DE10240069A1

DE10240069A1 - Kraftstoffeinspritzsammelsystem, das das Startvermögen einer Kraftmaschine gewährleistet

Info

Publication number: DE10240069A1
Application number: DE2002140069
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Kawatsu; Ken Uchiyama; Hironobu Suyama
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2022-08-31
Also published as: JP2003074397A; JP3807270B2; DE10240069B4; CN1232724C; CN1403697A

Abstract

Ein Kraftstoffeinspritzsammelsystem für Dieselkraftmaschinen ändert eine zu einer Sammelvorrichtung oder zu einer Common-Rail geförderte Kraftstoffmenge, um den Druck in der Common-Rail zu regeln. Falls ein Common-Rail-Drucksensor einen Fehler aufweist, dann bestimmt das System einen zum Starten der Kraftmaschine erforderlichen Soll-Common-Rail-Druck größer als jenen Druck, der dann verwendet wird, wenn der Common-Rail-Drucksensor in Betrieb ist, wobei eine rückgeführte Kraftstoffmenge kompensiert wird, um das Startvermögen der Kraftmaschine zu gewährleisten.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Kraftstoffeinspritzsammelsystem, das so gestaltet ist, dass es die von einer Förderpumpe zu einer Sammelvorrichtung (eine sogenannte Common-Rail) ausgelassene Kraftstoffmenge regelt, und sie bezieht sich insbesondere auf ein derartiges Kraftstoffeinspritzsammelsystem, daß das Startvermögen einer Verbrennungskraftmaschine wie zum Beispiel eine Dieselkraftmaschine gewährleistet, auch falls beim Bestimmen des Drucks in der Sammelvorrichtung beim Regeln ein Fehler aufgetreten ist.

Die Japanische erste Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-18052 offenbart ein Steuersystem für eine auszulassende Kraftstoffmenge für ein Kraftstoffeinspritzsammelsystem für diese Kraftmaschinen. Das Steuersystem für eine auszulassende Kraftstoffmenge steuert die von einer Förderpumpe zu einer Sammelvorrichtung oder einer Common-Rail ausgelassene Kraftstoffmenge unter Verwendung eines Solenoidventils zum Verbessern eines Druckanstiegs innerhalb der Common-Rail beim Anlaufen der Kraftmaschine. Diese Steuerung wird dadurch erzielt, dass eine Spule des Solenoidventils während jedes Kraftstoffkompressionshubs von unten nach oben eines Pumpennockens zyklisch ein- und ausgeschaltet wird, bis der Druck in der Common-Rail bis zu einem vorgegebenen Niveau angestiegen ist oder bis sich die Kraftmaschinendrehzahl bis zu einem vorgegebenen Wert nach einer Pumpzyklusphase der Förderpumpe erhöht hat.

Außerdem sind Techniken zum Bestimmen eines Soll-Common-Rail- Drucks bekannt, der durch einen Common-Rail-Drucksensor tatsächlich gemessen wird, wodurch eine Abgabe der Kraftmaschine begrenzt wird, um einen korrekten Betrieb der Kraftmaschine zu gewährleisten, falls der Common-Rail-Drucksensor einen Fehler aufweist.

Es ist jedoch schwierig, das erstgenannte System beim Anlaufen der Kraftmaschine zu verwenden, wenn der Common-Rail-Drucksensor einen Fehler aufweist, der den Druck in der Common-Rail tatsächlich misst, woraus eine Verzögerung beim Druckanstieg in der Common-Rail resultiert. Insbesondere tritt ein Problem auf, dass eine Zeit Tb zwischen einem Einschalten einer . Kraftmaschinenstartvorrichtung und einer Beendigung des Anlaufvorgangs der Kraftmaschine durch einen Kurbelvorgang stark verlängert wird. Gemäß der Fig. 8 bezeichnet NPC einen gegenwärtigen Druck in der Common-Rail. PFIN bezeichnet einen Soll-Common-Rail-Druck. NE bezeichnet die Drehzahl der Kraftmaschine.

Einige Fahrzeuge sind mit einem automatischen Kraftmaschinenstartsystem ausgestattet und können einen Nachteil dahingehend aufweisen, dass es in Abhängigkeit der Spezifikationen des Systems im Falle eines Fehlers beim Betrieb des Common-Rail-Drucksensors unmöglich ist, die Kraftmaschine vollständig zu starten.

Es ist daher ein hauptsächliches Ziel der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu vermeiden.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzsammelsystem vorzusehen, das einen Druckanstieg innerhalb einer Sammelvorrichtung beim Anlaufen einer Kraftmaschine genau steuert, um ein gewünschtes Startvermögen der Kraftmaschine zu gewährleisten, falls ein Fehler beim Betrieb eines Kraftstoffdruckbestimmungssystems auftritt.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Kraftstoffeinspritzsammelvorrichtung vorgesehen, die bei einer Fahrzeugdieselkraftmaschine verwendbar ist. Die Vorrichtung weist Folgendes auf: (a) eine Förderpumpe, die Kraftstoff mit Druck beaufschlagt und auslässt; (b) eine Sammelvorrichtung, in der der von der Förderpumpe geförderte Kraftstoff gespeichert wird; (c) eine Einspritzvorrichtung, die mit der Sammelvorrichtung verbunden ist, um den von der Sammelvorrichtung geförderten Kraftstoff in eine Kraftmaschine einzuspritzen; (d) einen Kraftmaschinendrehzahlsensor, der eine Drehzahl der Kraftmaschine bestimmt; (e) einen Kraftmaschinentemperatursensor, der eine Temperatur der Kraftmaschine bestimmt; (f) einen Sammelvorrichtungsdruckbestimmungsabschnitt, der einen Druck des innerhalb der Sammelvorrichtung gespeicherten Kraftstoffes bestimmt; (g) eine Fehlerüberwachungsschaltung, die einen Betriebsstatus des Sammelvorrichtungsdruckbestimmungsabschnitts überwacht, um zu bestimmen, ob der Sammelvorrichtungsdruckbestimmungsabschnitt in Betrieb ist oder einen Fehler aufweist; und (h) eine Kraftstoffauslassmengensteuerschaltung zum Steuern einer von der Förderpumpe zu der Sammelvorrichtung ausgelassenen Kraftstoffmenge in einem ersten und in einem zweiten Steuermodus. Der erste Steuermodus wird dann durchgeführt, wenn die Fehlerüberwachungsschaltung bestimmt, dass der Sammelvorrichtungsdruckbestimmungsabschnitt beim Anlaufen der Kraftmaschine in Betrieb ist, um die von der Förderpumpe ausgelassene Kraftstoffmenge so zu steuern, dass der Druck innerhalb der Sammelvorrichtung, der durch die Sammelvorrichtungsdruckbestimmungsschaltung bestimmt ist, mit einem ersten Soll-Druck übereinstimmt, der als Funktionen der durch den Kraftmaschinendrehzahlsensor bestimmten Drehzahl der Kraftmaschine und der durch den Kraftmaschinentemperatursensor bestimmten Temperatur der Kraftmaschine bestimmt ist. Der zweite Steuermodus wird dann durchgeführt, wenn die Fehlerüberwachungsschaltung bestimmt, dass der Sammelvorrichtungsdruckbestimmungsabschnitt beim Anlaufen der Kraftmaschine einen Fehler aufweist, um die von der Förderpumpe ausgelassene Kraftstoffmenge so zu steuern, dass ein zweiter Soll-Druck, der ein höheres Niveau als der erste Soll-Druck aufweist, innerhalb der Sammelvorrichtung erreicht wird. Dies verbessert einen Druckanstieg in der Sammelvorrichtung, wenn die Kraftmaschine gestartet werden soll, wodurch das Startvermögen der Kraftmaschine jederzeit ungeachtet des Status des Sammelvorrichtungsdruckbestimmungsabschnittes gewährleistet wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Förderpumpe mit einem Auslassmengensteuersolenoidventil ausgestattet, das die von der Förderpumpe zu der Sammelvorrichtung ausgelassene Kraftstoffmenge in jenem Zeitraum vermehrt, in dem ein Solenoid des Auslassmengensteuersolenoidventil erregt wird. Die Kraftstoffauslassmengensteuerschaltung steuert jene Zeit, während der der Solenoid erregt wird, als eine Funktion von dem ersten und dem zweiten Soll-Druck.

Der zweite Soll-Druck ist so bestimmt, dass er größer ist als der erste Soll-Druck, wenn sich die durch den Kraftmaschinendrehzahlsensor bestimmte Drehzahl der Kraftmaschine verringert, und dass er sich dem ersten Soll-Druck annähert, wenn sich die Drehzahl der Kraftmaschine erhöht.

Die vorliegende Erfindung wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung ersichtlich, die jedoch nicht die Erfindung auf die spezifischen Ausführungsbeispiele beschränken sollen, sondern die nur dem Zwecke der Erläuterung dienen.
Zu den Zeichnungen:
Fig. 1 zeigt eine Blockdarstellung einer Kraftstoffeinspritzsammelvorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine Blockdarstellung eines Innenaufbaus einer elektronischen Steuereinheit zum Bestimmen eines Soll-Common- Rail-Drucks;
Fig. 3 und 4 zeigen eine Flusskarte eines Programms, das durch eine elektronische Steuereinheit durchgeführt wird, um eine Soll-Kraftstoffmenge zu bestimmen, die von einer Förderpumpe zu einer Common-Rail auszulassen ist;
Fig. 5 zeigt eine Common-Rail-Soll-Druck/Kraftmaschinendrehzahl- Abbildung, die dann verwendet wird, falls beim Betrieb eines Common-Rail-Drucksensors ein Fehler auftritt;
Fig. 6 zeigt eine graphische Darstellung von Änderungen des gegenwärtigen Common-Rail-Drucks und des Soll-Common-Rail-Drucks bei einer Änderung der Kraftmaschinendrehzahl, wenn ein Common- Rail-Drucksensor in Betrieb ist;
Fig. 7 zeigt eine graphische Darstellung von Änderungen des gegenwärtigen Common-Rail-Drucks und des Soll-Common-Rail-Drucks bei einer Änderung der Kraftmaschinendrehzahl, wenn ein Common- Rail-Drucksensor eine Fehlfunktion aufweist; und
Fig. 8 zeigt eine graphische Darstellung von Änderungen des gegenwärtigen Common-Rail-Drucks und des Soll-Common-Rail-Drucks bei einer Änderung der Kraftmaschinendrehzahl, wenn ein Common- Rail-Drucksensor eines herkömmlichen Systems einen Fehler aufweist.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, bei denen gleiche Bezugszeichen ähnliche Teile in verschiedenen Ansichten und insbesondere in der Fig. 1 bezeichnen, wird ein Kraftstoffeinspritzsammelsystem gemäß der Erfindung beschrieben.
Das gezeigte System wird im Allgemeinen als ein Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystem bezeichnet, und es besteht im Wesentlichen aus einer Speisepumpe 5, einer Förderpumpe 6, einer Common-Rail 3, einer Vielzahl Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 2, die jeweils mit einem der Abgabeanschlüsse der Common-Rail 3 verbunden sind, und aus einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 10. Die Speisepumpe 5 dient als eine Niederdruckpumpe, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 4 pumpt und der Förderpumpe 6 zuführt. Die Förderpumpe 6 ist eine variable Zuführungspumpe und dient als eine Hochdruckpumpe, die den Kraftstoff von der Speisepumpe 5 auf ein vorgegebenes Niveau mit Druck beaufschlagt und der Common-Rail 3 zuführt. Die Common- Rail 3 dient als ein Zwischengehälter (d. h. eine Sammelvorrichtung), die darin den Kraftstoff unter hohem Druck sammelt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 2 dienen zum Einspritzen des von der Common-Rail 3 geförderten Kraftstoffes in die jeweiligen Verbrennungskammern, zum Beispiel einer Mehrzylinder-Dieselkraftmaschine 1. Die ECU 10 steuert elektronisch eine Einspritzzeitgebung der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 2, die in die Dieselkraftmaschine 1 einzuspritzende Kraftstoffmenge und die von der Förderpumpe 6 ausgelassene Kraftstoffmenge.
Jede Kraftstoffeinspritzvorrichtung 2 ist in einer üblichen Bauweise ausgeführt und an ein stromabwärtiges Ende eines Kraftstoffrohres gefügt, das zu der Common-Rail 3 führt. Jede Kraftstoffeinspritzvorrichtung 2 hat eine Einspritzdüse, aus der der Kraftstoff in die Verbrennungskammer der Dieselkraftmaschine 1 zerstäubt wird, und ein Solenoidventil 8, das ein in der Einspritzdüse eingebautes Nadelventil bewegt, um eine Kraftstoffeinspritzdauer zu steuern. Die ECU 10 gibt ein Steuersignal zu jedem Solenoidventil 8 über eine Einspritzvorrichtungstreibervorrichtung (nicht gezeigt) ab und öffnet und schließt wahlweise das Solenoidventil 8. Während das jeweilige Solenoidventil 8 offen ist, spritzt eine entsprechende Kraftstoffeinspritzvorrichtung 2 den geförderten Kraftstoff von der Common-Rail 3 in eine entsprechende Verbrennungskammer der Dieselkraftmaschine 1 ein.
Die Common-Rail 3 ist mit einem Auslass der Förderpumpe 6 über ein Auslassventil 11 und ein Kraftstoffrohr 12 verbunden. Eine Druckbegrenzungsvorrichtung (nicht gezeigt) ist in der Common- Rail 3 eingebaut und dient als ein Druckentlastungsventil, das einen Kraftstoffdruck in der Common-Rail 3 jenseits einer bestimmten Grenze entlastet, so dass diese jederzeit gehalten .wird. Ein Common-Rail-Drucksensor 24 ist in der Common-Rail 3 eingebaut, und er misst einen gegenwärtigen Druck des in der Common-Rail 3 gespeicherten Kraftstoffes (dieser wird nachfolgend außerdem als ein Common-Rail-Druck NPC) bezeichnet, der dem von jeder Kraftstoffeinspritzvorrichtung 2 in die Dieselkraftmaschine 1 eingespritzten Kraftstoffdruck entspricht, und er gibt ein Signal zu der ECU 10 ab, das diesen angibt.
Die Förderpumpe 6 arbeitet als Reaktion auf ein Steuersignal von der ECU 10, um den Kraftstoff in ihre Tauchkolbenkammer anzusaugen und um eine Kraftstoffmenge abzugeben, die dazu erforderlich ist, dass der Druck in der Common-Rail 3 mit einem Soll-Common-Rail-Druck PFIN übereinstimmt, der durch die ECU 10 befohlen wird. In der Praxis ist die Speisepumpe 5 innerhalb der Förderpumpe 6 eingebaut und pumpt den Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 4 in eine Kompressionskammer (d. h. eine Tauchkolbenkammer), indem eine Kurbelwelle der Kraftmaschine 1 gedreht wird. In der Förderpumpe 6 ist ein Tauchkolben (nicht gezeigt) eingebaut, der sich innerhalb einer Kompressionskammer hin- und herbewegt, um den durch die Speisepumpe 5 gepumpten Kraftstoff mit Druck zu beaufschlagen und zu der Common-Rail 3 auszulassen.
In der Förderpumpe 6 ist ein Solenoidventil 7 eingebaut, das durch die ECU 10 über eine Pumpentreibervorrichtung (nicht gezeigt) erregt wird, um die auszulassende Kraftstoffmenge bei jedem Zyklus der Hin- und Herbewegung eines Tauchkolbens der Förderpumpe 6 zu steuern. Insbesondere wird das Solenoidventil 7 in einer Zeitperiode als eine Funktion eines Pulsdauerzyklus eines Antriebspulses erregt, der von der ECU 10 auf einen internen Solenoiden aufgebracht wird (d. h. eine Einschaltdauer des Solenoids), wodurch die von der Förderpumpe 6 zu der Common- Rail 3 geförderte Kraftstoffmenge gesteuert wird, und zwar der Druck des in der Common-Rail 3 gespeicherten Kraftstoffes. Wenn sich die Einschaltdauer des Solenoiden verlängert, dann vermehrt sich die durch die Förderpumpe 6 ausgelassene Kraftstoffmenge.
Das Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem hat außerdem einen Kraftmaschinendrehzahlsensor 21, einen Beschleunigungsvorrichtungspositionssensor 22, einen Kühlmitteltemperatursensor 23, einen Zylinderidentifizierungssensor 25 und einen Kraftstofftemperatursensor 26. Der Kraftmaschinendrehzahlsensor 21 misst die Drehzahl der Kraftmaschine 1 (die nachfolgend außerdem als eine Kraftmaschinendrehzahl NE bezeichnet wird). Der Beschleunigungsvorrichtungspositionssensor 22 misst die Position eines Beschleunigungspedals (d. h. den Öffnungsgrad eines Drosselventils), der nachfolgend außerdem als eine Beschleunigungsvorrichtungsposition ACCP bezeichnet wird.
Der Kühlmitteltemperatursensor 23 misst die Temperatur eines Kühlwassers der Kraftmaschine 1 (die nachfolgend auch als eine Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur THW bezeichnet wird). Der Zylinderidentifizierungssensor 25 identifiziert die Anzahl der Zylinder der Kraftmaschine 1. Anstelle einer Abgabe von dem Beschleunigungsvorrichtungspositionssensor 22 können eine Soll- Kraftstoffeinspritzmenge oder Abgaben eines Einspritzzeitgebungssensors, eines Einlassluftdrucksensors oder eines Einlasslufttemperatursensors als ein Parameter verwendet werden, der einen Betriebszustand (d. h. eine Last) der Kraftmaschine 1 angibt. Eine Abgabe des Kühlmitteltemperatursensors 23, Abgaben des Kraftstofftemperatursensors 26 oder eines Kraftmaschinentemperatursensors können alternativ als ein Parameter verwendet werden, der die Temperatur der Kraftmaschine 1 angibt.
Die ECU 10 hat einen bekannten Mikrocomputer, der aus einer CPU, einem ROM, der Steuerprogramme und Daten speichert, einem RAM, einer Eingabeschaltung, einer Abgabeschaltung, einer Sensorschaltung, einer Sensordiagnoseschaltung, einer Stromversorgungsschaltung, der Einspritzvorrichtungstreibervorrichtung und der Pumpentreibervorrichtung besteht. Die ECU 10 nimmt Abgaben der Sensoren gemäß der vorstehenden Beschreibung auf und wandelt diese in digitale Signale um, die wiederum in den Mikrocomputer eingegeben werden.
Die ECU 10 bestimmt eine optimale Kraftstoffeinspritzzeitgebung und eine optimale Kraftstoffmenge, die in die Kraftmaschine 1 einzuspritzen ist (d. h. eine Einspritzdauer) als eine Funktion eines Betriebszustands der Kraftmaschine 1, und sie liefert dem Solenoidventil 8 von jeder der Einspritzvorrichtungen 2 durch die Einspritzvorrichtungstreibervorrichtung ein Steuersignal. Insbesondere berechnet die ECU 10 eine Soll-Kraftstoffmenge, die in die Kraftmaschine 1 einzuspritzen ist, als Funktionen der durch den Kraftmaschinendrehzahlsensor 21 gemessenen Kraftmaschinendrehzahl NE und der durch den Beschleunigungsvorrichtungspositionssensor 22 gemessenen Beschleunigungsvorrichtungsposition ACCP, und sie korrigiert diese unter Verwendung der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur THW, die durch den Kühlmitteltemperatursensor 23 gemessen ist, um eine Soll-Einspritzmenge QFIN zu bestimmen, und sie betätigt das Solenoidventil 8 von jeden der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 2 als eine Funktion des Common- Rail-Drucks NPC, der durch den Common-Rail-Drucksensor 24 gemessen ist, um die Soll-Einspritzmenge QFIN zu erreichen.
Wenn die Kraftmaschine 1 gestartet werden soll, dann steuert die ECU 10 die von der Förderpumpe 6 ausgelassene Kraftstoffmenge, um den Druck in der Common-Rail 3 mit einem bestimmten Soll- Druck in Übereinstimmung zu bringen, wie dies später im Einzelnen beschrieben wird, und zwar als Funktionen der durch den Kraftmaschinendrehzahlsensor 21 gemessenen Kraftmaschinendrehzahl NE, der durch den Beschleunigungsvorrichtungspositionssensor 22 gemessenen Beschleunigungsvorrichtungsposition ACCP, etc.
Nach dem Anlaufen der Kraftmaschine 1 regelt die ECU 10 die von der Förderpumpe 6 ausgelassene Kraftstoffmenge, um den gegenwärtigen Common-Rail-Druck NPC, der durch den Common-Rail- Drucksensor 24 gemessen ist, mit dem bestimmten Soll-Common- Rail-Druck PFIN in Übereinstimmung zu bringen, wie dies später im Einzelnen beschrieben wird, und zwar als Funktionen der Soll- Einspritzmenge QFIN, der Kraftmaschinendrehzahl NE, der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur THW, etc.
Insbesondere wenn ein Fahrer einen Zündschalter einschaltet und eine Kraftmaschinenstartvorrichtung das Drehen der Kurbelwelle der Kraftmaschine 1 bei einer minimal erforderlichen Drehzahl oder darüber hinaus gestartet hat, dann bestimmt die ECU 10 gemäß der Fig. 2 einen Einspritzanfangsdruck (d. h. einen Common-Rail-Anfangsdruck), der zum Starten der Kraftmaschine 1 erforderlich ist, als Funktionen der durch den Kraftmaschinendrehzahlsensor 21 gemessenen Kraftmaschinendrehzahl NE und der durch den Kühlmitteltemperatursensor 23 gemessenen Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur THW. Der Einspritzanfangsdruck wird so bestimmt, dass er sich erhöht, wenn sich die Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur THW verringert.
In dem Mikrocomputer der ECU 10 ist eine Diagnoseschaltung vorgesehen, die den Status des Common-Rail-Drucksensors 24 überwacht, und die Sensorschaltung ist in den Mikrocomputer eingebaut. Falls die ECU 10 einen Fehler beim Betrieb des Common-Rail-Drucksensors 24 beim Anlaufen der Kraftmaschine 1erfasst hat, dann bestimmt die ECU 10 einen zweiten Einspritzanfangsdruck (d. h. einen zweiten Common-Rail- Anfangsdruck), der zum Erhöhen des Drucks in der Common-Rail 3 bei einer gewünschten Rate erforderlich ist, als eine Funktion der Kraftmaschinendrehzahl NE, die durch den Kraftmaschinendrehzahlsensor 21 gemessen ist.
Insbesondere nach dem Anlaufen der Kraftmaschine 1 bestimmt die ECU 10 als den endgültigen Soll-Common-Rail-Druck PFIN einen Common-Rail-Hauptdruck PBASE, wie dieser in der Fig. 2 gezeigt ist, indem eine Common-Rail-Hauptdruck-Abbildung MPBSE1 verwendet wird, die Funktionen der Soll-Einspritzmenge QFIN, der Kraftmaschinendrehzahl NE und der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur THW darstellt. Beim Anlaufen der Kraftmaschine 1 bestimmt die ECU 10 als den endgültigen Soll-Common-Rail-Druck PFIN einen ersten Common-Rail- Anfangsdruck PSTA unter Verwendung einer ersten Common-Rail- Anfangs-Abbildung MPSTA als Funktionen der Kraftmaschinendrehzahl NE und der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur THW. Falls die Diagnoseschaltung einen Fehler des Common-Rail-Drucksensors 24 oder von deren Sensorschaltung erfasst hat, dann bestimmt die ECU 10 als den endgültigen Soll-Common-Rail-Druck PFIN den zweiten Common-Rail-Anfangsdruck PSTAPCF lediglich als eine Funktion der Kraftmaschinendrehzahl NE.
In der ECU 10 sind Abbildungswahlvorrichtungen 31 und 32 vorgesehen. Die Abbildungswahlvorrichtung 31 wählt den Common- Rail-Hauptdruck PBASE als den endgültigen Soll-Common-Rail-Druck PFIN aus, wenn eine Anlaufstatusmarke XSTART im eingeschalteten Zustand (EIN) ist und (1) anzeigt, und sie wählt alternativ den ersten Common-Rail-Anfangsdruck PSTA oder den zweiten Common- Rail-Anfangsdruck PSTAPCF aus, wenn die Anlaufstatusmarke XSTART im AUS-Zustand (AUS) ist und Null (0) anzeigt. Die Abbildungswahlvorrichtung 32 wählt den zweiten Common-Rail- Anfangsdruck PSTAPCF aus, wenn eine Common-Rail- Drucksensorfehlfunktionsmarke XLHSPC im EIN-Zustand ist (EIN) und Eins (1) anzeigt, und sie wählt alternativ den ersten Common-Rail-Anfangsdruck PSTA aus, wenn die Common-Rail- Drucksensorfehlfunktionsmarke LHSPC im AUS-Zustand ist und Null (0) anzeigt.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Flusskarte eines Progtamms oder einen Sequenz von logischen Schritten, die durch die ECU 10 durchgeführt werden, um eine Soll-Kraftstoffmenge zu bestimmen, die von der Förderpumpe 6 zu der Common-Rail 3 auszulassen ist.
Zunächst werden bei einem Schritt 1 EIN-AUS-Signale des Zündschalters und des Starterschalters des Fahrzeugs überwacht, um zu bestimmen, ob die Anlaufstatusmarke XSTART Eins (1) zeigt oder nicht, und zwar ob die Kraftmaschine 1 gestartet ist oder nicht. Falls die Antwort NEIN erhalten wird, dann schreitet die Routine zu einen Schritt 2 weiter, wie dies in der Fig. 4 dargestellt ist, wobei eine Abgabe des Common-Rail-Drucksensors 24 überwacht wird, um den gegenwärtigen Common-Rail-Druck NPC zu bestimmen. Die Routine schreitet zu einen Schritt 3 weiter, wobei der Common-Rail-Hauptdruck PBASE dadurch bestimmt wird, das die Common-Rail-Hauptdruck-Abbildung MPBSEl verwendet wird, wie dies in der Fig. 2 gezeigt ist, und zwar als Funktionen der Soll-Einspritzmenge QFIN, der Kraftmaschinendrehzahl NE und der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur THW. Die Routine schreitet zu einen Schritt 4 weiter, wobei der Common-Rail-Hauptdruck PBASE als der endgültige Soll-Common-Rail-Druck PFIN bestimmt wird.
Nachfolgend startet eine Regelung des Drucks in der Common-Rail 3 der ECU 10. Insbesondere wird die aus der Förderpumpe 6 auszulassende Kraftstoffmenge so geregelt, das der Common-Rail- Druck NPC mit dem Soll-Common-Rail-Druck PFIN übereinstimmt. Diese Regelung wird nach einem Schritt 5 durchgeführt.
Bei dem Schritt 5 wird eine Druckdifferenz ΔPC zwischen dem gegenwärtigen Common-Rail-Druck NPC und dem Soll-Common-Rail- Druck PFIN bestimmt. Die Routine schreitet zu einen Schritt 6 weiter, wobei eine rückgeführte Kraftstoffmenge als eine Funktion der Druckdifferenz ΔPC bestimmt wird. Die Routine schreitet zu einem Schritt 7 weiter, wobei eine Hauptkraftstoffmenge auf der Grundlage der Soll-Einspritzmenge QFIN und des Soll-Common-Rail-Drucks PFIN bestimmt wird. Die Routine schreitet zu einen Schritt 8 weiter, wobei eine von der Förderpumpe 6 zu der Common-Rail 3 auszulassende Kraftstoffmenge dadurch bestimmt wird, dass die Hauptmenge und die rückgeführte Menge summiert werden. Zusätzlich wird die Zeitlänge bestimmt, in der der Solenoid des Solenoidventils 7 der Förderpumpe 6 erregt wird.
Unter erneuter Bezugnahme auf die Fig. 3 schreitet die Routine dann zu einem Schritt 9 weiter, wenn bei dem Schritt 1 die Antwort JA erhalten wird, was bedeutet, das die Kraftmaschine 1 in einem Anlaufzustand ist, wobei dann bestimmt wird, ob der Common-Rail-Drucksensor 24 eine Fehlfunktion aufweist oder nicht, wobei die in der ECU 10 eingebaute Sensordiagnoseschaltung verwendet wird, und zwar wird bestimmt, ob eine Abgabe des Common-Rail-Drucksensors 24 einen Wert liefert oder nicht, der außerhalb eines Bereiches liegt, der dann zweckmäßig ist, wenn die Kraftmaschine 1 gestartet wird. Falls die Antwort NEIN erhalten wird, was bedeutet das der Common-Rail-Drucksensor 24 in Betrieb ist, dann schreitet die Routine zu einen Schritt 10 gemäß der Fig. 4 weiter, wobei eine Abgabe des Common-Rail-Drucksensors 24 dazu verwendet wird, den gegenwärtigen Common-Rail-Druck NPC zu bestimmten. Die Routine schreitet zu einen Schritt 11 weiter, wobei der erste Common- Rail-Anfangsdruck PSTA dadurch bestimmt wird, dass die erste Common-Rail-Anfangsdruck-Abbildung MPSTA verwendet wird, die in der Fig. 2 dargestellt ist, und zwar als Funktionen der Kraftmaschinendrehzahl NE und der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur THW. Die Routine schreitet zu einen Schritt 12 weiter, wobei der erste Common-Rail- Anfangsdruck PSTA als der endgültige Soll-Common-Rail-Druck PFIN bestimmt wird. Nachfolgend werden die vorstehend beschriebenen Vorgänge bei dem Schritt 5 und den folgenden Schritten durchgeführt.
Falls bei dem Schritt 9 gemäß der Fig. 3 die Antwort JA erhalten wird, was alternativ bedeutet, dass der Common-Rail-Drucksensor 24 eine Fehlfunktion aufweist, dann schreitet die Routine zu einen Schritt 13 weiter, wobei der Common-Rail-Druck NPC gleich dem Soll-Common-Rail-Druck PFIN gesetzt wird, wobei die Abgabe des Common-Rail-Drucksensors 24 nicht verwendet wird, der z. B. bei der nachfolgend durchgeführten EGR-Steuerung verwendet wird. Die Routine schreitet zu einen Schritt 14, wobei der zweite Common-Rail-Anfangsdruck dadurch bestimmt wird, dass die zweite Common-Rail-Anfangsdruck-Abbildung PSTAPCF verwendet wird, die in den Fig. 2 und 5 dargestellt ist, und zwar als eine Funktion der Kraftmaschinendrehzahl NE, die durch den Kraftmaschinendrehzahlsensor 21 gemessen ist. Die Routine schreitet zu einen Schritt 15 weiter, wobei der zweite Common- Rail-Anfangsdruck PSTAPCF als der endgültige Soll-Common-Rail- Druck PFIN bestimmt wird. Die Routine schreitet zu einen Schritt 16 weiter, bei dem die von der Förderpumpe 6 zu der Common-Rail 3 auszulassende Kraftstoffmenge auf der Grundlage des endgültigen Soll-Common-Rail-Drucks PFIN bestimmt wird, und die Zeitlänge wird bestimmt, in der der Solenoid des Solenoidventils 7 der Förderpumpe 6 zu erregen ist.
Wie dies aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, bewirkt das Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Verbesserung des Druckanstiegs in der Common-Rail 3 beim Anlaufen der Kraftmaschine 1 unter Verwendung des zweiten Common-Rail-Anfangsdruck PSTAPCF, falls die Sensordiagnoseschaltung einen Fehler beim Betritt des Common- Rail-Drucksensors 24 erfasst hat. Insbesondere wird der zweite Common-Rail-Druck PSTAPCF auf ein höheres Niveau als der erste Common-Rail-Anfangsdruck PSTA festgelegt. Die Zeitlänge, in der der Solenoid des Solenoidventils 7 der Förderpumpe 6 zu erregen ist, wird somit länger als erforderlich bestimmt, um den ersten Common-Rail-Anfangsdruck PSTA zu erzielen. Dies gleicht die rückgeführte Kraftstoffmenge aus, die bei dem Schritt 6 gemäß der Fig. 4 bestimmt ist, wodurch das Startvermögen der Kraftmaschine 1 in ähnlicher Weise wie in jenem Fall gewährleistet wird, wenn der Common-Rail-Drucksensor 24 in Betrieb ist.
Wenn der Common-Rail-Drucksensor 24 eine Fehlfunktion aufweist und die durch den Kraftmaschinendrehzahlsensor 21 gemessene Kraftmaschinendrehzahl NE niedriger ist als ein im Voraus ausgewählter erster Schwellwert n1, dann wird der zweite Common- Rail-Anfangsdruck PSTAPCF, der sehr viel größer ist als der erste Common-Rail-Anfangsdruck PSTA, der dann verwendet wird, wenn der Common-Rail-Drucksensor 24 in Betrieb ist, als der Soll-Common-Rail-Druck PFIN bestimmt, wodurch die zu der Common- Rail 3 zu fördernde Kraftstoffmenge vermehrt wird, wenn dies mit jenem Fall verglichen wird, wenn er nur unter Verwendung des ersten Common-Rail-Anfangsdrucks bestimmt wird, so dass der Druckanstieg der Common-Rail 3 verbessert ist, wie dies aus der zweiten Common-Rail-Anfangsdruck-Abbildung PSTAPCF in der Fig. 5 ersichtlich ist. Wenn die Kraftmaschinendrehzahl NE einen zweiten Schwellwert n2 überschreitet, dann wird der zweite Common-Rail-Anfangsdruck PSTAPCF im Wesentlichen gleich dem ersten Common-Rail-Anfangsdruck PSTA festgelegt und als der Soll-Common-Rail-Druck PFIN bestimmt. Dies bewirkt, dass sich beim Beenden des Anlaufvorgangs der Kraftmaschine 1 der Druck in der Common-Rail 3 dem Soll-Common-Rail-Druck PFIN annähert, der so bestimmt ist, als arbeite der Common-Rail-Drucksensor 24 normal, wodurch ein Überschwingen oder ein Unterschwingen des Drucks innerhalb der Common-Rail 3 vermieden wird, woraus eine Reduzierung des schwarzen Rauches resultiert, der in den Abgasemissionen der Kraftmaschine 1 enthalten ist.
Wenn die Kraftmaschinendrehzahl NE zwischen dem ersten und dem zweiten Schwellwert n1 und n2 liegt, dann wird der Soll-Common- Rail-Druck PFIN allmählich verringert (d. h. der zweite Common- Rail-Anfangsdruck PSTAPCF), wie dies eindeutig in der Fig. 5 gezeigt ist. Eine Steigung, durch die sich der Soll-Common-Rail- Druck PFIN verringert, ändert sich in zwei Schritten.
Insbesondere verringert sich der Soll-Common-Rail-Druck PFIN durch eine höhere Rate, bis die Kraftmaschinendrehzahl NE einen Zwischenwert zwischen dem ersten und dem zweiten Schwellwert n1 und n2 erreicht, und er verringert sich durch eine geringere Rate, bis die Kraftmaschinendrehzahl NE den zweiten Schwellwert erreicht. Dies ermöglicht einen Anstieg des Drucks in der Common-Rail 3 in ähnlicher Weise, als sei der Common-Rail- Drucksensor 24 in Betrieb, wodurch das Startvermögen der Kraftmaschine 1 gewährleistet wird, auch wenn der Common-Rail- Drucksensor 24 einen Fehler aufweist, z. B. bei Fahrzeugen, die mit einem automatischen Kraftmaschinenstartsystem ausgestattet sind.
Die Fig. 6 zeigt eine Änderung des Soll-Common-Rail-Drucks PFIN (d. h. des ersten Common-Rail-Anfangsdrucks PSTA), wenn der Common-Rail-Drucksensor 24 in Betrieb ist. Die Fig. 7 zeigt eine Änderung des Soll-Common-Rail-Drucks PFIN (d. h. des zweiten Common-Rail-Anfangsdruck SPTAPCF), wenn der Common-Rail- Drucksensor 24 einen Fehler aufweist. Wenn der Common-Rail- Drucksensor 24 einen Fehler aufweist, dann ist der Soll-Common- Rail-Druck PFIN gemäß der vorstehenden Beschreibung höher als wenn der Common-Rail-Drucksensor 24 in Betrieb ist, wodurch die bei dem Schritt 6 gemäß der Fig. 4 bestimmte rückgeführte Kraftstoffmenge kompensiert wird, so dass der Druck in der Common-Rail 3 im Wesentlichen in derselben Rate ansteigt, als sei der Common-Rail-Drucksensor 24 in Betrieb. Die Zeit Ta zwischen einem Einschalten der Kraftmaschinenstartvorrichtung und einer Beendigung des Anlaufvorgangs der Kraftmaschine ist somit sehr viel kürzer, wenn dies mit jener Zeit verglichen wird, die bei dem herkömmlichen System verstreicht, wie dies in der Beschreibungseinleitung dieser Anmeldung unter Bezugnahme auf die Fig. 8 beschrieben ist.
Der erste Common-Rail-Anfangsdruck PSTA (d. h. der Soll-Common- Rail-Druck PFIN, wenn der Common-Rail-Drucksensor 24 in Betrieb ist), wird gemäß der vorstehenden Beschreibung als Funktionen der Kraftmaschinendrehzahl NE und der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur THW bestimmt. Üblicherweise verringert sich die Drehzahl der Kraftmaschinenstartvorrichtung bei einem Spannungsabfall einer Batterie, die in dem Fahrzeug angebracht ist. Die elektrische Spannung der Batterie fällt bei einem Temperaturabfall innerhalb eines Kraftmaschinenraums ab, der die Temperatur der Kraftmaschine wiedergibt. Insbesondere hängen die Kraftmaschinendrehzahl und die Batteriespannung von der Kraftmaschinentemperatur ab. Der erste Common-Rail- Anfangsdruck PSTA kann daher als Funktion der Kraftmaschinendrehzahl oder der Batteriespannung bestimmt werden.
Der zweite Common-Rail-Anfangsdruck PSTAPCF (d. h. der Soll- Common-Rail-Druck PFIN, wenn der Common-Rail-Drucksensor 24 einen Fehler aufweist) wird gemäß der vorstehenden Beschreibung lediglich als Funktion der Kraftmaschinendrehzahl NE bestimmt, aber er kann alternativ als Funktionen der Kraftmaschinendrehzahl NE und der Batteriespannung oder der Kraftmaschinentemperatur in ähnlicher Weise aus den vorstehend beschriebenen Gründen bestimmt werden.
Der Common-Rail-Drucksensor 24 wird direkt in der Common-Rail 3 eingebaut, um den Druck des innerhalb der Common-Rail 3 gespeicherten Kraftstoffes zu messen, aber stattdessen kann ein Drucksensor in einem Kraftstoffrohr eingebaut werden, das sich von einer Tauchkolbenkammer der Förderpumpe 6 und den Einspritzvorrichtungen 2 erstreckt, um den Druck des von der Förderpumpe 6 ausgelassenen Kraftstoffes zu messen, der gleich dem Druck innerhalb der Common-Rail 3 ist.
Die Diagnoseschaltung der ECU 10 ist gemäß der vorstehenden Beschreibung so gestaltet, dass sie bestimmt, dass der Common- Rail-Drucksensor 24 oder die Sensorschaltung, die in der ECU 10 eingebaut ist und den Druck in der Common-Rail 3 unter Verwendung einer Abgabe des Common-Rail-Drucksensors 24 bestimmt, eine Fehlfunktion aufweist, wenn die Abgabe des Common-Rail-Drucksensors 24 einen Wert anzeigt, der außerhalb jenes Bereiches liegt, der beim Starten der Kraftmaschine 1 zweckmäßig ist, aber sie kann alternativ das Auftreten einer derartigen Fehlfunktion dadurch erfassen, dass überwacht wird, ob die Abgabe des Common-Rail-Drucksensors 24 entweder außerhalb einer oberen Grenze oder einer unteren Grenze des zweckmäßigen Bereiches liegt oder nicht.
Das Solenoidventil 7 ist gemäß der vorstehenden Beschreibung so gestaltet, dass es eine Durchsatzrate des von einer Tauchkolbenkammer der Förderpumpe 6 bei jedem Pumpzyklus abgebenden Kraftstoffes ändert (d. h. die Kraftstoffmenge, die bei jedem Zyklus einer Hin- und Herbewegung eines Tauchkolbens der Förderpumpe 6 ausgelassen wird), aber es kann alternativ zwischen einem Einlass der Tauchkolbenkammer der Förderpumpe 6 und einem Auslass der Speisepumpe 5 angebracht sein, um die in die Förderpumpe 6 eingesaugte Kraftstoffmenge zu ändern. In diesem Fall richtet das Solenoidventil 7 eine Verbindung zwischen der Förderpumpe 6 und der Speisepumpe 5 in einer Zeitperiode als eine Funktion einer Pulsdauer eines Antriebspulses ein, der von der ECU 10 auf einen internen Solenoiden aufgebracht wird (d. h. eine Einschaltdauer des Solenoids), wodurch die von der Förderpumpe 6 zu der Common-Rail 3 geförderte Kraftstoffmenge gesteuert wird, d. h. der Druck des in der Common-Rail 3 gespeicherten Kraftstoffes. Das Solenoidventil 7 kann so gestaltet sein, dass es eine ausgelassene Kraftstoffmenge vermehrt, wenn sich die Einschaltdauer des Solenoids verlängert, aber alternativ kann es diese verringern, wenn sich die Einschaltdauer verlängert. Das Solenoidventil 7 kann alternativ so gestaltet sein, dass es jenen Grad ändert, in dem die Speisepumpe 5 mit der Förderpumpe 6 in Verbindung ist, indem die Frequenz der Antriebspulse erhöht wird, die auf Solenoiden über einen realisierbaren Bereich des Solenoidventils 7 aufgebracht wird.
Während die vorliegende Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben ist, um ihr Verständnis zu erleichtern, sollte klar sein, dass die Erfindung in vielfältiger Weise ausgeführt werden kann, ohne das Prinzip der Erfindung zu verlassen. Daher soll die Erfindung alle möglichen Ausführungsbeispiele und Abwandlungen von den gezeigten Ausführungsbeispielen abdecken, die ausgeführt werden können, ohne dass das Prinzip der Erfindung verlassen wird, das in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Ein Kraftstoffeinspritzsammelsystem für diese Kraftmaschinen ändert eine Kraftstoffmenge, die zu einer Sammelvorrichtung oder einer Common-Rail gefördert wird, um den Druck in der Common- Rail zu regeln. Falls ein Common-Rail-Drucksensor einen Fehler aufweist, dann bestimmt das System einen zum Starten der Kraftmaschine erforderlichen Soll-Common-Rail-Druck größer als jenen Druck, der dann verwendet wird, wenn der Common-Rail- Drucksensor in Betrieb ist, wodurch eine rückgeführte Kraftstoffmenge kompensiert wird, um das Startvermögen der Kraftmaschine zu gewährleisten.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzsammelvorrichtung mit:
einer Förderpumpe, die Kraftstoff mit Druck beaufschlagt und auslässt;
einer Sammelvorrichtung, in der der von der Förderpumpe geförderte Kraftstoff gespeichert wird;
einer Einspritzvorrichtung, die mit der Sammelvorrichtung verbunden ist, um den von der Sammelvorrichtung geförderten Kraftstoff in eine Kraftmaschine einzuspritzen;
einem Kraftmaschinendrehzahlsensor zum Bestimmen einer Drehzahl der Kraftmaschine;
einem Kraftmaschinentemperatursensor zum Bestimmen einer Temperatur der Kraftmaschine;
einem Sammelvorrichtungsdruckbestimmungsabschnitt zum Bestimmen eines Druck des innerhalb der Sammelvorrichtung gespeicherten Kraftstoffes;
einer Fehlerüberwachungsschaltung zum Überwachen eines Status eines Betriebs des Sammelvorrichtungsdruckbestimmungsabschnitts zum Bestimmen, ob der Sammelvorrichtungsdruckbestimmungsabschnitt in Betrieb ist oder einen Fehler aufweist;
einer Kraftstoffauslassmengensteuerschaltung zum Steuern einer von der Förderpumpe zu der Sammelvorrichtung ausgelassenen Kraftstoffmenge in einem ersten und in einem zweiten Steuermodus, wobei der erste Steuermodus dann durchgeführt wird, wenn die Fehlerüberwachungsschaltung bestimmt, dass der Sammelvorrichtungsdruckbestimmungsabschnitt beim Anlaufvorgang der Kraftmaschine in Betrieb ist, um die von der Förderpumpe ausgelassene Kraftstoffmenge so zu steuern, dass der durch die Sammelvorrichtungsdruckbestimmungsschaltung bestimmte Druck innerhalb der Sammelvorrichtung mit einem ersten Soll-Druck übereinstimmt, der als Funktionen der durch den Kraftmaschinendrehzahlsensor bestimmten Drehzahl der Kraftmaschine und der durch den Kraftmaschinentemperatursensor bestimmten Temperatur der Kraftmaschine bestimmt ist, und wobei der zweite Steuermodus dann durchgeführt wird, wenn die Fehlerüberwachungsschaltung bestimmt, dass der Sammelvorrichtungsdruckbestimmungsabschnitt beim Anlaufvorgang der Kraftmaschine einen Fehler aufweist, um so die von der Förderpumpe ausgelassene Kraftstoffmenge so zu steuern, dass ein zweiter Soll-Druck innerhalb der Sammelvorrichtung erreicht wird, der ein höheres Niveau als der erste Soll-Druck aufweist.

2. Kraftstoffeinspritzsammelvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Förderpumpe mit einem Auslassmengensteuersolenoidventil ausgestattet ist, das die von der Förderpumpe zu der Sammelvorrichtung ausgelassene Kraftstoffmenge bei einer Verlängerung jenes Zeitraums vermehrt, in dem ein Solenoid des Auslassmengensteuersolenoidventils erregt wird, und wobei die Kraftstoffauslassmengensteuerschaltung jenen Zeitraum steuert, in dem der Solenoid erregt wird, und zwar als Funktion von dem ersten und dem zweiten Soll-Druck.

3. Kraftstoffeinspritzsammelvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Solldruck so bestimmt ist, dass er größer als der erste Solldruck ist, wenn durch den Kraftmaschinendrehzahlsensor bestimmte Drehzahl der Kraftmaschine niedrig ist, und wobei er sich dem ersten Solldruck annähert, wenn sich die Drehzahl der Kraftmaschine erhöht.