschließlich der Einspritzdauer durch den Kraftstoffdrucksensor gemessen wird, und einen zweiten Druckveränderungsbetrag, der ein Betrag der Veränderung des Kraftstoffdruckes ist, der von einem Startpunkt zu einem Ende der Einspritzdauer durch den Kraftstoffdrucksensor gemessen wird. Die Leckageerfassungsschaltung ermittelt eine Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit basierend auf einer Differenz zwischen der vorgegebenen Zeitphase und der Einspritzdauer und einer Differenz zwischen dem ersten und zweiten Druckveränderungsbetrag, und stellt eine Leckage des Kraftstoffes von dem Kraftstoffpfad basierend auf der Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit fest. Die Leckageerfassungsschaltung kann durch eine Hardwarestruktur oder eine Softwarestruktur (das heißt, eine Computersoftware) implementiert sein, wie später beschrieben ist.
  • Der vorstehend beschriebene Kraftstoffdrucksensor dient dazu, um den Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffpfad zu messen, welcher sich von dem Kraftstoffspeicher zu dem Spritzloch des Einspritzinjektors erstreckt. Dies ermöglicht es der Leckageerfassungsschaltung, eine Druckvariation des Kraftstoffes bei dem oder um das Spritzloch genau zu erhalten bevor sich die Druckpulsation des Kraftstoffes in dem Kraftstoffspeicher abschwächt, wodurch die Genauigkeit im Berechnen der Einspritzdauer, während welcher der Kraftstoff tatsächlich eingespritzt wurde, basierend auf der Wellenform des Ausgangssignals von dem Kraftstoffdrucksensor verbessert wird.
  • Die Leckageerfassungsschaltung dient außerdem dazu, den ersten Druckveränderungsbetrag, der eine Differenz des Kraftstoffdruckes ist, der durch den Kraftstoffdrucksensor gemessen wird, zwischen dem Startpunkt und dem Ende der vorgegebenen Zeitphase einschließlich der Einspritzdauer zu berechnen. In ähnlicher Art und Weise berechnet die Leckageerfassungsschaltung außerdem den zweiten Druckveränderungsbetrag, der eine Differenz im Kraftstoffdruck ist, der durch den Kraftstoffdrucksensor gemessen wird, zwischen dem Start und dem Ende der Einspritzdauer. Der zweite Druckveränderungsbetrag stellt eine Veränderung des Kraftstoffdruckes dar, welche durch das Einspritzen von Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor entsteht.
  • Eine Differenz zwischen der vorgegebenen Zeitphase und der Einspritzdauer entspricht einer Nicht-Einspritzdauer, während welcher der Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor nicht eingespritzt wurde. Eine Differenz zwischen dem ersten Druckveränderungsbetrag und dem zweiten Druckveränderungsbetrag stellt eine Differenz zwischen einer Veränderung des Kraftstoffdruckes in der vorgegebenen Zeitphase und einer Veränderung des Kraftstoffdruckes in der Einspritzdauer dar, d.h., eine Veränderung des Kraftstoffdruckes in der Nicht-Einspritzdauer. Die Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit drückt daher die Rate der Veränderung des Kraftstoffdruckes aus, von welcher der Effekt des Einspritzens von Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor beseitigt ist, und ist ein Parameter, welcher beim Feststellen der Leckage von Kraftstoff von dem Kraftstoffpfad nützlich ist, wodurch die Leckageerfassungsschaltung in die Lage versetzt wird, die Leckage von Kraftstoff von dem Kraftstoffpfad als eine Funktion der Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit mit erhöhter Genauigkeit festzustellen.
  • Das Kraftstoffeinspritzsystem kann mit einer Kraftstoffpumpe ausgerüstet sein, welche den Kraftstoff dem Kraftstoffspeicher in einer vorgegebenen Kraftstoff-Zuführzeit, die sich mit der vorgegebenen Zeitphase und der Einspritzdauer zumindest teilweise überschneidet, zuführt. Bei dieser Anordnung kann die Leckageerfassungsschaltung derart gestaltet sein, um von dem Ausgang bzw. Ausgangssignal des Kraftstoffdrucksensors eine Komponente bzw. einen Anteil zu subtrahieren, die einen durch das Zuführen des Kraftstoffes von der Kraftstoffpumpe geschaffenen Anstieg des Kraftstoffdruckes darstellt, umden ersten und zweiten Druckveränderungsbetrag zu ermitteln.
  • Das Kraftstoffeinspritzsystem kann derart gestaltet sein, um den Kraftstoff in eine Verbrennungskraftmaschine einzuspritzen. Bei dieser Anordnung ist die vorgegebene Zeitphase auf ein Intervall zwischen einem Verdichtungstakt und einem Verbrennungstakt der Verbrennungskraftmaschine eingestellt.
  • Der Kraftstoffdrucksensor kann in dem Kraftstoffinjektor installiert sein. Dies erhöht die Genauigkeit beim Ermitteln einer Veränderung des Kraftstoffdruckes, welche durch das Einspritzen des Kraftstoffes von dem Kraftstoffinjektor entsteht.
  • Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung ist eine Kraftstoffleckageerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Leckage von Kraftstoff in einem Kraftstoffeinspritzsystem vorgesehen. Das Kraftstoffeinspritzsystem ist mit einem Kraftstoffinjektor ausgerüstet, welcher dazu dient, um von einem Kraftstoffspeicher zugeführten Kraftstoff bei jedem Verbrennungszyklus der Verbrennungskraftmaschine durch ein Spritzloch davon in einer Mehrzahl von Einspritzungen bzw. einer Mehrfacheinspritzung in die Verbrennungskraftmaschine einzuspritzen. Die Kraftstoffleckageerfassungsvorrichtung weist auf: (a) einen Kraftstoffdrucksensor, welcher einen Druck von Kraftstoff in einem Kraftstoffpfad misst, der sich von dem Kraftstoffspeicher zu dem Spritzloch des Kraftstoffinjektors erstreckt, und welcher ein Ausgangssignal vorsieht, das für den Kraftstoffdruck indikativ ist; und (b) eine Leckageerfassungsschaltung, welche eine Wellenform des Ausganges von dem Kraftstoffdrucksensor analysiert, um eine Einspritzdauer zu berechnen, während welcher der Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor bei jeder der Mehrzahl von Einspritzungen eingespritzt wurde. Die Leckageerfassungsschaltung berechnet außerdem einen ersten Druckveränderungsbetrag, der ein Betrag der Veränderung des Kraftstoffdruckes ist, der von einem Startpunkt zu einem Ende einer vorgegebenen Zeitphase einschließlich der Summe der Einspritzdauern durch den Kraftstoffdrucksensor gemessen wird, und für jede der Mehrzahl von Einspritzungen jeweils einen zweiten Druckveränderungsbetrag, der ein Betrag der Veränderung des Kraftstoffdruckes ist, der von einem Startpunkt zu einem Ende jeder der Einspritzdauern durch den Kraftstoffdrucksensor gemessen wird. Die Leckageerfassungsschaltung ermittelt eine Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit basierend auf einer Differenz zwischen der vorgegebenen Zeitphase und der Summe der Einspritzdauern und einer Differenz zwischen dem ersten Druckveränderungsbetrag und der Summe der zweiten Druckveränderungsbeträge und stellt eine Leckage des Kraftstoffes von dem Kraftstoffpfad basierend auf der Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit fest.
  • Das vorstehend beschriebene Kraftstoffeinspritzsystem dient dazu, um den Kraftstoffinjektor anzuweisen, den Kraftstoff bei jedem Verbrennungszyklus der Verbrennungskraftmaschine in Form der Mehrfacheinspritzung bzw. der Mehrzahl von Einspritzungen einzuspritzen. Jede der Einspritzungen führt daher zu einer Veränderung des Kraftstoffdruckes in dem Kraftstoffpfad.
  • Die Leckageerfassungsschaltung analysiert daher die Wellenform des Ausgangs bzw. Ausgangssignals von dem Kraftstoffdrucksensor und berechnet die Einspritzdauer bei jeder der Mehrzahl von Einspritzungen. Die Leckageerfassungsschaltung berechnet außerdem den ersten Druckveränderungsbetrag in der vorgegebenen Zeitphase einschließlich der Summe der Einspritzdauern, und den zweiten Druckveränderungsbetrag in jeder der Einspritzdauern. Der zweite Druckveränderungsbetrag stellt eine Veränderung des Kraftstoffdruckes dar, welche bei jeder der Kraftstoffeinspritzungen durch das Einspritzen von Kraftstoff durch den Kraftstoffinjektor entsteht.
  • Die Leckageerfassungsschaltung ermittelt die Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit basierend auf der Differenz zwischen der vorgegebenen Zeitphase und der Summe der Einspritzdauern und der Differenz zwischen dem ersten Druckveränderungsbetrag und der Summe der zweiten Druckveränderungsbeträge. Die Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit stellt daher eine Rate dar, bei welcher sich der Druck des Kraftstoffes ungeachtet der Druckveränderungen, welche durch das Einspritzen von Kraftstoff bei den entsprechenden Kraftstoffeinspritzungen entstehen, verändert, und stellt daher einen Parameter dar, welcher beim Feststellen der Leckage von Kraftstoff von dem Kraftstoffpfad nützlich ist, wodurch der Leckageerfassungsschaltung ermöglicht wird, die Leckage von Kraftstoff von dem Kraftstoffpfad als eine Funktion der Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit mit erhöhter Genauigkeit festzustellen.
  • Gemäß eines dritten Aspekts der Erfindung ist eine Kraftstoffleckageerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Leckage von Kraftstoff in einem Kraftstoffeinspritzsystem, welches mit einem Kraftstoffinjektor mit einem Spritzloch ausgerüstet ist, von welchem von einem Kraftstoffspeicher zugeführter Kraftstoff eingespritzt wird, vorgesehen. Die Kraftstoffleckageerfassungsvorrichtung weist auf: (a) einen Kraftstoffdrucksensor, welcher einen Druck von Kraftstoff in einem Kraftstoffpfad misst, der sich von dem Kraftstoffspeicher zu dem Spritzloch des Kraftstoffinjektors erstreckt, und welcher ein Ausgangssignal vorsieht, das für den Kraftstoffdruck indikativ ist; und (b) eine Leckageerfassungsschaltung, welche eine Wellenform des Ausganges von dem Kraftstoffdrucksensor analysiert, um eine Einspritzdauer, während welcher der Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor eingespritzt wurde, von einer vorgegebenen Zeitphase zu subtrahieren, um eine Nicht-Einspritzdauer zu ermitteln, während welcher kein Kraftstoff durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wurde. Die Leckageerfassungsschaltung stellt eine Leckage des Kraftstoffes von dem Kraftstoffpfad basierend auf einer Rate der Veränderung des Kraftstoffdruckes in der Nicht-Einspritzdauer fest.
  • Die vorstehend beschriebene Leckageerfassungsschaltung subtrahiert insbesondere die Einspritzdauer, während welcher der Kraftstoff durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wurde, von der vorgegebenen Zeitdauer, um basierend auf der Wellenform des Ausganges von dem Kraftstoffdrucksensor die Nicht-Einspritzung zu erhalten. Dies führt wie bei der vorstehend beschriebenen Berechnung der Einspritzdauer zu einer verbesserten Genauigkeit beim Berechnen der Nicht-Einspritzdauer, wodurch die Leckageerfassungsschaltung in die Lage versetzt wird, die Leckage von Kraftstoff von dem Kraftstoffpfad als eine Funktion der Veränderungsrate des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit mit erhöhter Genauigkeit festzustellen.
  • Kurze Beschreibung der Abbildungen
  • Die vorliegende Erfindung wird durch die nachstehend angegebene detaillierte Beschreibung und aus den beigefügten Abbildungen der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung verständlicher, welche jedoch nicht dahingehend verstanden werden sollten, um die Erfindung auf die spezifischen Ausführungsformen zu beschränken, sondern diese sind lediglich zum Zwecke der Erläuterung und für das Verständnis vorgesehen.
  • In den Abbildungen zeigen:
    • 1 eine schematische Abbildung, welche ein mit einer Leckageerfassungsvorrichtung ausgerüstetes Kraftstoffeinspritzsystem darstellt,
    • 2 eine im Schnitt gehaltene Längsansicht, welche eine innere Struktur eines Kraftstoffinjektors zeigt, der in dem Kraftstoffeinspritzsystem von 1 installiert ist;
    • 3 ein Flussdiagramm einer Sequenz von logischen Schritten oder eines Programms, welches durch das Kraftstoffeinspritzsystem von 1 ausgeführt werden soll, um einen Betrieb eines Kraftstoffinjektors zu steuern;
    • 4 ein Flussdiagramm eines Kraftstoffleckage-Diagnose- bzw. Bestimmungsprogrammes, welches durch das Kraftstoffeinspritzsystem von 1 ausgeführt werden soll;
    • 5(a) eine Ansicht, welche ein Einspritz-Befehlssignal darstellt, welches durch das Kraftstoffeinspritzsystem von 1 zu einem Kraftstoffinjektor in Form eines Impulses ausgegeben wird;
    • 5(b) eine Ansicht, welche eine Wellenform zeigt, die eine Veränderung der Rate darstellt, mit welcher Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor im Ansprechen auf das Einspritz-Befehlssignal von 5(a) eingespritzt wird;
    • 5(c) eine Ansicht, welche eine durch die Veränderung der Einspritzrate von 5(b) hervorgerufene Veränderung des Druckes darstellt, welcher durch einen Kraftstoffdrucksensor gemessen wird;
    • 6(a) eine Ansicht, welche Einspritz-Befehlssignale darstellt, welche durch das Kraftstoffeinspritzsystem von 1 zu einem Kraftstoffinjektor ausgegeben werden, um eine Mehrzahl von Einspritzungen von Kraftstoff in eine Maschine durchzuführen;
    • 6(b) eine Ansicht, welche eine Wellenform zeigt, die eine Veränderung der Rate darstellt, mit welcher Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor im Ansprechen auf jedes der Einspritz-Befehlssignale von 6(a) eingespritzt wird;
    • 6(c) eine Ansicht, welche eine Veränderung des durch einen Kraftstoffdrucksensor gemessenen Druckes darstellt, welche durch die Veränderung der Einspritzrate von 6(b) entsteht;
    • 7(a) eine Ansicht, welche ein Einspritz-Befehlssignal darstellt, welches bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zu jedem Kraftstoffinjektor ausgegeben wird;
    • 7(b) eine Ansicht, welche eine Veränderung der Einspritzrate im Ansprechen auf das Einspritz-Befehlssignal von 7(a) darstellt;
    • 7(c) eine Ansicht, welche die Wellenform eines Ausganges von einem Kraftstoffdrucksensor darstellt, welcher in einem der Zylinder einer Maschine installiert ist, in welchen Kraftstoff eingespritzt wurde;
    • 7(d) eine Ansicht, welche die Wellenform eines Ausganges von einem Kraftstoffdrucksensor darstellt, welcher in einem der Zylinder einer Maschine installiert ist, in welchen kein Kraftstoff eingespritzt wurde; und
    • 7(e) eine Ansicht, welche die Wellenform einer Veränderung des Kraftstoffdruckes angibt, welche aus dem Zuführen von Kraftstoff von einer Kraftstoffpumpe resultiert.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Bezugnehmend auf die Abbildungen, bei denen gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Ansichten gleiche Bauelemente bezeichnen, insbesondere auf 1, ist ein Kraftstoffeinspritzsystem 50 für interne Verbrennungskraftmaschinen gezeigt, welches als ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem für in Vierrad-Fahrzeugen montierte Dieselmaschinen ausgestaltet ist. Die Dieselmaschine, wie hierin bezeichnet, ist eine Viertakt-Dieselkolbenmaschine in Reihenanordnung mit vier Zylindern #1, #2, #3 und #4, und bei welcher in einem Maschinen-Verbrennungszyklus (das heißt, einem Viertakt-Zyklus), einschließlich Ansaugung oder Einführung, Verdichtung, Expansion und Auslass, Kraftstoff bei 1000 atm oder mehr in eine Verbrennungskammer jedes Zylinders #1 bis #4 direkt eingespritzt werden soll. Der Maschinen-Verbrennungstakt erstreckt sich über 720°KW und wird in einem Intervall von 180°KW der Reihe nach über die Zylinder #1 bis #4 eingeleitet.
  • Das Kraftstoffeinspritzsystem 50 ist mit einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU) 30 ausgerüstet, welche dazu dient, Ausgänge von einer Mehrzahl von Sensoren, welche später detailliert beschrieben sind, zu überwachen, um Vorgänge von Vorrichtungen, welche das Kraftstoff-Zuführsystem bilden, zu steuern. Die ECU 30 dient insbesondere dazu, um den Betrag von elektrischer Leistung, welcher einem Saug-Steuerungsventil 11c in einem Rückführungs-Steuerungsmodus (z.B. einem PID-Steuerungsmodus) zugeführt werden soll, zu steuern, um den Betrag von Kraftstoff, welcher von einer Kraftstoffpumpe 11 abgegeben werden soll, auf einen ausgewählten Wert einzustellen, um dadurch den Druck in einem Common-Rail 12 (das heißt, einem Kraftstoffspeicher), welcher durch einen Rail-Drucksensor (nicht gezeigt) gemessen wird, in Übereinstimmung mit einem Zielwert zu bringen. Die ECU 30 steuert außerdem einen Betrieb von jedem der Kraftstoffinjektoren 20, um den in dem Common-Rail 12 auf den Zieldruck erhöhten Kraftstoff in einen der Zylinder #1 bis #4 der Maschine einzuspritzen. Die ECU 30 steuert insbesondere die Menge von Kraftstoff, welche in jeden der Zylinder #1 bis #4 der Maschine eingespritzt werden soll, um die Drehzahl und die Drehmomentausgabe der Maschine zu steuern.
  • Das vorstehend beschriebene Kraftstoffeinspritzsystem 50 ist mit einem Kraftstoff-Zuführsystem ausgerüstet, welches im Wesentlichen aus einem Kraftstofftank 10, der Kraftstoffpumpe 11, dem Common-Rail 12 und den Kraftstoffinjektoren (das heißt, Kraftstoff-Einspritzventilen) 20 besteht. Der Kraftstofftank 10 und die Kraftstoffpumpe 11 sind durch eine Leitung 10a mit einem Kraftstofffilter 10b miteinander verbunden.
  • Die Kraftstoffpumpe 11 ist mit einer Hochdruckpumpe 11a und einer Niederdruckpumpe 11b ausgerüstet, welche durch eine Antriebswelle 11d betätigt werden, die beispielsweise mit einem Ausgang der Maschine verbunden ist. Die Niederdruckpumpe 11b dient dazu, um den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 10 zu pumpen bzw. zu fördern. Die Hochdruckpumpe 11a dient dazu, um den durch die Niederdruckpumpe 11b geförderten Kraftstoff unter Druck zu setzen und diesen auszugeben. Das Saug-Steuerungsventil 11c steuert den Betrag von Kraftstoff, welcher in die Hochdruckpumpe 11b eingegeben werden soll (das heißt, den Betrag von Kraftstoff, welcher von der Kraftstoffpumpe 11 abgegeben werden soll). Die ECU 30 steuert insbesondere den Betrag des elektrischen Stroms, welcher dem Saug-Steuerungsventil 11c zugeführt werden soll, um den Betrag von Kraftstoff, welcher von der Kraftstoffpumpe 11 ausgegeben werden soll, auf einen ausgewählten Wert anzupassen. Das Saug-Steuerungsventil 11c ist beispielsweise ein normalerweise-Ein bzw. normalerweise offenes Regulierungsventil, welches offen gehalten wird, wenn dieses nicht bestromt wird. Die ECU 30 steuert eine offene Position des Saug-Steuerungsventils 11c elektrisch, um den Betrag von Kraftstoff, welcher von der Kraftstoffpumpe 11 zu dem Common-Rail 12 abgegeben wird, zu regulieren.
  • Die Niederdruckpumpe 11b kann durch eine Trochoiden-Förderpumpe implementiert sein. Die Hochdruckpumpe 11a kann durch eine Kolbenpumpe implementiert sein, bei welcher Kolben durch einen exzentrischen Nocken (nicht gezeigt) hin und her bewegt werden, um den in Druckkammern eingegebenen Kraftstoff der Reihe nach zu komprimieren und abzugeben. Die Hochdruckpumpe 11a und die Niederdruckpumpe 11b werden durch ein Drehmoment von der Antriebswelle 11d betätigt. Die Antriebswelle 11d ist mit einer Kurbelwelle 41 (das heißt, einer Ausgangswelle) der Maschine verbunden, um ein Ausgangsdrehmoment der Maschine auf die Hochdruckpumpe 11a und die Niederdruckpumpe 11b zu übertragen. Die Antriebswelle 11d wird mit einem Verhältnis von einer Rotation zu einer oder zwei Rotationen der Kurbelwelle 41 angetrieben.
  • Der Kraftstoff in dem Kraftstofftank 10 wird durch die Kraftstoffpumpe 11 zu dem Common-Rail 12 gefördert und darin bei einem gesteuerten Hochdruck gespeichert. Der Kraftstoff in dem Common-Rail 12 wird durch eine Hochdruckleitung 14 zu jedem der Kraftstoffinjektoren 20 verteilt. Ein Überschuss des Kraftstoffes, welcher in jeden der Kraftstoffinjektoren 20 eingeführt wurde, wird von einem Kraftstoffauslass 21 durch eine Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 zu dem Kraftstofftank 10 abgeführt. Eine Drosselblende 12a ist zwischen dem Common-Rail 12 und jeder der Hochdruckleitungen 14 angeordnet. Die Drosselblende 12a dient als ein Druck-Dämpfer, um eine Druckpulsation des Kraftstoffes, welche sich von dem Common-Rail 12 zu der Hochdruckleitung 14 ausbreitet, zu dämpfen oder zu absorbieren.
  • 2 stellt eine innere Struktur der Kraftstoffinjektoren 20 dar. Die Kraftstoffinjektoren 20 besitzen alle die gleiche Struktur.
  • Jeder der Kraftstoffinjektoren 20 ist durch ein hydraulisch betätigtes Ventil dargestellt, welches durch den von dem Kraftstofftank 10 zugeführten Kraftstoff geöffnet oder geschlossen wird. Der Kraftstoffinjektor 20 besitzt insbesondere eine Druck-Steuerungskammer Cd, in welche der Kraftstoff eingegeben wird, um Spritzlöcher 20f zu öffnen. Der Kraftstoffinjektor 20 ist, wie aus 2 ersichtlich ist, vom normalerweise geschlossenen Typ.
  • Der Kraftstoffinjektor 20 enthält ein hohles zylindrisches Gehäuse 20e, welches einen darin ausgebildeten Kraftstoffeinlass 22 besitzt, mit welchem die Hochdruck-Kraftstoffleitung 14 verbunden ist, um den von dem Common-Rail 12 bereitgestellten Kraftstoff zuzuführen. Ein Teil des Kraftstoffes strömt, nachdem dieser in den Kraftstoffeinlass 22 eingeströmt ist, in die Druck-Steuerungskammer Cd, welche innerhalb des Gehäuses 20e definiert ist, während der Rest des Kraftstoffes durch einen Kraftstoffpfad 25 zu den Spritzlöchern 20f strömt. Das Gehäuse 20e besitzt eine darin ausgebildete Abführöffnung 24 (welche nachfolgend ebenso als eine Leckageöffnung bezeichnet wird), welche durch ein Steuerungsventil 23 geöffnet oder geschlossen wird. Wenn die Abführöffnung 24 geöffnet ist, wird der Kraftstoff in der Druck-Steuerungskammer Cd durch einen Kraftstoffauslass 21 zu dem Kraftstofftank 10 abgeführt.
  • Wenn es erforderlich ist, die Spritzlöcher 20f zu öffnen, um den Kraftstoff in die Maschine einzuspritzen, bestromt die ECU 30 eine Spule 20b eines Zweiwege-Magnetventils. Dies bewirkt, dass das Steuerungsventil 23 nach oben magnetisch angezogen wird, wie in 2 dargestellt, um die Abführöffnung 24 gegen eine Federkraft zu öffnen, so dass der Druck des Kraftstoffes in der Druck-Steuerungskammer Cd (das heißt, ein Gegendruck, welcher auf das Nadelventil 20c wirkt) durch den Kraftstoffauslass 21 abgeführt wird und anschließend abfällt. Das Nadelventil 20c wird dadurch angehoben, so dass die Spritzlöcher 20f geöffnet sind, wodurch das Einspritzen des durch den Kraftstoffpfad 25 zugeführten Kraftstoffes eingeleitet wird. Wenn es erforderlich ist, die Spritzlöcher 20f zu schließen, um das Einspritzen des Kraftstoffes zu beenden, beendet die ECU 30 die Bestromung der Spule 20b, um die Abführöffnung 24 zu schließen. Dies resultiert in einem Anstieg des Druckes in der Druck-Steuerungskammer Cd, wodurch hervorgerufen wird, dass das Nadelventil 20c zu dem Ventilsitz zurückkehrt, um die Spritzlöcher 20f zu verschließen.
  • Die Bewegung des Nadelventils 20c wird in einem Ein-Aus-Modus der Spule 20b gesteuert. Die ECU 30 gibt insbesondere ein Impulssignal zu dem Zweiwege-Magnetventil (das heißt, der Spule 20b) aus, um das Nadelventil 20c abwechselnd nach oben zu bewegen, um die Spritzlöcher 20f für eine Ein-Dauer, während welcher sich das Impulssignal auf dem hohen Niveau befindet, zu öffnen, und nach unten zu bewegen, um die Spritzlöcher 20f für eine Aus-Dauer, während welcher sich das Impulssignal auf einem niedrigen Niveau befindet, zu schließen, oder umgekehrt.
  • Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, wird der Anstieg des Kraftstoffdruckes in der Druck-Steuerungskammer Cd durch die Zuführung des Hochdruck-Kraftstoffes von dem Kraftstoffeinlass 22 zu der Druck-Steuerungskammer Cd erreicht, während der Abfall des Kraftstoffdruckes in der Druck-Steuerungskammer Cd durch Bestromen der Spule 20b erreicht wird, um das Steuerungsventil 23 zu bewegen, wodurch die Abführöffnung 24 geöffnet wird, um den Kraftstoff von der Druck-Steuerungskammer Cd durch die Niederdruck-Kraftstoffleitung 18, welche sich zwischen dem Kraftstoffinjektor 20 und dem Kraftstofftank 10 erstreckt, zurück zu dem Kraftstofftank 10 zu führen. Mit anderen Worten, der Druck des Kraftstoffes in der der Druck-Steuerungskammer Cd wird durch das Öffnen oder Schließen des Steuerungsventils 23 reguliert, wodurch die Bewegung des Nadelventils 20c gesteuert wird, um die Spritzlöcher 20f zu öffnen oder zu schließen. Selbst wenn die Spritzlöcher 20f von jedem der Kraftstoffinjektoren 20 geschlossen sind, tritt normalerweise die innere Injektorleckage QI, das heißt, wie vorstehend beschrieben, eine Leckage von Kraftstoff durch Spalte zwischen Bauteilen des Kraftstoffinjektors 20 auf.
  • Wenn sich der Kraftstoffinjektor 20 in dem nicht bestromten Zustand oder der geschlossenen Position befindet, wird das Nadelventil 20c durch den Druck, welcher durch die Ausdehnung der Spiralfeder 20d erzeugt wird, verdrängt, um die Spritzlöcher 20f zu jedem Zeitpunkt zu verschließen. Wenn sich der Kraftstoffinjektor in dem bestromten Zustand oder der offenen Position befindet, wird das Nadelventil 20c gegen den durch die Spiralfeder 20d erzeugten Druck angehoben, um die Spritzlöcher 20f zu öffnen. Der Betrag des Anhebens des Nadelventils 20c verändert sich im Wesentlichen symmetrisch, wenn die Spritzlöcher 20f in die geschlossenen Position und wenn diese in die offene Position gebracht werden.
  • Jeder der Kraftstoffinjektoren 20 ist, wie in den 1 und 2 dargestellt ist, mit einem Kraftstoffdrucksensor 20a ausgerüstet. Der Kraftstoffdrucksensor 20a ist in einem Verbinder 20j installiert, welcher die Hochdruckleitung 14 mit dem Kraftstoffeinlass 22 des Gehäuses 20e verbindet, und misst ein Momentanniveau des Kraftstoffdruckes in dem Kraftstoffeinlass 22. Die ECU 30 überwacht insbesondere einen Ausgang des Kraftstoffdrucksensors 20a, um das Druckniveau des Kraftstoffes in dem Kraftstoffeinlass 22 und eine Momentanveränderung bei solch einem Druckniveau zu ermitteln, und außerdem um den Einspritzdruck zu berechnen, welcher dem Druck des Kraftstoffes entspricht, welcher von dem Kraftstoffinjektor 20 eingespritzt wurde.
  • Von den Kraftstoffdrucksensoren 20a ist, wie vorstehend beschrieben ist, jeweils einer in jedem der Kraftstoffinjektoren 20 für die Zylinder #1 bis #4 installiert. Die ECU 30 dient dazu, wie später detailliert beschrieben ist, um den Ausgang von jedem der Kraftstoffdrucksensoren 20a zu analysieren, um eine Wellenform herzuleiten, die eine Veränderung des Kraftstoffdruckes darstellt, welche durch das Einspritzen von Kraftstoff von dem Kraftstoffdrucksensor 20a hervorgerufen wird.
  • Das Kraftstoffeinspritzsystem 50 besitzt ebenso einen Kurbelwinkelsensor 42 und einen Gaspedal-Positionssensor 44, welche in dem Fahrzeug installiert sind. Der Kurbelwinkelsensor 42 ist bei dem äußeren Umfang der Kurbelwelle 41 der Maschine angeordnet und dient dazu, um eine Winkelposition der Kurbelwelle 41 und die Drehzahl der Maschine zu messen. Der Kurbelwinkelsensor 42 ist beispielsweise durch einen elektromagnetischen Aufnehmer implementiert, welcher bei einem Intervall von 30°KW (Kurbelwinkel) Impulssignale der Reihe nach zu der ECU 30 ausgibt. Der Gaspedal-Positionssensor 44 ist bei einem Gaspedal des Fahrzeugs angeordnet, um die Position des Gaspedals als eine Funktion der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer zu messen, und gibt ein hierfür indikatives Signal an die ECU 30 aus.
  • Die ECU 30 dient als eine Maschinen-Steuervorrichtung und ist mit einem typischen Mikrocomputer ausgerüstet. Die ECU 30 analysiert Ausgänge von den vorstehenden Sensoren, um eine Betriebsbedingung der Maschine und eine Anforderung von einem Fahrzeugbediener oder Fahrer zu erfassen, und führt vorgegebene Maschinen-Steueraufgaben aus, um die Vorgänge der Stellglieder, wie des Saug-Steuerungsventils 11c und der Kraftstoffinjektoren 20, zu steuern, so dass die Maschine in einem Betriebsmodus arbeitet, welcher eine optimale Bedingung dafür erreicht.
  • Der Mikrocomputer der ECU 30 enthält eine CPU, welche arbeitet, um vorgegebene Vorgänge durchzuführen, einen RAM, welcher als ein Hauptspeicher dient, um Daten bei den durchgeführten Vorgängen oder Ergebnisse der Vorgänge vorübergehend zu speichern, einen ROM, welcher als ein Programmspeicher dient, einen nichtflüchtigen Speicher, welcher als ein Datenspeicher dient, und einen Backup-RAM, welcher mit der elektrischen Leistung von einer in dem Fahrzeug montierten Speicherbatterie versorgt wird, selbst nachdem die ECU 30 ausgeschaltet ist. Der ROM speichert darin ein Kraftstoff-Einspritz-Steuerprogramm, ein Maschinen-Steuerprogramm und Steuer-Datenkennfelder. Der nichtflüchtige Speicher speichert darin Steuerdaten und Gestaltungsdaten der Maschine, welche durch die ECU 30 gesteuert werden sollen.
  • Die ECU 30 analysiert Ausgänge von den vorstehenden Sensoren in Echtzeit, um einen Ziel-Grad von Drehmoment, welches die Maschine auf die Kurbelwelle 41 bringen soll (welches nachfolgend ebenso als erforderliches Ziel-Drehmoment bezeichnet wird), und eine Zielmenge von Kraftstoff, welche von jedem der Kraftstoffinjektoren 20 eingespritzt werden soll, um das erforderliche Drerhmoment zu erzeugen, zu ermitteln. Mit anderen Worten, die ECU 30 überwacht die Ausgänge der Sensoren, um die von den Kraftstoffinjektoren 20 einzuspritzende Kraftstoffmenge zu steuern, um ein Ausgangsdrehmoment der Maschine dadurch in Übereinstimmung mit dem erforderlichen Drehmoment zu bringen.
  • Die ECU 30 berechnet insbesondere eine Zielmenge des Kraftstoffes, welcher von den Kraftstoffinjektoren 20 einzuspritzen ist, als Funktionen einer tatsächlichen Betriebsbedingung und der Position des Gaspedales, welches durch den Fahrer des Fahrzeuges niedergedrückt wird, und gibt zu jedem der Kraftstoffinjektoren 20 ein Einspritz-Befehlssignal aus, um das Nadelventil 20c bei einer vorgegebenen Einspritzzeit für eine Ein-Dauer zu öffnen (das heißt, die Einspritzdauer), während welcher die Zielmenge des Kraftstoffes eingespritzt wird, um dadurch das Ausgangsdrehmoment der Maschine in Übereinstimmung mit einem Zielwert zu bringen.
  • Für gewöhnlich wird bei der Dieselmaschine, welche in einem stabilen Zustand arbeitet, ein in einer Einlassleitung installiertes Drosselventil vollständig offen gehalten, um den Betrag der Einlassluft zu erhöhen oder Pumpverluste zu minimieren. Infolgedessen, wenn die Maschine in dem stabilen Zustand arbeitet, dient die ECU 30 dazu, um die Menge des Kraftstoffes, welcher von dem Kraftstoffinjektoren 20 eingespritzt werden soll (das heißt, die Einspritzmenge) hauptsächlich in einem Verbrennungs-Steuerungsmodus, insbesondere in einem Drehmoment-Steuerungsmodus zu regulieren.
  • 3 ist ein Flussdiagramm einer Sequenz von logischen Schritten oder eines Programmes, welche bei dem Kraftstoffeinspritz-Steuerungsmodus durch die ECU 30 ausgeführt werden sollen. Parameter, welche in dem Programm von 3 verwendet werden, sind in dem RAM, dem nichtflüchtigen Speicher, oder dem Backup-RAM der ECU 30 gespeichert und werden bei Bedarf aktualisiert.
  • Bei Schritt S11 werden zunächst die Parameter, wie eine Momentandrehzahl der Maschine, welche durch den Kurbelwinkelsensor 42 gemessen wird, der Kraftstoffdruck, welcher durch den Kraftstoffdrucksensor 20a gemessen wird, und die Position des Gaspedals, welche durch den Gaspedal-Positionssensor 44 gemessen wird, ermittelt.
  • Die Routine schreitet zu Schritt S12 voran, wobei die bei Schritt S11 abgefragten Parameter analysiert werden, um ein Einspritzmuster zu ermitteln, welches das Muster ist, bei welchem der Kraftstoff von jedem der Kraftstoffinjektoren 20 eingespritzt werden soll. Insbesondere in dem Fall, bei dem jeder der Kraftstoffinjektoren 20 derart gesteuert wird, um einen einzelnen Schuss bzw. eine einzelne Einspritzung von Kraftstoff bei jedem der Verbrennungszyklen (das heißt, dem Viertaktzyklus) der Maschine einzuspritzen (was nachfolgend ebenso als ein Einfach-Einspritzmodus bezeichnet wird), wird eine Zielmenge Q von Kraftstoff, welche in die Maschine eingespritzt werden soll (das heißt, einer Zieleinspritzdauer) berechnet. Alternativ wird in dem Fall, bei dem jeder der Kraftstoffinjektoren 20 derart gesteuert wird, um eine Mehrzahl von Einspritzungen von Kraftstoff bei jedem der Verbrennungszyklen der Maschine einzuspritzen (was ebenso als Mehrfach-Einspritzmodus bezeichnet wird), eine Gesamt-Zielmenge Q von Kraftstoff, welcher bei jedem der Verbrennungszyklen in die Maschine eingespritzt werden soll, berechnet. Die Zielmenge Q oder die Gesamt-Zielmenge Q von Kraftstoff wird derart ermittelt, um ein Ziel-Drehmoment auf der Kurbelwelle 41 basierend auf einem erforderlichen Drehmoment oder einer erforderlichen Last der Maschine, welche als eine Funktion der Position des Gaspedals hergeleiteten wird, zu schaffen. Die nachfolgende Diskussion bezieht sich auf den Mehrfach-Einspritzmodus.
  • Das Einspritzmuster wird durch Bezugnahme unter Verwendung eines Einspritz-Steuerkennfeldes und Korrekturfaktoren, welche in dem ROM gespeichert sind, ermittelt. Das Einspritzmuster kann alternativ mathematisch berechnet werden. Insbesondere können mehrere optimale Einspritzmuster innerhalb eines Bereichs von zu erwartenden Parametern in Schritt S11 experimentell vorbestimmt werden und in das Einspritz-Steuerkennfeld geschrieben werden.
  • Das Einspritzmuster wird außerdem bezüglich Parametern, wie der Anzahl, in welcher der Kraftstoff von einem entsprechenden der Kraftstoffinjektoren 20 eingespritzt werden soll, entsprechenden Einspritzzeiten und entsprechenden Einspritzdauern bei jedem der Verbrennungszyklen der Maschine ermittelt. Das Einspritz-Steuerkennfeld bildet Beziehungen aus solchen Parametern ab, welche erforderlich sind, um ein optimales der Einspritzmuster für jeden der in den Zylindern #1 bis #4 installierten Kraftstoffinjektoren 20 der Maschine zu erreichen. Das ermittelte Einspritzmuster wird außerdem durch die Korrekturfaktoren modifiziert, welche getrennt aktualisiert und beispielsweise in dem nichtflüchtigen Speicher der ECU 30 gespeichert werden. Die ECU 30 teilt beispielsweise Zielwerte der Parameter, welche in dem Einspritz-Steuerkennfeld aufgeführt sind, durch die Korrekturfaktoren, um endgültige Zielwerte herzuleiten, und stellt das Einspritz-Befehlssignal einem entsprechenden der Kraftstoffinjektoren 20 bereit, welches die endgültigen Zielwerte erreicht. Die Korrekturfaktoren werden während des Betriebs der Maschine bei einem anderen Programm nacheinander aktualisiert.
  • Das Einspritz-Steuerkennfeld kann für jede der Mehrzahl von Einspritzungen (zum Beispiel Piloteinspritzung, Voreinspritzung, Haupteinspritzung, Nacheinspritzung und Nacheinspritzung von Kraftstoff in die Maschine) vorbereitet sein, oder kann alternativ derart definiert sein, um die Zielwerte für alle der Mehrzahl von Einspritzungen aufzuführen.
  • Schließlich schreitet die Routine zu Schritt S13, wobei die ECU 30 das in Schritt S12 ermittelte Einspritz-Befehlssignal zu einem entsprechenden der Kraftstoffinjektoren 20 ausgibt, um diesen zu öffnen, um die Einspritzung von Kraftstoff in die Maschine mit dem in der vorstehenden Art und Weise definierten Einspritzmuster einzuleiten.
  • 4 zeigt ein Kraftstoffleckage-Diagnose- bzw. Bestimmungsprogramm, welches durch die ECU 30 ausgeführt werden soll, um eine ungewünschte Leckage von Kraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzsystem 50 (d.h., einem Kraftstoffpfad, welcher sich von dem Common-Rail 12 zu den Spritzlöchern 20f von jedem der Kraftstoffinjektoren 20 erstreckt) festzustellen. Dieses Programm ist bei einem vorgegebenen Zeitintervall (zum Beispiel einem Betriebszyklus der ECU 30) oder einem vorgegebenen Intervall des Kurbelwinkels, welcher durch den Kurbelwinkelsensor 42 gemessen wird, für jeden der Kraftstoffinjektoren 20 auszuführen.
  • Nach Eintritt in das Programm schreitet die Routine zu Schritt S21, wobei der Ausgang des Kraftstoffdrucksensors 20a von jedem der Kraftstoffinjektoren 20 aufgenommen wird. Solch ein Aufnahme ist nachstehend mit Bezug auf die 5(a), 5(b) und 5(c) beschrieben.
  • 5(a) stellt das Einspritz-Befehlssignal dar, welches bei Schritt S13 von 3 zu jedem der Kraftstoffinjektoren 20 in Form eines Impulses ausgegeben wird. Wenn sich das Einspritz-Befehlssignal auf einem hohen Niveau befindet (d.h., einem Ein-Niveau), wird die Spule 20b bestromt, um die Spritzlöcher 20f zu öffnen. Insbesondere bei einer Ein-Zeit t1, wenn das Einspritz-Befehlssignal ansteigt, beginnt der Kraftstoffinjektor 20 mit dem Einspritzen von Kraftstoff. Bei einer Aus-Zeit t2, wenn das Einspritz-Befehlssignal abfällt, beendet der Kraftstoffinjektor 20 das Einspritzen des Kraftstoffes. Die ECU 30 ermittelt eine Ein-Dauer des Einspritz-Befehlssignals (d.h., eine Öffnungsdauer Tq, während welcher die Spritzlöcher 20f offen gehalten werden), um die Einspritzmenge Q zu steuern. 5(b) zeigt eine Wellenform, die eine Veränderung der Einspritzrate darstellt, welche die Rate ist, mit welcher der Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor 20 im Ansprechen auf das Einspritz-Befehlssignal eingespritzt wird. Eine durchgehende Linie in 5(c) gibt eine Veränderung des durch den Kraftstoffdrucksensor 20a gemessenen Druckes an, die durch die Veränderung der Einspritzrate von 5(b) entsteht.
  • Die ECU 30 führt eine Unterroutine unabhängig von dieser in 4 durch, um den Ausgang von jedem der Kraftstoffdrucksensoren 20a nacheinander zu überwachen. Die ECU 30 nimmt insbesondere den Ausgang von jedem der Kraftstoffdrucksensoren 20a bei einem Zeitintervall auf, welches kleiner ist als der Zyklus der Ausführung des Programms von 4 und kurz genug, um einen Übergang im Druck des Kraftstoffes, welcher durch den Kraftstoffdrucksensor 20a gemessen wird, zu definieren und zu analysieren. Das Zeitintervall ist kleiner als 50µsek. und vorzugsweise kleiner als 20µsek.
  • Die Veränderung des Kraftstoffdruckes, welcher durch den Kraftstoffdrucksensor 20 gemessen wird, steht, wie nachstehend beschrieben ist, mit der Veränderung der Einspritzrate in Zusammenhang. Die Wellenform, welche die Veränderung der Einspritzrate darstellt, wird daher von der Wellenform, welche die Veränderung des durch den Kraftstoffdrucksensor 20 gemessenen Kraftstoffdrucks darstellt, abgeleitet. In dem Beispiel von 5(b) beginnt die Einspritzrate zu einem Zeitpunkt R1 nach der Ein-Zeit t1 anzusteigen, so dass der Kraftstoffinjektor 20 beginnt den Kraftstoff einzuspritzen. Der Druck des Kraftstoffes, welcher durch den Kraftstoffdrucksensor 20a gemessen wird, wie in 5(c) dargestellt, beginnt infolge des Starts des Anstiegs der Einspritzrate zu dem Zeitpunkt R1 von einem Niveau P1 abzufallen. Nachfolgend erreicht die Einspritzrate zu einem Zeitpunkt R2 einen Maximalwert. Der Druck des Kraftstoffes fällt bei einem Niveau P2 nicht weiter ab. Nach dem Zeitpunkt R2 beginnt die Einspritzrate abzunehmen, so dass der Druck des Kraftstoffes von dem Niveau P2 beginnt anzusteigen. Danach erreicht die Einspritzrate zu einem Zeitpunkt R3 null, was bedeutet, dass die Einspritzung von Kraftstoff tatsächlich beendet ist. Dies bewirkt, dass der Kraftstoffdruck bei einem Niveau P3 nicht weiter ansteigt.
  • Die Anstiegs-Startzeit R1, bei welcher die Einspritzrate beginnt anzusteigen, d.h., ab welcher der Kraftstoff tatsächlich eingespritzt wird, und die Abfall-Endzeit R3, ab welcher der Kraftstoff tatsächlich nicht mehr eingespritzt wird, können daher durch Feststellen der Zeitpunkte, wenn der durch den Kraftstoffdrucksensor 20a gemessene Kraftstoffdruck die Niveaus P1 bzw. P3 erreicht, von der Wellenform des Ausganges des Kraftstoffdrucksensors 20a hergeleitet werden. Die Veränderung der Einspritzrate kann außerdem unter Verwendung der Korrelation davon mit der Veränderung des durch den Kraftstoffdrucksensor 20a gemessenen Kraftstoffdrucks berechnet werden.
  • Die Rate Pα, mit welcher der Kraftstoffdruck zwischen den Niveaus P1 und P3 abnimmt, steht mit der Rate Rα in Zusammenhang, mit welcher die Einspritzrate zwischen den Zeitpunkten R1 und R2 zunimmt (d.h., dem Ausgangswert und dem Maximalwert der Einspritzrate). In ähnlicher Art und Weise steht die Rate Pγ, mit welcher der Kraftstoffdruck zwischen den Niveaus P2 und P3 zunimmt, mit der Rate Rγ, mit welchen die Einspritzrate zwischen den Zeitpunkten R2 und R3 abnimmt (d.h., dem Maximalwert und dem endgültigen Wert der Einspritzrate), in Zusammenhang. Zusätzlich steht eine Abnahme Pβ (d.h., ein maximaler Betrag einer Druckabnahme) des Kraftstoffdrucks zwischen den Niveaus P1 und P2 mit einer Zunahme Rβ der Einspritzrate zwischen den Zeitpunkten R1 und R2 (d.h., dem Ausgangswert und dem Maximalwert der Einspritzrate) in Zusammenhang. Die Einspritzraten-Zunahmerate Rα, die Einspritzraten-Abnahmerate Rγ und der Einspritzraten-Anstieg Rβ werden daher durch Analysieren der Wellenform der Veränderung des Kraftstoffdrucks, wie durch den Kraftstoffdrucksensor 20a gemessen, geschätzt bzw. bestimmt, um die Druck-Abnahmerate Pα, die Druck-Zunahmerate Pγ und die Druckabnahme Pβ zu ermitteln.
  • Der Wert des Integrals der Einspritzrate zwischen dem Start und dem Ende der tatsächlichen Einspritzung von Kraftstoff (d.h., eine schraffierte Fläche, welche in 5(b) durch S bezeichnet ist), ist äquivalent zu der Menge von Kraftstoff, welcher von dem Kraftstoffinjektor 20 eingespritzt wird. Der Wert des Integrals des Kraftstoffdrucks zwischen dem Niveau P1 und dem Niveau P3 entsprechend dem Start und dem Ende der tatsächlichen Einspritzung von Kraftstoff wird auf den Integralwert S der Einspritzrate korrigiert. Daher wird der Integralwert S der Einspritzrate, welcher zu der Einspritzmenge Q äquivalent ist, durch Ableiten eines Integrals des Kraftstoffdrucks von der Wellenform eines Ausganges des Kraftstoffdrucksensors 20a berechnet.
  • Rückbeziehend zu 4 ist der Betrieb der Schritte S22 bis S28 zwischen dem Einfach-Einspritzmodus und dem Mehrfach-Einspritzmodus unterschiedlich. Nachstehend werden mit Bezug auf die 5(a) bis 5(c) zunächst die Vorgänge der Schritte S22 bis S28 bei dem Einfach-Einspritzmodus beschrieben. Nachfolgend werden mit Bezug auf die 6(a) bis 6(c) die Vorgänge der Schritte S22 bis S28 bei dem Mehrfach-Einspritzmodus beschrieben. Die Schritte S22 bis S28 verwenden die Wellenform des Kraftstoffdrucks, wie durch den Kraftstoffdrucksensor 20a gemessen, der bei einem der Zylinder #1 bis #4 installiert ist, in welchem Kraftstoff nun eingespritzt werden soll.
  • Gewöhnlich enthält der Ausgang des Kraftstoffdrucksensors 20a während einer Zeitphase (welche nachfolgend ebenso als eine Kraftstoff-Zuführzeit bezeichnet wird), wenn der Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 11a zu dem Common-Rail 12 geführt wird, einen Druckanstieg, welcher sich dadurch entwickelt, dass der Kraftstoff unter Druck gesetzt wird und durch die Hochdruckpumpe 11a zugeführt wird. Die Schritte S22 bis S28 verwenden daher einen Abschnitt der Wellenform des Ausganges von jedem der Kraftstoffdrucksensoren 20a, bei welchem sich die Kraftstoff-Zuführzeit mit einer vorgegebenen Zeitphase einschließlich einer Einspritzdauer, während welcher der Kraftstoffinjektor 20 den Kraftstoff einspritzt, nicht überlappt.
  • EINFACH-EINSPRITZMODUS
  • Nach Schritt S21 schreitet die Routine zu Schritt S22 voran, wobei eine tatsächliche Einspritz-Startzeit und eine tatsächliche Einspritz-Beendigungszeit basierend auf der Wellenform des Ausganges von dem Kraftstoffdrucksensor 20a, welche in Schritt S21 hergeleitet wird, berechnet werden. Insbesondere werden Zeiten, wenn die Niveaus P1 und P3 des Kraftstoffdruckes aufgetreten sind, jeweils in der nachfolgenden Art und Weise hergeleitet. Der Wert des Differenzials erster Ordnung des Kraftstoffdrucks, wie durch den Kraftstoffdrucksensor 20a gemessen, wird berechnet. Der Zeitpunkt, wenn der berechnete Differenzialwert einen vorgegebenen Schwellenwert nach der Ein-Zeit t1, bei welcher das Einspritz-Befehlssignal ansteigt, zum ersten Mal überschritten hat, wird als die Zeit definiert, zu welcher das Niveau P1 aufgetreten ist. Nachdem das Niveau P1 auftritt und der berechnete Differenzialwert stabil wird, mit anderen Worten, eine Veränderung davon unterhalb eines gegebenen Schwellenwerts gehalten wird, wird die Zeit, wenn der berechnete Differenzialwert zum letzten Mal unter den Schwellenwert gefallen ist, bevor die Veränderung des berechneten Differenzialwerts unterhalb des Schwellenwerts gehalten wird, als die Zeit berechnet, zu welcher das Niveau P3 aufgetreten ist.
  • Die Routine schreitet zu Schritt S23 voran, wobei eine tatsächliche Einspritzdauer, während welcher der Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor 20 tatsächlich eingespritzt wurde, als ein Zeitintervall zwischen der tatsächlichen Einspritz-Startzeit und der tatsächlichen Einspritz-Beendigungszeit berechnet wird.
  • Die Routine schreitet zu Schritt S24 voran, wobei ein erster Druckveränderungsbetrag, der ein Betrag der Veränderung des Kraftstoffdrucks ist, wie durch den Kraftstoffdrucksensor 20a gemessen, in einer vorgegebenen Zeitphase einschließlich der tatsächlichen Einspritzdauer (welche ebenso als erste Zeitphase bezeichnet wird) berechnet wird. Beispielsweise wird die erste Zeitphase in einem Ziel-Zylinder der Zylinder #1 bis #4 der Maschine, in welchem der Kraftstoffdruck gemessen werden soll, auf ein Zeitintervall zwischen 90° Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt und 90° Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt eingestellt. Solch ein Zeitintervall befindet sich zwischen dem Verdichtungstakt und dem Expansionstakt (ebenso als Verbrennungstakt bezeichnet) in dem Ziel-Zylinder und enthält die vorstehend beschriebene tatsächliche Einspritzdauer. Die ECU 30 analysiert die Wellenform des Kraftstoffdrucks, wie in Schritt S21 hergeleitet, um eine Veränderung des Kraftstoffdrucks, welcher durch den Kraftstoffdrucksensor 20a gemessen wird, zwischen einem Startpunkt und einem Ende der wie vorstehend ermittelten Zeitphase als den ersten Druckveränderungsbetrag zu berechnen.
  • Die Routine schreitet zu Schritt S25 voran, wobei ein zweiter Druckveränderungsbetrag, der ein Betrag der Veränderung des Kraftstoffdrucks ist, wie durch den Kraftstoffdrucksensor 20a gemessen, zwischen einem Startpunkt und einem Ende der tatsächlichen Einspritzdauer, wie in Schritt S23 hergeleitet, berechnet wird. Die ECU 30 analysiert insbesondere die Wellenform des Kraftstoffdrucks, wie in Schritt S21 hergeleitet, um eine Veränderung des Kraftstoffdruckes, welcher durch den Kraftstoffdrucksensor 20a gemessen wird, zwischen einem Startpunkt und einem Ende der tatsächlichen Einspritzdauer als den zweiten Druckveränderungsbetrag zu berechnen. Der zweite Druckveränderungsbetrag stellt daher eine Veränderung des Kraftstoffdruckes dar, welche durch das Einspritzen von Kraftstoff durch den Kraftstoffinjektor 20 entsteht.
  • Die Routine schreitet zu Schritt S26 voran, wobei eine Nicht-Einspritzdauer durch Subtrahieren der tatsächlichen Einspritzdauer, wie in Schritt S23 hergeleitet, von der vorgewählten Zeitphase, wie vorstehend beschrieben, berechnet wird. Die Nicht-Einspritzdauer stellt ein Zeitintervall dar, während welchem der Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor 20 innerhalb der vorgewählten Zeitphase nicht eingespritzt wird.
  • Die Routine schreitet zu Schritt S27 voran, wobei eine Differenz zwischen dem ersten Druckveränderungsbetrag, wie in Schritt S24 hergeleitet, und dem zweiten Druckveränderungsbetrag, wie Schritt S25 hergeleitet, berechnet wird. Insbesondere subtrahiert die ECU 30 den zweiten Druckveränderungsbetrag von dem ersten Druckveränderungsbetrag. Solch eine Druckveränderungsdifferenz stellt eine Differenz zwischen einer Veränderung des Kraftstoffdrucks in der vorgewählten Zeitphase und einer Veränderung des Kraftstoffdrucks in der tatsächlichen Einspritzdauer dar, das heißt, eine Veränderung des Kraftstoffdrucks in der Nicht-Einspritzdauer.
  • Die Routine schreitet zu Schritt S28 voran, wobei eine Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit basierend auf der Nicht-Einspritzdauer, wie in Schritt S26 hergeleitet, und der Differenz zwischen dem ersten Druckveränderungsbetrag und dem zweiten Druckveränderungsbetrag, wie in Schritt S27 hergeleitet, berechnet wird. Insbesondere dividiert die ECU 30 die Differenz zwischen dem ersten Druckveränderungsbetrag und dem zweiten Druckveränderungsbetrag durch die Nicht-Einspritzdauer und ermittelt solch einen Quotienten als die Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit.
  • Die Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit drückt eine Rate der Veränderung des Kraftstoffdrucks aus, bei welcher der Effekt des Einspritzens von Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor 20 beseitigt ist, und ist ein Parameter, welcher beim genauen Feststellen der Leckage von Kraftstoff in dem Kraftstoffeinspritzsystem 50 nützlich ist. Insbesondere wenn eine ungewünschte Leckage von Kraftstoff in dem Kraftstoffeinspritzsystem 50 auftritt, führt diese dazu, dass der Kraftstoffdruck mit einer höheren Rate als gewöhnlich in der Nicht-Einspritzdauer abfällt (siehe unterbrochene Linie in 5(c)). Die ungewünschte Leckage von Kraftstoff kann beispielsweise durch einen Riss bzw. Bruch in der Hochdruckleitung 14 oder dadurch auftreten, dass die Spritzlöcher 20f des Kraftstoffinjektors 20 offen gehalten werden. Bei dem Kraftstoffeinspritzsystem 50 tritt die innere Injektorleckage QI, wie bereits beschrieben, selbst dann auf, wenn keine ungewünschte Leckage von Kraftstoff vorliegt.
  • Dann schreitet die Routine zu Schritt S29 voran, wobei eine Kraftstoffleckage-Diagnosetätigkeit unter Verwendung der Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit, wie in Schritt S28 hergeleitet, durchgeführt wird. Insbesondere wenn ermittelt wird, dass ein Absolutwert der Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit (d.h., die Rate der Veränderung des Kraftstoffdrucks, wie durch den Kraftstoffdrucksensor 20a gemessen) größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert, entscheidet die ECU 30, dass der Kraftstoff in dem Kraftstoffeinspritzsystem 50 in ungewünschter Art und Weise austritt. Der Schwellenwert wird derart eingestellt, um zu erfassen, dass der Kraftstoffdruck mit einer höheren Rate als diese, mit welcher der Kraftstoffdruck durch die innere Injektorleckage QI gesenkt wird, abnimmt.
  • MEHRFACH-EINSPRITZMODUS
  • Der Kraftstoffdruck, welcher bei dem Einfach-Einspritzmodus durch den Kraftstoffdrucksensor 20a gemessen wird, verändert sich entlang der in 5(c) dargestellten Wellenform, während sich dieser bei dem Mehrfach-Einspritzmodus entlang der in 6(c) dargestellten Wellenform verändert. Bei dem in den 6(a) bis 6(c) gezeigten Beispiel führt die ECU 30 die Mehrzahl von Einspritzungen: Piloteinspritzung, Voreinspritzung, Haupteinspritzung und Nacheinspritzung bei jedem Verbrennungszyklus (d.h., jedem Viertaktzyklus) der Maschine durch. „P11“, „P21“, „P31“ und „P41“ in 6(c) geben Druck-Veränderungspunkte an, die bei der Wellenform des Kraftstoffdrucks, wie durch den Kraftstoffdrucksensor 20a gemessen, auf entsprechende Einleitungen der Mehrfacheinspritzungen auftreten, bzw. stellen außerdem Niveaus des Kraftstoffdrucks dar. „P13“, „P23“, „P33“ und „P43“ in 6(c) geben Druck-Veränderungspunkte an, die bei der Wellenform des Kraftstoffdrucks, wie durch den Kraftstoffdrucksensor 20a gemessen, auf entsprechende Beendigungen der Mehrfacheinspritzungen auftreten, bzw. stellen außerdem Niveaus des Kraftstoffdrucks dar. Eine durchgehende Linie in 6(c) stellt den Fall dar, bei dem sich der Kraftstoffdruck passend verändert, während eine unterbrochene Linie den Fall darstellt, bei dem eine ungewünschte Leckage von Kraftstoff in dem Kraftstoffeinspritzsystem 50 auftritt. Die durchgehende und die unterbrochene Linie zeigen, dass die Druck-Veränderungspunkte „P11“, „P21“, „P31“ und „P41“ (d.h., Startpunkte der Mehrfacheinspritzungen) jeweils gleichzeitig mit den Druck-Veränderungspunkten „P13“, „P23“, „P33“ bzw. „P43“ (d.h., den Endpunkten der Mehrfacheinspritzungen) auftreten, ungeachtet dessen, ob eine ungewünschte Leckage von Kraftstoff in dem Kraftstoffeinspritzsystem 50 vorliegt oder nicht. Schraffierte Bereiche S1, S2, S3 und S4 in 6(b) sind äquivalent zu den Mengen Q1, Q2, Q3 und Q4 von Kraftstoff, welcher bei entsprechenden Vorgängen der Mehrfacheinspritzungen eingespritzt wird.
  • Rückbeziehend zu 4 werden bei Schritt S22 eine tatsächliche Einspritz-Startzeit und eine tatsächliche Einspritz-Beendigungszeit bei jeder der Mehrzahl von Einspritzungen basierend auf der Wellenform des Ausganges von dem Kraftstoffdrucksensor 20a, wie in Schritt S21 hergeleitet, in der gleichen Art und Weise berechnet, wie dies bei der Erläuterung des Einfach-Einspritzmodus beschrieben ist.
  • Die Routine schreitet zu Schritt S23 voran, wobei eine tatsächliche Einspritzdauer, während welcher der Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor 20 bei jeder der Mehrzahl von Einspritzungen tatsächlich eingespritzt wurde, derart berechnet wird, dass diese ein Zeitintervall zwischen einem entsprechenden der tatsächlichen Einspritz-Startzeiten und einem entsprechenden der tatsächlichen Einspritz-Beendigungszeiten, wie bei Schritt S22 hergeleitet, ist.
  • Die Routine schreitet zu Schritt S24 voran, wobei der erste Druckveränderungsbetrag, der ein Betrag der Veränderung des Kraftstoffdrucks ist, wie durch den Kraftstoffdrucksensor 20a gemessen, in einer vorgewählten Zeitphase (auch als eine zweite Zeitphase bezeichnet) einschließlich der Summe der tatsächlichen Einspritzdauern, wie bei Schritt S23 hergeleitet, in der gleichen Art und Weise wie vorstehend beschrieben berechnet wird.
  • Die Routine schreitet zu Schritt S25 voran, wobei der zweite Druckveränderungsbetrag, der ein Betrag der Veränderung des Kraftstoffdrucks ist, wie durch den Kraftstoffdrucksensor 20a gemessen, bei einer entsprechenden der tatsächlichen Einspritzdauern, wie bei Schritt S23 hergeleitet, für jede der Mehrzahl von Einspritzungen in der gleichen Art und Weise wie vorstehend beschrieben berechnet wird.
  • Die Routine schreitet zu Schritt S26 voran, wobei eine Nicht-Einspritzdauer durch Subtrahieren der Summe der tatsächlichen Einspritzdauern, wie bei Schritt S23 hergeleitet, von der zweiten Zeitphase, wie vorstehend beschrieben, berechnet wird. Die Nicht-Einspritzdauer stellt ein Gesamt-Zeitintervall dar, während welchem der Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor 20 innerhalb der zweiten Zeitphase nicht eingespritzt wird.
  • Die Routine schreitet zu Schritt S27 voran, wobei eine Differenz zwischen dem ersten Druckveränderungsbetrag, wie in Schritt S24 hergeleitet, und der Summe der zweiten Druckveränderungsbeträge, wie in Schritt S25 hergeleitet, berechnet wird. Die ECU 30 subtrahiert insbesondere die Summe der zweiten Druckveränderungsbeträge von dem ersten Druckveränderungsbetrag. Solch eine Druckveränderungsdifferenz stellt eine Differenz zwischen einer Veränderung des Kraftstoffdrucks in der zweiten Zeitphase und einer Gesamtheit der Veränderungen des Kraftstoffdrucks in der Summe der tatsächlichen Einspritzdauern, das heißt, eine Veränderung des Kraftstoffdrucks in der Nicht-Einspritzdauer dar.
  • Die Routine schreitet zu Schritt S28 voran, wobei eine Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit basierend auf der Nicht-Einspritzdauer, wie in Schritt S26 hergeleitet, und der Differenz zwischen dem ersten Druckveränderungsbetrag und der Summe der zweiten Druckveränderungsbeträge, wie in Schritt S27 hergeleitet, berechnet wird. Die ECU 30 dividiert insbesondere die Differenz zwischen dem ersten Druckveränderungsbetrag und der Summe der zweiten Druckveränderungsbeträge durch die Nicht-Einspritzdauer und ermittelt solch einen Quotienten als die Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit.
  • Die Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit drückt eine Veränderungsrate des Kraftstoffdruckes aus, von welcher der Effekt des Einspritzens von Kraftstoff durch den Kraftstoffinjektor 20 bei der Mehrzahl von Einspritzungen beseitigt ist, und diese ist ein Parameter, welcher beim genauen Feststellen der Leckage von Kraftstoff in dem Kraftstoffeinspritzsystem 50 nützlich ist. Insbesondere wenn in dem Kraftstoffeinspritzsystem 50 eine ungewünschte Leckage von Kraftstoff auftritt, wird diese bewirken, dass der Kraftstoffdruck mit einer höheren Rate abfällt als dies bei der Nicht-Einspritzdauer üblich ist (siehe eine unterbrochene Linie in 6(c)).
  • Die Routine schreitet dann zu Schritt S29 voran, wobei die Kraftstoffleckage-Diagnosetätigkeit unter Verwendung der Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit, wie in Schritt S28 hergeleitet, in der gleichen Art und Weise wie dies bei der Erläuterung des Einfach-Einspritzmodus beschrieben ist, durchgeführt wird.
  • Die Kraftstoffdrucksensoren 20a und die ECU 30 dienen als eine Kraftstoffleckagediagnoseschaltung.
  • Das Kraftstoffeinspritzsystem 50 dieser Ausführungsform bietet die nachfolgenden vorteilhaften Effekte.
  • Jeder der Kraftstoffinjektoren 20 ist, wie vorstehend beschrieben, mit dem Kraftstoffdrucksensor 20a ausgerüstet, welcher dazu dient, den Kraftstoffdruck in einem Strömungspfad, welcher sich von dem Common-Rail 12 zu den Spritzlöchern 20f erstreckt, d.h., dem Kraftstoffeinlass 22, aufeinanderfolgend zu messen, und stellt der ECU 30 ein Signal bereit, welches für den Kraftstoffdruck indikativ ist. Dies versetzt die ECU 30 in die Lage, eine Variation des Kraftstoffdruckes bei den oder um die Spritzlöcher 20f genau zu erhalten, bevor die Druckpulsation in dem Common-Rail 12 schwächer wird.
  • In dem Fall, bei dem das Kraftstoffeinspritzsystem 50 in dem Einfach-Einspritzmodus arbeitet, analysiert die ECU 30 die Wellenform eines Ausganges des Kraftstoffdrucksensors 20a (d.h., die Wellenform der Variation des Druckes, wie durch den Kraftstoffdrucksensor 20a aufgenommen), um die tatsächliche Einspritzdauer zu berechnen, während welcher der Kraftstoff tatsächlich eingespritzt wurde, was eine erhöhte Genauigkeit beim Ermitteln der tatsächlichen Einspritzdauer bei jedem der Kraftstoffinjektoren 20 sicherstellt.
  • Die ECU 30 dient außerdem dazu, den ersten Druckveränderungsbetrag, d.h. eine Differenz des Kraftstoffdruckes, wie durch den Kraftstoffdrucksensor 20a gemessen, zwischen dem Startpunkt und dem Ende der ersten Zeitphase, welche, wie vorstehend beschrieben, die tatsächliche Einspritzdauer enthält, zu berechnen. In gleicher Art und Weise berechnet die ECU 30 außerdem den zweiten Druckveränderungsbetrag, der eine Differenz des Kraftstoffdruckes ist, wie durch den Kraftstoffdrucksensor 20a gemessen, zwischen dem Start und dem Ende der tatsächlichen Einspritzdauer, während welcher ein entsprechender der Kraftstoffinjektoren 20 den Kraftstoff tatsächlich eingespritzt hat. Der zweite Druckveränderungsbetrag stellt eine Veränderung des Kraftstoffdruckes dar, welche durch das Einspritzen von Kraftstoff durch den Kraftstoffinjektor 20 entsteht.
  • Eine Differenz zwischen der ersten Zeitphase und der tatsächlichen Einspritzdauer entspricht der Nicht-Einspritzdauer, während welcher der Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor 20 nicht eingespritzt wurde. Eine Differenz zwischen dem ersten Druckveränderungsbetrag und dem zweiten Druckveränderungsbetrag stellt eine Differenz zwischen einer Veränderung des Kraftstoffdruckes in der ersten Zeitphase und einer Veränderung des Kraftstoffdruckes in der tatsächlichen Einspritzdauer, das heißt, eine Veränderung des Kraftstoffdruckes in der Nicht-Einspritzdauer dar. Die ECU 30 dividiert die Differenz zwischen dem ersten Druckveränderungsbetrag und dem zweiten Druckveränderungsbetrag durch die Nicht-Einspritzdauer, um die Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit zu ermitteln. Die Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit drückt daher die Rate der Veränderung des Kraftstoffdruckes aus, von welcher der Effekt des Einspritzens von Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor 20 beseitigt ist, und diese ist ein Parameter, welcher beim genauen Feststellen der Leckage von Kraftstoff in dem Kraftstoffeinspritzsystem 50 nützlich ist. Die ECU 30 dient daher als eine Leckageerfassungsschaltung, um eine ungewünschte Leckage von Kraftstoff von dem Strömungspfad des Kraftstoffeinspritzsystems 50 als eine Funktion der Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit mit erhöhter Genauigkeit zu erfassen.
  • In dem Fall, bei dem das Kraftstoffeinspritzsystem 50 in dem Mehrfach-Einspritzmodus betrieben wird, dient die ECU 30 dazu, die tatsächlichen Einspritzdauern bei den jeweiligen Kraftstoffinjektoren zu berechnen. Die ECU 30 berechnet den ersten Druckveränderungsbetrag in der zweiten Zeitphase einschließlich der Summe aller tatsächlichen Einspritzdauern. Die ECU 30 berechnet außerdem den zweiten Druckveränderungsbetrag, d.h., den Betrag der Veränderung des Kraftstoffdruckes, wie durch den Kraftstoffdrucksensor 20a gemessen, bei jeder der tatsächlichen Einspritzdauern. Der zweite Druckveränderungsbetrag stellt daher eine Veränderung des Kraftstoffdruckes dar, welche durch das Einspritzen von Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor 20 bei jedem Vorgang der Mehrfacheinspritzungen entsteht.
  • Die ECU 30 berechnet die Nicht-Einspritzdauer durch Subtrahieren der Summe aller tatsächlichen Einspritzdauern von der zweiten Zeitphase und berechnet außerdem eine Differenz zwischen dem ersten Druckveränderungsbetrag und der Summe aller zweiten Druckveränderungsbeträge. Die ECU 30 subtrahiert die Summe der zweiten Druckveränderungsbeträge von dem ersten Druckveränderungsbetrag und ermittelt die Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit basierend auf der Nicht-Einspritzdauer und der Differenz zwischen dem ersten Druckveränderungsbetrag und der Summe der zweiten Druckveränderungsbeträge. Die Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit drückt die Rate der Veränderung des Kraftstoffdruckes aus, von welcher der Effekt des Einspritzens von Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor 20 bei der Mehrzahl von Einspritzungen beseitigt ist, und diese ist ein Parameter, welcher beim genauen Feststellen der Leckage von Kraftstoff in dem Kraftstoffeinspritzsystem 50 nützlich ist. Die ECU 30 dient daher dazu, eine ungewünschte Leckage von Kraftstoff von dem Strömungspfad des Kraftstoffeinspritzsystems 50 als eine Funktion der Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit mit erhöhter Genauigkeit zu messen.
  • Die erste Zeitphase und die zweite Zeitphase werden bei einem Ziel-Zylinder der Zylinder #1 bis #4 der Maschine, in welchem der Kraftstoffdruck gemessen werden soll, beispielsweise jeweils auf ein Zeitintervall zwischen dem Verdichtungstakt und dem Expansionstakt (auch als der Verbrennungstakt bezeichnet) eingestellt, und enthalten die tatsächliche Einspritzdauer(n) vorzugsweise zwischen 90°KW vor dem oberen Totpunkt und 90°KW nach dem oberen Totpunkt in dem Ziel-Zylinder. Die ECU 30 kann daher betrieben werden, um die unübliche Leckage von Kraftstoff in dem Kraftstoffeinspritzsystem 50 selbst dann zu erfassen, wenn jeder der Kraftstoffinjektoren 20 arbeitet, um den Kraftstoff einzuspritzen. In dem Fall, bei dem die Maschine einer Kraftstoffzufuhrunterbrechung unterzogen wird, d.h., die Kraftstoffinjektoren 20 werden deaktiviert, um in der ersten oder zweiten Zeitphase keinen Kraftstoff einzuspritzen, wird die tatsächliche Einspritzdauer(n) zu null. Die ECU 30 ermittelt daher die Gesamtheit der ersten oder zweiten Zeitphase als die Nicht-Einspritzdauer, um die Leckage von Kraftstoff in dem Kraftstoffeinspritzsystem 50 festzustellen.
  • Die Vorgänge bei den Schritten S22 bis S28 in 4, wie vorstehend beschrieben, verwenden einen Abschnitt der Wellenform des Ausganges von jedem der Kraftstoffdrucksensoren 20a, wo eine Zeitphase, während welcher die Hochdruckpumpe 11a den Kraftstoff zu dem Common-Rail 12 fördert, mit der ersten oder zweiten Zeitphase einschließlich der Einspritzdauer(n) nicht zusammenfällt. Dies ermöglicht es, die ersten und zweiten Druckveränderungsbeträge aus dem Ausgang des Kraftstoffdrucksensors 20a, zu welchem ein Anstieg des Kraftstoffdruckes durch das Zuführen des Kraftstoffes von der Hochdruckpumpe 11a nicht addiert ist, herzuleiten, was die Genauigkeit beim Feststellen der ungewünschte Leckage von Kraftstoff in dem Kraftstoffeinspritzsystem 50 erhöht.
  • Jeder der Kraftstoffdrucksensoren 20a ist in einem der Kraftstoffinjektoren 20 installiert, mit anderen Worten, näher an den Spritzlöchern 20f angeordnet, als in dem Fall, wenn der Kraftstoffdrucksensor 20a in der Hochdruckleitung 14 angeordnet ist, welche das Common-Rail 12 und die Kraftstoffinjektoren 20 miteinander verbindet, was die Genauigkeit beim Ermitteln der Druckpulsation von Kraftstoff, welche durch das Einspritzen von Kraftstoff durch den Kraftstoffinjektor 20 hervorgerufen wird, im Vergleich dazu, wenn solch eine Druckpulsation überwacht wird nachdem diese in der Hochdruckleitung 14 schwächer wird, erhöht.
  • Das Kraftstoffeinspritzsystem 50 der zweiten Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug auf die 7(a) bis 7(e) beschrieben.
  • Das Kraftstoffeinspritzsystem 50 der ersten Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, verwendet bei den Schritten S22 bis S28 einen Abschnitt des Ausganges von jedem der Kraftstoffdrucksensoren 20a, wobei eine Zeitphase, während welcher die Hochdruckpumpe 11a den Kraftstoff zu dem Common-Rail 12 befördert, mit der ersten oder zweiten Zeitphase einschließlich der Einspritzdauer(n) nicht zusammenfällt, wohingegen das Kraftstoffeinspritzsystem 50 der zweiten Ausführungsform derart gestaltet ist, dass dieses die Leckage von Kraftstoff unter Verwendung des Ausganges des Kraftstoffdrucksensors 20a feststellt, welcher eine Komponente(n) enthält, wenn die Kraftstoff-Zuführzeit mit der ersten oder zweiten Zeitphase einschließlich der Einspritzdauer(n) zusammenfällt.
  • 7(a) stellt das Einspritz-Befehlsignal dar, welches zu jedem der Kraftstoffinjektoren 20 ausgegeben wird. 7(b) stellt eine Veränderung der Einspritzrate im Zeitverlauf dar. 7(c) stellt die Wellenform eines Ausganges von einem der Kraftstoffdrucksensoren 20a dar, welcher in einem der Zylinder #1 bis #4 installiert ist, in welchen der Kraftstoff eingespritzt wurde. 7(d) stellt die Wellenform eines Ausganges von einem der Kraftstoffdrucksensoren 20a dar, welcher in einem der Zylinder #1 bis #4 installiert ist, in welchen kein Kraftstoff eingespritzt wurde. 7(e) gibt die Wellenform einer Veränderung des Kraftstoffdruckes in jedem der Kraftstoffinjektoren 20 (das heißt, der Hochdruckleitung 14) an, welche durch das Zuführen von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 11a resultiert.
  • Die ECU 30 erlangt die Wellenform L12, wie in 7(d) mit einer durchgehenden Linie angegeben, welche bei einem Ausgang von dem Kraftstoffdrucksensor 20a des Kraftstoffinjektors 20 auftritt, welcher in einem der Zylinder #1 bis #4 installiert ist, in welchen kein Kraftstoff eingespritzt wird (welcher nachfolgend ebenso als Nicht-Einspritz-Zylinder bezeichnet wird). Die Wellenform L12 stellt den Kraftstoffdruck dar, welcher durch das Zuführen von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 11a entsteht. Nachfolgend erlangt die ECU 30 außerdem die Wellenform L10, wie in 7(c) mit einer durchgehenden Linie angegeben, welche bei einem Ausgang von dem Kraftstoffdrucksensor 20a des Kraftstoffinjektors 20 auftritt, welcher in einem der Zylinder #1 bis #4 installiert ist, bei welchem die vorstehend beschriebene vorgegebene Zeitphase (d.h., die erste oder zweite Zeitphase) und die tatsächliche Einspritzdauer die Kraftstoff-Zuführzeit zumindest teilweise überlappen.
  • Die ECU 30 subtrahiert dann die Wellenform L12 von der Wellenform L10, um die Wellenform L11, wie in 7(c) mit einer unterbrochene Linie angegeben, herzuleiten. Die Wellenform L11 stellt daher den Ausgang des Kraftstoffdrucksensors 20a des Kraftstoffinjektors 20 dar, welcher in einem der Zylinder #1 bis #4 installiert ist, in welchen der Kraftstoff eingespritzt wurde, bei welchem eine Komponente, die einen Anstieg des Kraftstoffdruckes infolge des Zuführens des Kraftstoffes darstellt, entfernt ist. Wenn zwei oder mehrere Kraftstoffdrucksensoren 20a vorliegen, welche für die Nicht-Einspritz-Zylinder vorgesehen sind, kann die ECU 30 einen Durchschnitt der Ausgänge davon berechnen und die Wellenform solch eines Durchschnittes von der Wellenform L10 subtrahieren, um die Wellenform L11 herzuleiten. Die ECU 30 führt die Vorgänge in den Schritten S22 bis S28 durch, um die Leckage von Kraftstoff unter Verwendung der Wellenform L11 festzustellen.
  • Das Kraftstoffeinspritzsystem 50 bei sowohl der ersten als auch der zweiten Ausführungsform kann modifiziert werden, wie nachstehend erörtert ist.
  • Die ECU 30, wie vorstehend beschrieben, dividiert die Differenz zwischen dem ersten Druckveränderungsbetrag und dem zweiten Druckveränderungsbetrag durch die Nicht-Einspritzdauer, um die Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit zu erhalten, diese kann jedoch derart gestaltet sein, um aufeinanderfolgend aufgenommene Ausgänge des Kraftstoffdrucksensors 20a in der Nicht-Einspritzdauer mit der Methode der kleinsten Quadrate zu einer Kurve oder einer Gerade anzunähern, und die Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit hinsichtlich einer Steigung der Kurve oder Gerade auszudrücken. Die ECU 30 kann die Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit in einem Abschnitt der Nicht-Einspritzdauer verwenden, um die Leckage von Kraftstoff in dem Kraftstoffeinspritzsystem 50 festzustellen.
  • Die ECU 30 kann derart gestaltet sein, um die Leckage von Kraftstoff festzustellen, wenn die Maschine bei einer vorgegebenen Drehzahl in Betrieb ist, und die tatsächliche Einspritzdauer und die vorgegebene Zeitphase (d.h., die erste oder die zweite Zeitphase) hinsichtlich eines Winkels der Kurbelwelle 41 zu definieren. Die ECU 30 kann alternativ derart gestaltet sein, um die tatsächliche Einspritzdauer und die vorgegebene Zeitphase (d.h., die erste oder die zweite Zeitphase) hinsichtlich eines Winkels der Kurbelwelle 41 zu definieren und diese als eine Funktion der Drehzahl der Maschine zu korrigieren.
  • Die ECU 30 bei der zweiten Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, subtrahiert eine Veränderung des Kraftstoffdruckes in dem Kraftstoffpfad, welcher sich von dem Common-Rail 12 zu den Spritzlöchern 20f erstreckt, die durch das Zuführen des Kraftstoffes von der Hochdruckpumpe 11a resultiert, das heißt, eine Komponente bzw. einen Anteil, welche einen Anstieg des Kraftstoffdruckes darstellt, der durch das Zuführen des Kraftstoffes geschaffen wird, von dem Ausgang des Kraftstoffdrucksensors 20a, um den ersten und zweiten Druckveränderungsbetrag zu ermitteln, kann jedoch derart gestaltet sein, dass diese den Schwellenwert einstellt, wie in Schritt S29 verwendet, mit welchem der Absolutwert der Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit im Lichte des Anstiegs des Kraftstoffdruckes, welcher durch das Zuführen des Kraftstoffes entsteht, verglichen wird. Die ECU 30 addiert insbesondere solch einen Druckanstieg zu dem vorstehenden Schwellenwert, um einen Schwellenwert vorzubereiten, mit welchem der Absolutwert der Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit verglichen werden soll.
  • Die Schritte S22 bis S28 von 4, wie vorstehend beschrieben, verwenden die Wellenform bzw. den Kurvenverlauf eines Ausganges bzw. Ausgangssignals von dem Kraftstoffdrucksensor 20a, wie in einer Nicht-Überlappungszeit aufgenommen, das heißt, einer Zeitphase, in welcher sich die Kraftstoff-Zuführzeit mit der vorgegebenen Zeitphase (d.h., der ersten oder zweiten Zeitphase) einschließlich der Einspritzdauer nicht überlagert, jedoch verändert die ECU 30 vorzugsweise solch eine Aufnahmezeit in einem Fall, bei dem ein Druck-Reduzierungsventil in einem Hochdruck-Kraftstoffzuführpfad, wie dem Common-Rail 12, installiert ist. Die ECU 30 nimmt insbesondere einen Ausgang von dem Kraftstoffdrucksensor 20a in einer Aus-Dauer auf, in welcher sich das Druck-Reduzierungsventil in einem geschlossenen Zustand befindet, so dass der Kraftstoffdruck in dem Hochdruck-Zuführpfad sowie der vorstehend beschriebenen Nicht-Überlappungszeit nicht abfällt, und verwendet diesen, um den ersten Druckveränderungsbetrag und den zweiten Druckveränderungsbetrag zu berechnen, was die Genauigkeit beim Feststellen der Leckage von Kraftstoff in dem Kraftstoffeinspritzsystem 50 sicherstellt, wenn das Druck-Reduzierungsventil in dem Hochdruck-Kraftstoffzuführpfad installiert ist.
  • Anstatt des Kraftstoffdrucksensors 20a, welcher in dem Kraftstoffeinlass 22 jedes Kraftstoffinjektors 20 installiert ist, kann ein Kraftstoffdrucksensor 200a, wie in 2 mit einer unterbrochene Linie bezeichnet, verwendet werden, welcher in einer Seitenwand des Gehäuses 20e angeordnet ist, um den Kraftstoffdruck in einem inneren Kraftstoffpfad 25 zu messen, welcher sich von dem Kraftstoffeinlass 22 zu den Spritzlöchern 20f erstreckt. Die Installation des Kraftstoffdrucksensors 20a in dem Kraftstoffeinlass 22 gestaltet sich einfacher als diese des Kraftstoffdrucksensors 200a in der Seitenwand des Gehäuses 20e, während der letztgenannte den Vorteil besitzt, dass sich der Kraftstoffdrucksensor 200a näher an den Spritzlöchern 20f als der Kraftstoffdrucksensor 20a befindet, wodurch eine erhöhte Genauigkeit beim Feststellen einer Veränderung des Kraftstoffdruckes bei den Spritzlöchern 20f resultiert.
  • Jeder der Kraftstoffdrucksensoren 20a kann alternativ in einer der Hochdruckleitungen 14 installiert sein. In diesem Fall ist es vorzuziehen, den Kraftstoffdrucksensor 20a so weit wie möglich von dem Common-Rail 12 entfernt anzuordnen.
  • Das Kraftstoffeinspritzsystem 50 kann mit zwei oder mehr Kraftstoffdrucksensoren ausgerüstet sein, welche in einem Kraftstoff-Strömungspfad installiert sind, der sich von dem Common-Rail 12 zu jedem der Zylinder #1 bis #4 der Maschine erstreckt. Das Kraftstoffeinspritzsystem 50 kann alternativ zusätzlich zu den Kraftstoffdrucksensoren 20a einen Raildrucksensor enthalten, welcher den Kraftstoffdruck in dem Common-Rail 12 misst.
  • Jeder der Kraftstoffinjektoren 20 kann alternativ derart gestaltet sein, dass dieser anstatt der Spule 20b, wie in 2 dargestellt, ein piezoelektrisches Stellglied besitzt. Jeder der Kraftstoffinjektoren 20 kann derart gestaltet sein, dass dieser eine Struktur besitzt, bei welcher der Kraftstoff nicht von der Abführöffnung 24 abgegeben wird, wie ein Direkt-Betätigungs-Typ, bei welchem ein Piezo-Stellglied arbeitet, um einen Hub des Nadelventils 20c ohne Verwendung der Druck-Steuerungskammer Cd zu schaffen.
  • Das Kraftstoffeinspritzsystem 50 der vorstehenden Ausführungsformen kann bei fremdgezündeten Ottomotoren, insbesondere bei Motoren mit Direkteinspritzung verwendet werden. Typische Kraftstoffeinspritzsysteme für die Maschinen mit direkter Benzineinspritzung sind mit einer Zuführleitung ausgerüstet, in welcher der Kraftstoff bei einem hohen Druck gespeichert ist. Die Zuführleitung dient als ein Kraftstoffspeicher, wie das Common-Rail 12, zu welchem der Kraftstoff durch eine Kraftstoffpumpe geführt wird. Der Kraftstoff wird von der Zuführleitung zu einer Mehrzahl von Kraftstoffinjektoren geführt und dann in Verbrennungskammern der Maschine eingespritzt. Das Kraftstoffeinspritzsystem 50 kann außerdem bei Einzylindermaschinen verwendet werden.
  • Während die vorliegende Erfindung hinsichtlich der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, um das Verständnis davon zu erleichtern, sollte erkannt werden, dass die Erfindung in verschiedenen Arten ausgeführt werden kann, ohne von dem Grundsatz der Erfindung abzuweichen. Daher sollte die Erfindung dahingehend verstanden werden, dass diese alle möglichen Ausführungsformen und Modifikationen zu den gezeigten Ausführungsformen enthält, welche ausgeführt werden können, ohne von dem Grundsatz der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt, abzuweichen.

Claims (11)

  1. Kraftstoffleckageerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Leckage von Kraftstoff in einem Kraftstoffeinspritzsystem (50), welches mit einem Kraftstoffinjektor (20) mit einem Spritzloch (20f) ausgerüstet ist, von welchem von einem Kraftstoffspeicher (12) zugeführter Kraftstoff eingespritzt wird, aufweisend: einen Kraftstoffdrucksensor (20a), welcher einen Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffpfad misst, der sich von dem Kraftstoffspeicher (12) zu dem Spritzloch (20f) des Kraftstoffinjektors (20) erstreckt, und welcher ein Ausgangssignal vorsieht, das für den Kraftstoffdruck indikativ ist; und eine Leckageerfassungsschaltung (30), welche eine Wellenform des Ausgangssignals von dem Kraftstoffdrucksensor (20a) analysiert, um eine Einspritzdauer zu berechnen, während welcher der Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor (20) eingespritzt wurde, wobei die Leckageerfassungsschaltung (30) außerdem einen ersten Druckveränderungsbetrag, der ein Betrag der Veränderung des Kraftstoffdruckes ist, der von einem Startpunkt zu einem Ende einer vorgegebenen Zeitphase einschließlich der Einspritzdauer durch den Kraftstoffdrucksensor (20a) gemessen wird, und einen zweiten Druckveränderungsbetrag, der ein Betrag der Veränderung des Kraftstoffdruckes ist, der von einem Startpunkt zu einem Ende der Einspritzdauer durch den Kraftstoffdrucksensor (20a) gemessen wird, berechnet, und wobei die Leckageerfassungsschaltung (30) eine Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit basierend auf einer Differenz zwischen der vorgegebenen Zeitphase und der Einspritzdauer und einer Differenz zwischen dem ersten und zweiten Druckveränderungsbetrag ermittelt, und eine Leckage des Kraftstoffes von dem Kraftstoffpfad basierend auf der Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit feststellt.
  2. Kraftstoffleckageerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Kraftstoffeinspritzsystem (50) mit einer Kraftstoffpumpe (11) ausgerüstet ist, welche den Kraftstoff dem Kraftstoffspeicher (12) in einer vorgegebenen Kraftstoff-Zuführzeit zuführt, die sich mit der vorgegebenen Zeitphase und der Einspritzdauer zumindest teilweise überschneidet, und wobei die Leckageerfassungsschaltung (30) von dem Ausgangssignal des Kraftstoffdrucksensors (20a) einen Anteil subtrahiert, der einen durch das Zuführen des Kraftstoffes von der Kraftstoffpumpe (11) geschaffenen Anstieg des Kraftstoffdruckes darstellt, um den ersten und zweiten Druckveränderungsbetrag zu ermitteln.
  3. Kraftstoffleckageerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Kraftstoffeinspritzsystem (50) derart gestaltet ist, dass dieses den Kraftstoff in eine Verbrennungskraftmaschine einspritzt, und wobei sich die vorgegebene Zeitphase zwischen einem Verdichtungstakt und einem Verbrennungstakt der Verbrennungskraftmaschine befindet.
  4. Kraftstoffleckageerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoffdrucksensor (20a) in dem Kraftstoffinjektor (20) installiert ist.
  5. Kraftstoffleckageerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Leckage von Kraftstoff in einem Kraftstoffeinspritzsystem (50), welches mit einem Kraftstoffinjektor (20) ausgerüstet ist, der dazu dient, von einem Kraftstoffspeicher (12) zugeführten Kraftstoff bei jedem Verbrennungszyklus einer Verbrennungskraftmaschine in einer Mehrzahl von Einspritzungen durch ein Spritzloch (20f) des Kraftstoffinjektors (20) in die Verbrennungskraftmaschine einzuspritzen, aufweisend: einen Kraftstoffdrucksensor (20a), welcher einen Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffpfad misst, der sich von dem Kraftstoffspeicher (12) zu dem Spritzloch (20f) des Kraftstoffinjektors (20) erstreckt, und welcher ein Ausgangssignal vorsieht, das indikativ für den Kraftstoffdruck ist; und eine Leckageerfassungsschaltung (30), welche eine Wellenform des Ausgangssignals von dem Kraftstoffdrucksensor (20a) analysiert, um eine Einspritzdauer zu berechnen, während welcher der Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor (20) bei jeder der Mehrzahl von Einspritzungen eingespritzt wurde, wobei die Leckageerfassungsschaltung (30) außerdem einen ersten Druckveränderungsbetrag, der ein Betrag der Veränderung des Kraftstoffdruckes ist, der von einem Startpunkt zu einem Ende einer vorgegebenen Zeitphase einschließlich der Summe der Einspritzdauern durch den Kraftstoffdrucksensor (20a) gemessen wird, und für jede der Mehrzahl von Einspritzungen jeweils einen zweiten Druckveränderungsbetrag, der ein Betrag der Veränderung des Kraftstoffdruckes ist, der von einem Startpunkt zu einem Ende jeder der Einspritzdauern durch den Kraftstoffdrucksensor (20a) gemessen wird, berechnet, und wobei die Leckageerfassungsschaltung (30) eine Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit basierend auf einer Differenz zwischen der vorgegebenen Zeitphase und der Summe der Einspritzdauern und einer Differenz zwischen dem ersten Druckveränderungsbetrag und der Summe der zweiten Druckveränderungsbeträge ermittelt und eine Leckage des Kraftstoffes von dem Kraftstoffpfad basierend auf der Veränderung des Kraftstoffdruckes pro Zeiteinheit feststellt.
  6. Kraftstoffleckageerfassungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Kraftstoffeinspritzsystem (50) mit einer Kraftstoffpumpe (11) ausgerüstet ist, welche den Kraftstoff dem Kraftstoffspeicher (12) in einer vorgegebenen Kraftstoff-Zuführzeit zuführt, die sich mit der vorgegebenen Zeitphase und den Einspritzdauern zumindest teilweise überschneidet, und wobei die Leckageerfassungsschaltung (30) von dem Ausgangssignal des Kraftstoffdrucksensors (20a) einen Anteil subtrahiert, der einen durch das Zuführen des Kraftstoffes von der Kraftstoffpumpe (11) geschaffenen Anstieg des Kraftstoffdruckes darstellt, um den ersten und die zweiten Druckveränderungsbeträge zu ermitteln.
  7. Kraftstoffleckageerfassungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Kraftstoffeinspritzsystem (50) derart gestaltet ist, dass dieses den Kraftstoff in eine Verbrennungskraftmaschine einspritzt, und wobei sich die vorgegebene Zeitphase zwischen einem Verdichtungstakt und einem Verbrennungstakt der Verbrennungskraftmaschine befindet.
  8. Kraftstoffleckageerfassungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Kraftstoffdrucksensor (20a) in dem Kraftstoffinjektor (20) installiert ist.
  9. Kraftstoffleckageerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Leckage von Kraftstoff in einem Kraftstoffeinspritzsystem (50), welches mit einem Kraftstoffinjektor (20) mit einem Spritzloch (20f) ausgerüstet ist, von welchem von einem Kraftstoffspeicher (12) zugeführter Kraftstoff eingespritzt wird, aufweisend: einen Kraftstoffdrucksensor (20a), welcher einen Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffpfad misst, der sich von dem Kraftstoffspeicher (12) zu dem Spritzloch (20f) des Kraftstoffinjektors (20) erstreckt, und welcher ein Ausgangssignal vorsieht, das indikativ für den Kraftstoffdruck ist; und eine Leckageerfassungsschaltung (30), welche eine Wellenform des Ausgangssignals von dem Kraftstoffdrucksensor (20a) analysiert, um eine Einspritzdauer, während welcher der Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor (20) eingespritzt wurde, von einer vorgegebenen Zeitphase zu subtrahieren, um eine Nicht-Einspritzdauer zu ermitteln, während welcher kein Kraftstoff durch den Kraftstoffinjektor (20) eingespritzt wurde, wobei die Leckageerfassungsschaltung (30) eine Leckage des Kraftstoffes von dem Kraftstoffpfad basierend auf einer Rate der Veränderung des Kraftstoffdruckes in der Nicht-Einspritzdauer feststellt.
  10. Kraftstoffleckageerfassungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Kraftstoffeinspritzsystem (50) derart gestaltet ist, um den Kraftstoff in eine Verbrennungskraftmaschine einzuspritzen, und wobei sich die vorgegebene Zeitphase zwischen einem Verdichtungstakt und einem Verbrennungstakt der Verbrennungskraftmaschine befindet.
  11. Kraftstoffleckageerfassungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Kraftstoffdrucksensor (20a) in dem Kraftstoffinjektor (20) installiert ist.
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