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Die
Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Versorgungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine,
die im folgenden mitunter auch als Verbrennungsmotor bezeichnet
wird.
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Aus
der
EP 1 136 686 A2 ist
im Zusammenhang mit einer Brennkraftmaschine eine Einrichtung zur
Regelung des Kraftstoffdrucks in Abhängigkeit von einer Soll-Kraftstoffmenge bekannt,
wobei auch geprüft
wird, ob die einzuspritzende Kraftstoffmenge innerhalb eines vorgegebenen
Bereichs liegt. Dort wird über
eine Kraftstoffpumpe gelieferte Kraftstoffmenge in einem Feedback-Verfahren
so gesteuert, dass ein ”updating” eines
integrierten Wertes einer zugeführten
Kraftstoffmenge verhindert wird, wenn dieser integrierte Wert der
Kraftstoffmenge näherungsweise
oder gänzlich
einem maximalen Wert entspricht, insbesondere dann, wenn der tatsächliche
Kraftstoffdruck in Richtung eines Sollwertes zunimmt. Der integrierte
Wert kann auf einen Wert zurückgesetzt
werden, der aus einer Abnahme der von der Kraftstoffpumpe gelieferten
Kraftstoffmenge resultiert, wenn die Unterbrechung des ”updating” des integrierten
Wertes einsetzt. Die Verhinderung eines ”updating” wird bestimmt auf der Basis
einer steuerbaren Variablen, welche berechnet wird auf der Grundlage
eines Förderwertes,
der entsprechend einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine erhalten
wird, und entsprechend einem Proportionalwert, der entsprechend
einer Differenz zwischen dem Kraftstoffdruck-Istwert in der Kraftstoffleitung
und einem Kraftstoffdruck-Sollwert erhalten wird, zusätzlich zu
dem integrierten Wert.
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Aus
der
JP 11-324 757
A ist ein weiteres Beispiel einer konventionellen Kraftstoff-Zufuhreinrichtung
bei einer Brennkraftmaschine bekannt. Dabei werden der Sollwert
des Kraftstoffdruck und der detektierte Istwert des Kraftstoffdruck
verwendet, um einen Rückkopplungswert
festzulegen, und die Pumpen-Ausströmmenge, die dem Betrag des
Sollwertes der Kraftstoff-Druckänderung
entspricht und die Kraftstoffmenge, die durch ein Kraftstoff-Einspritzventil dem
Motor zugeführt
wird, wird als Feedforward-Menge festgelegt.
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Diese
Vorrichtung ist im Folgenden anhand von 1, 2, 9 und 10 der
Zeichnungen näher
beschrieben. Eine Förderpumpe 102 zieht Kraftstoff
aus einem Kraftstofftank 101.
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Kraftstoff,
der den Filter 103 durchflossen hat, wird durch einen Regler 104 druckreguliert
und in eine Hochdruckpumpe 105 eingeführt. Ein Kolben 107 führt eine
Auf- und Abwärtsbewegung
aus, mittels einer Pumpen-hocke 112, die als separate Einheit
mit einer Nockenwelle für
ein Lufteinlass- oder -auslassventil
rotiert. Hierdurch verändert
sich das Volumen der Druckkammer 118, und der komprimierte
Kraftstoff wird in eine Kraftstoffschiene 113 eingeführt. Der
Umfang des Kraftstoffs, der in die Kraftstoffschiene 113 eingeführt wird,
wird mittels eines Auslaufventils 108 eingestellt.
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Ein
durch eine Spule 110 fließender elektrischer Strom bewirkt
das Anheben des Auslaufventils 108 und diese überwindet
eine Federwirkung 111. Wenn das Ventil 109 öffnet, ist
die Druckkammer 118 mit der Kraftstoffeinlass-Seite verbunden.
Auf diese Weise wird der Kraftstoff zur Kraftstoffeinlass-Seite zurückgeführt, ohne
zur Kraftstoffschiene 113 befördert zu werden. Daher strömt der Kraftstoff
nicht aus der Pumpe zur Kraftstoffschiene 113.
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Wenn
der Kraftstoffdruck innerhalb der Kraftstoffschiene 113 den
Ventilöffnungsdruck
für ein
Entlastungsventil 114 erreicht, öffnet das Entlastungsventil 114,
und der Kraftstoff in der Kraftstoffschiene 113 wird zum
Kraftstofftank 101 zurückgeführt. Ein Kraftstoffdrucksensor 116 detektiert
den Kraftstoffdruck innerhalb der Kraftstoffschiene 113,
und er führt
diesen einer ECU 117 zu, die auf diese Weise eine Regelung
und dergleichen verrichtet. Die Einspritzdüse 115 führt den
komprimierten Kraftstoff in der Kraftstoffschiene 113 direkt
der Verbrennungskammer in dem Verbrennungsmotor zu.
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2 zeigt
die Beziehung zwischen der Pumpen-hocke 112 und dem zu
dem Auslassventil 108 gesendeten Antriebssignal. Der Drehwinkel
der Pumpen-hocke 112 wird mittels eines Nockensensors 120 gemessen,
wie in 1 gezeigt. In 2 bezeichnet
das Bezugszeichen 10, wie sich der Durchmesser der Pumpen-Nocke 112 im
Verhältnis zum
Kolben 107 verändert,
und das Bezugszeichen 11 bezeichnet die Veränderung
des Antriebssignals. Wie in 2 gezeigt
wird, bewegt sich der Kolben 107 aufwärts, wenn die Pumpen-Nocke 112 ansteigt, auf diese
Weise nimmt das Volumen der Druckkammer 118 ab, wodurch
der Kraftstoff komprimiert wird. Im Fall, dass das Antriebssignal
des Auslaufventils 108 EIN ist, wird der Kraftstoff zur
Kraftstoffeinlassseite zurückgeführt. Daher
strömt
der Kraftstoff nicht zur Kraftstoffschiene 113. Gerade
während
dem Kraftstoffausströmstoß ist das
Auslaufventil 108 nur in dem Fall geschlossen, in dem das
Antriebssignal zum Auslaufventil 108 AUS ist. Daher ist
das Ausströmen
des Kraftstoffes zur Kraftstoffschiene 113 Seite effektiv.
Durch die Steuerung bzw. Regelung der Auslaufventil-EIN/AUS-Periode
wird der effektive Pumpenausströmumfang
geregelt, um dabei den Kraftstoffdruck zu regeln.
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Der
geeignete Kraftstoffdruck hängt
vom Betriebszustand des Motors ab. Typischerweise variiert der Kraftstoffdruck
innerhalb eines Bereichs von ungefähr 3–12 Mpa. Abhängig z.
B. vom Kraftstoffschienenvolumen sind ungefähr 100 mcc Kraftstoff notwendig,
um einen Kraftstoffdruckanstieg von 1 Mpa zu bewirken. Um eine Veränderung
des Kraftstoffdrucks in der Größenordnung
von 9 Mpa zu bewirken, müssen
ungefähr
900 mcc Kraftstoff in die Kraftstoffschiene eingeführt werden.
Andererseits kann ein Pumpenzyklus einer Hochdruckpumpe maximal nur
ungefähr
100 mcc Kraftstoff pumpen. Im Fall, dass der Sollwert des Kraftstoffdrucks
sich um große Beträge verändert, ist
es notwendig, den maximalen Kraftstoff-Fluss über mehrere Zyklen beizubehalten, in
denen der Kraftstoff, der in einem Zyklus ausgepumpt werden muss,
aber nicht ausgepumpt werden kann, im folgenden Zyklus ausgepumpt
wird.
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10 erklärt den Regelbetrieb
der in 1 gezeigten konventionellen Kraftstoff-Zufuhreinrichtung.
Gemäß 10 wird
der berechnete Sollkraftstoffdruck, der sich mit jedem Motorbetriebszustand ändert, nach
dem Bezugszeichen 1001 ausgelesen. Gemäß Bezugszeichen 1002 wird
der Sollwert des Kraftstoffdrucks des vorhergehenden Zyklus berechnet.
Die Differenz zwischen dem Sollwert des Kraftstoffdrucks, der nach
dem Bezugszeichen 1001 berechnet wird, und dem Sollwert
des Kraftstoffdrucks des vorhergehenden Zyklus, der gemäß 1002 berechnet
wird, wird gemäß Bezugszeichen 1003 als Sollwert-Kraftstoff-Druckdifferenz
berechnet.
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Als
nächstes
wird gemäß Bezugszeichen 1004 der
Pumpenausströmumfang
aus der Sollkraftstoff-Druckdifferenz durch Verwendung einer festgelegten
Korrespondenzabbildung, die vorher erstellt wird, berechnet. Gemäß Bezugszeichen 1005 wird ein Übertragsumfang 1016 vom
vorangegangenen Zyklus, der später
beschrieben wird, zum Pumpenausströmumfang addiert, um den optimalen
Wert der Menge des aus der Pumpe ausströmenden Kraftstoffs zu berechnen.
Gemäß Bezugszeichen 1007 werden
ein Düseneinspritzumfang 1006,
der Optimalwertumfang und ein Rückkopplungskorrekturumfang
zusammenaddiert, um einen gesamten Pumpenausströmumfang 1008 zu ergeben.
Hier bezieht sich der Rückkoppelungsumfang
auf einen gemäß Bezugszeichen 1014 berechneten
Umfang durch Zusammenaddieren einer proportionalen Verstärkung 1010 und
integralen Beträgen,
die gegeben sind, basierend auf der Differenz zwischen dem Sollwert
des Kraftstoffdrucks 1001 und dem tatsächlichen Wert des Kraftstoffdrucks 1008.
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Als
nächstes
wird gemäß Bezugszeichen 1015 ein
Pumpen Einfachausströmumfang
aus dem gesamten Pumpenausströmumfang
berechnet. Gemäß Bezugszeichen 1018 wird
der Pumpen Einfachausströmumfang
in einen Auslaufventil-Steuerwinkel 1019 umgewandelt. Es
ist zu erwähnen,
dass am Bezugszeichen 1017 der Pumpen Einfachausströmumfang
von dem gesamten Pumpenausströmumfang abgezogen
und der Rest zum Übertragsumfang 1016 für den nächsten Zyklus
wird.
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Nun
erfolgt eine Erklärung
der Vorgänge
anhand des in 9 gezeigten Flussdiagramms.
Der Sollwert-Kraftstoffdruck (FPt), der sich in Abhängigkeit
des Motorbetriebszustandes verändert,
wird in Schritt S801 berechnet. Im Schritt S802 wird die Sollwert
der Kraftstoff-Druckdifferenz (DPt), basierend auf dem Sollwert-Kraftstoffdruck
(FPt) und dem Sollwert-Kraftstoffdruck des vorhergehenden Zyklus (FPt[i – 1]) berechnet.
Im Schritt S803 wird die Korrespondenzabbildung verwendet, um z.
B. aus der Sollwert-Kraftstoff-Druckdifferenz
(DPt) eine Sollwert-Kraftstoff-Druckdifferenz-Flussrate
(Qt) zu erstellen. Im Schritt S804 wird die Sollwert-Kraftstoff-Druckdifferenz-Flussrate
(Qt) und der Übertragsumfang
des vorherigen Zyklus (Qcarry[i – 1]) zusammenaddiert, um den
Regelumfang (Qff) zu erstellen. Im Schritt S806 wird der Rückkoppelungskorrekturumfang
(Qfb) aus der Differenz zwischen dem Sollwert-Kraftstoffdruck (FPt)
und dem tatsächlichen Kraftstoffdruck
(FPt) berechnet. Im Schritt S807 werden der Regelungsumfang (Qff),
die Einspritzmenge (Qinj) (im folgenden auch Einspritzumfang bezeichnet)
und der Rückkoppelungskorrekturwert
(Qfb) zusammenaddiert, um die gesamte Pumpenausströmmenge (Qall)
zu berechnen. Diese Mengen bzw. Werte werden hierin auch als Umfang
bezeichnet.
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Im
Schritt S808 wird der Pumpen-Einfach-Ausströmumfang (Qone) auf der Basis
des gesamten Pumpenausströmumfangs
durch Setzen eines Grenzwertes dafür berechnet. Im Schritt S809 wird
der Pumpen-Einfach-Ausströmumfang
(Qone) vom gesamten Pumpenausströmumfang
(Qall) abgezogen, um den Übertragsumfang
für den
nächsten Zyklus
(Qcarry) zu erstellen. Der Übertragsumfang des
nächsten
Zyklus wird zum Übertragsumfang
des vorherigen Zyklus (Qcarry[i – 1]) addiert, wenn dieser Berechnungsschritt
im nächsten
Zyklus durchgeführt wird.
Im Schritt S810 wird der Auslaufventil-Steuerwinkel aus dem Pumpen-Einfach-Ausströmumfang zum
Steuern bzw. Regeln des EIN-/AUS-Winkels des Auslaufventils berechnet,
wobei es möglich
ist, den Pumpenausströmumfang
und den Kraftstoffdruck zu regeln.
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In
der oben beschriebenen konventionellen Einrichtung wird die Rückkoppelungsregelung
ebenso ausgeführt,
wie die Regelung der Feedforward-Menge, im Folgenden auch als Optimalwert oder
optimaler Wert bezeichnet. Dabei wird die Rückkoppelungsregelung auf der
Basis der Differenz zwischen dem Sollkraftstoffdruck und dem tatsächlichen Kraftstoffdruck
ausgeführt,
während
in einem Zustand, in dem die Optimalwertregelung ausgeführt wird,
der tatsächliche
Kraftstoffdruck dem Sollwert des Kraftstoffdrucks nachgeführt. Daher
besteht ein Problem derart, dass der Rückkoppelungskorrekturumfang
von einem korrekten Wert abweicht, und ferner die Abweichung des
Rückkoppelungs-Korrekturbetrages
eine Abweichung des tatsächlichen
Kraftstoffdruckes vom Sollwert-Kraftstoffdruck bewirkt, wenn die
Optimalwert-Steuerung endet und auf diese Weise ein Überschwingen
erzeugt, wenn der Sollwert des Kraftstoffdrucks angehoben wird,
und ein Unterschwingen, wenn der Sollwert des Kraftstoffdrucks abgesenkt
wird.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Regelung
der einer Brennkraftmaschine zuzuführenden Kraftstoffmenge unter
Berücksichtigung
des Betriebszustandes des Motors weiter zu verbessern, wobei durch
Divergenzen beim Korrekturwert auftretende Nachteile gemindert oder
vermieden werden.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit einer Kraftstoff-Versorgungsvorrichtung
nach dem Patentanspruch 1 gelöst.
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Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Vorzugsweise
enthält
eine erfindungsgemäße Kraftstoff-Zufuhreinrichtung
für eine
Brennkraftmaschine: Eine Sollwert-Kraftstoffdruck-Berechnungsvorrichtung
zum Berechnen eines Sollwertes für
den Kraftstoffdruck, basierend auf einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors;
eine Kraftstoffdruck-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen des tatsächlichen
Kraftstoffdrucks; eine Einspritzmengen-Berechnungsvorrichtung zum Berechnen
einer Einspritzmenge durch eine Einspritzdüse; eine Kraftstoffmengen-Berechnungsvorrichtung
zum Berechnen einer optimalen Kraftstoff-Fördermenge einer Pumpe als optimale
Kraftstoff-Zufuhrmenge,
welche entsprechend einer Änderung
des Sollwertes des Drucks durch die Sollwert-Kraftstoffdruck-Berechnungsvorrichtung
berechnet wird; eine Rückkoppelungskorrekturumfang-Berechnungsvorrichtung
zum Berechnen eines Rückkoppelungskorrekturumfangs, basierend
auf dem Sollwert des Kraftstoffdrucks und dem tatsächlichen
Kraftstoffdruck, detektiert durch die Kraftstoffdruck-Erfassungsvorrichtung;
und eine Kraftstoffdruckregelungsvorrichtung zum Regeln des Kraftstoffdrucks
durch Regelung, z. B. eines Winkels eines Auslaufventils, basierend
auf dem Optimalwertumfang, dem Düseneinspritzumfang
und dem Rückkoppelungskorrekturumfang.
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In
dieser Kraftstoff-Zufuhreinrichtung wird die Berechnung des Rückkoppelungskorrekturumfangs
durch die Rückkoppelungskorrekturumfangs-Berechnungsvorrichtung
gestoppt, wenn der Optimalwertumfang nicht innerhalb eines gegebenen Bereichs
ist. Als solche wird die Rückkoppelungsregelung
gestoppt, während
der Optimalwertumfang (Qff) nicht im gegebenen Bereich ist, d. h.
sie wird gestoppt, während
die Optimalwertregelung durchgeführt
wird. Daher ist es möglich,
ein Unterschwingen/Überschwingen
des Sollkraftstoffdrucks durch die dem tatsächlichen Kraftstoffdruck folgende
Beendigung der Optimalwertregelung zu unterdrücken.
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
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In
den Zeichnungen zeigen
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1 den
schematischen Aufbau eines Kraftstoffsystems, in dem eine Kraftstoff-Zufuhreinrichtung
für einen
Verbrennungsmotor, die im Prinzip aus dem Stand der Technik bekannt
ist und bei der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt;
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2 eine
Graphik zum Erklären
der Beziehung zwischen Pumpen-Nocken-Rotation (Hubwert) und einem
Antriebssignal für
ein Auslaufventil, gemäß der Kraftstoff-Zufuhreinrichtung
für einen
Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3 eine
Graphik zum Erklären
der Beziehung zwischen Sollkraftstoffdruck, einem tatsächlichen
Kraftstoffdruck und einer Feedforward-Menge, im Folgenden auch Zufuhrmenge
bzw. Optimalwertumfang genannt, gemäß der Kraftstoff-Zufuhreinrichtung
für einen
Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 eine
Graphik zum Erklären
der Beziehung zwischen dem Sollkraftstoffdruck, dem tatsächlichen
Kraftstoffdruck und dem Optimalwertumfang, gemäß einer konventionellen Kraftstoff-Zufuhreinrichtung
für einen
Verbrennungsmotor;
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5 eine
Graphik zum Erklären
der Beziehung zwischen dem Sollkraftstoffdruck, dem tatsächlichen
Kraftstoffdruck und der Optimalwertregelung, gemäß einer Kraftstoff-Zufuhreinrichtung
für einen Verbrennungsmotor
gemäß der Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung;
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6 eine
Graphik zum Erklären
der Beziehung zwischen dem Sollkraftstoffdruck, dem tatsächlichen
Kraftstoffdruck und der Optimalwertregelung, gemäß einer konventionellen Kraftstoff-Zufuhreinrichtung
für einen
Verbrennungsmotor;
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7 eine
Graphik zum Erklären
der Beziehung zwischen dem Sollkraftstoffdruck, dem tatsächlichen
Kraftstoffdruck und der Optimalwertregelung gemäß der Kraftstoff-Zufuhreinrichtung
eines Verbrennungsmotors gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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8 ein
Flussdiagramm des Betriebs der Kraftstoff-Zufuhreinrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsbeispiel
1 der vorliegenden Erfindung;
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9 ein
Flussdiagramm des Betriebs einer konventionellen Kraftstoff-Zufuhreinrichtung
für einen
Verbrennungsmotor;
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10 ein
Regelungs-Blockschaltbild, das den Regelungsbetrieb in der konventionellen
Kraftstoff-Zufuhreinrichtung für
einen Verbrennungsmotor zeigt;
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11 eine
Graphik zum Erklären
der Beziehung zwischen dem Sollkraftstoffdruck, dem tatsächlichen
Kraftstoffdruck und der Optimalwertregelung, gemäß der Kraftstoff-Zufuhreinrichtung
für einen
Verbrennungsmotor nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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12 eine
Graphik zum Erklären
der Beziehung zwischen dem Sollkraftstoffdruck, dem tatsächlichen
Kraftstoffdruck und der Optimalwertregelung gemäß einer Kraftstoff-Zufuhreinrichtung
für einen
Verbrennungsmotor gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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13 eine
Graphik zur Erklärung
der Beziehung zwischen dem Sollkraftstoffdruck, dem tatsächlichen Kraftstoffdruck
und der Steuerung eines optimalen Wertes für die Kraftstoffmenge bei der Kraftstoff-Zufuhreinrichtung
für einen
Verbrennungsmotor gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Der
prinzipielle Aufbau einer Kraftstoff-Zufuhreinrichtung für einen
Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ähnlich
zu dem in 1 gezeigten Aufbau. Daher wird
eine Erklärung desselben
weggelassen. Eine Erklärung
erfolgt jedoch in Bezug auf den Betrieb, der sich von dem der konventionellen
Einrichtung unterscheidet.
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Ausführungsform
1
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Die
Kraftstoff-Versorgungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform
der Erfindung weist einen ähnlichen
Grundaufbau auf wie der in 1 gezeigte
Aufbau. Daher wird auf eine nähere
Beschreibung dieses Grundaufbaus verzichtet. Wesentlich unterschiedlich
hiervon ist jedoch die Wirkungsweise der ersten Ausführungsform,
wozu auf 8 verwiesen wird.
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8 zeigt
ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Kraftstoff-Versorgungsvorrichtung
nach der ersten Ausführungsform
wie folgt erläutert.
Zuerst wird im Schritt S801) der Sollwert des Kraftstoffdrucks (FPt)
berechnet, der in Abhängigkeit
vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors variiert. Als nächstes wird
im Schritt S802 die Differenz der Sollwerte des Kraftstoffdrucks
(DPt) (d. h., der Betrag, der den Sollwert des Kraftstoffdruckes
verändert)
berechnet, basierend auf dem Sollwert des Kraftstoffdrucks (FPt)
und dem Sollwert des Kraftstoffdrucks des vorhergehenden Zyklus
(FPt[i – 1]).
Im Schritt S803 wird die Sollkraftstoffdruck-Differenzflussrate (Qt)
aus der Sollkraftstoffdruck-Differenz (DPt) berechnet, z. B. durch
Verwendung einer vorgegebenen Korrespondenzabbildung. Im Schritt
S804 wird die Sollkraftstoffdruck-Differenzflussrate (Qt) und der Übertragsumfang
des vorhergehenden Zyklus (Qcarry[i – 1]) addiert, um einen Optimalwertumfang
(Qff) zu ergeben, und dies ist der Pumpenausströmumfang, in Ansprechen auf
den Betrag, um den sich Sollkraftstoffdruck ändert. Im Schritt S805 wird
bestimmt, ob der Optimalwertumfang Null ist oder nicht. Wenn er
nicht Null ist, geht der Betrieb zu dem Schritt S807 über, ohne
eine Berechnung des Rückkoppelungskorrekturumfangs
im Schritt S806 durchzuführen.
Wenn der Optimalwertumfang Null ist, wird die Berechnung des Rückkoppelungskorrekturumfangs im
Schritt S806 durchgeführt.
In dem Fall, in dem die Berechnung des Rückkoppelungskorrekturbetrags durchgeführt wird,
wird der Wert des vorhergehenden Zyklus ohne Aktualisierung so übernommen,
wie er ist. Im Schritt S806 wird der Rückkoppelungskorrekturumfang
(Qfb) aus der Differenz zwischen dem Sollkraftstoffdruck (FPt) und
dem tatsächlichen
Kraftstoffdruck (FPd), detektiert durch den Kraftstoffdrucksensor 116,
berechnet. Als nächstes
werden im Schritt S807 der Optimalwertumfang (Qff), der Düseneinspritzumfang
(Qinj) und der Rückkoppelungskorrekturumfang
(Qfb) zusammenaddiert, um den gesamten Pumpenausströmumfang
(Qall) zu berechnen. Es ist zu erwähnen, dass der Düseneinspritzumfang
(Qinj) berechnet wird aus der Dauer der Zeit, während der Elektrizität von der
ECU 117 der Düse 115 zugeführt wird,
und dem tatsächlichen Kraftstoffdruck
(FPd). Im Schritt S808 wird der Pumpen-Einfachausströmumfang (engl.: pump one discharge
quantity) (Qone) auf der Basis des gesamten Pumpenausströmumfangs
und dem für
diesen gesetzten Grenzwert berechnet. Im Schritt S809 wird der Pumpen-Einfachausströmumfang
(Qone) vom gesamten Pumpenausströmumfang
(Qall) abgezogen, um den Übertragsumfang
(Qcarry) für
den nächsten
Zyklus zu berechnen. Während
der Berechnungsvorgang für
den nächsten
Zyklus durchgeführt
wird, dient der Übertragsumfang
des nächsten Zyklus
(Qcarry) als Übertragsumfang
des vorangegangenen Zyklus (Qcarry[i – 1]). Im Schritt S810 wird der
Auslaufventilregelwinkel aus dem Pumpen-Einfachausströmumfang
berechnet, um den Auslaufventil EIN/AUS-Winkel zu regeln, wodurch
es möglich
ist, sowohl den Pumpenausströmumfang
als auch den Kraftstoffdruck zu regeln.
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Der
Rückkoppelungskorrekturumfang
wird im Schritt S806 nur in dem Fall berechnet, wenn der Optimalwertumfang
(Qff) im Schritt S805 gleich Null bestimmt wird. In diesem Fall,
wenn sich der Verbrennungsmotor in seinem stationären Zustand
befindet und ein Veränderung
der Drehzahl pro Minute auftritt, verändert sich z. B. der Sollkraftstoffdruck
(FPt), und es gibt Fälle,
in denen der Betrieb nicht den Übergang
zur Regelung ausführen
kann, weil der Optimalwertumfang (Qff) immer wieder neu gesetzt
wird. Wenn der Optimalwertumfang (Qff) im Schritt S805 als Q1 ≤ Qff ≤ Q2 gesetzt
ist, bleibt daher der Optimalwertumfang (Qff) innerhalb eines Umfangs,
der äquivalent
ist zum Betrag, gemäß dem sich
der Sollkraftstoffdruck (FPt) infolge der Drehzahlschwankung verändert, auch
wenn der Verbrennungsmotor in seinem normalen Betriebszustand vorliegt.
Demzufolge wird es möglich,
den Übergang
zu der Regelung zu erreichen. Hier werden Q1 und Q2 so gesetzt,
dass der Optimalwertumfang (Qff), festgelegt gemäß der Änderung des Sollkraftstoffdrucks
(DPt), in dem Bereiche zwischen Q1 und Q2 bleibt.
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Wie
oben beschrieben, wird die Regelung gemäß der vorliegenden Ausführungsform
gestoppt, wenn der Optimalwertumfang (Qff) nicht bei Null liegt, dass
heißt,
sie wird angehalten, wenn die Optimalwertregelung ausgeführt wird.
Das verhindert, dass die Rückkoppelungsregelung
ausgeführt
wird, auch wenn der tatsächliche
Kraftstoffdruck noch dem Sollkraftstoffdruck in der Optimalwertregelung
folgt, was zur Folge hat, dass der Rückkoppelungskorrekturbetrag
abweicht. Daher wird es, bedingt durch das Abschließen des
Folgevorgangs des tatsächlichen Kraftstoffdrucks
durch die Optimalwertregelung, möglich,
das Unterschwingen/Überschwingen
des Sollkraftstoffdrucks zu unterdrücken, wodurch das Kraftstoffdruckregelungsproblem
verbessert wird.
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Die
oben beschriebene Optimalwertregelung ist eine Regelung auf Basis
einer Vorwegnahme einer Wahrscheinlichkeit. Nun erfolgt eine Erklärung eines
Beispiels gemäß der vorliegenden
Ausführungsform,
in der die Daten in einem ROM (nicht im Diagramm gezeigt) der ECU 117 zum
Bestimmen des notwendigen Kraftstoffumfangs festgelegt sind, damit der
Kraftstoffdruck geeignet auf eine festgelegte Sollkraftstoffdruck-Differenz
anspricht mit einem Ausströmumfang
einer Pumpe eine spezifische Charakteristik aufweist (wie die einer
Hauptpumpe). Die Charakteristiken der Hochdruckpumpe und der Kapazitätswert der
Rohrleitungskapazität
der Kraftstoffschiene variieren sehr in Abhängigkeit von individuellen
Größen, und
wenn sich die Charakteristiken der Hochdruckpumpe und der Rohrleitungskapazität der Kraftstoffschiene
verändern,
verändert
sich natürlich
das Ansprechen des Kraftstoffdrucks. Es erfolgt nun eine Erklärung einer
Methode zum Regeln dieser Variation des Ansprechens des Kraftstoffdrucks
vorgenommen.
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3 zeigt
den Fall, in dem der Optimalwertregelungsumfang (Qff) 14 der
gleiche ist wie der Betrag der Kraftstoffdruckänderung, die durch Faktoren wie
den Pumpenausströmumfang
und die Kraftstoffschienen-Rohrleitungskapazität bestimmt
ist. In einem Zeitpunkt A, wenn sich der Sollkraftstoffdruck (FPt) 12 ändert, wird
der Optimalwertregelungsumfang (Qff) 14 gesetzt, und er
fällt dann
schrittweise ab. Der tatsächliche
Kraftstoffdruck (FPd) 13 erreicht den Sollkraftdruck (FPt),
nachdem der Optimalwertregelungsumfang (Qff) 14 in einem
Zeitpunkt B den Wert Null erreicht, sobald eine gegebene Verzögerungszeit
(Bezugszeichen 15) verstreicht.
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4 zeigt
den Fall, in dem der Kraftstoffdruckänderungsbetrag größer als
der Optimalwertregelungsumfang (Qff) ist, z. B. infolge eines großen Pumpenausströmumfangs
oder infolge einer kleinen Kraftstoffschienen-Rohrleitungskapazität. Der Sollkraftstoffdruck
(FPt) 12 verändert
sich am Punkt A, und wenn der Optimalwertumfang (Qff) Null wird, übersteigt
der tatsächliche
Kraftstoffdruck 13 den Sollkraftstoffdruck 12 und
ruft ein Überschwingen hervor.
Da die Regelung nur durchgeführt
wird, nachdem der Optimalwertumfang (Qff) 14 Null wird,
muss der Betrag, um den der tatsächliche
Kraftstoffdruck über
den Sollkraftstoffdruck 12 schwingt, mit dem Sollkraftstoffdruck
mittels einer Regelung konvergieren. Als solches verschlechtert
sich das Ansprechen des Kraftstoffdrucks, und der Kraftstoffdruck
ist zu dieser Zeit für
die Betriebsbedingungen des Motors nicht optimal. Somit werden Probleme
des Abgases und des Fahrverhaltens gravierender.
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5 zeigt
eine Methode zum Verbessern des oben genannten Problems. Wenn sich
der Sollkraftstoffdruck (FPt) am Punkt A verändert und der Sollwertumfang
(Qff) 14 gesetzt ist, wird der Pumpen-Einfachausströmumfang
mit jedem Ausströmstoß reduziert.
Wenn der Optimalwertumfang (Qff) 14 bis auf Null reduziert
wird, wird der Betrieb zu dem durch die gepunktete Linie dargestellten,
so wie der Betrieb, der in 4 gezeigt
ist. Wenn jedoch die Differenz zwischen dem tatsächlichen Kraftstoffdruck 13 und
dem Sollkraftstoffdruck 12 in einem Zeitpunkt C innerhalb
einer gegebenen Kraftstoffdruck-Differenz liegt (d. h., wenn der
tatsächliche
Kraftstoffdruck (FPd) einen Grenzwert überschreitet), so wird der Optimalwertumfang
(Qff) 14 auf Null zurückgesetzt. Dementsprechend
wird es möglich,
ein Überschwingen
des tatsächlichen
Kraftstoffdrucks (FPd) 13 über den Sollkraftstoffdruck
(FPt) 12 zu verhindern. Der Betrag der gegebenen Kraftstoffdruck-Differenz,
bei der der Optimalwertumfang (Qff) 14 zurückgesetzt wird,
ist äquivalent
zu einem Betrag, den der Kraftstoffdruck erwartungsgemäß nach einer
Ansprechverzögerungszeit
nach dem Stoppen der Optimalwertregelung annimmt, und sie stellt
eine benötigte Verzögerung für den tatsächlichen
Kraftstoffdruck (FPd) zum Ansprechen auf das Ende der Optimalwertregelung
da. Das ermöglicht
dem tatsächlichen Kraftstoffdruck
(FPd) 13 dem Sollkraftstoffdruck (FPt) 12 in angemessener
Weise zu folgen.
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Der
Fall, in dem der Sollkraftstoffdruck 12 fällt, ist ähnlich zum
oben genannten. Wenn der Sollkraftstoffdruck (FPt) 12 sich
am in 11 gezeigten Punkt A verändert, wird
der Optimalwertumfang (Qff) 14 zu einer Flussrate (d. h.,
einem aus der Kraftstoffschienen-Rohrleitung zu entnehmenden Kraftstoffbetrag)
gesetzt, die ausreichend ist, damit der tatsächliche Kraftstoffdruck (FPd) 13 dem
Sollkraftstoffdruck (FPt) 12 (in diesem Fall ist ein negativer
Wert gesetzt) folgt. Der Kraftstoffumfang in der Kraftstoffschienen-Rohrleitung
fällt um
den Strömungsumfang,
der durch die Düse
eingespritzt wird. Daher fällt
der Kraftstoffdruck allmählich
ab. Wenn jedoch die Düsenflussrate,
die tatsächlich
eingespritzt wird, größer ist als
die Düsenflussrate
gemäß der in
der ECU gesetzten Daten, so fällt
der tatsächliche
Kraftstoffdruck (FPd) 13 unter den Sollkraftstoffdruck
(FPt) 12, wenn der Optimalwertumfang (Qff) 14 am
Punkt B Null wird. Daher wird auch in dem Fall, in dem der Sollkraftstoffdruck
(FPt) 12 abfällt,
der Optimalwertumfang (Qff) 14 auf Null zurückgesetzt,
wenn die Differenz zwischen dem tatsächlichen Kraftstoffdruck (FPd) 13 und
dem Sollkraftstoffdruck (FPt) 12 innerhalb des festgelegten
Bereichs am Punkt C kommt. Als Folge daraus wird es möglich, das
Unterschwingen des Sollkraftstoffdrucks (FPt) 12 durch
den tatsächlichen
Kraftstoffdruck (FPd) 13 zu unterdrücken. Der gegebene Kraftstoffdruckdifferenzumfang,
an dem der Optimalwertumfang (Qff) 14 zurückgesetzt wird,
entspricht der Kraftstoffdruckdifferenz, um die sich der tatsächliche
Kraftstoffdruck (FPd) innerhalb einer Verzögerungszeit verändern kann,
um den Sollkraftstoffdruck (FPt) 12 zu erreichen.
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Wenn
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform,
wie oben beschrieben, die Differenz zwischen dem tatsächlichen
Kraftstoffdruck (FPd) 13 und dem Sollkraftstoffdruck (FPt) 12 innerhalb
eines gegebenen Bereichs kommt, in dem die vorweggenommene Ansprechverzögerung des
tatsächlichen Kraftstoffdrucks
(FPd) 13 berücksichtigt
wird, wird der Optimalwertumfang (Qff) 14 auf Null zurückgesetzt,
wenn der Optimalwertumfang (Qff) 14 nicht Null ist. Dies
verhindert, dass der tatsächliche
Kraftstoffdruck (FPd) nicht über
oder unter den Sollkraftstoffdruck (FPt) schwingt und ermöglicht eine
Verbesserung im Hinblick Probleme des Abgases und des Fahrverhaltens
infolge von nicht optimalem Kraftstoffdruck in jedem Betriebszustand.
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6 zeigt
einen Fall, in dem, im Gegensatz zum oben beschriebenen Fall der
Ausführungsform 2,
der tatsächliche
Kraftstoffdruck (FPd) ein Defizit zum Sollkraftstoffdruck (FPt)
aufweist, da z. B. der Pumpenausströmumfang klein oder die Kraftstoffschienen-Rohrleitungskapazität groß ist, auch
wenn die Optimalwertregelung endet. 7 zeigt
eine Verbesserung gegenüber 6.
Die gepunktete Linie in 7 zeigt den Fall von 6.
Zu einem Zeitpunkt B weist der tatsächliche Kraftstoffdruck (FPd) 13 ein Defizit
zum Sollkraftstoffdruck (FPt) 12 auf, obwohl der Optimalwertumfang
(Qff) 15 Null geworden ist. Auf der anderen Seite wird
im Fall, der durch die durchgezogene Linie repräsentiert wird, der Optimalwertumfang
(Qff) 14 zu diesem Zeitpunkt erneut auf der Basis der Differenz
zwischen dem tatsächlichen Kraftstoffdruck
(FPd) 13 und dem Sollkraftstoffdruck (FPt) 12 gesetzt,
wobei dem tatsächlichen
Kraftstoffdruck (FPd) 13 ermöglicht wird, dem Sollkraftstoffdruck
(FPt) 12 mit einer maximalen Geschwindigkeit zu folgen,
wenn der Optimalwertumfang (Qff) 14 am Punkt B Null wird
und die Differenz zwischen dem tatsächlichen Kraftstoffdruck (FPd) 13 und
dem Sollkraftstoffdruck (FPt) 12 gleich oder größer ist
als ein festgelegter Bereich (d. h., wenn der tatsächliche Kraftstoffdruck
(FPd) einen Schwellenwert 16 nicht überschritten hat).
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Der
Fall, in dem der Sollkraftstoffdruck (FPt) fällt, ist ähnlich zum oben genannten.
Wie in 12 gezeigt, wird der Optimalwertumfang
(Qff) 14 auf einen negativen Wert gesetzt, wenn der Sollkraftstoffdruck
(FPt) am Punkt A fällt
und bei jeder Einspritzung der Düse
wird der Einspritzumfang zum Optimalwertumfang (Qff) 14 addiert.
In dem Fall, dass der tatsächliche
Kraftstoffdruck (FPd) 13 durch einen vorgegebenen Druckwert
größer ist
als der Sollkraftstoffdruck (FPd) 12, auch wenn der Optimalwertumfang (Qff) 14 zum
Zeitpunkt C bei Null liegt, wird der Optimalwertumfang (Qff) 14 zu
diesem Zeitpunkt auf der Basis der Differenz zwischen dem tatsächlichen Kraftstoffdruck
(FPd) 13 und dem Sollkraftstoffdruck (FPt) 12 gesetzt,
und so die Regelung fortgesetzt. Bei dem vorliegenden Ausführungsfall
wird, wie oben beschrieben, der tatsächliche Kraftstoffdruck (FPd) 13 um
die festgelegte Differenz niedriger als der Sollkraftstoffdruck
(FPt) 12 zu dieser Zeit ist, oder selbst dann wenn der
Optimalwertumfang (Qff) 14 Null wird, der Optimalwertumfang
(Qff) auf der Basis der Differenz zwischen dem tatsächlichen
Kraftstoffdruck (FPd) 13 und dem Sollkraftstoffdruck (FPt) 12 gesetzt.
Als Folge daraus kann der tatsächliche
Kraftstoffdruck (FPd) 13 gleichmäßig dem Sollkraftstoffdruck
(FPt) 12 folgen, wodurch eine Verbesserung des Ausströmgases und
des Antriebsproblems erreicht, das durch einen unzulänglichen
Kraftstoffdruck für
den Motorbetriebszustand bedingt ist.
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13 zeigt
bildlich die Regelung zu dem Zeitpunkt, wenn der Verbrennungsmotor
gestartet wird. Zum Startzeitpunkt des Motors wird der Sollkraftstoffdruck
(FPt) 12 aus den Daten an einem Punkt in der Korrespondenzabbildung
ausgelesen, gemäß einem
Betriebszustand zu dem Zeitpunkt, wenn der Motor gestartet wird.
Während
der Motor gestoppt wird, verlässt
der Kraftstoff innerhalb der Kraftstoffschiene allmählich die
Kraftstoffschiene, was dazu führt,
dass der tatsächliche
Kraftstoffdruck (FPd) 13 abfällt. Als Folge davon tritt
zum Startzeitpunkt zwischen dem tatsächlichen Kraftstoffdruck (FPd) 13 und
dem Sollkraftstoffdruck (FPt) 12 eine Differenz auf. Zu
einem Zeitpunkt D, der der Startzeitpunkt ist, wird der Optimalwertumfang
(Qff) 14 unter Verwendung der Differenz zwischen dem Sollkraftstoffdruck
(FPt) 12 und dem tatsächlichen
Kraftstoffdruck (FPd) 13 gesetzt, und hierdurch wird es
dem tatsächlichen
Kraftstoffdruck (FPd) 13 ermöglicht, dem Sollkraftstoffdruck
(FPt) 12 schnell zu folgen.
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In
vorliegenden Ausführungsform
wird, wie oben beschrieben, zum Startzeitpunkt der Optimalwertumfang
(Qff) 14 unter Verwendung der Differenz zwischen dem Sollkraftstoffdruck
(FPt) 12 und dem tatsächlichen
Kraftstoffdruck (FPd) 13 gesetzt und die Optimalwertregelung
ausgeführt.
Als Folge hiervon kann der tatsächliche
Kraftstoffdruck (FPd) 13 sehr schnell auf den Wert des
Sollkraftstoffdrucks gebracht werden, auch unmittelbar nach dem
Starten des Motors, um auf diese Weise die Probleme des Abgases
und des Fahrverhaltens zu verbessern.
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Die
Kraftstoff-Zufuhreinrichtung für
einen Verbrennungsmotor in der vorliegenden Erfindung enthält eine
Sollkraftstoffdruck-Berechnungsvorrichtung zum Berechnen eines Sollkraftstoffdrucks,
basierend auf einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors; eine
Kraftstoffdruck-Detektionsvorrichtung
zum Detektieren des tatsächlichen
Kraftstoffdrucks; eine Düseneinspritzumfangs-Berechnungsvorrichtung
zum Berechnen eines Düseneinspritzumfangs;
eine Optimalwertumfangs-Berechnungsvorrichtung
zum Berechnen eines Optimalwertumfangs aus einem Pumpenausströmumfang,
der berechnet wird gemäß einer
Umfangsveränderung
des Sollkraftstoffdrucks, der durch die Sollkraftstoffdruck-Berechnungsvorrichtung
berechnet wird; eine Rückkopplungskorrekturumfangs-Berechnungsvorrichtung
zum Berechnen eines Rückkoppelungskorrekturumfangs,
basierend auf dem Sollkraftstoffdruck und dem tatsächlichen
Kraftstoffdruck, detektiert durch die Kraftstoffdruck-Detektionsvorrichtung;
und eine Kraftstoffdruckregelungsvorrichtung zum Regeln des Kraftstoffdrucks
durch Steuerung bzw. Regelung eines Winkels des Auslaufventils,
basierend auf dem Optimalwertumfang, dem Düseneinspritzumfang und dem
Rückkoppelungskorrekturumfang.
In der Kraftstoff-Zufuhreinrichtung wird die Berechnung des Rückkoppelungskorrekturumfangs
durch die Rückkoppelungskorrekturumfangs-Berechnungsvorrichtung
angehalten, wenn der Optimalwertumfang nicht in einem gegebenen
Bereich ist. Als solche wird die Rückkoppelungsregelung angehalten,
während
der Optimalwertumfang (Qff) nicht im gegebenen Bereich ist, das
heißt,
sie wird gestoppt, solange die Optimalwertregelung durchgeführt wird.
Als Folge hieraus wird verhindert, dass die Rückkoppelungsregelung durchgeführt wird,
wenn der tatsächliche
Kraftstoffdruck noch dem Sollkraftstoffdruck in der Optimalwertregelung
nachfolgt, was dazu führt,
dass der Rückkoppelungskorrekturbetrag
abweicht. Daher wird es möglich,
ein Unterschwingen/Überschwingen des
Sollkraftstoffdrucks durch die Vollendung der tatsächlichen
Kraftstoffdruckverfolgung der Optimalwertregelung zu unterdrücken.
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Weiterhin
wird der Optimalwertumfang auf einen Umfang innerhalb eines gegebenen
Bereiches zurückgesetzt
und der Betrieb schaltet um zum Berechnen des Rückkoppelungskorrekturumfangs, wenn
die Differenz zwischen dem tatsächlichen Kraftstoffdruck
und dem Sollkraftstoffdruck innerhalb einer gegebenen Kraftstoffdruckdifferenz
ist, auch wenn der Optimalwertumfang nicht innerhalb eines gegebenen
Bereiches ist. Als Folge hieraus kann das Unterschwingen/Überschwingen
durch den tatsächlichen
Kraftstoffdruck unterdrückt
werden, und die Probleme des Abgases und des Fahrverhaltens infolge
eines Kraftstoffdrucks, der nicht für jeden Betriebszustand geeignet
ist, können
verbessert werden.
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Weiterhin
werden der Optimalwertumfang erneut gesetzt und die Optimalwertregelung
fortgeführt,
wenn die Differenz zwischen dem tatsächlichen Kraftstoffdruck und
dem Sollkraftstoffdruck größer ist als
die gegebene Kraftstoffdruckdifferenz, auch wenn der Optimalwertumfang
in einem gegebenen Bereich ist. Als eine Folge kann der tatsächliche
Kraftstoffdruck dem Sollkraftstoffdruck 12 gleichmäßig folgen und
dabei ermöglichen,
die Probleme des Abgases und des Fahrverhaltens zu verbessern, die
bedingt sind durch den Kraftstoffdruck, der ungeeignet für den Betriebszustand
des Verbrennungsmotors ist.
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Weiterhin
wird der Optimalwertumfang erneut als die Differenz zwischen dem
tatsächlichen Kraftstoffdruck
und dem Sollkraftstoffdruck gesetzt. Als eine Folge, kann der tatsächliche
Kraftstoffdruck dem Sollkraftstoffdruck 12 gleichmäßig folgen
und dabei ermöglichen,
die Probleme des Abgases und des Fahrverhaltens zu verbessern, die
bedingt sind durch den Kraftstoffdruck, der ungeeignet ist für den Betriebszustand
des Verbrennungsmotors.
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Weiterhin
enthält
der gegebene Bereich des Optimalwertumfangs, innerhalb dessen die Rückkoppelungskorrekturumfangsberechnung
gestartet wird, einen Bereich, der sich auf einen Fluktuationsumfang
bezieht, der im Sollkraftstoffdruck infolge einer Drehzahlschwankung
auftritt, auch wenn der Verbrennungsmotor in einem stationären Zustand
ist. Als eine Folge hiervon wird es möglich, eine Situation zu vermeiden,
in der der Betrieb, infolge von Drehzahlschwankungen oder Ähnlichem
die während des stationären Motorenzustandes
auftreten, nicht zur Rückkoppelungsregelung
umgeschaltet werden kann.
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Weiterhin
ist die gegebene Kraftstoffdruckdifferenz gleich einem Umfang, um
den sich der Kraftstoffdruck erwartungsgemäß nach einer Antwortverzögerungszeit ändert, hervorgerufen
durch eine Antwortverzögerung
des tatsächlichen
Kraftstoffdrucks, nach einem Zurücksetzen
des Optimalwertumfangs. Als eine Folge hiervon kann der tatsächliche
Kraftstoffdruck dem Sollkraftstoffdruck in geeigneter Weise folgen.
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Weiterhin
wird der Optimalwertumfang als eine Differenz zwischen dem Sollkraftstoffdruck
und dem tatsächlichen
Kraftstoffdruck gesetzt, wenn der Verbrennungsmotor gestartet wird.
Als solche wird der Optimalwertumfang als eine Differenz zwischen der
Sollkraftstoffversorgung und der tatsächlichen Kraftstoffversorgung
gesetzt und die Optimalwertregelung durchgeführt, wenn der Motor gestartet
wird. Als eine Folge hiervon kann der tatsächliche Kraftstoffdruck schnell
und unmittelbar nach dem Starten des Motors auf den Wert des Sollkraftstoffdrucks
gebracht werden, was ermöglicht,
die Probleme des Abgases und des Fahrverhaltens zu verbessern.