DE102013106374A1

DE102013106374A1 - Kraftstoffpumpensteuergerät

Info

Publication number: DE102013106374A1
Application number: DE201310106374
Authority: DE
Inventors: Ryou Katsura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2013-12-19
Anticipated expiration: 2033-06-20
Also published as: DE102013106374B4; JP5630462B2; JP2014001688A

Abstract

Ein Kraftstoffinjektionssteuergerät sampelt und AD-konvertiert einen Antriebsstrom einer Speisepumpe in einem vorgegebenen Zeitintervall und filtert die AD-konvertierten Werte mit einem Bandpassfilter (S400, S402). Zu einem Zeitpunkt, bei dem der Antriebsstrom nach der Filterung einen Wert in einem bestimmten Wertebereich annimmt, in dem ein Anstieg des Antriebsstroms beginnt, wird eine Winkelposition für den Anstiegsbeginn TG erfasst (S404). Zu einem Zeitpunkt, bei dem der Antriebsstrom nach der Filterung einen Wert in einem bestimmten Wertebereich annimmt, in dem ein Anstieg des Antriebsstroms abgeschlossen ist, wird eine Winkelposition für den Anstiegsabschluss TR erfasst (S406). Eine Pumpfördermenge wird durch eine Dauer ab der Winkelposition für den Anstiegsbeginn TG bis zu der Winkelposition für den Anstiegsabschluss TR festgelegt. Daher berechnet das Kraftstoffinjektionssteuergerät eine geschätzte Pumpfördermenge der Hochdruckpumpe basierend auf der Winkelposition für den Anstiegsbeginn TG und der Winkelposition für den Anstiegsabschluss TR. Wenn die geschätzte Pumpfördermenge einem Überschuss-Pumpzustand entspricht (S410: JA) und wenn dieser Überschuss-Pumpzustand kontinuierlich für „n” Male hervorgerufen wird (S412: JA), wird eine Energieversorgung der Speisepumpe unterbrochen, um die Speisepumpe anzuhalten (S414).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kraftstoffinjektionssteuergerät und ein Kraftstoffinjektionssystem, das dieses Steuergerät verwendet. Das Kraftstoffinjektionssteuergerät detektiert eine Anomalie einer Hochdruckpumpe. Die Hochdruckpumpe beaufschlagt einen Kraftstoff, der von einer elektrisch angetriebenen Niederdruckpumpe zugeführt wird, mit Druck und fördert ihn.
HINTERGRUND
Ein Kraftstoffinjektionssystem, bei dem eine Hochdruckpumpe in konventioneller Weise einen von einer elektrisch angetriebenen Niederdruckpumpe zugeführten Kraftstoff mit Druck beaufschlägt und den Kraftstoff fördert, wobei die Pumpfördermenge der Hochdruckpumpe durch ein Stellventil eingestellt wird, ist bekannt. Es wird Bezug genommen auf JP-2010-255544 A , in der ein durch die Hochdruckpumpe mit Druck beaufschlagter Kraftstoff in einem Akkumulator akkumuliert und durch Kraftstoffinjektoren eingespritzt wird. Ein Kraftstoffdruck in dem Akkumulator wird durch einen Drucksensor erfasst. Die Pumpfördermenge der Hochdruckpumpe wird durch ein Stellventil so eingestellt, dass der erfasste Kraftstoffdruck einem Soll-Druck nachfolgt.
Bei der JP-2010-255544 A kann die Pumpfördermenge der Hochdruckpumpe infolge einer Betriebsanomalie des Stellventils zu groß werden. Wenn ein tatsächlicher Druck in dem Akkumulator gemäß einem Detektionsergebnis für den Kraftstoffdruck in dem Akkumulator exzessiv über einen Solldruck hinaus ansteigt, wird eine an die elektrisch angetriebene Niederdruckpumpe angelegte Spannung verringert. Dadurch wird die von der Niederdruckpumpe zu der Hochdruckpumpe gespeiste Kraftstoffmenge verringert, um die Pumpfördermenge der Hochdruckpumpe zu reduzieren, sodass ein exzessiver Anstieg des tatsächlichen Drucks in dem Akkumulator relativ zu einem Soll-Druck vermieden wird.
Bei einem Erkennungsverfahren, in dem erkannt wird, dass ein Kraftstoffdruck in einem Hochdruckabschnitt exzessiv angestiegen ist, nachdem ein Kraftstoffdruck in dem zur Anhäufung von Hochdruckkraftstoff vorgesehenen Akkumulator erfasst wurde, ist die Pumpfördermenge der Hochdruckpumpe bereits exzessiv hoch geworden, wenn der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckabschnitt exzessiv angestiegen ist. Demzufolge kann während einer Zeitdauer ab dem Zeitpunkt der Verringerung der an die Niederdruckpumpe angelegten Spannung bis zu einem Zeitpunkt, bei dem die Pumpfördermenge der Hochdruckpumpe verringert und der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckabschnitt reduziert wird, eine Verzögerung des Antwortverhaltens hervorgerufen werden, selbst wenn eine an die elektrisch angetriebene Niederdruckpumpe angelegte Spannung reduziert wird.
Demzufolge kann das Problem auftreten, dass der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckbereich kontinuierlich erhöht wird und zwar in einer Zeitdauer ab dem Zeitpunkt, bei dem ein Anstieg des Kraftstoffdrucks in dem Hochdruckbereich als exzessiv festgestellt wird, bis zu einem Zeitpunkt, bei dem die Pumpfördermenge der Hochdruckpumpe verringert ist, um den Kraftstoffdruck in dem Hochdruckbereich zu reduzieren.
KURZDARSTELLUNG
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die obigen Gesichtspunkte erstellt und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Kraftstoffinjektionssteuergerät aufzuzeigen sowie ein Kraftstoffinjektionssystem, das dieses Steuergerät nutzt. Das Kraftstoffinjektionssteuergerät stellt eine Pumpförder-Anomalie einer Hochdruckpumpe zu einem frühen Zeitpunkt fest.
Bei einer Ausbildung des Stellventils, das die Pumpfördermenge der Hochdruckpumpe einstellt, wird der in der Druckbeaufschlagungskammer befindliche Kraftstoff in den Niederdruckbereich zurückgeführt, wenn das Stellventil während des Förderhubs der Hochdruckpumpe geöffnet ist. Wenn das Stellventil während des Förderhubs der Hochdruckpumpe geschlossen wird, beginnt die Druckbeaufschlagung des Kraftstoffs in der Druckbeaufschlagungskammer. Innerhalb einer Zeitdauer während des Förderhubs, in der das Stellventil geöffnet ist, um den in der Druckbeaufschlagungskammer befindlichen Kraftstoff in den Niederdruckbereich zurückzuführen, steigt ein Kraftstoffdruck in dem Niederdruckbereich an. Innerhalb einer Zeitdauer während des Förderhubs, in der das Stellventil geschlossen ist, um den mit Druck beaufschlagten Kraftstoff zu der Hochdruckpumpe zu fördern (pumpen), fällt der Kraftstoffdruck in den Niederdruckbereich ab.
Die Pumpfördermenge der Hochdruckpumpe wird durch eine Kompressionsphase festgelegt, während der das Stellventil innerhalb des Förderhubs geschlossen ist. Demzufolge kann eine Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe festgestellt werden, indem eine Veränderung des Kraftstoffdrucks in dem Niederdruckbereich erfasst wird.
Bei dem Kraftstoffinjektionssteuergerät der vorliegenden Offenbarung wird eine Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe basierend auf einem erfassten Wert des Kraftstoffdrucks in dem Niederdruckbereich zwischen der elektrisch angetriebenen Niederdruckpumpe und der Hochdruckpumpe oder basierend auf einer physikalischen Größe, die mit dem erfassten Wert des Kraftstoffdrucks in Beziehung steht, festgestellt.
Die Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe kann zu einem frühen Zeitpunkt festgestellt werden, bevor der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckbereich infolge der Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe einen abnormalen Wert annimmt, weil die Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe basierend auf dem erfassten Wert des Kraftstoffdrucks in dem Niederdruckbereich oder der zu dem erfassten Druck in dem Niederdruckbereich in Beziehung stehenden physikalischen Größe festgestellt wird.
Folglich kann eine geeignete Verarbeitung zeitnah ausgeführt werden, wenn ein Überschuss-Pumpzustand der Hochdruckpumpe, in welchem die Pumpfördermenge exzessiv ansteigt, als die Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe hervorgerufen wird. In der geeigneten Verarbeitung kann beispielsweise eine Kraftstoffversorgung aus der elektrisch angetriebenen Niederdruckpumpe zu der Hochdruckpumpe angehalten werden. In der Folge kann der Überschuss-Pumpzustand der Hochdruckpumpe zeitnah beendet werden und es wird vermieden, dass der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckbereich exzessiv ansteigt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben genannten sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung besser ersichtlich, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erstellt ist. In den Zeichnungen sind:
1: ein Blockdiagramm, das eine Skizze eines Kraftstoffinjektionssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2: ein Schemadiagramm, das eine Hochdruckpumpe gemäß diesem Ausführungsbeispiel zeigt;
3: ein Zeitdiagramm, das eine Beziehung zwischen einem Stellventilstrom, einem Antriebsstrom einer Neiderdruckpumpe, einem Kraftstoffdruck in einem Niederdruckbereich und einer Lage eines Pumpenkolbens zeigt;
4: ein Ablaufdiagramm, das eine erste Verarbeitung zur Feststellung einer Pumpförder-Anomalie einer Hochdruckpumpe zeigt und
5: ein Flussdiagramm, das eine zweite Verarbeitung zur Feststellung einer Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Diejenigen Teile und Komponenten, die in allen Ausführungsbeispielen übereinstimmen, sind mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet und die übereinstimmenden Beschreibungen hierzu werden nicht wiederholt.
Wie in 1 dargestellt ist, wird ein Kraftstoffinjektionssystem (2) verwendet, um Kraftstoff an einem Mehrfach-Zylinder Dieselmotor eines Fahrzeugs einzuspritzen. Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird der Mehrfach-Zylinder Dieselmotor im Folgenden als Motor bezeichnet. Das Kraftstoffinjektionssystem (2) beinhaltet eine Speisepumpe (FP 12), eine Hochdruckpumpe (20), eine Common Rail (40), Kraftstoffinjektoren (50) und eine elektronische Steuereinheit (ECU 60).
Es ist anzumerken, dass der Kraftstoffinjektor (50), der mit einem ersten Zylinder innerhalb der Mehrzahl von Zylindern korrespondiert, in 1 dargestellt ist, und dass andere Injektoren (50), die mit den anderen Zylindern korrespondieren, in 1 nicht gezeigt sind.
Die Speisepumpe (12) ist eine elektrische Pumpe, in der ein Flügelrad durch einen Motor rotiert wird und das Flügelrad eine Mehrzahl von auf dem Außenumfang eines scheibenförmigen Rotors angeordneten Schaufeln aufweist.
Durch die Rotation des Flügelrads saugt die Speisepumpe (12) einen in einem Kraftstofftank (10) angehäuften Kraftstoff und speist den Kraftstoff zu der Hochdruckpumpe (20). Die Speisepumpe (20) ist direkt mit einer Batterie verbunden, sodass die Speisepumpe (20) mit einem Antriebsstrom versorgt wird. Folglich wird ein Antriebsstrom der Speisepumpe (12) im Wesentlichen bei einem bestimmten Wert gehalten, wenn die Drehzahl der Speisepumpe (12) konstant ist.
Wie in 2 dargestellt ist, entspricht die Hochdruckpumpe (20) einer wohl bekannten Pumpe, in der der von der Speisepumpe (12) über ein Niederdruckrohr (100) zugeführter Kraftstoff in eine Druckbeaufschlagungskammer (200) eingesaugt und entsprechend einer Hin- und Herbewegung eines Pumpenkolbens (Plungers) (22) und gemäß einer Nockendrehung einer Nockenwelle mit Druck beaufschlagt wird.
Wenn eine Energieversorgung eines Stellventils (24) unterbrochen wird, wird das Stellventil (24) geöffnet, um den Kraftstoffeinlass (26) zu öffnen. Das Niederdruckrohr (100) steht demzufolge während eines Saughubs, bei dem der Plunger (22) von einem oberen Totpunkt (TDC) aus zu einem unteren Totpunkt (BDC) hinabgleitet, mit der Druckbeaufschlagungskammer (200) in Verbindung, sodass der Kraftstoff in die Druckbeaufschlagungskammer (200) eingesogen wird.
Wenn das Stellventil (24) mit Energie beaufschlagt wird, wird das Stellventil (24) geschlossen, um den Kraftstoffeinlass (26) zu verschließen. Das Stellventil (24) wird in einem Förderhub, bei dem der Plunger (22) von einem unteren Totpunkt (BDC) aus zu dem oberen Totpunkt (TDC) hinaufgleitet, geschlossen, um eine Verbindung zwischen dem Niederdruckrohr (100) und der Druckbeaufschlagungskammer (200) zu blockieren, sodass die Druckbeaufschlagung des Kraftstoffs in der Druckbeaufschlagungskammer (200) einsetzt.
Wenn der Kraftstoff in der Druckbeaufschlagungskammer (200) soweit unter Druck gesetzt wird, dass ein Kraftstoffdruck in der Druckbeaufschlagungskammer (200) größer oder gleich einem bestimmten Druck wird, öffnet sich ein Ausspeiseventil (28). Dann wird der in der Druckbeaufschlagungskammer (200) befindliche Kraftstoff zu einem Hochdruckrohr (104) hin gepumpt.
Es wird Bezug genommen auf die 1; in einem Rohr, das mit dem Niederdruckrohr (100) und einem Rückführrohr (102) in Verbindung steht, ist ein Regelungsventil (30) vorgesehen. Das Rückführrohr (102) leitet den in der Hochdruckpumpe (20) verbleibenden überschüssigen Kraftstoff in den Kraftstofftank (10). Das Regelungsventil (30) wird bei einem bestimmten Druck geöffnet, um den überschüssigen Kraftstoff in dem Niederdruckrohr (100) durch das Rückführrohr (102) in den Kraftstofftank (10) zurück zu leiten. Zwischen dem Regelungsventil (30) und der Hochdruckpumpe (20) ist also eine Veränderung des Kraftstoffdrucks in dem Niederdruckrohr (100) beschränkt.
Bei der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigten Konfiguration wird das Stellventil (24) des Verfahrenstyps der Ausspeiseeinstellung geschlossen, um einen Startzeitpunkt der Druckbeaufschlagung festzulegen, sodass die Pumpfördermenge der Hochdruckpumpe (20) eingestellt wird. Es ist lediglich erforderlich, dass der Kraftstoffdruck in einem Niederdruckbereich, der sich stromaufwärts zu der Hochdruckpumpe (20) befindet, größer oder gleich einem Druck ist, bei dem ein Kraftstoff gemäß der Kapazität der Druckbeaufschlagungskammer (200) während des Saughubs in die Druckbeaufschlagungskammer (200) eingesogen werden kann. Im Vergleich zu einer Konfiguration, die ein Ventil des Verfahrenstyps der Saugeinstellung verwendet, kann der Öffnungsdruck des Regelungsventils (30) also höher sein, eine Durchflussmenge des Regelungsventils (30) kann kleiner sein und ein Antwortverhalten des Regelungsventils (30) kann langsamer ausfallen.
In dem Niederdruckrohr (100) ist zwischen dem Regelungsventil (30) und der Hochdruckpumpe (20) ein erster Drucksensor (32) angeordnet. Der Kraftstoffdruck in dem Niederdruckbereich kann ohne die Auswirkung einer Veränderung des Drucks infolge des aus der Speisepumpe (12) zugeführten Kraftstoffs und ohne die Auswirkung einer Dämpfung des Drucks infolge eines Betriebs der Hochdruckpumpe (20) genau erfasst werden, da der erste Drucksensor an einer Position des Niederdruckrohrs (100) angeordnet ist, die sich unmittelbar stromaufwärts zu der Hochdruckpumpe (20) befindet.
Die Common Rail (40) ist ein hohler Körper, der einen Akkumulator zur Akkumulation von aus der Hochdruckpumpe (20) zugeführtem Kraftstoff bildet. In der Common Rail (20) ist ein zweiter Drucksensor (42) für einen Hochdruck angeordnet, um einen Kraftstoffdruck in der Common Rail (40) zu erfassen.
Die ECU 60 ist im Wesentlichen aus einem Mikrocomputer mit einer CPU, einem RAM, einem ROM und einem Flash-Speicher aufgebaut. Die ECU 60 führt Steuerprogramme aus, die in dem ROM oder in dem Flash-Speicher abgelegt sind, um einen momentanen Wert des Antriebsstroms und verschiedene andere Informationen zu empfangen, die einen Betriebszustand des Motors wiedergeben, wie beispielsweise von Drucksensoren (32, 42), und um verschiedene Steuerungen des Kraftstoffinjektionssystems (2) auszuführen.
Die ECU 60 steuert beispielsweise einen Ventil-Schließzeitpunkt des Stellventils (24) und stellt die Pumpfördermenge der Hochdruckpumpe (20) ein, sodass ein durch den zweiten Drucksensor (32) erfasster Common Rail Druck gleich einem Soll-Druck wird.
Die ECU 60 steuert ferner eine Injektionsmenge des Kraftstoffinjektors (50), ein Injektionstiming des Kraftstoffinjektors (50) und ein Muster von Mehrfachinjektionen. Die Mehrfachinjektionen beinhalten eine Pilot-Injektion vor einer Haupt-Injektion, eine Pre-Injektion vor der Hauptinjektion, eine After-Injektion nach der Haupt-Injektion, und eine Post-Injektion nach der Haupt-Injektion.
In der ECU 60 ist ein TQ-Kennfeld in dem ROM oder in dem Flash-Speicher abgelegt, das eine Beziehung zwischen einer Pulsweite (T) eines Injektions-Steuersignals und einer Injektionsmenge (Qi) des Injektionssteuersignals mit Bezug auf jeden vorbestimmten Druckbereich des Common Rail Drucks wiedergibt. Wenn eine Soll-Injektionsmenge des Kraftstoffinjektors (50) basierend auf der Motordrehzahl und einer Gaspedalstellung festgelegt wird, berechnet die ECU 60 eine Pulsweite des Injektionssteuersignals zur Vorgabe der Soll-Injektionsmenge an den Kraftstoffinjektor (50) und zwar unter Bezugnahme auf das TQ-Kennfeld bei einem zu dem durch den zweiten Drucksensor (32) erfassten Common Rail Druck korrespondierenden Druckbereich.
Nachfolgend werden ein Betrieb der Hochdruckpumpe (20), eine Veränderung des Antriebsstroms in Entsprechung zu dem Betrieb der Hochdruckpumpe (20) und eine Veränderung des Kraftstoffdrucks in dem Niederdruckbereich im Detail beschrieben.
Wie in 3 dargestellt ist, unterbricht die ECU 60 die Energieversorgung des Stellventils (24) in Relation zu einem Nockenprofil während des Saughubs, bei dem der Plunger (22) der Hochdruckpumpe (20) von dem oberen Totpunkt aus zu dem unteren Totpunkt hinableitet. Demzufolge wird der Kraftstoffeinlass (26) geöffnet und der in dem Niederdruckrohr (100) befindliche Kraftstoff wird durch den Kraftstoffeinlass (26) in die Druckbeaufschlagungskammer (200) eingesogen. In diesem Fall wird der durch den ersten Drucksensor (32) erfasste Kraftstoffdruck in dem Niederdruckbereich verringert.
Wenn sich der Kraftstoffdruck in dem Niederdruckbereich verringert, wird eine Reaktionskraft zur Verzögerung der Drehung der Speisepumpe (12) verringert. Demzufolge wird eine Drehgeschwindigkeit der Speisepumpe (12) erhöht und eine elektromotorische Gegenkraft, die in dem Motor der Speisepumpe (12) erzeugt wird, steigt an. In der Folge sinkt der Antriebsstrom, der durch die Speisepumpe (12) fließt.
Nachdem der Plunger (22) in dem Förderhub von dem unteren Totpunkt aus zu dem oberen Totpunkt hinaufgleitet, unterbricht die ECU 60 die Stromversorgung des Stellventils (24). Dann wird der in der Druckbeaufschlagungskammer (200) befindliche Kraftstoff durch den Kraftstoffeinlass (26) in das Niederdruckrohr (100) in Entsprechung zu der aufwärtsgerichteten Gleitbewegung des Plungers (22) zurückgeführt. In diesem Fall steigt der durch den ersten Drucksensor (32) erfasste Kraftstoffdruck in dem Niederdruckbereich.
Wenn der Kraftstoffdruck in dem Niederdruckbereich ansteigt, wird eine Reaktionskraft zur Verzögerung der Drehung der Speisepumpe (12) erhöht. Also sinkt die Drehgeschwindigkeit der Speisepumpe (12) und eine elektromotorische Gegenkraft, die in den Motor der Speisepumpe (12) erzeugt wird, sinkt. Demzufolge steigt der Antriebsstrom an.
Wenn das Stellventil (24) innerhalb des Förderhubs mit Energie beaufschlagt wird, um es zu schließen, wird der Kraftstoffeinlass (26) verschlossen. Dann wird der in der Druckbeaufschlagungskammer (200) befindliche Kraftstoff gemäß der Aufwärtsgleitbewegung des Plungers (22) mit Druck beaufschlagt. Da der in der Druckbeaufschlagungskammer (200) befindliche Kraftstoff nicht in das Niederdruckrohr (100) zurückgeführt wird, wenn das Stellventil (24) geschlossen ist, fällt der durch den ersten Drucksensor (32) erfasste Kraftstoffdruck in dem Niederdruckbereich rapide ab.
Wenn der Kraftstoffdruck in dem Niederdruckbereich abnimmt, wird eine Drehgeschwindigkeit der Speisepumpe (12) erhöht und eine in dem Motor der Speisepumpe (12) erzeugt elektromotorische Gegenkraft wird vergrößert. Demzufolge steigt der Antriebsstrom an.
Wenn der Kraftstoffdruck in der Druckbeaufschlagungskammer (200) größer oder gleich einem Öffnungsdruck des Ausspeiseventils (28) wird, wird das Ausspeiseventil (28) geöffnet. Also wird der in der Druckbeaufschlagungskammer (200) befindliche Kraftstoff durch das Hochdruckrohr (104) zu der Common Rail (40) gefördert.
Die ECU 60 unterbricht die Energieversorgung des Stellventils (24) bevor der Pumpenkolben (22) innerhalb des Förderhubs den oberen Totpunkt erreicht, wenn eine vorbestimmte Zeitdauer nach der Energiebeaufschlagung des Stellventils (24) durch die ECU 60 abgelaufen ist. In diesem Fall liegt an einem Ventilelement des Stellventils (24) eine Kraft an, die von dem in der Druckbeaufschlagungskammer (200) vorliegenden Kraftstoffdruck in einer Schließrichtung, in der der Kraftstoffeinlass (26) verschlossen wird, erzeugt wird, sodass das Stellventil (24) in dem geschlossenen Zustand gehalten wird.
Wenn der Plunger (22) den oberen Totpunkt erreicht hat, nachdem die Energieversorgung des Stellventils (24) unterbrochen worden ist, ist der Förderhub abgeschlossen. Wenn der Plunger (22) beginnt, von dem oberen Totpunkt aus hinabzugleiten, öffnet sich das Stellventil (24), dessen Energieversorgung unterbrochen worden ist. Demzufolge wird der Saughub begonnen und es wird wieder Kraftstoff in die Druckbeaufschlagungskammer (200) eingesogen.
Wenn das Stellventil (24) einen anomalen Zustand einnimmt, wird eine Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe (20) hervorgerufen, sodass die Pumpfördermenge der Hochdruckpumpe (20) nicht sauber in Entsprechung zu dem Steuersignal der ECU 60 eingestellt werden kann. Demzufolge kann ein Kraftstoffdruck in der Common Rail (40) relativ zu dem Soll-Druck übermäßig erhöht oder verringert sein.
In der folgenden Beschreibung wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe (20) festgestellt. Insbesondere wird der Kraftstoffdruck in dem Niederdruckbereich oder eine physikalische Größe, die mit dem Kraftstoffdruck in dem Niederdruckbereich in Beziehung steht, erfasst, um eine Pumpfördermenge der Hochdruckpumpe (20) zu schätzen, wobei die Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe (20) zu einem frühen Zeitpunkt festgestellt werden kann.
Die Pumpfördermenge der Hochdruckpumpe (20) wird in einem Fall, bei dem das Steilventil (24) innerhalb des Förderhubs geschlossen ist, basierend auf einer Druckbeaufschlagungsdauer bestimmt, die sich von einem Zeitpunkt, bei dem sich das Ausspeiseventil nach der Druckbeaufschlagung des Kraftstoffs in der Druckbeaufschlagungskammer (200) öffnet, bis zu einem Zeitpunkt erstreckt, bei dem der Förderhub abgeschlossen ist, wenn der Plunger (22) den oberen Totpunkt erreicht.
Gemäß der obigen Beschreibung wird der Kraftstoffdruck in dem Niederdruckbereich erhöht, wenn der Plunger (22) die aufwärtsgerichtete Gleitbewegung von dem unteren Totpunkt aus zu dem oberen Totpunkt hin beginnt. Wenn das Stellventil (24) geschlossen ist und der Förderhub beginnt, fällt der Kraftstoffdruck im Niederdruckbereich rapide ab. Demzufolge ergibt sich eine Druckbeaufschlagungsdauer als Ergebnis einer Subtraktion der Druckanstiegsdauer von einer Förderhubdauer. Die Druckanstiegsdauer erstreckt sich von einem Zeitpunkt, bei dem der Anstieg des Kraftstoffdrucks im Niederdruckbereich beginnt, bis zu einem Zeitpunkt, bei dem der Kraftstoffdruck im Niederdruckbereich rapide abfällt. Die Förderhubdauer repräsentiert eine Zeitdauer des Förderhubs.
Bezogen auf einen Kurbelwinkel, der einen Drehwinkel der die Nockenwelle antreibenden Kurbelwelle repräsentiert, verändert sich die Druckanstiegsdauer gemäß einem Schließzeitpunkt des Stellventils (24). Die Förderhubdauer hat (bezogen auf den Kurbelwinkel) allerdings einen festen Wert, der unabhängig ist von der Motordrehzahl. Demzufolge wird die Druckbeaufschlagungsdauer basierend auf der Druckanstiegsdauer festgestellt. Die Pumpfördermenge der Hochdruckpumpe (20) kann aus der Druckbeaufschlagungsdauer geschätzt werden. Da die Förderhubdauer einen festen Wert hat, kann die Pumpfördermenge der Hochdruckpumpe (20) auch aus der Druckanstiegsdauer geschätzt werden.
Die Pumpfördermenge kann wie folgt basierend auf (1) dem Kraftstoffdruck oder (2) dem Antriebsstrom geschätzt werden.
(1) Kraftstoffdruck
Weil der erste Drucksensor (32) den Kraftstoffdruck im Niederdruckbereich erfasst, kann eine Druckanstiegsdauer (Tp) direkt berechnet werden. Die Druckanstiegsdauer (Tp) erstreckt sich von einem Zeitpunkt, bei dem der Kraftstoffdruck in dem Niederdruckbereich anzusteigen beginnt, bis zu einem Zeitpunkt, bei dem der Kraftstoffdruck in dem Niederdruckbereich rapide abfällt, nachdem der Anstieg des Kraftstoffdrucks abgeschlossen ist. Die ECU 60 erfasst einen Startzeitpunkt des Anstiegs des Kraftstoffdrucks im Niederdruckbereich (Start-Winkelposition des Anstiegs) und einen Abschlusszeitpunkt des Anstiegs des Kraftstoffdrucks im Niederdruckbereich (Abschluss-Winkelposition des Anstiegs) in einer Sampling-Zeitdauer und berechnet die Druckanstiegsdauer in dieser Sampling-Zeitdauer.
Die Pumpfördermenge (Q) der Hochdruckpumpe (20) kann durch die folgende Formel (1) berechnet werden. Q = F(TG – TR) (1)
TG repräsentiert den Startzeitpunkt des Anstiegs des Kraftstoffdrucks und TR repräsentiert den Abschlusszeitpunkt des Anstiegs des Kraftstoffdrucks. (TG – TR) repräsentiert einen Parameter, der die Druckanstiegsdauer (Tp) wiedergibt. Gemäß der obigen Beschreibung wird die Druckbeaufschlagungsdauer basierend auf der Druckanstiegsdauer festgelegt. Eine Funktion F kann eine Formel oder ein Kennfeld sein, sie kann (TG – TR) als Parameter aufnehmen und eine Pumpfördermenge berechnen, die in Entsprechung zu dem Profil des Nockens festgelegt ist.
Die Pumpfördermenge kann nicht unter Nutzung der in Zeiteinheiten wiedergegebenen Druckanstiegsdauer (Tp) berechnet werden. Also wird die Druckanstiegsdauer (Tp) basierend auf der Motordrehzahl in einen Kurbelwinkel umgerechnet und die Pumpfördermenge wird aus der als Winkel dargestellten Druckanstiegsdauer (Tp) berechnet.
Wenn ein Fehler im Anbringungswinkel der Hochdruckpumpe (20) vorliegt (Fehler in der Phasenlage zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle), können der Startzeitpunkt des Anstiegs (TG) und der Abschlusszeitpunkt des Anstiegs (TR) gegenüber den Zeitpunkten verschoben sein, die bei einer korrekten Anbringung (Phasenlage) der Hochdruckpumpe (20) vorliegen würden. Ferner können der (angesteuerte) Startzeitpunkt des Anstiegs (TG) und der (angesteuerte) Abschlusszeitpunkt des Anstiegs (TR) gegenüber einem tatsächlichen Startzeitpunkt des Anstiegs (TG) und einem tatsächlichen Abschlusszeitpunkt des Anstiegs (TR) jeweils infolge einer Übertragungsverzögerung des durch den ersten Drucksensor (32) erfassten Kraftstoffdrucks verschoben sein.
Jedoch kann die Pumpfördermenge durch eine Eliminierung des Fehlers des Anbringungswinkels der Hochdruckpumpe (20) und der Übertragungsverzögerung durch die Formel (1) genau geschätzt werden, da in der Formel die Pumpfördermenge unter Nutzung der Differenz (TG – TR) zwischen dem Startzeitpunkt des Anstiegs (TG) und dem Abschlusszeitpunkt des Anstiegs (TR) berechnet wird, wobei diese Differenz Parameter darstellt, der die Druckanstiegsdauer repräsentiert.
Wenn der Fehler des Anbringungswinkels der Hochdruckpumpe (20) und die Übertragungsverzögerung des durch den ersten Drucksensor (32) erfassten Kraftstoffdrucks klein genug sind, um vernachlässigt zu werden, kann die Druckbeaufschlagungsdauer (direkt) durch eine Dauer wiedergegeben werden, die sich von dem Abschlusszeitpunkt des Anstiegs (TR) zum Zeitpunkt des Erreichens des oberen Totpunktes des Förderhubs erstreckt. Folglich kann die Pumpfördermenge der Hochdruckpumpe (20) allein basierend auf dem Abschlusszeitpunkt des Druckanstiegs (TR) geschätzt werden.
(2) Antriebsstrom
Wie oben beschrieben wurde, ändert sich der Antriebsstrom gemäß dem Kraftstoffdruck in dem Niederdruckbereich, wenngleich der Antriebsstrom relativ zu dem durch den ersten Drucksensor (32) erfassten Kraftstoffdruck im Niederdruckbereich eine Zeitverzögerung aufweist. Eine Stromanstiegsdauer (Ti) repräsentiert eine Zeitdauer ausgehend von einem Startzeitpunkt (TG) des Anstiegs, bei dem ein Anstieg des Antriebsstroms beginnt, bis zu dem Abschlusszeitpunkt (TR) des Anstiegs, bei dem ein Anstieg des Antriebsstroms abgeschlossen ist. Die Stromanstiegsdauer (Ti) hat dieselbe Länge wie die Druckanstiegsdauer (Tp). Demzufolge kann die Pumpfördermenge (Q) der Hochdruckpumpe (20) durch die obige Formel (1) berechnet werden, in der die Stromanstiegsdauer (Ti) aus dem Startzeitpunkt des Anstiegs des Antriebsstroms bis zu dem Abschlusszeitpunkt des Anstiegs des Antriebsstroms berechnet wird, und zwar in derselben Weise wie bei dem Fall, bei dem der Kraftstoffdruck im Niederdruckbereich durch den ersten Drucksensor (32) erfasst wird.
Die durch den Betrieb der Hochdruckpumpe (20) verursachte Kraftstoffdruckänderung im Niederdruckbereich wird während der Ausbreitung der Druckänderung von der Hochdruckpumpe (20) zur Speisepumpe (12) durch ein langes Rohr gedämpft. Wenn die Dämpfung der Druckänderung signifikant groß ist, ist es schwierig, die Stromanstiegsdauer (Ti) basierend auf der Änderung des Antriebsstroms genau zu bestimmen. Es ist daher zu bevorzugen, dass für das Niederdruckrohr (100) ein Material mit einem hohen Elastizitätsmodul eingesetzt wird, um die Dämpfung des zu der Speisepumpe (12) übertragenen Kraftstoffdrucks zu verringern.
Der Wert des durch den ersten Drucksensor (32) erfassten Kraftstoffdrucks im Niederdruckbereich schwankt in Abhängigkeit von einer Fertigungsabweichung des Regelungsventils (30), einer Drehzahl der Hochdruckpumpe (20), einer Injektionsmenge des Kraftstoffinjektors (50), einem Niveau eines Druckverlusts infolge einer Ansammlung von Fremdmaterie an einem in dem Niederdruckbereich angeordneten Kraftstofffilter, einer Kraftstoffcharakteristik und/oder einer Kraftstofftemperatur. Demzufolge können ein Startzeitpunkt des Anstiegs des Kraftstoffdrucks und der Abschlusszeitpunkt des Anstiegs des Kraftstoffdrucks nicht genau berechnet werden, selbst wenn der durch den ersten Drucksensor (32) erfasste Wert des Kraftstoffdrucks mit einem festgelegten Grenzwert verglichen wird.
Ein Ableitungswert des Kraftstoffdrucks in dem Niederdruckbereich, eine Steigung des Kraftstoffdrucks in dem Niederdruckbereich oder eine Änderungsweite des Kraftstoffdrucks in dem Niederdruckbereich oder eine beliebige Kombination der vorgenannten Werte kann eingesetzt werden, um den Startzeitpunkt des Anstiegs und den Abschlusszeitpunkt des Anstiegs zu berechnen. Also kann die Druckanstiegsdauer (Tp) genau berechnet werden.
Wenn der Startzeitpunkt des Anstiegs des Antriebsstroms und der Abschlusszeitpunkt des Anstiegs des Antriebsstroms berechnet werden, können ein Ableitungswert des Antriebsstroms, eine Steigung des Antriebsstroms oder eine Änderungsweite des Antriebsstroms oder eine beliebige Kombination der vorgenannten Größen genutzt werden, um einen Startzeitpunkt des Anstiegs und einen Abschlusszeitpunkt des Anstiegs zu berechnen. Demzufolge kann die Stromanstiegsdauer (Ti) genau berechnet werden.
Wenn der Antriebsstrom verwendet wird, um die Stromanstiegsdauer (Ti) zu berechnen, wird ein Rauschen erzeugt, wie es in 3 dargestellt ist, und zwar infolge einer Druckwelligkeit, die durch die auf dem Außenumfang des Flügelrads angeordneten Schaufeln oder eine Drehzahl-Ungleichmäßigkeit hervorgerufen wird, die auf einer in Umfangsrichtung des Motors wirkenden magnetischen Ungleichmäßigkeit beruht. Demzufolge ist es zu bevorzugen, dass ein Startzeitpunkt des Anstiegs des Antriebsstroms und ein Abschlusszeitpunkt des Anstiegs des Antriebsstroms berechnet werden, nachdem das Rauschen durch einen Bandpassfilter entfernt wurde.
Nachfolgend werden eine erste Verarbeitung zur Feststellung einer Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe (20) und eine zweite Verarbeitung zur Feststellung einer Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe beschrieben, die durch die ECU 60 auf Basis des in dem ROM abgelegten Steuerprogramms ausgeführt werden. In 4 und 5 steht das Symbol „S” für einen Verarbeitungsschritt.
Es wird Bezug genommen auf 4; In der ersten Verarbeitung zur Feststellung einer Pumpförder-Anomalie wird die Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe (20) basierend auf dem Antriebsstrom festgestellt.
Die ECU 60 sampelt und AD-konvertiert den Antriebsstrom bei (in) einem bestimmten Zeitintervall (S400). Die ECU 60 filtert einen AD-konvertierten Wert mit einem Bandpassfilter bei einem Rausch-Frequenzband. Das Rausch-Frequenzband wird basierend auf der Drehzahl der Speisepumpe (12), einer Anzahl von Schaufeln auf dem Flügelrad und der magnetischen Ungleichmäßigkeit des Motors der Speisepumpe (12) festgelegt (S402).
Der Startzeitpunkt (TG) des Anstiegs des Antriebsstroms wird zu einem Zeitpunkt festgelegt, bei dem die Steigung des Antriebsstroms und eine Erhöhung des Antriebsstroms nach der Filterung einen Wert in bestimmten Erhöhungs-Bereichen annehmen (S404). Der Abschlusszeitpunkt (TR) des Anstiegs des Antriebsstroms wird zu einem Zeitpunkt bestimmt, bei dem die Steigung des Antriebsstroms und eine Verringerung des Antriebsstroms nach der Filterung einen Wert in bestimmten Verringerungs-Bereichen annehmen (S406).
Bei Schritt S408 berechnet die ECU 60 eine geschätzte Pumpfördermenge der Hochdruckpumpe (20) gemäß der Formel (1) basierend auf dem Startzeitpunkt (TG) des Anstiegs und dem Abschlusszeitpunkt (TR) des Anstiegs.
Wenn die geschätzte Pumpfördermenge einem Überschuss-Pumpzustand entspricht oder wenn die geschätzte Pumpfördermenge einen Mangel-Pumpzustand entspricht (S410: JA), schreitet die ECU (60) zu Verarbeitungsschritt S412 voran. In dem Überschuss-Pumpzustand ist die geschätzte Pumpfördermenge größer als eine Überschuss-Pumpfördermenge, die einer Summe einer Systemverbrauchsmenge und einer maximalen Systemabweichung entspricht. In dem Mangel-Pumpzustand ist die geschätzte Pumpfördermenge geringer als eine Mangel-Pumpfördermenge, die dem Ergebnis einer Subtraktion der maximalen Systemabweichung von der Systemverbrauchsmenge entspricht. Wenn die geschätzte Pumpfördermenge weder dem Überschuss-Pumpzustand, noch dem Mangel-Pumpzustand entspricht (S410: NEIN), wird die vorliegende Verarbeitung beendet.
Gemäß dem in 1 dargestellten Kraftstoffinjektionssystem (2) entspricht die Systemverbrauchsmenge, die bei Schritt S410 verwendet wird, einer Standardkraftstoffverbrauchsmenge. Die Standardkraftstoffverbrauchsmenge ist dargestellt als eine Leckagemenge aus dem Hochdruckbereich zuzüglich einer Injektionsmenge aus dem Kraftstoffinjektor (50). Die Leckagemenge wird im Vorfeld basierend auf einem Motorbetriebszustand, wie beispielsweise dem Common Rail-Druck, geschätzt. Der Hochdruckbereich ist ein Bereich, der sich von der Hochdruckpumpe (20) zu dem Kraftstoffinjektor (50) erstreckt. Im Hinblick auf die maximale Systemabweichung mit Bezug auf die Systemverbrauchsmenge wird weiterhin der Überschuss-Pumpzustand der Hochdruckpumpe (20) oder der Mangel-Pumpzustand der Hochdruckpumpe (20) festgestellt. In diesem Fall beinhaltet die maximale Systemabweichung eine Maschinenabweichung des Kraftstoffinjektionssystems und eine alterungsbedingte Verschlechterung des Kraftstoffinjektionssystems.
Wenn der Überschuss-Pumpzustand bei Verarbeitungsschritt S412 nicht kontinuierlich für „n” Male hervorgerufen worden ist (S412: NEIN), beendet die ECU 60 die vorliegende Verarbeitung. Wenn jedoch der Überschuss-Pumpzustand kontinuierlich für „n” Male hervorgerufen worden ist (S412: JA), unterbricht die ECU (60) eine Energieversorgung der Speisepumpe (12), um die Speisepumpe (12) anzuhalten (S414).
Da die Speisepumpe (12) gemäß der auf dem Antriebsstrom basierenden Feststellung des Überschuss-Pumpzustands der Hochdruckpump (20) angehalten wird, wird die Kraftstoffversorgung aus der Speisepumpe (12) zur Hochdruckpumpe (20) eingestellt, bevor der Common Rail Druck exzessiv ansteigt. Folglich wird ein Förderhub der Hochdruckpumpe (20) unterbrochen und ein Anstieg des Common Rail Drucks kann verhindert werden.
Wenn beim Verarbeitungsschritt S410 der Mangel-Pumpzustand festgestellt wird, kann ein Ventil-Schießzeitpunkt des Stellventils (24) zu einem früheren Zeitpunkt vorverlegt werden. Wenn der Ventil-Schließzeitpunkt des Stellventils (24) zu einem früheren Zeitpunkt vorverlegt wird, um kontinuierlich den Mangel-Pumpzustand für eine vorbestimmte Anzahl von Vorgängen nach vorzuverlegen, kann festgestellt werden, dass der Mangel-Pumpzustand durch eine Verschlechterung des Ventilschließ-Ansprechverhaltens des Stellventils (24) hervorgerufen ist. Die Verschlechterung des Ventilschließ-Ansprechverhaltens kann durch eine alterungsbedingte Verschlechterung hervorgerufen sein.
Wenn eine Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe (20) basierend auf dem Antriebsstrom festgestellt wird, kann der in dem Niederdruckrohr (100) vorgesehene Drucksensor (3) weggelassen werden.
Es wird Bezug genommen auf 5; In der zweiten Verarbeitung zur Bestimmung einer Pumpförder-Anomalie wird die Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe (20) basierend auf dem durch den ersten Drucksensor (32) erkannten Kraftstoffdruck festgestellt.
Die ECU 60 sampelt und AD-konvertiert ein Ausgangsignal des den Kraftstoffdruck im Niederdruckbereich erfassenden ersten Drucksensors (32), bei einem bestimmten Zeitintervall (S420). Der Startzeitpunkt (TG) des Anstiegs des Kraftstoffdrucks in dem Niederdruckbereich wird zu einem Zeitpunkt bestimmt, bei dem die Steigung des Kraftstoffdrucks in dem Niederdruckbereich und eine Erhöhung des Kraftstoffdrucks in dem Niederdruckbereich einen Wert in bestimmten Erhöhungs-Bereichen annehmen (S422). Der Abschlusszeitpunkt (TR) des Anstiegs des Kraftstoffdrucks in dem Niederdruckbereich wird zu einem Zeitpunkt bestimmt, bei dem die Steigung des Kraftstoffdrucks in dem Niederdruckbereich und eine Verringerung des Kraftstoffdrucks in dem Niederdruckbereich einen Wert in vorbestimmten Verringerungs-Bereichen annehmen (S424). Die Verarbeitungen nach dem Verarbeitungsschritt S426 sind im Wesentlichen identisch zu den in 4 dargestellten Verarbeitungen nach dem dortigen Schritt S408, und die übereinstimmende Beschreibung wird hier weggelassen.
Es wird Bezug genommen auf 5; In der zweiten Verarbeitung zur Bestimmung der Pumpförder-Anomalie kann die Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe (20) genauer festgestellt werden, da die Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe (20) basierend auf dem durch den ersten Drucksensor (32) erfassten Kraftstoffdruck im Niederdruckbereich festgestellt wird.
Gemäß dem wie oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe (20) basierend auf dem Antriebsstrom festgestellt, der sich in Abhängigkeit von dem Kraftstoffdruck im Niederdruckbereich verändert, oder basierend auf dem Kraftstoffdruck im Niederdruckbereich selbst. Demzufolge kann die Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe (20) basierend auf einer Veränderung des Kraftstoffdrucks im Niederdruckbereich zu einem frühen Zeitpunkt festgestellt werden, bevor der Common Rail Druck in dem Hochdruckbereich exzessiv angestiegen ist. Demzufolge wird der Betrieb der Speisepumpe (12) unterbrochen, um einen exzessiven Anstieg des Common Rail Drucks zu vermeiden, wenn der Überschuss-Pumpzustand der Hochdruckpumpe (20) festgestellt wird.
Da die Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe (20) basierend auf einer Veränderung des Kraftstoffdrucks in dem Niederdruckbereich festgestellt wird, kann eine angemessene Verarbeitung, wie beispielsweise das Unterbrechen des Antriebs der Speisepumpe (12) ausgeführt werden, um einen exzessiven Anstieg des Common Rail Drucks zu vermeiden. Demzufolge kann die Common Rail (40) ohne einen Druckbegrenzer (Überdruckventil) ausgebildet werden.
[Andere Ausführungsbeispiele]
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel wird der Antriebsstrom als die physikalische Größe erfasst, die zu dem Kraftstoffdruck im Niederdruckbereich in Beziehung steht. Wenn die Drehzahl der Speisepumpe (12) oder eine Durchflussmenge im Niederdruckrohr (100) erfasst werden können, können auch diese Größen als die physikalische Größe erfasst werden, die mit dem Kraftstoffdruck im Niederdruckbereich in Beziehung steht.
Gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel wird eine Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe (20) basierend auf sowohl dem Startzeitpunkt des Anstiegs als auch dem Abschlusszeitpunkt des Anstiegs des Kraftstoffdrucks in dem Niederdruckbereich festgelegt, oder basierend auf sowohl dem Startzeitpunkt des Anstiegs also auch dem Abschlusszeitpunkt des Anstiegs des Antriebsstroms. Jedoch kann die Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe (20) auch erkannt werden, wenn der Kraftstoffdruck in dem Niederdruckbereich oder der Antriebsstrom nicht (genau) bei einem vorgegebenen Zeitpunkt verändert werden.
So kann beispielsweise auch festgestellt werden, dass sich die Hochdruckpumpe (20) in einem Überschuss-Pumpzustand befindet, wenn der Abschlusszeitpunkt des Anstiegs des Kraftstoffdrucks in dem Niederdruckbereich oder der Abschlusszeitpunkt des Anstiegs des Antriebsstroms zu einem noch früheren Zeitpunkt verschoben sind, als dem vorbestimmten Zeitpunkt, den die ECU 60 vorgibt. Wenn der Abschlusszeitpunkt des Anstiegs des Kraftstoffdrucks in dem Niederdruckbereich oder der Abschlusszeitpunkt des Anstiegs des Antriebsstroms zu einem späteren Zeitpunkt als dem vorbestimmten Zeitpunkt verzögert sind, kann festgestellt werden, dass sich die Hochdruckpumpe (20) in einem Mangel-Pumpzustand befindet.
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel werden der Startzeitpunkt des Anstiegs und der Abschlusszeitpunkt des Anstiegs basierend auf dem Antriebsstrom oder der Steigung des Kraftstoffdrucks in dem Niederdruckbereich und einer Änderungsweite des Kraftstoffdrucks erkannt. Der Startzeitpunkt des Anstiegs und der Abschlusszeitpunkt des Anstiegs können basierend auf einem der folgenden Werte erkannt werden, nämlich dem Antriebsstrom oder der Steigung oder der Änderungsweite des Kraftstoffdrucks im Niederdruckbereich. Ferner kann ein Ableitungswert anstelle der Steigung verwendet werden.
Gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel werden ein Startzeitpunkt des Anstiegs und ein Abschlusszeitpunkt des Anstiegs durch sampeln des Antriebsstroms oder des Kraftstoffdrucks im Niederdruckbereich bei einem bestimmten Zeitintervall erkannt. Der Startzeitpunkt des Anstiegs und der Abschlusszeitpunkt des Anstiegs können durch sampeln des Antriebsstroms oder des Kraftstoffdrucks im Niederdruckbereich in Synchronisierung mit einem Kurbelwellenwinkel erkannt werden.
Gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel wird die Speisepumpe (12) angehalten, wenn festgestellt wird, dass die Hochdruckpumpe (20) sich in einem Überschuss-Pumpzustand befindet. Wenn der zu der Speisepumpe (12) zugeführte Antriebsstrom variabel gesteuert werden kann, kann jedoch der Antriebsstrom gemäß einem Niveau des Überschuss-Pumpzustands reduziert werden.
Zusätzlich zu den Verarbeitungen des Ausführungsbeispiels kann weiterhin ein Druckbegrenzer in der Common Rail (40) angeordnet werden, um zu verhindern, dass der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckbereich zu stark ansteigt.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf ein Common Rail System für einen Dieselmotor beschränkt. Die vorliegende Offenbarung kann bei einem Kraftstoffinjektionssystem für einen Direkteinspritzungsbenzinmotor angewendet werden, bei dem Kraftstoff in einem Akkumulator angehäuft wird, der durch ein Speiserohr gebildet ist.
Gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel führt die ECU (60) das Steuerungsprogramm aus, um jede der Funktionen auszuführen, wie beispielsweise einen Beschaffungsabschnitt für einen erfassten Wert, einen Feststellungsabschnitt und einen Pumpfördermengenschätzabschnitt. Mindestens eine dieser Funktionen kann stattdessen nicht durch das Steuerungsprogramm, sondern durch eine Schaltkreisanordnung ausgeführt werden.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsbeispiele beschränkt und kann auf verschiedenste Ausführungsformen angewendet werden, die ebenfalls im Geiste und Umfang der vorliegenden Offenbarung liegen.
Ferner kann jede Funktion der mehreren Abschnitte gemäß der vorliegenden Offenbarung durch eine Hardware oder eine Kombination von Hardware erreicht werden, in der eine Funktion durch eine körperliche Ausbildung umgesetzt wird, oder eine andere Hardware, in der die Funktion durch ein Programm umgesetzt ist. Weiterhin ist es nicht ausgeschlossen, dass jede Funktion durch eine unabhängige Hardware umgesetzt wird.
Das Kraftstoffinjektionssystem kann auch als Kraftstoffpumpsystem bezeichnet werden und es ist nicht erforderlich, dass ein Kraftstoffinjektor oder ein Akkumulator Bestandteil dieses Kraftstoffpumpsystems sind. Das Kraftstoffinjektionssteuergerät kann auch als ein Kraftstoffpumpensteuergerät bezeichnet werden, der mit einer Kraftstoffpumpe nach dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel in Verbindung steht. Das Kraftstoffpumpensteuergerät kann zusätzlich mit dem ersten Drucksensor (32) und/oder einem Sensor zur Erfassung des Antriebsstroms der Speisepumpe verbunden sein.
Diese Offenbarung umfasst auch ein Kraftstoffpumpensteuerungsverfahren, bei dem ein Startzeitpunkt einer Druckbeaufschlagung, zu dem eine Hochdruckpumpe (20) die Druckbeaufschlagung eines von einer elektrisch angetriebenen Speisepumpe (12) zugeführten Kraftstoffs beginnt, mittels eines Stellventils (24) gesteuert wird. Das raftstoffpumpensteuerungsverfahren umfasst die Schritte der Beschaffung eines erfassten Wertes eines Kraftstoffdrucks im Niederdruckbereich zwischen der Niederdruckpumpe und der Hochdruckpumpe oder einer physikalischen Größe, die mit dem Kraftstoffdruck im Niederdruckbereich in Beziehung steht, sowie der Feststellung, ob eine Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe vorliegt, und zwar basierend auf dem durch einen Abschnitt zur Beschaffung eines erfassten Wertes beschafften Erfassungswert.
Der durch die Hochdruckpumpe mit Druck beaufschlagte Kraftstoff kann in einem Akkumulator akkumuliert werden, um durch einen Kraftstoffinjektor (50) eingespritzt zu werden. Das Kraftstoffpumpensteuerungsverfahren kann weiterhin Verarbeitungsschritte zur Schätzung einer Pumpfördermenge der Hochdruckpumpe basierend auf dem erfassten Wert umfassen, wobei die geschätzte Pumpfördermenge mit einer in einem Hochdruckbereich von der Hochdruckpumpe zu einem Kraftstoffinjektor hin verbrauchten Kraftstoffverbrauchsmenge verglichen wird und wobei festgestellt wird, dass die Hochdruckpumpe in einem Überschluss-Pumpzustand ist, wenn die Pumpfördermenge größer oder gleich der Summe der Kraftstoffverbrauchsmenge und einer bestimmten Toleranzmenge ist und/oder festgestellt wird, dass die Hochdruckpumpe in einem Mangel-Pumpzustand ist, wenn die Pumpfördermenge kleiner als die Differenz der Kraftstoffverbrauchsmenge und der bestimmten Toleranzmenge ist.

In dem Kraftstoffpumpensteuerungsverfahren kann festgestellt werden, dass eine Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe (20) vorliegt, wenn sich der erfasste Wert während einer vorbestimmten Zeitdauer nicht ändert. Der erfasste Wert des Antriebsstroms der Speisepumpe kann als der erfasste Wert der physikalischen Größe erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann der erfasste Wert des Kraftstoffdrucks im Niederdruckbereich der erfasste Wert der physikalischen Größe sein. BEZUGSZEICHENLISTE

2	Kraftstoffinjektionssystem/Kraftstofffördersystem	Fuel injection system/Fuel pumping system
10	Kraftstofftank	Fuel tank
12/FP	Speisepumpe (Niederdruckpumpe)	Feed pump (low-pressure pump)
20	Hochdruckpumpe	High-pressure pump
22	Plunger/Kolben (Tauchkolben)	Plunger/piston
24	Stellventil	Adjusting valve
26	Kraftstoffeinlass	Fuel inlet
28	Ausspeiseventil	Discharge valve
30	Regelungsventil	Regulate valve
32	Erster Drucksensor	First pressure sensor
40	Common Rail (Akkumulator)	Common Rail (Accumulator)
42	Zweiter Drucksensor	Second pressure sensor
50	Kraftstoffinjektor	Fuel injector
60/ECU	Elektronische Steuereinheit	Electronic Control Unit
100	Niederdruckrohr	Low-pressure pipe
102	Rückführrohr	Return pipe
104	Hochdruckrohr	High-pressure pipe
200	Druckbeaufschlagungskammer	Pressurization chamber
TDC	Oberer Totpunkt	Top dead center
BDC	Unterer Totpunkt	Bottom dead center
Tp	Druckanstiegsdauer	Pressure rise period
Ti	Stromanstiegsdauer	Current rise period
TG	Startzeitpunkt des Anstiegs	Rising start time
TR	Abschlusszeitpunkt des Anstiegs	Rising complete time

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 2010-255544 A [0002, 0003]

Claims

Kraftstoffinjektionssteuergerät (60), das an einem Kraftstoffinjektionssystem (2) angeordnet ist, wobei durch ein Stellventil ein Startzeitpunkt für eine Druckbeaufschlagung gesteuert wird, bei welchem Startzeitpunkt eine Hochdruckpumpe (20) die Druckbeaufschlagung eines Kraftstoffs beginnt, der von einer elektrisch angetriebenen Speisepumpe zugeführt ist, und wobei der durch die Hochdruckpumpe mit Druck beaufschlagte Kraftstoff in einem Akkumulator akkumuliert wird, um von einem Kraftstoffinjektor eingespritzt zu werden, wobei das Kraftstoffinjektionssteuergerät Folgendes aufweist: – Einen Detektionswert-Beschaffungsabschnitt (S400, S420) zur Beschaffung eines detektierten Wertes eines Kraftstoffdrucks in einem Niederdruckbereich zwischen der Speisepumpe und der Hochdruckpumpe oder zur Beschaffung eines detektierten Wertes einer physikalischen Größe, die mit dem Niederdruck in Beziehung steht; und – Einen Bestimmungsabschnitt (S410, S428), der basierend auf dem detektieren Wert bestimmt, ob eine Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe vorliegt.
Ein Kraftstoffinjektionssteuergerät nach Anspruch 1, das weiterhin aufweist: – einen Pumpfördermengen-Schätzabschnitt (S408, S426) zur Schätzung einer Pumpfördermenge der Hochdruckpumpe basierend auf dem detektierten Wert, wobei – der Bestimmungsabschnitt die von dem Pumpfördermengen-Schätzabschnitt geschätzte Pumpfördermenge mit einer in einem Hochdruckbereich von der Hochdruckpumpe zu einem Kraftstoffinjektor hin verbrauchten Kraftstoffverbrauchsmenge vergleicht, und – der Bestimmungsabschnitt feststellt, dass die Hochdruckpumpe in einem Überschuss-Pumpzustand ist, wenn die Pumpfördermenge größer oder gleich der Summe der Kraftstoffverbrauchsmenge und einer bestimmten Toleranzmenge ist, und – der Bestimmungsabschnitt feststellt, dass die Hochdruckpumpe in einem Mangel-Pumpzustand ist, wenn die Pumpfördermenge kleiner als die Differenz der Kraftstoffverbrauchsmenge und der bestimmten Toleranzmenge ist.
Ein Kraftstoffinjektionssteuergerät nach Anspruch 1, wobei der Bestimmungsabschnitt das Vorliegen einer Pumpförder-Anomalie der Hochdruckpumpe feststellt, wenn sich der detektierte Wert während einer vorgegebenen Zeitdauer nicht ändert.
Ein Kraftstoffinjektionssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Detektionswert-Beschaffungsabschnitt (S400) den erfassten Wert eines Antriebsstroms der Niederdruckpumpe als den detektierten Wert der physikalischen Größe erfasst.
Ein Kraftstoffinjektionssteuergerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Detektionswert-Beschaffungsabschnitt einen erfassten Wert des Kraftstoffdrucks in dem Niederdruckbereich, der durch einen in dem Niederdruckbereich angeordneten Drucksensor (32) erfasst wird, als den detektierten Wert beschafft.
Kraftstoffinjektionssystem, das umfasst: – Eine elektrisch angetriebene Niederdruckpumpe; – Eine Hochdruckpumpe, die durch Steuerung eines Druckbeaufschlagung-Startzeitpunkts für die mittels eines Stellventils die Pumpfördermenge einstellt, wobei die Hochdruckpumpe bei dem Druckbeaufschlagung-Startzeitpunkt die Druckbeaufschlagung eines von der Niederdruckpumpe zugeführten Kraftstoffs beginnt; – Eine Common Rail, die den von der Hochdruckpumpe zugeführten Kraftstoff akkumuliert; – Einen Kraftstoffinjektor, der den in der Common Rail akkumulierten Kraftstoff einspritzt; und – Ein Kraftstoffinjektionssteuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5.