DE102015102071A1

DE102015102071A1 - Kraftstoffeigenschaftsdetektor

Info

Publication number: DE102015102071A1
Application number: DE102015102071.8A
Authority: DE
Inventors: Mitsuhiro Andou
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2015-02-13
Publication date: 2015-09-10
Also published as: JP6128022B2; JP2015169135A

Abstract

Ein Common-Rail-System besitzt ein Common-Rail (10), eine Kraftstoff-Zuführpumpe (20), ein Dosierventil (26), einen Temperatursensor (28) und eine ECU (40). Die ECU (40) besitzt einen Sättigungspunkt-Erfassungsabschnitt, einen Kraftstoffdichte-Berechnungsabschnitt und einen Ausgabeabschnitt. Der Sättigungspunkt-Erfassungsabschnitt erfasst einen Sättigungspunkt, bei welchem der Kraftstoffdruck in dem Common-Rail (10) nicht weiter zunimmt, auch wenn die Kraftstoffmenge, welche die Kraftstoff-Zuführpumpe (20) abgibt, mittels des Dosierventils (26) allmählich erhöht wird, wenn eine Maschinendrehzahl stabil ist. Der Kraftstoffdichte-Berechnungsabschnitt berechnet eine Kraftstoffdichte basierend auf einem Öffnungsbereich des Dosierventils (26), einer Kraftstoff-Strömungsrate und einem Kraftstoffdruck, wenn der Sättigungspunkt erfasst wird. Der Ausgabeabschnitt gibt die Kraftstoffdichte und die Kraftstofftemperatur als Erfassungsdaten aus, welche die Kraftstoffeigenschaft zeigen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstoffeigenschaftsdetektor, welcher eine Kraftstoffeigenschaft in einem Common-Rail-System erfasst. Das Common-Rail-System besitzt ein Common-Rail, welches Hochdruck-Kraftstoff zum Einspritzen des Hochdruck-Kraftstoffes über einen Kraftstoffinjektor in eine Maschine aufnimmt bzw. speichert.
Stand der Technik
Es ist allgemein bekannt, dass ein Common-Rail-System ein Common-Rail besitzt, welches Hochdruck-Kraftstoff zum Einspritzen des Hochdruck-Kraftstoffes über einen Kraftstoffinjektor in eine Maschine aufnimmt.
Die JP-2013-160110 A ( DE-10 2013 100 687 A1 ) zeigt ein Common-Rail-System, bei welchem ein bei dem Common-Rail vorgesehenes Druck-Reduzierungsventil geöffnet wird, wenn eine Maschine gestoppt bzw. angehalten wird. Der Kraftstoffdruck in dem Common-Rail wird reduziert. Eine Kraftstoffeigenschaft wird basierend auf einer Abnahmegeschwindigkeit des Kraftstoffdrucks in dem Common-Rail erfasst.
Darüber hinaus zeigt die JP-2010-223 130 A ein Common-Rail-System, welches einen Rückführdurchlass besitzt, über welchen ein Teil des zu einem Common-Rail geführten Kraftstoffes zu einem Ansaugabschnitt einer Förderpumpe zurückgeführt wird.
Der Rückführdurchlass besitzt eine Strömungs-Drosselöffnung. Basierend auf einem Differenzdruck zwischen stromaufwärts und stromabwärts der Strömungs-Drosselöffnung wird die Kraftstoffeigenschaft erfasst.
Bei dem in der JP-2013-160110 A gezeigten Common-Rail-System kann die Kraftstoffeigenschaft jedoch lediglich dann erfasst werden, wenn die Maschine gestoppt ist, da das Druck-Reduzierungsventil geöffnet wird, um die Kraftstoffeigenschaft zu erfassen. Das heißt, wenn die Maschine in Betrieb ist, kann die Kraftstoffeigenschaft nicht erfasst werden. Aus diesem Grund ist eine Erfassungshäufigkeit der Kraftstoffeigenschaft verringert. Unmittelbar nachdem der Kraftstoff zu einem Kraftstoffbehälter geführt wird, kann eine Variation der Kraftstoffeigenschaft nicht erfasst werden.
Dabei kann bei dem in der JP-2010-223 130 A gezeigten Common-Rail-System die Kraftstoffeigenschaft auch dann erfasst werden, wenn die Maschine in Betrieb ist, solange eine Abgabemenge einer Kraftstoffpumpe stabil ist. Um die Kraftstoffeigenschaft zu erfassen, ist jedoch der Rückführdurchlass mit der Strömungs-Drosselöffnung notwendig, was eine Konfiguration des Systems kompliziert macht.
Kurzfassung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kraftstoffeigenschaftsdetektor vorzusehen, welcher eine Kraftstoffeigenschaft in einem Common-Rail-System erfasst, ohne eine Maschine zu stoppen bzw. anzuhalten. Ferner kann der Kraftstoffeigenschaftsdetektor einfach konfiguriert sein.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung erfasst ein Kraftstoffeigenschaftsdetektor eine Kraftstoffeigenschaft eines Kraftstoffes in einem Common-Rail-System, welches ein Common-Rail, eine Kraftstoff-Zuführpumpe und ein Dosierventil besitzt. Der Kraftstoffeigenschaftsdetektor enthält einen Kraftstofftemperatur-Erfassungsabschnitt, einen Sättigungspunkt-Erfassungsabschnitt, einen Kraftstoffdichte-Berechnungsabschnitt und einen Ausgabeabschnitt.
Der Kraftstofftemperatur-Erfassungsabschnitt erfasst eine Kraftstofftemperatur. Der Sättigungspunkt-Erfassungsabschnitt erfasst einen Sättigungspunkt, bei welchem der Kraftstoffdruck in dem Common-Rail nicht weiter zunimmt, auch wenn die Kraftstoffmenge, welche die Kraftstoff-Zuführpumpe abgibt, mittels des Dosierventils allmählich erhöht wird, wenn eine Maschinendrehzahl stabil ist.
Der Kraftstoffdichte-Berechnungsabschnitt berechnet eine Kraftstoffdichte basierend auf Parametern, welche einen Öffnungsbereich des Dosierventils, eine Kraftstoff-Strömungsrate und einen Kraftstoffdruck zeigen, wenn der Sättigungspunkt erfasst wird. Wenn eine Abgabemenge der Kraftstoff-Zuführpumpe erhöht wird, ist die tatsächliche Abgabemenge der Kraftstoff-Zuführpumpe bei einer maximalen Abgabemenge der Kraftstoff-Zuführpumpe gesättigt, was von einem Volumen des Kolbens abhängt. Auch wenn das Dosierventil betätigt wird, um die Abgabemenge der Kraftstoff-Zuführpumpe zu erhöhen, nimmt die Abgabemenge nicht zu.
Wenn darüber hinaus die Abgabemenge der Kraftstoff-Zuführpumpe bei der maximalen Abgabemenge gesättigt ist, ist eine Zunahme des Common-Rail-Drucks gestoppt.
Wenn die Zunahme des Common-Rail-Drucks gestoppt ist, wird der Sättigungspunkt erfasst.
Bei dem Sättigungspunkt kann eine Kraftstoff-Strömungsrate „Q” basierend auf eifern Öffnungsbereich „A” des Dosierventils oder des Volumens des Kolbens berechnet werden.
Wie in 6 gezeigt, kann die Kraftstoff-Zuführpumpe durch ein Berechnungsmodell ausgedrückt werden. Die Kraftstoff-Strömungsrate Q kann basierend auf einem Kraftstoffdruck P1, welcher von einer Förderpumpe zugeführt wird, einem Kraftstoffdruck P2 stromabwärts einer Drosselblende, einem Öffnungsbereich „A” der Drosselblende, einer Kraftstoffdichte ρ und einem Strömungskoeffizienten α als eine nachfolgende Formel bzw. Gleichung (1) ausgedrückt werden.
Eine Formel bzw. Gleichung oder ein Kennfeld zum Berechnen der Kraftstoffdichte ρ ist gemäß der vorstehenden Formel bzw. Gleichung (1) im Vorhinein geschaffen.
Beschreibung der Abbildungen
Die vorstehende und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, welche mit Bezug auf die beigefügten Abbildungen ausgeführt ist, ersichtlicher. In den Abbildungen sind:
1 eine schematische Abbildung, welche eine Konfiguration eines Common-Rail-Systems gemäß einer Ausführungsform zeigt;
2 eine Abbildung zum Erläutern einer I-Q-Charakteristik eines Ansaugregelventils und einer Beziehung zwischen einer Abgabemenge PRVQ eines Druck-Reduzierungsventils und einer Erregungs- bzw. Bestromungsphase TQ des Druck-Reduzierungsventils;
3 ein Flussdiagramm, welches einen Kraftstoffeigenschafts-Messvorgang zeigt, welcher durch eine elektronische Steuerungseinheit ausgeführt wird;
4 eine Abbildung, welche eine Konfiguration einer Kraftstoff-Zuführpumpe zeigt;
5 eine Abbildung zum Erläutern einer TFE-Q-Charakteristik eines Pumpen-Steuerventils und einer Beziehung zwischen einer Abgabemenge PRVQ eines Druck-Reduzierungsventils und einer Erregungsphase TQ des Druck-Reduzierungsventils; und
6 eine Abbildung zum Erläutern eines Berechnungsmodells zum Berechnen einer Kraftstoffdichte.
Detaillierte Beschreibung
Nachfolgend ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, besitzt ein Common-Rail-System 2 ein Common-Rail 10, welches Hochdruck-Kraftstoff darin aufnimmt bzw. speichert. Der Hochdruck-Kraftstoff wird zu einer Vierzylinder-Dieselmaschine 4 geführt.
Eine Kraftstoff-Zuführpumpe 20 pumpt bzw. fördert den Kraftstoff von einem Kraftstoffbehälter 12 und führt den Kraftstoff in das Common-Rail 10. Der aufgenommene Hochdruck-Kraftstoff in dem Common-Rail 10 wird über einen Kraftstoffinjektor 30 in eine Verbrennungskammer jedes Zylinders eingespritzt.
Die Kraftstoff-Zuführpumpe 20 ist mit einer Förderpumpe 22 und einen Kraftstoff-Förderabschnitt 24 vorgesehen. Die Förderpumpe 22 pumpt bzw. fördert den Kraftstoff von dem Kraftstoffbehälter 12. Der Kraftstoff-Förderabschnitt 24 setzt den Kraftstoff unter Druck bzw. verdichtet diesen und gibt den Hochdruck-Kraftstoff zu dem Common-Rail 10 ab.
Ein Ansaug-Regelventil (SCV) 26 ist in einem Kraftstoffdurchlass zwischen der Förderpumpe 22 und dem Kraftstoff-Förderabschnitt 24 angeordnet. Das SCV 26 passt eine Kraftstoff-Ansaugmenge des Kraftstoff Förderabschnitts 24 an.
Der Kraftstoff-Förderabschnitt 24 entspricht einer Kolbenpumpe, welche durch die Maschine 4 angetrieben wird. Ein Kolben des Kraftstoff-Förderabschnitts 24 bewegt sich hin und her, um den Kraftstoff unter Druck zu setzen. Der unter Druck gesetzte Kraftstoff wird in Richtung zu dem Common-Rail 10 abgegeben.
Die Kraftstoff-Zuführpumpe 20 ist mit einem Temperatursensor 28 vorgesehen, welcher eine Kraftstofftemperatur erfasst. Das Common-Rail 10 ist mit einem Drucksensor 14 vorgesehen, welcher den Kraftstoffdruck in dem Common-Rail 10 erfasst. Der erfasste Kraftstoffdruck ist nachfolgend als ein Common-Rail-Druck bezeichnet. Ferner ist das Common-Rail 10 mit einem Druck-Reduzierungsventil (PRV) 16 vorgesehen, welches den Kraftstoff in dem Common-Rail 10 abgibt, um den Common-Rail-Druck zu reduzieren.
Die Maschine 10 ist vorgesehen mit einem Drehzahlsensor 32, welcher eine Maschinendrehzahl NE erfasst, einem Gaspedalsensor 34, welcher einen Betätigungsbetrag des Gaspedals (Gaspedalposition ACC) durch einen Fahrer erfasst, einem Kühlmittel-Temperatursensor 36, welcher eine Maschinen-Kühlmitteltemperatur (Kühlmitteltemperatur THW) erfasst, und einem Einlass-Temperatursensor 38, welcher eine Einlasslufttemperatur (Einlasstemperatur TA) erfasst.
Die erfassten Signale von jedem Sensor werden zu einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU) 40 übertragen, welche einem Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und dergleichen entspricht.
Die ECU 40 empfängt die Erfassungssignale von dem Drucksensor 14 und weiteren Sensoren 32, 34, 36, 38. Basierend auf diesen Erfassungssignalen steuert die ECU 40 den Common-Rail-Druck und den Kraftstoffinjektor 30.
Bei einer Common-Rail-Drucksteuerung berechnet die ECU 40 basierend auf einer Antriebsbedingung der Maschine 4 einen Ziel-Common-Rail-Druck. Anschließend steuert die ECU 40 das SCV 26 und das PRV 16, so dass der durch den Drucksensor 14 erfasste Common-Rail-Druck mit dem Ziel-Common-Rail-Druck übereinstimmt.
Bei einer Kraftstoff-Einspritzsteuerung berechnet die ECU 40 eine Kraftstoff-Einspritzmenge und eine Kraftstoff-Einspritzzeit basierend auf der Antriebsbedingung der Maschine 4. Gemäß der berechneten Ergebnisse erregt bzw. bestromt die ECU 40 den Kraftstoffinjektor 30.
Darüber hinaus führt die ECU 40 einen Kraftstoffeigenschafts-Messvorgang durch, wenn die Maschine 4 mit einer konstanten Drehzahl, wie einer Leerlaufdrehzahl, in Betrieb ist. Das heißt, die ECU 40 dient als ein Kraftstoffeigenschaftsdetektor, wenn der Kraftstoffeigenschafts-Messvorgang durchgeführt wird.
Bei dem Kraftstoffeigenschafts-Messvorgang, wie in 2 gezeigt, wird, wenn sich die Maschine 4 in einen Leerlaufzustand befindet, ein Erregungsstrom „I” des SCV 26 verringert und eine Kraftstoff-Strömungsrate SCVQ, welche durch das SCV 26 strömt, wird allmählich erhöht. Zusammen mit der Kraftstoff-Strömungsrate SCVQ wird außerdem der Common-Rail-Druck erhöht. Um den Common-Rail-Druck für einen Leerlaufzustand auf dem Ziel-Common-Rail-Druck zu halten, wird das PRV 16 für eine spezifizierte Zeitphase TQ erregt bzw. bestromt.
Das heißt, der Kraftstoff in dem Common-Rail 10 wird für die spezifizierte Zeitphase TQ abgegeben. Die Abgabemenge PRVQ durch das PRV 16 und die Zunahmemenge SCVQ durch das SCV 26 werden gleich, wenn das PRV 16 für die spezifizierten Zeitphasen TQ1, TQ2, TQ3, TQ4 und TQ5 erregt bzw. bestromt wird. Falls schließlich der Erregungsstrom „I” des SCV 26 weiter verringert wird, wird die Zunahmemenge SCVQ gesättigt, wenn das PRV 16 für die Zeitphase TQ5 bestromt wird.
Wie vorstehend, wird der Erregungsstrom „I” des SCV 26 verringert und die Abgabemenge des Kraftstoff-Förderabschnitts 24 wird erhöht. Die maximale Abgabemenge des Kraftstoff-Förderabschnitts 24 hängt von einem Volumen des Kolbens ab. Die Zunahmemenge SCVQ ist bei der maximalen Abgabemenge des Kraftstoff-Förderabschnitts 24 gesättigt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die gesättigte SCVQ mittels der Erregungsphase TQ des PRV 16 erhalten.
Wenn die SCVQ gesättigt ist, wird ein in 5 gezeigtes Kraftstoffdichte-Berechnungsmodell geschaffen. Wenn ein Öffnungsbereich „A” des SCV 26, eine Kraftstoff-Strömungsrate „Q” und ein Kraftstoffdruck „P1” erhalten werden, kann eine Kraftstoffdichte ρ gemäß der vorstehenden Formel bzw. Gleichung (1) berechnet werden.
Bei dem Kraftstoffeigenschafts-Messvorgang werden der Öffnungsbereich „A” des SCV 26, die Kraftstoff-Strömungsrate „Q” und der Kraftstoffdruck „P1” basierend auf dem Erregungsstrom „I” des SCV 26 und der Maschinendrehzahl NE berechnet. Anschließend wird basierend auf den berechneten Parametern die Kraftstoffdichte ρ berechnet.
Anschließend erfasst der Temperatursensor 28 die Kraftstofftemperatur. Die erfasste Kraftstofftemperatur und die Kraftstoffdichte ρ werden als erfasste Daten, welche die Kraftstoffeigenschaft angeben, in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert.
Mit Bezug auf das in 3 gezeigte Flussdiagramm ist der Kraftstoffeigenschafts-Messvorgang detailliert erläutert.
Bei S110 ermittelt die ECU 40, ob ein Betanken des Kraftstoffbehälters 10 durchgeführt wird, nachdem die Kraftstoffdichte gemessen wurde. Wenn die Antwort NEIN ist, schreitet der Vorgang zu S130 voran.
Bei S130 ermittelt die ECU 40, ob eine vorbestimmte Zeitphase verstrichen ist, nachdem die Kraftstoffdichte gemessen wird. Es wird in Erwägung gezogen, dass die Kraftstofftemperatur und dergleichen in der vorbestimmten Zeitphase variiert werden. Alternativ kann die ECU bei S130 ermitteln, ob ein Fahrzeug eine spezifizierte Entfernung zurückgelegt hat.
Wenn die Antwort bei S130 NEIN ist, wird der Kraftstoffeigenschafts-Messvorgang beendet. Anschließend, wenn eine spezifizierte Wartezeit verstrichen ist, wird der Kraftstoffeigenschafts-Messvorgang neu gestartet.
Wenn die Antwort bei S130 JA ist, oder wenn die Antwort bei S110 JA ist, schreitet der Vorgang zu S120 voran, wo die ECU 40 ermittelt, ob sich die Maschine 4 für eine spezifizierte Zeitphase in dem Leerlaufzustand befindet, so dass die Maschinendrehzahl NE stabil wird.
Der Vorgang bei S120 wird wiederholend durchgeführt, bis die Maschinendrehzahl NE stabil wird. Wenn die Antwort bei S120 JA wird, schreitet der Vorgang zu S140. Bei S140 verändert die ECU 40 deren Steuermodus. Das heißt, der Steuermodus wird ausgehend von einem normalen Steuermodus hin zu einem Kraftstoffdichte-Messmodus verändert. Bei dem normalen Steuermodus werden die Kraftstoff-Einspritzsteuerung und der Kraftstoffeigenschafts-Messvorgang durchgeführt.
Bei S150 werden ein Kraftstoffdichte-Messzähler und ein aufgenommener Wert der Erregungsphase TQ des PRV 16 auf einen Initialwert „0” eingestellt. Bei S160 wird ein Aktualisierungswert zu dem vorliegenden Erregungsstrom „I” des SCV 26 addiert. Das heißt, der Erregungsstrom des SCV 26 wird zu „I + β”. Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Aktualisierungswert β einem negativen Wert. Das SCV 26 wird mit einem spezifizierten Betrag geöffnet, so dass die von der Kraftstoff-Zuführpumpe 20 zu dem Common-Rail 10 abgegebene Kraftstoffmenge erhöht wird.
Bei S170 wird eine Common-Rail-Druck-Steuerung gestartet. Das PRV 16 wird derart gesteuert, dass der Common-Rail-Druck auf dem Ziel-Common-Rail-Druck gehalten wird.
Bei S180 ermittelt die ECU 40, ob der Common-Rail-Druck durch das Durchführen der Common-Rail-Druck-Steuerung bei S170 auf dem Ziel-Common-Rail-Druck gehalten wurde. Wenn die Antwort bei S180 NEIN ist, schreitet der Vorgang zu S190, bei welchem die ECU 40 ermittelt, ob der Kraftstoffdichte-Messzähler dem Initialwert „0” entspricht.
Wenn die Antwort bei S190 NEIN ist, schreitet der Vorgang zu S200, bei welchem der Kraftstoffdichte-Messzähler und der aufgenommene Wert der Erregungsphase TQ auf den Initialwert „0” zurückgesetzt bzw. gelöscht werden. Wenn die Antwort bei S190 JA ist, schreitet der Vorgang zu S210.
Bei S210 aktualisiert die ECU 40 den Ziel-Common-Rail-Druck durch Addieren eines spezifizierten Werts γ (positiver Wert) zu dem vorliegenden Ziel-Common-Rail-Druck. Der aktualisierte Ziel-Common-Rail-Druck wird größer als der vorhergehende Ziel-Common-Rail-Druck.
Bei S220 ermittelt die ECU 40, ob der tatsächliche Common-Rail-Druck, welcher durch den Drucksensor 14 erfasst wird, kleiner als ein spezifizierter Wert entsprechend dem Ziel-Common-Rail-Druck ist.
Wenn die ECU 40 bei S220 ermittelt, dass der tatsächliche Common-Rail-Druck größer oder gleich dem spezifizierten Wert ist, wird ermittelt, dass der Kraftstoff in dem Common-Rail 10 nicht ausreichend durch das PRV 16 abgegeben wird. Die ECU 40 ermittelt, dass das PRV 16 eine Fehlfunktion aufweist.
Bei S230 speichert die ECU 40 die Informationen, welche angeben, dass das PRV 16 eine Fehlfunktion aufweist, in dem nichtflüchtigen Speicher. Anschließend wird der Kraftstoffeigenschafts-Messvorgang beendet. Wenn die Antwort bei S220 JA ist, schreitet der Vorgang zurück zu S150.
Wenn die Antwort bei S180 JA ist, schreitet der Vorgang zu S240, bei welchem die vorliegende Erregungsphase TQ als der aufgenommene Wert in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert wird.
Bei S250 wird der Kraftstoffdichte-Messzähler um „1” erhöht. Bei S260 ermittelt die ECU 40, ob eine Differenz zwischen der aktuellen TQ und der vorhergehenden TQ eine Schwelle überschreitet, zum Ermitteln der Sättigung des Common-Rail-Drucks.
Wenn die Antwort bei S260 JA ist, schreitet der Vorgang zurück zu S160. Wenn die Antwort bei S260 NEIN ist, schreitet der Vorgang zu S270.
Bei S270 wird der Erregungsstrom „I” des SCV 26 in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung bei S160 aktualisiert.
Das heißt, bei S270 wird ein Aktualisierungswert δ zu dem Erregungsstrom „I” des SCV 26 addiert. Der Absolutwert des Aktualisierungswerts δ ist kleiner als dieser des Aktualisierungswerts β. Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Aktualisierungswert δ einem positiven Wert.
Wie vorstehend, wird, wenn der Erregungsstrom „I” des SCV 26 aktualisiert wird, das SCV 26 in einer Schließrichtung angetrieben, so dass die Abgabemenge der Kraftstoff-Zuführpumpe 20 verringert wird. Der Vorgang schreitet zu S280 voran, bei welchem die Erregungsphase TQ des PRV 16, welche notwendig ist, um den Common-Rail-Druck auf den Zieldruck zu halten, als der aufgenommene Wert in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert wird.
In S290 ermittelt die ECU 40, ob ein Absolutwert der Differenz zwischen der aktuellen TQ und der vorhergehenden TQ eine Schwelle überschreitet, zum Ermitteln der Sättigung des Common-Rail-Drucks. Die ECU 40 ermittelt, ob der Erregungsstrom „I” des SCV 26 in einem Bereich variiert wird, bei welchem die Kraftstoff-Strömungsrate Q durch eine gesättigte Menge SCVQ angepasst werden kann, wie in 2 gezeigt.
Wenn die Antwort bei S290 NEIN ist, schreitet der Vorgang zurück zu S270. Wenn die Antwort bei S290 JA ist, schreitet der Vorgang zu S300.
Bei S300 speichert die ECU 40 den vorhergehenden Erregungsstrom „I” des SCV 26 als den endgültigen Wert als die gesättigte Menge SCVQ in dem nichtflüchtigen Speicher.
Bei S310 berechnet die ECU 40 den Öffnungsbereich „A” des SCV 26 basierend auf dem endgültigen Wert des Erregungsstroms „I” und einer Ventilcharakteristik des SCV 26.
Darüber hinaus berechnet die ECU 40 bei S320 die Kraftstoffdichte ρ gemäß der vorstehenden Formel basierend auf dem Öffnungsgrad „A”, der Kraftstoff-Strömungsrate „Q” und dem Kraftstoffdruck „P1”.
Es ist anzumerken, dass die Kraftstoffdichte ρ gemäß der vorstehenden Formel basierend auf Parametern berechnet werden kann, welche den Öffnungsbereich „A”, die Kraftstoff-Strömungsrate „Q” und den Kraftstoffdruck „P1” angeben.
Bei S330 erfasst der Temperatursensor 28 die Kraftstofftemperatur. Die erfasste Kraftstofftemperatur und die Kraftstoffdichte ρ werden als Messwerte, welche die Kraftstoffeigenschaft angeben, in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert. Anschließend schreitet der Vorgang zu S340.
Bei S340 verändert die ECU 40 deren Steuermodus. Das heißt, der Steuermodus wird ausgehend von dem Kraftstoffdichte-Messmodus hin zu dem normalen Steuermodus verändert. Der Kraftstoffdichte-Messvorgang wird beendet.
Wie vorstehend, dient die ECU 40 gemäß der vorliegenden Erfindung als der Kraftstoffeigenschaftsdetektor und führt den Kraftstoffeigenschafts-Messvorgang durch, wenn sich die Maschine 4 in einem Leerlaufzustand befindet.
Bei dem Kraftstoffeigenschafts-Messvorgang wird die von der Kraftstoff-Zuführpumpe 20 zu dem Common-Rail 10 geführte Kraftstoffmenge mit dem PRV 16 allmählich erhöht, so dass der Common-Rail-Druck mit dem Ziel-Common-Rail-Druck übereinstimmt.
Die Zunahme des Common-Rail-Drucks wird mittels der Erregungsphase TQ des PRV 16 überwacht. Wenn die Druckzunahme gestoppt ist, wird die Kraftstoff-Abgabemenge der Kraftstoff-Zuführpumpe 20 verringert, wodurch der Sättigungspunkt der Kraftstoff-Abgabemenge erfasst wird.
Bei dem Sättigungspunkt kann die Kraftstoff-Strömungsrate Q aus dem Kolbenvolumen des Kraftstoff-Förderabschnitts 24 erhalten werden.
Bei dem Kraftstoffeigenschafts-Messvorgang wird gemäß der vorstehenden Formel bzw. Gleichung (1) im Vorhinein eine Formel bzw. Gleichung oder ein Kennfeld zum Berechnen der Kraftstoffdichte ρ geschaffen. Basierend auf dem Erregungsstrom „I” des SCV 26 und der Maschinendrehzahl werden der Öffnungsbereich „A”, die Kraftstoffmenge „Q” und der Kraftstoffdruck P1 definiert. Anschließend wird die Kraftstoffdichte ρ berechnet.
Daher kann die Kraftstoffeigenschaft, welche durch die Kraftstoffdichte ρ und die Kraftstofftemperatur identifiziert wird, ohne ein Stoppen der Maschine 4 gemessen werden. Darüber hinaus ist es nicht notwendig, einen Kraftstoffdurchlass vorzusehen, welche lediglich zum Erfassen der Kraftstoffeigenschaft dient. Daher kann die Kraftstoffeigenschaft in einem Common-Rail-System mit keinem Kraftstoffdurchlass zum Erfassen der Kraftstoffeigenschaft erfasst werden.
Darüber hinaus kann die Kraftstoffeigenschaft korrekt erfasst werden, selbst wenn die Kraftstoffdichte aufgrund der Kraftstofftemperatur variiert, da die Kraftstofftemperatur und die Kraftstoffdichte als das Messergebnis der Kraftstoffeigenschaft gespeichert werden.
Darüber hinaus wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn die von der Kraftstoff-Zuführpumpe 20 über das SCV 26 zu dem Common-Rail 10 abgegebene Kraftstoffmenge, eine Diagnose des PRV 16 gemäß dem Common-Rail-Druck durchgeführt.
Wenn der Common-Rail-Druck nicht variiert wird, selbst wenn der Ziel-Common-Rail-Druck variiert wird, ermittelt die ECU 40, dass das PRV 16 eine Fehlfunktion aufweist.
Dadurch kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Zuverlässigkeit des Common-Rail-Systems verbessert werden, da die Kraftstoffeigenschaft gemessen werden kann und die Diagnose des PRV 16 durchgeführt werden kann.
Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt sein, sondern kann anderweitig implementiert sein, ohne von dem Grundgedanken der Offenbarung abzuweichen.
Beispielsweise kann die Kraftstoff-Zuführpumpe 20 mit einem Pumpen-Steuerungsventil (PCV) 60 anstatt des SCV 26 vorgesehen sein, wie in 4 gezeigt.
Wie in 4(a) gezeigt, ist ein Ventilkörper 62 bei einer Ventil-Öffnungsposition positioniert, wenn sich ein Kolben 50 in einer Druckkammer 52 bewegt, um den Kraftstoff darin einzuführen. Der von der Förderpumpe 22 zugeführte Kraftstoff wird in die Druckkammer 52 eingeführt.
Wie in 4(b) gezeigt, verschließt das PCV 60 den Ansaugdurchlass des Kraftstoffes, wenn sich der Kolben 50 in der Druckkammer 52 bewegt, um den Kraftstoff zu verdichten bzw. unter Druck zu setzen. Der unter Druck gesetzte Kraftstoff in der Druckkammer 52 wird über ein Zuführventil bzw. Druckventil 56 in das Common-Rail 10 eingeführt.
Daher wird, wie in 5 gezeigt, eine Ventil-Schließzeit TFE des PCV 60 allmählich zeitlich vorverlegt bzw. nach früh verschoben, wenn sich die Maschine 4 in dem Leerlaufzustand befindet. Die von der Kraftstoff-Zuführpumpe 20 abgegebene Kraftstoffmenge wird allmählich erhöht, wodurch der Sättigungspunkt erfasst werden kann.
In diesem Fall wird das Kolbenvolumen zum Definieren der Kraftstoff-Strömungsrate Q bei dem Sättigungspunkt gemäß einer Druckphase variiert. Die Kraftstoff-Strömungsrate Q wird basierend auf der Druckphase und der Maschinendrehzahl erhalten. Die Kraftstoffdichte ρ kann gemäß der vorstehenden Gleichung (1) erhalten werden.
Bei der vorstehenden Ausführungsform wird der Common-Rail-Druck durch das PRV 16 angepasst.
Dabei ist ebenso bekannt, dass das Common-Rail-System kein PRV besitzt. Der Common-Rail-Druck wird gemäß der Abgabemenge der Kraftstoff-Zuführpumpe 20 gesteuert.
Bei einem solchen Common-Rail-System wird der Common-Rail-Druck durch die Kraftstoff-Zuführpumpe 20 erhöht. Wenn der Common-Rail-Druck nicht weiter erhöht wird, wird der Sättigungspunkt erfasst.
Das heißt, auch bei dem Common-Rail-System mit keinem PRV in dem Common-Rail 10 kann der Sättigungspunkt erfasst werden, so dass die Kraftstoffdichte ρ gemessen werden kann.
Darüber hinaus wird bei der vorstehenden Ausführungsform die Kraftstoffdichte gemessen, wenn sich die Maschine 4 in einem Leerlaufzustand befindet. Jedoch kann die Kraftstoffdichte ρ zu jeder Zeit gemessen werden, solange die Maschinendrehzahl stabil ist. Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die Ausführungsform davon beschrieben wurde, ist es verständlich, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsform und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen zu umfassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013-160110 A [0003, 0006]
DE 102013100687 A1 [0003]
JP 2010-223130 A [0004, 0007]

Claims

Kraftstoffeigenschaftsdetektor, welcher eine Kraftstoffeigenschaft eines Kraftstoffes in einem Common-Rail-System mit einem Common-Rail (10), welches einen Hochdruck-Kraftstoff aufnimmt, der zu einem Kraftstoffinjektor (30) einer Maschine (4) geführt wird; einer Kraftstoff-Zuführpumpe (20), welche den Kraftstoff zu dem Common-Rail (10) führt; und einem Dosierventil (26, 60), welches bei der Kraftstoff-Zuführpumpe (20) vorgesehen ist, um eine Kraftstoffmenge anzupassen, welche die Kraftstoff-Zuführpumpe (20) in Richtung zu dem Common-Rail (10) abgibt; erfasst, wobei der Kraftstoffeigenschaftsdetektor aufweist: eine Kraftstofftemperatur-Erfassungseinrichtung (28), welche eine Kraftstofftemperatur erfasst; eine Sättigungspunkt-Erfassungseinrichtung (40, S150–S300), die einen Sättigungspunkt erfasst, bei welchem der Kraftstoffdruck in dem Common-Rail nicht weiter zunimmt, auch wenn die Kraftstoffmenge, welche die Kraftstoff-Zuführpumpe (20) abgibt, mittels des Dosierventils allmählich erhöht wird, wenn eine Maschinendrehzahl stabil ist; eine Kraftstoffdichte-Berechnungseinrichtung (40, S310, S320), die eine Kraftstoffdichte basierend auf Parametern berechnet, welche einen Öffnungsbereich des Dosierventils, eine Kraftstoff-Strömungsrate und einen Kraftstoffdruck zeigen, wenn der Sättigungspunkt erfasst wird; und eine Ausgabeeinrichtung (40, S330), welche die Kraftstoffdichte und die Kraftstofftemperatur als Erfassungsdaten ausgibt, welche die Kraftstoffeigenschaft zeigen.
Kraftstoffeigenschaftsdetektor nach Anspruch 1, wobei das Common-Rail mit einem Druck-Reduzierungsventil (16) vorgesehen ist, welches den Kraftstoff von dem Common-Rail abgibt, um den Kraftstoffdruck in dem Common-Rail zu verringern, und, wenn eine Maschinendrehzahl konstant ist, die Sättigungspunkt-Erfassungseinrichtung den Sättigungspunkt erfasst, während die Kraftstoffmenge, welche die Kraftstoff-Zuführpumpe abgibt, mittels des Dosierventils allmählich erhöht wird, so dass der Kraftstoffdruck in dem Common-Rail mit einem Ziel-Common-Rail-Druck übereinstimmt.
Kraftstoffeigenschaftsdetektor nach Anspruch 2, ferner aufweisend: eine Diagnoseeinrichtung (40, S180–S230), welche das Druck-Reduzierungsventil prüft, wenn der Kraftstoffdruck in dem Common-Rail nicht mit dem Ziel-Common-Rail-Druck übereinstimmt, mittels des Druck-Reduzierungsventils.
Kraftstoffeigenschaftsdetektor nach Anspruch 3, wobei die Diagnoseeinrichtung ermittelt, dass das Druck-Reduzierungsventil eine Fehlfunktion aufweist, wenn der Kraftstoffdruck in dem Common-Rail nicht variiert wird, auch wenn der Ziel-Common-Rail-Druck variiert wird.
Kraftstoffeigenschaftsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Dosierventil einem Ansaug-Regelventil (26) entspricht, welches eine Ansaugmenge des Kraftstoffes, welche ein Kraftstoff-Förderabschnitt (24) der Kraftstoff-Zuführpumpe gemäß einem Erregungsstrom (I) des Ansaug-Regelventils ansaugt, steuert, und die Sättigungspunkt-Erfassungseinrichtung die Kraftstoffmenge allmählich erhöht, welche die Kraftstoff-Zuführpumpe zu dem Common-Rail abgibt, durch Variieren des Erregungsstroms des Ansaug-Regelventils.
Kraftstoffeigenschaftsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Dosierventil einem Pumpen-Steuerungsventil (60) entspricht, welches eine Kraftstoff-Abgabemenge der Kraftstoff-Zuführpumpe durch Anpassen einer Kraftstoff-Abgabezeit eines Kraftstoff-Förderabschnitts (24) der Kraftstoff-Zuführpumpe steuert, und die Sättigungspunkt-Erfassungseinrichtung die Kraftstoffmenge, welche die Kraftstoff-Zuführpumpe zu dem Common-Rail abgibt, durch Variieren einer Antriebszeit des Pumpen-Steuerungsventils allmählich erhöht.
Kraftstoffeigenschaftsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Sättigungspunkt-Erfassungseinrichtung den Sättigungspunkt erfasst, wenn sich die Maschine in einem Leerlaufzustand befindet.