DE112019005129T5

DE112019005129T5 - Steuerungsvorrichtung für Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE112019005129T5
Application number: DE112019005129.6T
Authority: DE
Inventors: Eiichirou OOHATA
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2018-11-29
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2021-07-01
Also published as: JPWO2020110555A1; US20220003185A1; US11371459B2; WO2020110555A1; JP7212064B2

Abstract

Zur zweckmäßigen Regulierung eines Drucks eines Kraftstoffs entsprechend einer Ventilschließkraft eines Kraftstoffeinspritzventils. Zu diesem Zweck umfasst eine Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eine Kraftstoffdrucksteuereinheit, die einen Druck eines Kraftstoffs regelt, der zu einem Kraftstoffeinspritzventil geführt wird, das den Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine einspritzt. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst eine Düsennadel 1346, die ein Ventilkörper ist, eine Magnetspule 1353, die eine Ansteuerungseinheit zum Ansteuern der Düsennadel 1346 ist, und einen Düsenkörper 1345, in dem ein Kraftstoffeinspritzloch ausgebildet ist, das entsprechend der Ansteuerung der Düsennadel 1346 geöffnet und geschlossen wird. An der Brennkraftmaschine ist ein Zylinderdrucksensor angebracht, der einen Zylinderinnendruck erfasst. Die Kraftstoffdrucksteuereinheit regelt den Druck des Kraftstoffs auf Grundlage einer Druckdifferenz ΔP zwischen dem Zylinderinnendruck, der vom Zylinderdrucksensor erfasst wird, bevor die Düsennadel 1346 von einem Sitzbereich des Düsenkörpers 1345, der ein Ventilsitz ist, getrennt ist, und dem Zylinderinnendruck, der vom Zylinderdrucksensor erfasst wird, wenn die Düsennadel 1346 vom Sitzbereich des Düsenkörpers 1345 getrennt ist.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine.
Technischer Hintergrund
Zur Verbesserung der Kraftstoffeffizienz von Fahrzeugen in den letzten Jahren ist eine Senkung des Leistungsverbrauchs der Fahrzeuge notwendig. Eine Möglichkeit besteht darin, einen Druck eines von einem Kraftstoffbehälter zu einem Kraftstoffeinspritzventil gesendeten Kraftstoffs zu reduzieren. Das heißt, eine Ventilschließkraft des Kraftstoffeinspritzventils bestimmt sich durch die Summe aus einer elastischen Kraft eines elastischen Körpers wie einer Feder, die einen Ventilkörper des Kraftstoffeinspritzventils in einer Ventilschließrichtung vorspannt, und dem Druck des Kraftstoffs. Wird der Druck des Kraftstoffs reduziert, kann dementsprechend die Antriebsleistung des Kraftstoffeinspritzventils reduziert werden, was den Leistungsverbrauch wirksam reduziert. Zudem können durch die Reduzierung der Ventilschließkraft des Kraftstoffeinspritzventils auch ein Zulaufdruck oder eine Zulaufreibung einer Kraftstoffpumpe, die Kraftstoff vom Kraftstofftank zum Kraftstoffeinspritzventil fördert, und ein zum Zeitpunkt des Ventilschließens erzeugtes Aufsetzgeräusch reduziert werden.
Wird jedoch der Druck des Kraftstoffs zu stark reduziert, nimmt die Öldichtigkeit des Kraftstoffeinspritzventils ab und lässt mögliche Kraftstoffleckagen befürchten.
Deshalb ist es notwendig, den Druck des Kraftstoffs entsprechend der Ventilschließkraft zweckmäßig zu regulieren, so dass die Ventilschließkraft eine Ventilschließkraft, über welche die Öldichtigkeit des Kraftstoffeinspritzventils sichergestellt werden kann, nicht unterschreitet.
Aus PTL 1 ist eine Reduzierung eines Ansteuerungsstroms beim Öffnen und Schließen eines Kraftstoffeinspritzventils bekannt. PTL 1 offenbart ein Verfahren zur Erfassung einer Kollision eines beweglichen Kerns, der beim Öffnen und Schließen des Kraftstoffeinspritzventils angesteuert wird, durch einen Zylinderinnendrucksensor, der einen Druck in einem Zylinder, in dem das Kraftstoffeinspritzventil eingebaut ist, erfasst, und zur Reduzierung eines Ansteuerungsstroms entsprechend einem Erfassungsergebnis.
Liste der Anführungen
Patentliteratur
PTL 1: JP 2016-217180 A
Kurzdarstellung der Erfindung
Technische Aufgabe
Gemäß dem in PTL 1 offenbarten Verfahren ist es möglich, das Öffnen oder Schließen des Kraftstoffeinspritzventils zu detektieren. Es ist jedoch nicht möglich, einen Druck eines Kraftstoffs entsprechend einer Ventilschließkraft des Kraftstoffeinspritzventils zweckmäßig zu regulieren.
Die vorliegende Erfindung erfolgt deshalb unter Berücksichtigung der oben erwähnten Aufgaben und ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Drucks des Kraftstoffs entsprechend der Ventilschließkraft des Kraftstoffeinspritzventils zweckmäßig zu regulieren.
Technische Lösung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bereitgestellt, die umfasst: eine Kraftstoffdrucksteuereinheit, die einen Druck eines Kraftstoffs regelt, der zu einem Kraftstoffeinspritzventil geführt wird, das den Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine einspritzt, wobei das Kraftstoffeinspritzventil einen Ventilkörper, eine Ansteuerungseinheit, die den Ventilkörper ansteuert, und ein Kraftstoffeinspritzloch, das entsprechend der Ansteuerung des Ventilkörpers geöffnet oder geschlossen wird, aufweist, ein Zylinderdrucksensor, der einen Zylinderinnendruck erfasst, der ein Druck in einem Brennraum der Brennkraftmaschine ist, an der Brennkraftmaschine angebracht ist, und die Kraftstoffdrucksteuereinheit anhand einer Druckdifferenz zwischen dem Zylinderinnendruck, der vom Zylinderdrucksensor erfasst wird, bevor der Ventilkörper von einem Ventilsitz getrennt ist, und dem Zylinderinnendruck, der vom Zylinderdrucksensor erfasst wird, wenn der Ventilkörper vom Ventilsitz getrennt ist, den Druck des Kraftstoffs regelt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Druck eines Kraftstoffs entsprechend einer Ventilschließkraft eines Kraftstoffeinspritzventils zweckmäßig reguliert werden.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht zur Darstellung der Hauptausgestaltungen einer Brennkraftmaschine und einer Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform.
2 ist ein Funktionsblockschaltbild zur Darstellung einer funktionalen Ausgestaltung der Steuerungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform.
3 ist eine Ansicht zur schematischen Darstellung einer Hauptausgestaltung einer Brennkraftmaschine, bei der die Steuerungsvorrichtung angewendet wird.
4 ist eine Draufsicht einer Anordnung von Zylindern.
5 ist eine Ansicht zur Darstellung einer Druckbeaufschlagungspumpe.
6 ist ein Beispiel einer Kurvenform eines von einem Zylinderdrucksensor erfassten Zylinderinnendrucks.
7 ist ein Beispiel der Kurvenform des vom Zylinderdrucksensor erfassten Zylinderinnendrucks.
8 ist eine Querschnittsansicht eines Kraftstoffeinspritzventils und des Zylinderdrucksensors.
9 ist eine Ansicht zur Darstellung eines Beispiels von Kurvenformen eines Ventilöffnungssteuersignals und eines Ausgangssignals des Zylinderdrucksensors.
10 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Verfahrens zur Steuerung eines Kraftstoffdrucks gemäß der Ausführungsform.
11 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Zustands geringen Kraftstoffdruckbedarfs.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Steuerungsvorrichtung 1 beschrieben, bei der es sich um eine Betriebsart einer Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt. In dieser Ausführungsform wird beispielhaft der Fall beschrieben, dass die Steuerungsvorrichtung 1 eine 4-Zylinder-Brennkraftmaschine 100 steuert.
Nachfolgend wird in der Ausführungsform eine Kombination einiger oder sämtlicher Ausgestaltungen der Brennkraftmaschine 100 und einiger oder sämtlicher Ausgestaltungen der Steuerungsvorrichtung 1 als Steuerungsvorrichtung 1 der Brennkraftmaschine 100 bezeichnet.
Brennkraftmaschine
1 ist eine Ansicht zur Darstellung von Hauptausgestaltungen der Brennkraftmaschine 100 und der die Brennkraftmaschine 100 steuernden Steuerungsvorrichtung 1.
In der Brennkraftmaschine 100 strömt von draußen angesaugte Luft durch einen Luftfilter 110, ein Ansaugrohr 111 und ein Ansaugsammelrohr 112 und strömt in jeden Zylinder 150 ein. Eine in den jeweiligen Zylinder 150 einströmende Luftmenge wird durch ein Drosselventil 113 reguliert und die durch das Drosselventil 113 regulierte Luftmenge wird von einem Durchflussmengensensor 114 gemessen. Darüber hinaus wird von einem im Ansaugsammelrohr 112 vorgesehenen Ansaugdrucksensor 116 (siehe 3) ein Druck der in jeden Zylinder 150 einströmenden Luft gemessen.
Das Drosselventil 113 ist mit einem Drosselöffnungssensor 113a versehen, der eine Öffnung einer Drosselklappe erfasst. Die vom Drosselöffnungssensor 113a erfasste Öffnungsinformation des Drosselventils 113 wird an die Steuerungsvorrichtung (Elektronische Steuereinheit: ECU) 1 ausgegeben.
Als Drosselventil 113 wird ein elektromotorisch gestelltes elektronisches Drosselventil verwendet. Es kann jedoch ein beliebiges Ventil verwendet werden, so lange eine Luftdurchflussmenge zweckmäßig reguliert werden kann.
Eine Temperatur eines in jeden Zylinder 150 einströmenden Gases wird durch einen Ansauglufttemperatursensor 115 erfasst.
Ein Kurbelwinkelsensor 121 ist radial außerhalb eines an einer Kurbelwelle 123 befestigten Zahnkranzes 120 vorgesehen. Der Kurbelwinkelsensor 121 erfasst einen Drehwinkel der Kurbelwelle 123. In der Ausführungsform erfasst der Kurbelwinkelsensor 121 den Drehwinkel der Kurbelwelle 123 beispielsweise alle 10° und jeden Verbrennungszyklus.
Ein Wassertemperatursensor 122 ist in einem Wassermantel (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine 100 vorgesehen. Der Wassertemperatursensor 122 erfasst eine Temperatur des Kühlwassers der Brennkraftmaschine 100.
Das Fahrzeug umfasst zudem einen Fahrpedalstellungssensor (APS) 126, der einen Auslenkungsbetrag (Betätigungsbetrag) eines Fahrpedals 125 erfasst. Der Fahrpedalstellungssensor 126 erfasst ein vom Fahrer angefordertes Drehmoment. Das vom Fahrpedalstellungssensor 126 erfasste geforderte Drehmoment des Fahrers wird an die später noch beschriebene Steuerungsvorrichtung 1 ausgegeben. Die Steuerungsvorrichtung 1 steuert das Drosselventil 113 auf Grundlage dieses angeforderten Drehmoments an.
Ein in einem Kraftstofftank 130 gespeicherter Kraftstoff wird von einer Förderpumpe 131 angesaugt und geht dann durch eine Kraftstoffleitung 133 und wird zu einer Druckbeaufschlagungspumpe 132 geleitet. Die Druckbeaufschlagungspumpe 132 beaufschlagt den von der Förderpumpe 131 zugeführten Kraftstoff, um den Kraftstoffdruck auf einen vorherbestimmten Kraftstoffdruck zu regulieren, und sendet den Kraftstoff über die Kraftstoffleitung 133 an ein in jedem Zylinder 150 eingebautes Kraftstoffeinspritzventil (Injektor) 134. Infolge der Druckverstellung durch die Druckbeaufschlagungspumpe 132 wird ein überschüssiger Kraftstoff über eine Rücklaufleitung (nicht dargestellt) zum Kraftstofftank 130 zurückgeführt.
Das Kraftstoffeinspritzventil 134 spritzt den durch die Druckbeaufschlagungspumpe 132 beaufschlagten Kraftstoff in jeden Zylinder 150 ein. Das Kraftstoffeinspritzventil 134 ist in 1 zwar am Ansaugsammelrohr 112 angebracht, aber in Wirklichkeit ist das Kraftstoffeinspritzventil 134 an einem Zylinderkopf 180 der Brennkraftmaschine 100 angebracht, so dass der Kraftstoff in den Zylinder 150 eingespritzt werden kann. Die Kraftstoffleitung 133 zwischen der Druckbeaufschlagungspumpe 132 und dem Kraftstoffeinspritzventil 134 ist mit einem Kraftstoffdrucksensor 135 versehen (siehe 5), der einen Einspritzdruck des Kraftstoffs am Kraftstoffeinspritzventil 134 misst.
Ein Zylinderdrucksensor (CPS, auch bezeichnet als Zylinderinnendrucksensor) 140 ist in jedem Zylinder 150 der Brennkraftmaschine 100 vorgesehen. Der Zylinderdrucksensor 140 erfasst einen Druck (Verbrennungsdruck) im Zylinder 150. In der Ausführungsform ist der Zylinderdrucksensor 140 an einer Spitze des Kraftstoffeinspritzventils 134 vorgesehen.
Der Zylinderdrucksensor 140 ist ein Sensor vom Typ Vibrationsdetektor, der den Verbrennungsdruck erfasst, indem er eine mechanische Schwingung der Brennkraftmaschine 100 misst. In der Ausführungsform ist der Zylinderdrucksensor 140 ein resonanzfreier Schwingungserfassungssensor und kann Schwingungen der Brennkraftmaschine 100 über ein breites Frequenzband erkennen.
An jedem Zylinder 150 ist ein Abgassammelrohr 160 angebracht, das nach der Verbrennung ein Gas (Abgas) aus dem Zylinder 150 herausführt. Auf einer Abgasseite des Abgassammelrohrs 160 ist ein Dreiwegekatalysator 161 vorgesehen und aus dem Zylinder 150 wird Abgas zum Abgassammelrohr 160 ausgetragen. Das Abgas gelangt durch das Abgassammelrohr 160, wird vom Dreiwegekatalysator 161 gereinigt und wird dann in die Atmosphäre ausgetragen.
Ein anströmseitig vorgeschalteter Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 162 und ein Abgastemperatursensor 164 sind auf einer Anströmseite des Dreiwegekatalysators 161 vorgesehen. Der anströmseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 162 erfasst kontinuierlich ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines aus jedem Zylinder 150 ausgetragenen Abgases. Der Abgastemperatursensor 164 misst eine Temperatur des aus dem Zylinder 150 ausgetragenen Abgases.
Darüber hinaus ist ein abströmseitig nachgeschalteter Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 163 auf einer Abströmseite des Dreiwegekatalysators 161 vorgesehen. Der abströmseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 163 gibt im Nahbereich eines theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ein schalterähnliches Detektionssignal aus. Der abströmseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 163 ist in der Ausführungsform zum Beispiel ein O₂-Sensor.
Zudem ist eine Zündkerze 200 in einem oberen Teilbereich jedes Zylinders 150 vorgesehen. Aufgrund der Entladung (Zündung) der Zündkerze 200 wird in einem Gemisch aus Luft und Kraftstoff ein Funken im Zylinder 150 gezündet, es erfolgt eine Explosion im Zylinder 150, und ein Kolben 170 wird nach unten gedrückt. Wenn der Kolben 170 nach unten gedrückt wird, dreht sich die Kurbelwelle 123.
Eine Zündspule 300, die eine an die Zündkerze 200 geführte elektrische Energie (Spannung) erzeugt, ist mit der Zündkerze 200 verbunden. Die Entladung wird zwischen einer mittleren Elektrode und einer äußeren Elektrode der Zündkerze 200 durch eine in der Zündspule 300 generierte Spannung erzeugt.
Ausgangssignale aus verschiedenen oben beschriebenen Sensoren, wie dem Drosselöffnungssensor 113a, dem Durchflussmengensensor 114, dem Kurbelwinkelsensor 121, dem Fahrpedalstellungssensor 126, dem Wassertemperatursensor 122, dem Kraftstoffdrucksensor 135, dem Zylinderdrucksensor 140 oder dergleichen, werden an die Steuerungsvorrichtung 1 ausgegeben. Die Steuerungsvorrichtung 1 erfasst einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 100 auf Grundlage der Ausgangssignale der verschiedenen Sensoren und steuert eine in den Zylinder 150 gesendete Luftmenge (Sollluftmenge), eine Kraftstoffeinspritzmenge, einen Zündzeitpunkt der Zündkerze 200, einen Betrag der Druckbeaufschlagung eines Kraftstoffs durch die Druckbeaufschlagungspumpe 132, oder dergleichen.
Die von der Steuerungsvorrichtung 1 berechnete Sollluftmenge wird ausgehend von der Drosselöffnung (Solldrosselöffnung) in ein elektronisches Drosselansteuerungssignal umgewandelt und an einen elektrischen Motor (nicht dargestellt) ausgegeben, der das Drosselventil 113 stellt. Zudem wird der von der Steuerungsvorrichtung 1 berechnete Zündzeitpunkt als ein in einen Erregungsstartwinkel und einen Erregungswinkel umgewandeltes Zündsignal an die Zündspule 300 ausgegeben, und auf Grundlage des Zündsignals wird der Kraftstoff durch die Zündkerze 200 entladen (gezündet).
Hardware-Ausgestaltung der Steuerungsvorrichtung
Als nächstes wird eine Gesamtausgestaltung der Hardware der Steuerungsvorrichtung 1 beschrieben.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Steuerungsvorrichtung 1 eine analoge Eingangseinheit 10, eine digitale Eingangseinheit 20, einen Analog-Digital-(A/D)-Wandler 30, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 40 und eine Mikroprozessoreinheit (MPU) 50, einen Festwertspeicher (ROM) 60, einen Eingabe/Ausgabe-(I/O)-Port 70 und eine Ausgangsschaltung 80.
Analoge Ausgangssignale von verschiedenen Sensoren, wie dem Drosselöffnungssensor 113a, dem Durchflussmengensensor 114, dem Fahrpedalstellungssensor 126, dem anströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 162, dem abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 163, dem Zylinderdrucksensor 140, dem Wassertemperatursensor 122 und dem Kraftstoffdrucksensor 135, werden in die analoge Eingangseinheit 10 eingegeben.
Der A/D-Wandler 30 ist mit der analogen Eingangseinheit 10 verbunden. Die in die analoge Eingangseinheit 10 eingegebenen analogen Ausgangssignale der verschiedenen Sensoren werden einer Signalverarbeitung wie einer Entrauschung unterzogen, durch den A/D-Wandler 30 in digitale Signale umgewandelt und im RAM 40 gespeichert.
Das digitale Ausgangssignal vom Kurbelwinkelsensor 121 wird in die digitale Eingangseinheit 20 eingegeben.
Ein I/O-Port 70 ist mit der digitalen Eingangseinheit 20 verbunden, und das in die digitale Eingangseinheit 20 eingegebene digitale Ausgangssignal wird über den I/O-Port 70 im RAM 40 gespeichert.
Jedes im RAM 40 gespeicherte Ausgangssignal wird von der MPU 50 arithmetisch verarbeitet.
Die MPU 50 führt ein im ROM 60 gespeichertes Steuerprogramm (nicht dargestellt) aus, um das im RAM 40 gespeicherte Ausgangssignal entsprechend einem Steuerprogramm arithmetisch zu verarbeiten. Die MPU 50 berechnet eine Steuerwert, der einen Betätigungsbetrag jedes die Brennkraftmaschine 100 entsprechend dem Steuerprogramm ansteuernden Aktors (zum Beispiel des Drosselventils 113, der Druckbeaufschlagungspumpe 132, der Zündkerze 200 und so weiter) definiert, und speichert den Steuerwert temporär im RAM 40.
Der Steuerwert, der im RAM 40 gespeichert ist und den Betätigungsbetrag des Aktors definiert, wird über den I/O-Port 70 an die Ausgangsschaltung 80 ausgegeben.
Jede Funktion einer Kraftstoffeinspritzsteuereinheit 82 (siehe 2), die das Kraftstoffeinspritzventil 134 steuert, einer Zündsteuereinheit 83 (siehe 2), die eine an die Zündkerze 200 angelegte Spannung steuert, und einer Kraftstoffdrucksteuereinheit 90 (siehe 2), welche die Druckbeaufschlagungspumpe 132 steuert, ist in der Ausgangsschaltung 80 vorgesehen.
Funktionsblock der Steuerungsvorrichtung
Nun wird eine funktionale Ausgestaltung der Steuerungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform beschrieben.
2 ist ein Funktionsblockschaltbild zur Darstellung der funktionalen Ausgestaltung der Steuerungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform.
Zum Beispiel wird jede Funktion der Steuerungsvorrichtung 1 durch die Ausgangsschaltung 50 realisiert, wenn die MPU 50 das im ROM 60 gespeicherte Steuerprogramm ausführt.
Wie in 2 dargestellt, umfasst die Ausgangsschaltung 80 der Steuerungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform eine Gesamtsteuereinheit 81, die Kraftstoffeinspritzsteuereinheit 82, die Zündsteuereinheit 83 und die Kraftstoffdrucksteuereinheit 90.
Die Gesamtsteuereinheit 81 ist mit dem Fahrpedalstellungssensor 126 und dem Zylinderdrucksensor 140 (CPS) verbunden und empfängt ein angefordertes Drehmoment (Beschleunigungssignal S1) vom Fahrpedalstellungssensor 126 und ein Ausgangssignal S2 vom Zylinderdrucksensor 140.
Die Gesamtsteuereinheit 81 steuert die Kraftstoffeinspritzsteuereinheit 82, die Zündsteuereinheit 83 und die Kraftstoffdrucksteuereinheit 90 als Ganzes auf Grundlage des angeforderten Drehmoments (Beschleunigungssignal S1) vom Fahrpedalstellungssensor 126 und des Ausgangssignals S2 vom Zylinderdrucksensor 140.
In der Ausführungsform werden mindestens Informationen über den Verbrennungsdruck (Schwingung: Ausgangssignal S2) aus dem Zylinderdrucksensor 140 in die Gesamtsteuereinheit 81 eingegeben und die Gesamtsteuereinheit 81 erfasst auf Grundlage dieser Informationen den Verbrennungsdruck oder ein Klopfereignis.
Die Kraftstoffeinspritzsteuereinheit 82 ist verbunden mit einer Zylinderbestimmungseinheit 84, die jeden Zylinder 150 der Brennkraftmaschine 100 bestimmt, einer Winkelinformationserzeugungseinheit 85, die einen Kurbelwinkel der Kurbelwelle 123 misst, und einer Drehzahlinformationserzeugungseinheit 86, die eine Motordrehzahl misst, und empfängt Zylinderunterscheidungsinformationen S3 von der Zylinderbestimmungseinheit 84, Kurbelwinkelinformationen S4 von der Winkelinformationserzeugungseinheit 85 und Motordrehzahlinformationen S5 von der Drehzahlinformationserzeugungseinheit 86.
Die Kraftstoffeinspritzsteuereinheit 82 ist ferner verbunden mit einer Ansaugmengenmesseinheit 87, die eine Ansaugmenge der in den Zylinder 150 gesaugten Luft misst, einer Lastinformationserzeugungseinheit 88, die eine Motorlast misst, und einer Wassertemperaturmesseinheit 89, die eine Temperatur von Motorkühlwasser misst, und empfängt Ansaugluftmengeninformationen S6 von der Ansaugmengenmesseinheit 87, Motorlastinformationen S7 von der Lastinformationserzeugungseinheit 88 und Kühlwassertemperaturinformationen S8 von der Wassertemperaturmesseinheit 89.
Die Kraftstoffeinspritzsteuereinheit 82 berechnet auf Grundlage der empfangenen Informationen eine Einspritzmenge und Einspritzzeit des aus dem Kraftstoffeinspritzventil 134 einzuspritzenden Kraftstoffs und gibt ein Ventilöffnungssteuersignal S9 aus, um das Kraftstoffeinspritzventil 134 auf Grundlage der berechneten Kraftstoffeinspritzmenge und Einspritzzeit zu steuern.
Außer mit der Gesamtsteuereinheit 81 ist die Zündsteuereinheit 83 mit der Zylinderbestimmungseinheit 84, der Winkelinformationserzeugungseinheit 85, der Drehzahlinformationserzeugungseinheit 86, der Lastinformationserzeugungseinheit 88 und der Wassertemperaturmesseinheit 89 verbunden und empfängt von diesen die jeweiligen Informationen.
Die Zündsteuereinheit 83 berechnet auf Grundlage der empfangenen Informationen eine Strommenge (Erregungswinkel) zur Erregung einer Primärspule (nicht dargestellt) der Zündspule 300, eine Startzeit der Erregung und einen Zeitpunkt (Zündzeit), an dem der Strom für die Erregung der Primärspule abgeschaltet wird.
Die Zündsteuereinheit 83 gibt auf Grundlage des berechneten Erregungswinkels, der berechneten Erregungsstartzeit und der berechneten Zündzeit ein Zündsignal SA an die Primärspule der Zündspule 300 aus, um über die Zündkerze 200 eine Entladungssteuerung (Zündsteuerung) durchzuführen.
Zudem werden Verbrennungsdruckinformationen (Zylinderinnendruckinformationen) und Klopfinformationen aus der Gesamtsteuereinheit 81 in die Zündsteuereinheit 83 eingegeben.
Die Zündsteuereinheit 83 berechnet auf Grundlage der Verbrennungsdruckinformationen einen Korrekturwert des Zündzeitpunkts per MBT-Steuerung und berechnet auf Grundlage der Klopfinformationen einen Korrekturwert des Spätverstellungswinkels. Die Zündsteuereinheit 83 führt bei Eintreten eines Klopfereignisses auf Grundlage dieser Berechnungsergebnisse eine MBT-Steuerung (kleinste Vorzündung für bestes Drehmoment / Minimum advance for the Best Torque) oder eine Spätverstellungswinkelsteuerung aus.
Die Kraftstoffdrucksteuereinheit 90 ist außer mit der Gesamtsteuereinheit 81 mit einer Kraftstoffdruckmesseinheit 91 verbunden, die den Kraftstoffdruck misst, und empfängt die Verbrennungsdruckinformationen (Zylinderinnendruckinformationen) von der Gesamtsteuereinheit 81 und Kraftstoffdruckinformationen S10 von der Kraftstoffdruckmesseinheit 91.
Die Kraftstoffdrucksteuereinheit 90 berechnet auf Grundlage der jeweiligen empfangenen Informationen den Druck des aus dem Kraftstoffeinspritzventil 134 eingespritzten Kraftstoffs und gibt Kraftstoffdrucksteuerungsinformationen S11 an die Druckbeaufschlagungspumpe 132 aus, um den Druck des zum Kraftstoffeinspritzventil 134 geführten Kraftstoffs zu steuern.
Zudem wird der von der Kraftstoffdrucksteuereinheit 90 berechnete Druck des Kraftstoffs an die Kraftstoffeinspritzsteuereinheit 82 ausgegeben. Ein von der Kraftstoffdrucksteuereinheit 90 an die Kraftstoffeinspritzsteuereinheit 82 ausgegebenes Berechnungsergebnis des Kraftstoffdrucks wird zur Ansteuerung des Kraftstoffeinspritzventils 134 in der Kraftstoffeinspritzsteuereinheit 82 verwendet.
Hauptausgestaltungen der Brennkraftmaschine
Nun folgt die Beschreibung einer Hauptausgestaltung der Brennkraftmaschine 100, bei der die Steuerungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform angewendet wird. Die Brennkraftmaschine 100 ist zum Beispiel ein Benzinmotor für Fahrzeuge mit zylinderinterner Einspritzung.
3 ist eine schematische Darstellung der Hauptausgestaltung der Brennkraftmaschine 100, bei der die Steuerungsvorrichtung 1 angewendet wird. 4 ist eine Draufsicht zur Darstellung einer Anordnung des jeweiligen Zylinders 150.
Bezug nehmend auf 3 wird beispielhaft ein Fall beschrieben, in dem die Brennkraftmaschine 100 der Ausführungsform ein 4-Zylinder-Benzinreihenmotor für ein Fahrzeug ist, bei dem die Verbrennung durch Fremdzündung realisiert wird.
Wie in 3 und 4 veranschaulicht, sind in der Brennkraftmaschine 100 ein erster Zylinder 151, ein zweiter Zylinder 152, ein dritter Zylinder 153 und ein vierter Zylinder 154 in Reihe mit einem Zylinderblock (nicht dargestellt) vorgesehen. Der erste Zylinder 151 bis vierte Zylinder 154 werden im Folgenden, wenn nicht besonders unterschieden, vereinfacht als Zylinder 150 bezeichnet.
Wie in 3 und 4 dargestellt, sind die Zündkerze 200 und der Zylinderdrucksensor 140 an der Innenseite des Brennraums 150a jedes Zylinders 150 angebracht. Im Brennraum 150a jedes Zylinders 150 weist der Drehwinkel der Kurbelwelle 123 einen Zyklus von 180° auf und Zündung beziehungsweise Verbrennung werden durch die Zündkerze 200 ausgeführt. Wenn die Brennkraftmaschine 100 eine Vierzylinderreihe aufweist, wird die Verbrennung in jedem Zylinder 150 in der Reihenfolge erster Zylinder 151, dritter Zylinder 153, vierter Zylinder 154 und zweiter Zylinder 152 ausgeführt.
Wie in 3 dargestellt, ist oberhalb von jedem Zylinder 150 ein Zylinderkopf 180 vorgesehen. Eine Einlassnockenwelle 5a, die ein Einlassventil 6a betätigt, das die Ansaugung des Luft-Kraftstoff-Gemischs (Gemisch von Luft und Kraftstoff) in den Zylinder 150 reguliert, und eine Auslassnockenwelle 5b, die ein Auslassventil 6b betätigt, das den Ausstoß eines Abgases aus dem Inneren des Zylinders 150 reguliert, sind im Zylinderkopf 180 vorgesehen.
Wie in 3 dargestellt, wird ein von der Druckbeaufschlagungspumpe 132 beaufschlagter Hochdruck-Kraftstoff über die Kraftstoffleitung 133 zu dem an jedem Zylinder 150 angebrachten Kraftstoffeinspritzventil 134 geführt und wird aus dem Kraftstoffeinspritzventil 134 in jeden Zylinder 150 eingespritzt.
Druckbeaufsch lagungspum pe
Nun wird die Druckbeaufschlagungspumpe 132 beschrieben, die einen Hochdruck-Kraftstoff zum Kraftstoffeinspritzventil 134 führt.
5 ist eine Ansicht zur Darstellung der Druckbeaufschlagungspumpe 132.
Wie in 5 dargestellt, ist die Druckbeaufschlagungspumpe 132 über die Kraftstoffleitung 133 mit der im Kraftstofftank 130 eingebauten Förderpumpe 131 beziehungsweise dem Kraftstoffeinspritzventil 134 verbunden. Die Druckbeaufschlagungspumpe 132 ist mit einem Pumpensteuernocken 500 verbunden, der in Verbindung mit der Kurbelwelle 123 der Brennkraftmaschine 100 drehend angetrieben wird, und wird durch den Drehantrieb des Pumpensteuernockens 500 angesteuert. Im Ergebnis wird ein von der Förderpumpe 131 zugeführter Niederdruck-Kraftstoff mit Druck beaufschlagt und nach der Druckbeaufschlagung wird ein Hochdruck-Kraftstoff zum Kraftstoffeinspritzventil 134 gesendet.
Die Druckbeaufschlagungspumpe 132 weist ein Saugventil 1321, eine Druckbeaufschlagungskammer 1322, einen Plungerkolben 1323, einen Stößel 1324, eine Druckfeder 1325 und ein Austragsventil 1326 auf. Der Plungerkolben 1323 wird durch eine elastische Kraft der Druckfeder 1325 über den Stößel 1324 gegen den Pumpensteuernocken 500 gepresst. Der Pumpensteuernocken 500 hat in Querschnittsansicht eine viereckige Form und wird im Zusammenhang mit der Kurbelwelle 123 der Brennkraftmaschine 100 drehend angetrieben. Ein Volumen der Druckbeaufschlagungskammer 1322 verändert sich, wenn der Plungerkolben 1323 entsprechend dem Drehantrieb des Pumpensteuernockens 500 auf und ab bewegt wird.
Der durch die Förderpumpe 131 aus dem Kraftstofftank 130 gesaugte Kraftstoff wird über einen in 5 mit Pfeilen dargestellten Pfad zur Druckbeaufschlagungspumpe 132 geführt. Die Druckbeaufschlagungspumpe 132 öffnet das Saugventil 1321, um den Kraftstoff in die Druckbeaufschlagungskammer 1322 einzuführen, und schließt dann das Saugventil 1321 zu einem vorherbestimmten Zeitpunkt. In diesem Zustand wird der Plungerkolben 1323 entsprechend dem Drehantrieb des Pumpensteuernockens 500 angehoben, das Volumen der Druckbeaufschlagungskammer 1322 nimmt ab und damit erhöht sich der Kraftstoffdruck in der Druckbeaufschlagungskammer 1322.
Die Druckbeaufschlagungspumpe 132 öffnet das Austragsventil 1326 zu einem Zeitpunkt, an dem die Druckbeaufschlagungskammer 1322 einen vorherbestimmten Sollwert erreicht. Dementsprechend wird der durch die Druckbeaufschlagungspumpe 132 beaufschlagte Hochdruck-Kraftstoff zur Kraftstoffleitung 133 auf der Seite des Kraftstoffeinspritzventils 134 gesendet und über eine gemeinsame Druckleitung 1331, an der die mehreren Kraftstoffeinspritzventile 134 angebracht sind, zu jedem Kraftstoffeinspritzventil 134 geführt.
Ein Druckbeaufschlagungsschritt der Druckbeaufschlagungspumpe 132 ist ein Prozess ab dem Schließen des Saugventils 1311 bis zum Öffnen des Austragsventils 1326. Während dieses Zeitraums ist ein Antriebsdrehmoment des Pumpensteuernockens 500 erforderlich, um durch den Drehantrieb des Pumpensteuernockens 500 den Plungerkolben 1323 anzuheben. Da der Pumpensteuernocken 500 mit der Kurbelwelle 123 der Brennkraftmaschine 100 verriegelt ist, wird aus dem Antriebsdrehmoment des Pumpensteuernockens 500 für die Betätigung der Druckbeaufschlagungspumpe 132 eine Reaktionskraft gegen ein durch die Verbrennung der Brennkraftmaschine 100 erzeugtes Verbrennungsdrehmoment (Motordrehmoment). Die Summe aus Antriebsdrehmoment des Pumpensteuernockens 500 und Verbrennungsdrehmoment wird als Motordrehmoment der Brennkraftmaschine 100 nach draußen abgegeben.
In der Ausführungsform hier dreht sich der Pumpensteuernocken 500 jeweils ein Mal (360°), wenn sich die Kurbelwelle 123 zwei Mal (720°) dreht. Also jedes Mal, wenn die Kurbelwelle 123 eine halbe Drehung (180°) vollführt, wirkt das Antriebsdrehmoment des Pumpensteuernockens 500 als Last auf die Kurbelwelle 123.
In der Ausführungsform weist der Pumpensteuernocken 500 in Querschnittsansicht eine grundlegend rechtwinklige Form auf, jedoch kann die Form des Pumpensteuernockens 500 entsprechend der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine 100 zweckmäßig bestimmt werden. In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die Anzahl der Eckpunkte (zum Beispiel vier Eckpunkte eines Vierecks) des Pumpensteuernockens 500 gleich der Anzahl der Zylinder ist. Im Falle einer 6-Zylinder-Brennkraftmaschine können zum Beispiel zwei dreieckig geformte Pumpensteuernocken 500 verwendet werden und die Gesamtzahl der Eckpunkte der Pumpensteuernocken 500 kann mit der Anzahl der Zylinder übereinstimmen. Darüber hinaus können im Falle einer 8-Zylinder-Brennkraftmaschine zwei quadratisch geformte Pumpensteuernocken 500 verwendet werden und die Gesamtzahl der Eckpunkte der Pumpensteuernocken 500 kann mit der Anzahl der Zylinder übereinstimmen.
Die Steuerungsvorrichtung 1 steuert in der Ausführungsform zudem das Saugventil 1321 der Druckbeaufschlagungspumpe 132 so an, dass das Saugventil 1321 geschlossen wird, wenn die Stellung des Kolbens 170 im Zylinder 150 über einen oberen Totpunkt hinausgeht. Eine Anbringposition des Pumpensteuernockens 500 um eine Rotationswelle wird so eingestellt, dass der Plungerkolben 1323 in Aufwärtsrichtung betätigt wird, nachdem der Kolben 170 den oberen Totpunkt überschreitet. Deshalb nimmt das Antriebsdrehmoment des Pumpensteuernockens 500 den Höchstwert an, nachdem der Kolben 170 die obere Totpunktlage überschreitet.
Änderung des Zylinderinnendrucks
Nun wird eine Änderung des Zylinderinnendrucks (Verbrennungsdruck) P im Zylinder 150 je nach Verbrennungszustand in der Brennkraftmaschine 100 beschrieben.
6 und 7 veranschaulichen Beispiele von Kurvenformen des vom Zylinderdrucksensor 140 jeweils erfassten Zylinderinnendrucks. Eine Kurvenform P11 in 6 zeigt ein Beispiel einer Änderung des Zylinderinnendrucks P in einem Zustand der Normalverbrennung. Eine Kurvenform P12 in 7 zeigt ein Beispiel einer Änderung des Zylinderinnendrucks P in einem Zustand der Flammenlöschung. In 6 und 7 zeigt eine horizontale Achse die Zeit und eine vertikale Achse den Zylinderinnendruck P an.
Wie in der Kurvenform P11 von 6 dargestellt, nimmt der Zylinderinnendruck P des Zylinders 150 im Normalverbrennungszustand nach dem oberen Totpunkt einen Höchstwert an. Wie indes in der Kurvenform P12 von 7 dargestellt, ist der Höchstwert des Zylinderinnendrucks P des Zylinders 150 im Flammenlöschungszustand niedriger als im Normalverbrennungszustand und ein Zeitpunkt, an dem der Höchstwert erreicht wird, rückt näher zum oberen Totpunkt. Der Flammenlöschungszustand ist ein Zustand, in dem die Verbrennung nach der Zündung startet, während das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Zylinder 150 mager ist, und während der Verbrennung dann eine Flammenlöschung auftritt.
Kraftstoffeinspritzventil und Zylinderdrucksensor
Nun werden das Kraftstoffeinspritzventil 134 und der Zylinderdrucksensor 140 beschrieben.
8 ist eine Querschnittsansicht des Kraftstoffeinspritzventils 134 und des Zylinderdrucksensors 140. 8 zeigt in einem röhrenförmigen Kraftstoffeinspritzventil 134, das von der Außenseite der Brennkraftmaschine 100 in Richtung der Innenseite jedes Zylinders 150 in den Zylinderkopf 180 eingesetzt wird und an dessen Spitze der Zylinderdrucksensor 140 angeordnet ist, eine Struktur eines axialen Querschnitts des Kraftstoffeinspritzventils 134, das entlang einer in Einsetzrichtung verlaufenden Mittelachse geschnitten ist.
Das Kraftstoffeinspritzventil 134 umfasst einen Düsenhalter 1342, einen Kern 1343, ein Gehäuse 1344, einen Düsenkörper 1345, eine Düsennadel 1346, einen Anker 1347, eine anströmseitige Nadelführung 1348, eine abströmseitige Nadelführung 1349, eine Feder 1351, einen Regulierbolzen 1352 und eine Magnetspule 1353.
Der Düsenhalter 1342 nimmt den Düsenkörper 1345, die Düsennadel 1346, den Anker 1347, die anströmseitige Nadelführung 1348 und die abströmseitige Nadelführung 1349 auf und sichert diese an deren jeweiligen Positionen. Der Kern 1343 nimmt die Feder 1351 und den Regulierbolzen 1352 auf und sichert diese an deren jeweiligen Positionen. Das Gehäuse 1344 nimmt die Magnetspule 1353 auf.
Wie in 8 dargestellt, ist das Kraftstoffeinspritzventil 134 über einen Toleranzring 1341 am Zylinderkopf 180 befestigt. Der Toleranzring 1341 stößt an einer Sitzfläche des Zylinderkopfs 180 an und nimmt eine außermittige Belastung auf, wenn das Kraftstoffeinspritzventil 134 winklig zum Zylinderkopf 180 eingesetzt wird.
Eine gemeinsame Druckleitung (Common-Rail) 1331 (siehe 5) ist an der entgegengesetzten Seite des Zylinders 150 angeordnet. Das Kraftstoffeinspritzventil 134 wird über den O-Ring 1354 in ein Befestigungsloch eingesetzt, das in der gemeinsamen Druckleitung 1331 vorgesehen ist. Wenn der O-Ring 1354 mit einem inneren Randabschnitt des Befestigungslochs der gemeinsamen Druckleitung 1331 in Kontakt kommt, werden ein innerer Raum und ein äußerer Raum des Befestigungslochs abgedichtet.
Der Stützring 1355 stützt den O-Ring 1354 auf einer oberen Endfläche des Kerns 103.
Ein Hochdruck-Kraftstoff aus der gemeinsamen Druckleitung 1331 strömt in einem Zustand, in dem Fremdstoffe durch einen an einem oberen Ende des Kraftstoffeinspritzventils 134 befestigten Filter 1356 beseitigt werden, in das Kraftstoffeinspritzventil 134 ein, strömt durch einen im Kraftstoffeinspritzventil 134 ausgebildeten Kraftstoffkanal und erreicht dann den Düsenkörper 1345. Im Düsenkörper 1345 sind mehrere Kraftstoffeinspritzlöcher ausgebildet und der Kraftstoff wird in einem Betriebsvorgang der als Ventilkörper dienenden Düsennadel 1346 aus den Kraftstoffeinspritzlöchern in den Zylinder 150 ausgebracht.
Die Düsennadel 1346 ist im Düsenhalter 1342 in einem Zustand aufgenommen, in dem sie über den Anker 1347 in Axialrichtung verschieblich ist. Ein äußerer Rand der Düsennadel 1346 wird durch eine am Düsenhalter 1342 befestigte anströmseitige Nadelführung 1348 und eine am Düsenkörper 1345 befestigte abströmseitige Nadelführung 1349 gestützt. Eine Ringdichtung 1350 ist auf der Abströmseite des Düsenhalters 1342 an einem äußeren Randabschnitt angebracht und dichtet somit einen inneren Raum und einen äußeren Raum des Zylinderkopfs 180 ab.
Die Feder 1351 ist zwischen der Düsennadel 1346 und dem Regulierbolzen 1352 angeordnet. Durch den Regulierbolzen 1352 wird eine Lage eines oberen Endabschnitts der Feder 1351 eingespannt. Wenn die Feder 1351 die Düsennadel 1346 gegen einen Sitzabschnitt des Düsenkörpers 1345 presst, ist das Kraftstoffeinspritzventil 134 geschlossen. Zu diesem Zeitpunkt dient die Düsennadel 1346 als Ventilkörper und der Sitzabschnitt des Düsenkörpers 1345 dient als Ventilsitz.
Die Magnetspule 1353 ist radial außenseitig vom Anker 1347 angeordnet. Die Magnetspule 1353 wird über einen Draht 1357 mit einem Ansteuerungsstrom aus einer außerhalb des Kraftstoffeinspritzventils 134 vorgesehenen Ansteuerungsschaltung (nicht dargestellt) erregt. Dementsprechend wird der Kern 1343 erregt und erzeugt eine magnetische Anziehung und der Anker 1347 wird in Axialrichtung nach oben gezogen. Zusammen damit greift ein konvexer Abschnitt auf einer Außendurchmesserseite der Düsennadel 1346 am Anker 1347 an und so wird die Düsennadel 1346 in Axialrichtung nach oben gezogen und die Düsennadel 1346 wird vom Sitzbereich des Düsenkörpers 1345 getrennt. Dadurch werden mehrere im Düsenkörper 1345 ausgebildete Kraftstoffeinspritzlöcher geöffnet und der von der Druckbeaufschlagungspumpe 132 über die gemeinsame Druckleitung 1331 zugeführte Hochdruck-Kraftstoff wird in den Zylinder 150 eingespritzt. Das heißt, die Magnetspule 1353 dient als Ansteuerungseinheit für die Ansteuerung der Düsennadel 1346, die der Ventilkörper ist. Die Betätigung des Kraftstoffeinspritzventils 134 erfolgt dadurch, dass entsprechend der Ansteuerung der Düsennadel 1346 durch die Magnetspule 1353 das Kraftstoffeinspritzloch des Düsenkörpers 1345 geöffnet oder geschlossen wird.
Der Zylinderdrucksensor 140 ist an der Spitze des Düsenhalters 1342 des Kraftstoffeinspritzventils 134 vorgesehen und weist eine Membran 1411 und ein Druckerfassungselement 1412 auf.
Beim Einsetzen des Kraftstoffeinspritzventils 134 in den Zylinderkopf 180 ist die Membran 1411 des Zylinderdrucksensors 140 näher am Brennraum des Zylinders 150 als das im Düsenkörper 1345 im Kraftstoffeinspritzventil 134 ausgebildete Kraftstoffeinspritzloch angeordnet. Aufgrund dieser Anordnung wird die Membran 1411 entsprechend dem Druck (Zylinderinnendruck) im Zylinder 150 gebogen und verformt und so dient die Membran 1411 als Druckaufnahmeeinheit. Ein dem Zylinderinnendruck entsprechender Verformungsbetrag der Membran 1411 wird als Formänderungsbetrag des um die Membran 1411 herum angeordneten Druckerfassungselements 1412 erfasst und vom Druckerfassungselement 1412 wird ein dem Formänderungsbetrag entsprechendes elektrisches Signal ausgegeben. Das heißt, das Druckerfassungselement 1412 dient als Druckerfassungseinheit, die den von der Membran 1411 aufgenommenen Druck als Zylinderinnendruck erfasst. Das Druckerfassungselement 1412 wird zum Beispiel durch ein piezoelektrisches Element gebildet. Dementsprechend ist es möglich, den Zylinderinnendruck (Verbrennungsdruck) des Zylinders 150 über einen breiten Temperaturbereich zu erfassen.
Das elektrische Signal vom Druckerfassungselement 1412 wird über einen Draht 1413 an einen mit dem Kraftstoffeinspritzventil 134 integral ausgebildeten Ladungsverstärker 1414 gesendet. Der Ladungsverstärker 1414 integriert das elektrische Signal vom Druckerfassungselement 1412 und erzeugt das Ausgangssignal S2 entsprechend der Größenordnung des Zylinderinnendrucks. Das Ausgangssignal S2 vom Ladungsverstärker 1414 wird über einen Anschluss 1415 an die analoge Eingangseinheit 10 (siehe 1) der Steuerungsvorrichtung 1 gesendet. Der Anschluss 1415 und der Draht 1413 sind zusammen mit dem oben beschriebenen Draht 1357 für die Erregung der Magnetspule 1353 mit dem Ansteuerungsstrom integral mit Kunstharz vergossen.
Zur Reduzierung einer Geräuschwirkung wird der Ladungsverstärker 1414 bevorzugt so nah wie möglich am Druckerfassungselement 1412 angeordnet. Alternativ kann durch Ersetzen der Integrationsfunktion des Ladungsverstärkers 1414 mit dem Prozessor in der Steuerungsvorrichtung 1 auf den Ladungsverstärker 1414 verzichtet werden, um Kosten zu reduzieren.
Verfahren zur Steuerung des Kraftstoffdrucks
Nun wird ein Verfahren zur Steuerung des Kraftstoffdrucks gemäß der Ausführungsform beschrieben.
9 ist eine Ansicht zur Darstellung eines Beispiels von Kurvenformen des von der Kraftstoffeinspritzsteuereinheit 82 an das Kraftstoffeinspritzventil 134 ausgegebenen Ventilöffnungssteuersignals S9 und des Ausgangssignals S2 vom Zylinderdrucksensor 140.
Wie in 9 dargestellt, wird das Ausgangssignal S2 des Zylinderdrucksensors 140 entsprechend dem Ventilöffnungssteuersignal S9 geändert. Das heißt, wenn zum Zeitpunkt t1 ein Erregungsimpuls des Ventilöffnungssteuersignals S9 eingeschaltet wird, ergeht eine Ventilöffnungsanweisung an das Kraftstoffeinspritzventil 134 und die Kraftstoffeinspritzung beginnt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Düsennadel 1346 von der Magnetspule 1353 in Axialrichtung nach oben gezogen, wie oben beschrieben. Wenn eine Bewegung der Düsennadel 1346 eine vorherbestimmte Hubhöhe erreicht, kollidieren der Anker 1347 und der Kern 1343 miteinander. Eine aufgrund dieser Kollision im Kraftstoffeinspritzventil 134 erzeugte mechanische Schwingung wird an den Zylinderdrucksensor 140 übertragen und vom Zylinderdrucksensor 140 als Änderung des Zylinderinnendrucks erfasst. Wie in 9 dargestellt, kommt es demzufolge nach dem Zeitpunkt t1 zu einer Schwankung der Amplitude im Ausgangssignal S2 des Zylinderdrucksensors 140.
Wenn zudem zum Zeitpunkt t2 der Erregungsimpuls des Ventilöffnungssteuersignals S9 abgeschaltet wird, ergeht eine Ventilschließanweisung an das Kraftstoffeinspritzventil 134 und die Kraftstoffeinspritzung wird beendet. In diesem Fall wird mit Abschaltung eines Ansteuerungsstroms zur Magnetspule 1353 die Düsennadel 1346 von der Feder 1351 zurückgedrückt und die Düsennadel 1346 kollidiert mit dem Sitzbereich des Düsenkörpers 1345. Auch die aufgrund dieser Kollision im Kraftstoffeinspritzventil 134 erzeugte mechanische Schwingung wird, auf die gleiche Weise wie die mechanische Schwingung zum Zeitpunkt des Ventilöffnens, an den Zylinderdrucksensor 140 übertragen und vom Zylinderdrucksensor 140 als Änderung des Zylinderinnendrucks erfasst. Wie in 9 dargestellt, kommt es demzufolge nach dem Zeitpunkt t2 zu einer Schwankung der Amplitude im Ausgangssignal S2 des Zylinderdrucksensors 140.
Im Ausgangssignal S2 des Zylinderdrucksensors 140 erfolgt zudem eine Spannungsverlagerung entsprechend dem Vorliegen oder Nichtvorliegen der Ventilschließkraft vor und nach der Amplitudenschwankung zum Zeitpunkt des Öffnens und Schließens des Ventils. Die Verlagerung der Spannung ist eine Anzeige für eine Druckdifferenz ΔP zwischen einem Druck im Zylinder 150, wenn sich das Kraftstoffeinspritzventil 134 in einem geschlossenen Zustand befindet, das heißt einem Zylinderinnendruck, der vom Zylinderdrucksensor 140 erfasst wird, bevor die Düsennadel 1346, die der Ventilkörper ist, vom Sitzbereich des Düsenkörpers 1345, welcher der Ventilsitz ist, getrennt wird, und einem Druck im Zylinder 150, wenn sich das Kraftstoffeinspritzventil 134 in einem offenen Zustand befindet, das heißt dem Zylinderinnendruck, der vom Zylinderdrucksensor 140 erfasst wird, wenn die Düsennadel 1346 vom Sitzbereich des Düsenkörpers 1345 getrennt ist.
Die Ventilschließkraft des Kraftstoffeinspritzventils 134 bestimmt sich durch die Summe aus einer Kraft, mit der die Feder 1351 die Düsennadel 1346 gegen den Sitzbereich des Düsenkörpers 1345 drückt, und einem von der Druckbeaufschlagungspumpe 132 zum Kraftstoffeinspritzventil 134 geführten Kraftstoffdruck. Wenn das Kraftstoffeinspritzventil 134 im geschlossenen Zustand ist, erfasst der Zylinderdrucksensor 140 den Druck im Zylinder 150 zuzüglich der Ventilschließkraft als Zylinderinnendruck. Wenn indes das Kraftstoffeinspritzventil 134 im geöffneten Zustand ist, wird die Ventilschließkraft freigegeben und so erfasst der Zylinderdrucksensor 140 nur den Druck im Zylinder 150. Dadurch wird eine der Ventilschließkraft entsprechende Druckdifferenz ΔP im Erfassungsergebnis des Zylinderdrucksensors 140 entsprechend dem Öffnen und Schließen des Kraftstoffeinspritzventils 134 erzeugt.
In der Ausführungsform erfasst die Kraftstoffdrucksteuereinheit 90 die Druckdifferenz ΔP aus dem Ausgangssignal S2 des Zylinderdrucksensors 140 und regelt den Betrieb der Druckbeaufschlagungspumpe 132 und verstellt den Kraftstoffdruck so, dass sich die Druckdifferenz ΔP einem vorherbestimmten Sollwert annähert. Infolgedessen wird der Druck des von der Druckbeaufschlagungspumpe 132 zum Kraftstoffeinspritzventil 134 geführten Kraftstoffs so geregelt, dass er innerhalb des Bereichs der Ventilschließkraft, in dem die Öldichtigkeit sichergestellt werden kann, so stark wie möglich reduziert wird. Im Ergebnis ist eine Reduzierung der Antriebsleistung des Kraftstoffeinspritzventils 134 möglich.
Die Ventilschließkraft kann ausgehend von der Druckdifferenz ΔP berechnet werden, und der Kraftstoffdruck kann reguliert werden, indem der Betrieb der Druckbeaufschlagungspumpe 132 so gesteuert wird, dass sich die Ventilschließkraft einem vorherbestimmten Sollwert annähert. Zum Beispiel ist eine Berechnung der Ventilschließkraft aus der Druckdifferenz ΔP mit Hilfe einer vorab rechnerisch oder empirisch ermittelten Berechnungsformel möglich.
10 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Verfahrens zur Steuerung des Kraftstoffdrucks gemäß der Ausführungsform. Das Flussdiagramm von 10 wird durch die Steuerungsvorrichtung 1 in vorherbestimmten Verarbeitungszyklen bei Leistungseinschaltung der Brennkraftmaschine 100 ausgeführt.
Schritt S101
In Schritt S101 bestimmt die Kraftstoffdrucksteuereinheit 90, ob sich die Brennkraftmaschine 100 in einem vorherbestimmten Zustand geringen Kraftstoffdruckbedarfs befindet. Der Zustand geringen Kraftstoffdruckbedarfs ist ein Zustand, in dem eine Last der Brennkraftmaschine 100 gering ist und ein erforderlicher Druck für den vom Kraftstoffeinspritzventil 134 eingespritzten Kraftstoff gering ist. Bei Normalsteuerung der Brennkraftmaschine 100 ist es nicht notwendig, dass das Kraftstoffeinspritzventil 134 in einem Stetigbetriebszustand, außer zum Startzeitpunkt oder bei hoher Leistung, einen Kraftstoff mit einem hohen Druck einspritzt. Wenn sich die Brennkraftmaschine 100 im Stetigbetriebszustand befindet, wird in der Ausführungsform deshalb bestimmt, dass sich die Brennkraftmaschine 100 im Zustand geringen Kraftstoffdruckbedarfs befindet, und der Kraftstoffdruck wird entsprechend der Ventilschließkraft geregelt.
11 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Zustands geringen Kraftstoffdruckbedarfs. Wenn, wie in 11 dargestellt, eine Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 100 gleich oder größer als ein vorherbestimmter Wert ist und ein Drehmoment kleiner als ein vorherbestimmter Wert ist, befindet sich die Brennkraftmaschine 100 im Zustand geringen Kraftstoffdruckbedarfs und es wird festgestellt, dass die Kraftstoffdruckregelung zur Anwendung kommt. Das heißt, in Schritt S101 von 10 kann anhand der Drehzahl und des Ausgangsdrehmoments der Brennkraftmaschine 100 bestimmt werden, ob sich die Brennkraftmaschine 100 im Zustand geringen Kraftstoffdruckbedarfs befindet. Wenn demzufolge festgestellt wird, dass sich die Brennkraftmaschine 100 im Zustand geringen Kraftstoffdruckbedarfs befindet, geht der Prozess zu Schritt S103 über, und wenn festgestellt wird, dass sich die Brennkraftmaschine 100 nicht im Zustand geringen Kraftstoffdruckbedarfs befindet, setzt der Prozess mit Schritt S102 fort.
Schritt S102
In Schritt S102 steuert die Kraftstoffdrucksteuereinheit 90 den Betrieb der Druckbeaufschlagungspumpe 132 so, dass der Kraftstoffdruck einen konstanten Wert annimmt. In diesem Fall zum Beispiel stellt die Kraftstoffdrucksteuereinheit 90 einen Sollwert des Kraftstoffdrucks auf einen vorherbestimmten Maximaldruck ein und gibt die Kraftstoffdrucksteuerungsinformationen S11 entsprechend dem Sollwert an die Druckbeaufschlagungspumpe 132 aus. Nach Ausführung von Schritt S102 kehrt der Prozess zu Schritt S101 zurück, wartet bis zum nächsten Verarbeitungszyklus und setzt dann die Verarbeitung ab Schritt S101 fort.
Schritt S103
In Schritt S103 stellt die Kraftstoffdrucksteuereinheit 90 einen Sollwert Pt in Bezug auf die Druckdifferenz ΔP ein. Hier zum Beispiel wird der Sollwert Pt entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 100 auf Grundlage der vorab in der Steuerungsvorrichtung 1 hinterlegten Kennfeldinformationen eingestellt. Die zu diesem Zeitpunkt verwendeten Kennfeldinformationen können ausgehend von früheren Berechnungen und experimentellen Ergebnissen bestimmt werden. Zu diesem Zeitpunkt kann zudem der einzustellende Sollwert Pt unter Berücksichtigung einer Langzeitänderung des Kraftstoffeinspritzventils 134 oder des Zylinderdrucksensors 140 geändert werden. Zum Beispiel wird die Historie der Kraftstoffeinspritzung des Kraftstoffeinspritzventils 134 gespeichert und, wenn die Anzahl der Einspritzungen (die Anzahl der Ventilschließungen) eine vorherbestimmte Zahl erreicht, wird der einzustellende Sollwert Pt auf einen höheren Wert als vorher geändert. Selbst wenn die Öldichtigkeit des Kraftstoffeinspritzventils 134 oder die Empfindlichkeit des Zylinderdrucksensors 140 aufgrund der Langzeitänderung abnimmt, kann auf diese Weise der Druck des von der Druckbeaufschlagungspumpe 132 zum Kraftstoffeinspritzventil 134 geführten Kraftstoffs zweckmäßig reguliert werden.
Schritt S104
In Schritt S104 erfasst die Kraftstoffdrucksteuereinheit 90 die Druckdifferenz ΔP aus dem Ausgangssignal S2 des Zylinderdrucksensors 140. Das Ausgangssignal S2 des Zylinderdrucksensors 140 zu dem Zeitpunkt, an dem der Erregungsimpuls des aus der Kraftstoffeinspritzsteuereinheit 82 ausgegebenen Ventilöffnungssteuersignals S9 eingeschaltet wird, oder zu dem Zeitpunkt davor, und das Ausgangssignal S2 des Zylinderdrucksensors 140 zu dem Zeitpunkt, an dem der Erregungsimpuls des Ventilöffnungssteuersignals S9 ausgeschaltet wird, nachdem ein bestimmter Zeitraum ab diesem Zeitpunkt verstrichen ist, werden erfasst. Dann wird die Druckdifferenz ΔP erfasst, indem eine Differenz des erfassten Ausgangssignals S2 berechnet wird.
Schritt S105
In Schritt S105 vergleicht die Kraftstoffdrucksteuereinheit 90 den in Schritt S103 eingestellten Sollwert Pt mit der in Schritt S104 erfassten Druckdifferenz ΔP. Wenn P_t ≈ ΔP, das heißt, wenn die Differenz zwischen dem Sollwert Pt und der erfassten Druckdifferenz ΔP kleiner ist als ein vorherbestimmter Wert, kehrt infolgedessen der Prozess zu Schritt S101 zurück, wartet bis zum nächsten Verarbeitungszyklus und setzt dann die Verarbeitung ab Schritt S101 fort.
Wenn infolge des Vergleichs des Sollwerts Pt und der Druckdifferenz ΔP in Schritt S105 jedoch Pt < ΔP ist, das heißt, wenn die erfasste Druckdifferenz ΔP größer als der Sollwert Pt ist, setzt der Prozess mit Schritt S106 fort. Ist Pt > ΔP, das heißt, ist die detektierte Druckdifferenz ΔP kleiner als der Sollwert Pt, setzt der Prozess mit Schritt S108 fort.
Schritte S106 und S107
In Schritt S106 steuert die Kraftstoffdrucksteuereinheit 90 den Betrieb der Druckbeaufschlagungspumpe 132 so, dass der Kraftstoffdruck abnimmt. Dementsprechend wird der Betrieb der Druckbeaufschlagungspumpe 132 gesteuert, um den Kraftstoffdruck so zu verstellen, dass sich die Druckdifferenz ΔP dem Sollwert Pt annähert. Im nachfolgenden Schritt S107 verbreitert die Kraftstoffeinspritzsteuereinheit 82 den Erregungsimpuls des Ventilöffnungssteuersignals S9, um das Kraftstoffeinspritzventil 134 so anzusteuern, dass ein Kraftstoffeinspritzzeitraum, das heißt eine Periode vom Öffnen bis zum Schließen des im Düsenkörper 1345 im Kraftstoffeinspritzventil 134 ausgebildeten Kraftstoffeinspritzlochs, verlängert wird. Dadurch wird die Ventilschließkraft reduziert, ohne dass die Kraftstoffeinspritzmenge geändert wird. Nach Ausführung von Schritt S107 kehrt der Prozess zu Schritt S101 zurück, wartet bis zum nächsten Verarbeitungszyklus und setzt dann die Verarbeitung ab Schritt S101 fort.
Schritte S108 und S109
In Schritt S108 steuert die Kraftstoffdrucksteuereinheit 90 den Betrieb der Druckbeaufschlagungspumpe 132 zum Erhöhen des Kraftstoffdrucks. Dementsprechend wird der Betrieb der Druckbeaufschlagungspumpe 132 gesteuert, um den Kraftstoffdruck so zu verstellen, dass sich die Druckdifferenz ΔP dem Sollwert Pt annähert. Im nachfolgenden Schritt S109 verschmälert die Kraftstoffeinspritzsteuereinheit 82 den Erregungsimpuls des Ventilöffnungssteuersignals S9, um das Kraftstoffeinspritzventil 134 so anzusteuern, dass der Kraftstoffeinspritzzeitraum, das heißt die Periode vom Öffnen bis zum Schließen des im Düsenkörper 1345 im Kraftstoffeinspritzventil 134 ausgebildeten Kraftstoffeinspritzlochs, verkürzt wird. Dementsprechend wird die Ventilschließkraft erhöht, ohne dass die Kraftstoffeinspritzmenge geändert wird. Nach Ausführung von Schritt S109 kehrt der Prozess zu Schritt S101 zurück, wartet bis zum nächsten Verarbeitungszyklus und setzt dann die Verarbeitung ab Schritt S101 fort.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform sind die folgenden Betriebseffekte zu verzeichnen.

(1) Die Steuerungsvorrichtung 1 für eine Brennkraftmaschine umfasst die Kraftstoffdrucksteuereinheit 90, die den Druck des Kraftstoffs regelt, der zum Kraftstoffeinspritzventil 134 geführt wird, das den Kraftstoff in die Brennkraftmaschine 100 einspritzt. Das Kraftstoffeinspritzventil 134 umfasst die Düsennadel 1346, die der Ventilkörper ist, die Magnetspule 1353, welche die Ansteuerungseinheit zum Ansteuern der Düsennadel 1346 ist, und den Düsenkörper 1345, in dem das entsprechend der Ansteuerung der Düsennadel 1346 geöffnete und geschlossene Kraftstoffeinspritzloch ausgebildet ist. Der Zylinderdrucksensor 140, der den Zylinderinnendruck erfasst, der ein Druck im Brennraum der Brennkraftmaschine 100 ist, ist an der Brennkraftmaschine 100 angebracht. Die Kraftstoffdrucksteuereinheit 90 regelt den Druck des Kraftstoffs auf Grundlage der Druckdifferenz ΔP zwischen dem vom Zylinderdrucksensor 140 erfassten Zylinderinnendruck, bevor die Düsennadel 1346 vom Sitzbereich des Düsenkörpers 1345, welcher der Ventilsitz ist, getrennt ist, und dem vom Zylinderdrucksensor 140 erfassten Zylinderinnendruck, wenn die Düsennadel 1346 vom Sitzbereich des Düsenkörpers 1345 getrennt ist. Dadurch kann der Druck des Kraftstoffs entsprechend der Ventilschließkraft des Kraftstoffeinspritzventils 134 zweckmäßig reguliert werden.
(2) Die Kraftstoffdrucksteuereinheit 90 regelt den Druck des Kraftstoffs so, dass sich die Druckdifferenz ΔP dem vorherbestimmten Sollwert Pt annähert (Schritt S105 bis S109). Dadurch kann der Druck des Kraftstoffs entsprechend der Ventilschließkraft des Kraftstoffeinspritzventils 134 zuverlässig reguliert werden.
(3) Die Kraftstoffdrucksteuereinheit 90 kann den Sollwert Pt entsprechend der Historie der Kraftstoffeinspritzung des Kraftstoffeinspritzventils 134 ändern (Schritt S103). Dementsprechend kann der Druck des Kraftstoffs unter Berücksichtigung der Langzeitänderung des Kraftstoffeinspritzventils 134 oder des Zylinderdrucksensors 140 zweckmäßig reguliert werden.
(4) Die Druckbeaufschlagungspumpe 132, die den Kraftstoff mit Druck beaufschlagt, ist an der Brennkraftmaschine 100 angebracht. Die Kraftstoffdrucksteuereinheit 90 steuert den Betrieb der Druckbeaufschlagungspumpe 132, um den Druck des Kraftstoffs zu regeln. Dementsprechend kann der Druck des Kraftstoffs zuverlässig gesteuert werden.
(5) Die Steuerungsvorrichtung 1 für eine Brennkraftmaschine umfasst zudem die Kraftstoffeinspritzsteuereinheit 82, die das Kraftstoffeinspritzventil 134 ansteuert. Die Kraftstoffeinspritzsteuereinheit 82 ändert den Öffnungs-/Schließzeitraum des Kraftstoffeinspritzlochs entsprechend dem Regelungsergebnis des Drucks des Kraftstoffs durch die Kraftstoffdrucksteuereinheit 90 (Schritte S107 und S109). Dementsprechend kann der Druck des Kraftstoffs reguliert werden, ohne die Kraftstoffeinspritzmenge zu ändern.
(6) Die Kraftstoffdrucksteuereinheit 90 bestimmt auf Grundlage der Drehzahl und des Ausgangsdrehmoments der Brennkraftmaschine 100, ob sich die Brennkraftmaschine 100 im Zustand geringen Kraftstoffdruckbedarfs befindet (Schritt S101), und, wenn die Bestimmung ergibt, dass sich die Brennkraftmaschine 100 nicht im Zustand geringen Kraftstoffbedarfs befindet (Schritt S101: Nein), regelt die Kraftstoffdrucksteuereinheit 90 den Druck des Kraftstoffs nicht auf Grundlage der Druckdifferenz ΔP (Schritt S102). Dementsprechend kann der Druck des Kraftstoffs entsprechend der Ventilschließkraft des Kraftstoffeinspritzventils 134 reguliert werden, ohne dass Betrieb der Brennkraftmaschine 100 beeinträchtigt wird.
(7) Im Kraftstoffeinspritzventil 134 ist das Kraftstoffeinspritzloch in der Brennkammer der Brennkraftmaschine 100 angeordnet. Der Zylinderdrucksensor 140 umfasst die näher als das Kraftstoffeinspritzloch am Brennraum angeordnete Membran 1411, welche die Druckaufnahmeeinheit ist, und das Druckerfassungselement 1412, das die Druckerfassungseinheit ist, die den von der Membran 1411 aufgenommenen Druck als Zylinderinnendruck erfasst. Dementsprechend kann der Zylinderdrucksensor 140 die Ventilschließkraft des Kraftstoffeinspritzventils 134 als Druckdifferenz ΔP erfassen.
(8) Die Kraftstoffdrucksteuereinheit 90 regelt den Druck des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung 133, die zwischen dem Kraftstofftank 130 zum Speichern des Kraftstoffs und dem Kraftstoffeinspritzventil 134 angeordnet ist. Dementsprechend kann der Druck des zum Kraftstoffeinspritzventil 134 geführten Kraftstoffs entsprechend der Ventilschließkraft des Kraftstoffeinspritzventils 134 zweckmäßig reguliert werden.

In der oben beschriebenen Ausführungsform wurde das Beispiel beschrieben, bei dem der Zylinderdrucksensor 140 an der Spitze des Kraftstoffeinspritzventils 134 vorgesehen ist. Die Anordnung des Zylinderdrucksensors 140 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Zylinderdrucksensor 140 kann an einer beliebigen Position angeordnet sein, solange der Verbrennungsdruck (Zylinderinnendruck) der Brennkraftmaschine 100 zweckmäßig gemessen werden kann und die Druckdifferenz ΔP entsprechend der Ventilschließkraft des Kraftstoffeinspritzventils 134 zuverlässig gemessen werden kann. Zudem müssen der Zylinderdrucksensor 140 und das Kraftstoffeinspritzventil 134 nicht zusammen integriert sein und der Zylinderdrucksensor 140 und das Kraftstoffeinspritzventil 134 können in der Brennkraftmaschine 100 als separate Ausgestaltungen angeordnet sein.
In der oben beschriebenen Ausführungsform kann jede in 2 beschriebene funktionale Ausgestaltung der Steuerungsvorrichtung 1 durch Software realisiert werden, die von der MPU 50 ausgeführt wird, wie oben beschrieben, oder kann durch Hardware wie durch ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) realisiert werden. Diese können außerdem gemischt verwendet werden.
Vorstehend ist ein Beispiel der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann jedoch eine Kombination aller oben beschriebenen Ausführungsformen sein oder es wird eine Kombination von zwei oder mehr Ausführungsformen bevorzugt.
Zudem ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, dass sämtliche Ausgestaltungen der oben beschriebenen Ausführungsformen enthalten sind, und es einige Ausgestaltungen der oben beschriebenen Ausführungsformen werden durch die Ausgestaltungen anderer Ausführungsformen ersetzt. Alternativ kann die Ausgestaltung der oben beschriebene Ausführungsform durch Ausgestaltungen anderer Ausführungsformen ersetzt werden.
Darüber hinaus können einige Ausgestaltungen der oben beschriebene Ausführungsformen hinzugefügt, herausgenommen oder durch Ausgestaltungen anderer Ausführungsformen ersetzt werden.
Die oben beschriebene Ausführungsform und die oben beschriebenen verschiedenen Abwandlungsbeispiele sind bloße Beispiele und die Erfindung ist nicht auf diese Inhalte beschränkt, außer soweit die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung beeinträchtigt werden. Obwohl oben verschiedene Ausführungsformen und Abwandlungsbeispiele beschrieben sind, ist die Erfindung nicht auf diese Inhalte beschränkt. Andere Ausführungsformen, die als dem technischen Gedanken der vorliegenden Erfindung zugehörig erachtet werden, sind im Umfang der vorliegenden Erfindung mit erfasst.
Bezugszeichenliste

1: Steuerungsvorrichtung
5a: Einlassnockenwelle
5b: Auslassnockenwelle
6a: Einlassventil
6b: Auslassventil
10: analoge Eingangseinheit
20: digitale Eingangseinheit
30: A/D-Wandler
40: RAM
50: MPU
60: ROM
70: I/O-Port
80, 80a: Ausgangsschaltung
81: Gesamtsteuereinheit
82: Kraftstoffeinspritzsteuereinheit
83: Zündsteuereinheit
84: Zylinderbestimmungseinheit
85: Winkelinformationserzeugungseinheit
86: Drehzahlinformationserzeugungseinheit
87: Ansaugmengenmesseinheit
88: Lastinformationserzeugungseinheit
89: Wassertemperaturmesseinheit
90: Kraftstoffdrucksteuereinheit
91: Kraftstoffdruckmesseinheit
100: Brennkraftmaschine
110: Luftfilter
111: Ansaugrohr
112: Ansaugsammelrohr
113: Drosselventil
113a: Drosselöffnungssensor
114: Durchflussmengensensor
115: Ansauglufttemperatursensor
116: Ansaugdrucksensor
120: Zahnkranz
121: Kurbelwinkelsensor
122: Wassertemperatursensor
123: Kurbelwelle
125: Fahrpedal
126: Fahrpedalstellungssensor
130: Kraftstofftank
131: Förderpumpe
132: Druckbeaufschlagungspumpe
133: Kraftstoffleitung
134: Kraftstoffeinspritzventil
135: Kraftstoffdrucksensor
140: Zylinderdrucksensor
150: Zylinder
160: Abgassammelrohr
161: Dreiwegekatalysator
162: anströmseitiger Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor
163: abströmseitiger Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor
164: Abgastemperatursensor
170: Kolben
180: Zylinderkopf
200: Zündkerze
300: Zündspule
500: Pumpensteuernocken
1321: Saugventil
1322: Druckbeaufschlagungskammer
1323: Plungerkolben
1324: Stößel
1325: Druckfeder
1326: Austragsventil
1331: gemeinsame Druckleitung (Common-Rail)
1341: Toleranzring
1342: Düsenhalter
1343: Kern
1344: Gehäuse
1345: Düsenkörper
1346: Düsennadel
1347: Anker
1348: anströmseitige Nadelführung
1349: abströmseitige Nadelführung
1350: Ringdichtung
1351: Feder
1352: Regulierbolzen
1353: Magnetspule
1354: O-Ring
1355: Stützring
1356: Filter
1357: Draht
1411: Membran
1412: Druckerfassungselement
1413: Draht
1414: Ladungsverstärker
1415: Anschluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2016217180 A [0006]

Claims

Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, umfassend: eine Kraftstoffdrucksteuereinheit, die einen Druck eines Kraftstoffs regelt, der zu einem Kraftstoffeinspritzventil geführt wird, das den Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine einspritzt, wobei das Kraftstoffeinspritzventil einen Ventilkörper, eine Ansteuerungseinheit, die den Ventilkörper ansteuert, und ein Kraftstoffeinspritzloch, das entsprechend der Ansteuerung des Ventilkörpers geöffnet oder geschlossen wird, aufweist, ein Zylinderdrucksensor, der einen Zylinderinnendruck erfasst, der ein Druck in einem Brennraum der Brennkraftmaschine ist, an der Brennkraftmaschine angebracht ist, und die Kraftstoffdrucksteuereinheit auf Grundlage einer Druckdifferenz zwischen dem Zylinderinnendruck, der vom Zylinderdrucksensor erfasst wird, bevor der Ventilkörper von einem Ventilsitz getrennt ist, und dem Zylinderinnendruck, der vom Zylinderdrucksensor erfasst wird, wenn der Ventilkörper vom Ventilsitz getrennt ist, den Druck des Kraftstoffs regelt.
Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoffdrucksteuereinheit den Druck des Kraftstoffs so regelt, dass sich die Druckdifferenz einem vorherbestimmten Sollwert annähert.
Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, wobei die Kraftstoffdrucksteuereinheit den Sollwert entsprechend einer Einspritzhistorie des Kraftstoffs durch das Kraftstoffeinspritzventil ändert.
Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Druckbeaufschlagungspumpe, die den Kraftstoff mit Druck beaufschlagt, an der Brennkraftmaschine angebracht ist und die Kraftstoffdrucksteuereinheit einen Betrieb der Druckbeaufschlagungspumpe steuert, um den Druck des Kraftstoffs zu regeln.
Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: eine Kraftstoffeinspritzsteuereinheit, die das Kraftstoffeinspritzventil steuert, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuereinheit einen Öffnungs-/Schließzeitraum des Kraftstoffeinspritzlochs entsprechend einem Regelungsergebnis des Drucks des Kraftstoffs durch die Kraftstoffdrucksteuereinheit ändert.
Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kraftstoffdrucksteuereinheit auf Grundlage von Drehzahl und Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine bestimmt, ob sich die Brennkraftmaschine in einem Zustand geringen Kraftstoffdruckbedarfs befindet, oder nicht, und, wenn die Bestimmung ergibt, dass sich die Brennkraftmaschine nicht im Zustand geringen Kraftstoffbedarfs befindet, regelt die Kraftstoffdrucksteuereinheit den Druck des Kraftstoffs nicht auf Grundlage der Druckdifferenz.
Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei im Kraftstoffeinspritzventil das Kraftstoffeinspritzloch in einer Brennkammer der Brennkraftmaschine angeordnet ist und der Zylinderdrucksensor eine Druckaufnahmeeinheit, die näher am Brennraum als das Kraftstoffeinspritzloch angeordnet ist, und eine Druckerfassungseinheit, die einen von der Druckaufnahmeeinheit aufgenommenen Druck als Zylinderinnendruck erfasst, aufweist.
Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kraftstoffdrucksteuereinheit den Druck des Kraftstoffs in einer Kraftstoffleitung regelt, die zwischen einem Kraftstofftank zum Speichern des Kraftstoffs und dem Kraftstoffeinspritzventil angeordnet ist.