DE112020000505T5

DE112020000505T5 - Steuerungsvorrichtung für Kraftstoffeinspritzsystem

Info

Publication number: DE112020000505T5
Application number: DE112020000505.4T
Authority: DE
Inventors: Yuusuke Andou; Hisatoshi Shibuya; Satoshi Masuda
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-01-24
Filing date: 2020-01-20
Publication date: 2021-10-21
Also published as: JP2020118100A; WO2020153312A1; US20210348577A1; CN113330204B; US11384710B2; CN113330204A; JP7192529B2

Abstract

Eine Steuerungsvorrichtung (90) wird auf ein Kraftstoffeinspritzsystem (10) angewendet. Das Kraftstoffeinspritzsystem umfasst eine Niederdruckpumpe (20), welche einen Kraftstoff verdichtet, eine Hochdruckpumpe (30), welche einen Druck des von der Niederdruckpumpe abgegebenen Kraftstoffs erhöht, einen Speicher (60), welcher den von der Hochdruckpumpe abgegebenen Hochdruckkraftstoff speichert, ein Kraftstoffeinspritzventil (62), welches den Hochdruckkraftstoff in den Speicher einspritzt, ein Entlastungsventil (80), welches in einem stromabwärts der Hochdruckpumpe bereitgestellten Hochdruckabschnitt (44, 60) bereitgestellt ist und sich öffnet, wenn eine Hochdruckanomalie in dem Hochdruckabschnitt auftritt, und eine Rückführleitung (45), welche den Hochdruckkraftstoff in dem Hochdruckabschnitt durch Öffnen des Entlastungsventils zu einem stromabwärts der Niederdruckpumpe bereitgestellten Niederdruckabschnitt zurückführt. Die Steuerungsvorrichtung steuert den Hochdruckkraftstoff in dem Speicher innerhalb eines vorbestimmten Druckbereichs. Die Steuerungsvorrichtung umfasst eine Kraftstoffdruckbestimmungseinheit, welche bestimmt, ob ein Druck in dem Hochdruckabschnitt auf einen vorbestimmten Bestimmungsdruck ansteigt, der höher als der Druckbereich und niedriger als ein Ventilöffnungsdruck zum Öffnen des Entlastungsventils ist; und eine Beschränkungseinheit, welche die Niederdruckpumpe veranlasst, eine Kraftstoffabgabebeschränkung durchzuführen, wenn die Kraftstoffdruckbestimmungseinheit bestimmt, dass der Druck in dem Hochdruckabschnitt auf den Bestimmungsdruck ansteigt.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2019-010633 , welche am 24. Januar 2019 eingereicht wurde und deren Offenbarung hierin durch Inbezugnahme mit aufgenommen wird.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzsystem.
Allgemeiner Stand der Technik
Patentliteratur 1 offenbart ein Kraftstoffeinspritzsystem. Das Kraftstoffeinspritzsystem umfasst eine Niederdruckpumpe, welche Kraftstoff in einem Kraftstoffbehälter verdichtet und abgibt, eine Hochdruckpumpe, welche den von der Niederdruckpumpe verdichteten Kraftstoff verdichtet und abgibt, und ein Kraftstoffrail, welches einem Speicher entspricht, der den von der Hochdruckpumpe abgegebenen Hochdruckkraftstoff speichert. In dem Kraftstoffeinspritzsystem wird ein Entlastungsventil geöffnet, um den Druck in dem Speicher in einem anormalen Zustand zu reduzieren, in dem ein Druck eines Hochdruckabschnitts auf der stromabwärtigen Seite der Hochdruckpumpe höher wird als ein vorbestimmter Ventilöffnungsdruck.
Literatur zum Stand der Technik
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 2015-55230 A
Kurzfassung der Erfindung
Einige Kraftstoffeinspritzsysteme umfassen eine Rückführleitung, welche Kraftstoff in einem Hochdruckabschnitt zu einem Niederdruckabschnitt auf der stromabwärtigen Seite einer Niederdruckpumpe durch Öffnen eines Entlastungsventils zurückführt. In einem Kraftstoffeinspritzsystem, welches mit einer solchen Rückführleitung versehen ist, strömt beim Öffnen des Entlastungsventils Hochdruckkraftstoff in dem Hochdruckabschnitt auf einmal in den Niederdruckabschnitt. Dadurch wird in dem Niederdruckabschnitt ein Kraftstoffspitzendruck erzeugt, der sich wie eine Spitze verändert. Der Kraftstoffspitzendruck kann einen höheren Spitzenwert besitzen als ein im Niederdruckabschnitt angenommener Druck. In diesem Fall besteht eine Befürchtung, dass eine Verschlechterung des Niederdruckabschnitts gefördert werden kann.
In Anbetracht der vorstehenden Schwierigkeiten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Steuerungsvorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzsystem bereitzustellen, welche in der Lage ist, einen Kraftstoffspitzendruck zu reduzieren, der in einem Niederdruckabschnitt aufgrund eines Öffnens eines Entlastungsventils erzeugt wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Steuerungsvorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzsystem angewendet. Das Kraftstoffeinspritzsystem umfasst eine Niederdruckpumpe, eine Hochdruckpumpe, einen Sammler bzw. Speicher, ein Kraftstoffeinspritzventil, ein Entlastungsventil und eine Rückführleitung. Die Niederdruckpumpe verdichtet einen Kraftstoff in einem Kraftstoffbehälter und gibt den Kraftstoff ab. Die Hochdruckpumpe erhöht einen Druck des von der Niederdruckpumpe abgegebenen Kraftstoffes und gibt Hochdruckkraftstoff ab. Der Speicher speichert den von der Hochdruckpumpe abgegebenen Hochdruckkraftstoff. Das Kraftstoffeinspritzventil spritzt den Hochdruckkraftstoff in den Speicher ein. Das Entlastungsventil ist in einem Hochdruckabschnitt bereitgestellt, der stromabwärts der Hochdruckpumpe bereitgestellt ist, und öffnet sich, wenn in dem Hochdruckabschnitt eine Hochdruckanomalie auftritt. Die Rückführleitung führt den Hochdruckkraftstoff im Hochdruckabschnitt durch Öffnen des Entlastungsventils zu einem stromabwärts der Niederdruckpumpe bereitgestellten Niederdruckabschnitt zurück. Die Steuerungsvorrichtung steuert den Hochdruckkraftstoff im Speicher innerhalb eines vorbestimmten Druckbereichs. Die Steuerungsvorrichtung umfasst eine Kraftstoffdruckbestimmungseinheit und eine Beschränkungseinheit. Die Kraftstoffdruckbestimmungseinheit bestimmt, ob ein Druck in dem Hochdruckabschnitt auf einen vorbestimmten Bestimmungsdruck ansteigt, der höher als der vorbestimmte Druckbereich und niedriger als ein Ventilöffnungsdruck zum Öffnen des Entlastungsventils ist. Die Beschränkungseinheit veranlasst die Niederdruckpumpe, eine Kraftstoffabgabebeschränkung durchzuführen, wenn die Kraftstoffdruckbestimmungseinheit bestimmt, dass der Druck im Hochdruckabschnitt auf den Bestimmungsdruck ansteigt.
Wenn der Hochdruckkraftstoff mit dem Öffnen des Entlastungsventils vom Hochdruckabschnitt zum Niederdruckabschnitt strömt, wird der Kraftstoffspitzendruck, welcher den Druck in einer Spitzengestalt ändert, am Niederdruckabschnitt erzeugt. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass der Kraftstoffspitzendruck von dem Kraftstoffzuführdruck und der Zuführmenge von der Niederdruckpumpe zur Hochdruckpumpe abhängt, und kann durch die folgende Gleichung definiert werden. $Kraftstoffspitzendruck = Pf + (K \cdot Δ Vlp + K \cdot Δ Vrel - K \cdot Δ Vhp) / Vin-Fpd$
Pf entspricht dem Zuführdruck des Kraftstoffs, welcher der Hochdruckpumpe zugeführt wird, K entspricht dem volumenelastischen Koeffizienten, ΔV1p entspricht der Kraftstoffmenge, die der Hochdruckpumpe zugeführt wird, ΔVrel entspricht der Entlastungskraftstoffmenge, welche der Kraftstoffmenge entspricht, die zur Seite des Niederdruckabschnitts zurückkehrt, wenn das Entlastungsventil geöffnet ist, ΔVhp entspricht der Kraftstoffansaugmenge der Hochdruckpumpe, Vin entspricht dem Volumen des Niederdruckabschnitts, und Fpd entspricht dem Dämpfungsbetrag des eingebauten Pulsationsdämpfers. Gemäß der vorstehenden Konfiguration wird bestimmt, dass der Druck des Hochdruckabschnitts auf den vorbestimmten Bestimmungsdruck angestiegen ist, der höher als der im Speicher angenommene Druckbereich und niedriger als ein vorbestimmter Ventilöffnungsdruck zum Öffnen des Entlastungsventils ist. In diesem Fall wird die Kraftstoffabgabebeschränkung für die Niederdruckpumpe durchgeführt. Folglich wird der Druck im Niederdruckabschnitt verringert, wenn die Möglichkeit, dass das Entlastungsventil geöffnet wird, mit zunehmendem Druck im Hochdruckabschnitt zunimmt. Somit kann die Konfiguration auch bei geöffnetem Entlastungsventil bewirken, dass der Kraftstoffspitzendruck verringert ist, und eine Verschlechterung des Niederdruckabschnitts kann unterdrückt werden.
Figurenliste
Die Vorstehende und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen ausgeführt ist, ersichtlicher. In den Abbildungen sind:

1 eine Abbildung, welche ein Kraftstoffzuführsystem zeigt;
2 ein Zeitdiagramm, welches eine Druckänderung in einer Zuführleitung zeigt;
3 ein Flussdiagramm, welches eine Kraftstoffabgabebeschränkung zeigt;
4 ein Zeitdiagramm, welches einen Betrieb einer ECU zeigt, wenn eine Hochdruckanomalie auftritt;
5 ein Flussdiagramm, welches eine Kraftstoffabgabebeschränkung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt; und
6 ein Zeitdiagramm, welches einen Betrieb einer ECU zeigt, wenn eine Hochdruckanomalie auftritt.

Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung
(Erste Ausführungsform)
Zunächst wird eine Konfiguration eines Kraftstoffeinspritzsystems 100 gemäß der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Abbildungen beschrieben. Ein in 1 dargestelltes Kraftstoffeinspritzsystem 10 ist auf einem Fahrzeug montiert und spritzt Kraftstoff in einen Zylinder einer Maschine 100 als eine Verbrennungskraftmaschine ein.
Jeder Zylinder eines Zylinderblocks 110 der Maschine 100 nimmt einen Kolben auf, der mit einer Kurbelwelle 12 als eine Ausgangswelle verbunden ist. Ferner ist jeder Zylinder mit einer Einlass- bzw. Ansaugleitung verbunden, in der einströmende Luft durch eine Ansaugöffnung strömt, und ist mit einer Auslassleitung verbunden, in der Abgas durch eine Auslassöffnung ausgestoßen wird.
In der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei der Maschine 100 um einen Zylindereinspritztyp (Direkteinspritztyp), bei dem Kraftstoff direkt in den Zylinder eingespritzt wird, und für jeden Zylinder ist ein Injektor 62 als ein Kraftstoffeinspritzventil bereitgestellt. An jedem Zylinder des Zylinderkopfs der Maschine 100 ist eine Zündkerze angebracht, und das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Zylinder wird durch die Funkenentladung der Zündkerze gezündet.
An der Außenumfangsseite der Kurbelwelle 12 ist ein Drehwinkelsensor 13 angebracht, welcher jedes Mal, wenn sich die Kurbelwelle 12 um einen vorbestimmten Kurbelwinkel dreht, ein Kurbelwinkelsignal mit einer Impulsgestalt ausgibt. Der Kurbelwinkel und die Maschinendrehzahl Ne werden auf der Grundlage des Kurbelwinkelsignals erfasst, das von dem Drehwinkelsensor 13 ausgegeben wird.
Zusätzlich zu dem Injektor 62 umfasst das Kraftstoffeinspritzsystem 10 einen Kraftstoffbehälter 18, eine Niederdruckpumpe 20, eine Hochdruckpumpe 30 und eine Zuführleitung 60, die einem Sammler bzw. Speicher entspricht.
Die Niederdruckpumpe 20 ist im Inneren des Kraftstoffbehälters 18 bereitgestellt, saugt den Kraftstoff im Kraftstoffbehälter 18 an, verdichtet den Kraftstoff und gibt den Kraftstoff dann ab. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Niederdruckpumpe 20 einer Pumpe vom variablen Fördertyp, bei welcher der Kraftstoffförderdruck Pf (Zuführdruck) zu der Hochdruckpumpe 30 variabel ist. Bei der Niederdruckpumpe 20 handelt es sich insbesondere um eine elektrische Pumpe, welche durch rotierendes Antreiben eines Laufrads im Pumpengehäuse mit einem Elektromotor arbeitet. Die Niederdruckpumpe 20 passt die Abgabe durch Ändern der Drehzahl des Laufrads gemäß dem Förderdruck-Sollwert F * an, welcher dem Sollwert des Förderdrucks Pf entspricht. Der Förderdruck-Sollwert F * ist beispielsweise im Bereich von 300 bis 500 kPa variabel eingestellt.
Der Auslass der Niederdruckpumpe 20 steht über die niederdruckseitige Leitung 22 mit der Hochdruckpumpe 30 in Verbindung. Die Hochdruckpumpe 30 erhöht den Druck des von der niederdruckseitigen Leitung 22 zugeführten Kraftstoffes und gibt den Kraftstoff an die hochdruckseitige Leitung 44 ab. Der Zylinderkörper 32 der Hochdruckpumpe 30 definiert eine Niederdruckkammer 40 und eine Verdichtungskammer 42. Die Niederdruckkammer 40 steht mit der niederdruckseitigen Leitung 22 in Verbindung und speichert den über die niederdruckseitige Leitung 22 zugeführten Kraftstoff. Ein Dosierventil 36 ist in dem Durchlass bereitgestellt, in dem die Niederdruckkammer 40 und die Verdichtungskammer 42 miteinander in Verbindung stehen. Das Dosierventil 36 steuert die Kraftstoffmenge, die von der Niederdruckkammer 40 zu der Verdichtungskammer 42 geführt wird.
Die Verdichtungskammer 42 ist mit einem Kolben 34 versehen, welcher den Druck in der Verdichtungskammer 42 durch einen hin- und hergehenden Betrieb verändert. Das Ende des Kolbens 34, das dem Ende auf der Seite der Verdichtungskammer 42 gegenüberliegt, ist mit einem Nocken 14 verbunden. Der Nocken 14 ist mit der Kurbelwelle 12 der Maschine 100 verbunden. Wenn der Nocken 14 mit der Rotation der Kurbelwelle 12 rotiert, bewegt sich der Kolben 34 zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt hin und her. Ferner bewegt sich der Kolben 34 umso stärker hin und her, je größer die Maschinendrehzahl Ne ist.
Die Verdichtungskammer 42 ist mit einem Abgabeventil 38 zum Abgeben des in der Verdichtungskammer 42 verdichteten Kraftstoffs versehen. Die Abgabeöffnung des Abgabeventils 38 steht mit der hochdruckseitigen Leitung 44 in Verbindung, die mit der Zuführleitung 60 verbunden ist. Das Abgabeventil 38 entspricht einem Sperrventil, welches eine Kraftstoffströmung von der Verdichtungskammer 42 zu der hochdruckseitigen Leitung 44 ermöglicht und geöffnet wird, wenn der Kraftstoffdruck in der Verdichtungskammer 42 einen vorbestimmten Abgabedruck überschreitet.
Wenn das Dosierventil 36 geöffnet wird und sich der Kolben 34 vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt absenkt, wird der Kraftstoff in der Niederdruckkammer 40 in die Verdichtungskammer 42 gesaugt. Wenn das Dosierventil 36 geöffnet wird und der Kolben 34 vom unteren Totpunkt hin zum oberen Totpunkt ansteigt, wird der Kraftstoff in der Verdichtungskammer 42 über das Dosierventil 36 zu der Niederdruckkammer 40 zurückgeführt. Dann wird das Dosierventil 36 geschlossen und der Kolben 34 steigt weiter an bzw. bewegt sich nach oben, so dass der Kraftstoff in der Verdichtungskammer 42 verdichtet wird. Wenn der Druck in der Verdichtungskammer 42 gleich oder höher als der Abgabedruck wird, wird der Kraftstoff von dem Abgabeventil 38 abgegeben.
Die Zuführleitung 60, die mit der hochdruckseitigen Leitung 44 in Verbindung steht, speichert den von der Hochdruckpumpe 30 abgegebenen Kraftstoff in einem Hochdruckzustand. Die Zuführleitung 60 steht mit dem Injektor 62 in Verbindung.
Die hochdruckseitige Leitung 44 ist mit einem Entlastungsventil 80 versehen. Das Entlastungsventil 80 wird geöffnet, wenn der Druck auf einen vorbestimmten Ventilöffnungsdruck ansteigt, und geschlossen, wenn der Druck im Ventilöffnungszustand auf einen vorbestimmten Ventilschließdruck abfällt, der niedriger ist als der Ventilöffnungsdruck. Der Einlass des Entlastungsventils 80 steht mit der hochdruckseitigen Leitung 44 in Verbindung, und der Auslass des Entlastungsventils 80 steht über die Rückführleitung 45 mit der Niederdruckkammer 40 in Verbindung. Wenn das Entlastungsventil 80 geöffnet ist, kehrt der Kraftstoff in der hochdruckseitigen Leitung 44 durch das Entlastungsventil 80 zu der Niederdruckkammer 40 zurück, und der Druckanstieg der hochdruckseitigen Leitung 44 und der Zuführleitung 60 wird verhindert. Der Ventilöffnungsdruck zum Öffnen des Entlastungsventils 80 wird so eingestellt, dass dieser niedriger ist als beispielsweise der Druckwiderstand, bevor die Zuführleitung 60 verschlechtert wird.
In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die Niederdruckkammer 40 und die niederdruckseitige Leitung 22 einem Niederdruckabschnitt, zu dem der Kraftstoff durch die Rückführleitung 45 zurückkehrt, wenn das Entlastungsventil 80 geöffnet ist. Die Rückführleitung 45 kann den Kraftstoff zu der niederdruckseitigen Leitung 22 zurückführen. Ferner entspricht die hochdruckseitige Leitung 44 einem Hochdruckabschnitt.
Die Zuführleitung 60 ist mit einem Raildrucksensor 82 versehen, welcher den Raildruck Pr, das heißt, den Druck innerhalb der Zuführleitung 60, erfasst. Die niederdruckseitige Leitung 22 ist mit einem Förderdrucksensor 83 versehen, welcher den Förderdruck Pf erfasst, der dem Druck des der Hochdruckpumpe 30 zugeführten Kraftstoffes entspricht. Im Inneren des Kraftstoffbehälters 18 ist ein Kraftstofftemperatursensor 84 bereitgestellt, welcher die Kraftstofftemperatur Tf erfasst.
Das Kraftstoffeinspritzsystem 10 umfasst eine ECU 90. Die ECU 90 entspricht einem Mikrocomputer, der eine CPU, einen ROM, einen RAM, eine Ansteuerschaltung, eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle und dergleichen umfasst. Die erfassten Werte der Sensoren 82 bis 84 werden in die ECU 90 eingegeben.
Die ECU 90 passt die Kraftstoffeinspritzung der Niederdruckpumpe 20 gemäß dem Förderdruck-Sollwert F* an. Die ECU 90 führt beispielsweise eine Feedback- bzw. Rückkopplungssteuerung für die Kraftstoffabgabe der Niederdruckpumpe 20 basierend auf der Abweichung zwischen dem durch den Förderdrucksensor 83 erfassten Förderdruck Pf und dem Förderdruck-Sollwert F* durch. Die ECU 90 kann eine offene Steuerung für den Förderdruck durchführen. Ferner führt die ECU 90 eine Rückkopplungssteuerung für die Abgabemenge der Hochdruckpumpe 30 auf der Grundlage der Abweichung zwischen dem Raildruck-Sollwert R*, welcher dem Sollwert des Raildrucks Pr entspricht, und dem vom Raildrucksensor 82 erfassten Raildruck Pr durch. Folglich wird der Raildruck Pr innerhalb eines vorbestimmten Druckbereichs geeignet gesteuert.
2 zeigt den Übergang des Raildrucks Pr, wenn eine Hochdruckanomalie auf der Seite des Hochdruckabschnitts im Kraftstoffeinspritzsystem 10 auftritt. In 2 weist die Hochdruckpumpe 30 vor dem Zeitpunkt t1 keinen Ausfall auf. Die Einspritzmenge der Hochdruckpumpe 30 wird so angepasst, dass der Kraftstoffdruck der Zuführleitung 60 durch den Raildruck-Sollwert R* gesteuert wird. Unmittelbar vor dem Zeitpunkt t2 fällt die Hochdruckpumpe 30 aus. Der Raildruck Pr nimmt zu, wodurch es zu einer Vollabgabeanomalie kommt, bei welcher die Hochdruckpumpe 30 Kraftstoff mit der maximalen Abgabemenge fördert. Zum Zeitpunkt t3 erreicht der Raildruck Pr den Ventilöffnungsdruck TH1 des Entlastungsventils 80 und das Entlastungsventil 80 wird geöffnet. Mit dem Öffnen des Entlastungsventils 80 kehrt der Kraftstoff in der hochdruckseitigen Leitung 44 durch die Rückführleitung 45 in die Niederdruckkammer 40 zurück, und der Raildruck Pr wird nach dem Zeitpunkt t3 verringert.
Wenn der Hochdruckkraftstoff mit der Öffnung des Entlastungsventils 80 von der hochdruckseitigen Leitung 44 durch die Rückführleitung 45 in die Niederdruckkammer 40 strömt, wird auf der Seite des Niederdruckabschnitts ein Kraftstoffspitzendruck erzeugt, welcher den Druck in einer Spitzengestalt verändert. Der Kraftstoffspitzendruck wird als abhängig von dem Kraftstoffzuführdruck und der Zuführmenge zu der Hochdruckpumpe 30 betrachtet und kann durch die folgende Gleichung (1) definiert werden. $Kraftstoffspitzendruck = Pf + (K \cdot Δ Vlp + K \cdot Δ Vrel - K \cdot Δ Vhp) / Vin - Fpd$
Pf entspricht dem Förderdruck, K entspricht dem volumenelastischen Koeffizienten, ΔVlp entspricht der Kraftstoffmenge, die der Hochdruckpumpe 30 zugeführt wird, ΔVrel entspricht der Entlastungskraftstoffmenge, welche der Kraftstoffmenge entspricht, die zu der Seite des Niederdruckabschnitts zurückkehrt, wenn das Entlastungsventil 80 geöffnet ist, ΔVhp entspricht der Kraftstoffansaugmenge der Hochdruckpumpe 30, Vin entspricht dem Volumen der Niederdruckkammer 40 und der niederdruckseitigen Leitung 22, und Fpd entspricht dem Dämpfungsbetrag des eingebauten Pulsationsdämpfers.
In der vorstehenden Gleichung (1) wird durch Beschränken der Abgabe der Niederdruckpumpe 20 jeder Term des Förderdrucks Pf und der Zuführmenge ΔVlp klein, und der Kraftstoffspitzendruck kann reduziert werden. Wenn der Raildruck Pr höher ist als der von der ECU 90 gesteuerte Druckbereich, wird hier prognostiziert, dass der Raildruck Pr aufgrund einer Pumpenanomalie oder dergleichen auf den Ventilöffnungsdruck TH1 des Entlastungsventils 80 ansteigen wird. Wenn die ECU 90 bestimmt, dass der Raildruck Pr auf einen vorbestimmten Bestimmungsdruck TH2 ansteigt, der höher als der in der Zuführleitung 60 angenommene Druckbereich und niedriger als der Ventilöffnungsdruck TH1 ist, beschränkt die ECU 90 die Kraftstoffabgabe der Niederdruckpumpe 20. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die ECU 90 einer Kraftstoffdruckbestimmungseinheit.
In der vorliegenden Ausführungsform verringert die ECU 90 als eine Kraftstoffabgabebeschränkung den Förderdruck-Sollwert F* in der Niederdruckpumpe 20 im Vergleich zu dem Fall, in dem der Raildruck Pr nicht auf den Bestimmungsdruck TH2 ansteigt. Da der Förderdruck Pf verringert wird, wird folglich der Anstieg des Kraftstoffspitzendrucks unterdrückt. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die ECU 90 einer Beschränkungseinheit.
Die ECU 90 stellt als den Förderdruck-Sollwert F* den höheren Wert aus dem Sättigungsdampfdruck des Kraftstoffs und der Untergrenze des Ansauggrenzdrucks des Kraftstoffs in der Hochdruckpumpe 30 ein. Der Sättigungsdampfdruck entspricht einem Druck, bei dem sich im Kraftstoff Blasen bilden können. Der Ansauggrenzdruck entspricht einem Förderdruck Pf, bei dem der Kraftstoff aus der niederdruckseitigen Leitung 22 in die Hochdruckpumpe 30 angesaugt werden kann. Da der Sättigungsdampfdruck des Kraftstoffes mit steigender Kraftstofftemperatur Tf höher ist, kann die ECU 90 den Sättigungsdampfdruck des Kraftstoffes auf der Grundlage der Kraftstofftemperatur Tf berechnen.
Nachdem die Erzeugung des Kraftstoffspitzendrucks abgeschlossen ist, ist es nicht notwendig, die Kraftstoffabgabebeschränkung der Niederdruckpumpe 20 fortzusetzen.
Die ECU 90 bestimmt, ob das Entlastungsventil 80 geöffnet ist, nachdem die Kraftstoffabgabe beschränkt wird. Wenn die ECU 90 bestimmt, dass das Entlastungsventil 80 geöffnet ist, gibt die ECU 90 die Kraftstoffabgabebeschränkung bei der Niederdruckpumpe 20 frei bzw. hebt diese auf. Wenn das Entlastungsventil 80 geöffnet ist, wird der Raildruck Pr verringert. Daher hebt die ECU 90 in der vorliegenden Ausführungsform die Kraftstoffabgabebeschränkung auf, wenn bestimmt wird, dass der Raildruck Pr auf einen vorbestimmten Aufhebungsbestimmungsdruck TH3 abfällt, der aufgrund des Öffnens des Entlastungsventils 80 angenommen wird.
In dem Vollabgabezustand der Hochdruckpumpe 30 steigt die Anzahl an Abgaben der Hochdruckpumpe 30 pro Zeiteinheit umso stärker an, je höher die Maschinendrehzahl Ne ist, so dass die Abgabemenge von der Hochdruckpumpe 30 pro Zeiteinheit ansteigt. Infolgedessen konvergiert der Raildruck Pr zu einem hohen Wert, nachdem das Entlastungsventil 80 geöffnet wurde. Da sich der Volumenelastizitätsmodul des Kraftstoffs gemäß der Kraftstofftemperatur Tf ändert, ändern sich ferner die Abnahmerate des Raildrucks Pr nach dem Öffnen des Entlastungsventils 80 und der Druck zu der Zeit einer Konvergenz. In der vorliegenden Ausführungsform berechnet die ECU 90 den Aufhebungsbestimmungsdruck TH3 auf der Grundlage der Maschinendrehzahl Ne und der Kraftstofftemperatur Tf. Die ECU 90 entspricht einer Ventilöffnungsbestimmungseinheit.
Der Druck, welcher zur Öffnung des Entlastungsventils 80 beiträgt, entspricht dem Druck in der hochdruckseitigen Leitung 44. Da die hochdruckseitige Leitung 44 einen kleineren Innendurchmesser und ein kleineres Volumen besitzt als die Zuführleitung 60, ist die Druckpulsation größer als der Raildruck Pr. Je höher die Maschinendrehzahl Ne ist, desto größer ist die Druckpulsation in der hochdruckseitigen Leitung 44. Wenn die Maschinendrehzahl Ne niedrig ist, ist der Maximalwert der Druckpulsation etwa 1 bis 2 MPa größer als der Raildruck Pr. Wenn die Maschinendrehzahl Ne jedoch hoch ist, ist der Maximalwert der Druckpulsation etwa 10 bis 15 MPa größer als der Raildruck Pr. Wenn die Maschinendrehzahl Ne groß ist, ist der Raildruck Pr zu der Zeit des Öffnens des Entlastungsventils 80 daher etwa 10 bis 15 MPa niedriger als der Ventilöffnungsdruck TH1 des Entlastungsventils 80. Infolgedessen wird der Differenzdruck zwischen dem Raildruck Pr und dem niederdruckseitigen Druck (entsprechend dem Förderdruck) klein. Daher wird die Kraftstoffmenge, die zurückgeführt wird, wenn das Entlastungsventil 80 geöffnet wird, klein, und der Spitzenwert des Kraftstoffspitzendrucks wird kleiner als der Wert, wenn sich die Maschinendrehzahl Ne auf der Seite einer niedrigen Drehzahl befindet. Sofern der Spitzenwert des Kraftstoffspitzendrucks kein Wert ist, welcher eine Verschlechterung auf der Seite des Niederdruckabschnitts verursacht, ist es nicht notwendig, die Kraftstoffabgabe der Niederdruckpumpe 20 zu beschränken. Daher beschränkt die ECU 90 in der vorliegenden Ausführungsform die Kraftstoffabgabe durch die Niederdruckpumpe 20, wenn der Raildruck Pr höher ist als der Bestimmungsdruck TH2, in dem Fall, in dem die Maschinendrehzahl Ne niedriger ist als der Drehzahlbestimmungswert TH4, welcher der vorbestimmten Drehzahl entspricht.
Nachfolgend wird die Kraftstoffabgabebeschränkung zum Reduzieren des Kraftstoffspitzendrucks unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Die in 3 dargestellte Verarbeitung wird von der ECU 90 in einer vorbestimmten Steuerzyklusperiode wiederholend ausgeführt.
In Schritt S10 werden der aktuelle Raildruck Pr, die Maschinendrehzahl Ne und die Kraftstofftemperatur Tf erlangt.
In Schritt S11 wird bestimmt, ob das Beschränkungsausführungsflag G Aus ist. Das Beschränkungsausführungsflag wird auf An geschaltet, wenn die Kraftstoffabgabebeschränkung für die Niederdruckpumpe 20 ausgeführt wird, und wird auf Aus geschaltet, wenn die Kraftstoffabgabebeschränkung nicht ausgeführt wird. Wenn das Beschränkungsausführungsflag G Aus ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S12 fort.
In Schritt S12 wird bestimmt, ob die in Schritt S10 erlangte aktuelle Maschinendrehzahl Ne niedriger ist als der Drehzahlbestimmungswert TH4. Wenn bestimmt wird, dass die Maschinendrehzahl Ne gleich oder höher ist als der Drehzahlbestimmungswert TH4, ist es nicht notwendig, den Kraftstoffspitzendruck zu reduzieren. Somit wird die Verarbeitung von 3 vorübergehend beendet.
Wenn bestimmt wird, dass die Maschinendrehzahl Ne niedriger ist als der Drehzahlbestimmungswert TH4, fährt die Verarbeitung mit Schritt S13 fort. In Schritt S13 wird bestimmt, ob der in Schritt S10 erlangte Raildruck Pr höher ist als der Bestimmungsdruck TH2. Wenn bestimmt wird, dass der Raildruck Pr gleich oder kleiner als der Bestimmungsdruck TH2 ist, ist es unwahrscheinlich, dass der Raildruck Pr danach auf den Ventilöffnungsdruck TH1 ansteigt. Daher wird die Verarbeitung von 3 vorübergehend beendet.
Wenn in Schritt S13 bestimmt wird, dass der Raildruck Pr höher ist als der Bestimmungsdruck TH2, fährt die Verarbeitung mit Schritt S14 fort. In Schritt S14 wird der Förderdruck-Sollwert F* auf den höheren Wert aus der Untergrenze des Ansauggrenzdrucks der Hochdruckpumpe 30 und dem Sättigungsdampfdruck des Kraftstoffs geändert. Der Sättigungsdampfdruck des Kraftstoffes wird aus der in Schritt S10 erlangten Kraftstofftemperatur Tf berechnet. Folglich wird die Kraftstoffabgabe der Niederdruckpumpe 20 beschränkt.
In Schritt S15 wird das Beschränkungsausführungsflag G auf An geschaltet. Die in 3 gezeigte Verarbeitung wird beendet.
Wenn im nachfolgenden Steuerzyklus in Schritt S11 bestimmt wird, dass das Beschränkungsausführungsflag G auf An geschaltet ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S16 fort. In Schritt S16 wird der Beschränkungsfortsetzungszähler CT, welcher die Dauer der Kraftstoffabgabebeschränkung misst, erhöht.
In Schritt S17 wird bestimmt, ob der Raildruck Pr niedriger ist als der vorbestimmte Aufhebungsbestimmungsdruck TH3, welcher das Öffnen des Entlastungsventils 80 begleitet. Wenn der Raildruck Pr gleich oder größer als der Aufhebungsbestimmungsdruck TH3 ist, wird der Kraftstoffspitzendruck nicht erzeugt, und die Verarbeitung fährt mit Schritt S18 fort.
Da der Förderdruck-Sollwert F* mit Bezug auf die Niederdruckpumpe 20 verringert wird, steigt der Raildruck Pr nicht auf den Ventilöffnungsdruck TH1 an und das Entlastungsventil 80 öffnet nicht. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Kraftstoffabgabebeschränkung zu der Zeit, wenn bestimmt wird, dass das Entlastungsventil 80 nach der Durchführung der Kraftstoffabgabebeschränkung geöffnet ist, oder zu der Zeit, wenn die Aufhebungszeit TH5 verstreicht, aufgehoben, je nachdem, was zuerst eintritt.
In Schritt S18 wird bestimmt, ob der Beschränkungsfortsetzungszähler CT die Aufhebungszeit TH5 überschreitet. Die Aufhebungszeit TH5 ist auf eine Zeit eingestellt, die länger ist als die angenommene Zeit, wenn das Entlastungsventil 80 öffnet und die Erzeugung des Kraftstoffspitzendrucks beendet wird. Bei einer negativen Bestimmung in Schritt S18 wird die Verarbeitung von 3 beendet.
Wenn im nachfolgenden Steuerzyklus in Schritt S17 bestimmt wird, dass das Entlastungsventil 80 geöffnet ist, oder wenn der Beschränkungsfortsetzungszähler CT in Schritt S18 die Aufhebungszeit TH5 überschreitet, fährt die Verarbeitung mit Schritt S19 fort. In Schritt S19 wird der in Schritt S14 geänderte Förderdruck-Sollwert F* auf den ursprünglichen Wert zurückgesetzt. Folglich wird die Kraftstoffabgabebeschränkung für die Niederdruckpumpe 20 aufgehoben.
In Schritt S20 wird das Beschränkungsausführungsflag G auf Aus geschaltet und der Beschränkungsfortsetzungszähler CT wird auf null initialisiert. Die in 3 gezeigte Verarbeitung wird beendet.
Nachfolgend wird der Betrieb der ECU 90 zu der Zeit einer Hochdruckanomalie beschrieben. 4(a) zeigt den Übergang des Raildrucks Pr, und 4(b) zeigt den Übergang des Förderdruck-Sollwerts F* und des Förderdrucks Pf. 4(c) zeigt den Übergang des Beschränkungsfortsetzungszählers CT.
Vor dem Zeitpunkt t11 weist die Hochdruckpumpe 30 keinen Ausfall auf. Die Kraftstoffabgabe der Hochdruckpumpe 30 wird angepasst, so dass der Raildruck der Zuführleitung 60 durch den Raildruck-Sollwert R* gesteuert wird. Unmittelbar vor dem Zeitpunkt t11 fällt die Hochdruckpumpe 30 aus und es tritt die Vollabgabeanomalie auf, bei welcher die Hochdruckpumpe 30 mit der maximalen Abgabemenge fördert. Die einmalige Abgabemenge von der Hochdruckpumpe 30 übersteigt die einmalige Einspritzmenge des Injektors 62, und der Raildruck Pr steigt mit jeder Abgabe durch die Hochdruckpumpe 30.
Da zum Zeitpunkt t12 der Raildruck Pr höher wird als der Bestimmungsdruck TH2, wird der Förderdruck-Sollwert F* der Niederdruckpumpe 20 verringert. Die Kraftstoffabgabe der Niederdruckpumpe 20 wird beschränkt, so dass der Förderdruck Pf durch den veränderten Förderdruck-Sollwert F* gesteuert wird. Zum Zeitpunkt t12 beginnt der Beschränkungsfortsetzungszähler CT zu steigen.
Zum Zeitpunkt t13 erreicht der Raildruck Pr den Ventilöffnungsdruck TH1 und das Entlastungsventil 80 wechselt vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand. Mit dem Öffnen des Entlastungsventils 80 kehrt der Kraftstoff in der hochdruckseitigen Leitung 44 durch die Rückführleitung 45 zu der Niederdruckkammer 40 zurück, so dass ein Kraftstoffspitzendruck erzeugt wird, bei dem sich der Förderdruck Pf spitzenförmig ändert. In 4(b) ist als ein Vergleichsbeispiel ein Förderdruck Pf bei unverändertem Förderdruck-Sollwert F* durch eine strichpunktierte Linie dargestellt. Wenn der Förderdruck-Sollwert F* nicht verringert wird, ändert sich der Förderdruck Pf im Zeitraum vom Zeitpunkt t12 bis zum Zeitpunkt t13 auf einen höheren Wert als bei einer Änderung des Förderdruck-Sollwerts F*.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Förderdruck Pf in dem Zeitraum von dem Zeitpunkt, zu dem der Raildruck Pr höher wird als der Bestimmungsdruck TH2, bis zum Öffnen des Entlastungsventils 80 verringert. Daher wird nach dem Öffnen des Entlastungsventils 80 der Spitzenwert des Kraftstoffspitzendrucks im Vergleich zu dem Fall, in dem der Förderdruck Pf nicht verringert wird, reduziert.
Zum nachfolgenden Zeitpunkt t14 wird der Raildruck Pr auf den Aufhebungsbestimmungsdruck TH3 verringert, bevor der Beschränkungsfortsetzungszähler CT die Aufhebungszeit TH5 erreicht. Folglich wird die Kraftstoffabgabebeschränkung für die Niederdruckpumpe 20 aufgehoben, der Förderdruck-Sollwert F* wird wiederhergestellt, und der Förderdruck Pf steigt auf den Förderdruck-Sollwert F*.
Gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform können die folgenden Effekte erreicht werden.
Wenn die ECU 90 bestimmt, dass der Raildruck Pr auf den Bestimmungsdruck TH2 ansteigt, der höher als der in der Zuführleitung 60 angenommene Druckbereich und niedriger als der Ventilöffnungsdruck TH1 ist, verringert die ECU 90 den Förderdruck-Sollwert F* der Niederdruckpumpe 20. Folglich kann der Druck auf der Seite des Niederdruckabschnitts verringert werden, wenn die Möglichkeit, dass das Entlastungsventil 80 geöffnet wird, mit der Zunahme des Drucks beim Schließen des Entlastungsventils 80 zunimmt. Auch wenn das Entlastungsventil 80 geöffnet ist, kann die Konfiguration veranlassen, dass der Kraftstoffspitzendruck verringert wird. Daher kann eine Verschlechterung des Niederdruckabschnitts unterdrückt werden.
Die ECU 90 hebt die Kraftstoffabgabebeschränkung auf, wenn bestimmt wird, dass das Entlastungsventil 80 geöffnet ist. Daher wird eine Fortsetzung der Kraftstoffabgabebeschränkung auch nach der Erzeugung des Kraftstoffspitzendrucks aufgrund des Öffnens des Entlastungsventils 80 verhindert. Folglich ist es möglich, eine übermäßige Abnahme des Drucks des Niederdruckabschnitts zu verhindern, so dass es möglich ist, eine Abgabefehlfunktion der Hochdruckpumpe 30 und eine Kraftstofffehlfunktion aufgrund eines Abfallens des Kraftstoffdrucks auf den Sättigungsdampfdruck zu verhindern.
Die ECU 90 hebt die Kraftstoffabgabebeschränkung zu der Zeit, wenn bestimmt wird, dass das Entlastungsventil 80 nach Durchführung der Kraftstoffabgabebeschränkung geöffnet ist, oder zu der Zeit, wenn die Aufhebungszeit TH5 erreicht wird, auf, je nachdem, was zuerst eintritt. Dadurch kann auch bei nicht geöffnetem Entlastungsventil 80 verhindert werden, dass der Förderdruck Pf zu stark verringert wird.
Wenn bestimmt wird, dass der Raildruck Pr auf den Bestimmungsdruck TH2 angestiegen ist, beschränkt die ECU 90 die Kraftstoffabgabe bei der Niederdruckpumpe 20 unter der Bedingung, dass die Maschinendrehzahl Ne niedriger ist als der Drehzahlbestimmungswert TH4. Folglich kann verhindert werden, dass der Förderdruck Pf übermäßig verringert wird, wenn der Spitzenwert des Kraftstoffspitzendrucks wahrscheinlich nicht ansteigt.
(Modifikation der ersten Ausführungsform)
Als eine Kraftstoffabgabebeschränkung für die Niederdruckpumpe 20 kann die Kraftstoffabgabe der Niederdruckpumpe 20 gestoppt werden. In diesem Fall kann die Kraftstoffabgabe der Niederdruckpumpe 20 gestoppt werden, anstatt den Förderdruck-Sollwert F* in Schritt S14 von 3 zu verringern. Beispielsweise wird die Kraftstoffabgabe der Niederdruckpumpe 20 gestoppt, indem der Niederdruckpumpe 20 keine elektrische Leistung zugeführt wird. Ferner fährt die Verarbeitung bei zustimmender Bestimmung in Schritt S17 oder Schritt S18 mit Schritt S19 fort, und die Kraftstoffabgabe der Niederdruckpumpe 20 kann neu gestartet werden. Diese Modifikation liefert auch die ähnlichen Effekte wie die erste Ausführungsform.
Es kann auf der Grundlage des geschätzten Verhaltens des Raildrucks Pr in der Druckabfallzeitspanne, wenn angenommen wird, dass das Entlastungsventil 80 geschlossen ist, bestimmt werden, dass das Entlastungsventil 80 geöffnet ist. Insbesondere kann die ECU 90 in Schritt S17 bestimmen, dass das Entlastungsventil 80 geöffnet ist, wenn eine Reduktionsgeschwindigkeit des Raildrucks Pr höher ist als der vorbestimmte Reduktionsgeschwindigkeitsbestimmungswert, nachdem die Kraftstoffabgabebeschränkung auf die Niederdruckpumpe 20 angewendet wird.
Wenn bestimmt wird, dass der Sättigungsdampfdruck des Kraftstoffes höher ist als die Untergrenze des Ansauggrenzdrucks des Kraftstoffs in der Hochdruckpumpe 30, stellt die ECU 90 in Schritt S14 von 3 den Förderdruck-Sollwert F* auf die Sättigung des Kraftstoffes ein. Wenn bestimmt wird, dass die Untergrenze des Kraftstoffansauggrenzdrucks in der Hochdruckpumpe 30 höher ist als der Sättigungsdampfdruck des Kraftstoffes, stellt die ECU 90 in Schritt S14 von 3 den Förderdruck-Sollwert F* auf den unteren Grenzwert des Kraftstoffsauggrenzdrucks in der Pumpe 30 ein.
(Zweite Ausführungsform)
Eine zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform, wie nachfolgend beschrieben. Die Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnen die gleichen Teile, und die Beschreibung davon wird nicht wiederholt.
Wenn die Hochdruckpumpe 30 eine Hochdruckanomalie aufweist, steigt der Raildruck Pr von dem Bestimmungsdruck TH2 auf den Ventilöffnungsdruck TH1 an, und der Förderdruck Pf muss ausreichend verringert werden, bis das Entlastungsventil 80 geöffnet wird. Daher werden in der vorliegenden Ausführungsform als die Kraftstoffabgabebeschränkung der Niederdruckpumpe 20 das Stoppen der Kraftstoffabgabe durch die Niederdruckpumpe 20 und das Verringern des Förderdruck-Sollwerts F* zusammen verwendet.
Nachfolgend wird die Kraftstoffabgabebeschränkung zur Reduzierung des Kraftstoffspitzendrucks gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Die in 5 dargestellte Verarbeitung wird von der ECU 90 in einer vorbestimmten Steuerzyklusperiode wiederholend ausgeführt.
In Schritt S30 wird als die Kraftstoffabgabebeschränkung bestimmt, ob das erste Beschränkungsausführungsflag G11, welches anzeigt, dass die Kraftstoffabgabe der Niederdruckpumpe 20 gestoppt ist, und das zweite Beschränkungsausführungsflag G12, welches anzeigt, dass der Förderdruck-Sollwert F* der Niederdruckpumpe 20 verringert ist, Aus sind. Wenn in Schritt S30 eine negative Bestimmung erfolgt, fährt die Verarbeitung mit Schritt S12 fort.
Nachdem in Schritt S12 eine zustimmende Bestimmung erfolgt, fährt die Verarbeitung mit Schritt S31 fort, wenn in Schritt S13 bestimmt wird, dass der Raildruck Pr höher ist als der Bestimmungsdruck TH2. In S31 wird die Kraftstoffabgabe der Niederdruckpumpe 20 gestoppt. Die Kraftstoffabgabe der Niederdruckpumpe 20 wird beispielsweise gestoppt, indem das Ansteuersignal GS zur Versorgung der Niederdruckpumpe 20 mit elektrischer Leistung ausgehend von dem An-Betriebsbefehl auf den Aus-Betriebsbefehl umgeschaltet wird.
In Schritt S14 wird bei gestoppter Kraftstoffabgabe der Niederdruckpumpe 20 der Förderdruck-Sollwert F* der Niederdruckpumpe 20 auf den höheren Wert aus dem Sättigungsdampfdruck des Kraftstoffs und der Untergrenze des Ansauggrenzdrucks der Hochdruckpumpe 30 eingestellt.
In Schritt S32 werden sowohl das erste Beschränkungsausführungsflag G11 als auch das zweite Beschränkungsausführungsflag G12 auf An geschaltet. Die in 5 gezeigte Verarbeitung wird beendet.
Da sowohl das erste Beschränkungsausführungsflag G11 als auch das zweite Beschränkungsausführungsflag G12 auf An geschaltet sind, wird im nachfolgenden Steuerzyklus der Schritt S30 negativ bestimmt, und die Verarbeitung geht zu Schritt S33 über. Da in Schritt S33 das erste Beschränkungsausführungsflag G11 auf An geschaltet ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S16 fort, um den Beschränkungsfortsetzungszähler CT zu erhöhen.
In Schritt S34 wird bestimmt, ob die Abgabeneustartbedingung zum Neustarten der Kraftstoffabgabe der Niederdruckpumpe 20 erfüllt ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Neustartbedingung so definiert, dass der Förderdruck Pf gleich oder kleiner als der Abgabeneustartdruck TH6 ist, welcher durch Addieren eines vorbestimmten Margendrucks zu dem in Schritt S14 eingestellten Förderdruck-Sollwert F* erhalten wird.
Wenn bestimmt wird, dass die Abgabeneustartbedingung nicht erfüllt ist, wird die Verarbeitung von 5 vorübergehend beendet. Wenn andererseits bestimmt wird, dass die Abgabeneustartbedingung erfüllt ist, schreitet die Verarbeitung mit Schritt S35 fort. In Schritt S35 wird die Kraftstoffabgabe durch die Niederdruckpumpe 20 neu gestartet. In Schritt S36 wird das Beschränkungsausführungsflag G11 auf Aus geschaltet. Die in 5 dargestellte Verarbeitung wird beendet.
Nach dem Neustart der Kraftstoffabgabe passt die Niederdruckpumpe 20 die Kraftstoffabgabe gemäß dem in Schritt S13 eingestellten Förderdruck-Sollwert F* an. Daher ist die Kraftstoffabgabe der Niederdruckpumpe 20 auch nach dem Neustart der Kraftstoffabgabe durch die Niederdruckpumpe 20 beschränkt.
Da das zweite Beschränkungsausführungsflag G12 auf An geschaltet ist, erfolgt danach in Schritt S30 die negative Bestimmung und die Verarbeitung fährt mit Schritt S33 fort. Da das erste Beschränkungsausführungsflag G11 auf Aus geschaltet ist, erfolgt in Schritt S33 die negative Bestimmung und die Verarbeitung fährt mit Schritt S17 fort. Bei einer zustimmenden Bestimmung in Schritt S17 oder S18 fährt die Verarbeitung mit Schritt S19 fort, um den Förderdruck-Sollwert F* wiederherzustellen. In Schritt S37 wird das zweite Beschränkungsausführungsflag G12 auf Aus geschaltet und der Beschränkungsfortsetzungszähler CT wird auf null initialisiert.
Nachfolgend wird der Betrieb der ECU 90 zu der Zeit einer Hochdruckanomalie gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben. 6(a) zeigt den Übergang des Raildrucks Pr, und 6(b) zeigt den Übergang des Förderdruck-Sollwerts F* und des Förderdrucks Pf. 6(c) zeigt den Übergang des Ansteuersignals GS der Niederdruckpumpe 20.
Vor dem Zeitpunkt t21 weist die Hochdruckpumpe 30 keinen Ausfall auf. Die Kraftstoffabgabe der Hochdruckpumpe 30 wird angepasst, so dass der Raildruck der Zuführleitung 60 durch den Raildruck-Sollwert R* gesteuert wird. Unmittelbar vor dem Zeitpunkt t21 weist die Hochdruckpumpe 30 eine Fehlfunktion auf und es tritt die Vollabgabeanomalie auf, bei welcher die Hochdruckpumpe 30 mit der maximalen Abgabemenge fördert.
Zum Zeitpunkt t22, wenn der Raildruck Pr höher wird als der Bestimmungsdruck TH2, wird das Ansteuersignal GS ausgehend von dem An-Betriebsbefehl auf den Aus-Betriebsbefehl umgeschaltet und die Kraftstoffabgabe der Niederdruckpumpe 20 wird gestoppt. Folglich wird der Förderdruck Pf in der frühen Phase, nachdem der Raildruck Pr über den Bestimmungsdruck TH2 steigt, schnell verringert. Ferner wird der Förderdruck-Sollwert F* der Niederdruckpumpe 20 auf einen niedrigen Wert geändert.
Zum Zeitpunkt t23, wenn der Förderdruck Pf gleich oder kleiner als der Abgabeneustartdruck TH6 wird, wird das Ansteuersignal GS ausgehend von dem Aus-Betriebsbefehl auf den An-Betriebsbefehl umgeschaltet und die Kraftstoffabgabe der Niederdruckpumpe 20 wird neu gestartet. Nach dem Zeitpunkt t23 wird die Kraftstoffabgabe der Niederdruckpumpe 20 angepasst, so dass der Förderdruck Pf zu dem zum Zeitpunkt t22 geänderten Förderdruck-Sollwert F* wird. Daher wird die Abnahmerate des Förderdrucks Pf kleiner als die Abnahmerate zwischen den Zeitpunkten t22 und t23.
Zum Zeitpunkt t24 erreicht der Raildruck Pr den Ventilöffnungsdruck TH1 und das Entlastungsventil 80 wechselt vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand. Mit dem Öffnen des Entlastungsventils 80 wird der Kraftstoffspitzendruck erzeugt. In 6(b) ist als ein Vergleichsbeispiel ein Förderdruck Pf mit einer strichpunktierten Linie dargestellt, wenn die Kraftstoffabgabe der Niederdruckpumpe 20 nicht beschränkt ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Förderdruck Pf aufgrund des Stopps der Kraftstoffabgabe der Niederdruckpumpe 20 zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Raildruck Pr höher als der Bestimmungsdruck TH2 wird, und dem Zeitpunkt, zu dem das Entlastungsventil 80 geöffnet wird, schnell verringert. Somit bewirkt die anschließende Verringerung des Förderdruck-Sollwerts F*, dass der Förderdruck Pf weiter abnimmt. Daher wird nach dem Öffnen des Entlastungsventils 80 der Spitzenwert des Kraftstoffspitzendrucks im Vergleich zu dem Fall, in dem die Kraftstoffabgabe nicht beschränkt ist, reduziert.
Zum Zeitpunkt t25 wird der Raildruck Pr auf den Aufhebungsbestimmungsdruck TH3 verringert und die Kraftstoffabgabebeschränkung bei der Niederdruckpumpe 20 wird aufgehoben. Daher wird der Förderdruck-Sollwert F* wiederhergestellt und der Förderdruck Pf steigt an.
In der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform stoppt die ECU 90 die Kraftstoffabgabe durch die Niederdruckpumpe 20 als die Kraftstoffabgabebeschränkung und verringert dann den Förderdruck Pf im Vergleich zu dem Fall, in dem nicht bestimmt wird, dass der Raildruck Pr auf den Bestimmungsdruck TH2 angestiegen ist. Folglich kann bei einem Anstieg des Raildrucks Pr auf den Bestimmungsdruck TH2 der Förderdruck Pf schnell verringert werden. Daher kann auch dann, wenn die Zeit, welche der Raildruck Pr benötigt, um nach Überschreiten des Bestimmungsdrucks TH2 den Ventilöffnungsdruck TH1 zu erreichen, kurz ist, der Kraftstoffspitzendruck ausreichend verringert werden.
(Weitere Ausführungsformen)
Der Konvergenzwert des Raildrucks Pr nach dem Öffnen des Entlastungsventils 80 ändert sich gemäß der Maschinendrehzahl Ne und der Kraftstofftemperatur Tf. Daher kann die ECU 90 den Aufhebungsbestimmungsdruck TH3 zum Aufheben der Kraftstoffabgabebeschränkung basierend auf der Maschinendrehzahl Ne und der Kraftstofftemperatur Tf berechnen. Insbesondere wenn die Maschinendrehzahl Ne hoch ist, konvergiert der Raildruck Pr bei einem höheren Wert. Wenn die Maschinendrehzahl Ne hoch ist, kann der Aufhebungsbestimmungsdruck daher auf einen höheren Wert berechnet werden. Ferner ist der Volumenelastizitätsmodul des Kraftstoffes umso niedriger, je höher die Kraftstofftemperatur Tf ist, so dass der Raildruck Pr weniger wahrscheinlich abnimmt. Je höher die Kraftstofftemperatur Tf ist, desto höher kann daher der Aufhebungsbestimmungsdruck berechnet werden. Auch in diesem Fall kann die ECU 90 die Kraftstoffabgabebeschränkung aufheben, wenn der Raildruck Pr auf den Aufhebungsbestimmungsdruck TH3 verringert ist oder wenn die vorbestimmte Aufhebungszeit TH5 verstrichen ist, je nachdem, was zuerst eintritt.
Das Entlastungsventil 80 kann in der Zuführleitung 60 bereitgestellt sein. In diesem Fall kehrt mit dem Öffnen des Entlastungsventils 80 der Kraftstoff in der Zuführleitung 60 durch die Rückführleitung 45 in den Niederdruckabschnitt zurück.
Als der Druck des Hochdruckabschnitts kann anstelle der Verwendung des Raildrucks Pr der Druck in der hochdruckseitigen Leitung 44 oder der Druck im Injektor 62 verwendet werden.
Die Steuerungsvorrichtung und die Technologie gemäß der vorliegenden Offenbarung können durch einen dedizierten Computer erreicht werden, der durch die Bildung eines Prozessors und eines Speichers bereitgestellt wird, welche so programmiert sind, dass diese eine oder mehrere Funktionen ausführen, die durch ein Computerprogramm verkörpert sind. Alternativ können die Steuerungseinheit und das in der vorliegenden Offenbarung beschriebene Verfahren durch einen dedizierten Computer realisiert werden, der durch Konfigurieren eines Prozessors mit einer oder mehreren dedizierten Hardware-Logikschaltungen bereitgestellt ist. Alternativ können der Controller und das Verfahren, wie in der vorliegenden Offenbarung beschrieben, durch einen oder mehrere Spezialcomputer, der als eine Kombination aus einem Prozessor und einem Speicher, die so programmiert sind, dass diese eine oder mehrere Funktionen durchführen, konfiguriert ist, und einen Prozessor, der mit einer oder mehreren Hardware-Logikschaltungen konfiguriert ist, realisiert sein. Ferner kann das Computerprogramm auf einem computerlesbaren, nicht-transitorischen, materiellen Aufzeichnungsmedium als eine Anweisung gespeichert sein, die vom Computer auszuführen ist.
Obwohl die vorliegende Offenbarung gemäß den Beispielen beschrieben wurde, ergibt sich, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf solche Beispiele oder Strukturen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung umfasst verschiedene Modifikationen und Variationen innerhalb des Äquivalenzbereichs. Darüber hinaus können in der vorliegenden Offenbarung verschiedene Kombinationen und Ausbildungen sowie andere Kombinationen und Ausbildungen, die ein, mehr als ein oder weniger als ein Element umfassen, vorgenommen werden.
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 2019010633 [0001]
JP 2015055230 A [0004]

Claims

Steuerungsvorrichtung (90) für ein Kraftstoffeinspritzsystem (10), wobei das Kraftstoffeinspritzsystem umfasst: eine Niederdruckpumpe (20), welche derart konfiguriert ist, dass diese einen Kraftstoff in einem Kraftstoffbehälter (60) verdichtet und den Kraftstoff abgibt; eine Hochdruckpumpe (30), welche derart konfiguriert ist, dass diese einen Druck des von der Niederdruckpumpe abgegebenen Kraftstoffs erhöht und Hochdruckkraftstoff abgibt; einen Speicher (60), welcher derart konfiguriert ist, dass dieser den von der Hochdruckpumpe abgegebenen Hochdruckkraftstoff speichert; ein Kraftstoffeinspritzventil (62), welches derart konfiguriert ist, dass dieses den Hochdruckkraftstoff in den Speicher einspritzt; ein Entlastungsventil (80), welches in einem stromabwärts der Hochdruckpumpe bereitgestellten Hochdruckabschnitt (44, 60) bereitgestellt und derart konfiguriert ist, dass sich dieses öffnet, wenn eine Hochdruckanomalie in dem Hochdruckabschnitt auftritt; und eine Rückführleitung (45), welche derart konfiguriert ist, dass diese den Hochdruckkraftstoff in dem Hochdruckabschnitt durch Öffnen des Entlastungsventils zu einem stromabwärts der Niederdruckpumpe bereitgestellten Niederdruckabschnitt zurückführt, wobei die Steuerungsvorrichtung derart konfiguriert ist, dass diese den Hochdruckkraftstoff in dem Speicher innerhalb eines vorbestimmten Druckbereichs steuert, wobei die Steuerungsvorrichtung aufweist: eine Kraftstoffdruckbestimmungseinheit, welche derart konfiguriert ist, dass diese bestimmt, ob ein Druck in dem Hochdruckabschnitt auf einen vorbestimmten Bestimmungsdruck ansteigt, der höher als der Druckbereich und niedriger als ein Ventilöffnungsdruck zum Öffnen des Entlastungsventils ist; und eine Beschränkungseinheit, welche derart konfiguriert ist, dass diese die Niederdruckpumpe veranlasst, eine Kraftstoffabgabebeschränkung durchzuführen, wenn die Kraftstoffdruckbestimmungseinheit bestimmt, dass der Druck in dem Hochdruckabschnitt auf den Bestimmungsdruck ansteigt.
Steuerungsvorrichtung für das Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, wobei ein Druck in dem Niederdruckabschnitt derart konfiguriert ist, dass dieser durch Anpassen einer Abgabe der Niederdruckpumpe verändert wird, und die Beschränkungseinheit als die Kraftstoffabgabebeschränkung den Druck in dem Niederdruckabschnitt verringert, so dass dieser niedriger ist als ein Druck in einem Fall, in dem die Kraftstoffdruckbestimmungseinheit nicht bestimmt, dass der Druck in dem Hochdruckabschnitt auf den Bestimmungsdruck ansteigt.
Steuerungsvorrichtung für das Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 2, wobei die Beschränkungseinheit als die Kraftstoffabgabebeschränkung die Niederdruckpumpe veranlasst, eine Abgabe des Kraftstoffes zu stoppen, und dann den Druck in dem Niederdruckabschnitt verringert, so dass dieser niedriger ist als der Druck in dem Fall, in dem die Kraftstoffdruckbestimmungseinheit nicht bestimmt, dass der Druck in dem Hochdruckabschnitt auf den Bestimmungsdruck ansteigt.
Steuerungsvorrichtung für das Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend eine Ventilöffnungsbestimmungseinheit, welche derart konfiguriert ist, dass diese bestimmt, ob das Entlastungsventil nach dem Start der Kraftstoffabgabebeschränkung geöffnet wird, wobei die Beschränkungseinheit die Kraftstoffabgabebeschränkung aufhebt, wenn die Ventilöffnungsbestimmungseinheit bestimmt, dass das Entlastungsventil geöffnet ist.
Steuerungsvorrichtung für das Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4, wobei die Beschränkungseinheit die Kraftstoffabgabebeschränkung aufhebt, wenn die Ventilöffnungsbestimmungseinheit bestimmt, dass das Entlastungsventil geöffnet ist, oder eine vorbestimmte Aufhebungszeit verstreicht, je nachdem, was zuerst eintritt.
Steuerungsvorrichtung für das Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Beschränkungseinheit die Kraftstoffabgabebeschränkung aufhebt, wenn der Druck des Hochdruckabschnitts auf einen vorbestimmten Aufhebungsbestimmungsdruck verringert wird, der niedriger als der Bestimmungsdruck ist, oder eine vorbestimmte Aufhebungszeit verstreicht, je nachdem, was zuerst eintritt.
Steuerungsvorrichtung für das Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Hochdruckpumpe den Druck des Kraftstoffs erhöht, indem eine Ausgangswelle einer Verbrennungskraftmaschine rotiert, und wenn die Kraftstoffdruckbestimmungseinheit bestimmt, dass der Druck des Hochdruckabschnitts auf den Bestimmungsdruck ansteigt, die Beschränkungseinheit die Kraftstoffabgabebeschränkung unter einer Bedingung durchführt, dass eine Drehzahl der Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine niedriger als eine vorbestimmte Drehzahl ist.