DE60013657T2

DE60013657T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Hochdruckpumpe mit variabler Durchflussrate

Info

Publication number: DE60013657T2
Application number: DE2000613657
Authority: DE
Inventors: Ken Kariya-city Uchiyama
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 2000-01-17
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2020-01-18
Also published as: EP1024282A3; EP1024282B1; DE60013657D1; JP3744290B2; JP2000282938A; EP1024282A2

Description

Ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem ist als eines von Systemen bekannt, das Kraftstoff in Dieselverbrennungsmotoren einspritzt. Bei dem Common-Rail-Einspritzsystem ist eine gemeinsame Sammelkammer (Common-Rail) vorgesehen, die mit jedem Verbrennungsmotorzylinder in Verbindung steht. Der Kraftstoffdruck in der Sammelkammer wird auf einem vorbestimmten Druck durch eine Druckförderung von Kraftstoff des notwendigen Betrags des Hochdruckkraftstoffs von einer Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß zu der Sammelkammer aufrechterhalten. Der Hochdruckkraftstoff in der Sammelkammer wird in die Brennkammer von jedem Zylinder aus einem elektromagnetisch betätigtem Injektor bei einer vorbestimmten Einspritzzeitabstimmung eingespritzt.
Die Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß hat eine Druckkammer, die mit der Common-Rail verbunden ist, und vergrößert/verringert ihre Verdrängung oder ihr Volumen. Die Menge des in die Druckkammer gesaugten Kraftstoffs wird durch Öffnen und Schließen eines Steuerventils eingestellt, das zwischen der Druckkammer und einer Niederdruckpumpe vorgesehen ist, die Niederdruckkraftstoff fördert.
Eine Vorhubbauart wird im Allgemeinen verwendet, um den gewünschten Förderbetrag zu der Common-Rail durch Schließen des Steuerventils bei einer vorbestimmten Zeitabstimmung zu erzeugen, wenn die Verdrängung von der Druckkammer vergrößert wird, um die Menge des Kraftstoffs in der Druckkammer einzurichten. Bei der Vorhubbauart ist es jedoch erforderlich, dass das Steuerventil mit einer hohen Genauigkeit unter einer Hochdruckbedingung arbeitet, da ein hoher Druck des Kraftstoffs auf das Steuerventil aufgebracht wird. Das System wird groß und die Kosten erhöhen sich, wenn eine ausreichende Druckförderbetragssteuerungscharakteristik erforderlich ist.
Eine Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß wird vorgeschlagen, wie in 18 gezeigt ist, um dieses Problem zu lösen. Bei dieser Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß erstreckt sich eine Antriebswelle 101 durch ein Pumpengehäuse 100 und wird daran gehalten. Der Niederdruckkraftstoff wird in eine Kraftstoffreservoir 105 von einer Niederdruckpumpe (Förderpumpe) 102 gefördert, die sich mit der Antriebswelle 101 dreht, durch Niederdruckkraftstoffdurchgänge 103 und 104.
Ein innerer Nocken 106 ist einstückig mit dem rechten Endteil von der Antriebswelle 101 ausgebildet. Das linke Endteil von einem Kopf 107 ist in den inneren Nocken 106 presseingesetzt. Vier Zylinder 108 (nur zwei sind in der Fig. gezeigt) sind in die radialen Richtungen an dem linken Endteil von dem Kopf 107 ausgebildet. Ein Tauchkolben 109 ist hin- und herbeweglich in jedem Zylinder 108 angeordnet. Eine Druckkammer 110 ist durch eine radial innere Endfläche von dem Tauchkolben 109 und die innere Wand von dem Zylinder 108 definiert, sodass eingeführter Kraftstoff darin durch eine Hin- und Herbewegung von dem Tauchkolben 109 mit Druck beauftragt werden kann.
Ein Steuerventil 111 und ein Ansaugventil 112 sind von der stromaufwärtigen Seite in dem Strömungsdurchgang angeordnet, der sich von dem Kraftstoffreservoir 105 zu der Druckkammer 110 erstreckt. Das Steuerventil 111 ist ein elektromagnetisches Ventil, dessen Einschaltung oder Energiebeaufschlagung durch eine nicht gezeigte elektronische Steuerungseinheit gesteuert wird. Das Ansaugventil 112 ist ein Rückschlagventil, das gestattet, dass Kraftstoff in die vorwärts Richtung, d.h., von dem Steuerventil 111 zu der Druckkammer 110 strömt.
Das Ansaugventil 112 öffnet sich, wenn der Druck in der Druckkammer 110 sich als Reaktion auf das Öffnen von dem Steuerventil 111 und die Vergrößerung der Verdrängung von der Druckkammer 110 aufgrund der nach hinten weisenden Bewegung von dem Tauchkolben 109 sich verringert. Es schließt sich, wenn sich das Steuerventil 111 schließt. Der Strömungsdurchgang zu der Druckkammer 110 wird durch das Ansaugventil 112 von dem Beginn der Druckbeaufschlagung des Niederdruckkraftstoffs zu dem Ende der Druckförderung des Kraftstoffs nach einer vorläufigen Zufuhr der erforderlichen Menge des Kraftstoffs von der Förderpumpe 102 zu der Druckkammer 110 gemäß der Ventilöffnungsdauer von dem Steuerventil 111 geschlossen.
Somit wird der auf das Steuerventil 111 aufgebrachte Druck bei einem Maximum auf den Förderdruck begrenzt (ungefähr 15 atm). Daher braucht das Steuerventil 111 nicht die Bauart zu sein, die mit einer hohen Genauigkeit unter Hochdruckbedingungen arbeitet, sodass eine ausreichende Common-Rail-Drucksteuerung bei niedrigen Kosten erhalten werden kann.
Bei einem Steuerverfahren für die Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß wird beispielsweise ein Ventilöffnungsdaueranweisungswert des Steuerventils 111 gemäß einer Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt, die die Ausstoßmenge des Hochdruckkraftstoffs von der Common-Rail ist, und wird das Steuerventil 111 als Reaktion auf den Anweisungswert zum Wiederbefüllen der Common-Rail mit dem Hochdruckkraftstoff geöffnet und geschlossen (siehe EP-A-0816672).
Bei der vorstehend genannten Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß tritt jedoch eine übermäßige Druckförderung des Kraftstoffs zu dem Zeitpunkt des Verbrennungsmotorneustarts nach einer Kraftstoffverknappung, vor einer Kraftstoffverknappung oder zu dem Zeitpunkt eines raschen Richtungswechsels auf. Bei diesem Beispiel ist es wahrscheinlich, dass die normale hohe Steuerbarkeit des Common-Rail-Drucks nicht erhalten werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das vorstehend genannte Problem gemacht und hat eine Aufgabe, ein Steuerverfahren und eine Vorrichtung für Hochdruckpumpen der Bauart mit variablem Ausstoß zu schaffen, sodass eine übermäßige Druckförderung von Kraftstoff verhindert wird und eine Steuerbarkeit eines Drucks in einer Sammelkammer verbessert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Steuerventil gemäß einem Anweisungswert gesteuert, der die Menge einer Strömung eines Kraftstoffs anzeigt, und wird eine Sammelkammer mit einem Hochdruckkraftstoff gemäß dem Betrag des Hochdruckkraftstoffs wieder befällt, der von einer Druckkammer ausgestoßen wird.
Es wird überprüft, ob eine vorbestimmte Steuerungsanforderung erfüllt wird. Die Steuerungsanforderung schließt ein, dass ein erfasster tatsächlicher Druck höher als ein Solldruck der Sammelkammer um mehr als einen vorbestimmten Toleranzwert ist und das Steuerventil außer Kraft gesetzt ist, sich zu öffnen, um dadurch das Ansaugen des Wiederdruckkraftstoffs in die Druckkammer zu verhindern, wenn bestimmt wird, dass die Steuerungsanforderung erfüllt ist.
Wenn Luft in den von der Niederdruckpumpe ausgestoßenen Kraftstoff aufgrund einer Verknappung des Kraftstoffs eintritt und verursacht, dass Luft in dem Kraftstoff in einem Strömungsdurchgang verbleibt, der sich von dem Steuerventil zu einem Rückschlagventil erstreckt, dehnt sich die Luft aus, da sich das Rückschlagventil öffnet, und verringert sich der Kraftstoffförderdruck mit einer Vergrößerung der Verdrängung der Druckkammer. Das kann verursachen, dass Kraftstoff in die Druckkammer mit einem Betrag herausgezwungen wird, der der Ausdehnung der Luft entspricht, und Kraftstoff in die Druckkammer übermäßig gesaugt wird. Das ergibt eine übermäßige Druckförderung von Kraftstoff.
Jedoch wird das Steuerventil außer Kraft gesetzt, sich zu öffnen, wenn die Steuerungsanforderung erfüllt ist, um eine hohe Wahrscheinlichkeit anzuzeigen, dass Luft in den von der Niederdruckpumpe ausgestoßenen Kraftstoff beigemischt ist. Somit wird keine Luft aus der Niederdruckpumpe in den Strömungsdurchgangsabschnitt ausgestoßen, der von dem Steuerventil zu dem Rückschlagventil führt, sodass die übermäßige Druckförderung des Kraftstoffs in die Sammelkammer verhindert wird.
1 ist ein schematische Diagramm, das ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß zeigt, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird;
2 ist eine Querschnittsansicht, die die Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß zeigt, die in 1 gezeigt ist;
3 ist eine Seitenansicht eines Verbrennungsmotors, die einen Antriebsmechanismus für die Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß zeigt;
4 ist eine weitere Querschnittsansicht, die einen Teil der Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß zeigt;
5(A) ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A in 4 und (B) ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie B-B in 4;
6 ist eine schematische Ansicht, die einen Hauptabschnitt der Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß zeigt;
7 ist ein Zeitabstimmungsdiagramm, das einen Betrieb der Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß zeigt;
8 ist ein erstes Ablaufdiagramm, das ein Steuerverfahren für eine Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß zeigt;
9 ist ein zweites Ablaufdiagramm, das ein Steuerverfahren für eine Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß zeigt;
10 ist ein drittes Ablaufdiagramm, das ein Steuerverfahren für eine Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß zeigt;
11 ist ein viertes Ablaufdiagramm, das ein Steuerverfahren für eine Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß zeigt;
12 ist ein fünftes Ablaufdiagramm, das ein Steuerverfahren für eine Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß zeigt;
13 ist ein sechstes Ablaufdiagramm, das ein Steuerverfahren für eine Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß zeigt;
14 ist ein siebtes Ablaufdiagramm, das ein Steuerverfahren für eine Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß zeigt;
15 ist ein achtes Ablaufdiagramm, das ein Steuerverfahren für eine Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß zeigt;
16 ist ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres Steuerverfahren für eine Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß zeigt;
17 ist eine schematische Ansicht, die einen Hauptabschnitt einer weiteren Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß zeigt, auf die das Steuerverfahren für eine Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
18 ist eine Querschnittsansicht, die eine Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß zeigt, auf die ein herkömmliches Steuerverfahren angewendet wird;
19 ist ein Zeitabstimmungsdiagramm, das einen Betrieb des herkömmlichen Steuerverfahrens im Vergleich mit dem Steuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Ein Steuerverfahren für eine Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf einen Fall beschrieben, bei dem sie auf ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem für Dieselverbrennungsmotoren angewendet wird.
In 1 ist eine Vielzahl von Injektoren I an einem Verbrennungsmotor E entsprechend der Brennkammer von jedem Zylinder montiert. Diese Injektoren I sind mit einer Common-Rail R verbunden, die eine Sammelkammer ist, die jedem Zylinder gemeinsam ist. Die Einspritzung des Kraftstoffs aus dem Injektor I in die Brennkammer von dem Verbrennungsmotor E wird durch Einschalten-Ausschalten eines Einspritzsteuerungselektromagnetventils B1 gesteuert. Kraftstoff in der Common-Rail R wird in den Verbrennungsmotor E während einer Dauer eingespritzt, während der das Elektromagnetventil B1 offen ist. Es wird angenommen, dass der Verbrennungsmotor E eine Vierzylinderbauart ist.
Eine Hochdruckpumpe P der Bauart mit variablem Ausstoß ist mit der Common-Rail R durch ein Zufuhrrohr R1 und Ausstoßventile B2 verbunden, sodass Kraftstoff kontinuierlich in der Common-Rail R bei einem hohen vorbestimmten Druck gesammelt wird, der einem Kraftstoffeinspritzdruck entspricht. Die Hochdruckpumpe P der Bauart mit variablem Ausstoß beaufschlagt Niederdruckkraftstoff, der von einem Kraftstofftank T durch eine Förderpumpe P1 angesaugt wird, auf einen hohen Druck, sodass Kraftstoff in der Common-Rail R auf den vorbestimmten hohen Druck gesteuert wird.
Das Common-Rail-Einspritzsystem hat eine elektronische Steuerungseinheit C. Die elektronische Steuereinheit C ist mit einer allgemeinbekannten Hardware einschließlich einer CPU und dergleichen aufgebaut. Sie erzeugt Steuerungssignale zu den Injektoren I und der Hochdruckpumpe P der Bauart mit variablem Ausstoß als Reaktion auf Eingaben von verschiedenartigen Sensoren S1, S2 und S3, sodass die Injektoren I und die Hochdruckpumpe P der Bauart mit variablem Ausstoß elektronisch gesteuert werden können.
Die elektronische Steuereinheit C nimmt eine Verbrennungsmotorbedingungsinformation beispielsweise von einem Verbrennungsmotordrehzahlsensor S2 und einem Zylinderunterscheidungssensor (G1-Sensor) S3 auf. Der Drucksensor S1 ist an der Common-Rail R angeordnet, um einen Common-Rail-Druck zu erfassen, sodass eine Information des Common-Rail-Drucks auf die elektronische Steuerungseinheit C angewendet wird.
Die elektronische Steuerungseinheit C berechnet eine optimale Einspritzzeitabstimmung und eine Einspritzmenge (Einspritzdauer) als Reaktion auf diese Informationen und erzeugt ein Steuerungssignal für das Kraftstoffeinspritzsteuerungselektromagnetventil B1, sodass die Ausstoßmenge von der Hochdruckpumpe P der Bauart mit variablem Ausstoß gesteuert wird.
Die Hochdruckpumpe P der Bauart mit variablem Ausstoß ist genau in 2 gezeigt. In der Fig. ist eine Antriebswelle D, die durch den Verbrennungsmotor E bei einer halben Drehzahl von dem Verbrennungsmotor drehbetrieben wird, in ein Pumpengehäuse 1 eingesetzt und durch dieses gestützt. Eine Pumpenriemenscheibe 51 ist an dem linken Endabschnitt von der Antriebswelle D fixiert, sodass diese durch einen Keilriemen 52 drehbetrieben werden kann, der um den äußeren Umfang geführt ist, wie in 3 gezeigt ist.
In der Fig. ist eine Nockenwellenriemenscheibe 53 an der Nockenwelle von dem Verbrennungsmotor fixiert und ist eine Kurbelwellenriemenscheibe 54 mit der Kurbelwelle von dem Verbrennungsmotor verbunden. Die Pumpenriemenscheibe 51 und die Nockenwellenriemenscheibe 53 werden durch die Drehung der Kurbelwelle von dem Verbrennungsmotor durch den Riemen 52 drehbetrieben. Spanner 55 und 56 werden verwendet, sodass der Spanner 56 ein Spannung auf den Keilriemen 52 mit der Federkraft einer Feder 57 aufbringt, um Schütteln zu verhindern.
Eine Flügelförderpumpe P1 ist mit der Antriebswelle D zum Zuführen von Kraftstoff unter einem niedrigen Druck gekoppelt. Die Förderpumpe P1 dreht sich mit der Antriebswelle D, um Kraftstoff von dem Kraftstofftank T anzusaugen, und fördert diesen bei einem vorbestimmten Förderdruck (ungefähr 15 atm) zu einem Kraftstoffreservoir 5a, das innerhalb eines Kopfs 14 ausgebildet ist, durch einen Niederdruckströmungsdurchgang 11, 12 und einen Niederdruckströmungsdurchgang 13 in dem Kopf 14. Die Kraftstoffausstoßseite und die Kraftstoffansaugseite von der Förderpumpe P1 sind durch ein nicht gezeigtes Druckeinstellventil verbunden, sodass der Ausstoßdruck reguliert werden kann. Somit nimmt die Hochdruckpumpe P der Bauart mit variablem Ausstoß darin die in 1 gezeigte Förderpumpe P1 auf.
Die Antriebswelle D ist drehbar an dem Pumpengehäuse 1 durch Lager D1 und D2 gestützt. Ein innerer Nocken 8 ist einstückig an ihrem rechten Endabschnitt ausgebildet. Der Kopf 14 ist in die rechte Endöffnung von dem Pumpengehäuse 1 pressgepasst. Der Kopf 14 hat einen Vorsprung an seinem mittleren Abschnitt des linken Endes, um in dem inneren Nocken 8 eingesetzt zu werden.
Ein Steuerventil 6a ist an dem unteren Endabschnitt von dem Kopf 14 zum Steuern der Menge von Niederdruckkraftstoff angeordnet, der in die Druckkammer strömt, d.h., um die Menge des Kraftstoffs zu steuern, der zwischen der Förderpumpe P1 und einem Ansaugventil 4a verläuft, das nachstehend beschrieben wird. Das Ansaugventil 4a, das ein Rückschlagventil ist, ist an dem mittleren Abschnitt des rechten Endes von dem Kopf 14 angeordnet. Ein Förderventil 3 ist oberhalb von dem Ansaugventil 4a angeordnet. Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist ein weiteres Steuerventil 6b und ein Ansaugventil 4b an unterschiedlichen Positionen zusätzlich zu dem Steuerventil 6a und dem Ansaugventil 4a angeordnet.
Wie in 4 gezeigt ist, ist der Kopf 14 mit einem Strömungsdurchgang 72, der von dem Steuerventil 6a zu dem Ansaugventil 4a führt, mit Strömungsdurchgängen 30a und 40a, die von dem Ansaugventil 4a zu einer Druckkammer 23a führen, die nachstehend beschrieben wird, einem Anstoßausschluss 16a, der von dem Strömungsdurchgang 40a zu dem Förderventil 3, ausgebildet. Obwohl das nicht gezeigt ist, ist der Kopf 14 ebenso mit einem Strömungsdurchgang 72, der von dem Steuerventil 6a zu dem Ansaugventil 4b führt, Strömungsdurchgängen 30b und 40b, die von dem Ansaugventil 4b zu einer Druckkammer 23b führen, die nachstehend beschrieben wird, einem Ausstoßanschluss 16b, der von dem Strömungsdurchgang 40b zu dem Förderventil 3 führt, ausgebildet.
Das Steuerventil 6a ist eine Elektromagnetbauart und hat ein Gehäuse 61, das eine Spule 62 darin aufnimmt, und einen Ventilkörper 68, der in den oberen Endabschnitt von dem Gehäuses 61 pressgepasst ist. Ein Ventilelement 73 ist gleitfähig in einen Zylinder 69 gehalten, der in dem Ventilkörper 68 ausgebildet ist. Das Steuerventil 6a ist an Gewindeschrauben, die nicht gezeigt sind, über einen Flange 63 fixiert, der an dem äußeren Umfang von dem Gehäuse vorgesehen ist. Ein ringförmiger Strömungsdurchgang 74a ist um den oberen Endabschnitt von dem Ventilelement 73 ausgebildet. Der Strömungsdurchgang 74a steht in Verbindung mit dem Kraftstoffreservoir 5a durch den Strömungsdurchgang 74b und mit dem Strömungsdurchgang 72, der zu dem Ansaugventil 4a führt, durch einen Strömungsdurchgang 74c.
Ein Anker 64 ist fixiert an dem unteren Ende von dem Ventilelement 73 derart pressgepasst, dass der Anker zu einem Stator 65 mit einer feststehenden Beabstandung dazwischen weist. Die Spule 62 ist außerhalb von dem Stator 65 angeordnet. Eine Feder 67 ist in einer Federkammer 66 angeordnet, die innerhalb von dem Stator 65 ausgebildet ist, um den Anker nach oben in der Fig. vorzuspannen.
Eine im Allgemeinen konische Sitzfläche 75 ist an dem offenen Ende von dem Strömungsdurchgang 74c so ausgebildet, dass der obere Endabschnitt von dem Ventilelement 73 an der Sitzfläche 75 aufsetzt, um die Strömungsdurchgänge 74a und 74c unter der gezeigten Bedingung zu unterbrechen, dass die Spule 62 nicht eingeschaltet ist. Wenn die Spule 62 als Reaktion auf das Steuersignal von der elektronischen Steuerungseinheit C eingeschaltet oder energiebeaufschlagt wird, wird der Anker 64 angezogen und verlässt der obere Endabschnitt von dem Ventilelement 73 einstückig mit dem Anker 64 die Sitzfläche 75, sodass die Strömungsdurchgänge 74a und 74c geöffnet werden. Es ist vorteilhaft, die Druckförderung des Kraftstoffs zu dem Zeitpunkt eines Bruchs der Spule dadurch außer Kraft zu setzen, dass das Steuerventil 6a aufgebaut ist, dass es sich normalerweise schließt, d.h., wenn es nicht eingeschaltet ist. Das Steuerventil 6b ist ähnlich aufgebaut, obwohl es nicht gezeigt ist.
Ein erster Zylinder 2a und ein zweiter Zylinder 2b sind an dem mittleren Abschnitt des linken Endes von dem Kopf 14 ausgebildet, um Druckkammern innerhalb von dem Kopf 14 zu definieren. Der Zylinder 2a und der Zylinder 2b sind voneinander mit einer Beabstandung dazwischen in die axiale Richtung von der Antriebswelle D beanstandet, sodass die Achsen von den Zylindern 2a und 2b sich senkrecht schneiden. Des weiteren sind die Zylinder 2a und 2b in die Richtung ausgebildet, die senkrecht zu der Achse von der Antriebswelle D ist.
Wie in 5(A) gezeigt ist, ist ein erstes Paar Tauchkolben 21a und 21c angeordnet, sodass sie zueinander in dem ersten Zylinder 2a weisen, und sind hin- und herbeweglich und gleitfähig relativ zu dem Zylinder 2a gestützt. Der durch die Innenwandfläche von dem Zylinder 2a und die Endseiten von den Tauchkolben 21a und 21c definierte Raum stellt eine erste Druckkammer 23a zur Verfügung. In ähnlicher Weise wie in 5(B) gezeigt ist, sind ein zweites Paar Tauchkolben 21b und 21d angeordnet, sodass sie zueinander in dem zweiten Zylinder 2b weisen, und sind hin- und herbeweglich und gleitfähig relativ zu dem Zylinder 2b gestützt. Der durch die Innenwandfläche von dem Zylinder 2b und die Endseiten von dem Tauchkolben 21b und 21d definierte Raum stellt eine zweite Druckkammer 23b bereit.
Von dem Paar Tauchkolben 21a und 21c ist ein Tauchkolben 21a kürzer als der andere Tauchkolben 21c ausgebildet. Als Folge ist die Druckkammer 23a an einer Position gelegen, die geringfügig von der Mitte des Zylinders 2a versetzt ist. In ähnlicher Weise ist von dem Paar Tauchkolben 21b und 21d der Tauchkolben 21d kürzer als der andere Tauchkolben 21b ausgebildet und ist die Druckkammer 23b an einer Position ausgebildet, die geringfügig von der Mitte von dem Zylinder 2b versetzt ist. Diese Konstruktion stellt einen Vorteil dahingehend zur Verfügung, dass die Strömungsdurchgänge 40a und 40b und die Strömungsdurchgänge 30a und 30b einfach ausgebildet werden können.
Gleitstücke 24a bis 24d sind an äußeren Endabschnitten von den Tauchkolben 21a bis 21d vorgesehen. Nockenrollen 22a bis 22d sind drehbar an den entsprechenden Gleitstücken 24a bis 24d gestützt. Die Endflächen von den Gleitstücken 24a bis 24d sind gleitfähig an einer Gleitstückführung 15 und einer Platte 7. Die Gleitstückführung 15 und die Platte 7 sind an dem Kopf 14 mit nicht gezeigten Schrauben fixiert. Eine Unterlegscheibe 16 ist zwischen die Platte 7 und die Antriebswelle D eingesetzt, sodass die Antriebswelle D und die Unterlegscheibe 6 voneinander drehbar sind und die Unterlegscheibe 6 und die Platte 7 voneinander drehbar sind.
Der innere Nocken 8 ist gemeinsam relativ zu den Zylindern 2a und 2b vorgesehen, sodass die Tauchkolben 21a bis 21d hin- und her innerhalb der Zylinder 2a und 2b durch die Drehung von dem inneren Nocken 8 bewegt werden können. Die innere Umfangsfläche von dem inneren Nocken 8 ist als eine Nockenfläche 81 geformt, die eine Vielzahl von Nocken hat. Die Nockenrollen 22a bis 22d sind so angeordnet, dass die äußeren Umfänge von den Nockenrollen 22a bis 22d in Gleitkontakt mit der Nockenfläche 81 stehen. Hier ist die innere Umfangsfläche von dem inneren Nocken 8 in einer elliptischen Form gestaltet uns sind zwei Nocken bei gleichen Intervallen ausgebildet (an Positionen, um den Tauchkolben 21a und 21c in 5(A) gegenüberzustehen).
Wenn somit der innere Nocken 8, der einstückig mit der Antriebswelle D ist, sich dreht, bewegen sich die Tauchkolben 21a und 21c innerhalb des Zylinders 2a hin und her und bewegen sich die Tauchkolben 21b und 21d in dem Zylinder 2b hin und her. Kraftstoff in den Druckkammern 23a und 23b wird jeweils durch abwechselnde radial nach innen weisende Bewegungen von den Tauchkolben 21a, 21c sowie den Tauchkolben 21b, 21d mit Druck beaufschlagt.
Das Ansaugventil 4a hat den Strömungsdurchgang 43, der durch das Gehäuse 42 in die linke und rechte Richtung tritt, und ein Ventilelement 44 zum Öffnen und Schließen des Strömungsdurchgangs 43. Der Strömungsdurchgang 43 ist an der Mitte seiner Erstreckung in die Richtung der Druckkammer 23a (nach links in der Figur) erweitert, um ein konische Sitzfläche 45 auszubilden. Das Ventilelement 44 wird in die rechte Richtung durch eine Feder 46 vorgespannt, die an einem Federanschlag 41 gehalten ist, und setzt an der Sitzfläche 45 auf. Somit ist das Rückschlagventil 4a normalerweise in der normalen Bedingung geschlossen, die in der Fig. gezeigt ist. Das Rückschlagventil 4a ist so aufgebaut, dass es sich öffnet, wenn sich das Steuerventil 6a öffnet, um zu gestatten, dass Niederdruckkraftstoff von dem Kraftstoffreservoir 5a strömt und sich der Druck in dem Strömungsdurchgang 30a verringert (Druck in der Druckkammer 23a).
Während der Ventilöffnungsdauer strömt der Niederdruckkraftstoff in die Druckkammer 23a durch den Strömungsdurchgang 73, einen ringförmigen Strömungsdurchgang 48, der um den äußeren Umfang von dem Gehäuse 42 vorgesehen ist, einen Strömungsdurchgang 49 in dem Gehäuse 42, einen Strömungsdurchgang 43, einen Strömungsdurchgang 50 an dem Federanschlag 41 und Strömungsdurchgänge 30a, 40a, die in dem Kopf 14 vorgesehen sind.
Ein in 4 nicht gezeigtes weiteres Ansaugventil 4b ist ähnlich wie das Ansaugventil 4a aufgebaut. Wie später beschrieben wird, öffnet sich das Ansaugventil 4b ebenso, wenn sich das Steuerventil 6b öffnet, um zu gestatten, dass Niederdruckkraftstoff von dem Kraftstoffreservoir 5b strömt, und sich der Druck in dem Strömungsdurchgang 30b verringert (Druck in der Druckkammer 23b). Niederdruckkraftstoff strömt in die Druckkammer 23b durch den Strömungsdurchgang 72, einen ringförmigen Strömungsdurchgang 48, der um den äußerer Umfang von dem Gehäuse 42 vorgesehen ist, einen Strömungsdurchgang 49 in dem Gehäuse 42, einen Strömungsdurchgang 43, einen Strömungsdurchgang 50 an dem Federanschlag 41 und Strömungsdurchgänge 30b, 40b, die in dem Kopf 14 vorgesehen sind. Die Ansaugventile 4a und 4b sind in dem Kopf 14 mit Schrauben 47 fixiert.
Das Förderventil 3 hat eine Rückschlagventilfunktion und hat Kugeln 31a und 31b als Ventilelemente. Die Kugel 31a ist aufgebaut, um den Strömungsdurchgang, der von dem Ausstoßanschluss 16a führt, der mit der Druckkammer 23a in Verbindung steht, zu öffnen und zu schließen, und die Kugel 31b ist aufgebaut, um den Strömungsdurchgang, der von dem Ausstoßanschluss 16b führt, der in Verbindung mit der Druckkammer 23b steht, zu öffnen und zu schließen.
Wie in 6 gezeigt ist, sind nämlich zwei Tauchkolben in den zwei Zylindern 2a und 2b angeordnet, die jeweils unabhängig voneinander sind, sodass zwei Kraftstoffdruckförderrouten vorgesehen werden. Die zweite Druckförderroute weist den Zylinder 2b, ein Paar Tauchkolben 21b, 21d sowie eine durch diese umgebene Druckkammer 23b auf. Die erste Druckförderroute und die zweite Druckförderroute erzielen abwechselnd den Druckförderbetrieb. Die Druckkammer 23a ist in Verbindung mit der Seite der Kugel 31a von dem Förderventil 3 durch den Strömungsdurchgang 40a und den Ausstoßanschluss 16a gebracht und die Druckkammer 23b ist in Verbindung mit der Seite der Kugel 31b von dem Förderventil 3 durch den Strömungsdurchgang 40b und den Ausstoßanschluss 16b gebracht.
Die Kugel 31a oder die Kugel 31b öffnet sich, wenn der Druck des Kraftstoffs, der in jeder Druckkammer 23a, 23b mit Druck beaufschlagt ist, sodass Kraftstoff zu der Common-Rail R durch das Zufuhrrohr R1 zugeführt wird. Hier wird der Kraftstoff abwechselnd über die Kugeln 31a und 31b ausgestoßen, da der Kraftstoff in den Druckkammern 23a und 23b abwechselnd mit Druck beaufschlagt wird. Der Förderdruck zu der Common-Rail R variiert mit den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors E zwischen 200 bis 1200 atm.
Das Zufuhrsystem des Niederdruckkraftstoffs zu den Druckkammern 23a und 23b hat zwei Routen, wobei eine von dem Kraftstoffreservoir 5a zu der Druckkammer 23a durch das Steuerventil 6a, ein Ansaugventil 4a und den Strömungsdurchgang 30a verläuft, und wobei die andere von dem Kraftstoffreservoir 5b zu der Druckkammer 23b durch das Steuerventil 6b, ein Ansaugventil 4b und den Strömungsdurchgang 30b verläuft.
Der Betrieb von der Hochdruckpumpe P der Bauart mit variablem Ausstoß, die wie vorstehend aufgebaut ist, wird unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. In der Fig. zeigt ein Nocken #1 einen Hubbetrag an den Punkten 81a und 81c an der Nockenfläche 81 an, die zu den Tauchkolben 21a und 21c in 5(A) weist. Ein Nocken #2 zeigt einen Hubbetrag an den Punkten 81b und 81d an der Nockenfläche 81 an, die zu den Tauchkolben 21b und 21d in 5(B) weist. TCV #1 zeigt einen Hubbetrag von dem Ventilelement 73 von dem Steuerventil 6a an und TCV #2 zeigt einen Hubbetrag von dem Ventilelement 73 von dem Steuerventil 6b an.
Wenn sich der innere Nocken 8 dreht, wiederholen die Nocken #1 und #2 eine radial nach innen weisende Bewegung und eine radial nach außen weisende Bewegung. Da die Zylinder 2a und 2b senkrecht zueinander ausgebildet sind, haben die Nocken #1 und #2 eine um 180°KW (Kurbelwinkel) unterschiedliche Phase. Während eines Kraftstoffansaugbetriebs, bei dem eine Druckkammer 23a (23b) sich nicht im Kraftstoffdruckförderbetrieb befindet, befindet sich die andere Druckkammer 23b (23a) in dem Kraftstoffdruckförderbetrieb.
Ansaug- und Kraftstoffdruckförderbetriebe bei den Druckkammern 23a und 23b werden nachstehend beschrieben. Die elektronischen Steuerungseinheiten C beginnen, die Spule 62 von dem Steuerventil 6a im Voraus einzuschalten, bevor das Ventilelement 73 von dem Steuerventil 6a sich zu dem Zeitpunkt des Starts einer Bewegung des Nockens #1 in die radial nach außen weisende Richtung öffnet. Wenn das Steuerventil 6a eingeschaltet ist, strömt Kraftstoff in die Druckkammer 23a von dem Kraftstoffreservoir 5a durch die Strömungsdurchgänge 74c, 72 von dem Steuerventil 6a, einen Strömungsdurchgang 43 von dem Ansaugventil 4a und Strömungsdurchgänge 30a, 40a. Zu diesem Zeitpunkt bewegen sich die Tauchkolben 21a und 21c in die radial nach außen weisende Richtung, während sie nach unten auf die Nockenfläche 81 durch den dort hinein strömenden Kraftstoff gepresst werden, sodass Kraftstoff angesaugt wird, wenn die Verdrängung von der Druckkammer 23a vergrößert wird.
Wenn die elektronische Steuerungseinheit C die Einschaltung der Spule 62 von dem Steuerventil 6a unterbricht, um das Ventilelement 73 von dem Steuerventil 6a und das Ansaugventil 4a zu schließen, wird die Strömung des Kraftstoffs in die Druckkammer 23a angehalten. Obwohl der Nocken #1 sich darauf fortgesetzt bewegt, halten die Tauchkolben 21a und 21c den Hub an, um sich von den Nockenrollen 22a, 22c und dem inneren Nocken 8 zu trennen, wenn der Ansaugbetrieb endet.
Dann bewegt sich der Nocken #1, sodass er in den Kraftstoffdruckförderbetrieb eintritt. Die Tauchkolben 21a und 21c beginnen nicht, sich in die radial nach innen weisende Richtung zu bewegen, unmittelbar nachdem der Nocken #1 beginnt, sich für den Kraftstoffdruckförderbetrieb zu bewegen. Wenn der Hubbetrag von dem Nocken #1 den Hubbetrag von den Tauchkolben 21a und 21c erreicht, stoßen die Nockenrollen 22a und 22c an den inneren Nocken 8 an, um die Tauchkolben 21a und 21c anzutreiben, um sich in die radial nach innen weisende Richtung durch die Gleitstücke 24a und 24c zu bewegen. In diesem Augenblick wird das Ansaugventil 4a geschlossen.
Wenn sich dann die Tauchkolben 21a und 21c in die radial nach innen weisende Richtung bewegen, um die Verdrängung von der Druckkammer 23a zu verringern, wird der Kraftstoff in der Druckkammer 23a mit Druck beaufschlagt und wird der Druck in der Druckkammer 23a allmählich erhöht. Wenn der Druck des Kraftstoffs in den Druckkammern 23a und 23c über einen vorbestimmten Druck ansteigt, wird der Hochdruckkraftstoff von dem Zufuhrrohr R1 zu der Common-Rail R durch den Ausstoßanschluss 16a und das Förderventil 3 zugeführt. Die Kraftstoffdruckfördern endet, wenn der Hubbetrag von dem Nocken #1 sein Maximum erreicht und der Hub von dem Tauchkolben 21a und 21c einen maximalen Punkt erreicht.
Das Steuerventil 6b wird mit einer Verzögerung von ungefähr 180° KW von dem Steuerventil 6a in der vorstehend genannten Dauer eingeschaltet, wobei der Nocken #2 beginnt sich zu bewegen, um einen Ansaug-Kraftstoffdruckförderbetrieb bei der Druckkammer 23b auf die gleiche Weise wie bei der Druckkammer 23a zu bewirken. Somit wird ein maximales Antriebsdrehmoment durch Differenzieren der Zeitpunkte des Kraftstoffdruckförderbetriebs zwischen den Druckkammern 23a und 23b verringert.
Das Steuerverfahren zum Verhindern einer übermäßigen Druckförderung des Kraftstoffs zu der Common-Rail R wird unter Bezugnahme auf Ablaufdiagramme zum Steuern der Hochdruckpumpe P der Bauart mit variablem Ausstoß beschrieben, das bei der elektronischen Steuerungseinheit C ausgeführt wird.
In 8 wird eine NE-Signalhardwareunterbrechungsroutine bei jeder Eingabe eines Ne-Signals ausgeführt, das 68 Mal pro 720° KW erzeugt wird. Eine Impulsintervall zwischen dem eingegebenen NE-Signal und dem vorherigen wird bei dem Schritt S101 gemessen, sodass das Impulsintervall bei einer Berechnung einer Verbrennungsmotordrehzahl Ne verwendet werden kann. Ein NE-Impulszähler CNIRQ wird bei dem Schritt S102 aktualisiert (einen Schritt hochgezählt). Es wird bei dem Schritt S103 überprüft, ob CNIRQ = 0 anhaltend gilt.
Wenn eine Zustimmung vorliegt (JA), wird ein Zylinderzähler PCYLND (= 0, 1, 2, 3) bei Schritt S104 aktualisiert (Ein Schritt Hochzählung), um zu dem Schritt S105 weiter zu schreiten. Bei negativ (NEIN) schreitet der Prozess zu dem Schritt S105 weiter. Ein Softwareunterbrechungsprozess wird bei dem Schritt S105 in Übereinstimmung mit CNIRQ aufgerufen, was somit die NE-Signalhardwareunterbrechungsroutine beendet. Hier wird der Zylinderzähler PCYLND = 0 als Reaktion auf eine Eingabe von einem G1-Signal von dem G1-Sensor S3 eingerichtet.
Der bei dem Schritt S105 aufgerufene Softwareunterbrechungsprozess wird beschrieben. In 9, die einen Softwareunterbrechungsprozess zeigt, der aufgerufen wird, wenn CNIRQ = 1 ist, werden die Verbrennungsmotordrehzahl Ne und die Beschleunigerposition Ac bei dem Schritt S201 eingelesen. Eine Anweisungseinspritzmenge QF von dem Injektor I wird bei dem Schritt S202 berechnet und eine Anweisungseinspritzzeitabstimmung AF wird bei dem Schritt S203 auf der Wunschlage der Anweisungseinspritzmenge QF und der Verbrennungsmotordrehzahl Ne berechnet. Schließlich wird ein Soll-Common-Rail-Druck PF bei dem Schritt S204 auf der Wunschlage der Anweisungseinspritzmenge QF und Verbrennungsmotordrehzahl Ne berechnet.
10 zeigt einen Softwareunterbrechungsprozess, der aufgerufen wird, wenn CNIRQ = 3 gilt. Der Common-Rail-Druck PC wird bei dem Schritt S301 eingelesen und eine Einschaltdauer TQF für den Injektor I wird bei dem Schritt S302 auf der Wunschlage des tatsächlichen Common-Rail-Drucks PC und der Anweisungseinspritzmenge berechnet. Eine Pumpeneinschaltdauer TF wird bei dem Schritt S303 berechnet, um den Ventilöffnungsdaueranweisungswert als einen Anweisungswert für die Steuerventile 6a und 6b zum Steuern der Menge des Kraftstoffs anzuzeigen, der zwischen der Förderpumpe 1 und dem Ansaugventil 4a sowie zwischen der Förderpumpe P1 und dem Ansaugventil 4b läuft.
11 zeigt einen Berechnungsprozess, der Pumpeneinschaltdauer TF, der bei dem Schritt S303 ausgeführt wird. Eine Basiseinschaltdauer TFJP wird bei dem Schritt S401 auf der Wunschlage der Anweisungseinspritzmenge QF und des Soll-Common-Rail-Drucks PF berechnet. Die nachfolgenden Schritte S402 bis S406 sind zum Berechnen von Korrekturausdrücken vorgesehen, die zu der Anweisungseinspritzmenge QF zu Addieren oder von dieser zu Subtrahieren ist. Eine Proportionalausgleichmenge TFJP wird bei dem Schritt S402 aus der Differenz zwischen dem Common-Rail-Druck PC und dem Soll-Common-Rail-Druck PF berechnet.
Es wird bei dem Schritt S403 überprüft, ob eine Einschaltmarke TFON 1 ist, die später beschrieben wird. Wenn die Einschaltmarkt TFON = 1 ist, wird eine Integralausgleichsmenge TFJI bei dem Schritt S404 aus der Differenz zwischen dem Common-Rail-Druck PC und Soll-Common-Rail-Druck PF berechnet und aktualisiert. Wenn die Einschaltmarke TFNO = 0 ist, wird die Berechnung der integralen Ausgleichsmenge TFIJ (Schritt S403) übersprungen. Wie später beschrieben wird, wird die Einschaltmarke TFON auf 0 gesetzt, wenn es wahrscheinlich ist, dass die übermäßige Druckförderung auftritt.
Die vorstehend genannten Korrekturausdrücke wirken, um die Pumpeneinschaltdauer TF zu verkürzen. Wenn jedoch die Integralausgleichsmenge TFJI aktualisiert wird, ergibt das, dass der Integralausgleichswert TFJI am Ende die Komponente enthalten wird, die der Differenz zwischen dem abnormalen Common-Rail-Druck PC in diesem Augenblick und dem Soll-Common-Rail-Druck PF entspricht. Daher ist die Aktualisierung nicht erwünscht. Die geeignete Ausgleichsmenge kann durch überspringen der Aktualisierung der Integralausgleichsmenge TFJI auf der Wunschlage der vorstehend genannten Differenz zu dem Zeitpunkt der Abnormalität berechnet werden.
Ein Elektromagnetschließverzögerungsausgleichsbetrag TFD wird bei Schritt S405 zum Ausgleichen der Ansprechverzögerung des Schließbetriebs von den Steuerventilen 6a und 6b relativ zu dem Ventilschließsignal berechnet (Unterbrechung der Einschaltung der Spule 62). Der Elektromagnetschließverzögerungsausgleichsbetrag TFD wird unter Verwendung der folgenden Gleichung (1), nämlich durch Konvertieren der Ventilschließverzögerungszeit TFDB (μs) von den Steuerventilen 6a und 6b berechnet, die vorläufig in dem Kurbelwinkel gemäß der Verbrennungsmotordrehzahl Ne gespeichert sind. TFD = TFDB × 6 × Ne × 10–6 .....(1)
Die Pumpeneinschaltdauer TF wird bei dem Schritt S406 unter Verwendung der Gleichung (2) berechnet. TF = TFJB + TFJP + TFJI – TFD + TFOF .....(2)
Bei der vorstehend genannten Gleichung wird TFOF aus dem Grund addiert, da Kraftstoff in die Druckkammern 23a und 23b gesaugt wird, nachdem die Einschaltung der Steuerventile 6a und 6b gestartet ist und die Tauchkolben 21a bis 23d beginnen, sich in die radial nach außen weisende Richtung zu bewegen, wobei die Einschaltdauer vor diesem Zeitpunkt zu dem Ansaugen des Kraftstoffs keinen Beitrag leistet. Daher wird, wie vorstehend beschrieben ist, TFOF zu einer wirksamen Kraftstoffansaugdauer TFJ addiert (= TFJB + TFJP + TFJI – TFD), um die Pumpeneinschaltdauer TF zu berechnen.
12 zeigt eine Softwareunterbrechung, die aufgerufen wird, wenn CNIRQ = 4 gilt, wobei eine Einschaltzeitabstimmung AF von dem Injektor bei dem Schritt S501 eingerichtet wird und eine Ausschaltzeitabstimmung tQF von dem Injektor bei dem Schritt S502 nach der Injektoreinschaltdauer (TQF) zu einem Zeitpunkt der Einschaltzeitabstimmung AF eingerichtet wird, wobei diese Softwareunterbrechung somit endet.
13 zeigt eine Softwareunterbrechung, die aufgerufen wird, wenn CNIRQ = 5 gilt. Es wird bei dem Schritt S601 und S602 überprüft, ob erforderliche Steuerungsbedingungen erfüllt sind. Es wird bei dem Schritt S601 überprüft, ob die Pumpeneinschaltdauer TF kürzer als ein vorbestimmter Untergrenzwert ist. Der untere Grenzwert wird vorläufig auf 5° KW beispielsweise bestimmt. Es wird bei dem Schritt S602 überprüft, ob der tatsächliche Common-Rail-Druck PC höher als der Soll-Common-Rail-Druck PF + einen Toleranzwert ist. Hier wird der Toleranzwert vorläufig beispielsweise auf 5 Mpa eingerichtet. Wenn das Überprüfungsergebnis von entweder dem Schritt S601 oder S602 negativ ist, wird die Einschaltmarke TFON bei dem Schritt S603 auf 1 gesetzt und wird ein Einschaltprozess bei dem Schritt 604 ausgeführt. Wenn beide Überprüfungsergebnisse von den Schritten S601 und S602 zustimmend sind, wird der folgende Schritt S605 ausgeführt.
14 zeigt den Einschaltprozess von dem Schritt S604. Der Zylinderzähler PCYLND wird bei dem Schritt S701 eingelesen und es wird bei dem Schritt S702 überprüft, ob PCYLND = 0 oder 2 gilt. Wenn eine Zustimmung vorliegt, schreitet der Prozess zu dem Schritt S703 weiter, um das Steuerventil 6b einzuschalten. Bei negativ schreitet der Prozess zu dem Schritt S704 weiter, um das Steuerventil 6a einzuschalten, wobei somit dieser Einschaltprozess endet.
15 zeigt eine Softwareunterbrechung, die aufgehoben wird, wenn CNIRQ = 6 gilt. Der Zylinderzähler PCYLND wird bei dem Schritt S801 eingelesen und es wird bei dem Schritt S802 überprüft, ob PCYLND = 0 oder 2 gilt. Wenn eine Zustimmung vorliegt, schreitet der Prozess zu dem Schritt S803 weiter, um die Ausschaltzeitabstimmung nach der Pumpeneinschaltdauer TF von der Einschaltzeitabstimmung mit Bezug auf das Steuerventil 6b einzurichten. Bei negativ schreitet der Prozess zu dem Schritt S804 weiter, um eine Ausschaltzeitabstimmung im Hinblick auf das Steuerventil 6b einzurichten, wobei somit diese Routine endet.
Bei dem vorstehend genannten Softwareunterbrechungsprozess, der ausgeführt wird, wenn CNIRQ = 5 gilt, endet die Routine nach dem Einrichten der Einschaltmarke TFON bei dem Schritt S605 und ohne Ausführen des vorstehend genannten Einschaltprozesses, wenn die Pumpeneinschaltdauer TF kürzer als der untere Grenzwert ist und der Common-Rail-Druck PC höher als der Soll-Common-Rail-Druck PF + einen Toleranzwert ist (Schritte S601 und S602). Wenn die nämlich die Überprüfungsergebnisse bei den Schritten S601 und S602 beide zustimmend sind, wird kein Kraftstoff in die Common-Rail in Verbindung mit einer Kraftstoffeinspritzung von den Injektoren wieder befüllt.
Eine Differenz zwischen dem Steuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung und dem herkömmlichen Verfahren wird nachstehend beschrieben. Bei dem Steuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Steuerventil 6a nicht geöffnet, wenn die Steuerbedingungen wie bei den Schritten S601 und S602 zu überprüfen sind, erfüllt sind. Bei dem herkömmlichen Verfahren wird das Steuerventil für eine vorbestimmte Dauer gemäß der erforderlichen Menge des Kraftstoffs geöffnet, der in der Common-Rail in Verbindung mit der Kraftstoffeinspritzung und dem Kraftstoffinjektor wieder zu befüllen ist.
In 19, die das herkömmliche Verfahren zeigt, wird das Steuerventil eingeschaltet, um sich bei der Stufe ➀ zu öffnen. Mit dem Öffnen des Steuerventils strömt Niederdruckkraftstoff in den Strömungsdurchgangsabschnitt (Kraftstoffreservoirabschnitt) von dem Steuerventil zu dem Ansaugventil und steigt der Druck in dem Reservoirabschnitt von dem atmosphärischen Druck auf den Förderdruck an. Wenn das Ansaugventil geschlossen gehalten wird, ist der Druck in der Druckkammer der gleiche wie derjenige in der Common-Rail und wird der Tauchkolben zu der Nockenfläche gepresst. Wenn hier die Unterdruckpumpe Luft mit dem Kraftstoff von dem Kraftstofftank ansaugt, in dem die verbleibende Kraftstoffmenge gering ist, wie z.B. bei einer Kraftstoffverknappungsbedingung, mischt sich Luft zu dem Kraftstoff, der zu dem Kraftstoffreservoirabschnitt zugeführt wird.
Bei der folgenden Stufe ➁ verringert sich der Nockenhub, wobei der Tauchkolben zu der Nockenfläche gepresst wird und sich in die radial nach außen weisende Richtung bewegt. Die Verdrängung der Druckkammer wird vergrößert und der Druck in der Druckkammer wird verringert. Jedoch wird das Ansaugventil geschlossen gehalten, da der Druck in der Druckkammer höher als der Förderdruck ist.
Bei der folgenden Stufe ➂ verringert sich der Druck in der Druckkammer unter den Förderdruck. Das Ansaugventil öffnet sich, sodass Niederdruckkraftstoff in die Druckkammer durch das Ansaugventil auch dann gesaugt wird, wenn das Steuerventil sich schon geschlossen hat. Der Druck in dem Kraftstoffreservoirabschnitt, der in Verbindung mit der Druckkammer gebracht ist, verringert sich weiter von dem Förderdruck in Richtung auf den atmosphärischen Druck auf die gleiche Weise wie bei der Druckkammer und in dem Kraftstoffreservoirabschnitt gemischte Luft dehnt sich aus. Die Luft dehnt sich vielmehr als Kraftstoff aufgrund einer Verringerung des Drucks aus und zwingt den Kraftstoff in den Kraftstoffreservoirabschnitt heraus zu der Druckkammer.
Wenn somit Kraftstoff mit gemischter Luft unter dem Förderdruck in den Kraftstoffreservoirabschnitt strömt, wird der Kraftstoff, der durch die Ausdehnung der gemischten Luft aufgrund der Änderung von dem Förderdruck zu dem atmosphärischen Druck herausgezwungen wird, zu der Druckkammer als überschüssiger Kraftstoff unbeachtet der Einschaltdauer von dem Steuerventil herausgezwungen. Als Folge wird der Kraftstoff nicht auf die Menge entsprechend der Einschaltdauer von dem Steuerventil reguliert.
Nachdem sich der Druck in der Druckkammer auf den atmosphärischen Druck verringert und der Nockenhub anhält sich zu verringern, vergrößert sich der Nockenhub erneut bei der Stufe ➃. Der Nocken beginnt den Tauchkolben zu pressen. Somit wird der Kraftstoff in der Druckkammer mit Druck beaufschlagt und vergrößert sich der Druck in der Druckkammer.
Bei der folgenden Stufe ➄ vergrößert sich der Druck in der Druckkammer weitergehend und übersteigt den Druck, der durch den Ventilöffnungsdruck von dem Förderventil definiert ist, um das Förderventil zu öffnen. Der Kraftstoff wird von der Druckkammer zu der Common-Rail R druckgefördert. Da die Regulierung der Ansaugmenge des Kraftstoffs in die Druckkammer auf der Seite der überschüssigen Menge Fehler hat, wie vorstehend beschrieben ist, wird der Kraftstoff übermäßig gefördert.
Somit neigt der Druck in der Common-Rail dazu, übermäßig anzusteigen. Die Einschaltdauer TF wird verkürzt, um dem entgegenzuwirken. Solange jedoch Kraftstoff, der mit Luft vermischt ist, von der Niederdruckpumpe angesaugt wird, strömt überschüssiger Kraftstoff in die Druckkammer schließlich mit einer Menge, die der Luftmenge entspricht. Das ist somit höchstwahrscheinlich, dass der übermäßigen Druckförderbedingung nicht entgegengewirkt werden kann.
Dagegen werden bei dem Steuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die vorstehend genannten Schritte S601 und S602 ausgeführt, sodass die Einschaltung des Steuerventils 6a außer Kraft gesetzt wird (Schritt 605), wenn der Einfluss einer Verkürzung der Anweisungseinschaltdauer TF und des Auftretens der übermäßigen Druckförderung des Kraftstoffs groß sind. Die Bedingung der übermäßigen Druckförderung des Kraftstoffs kann so vermieden werden. Als Folge können eine gute Fahrzeugfahrbarkeit und eine verringerte Abgasemission erhalten werden, ohne dass eine Verringerung der Drucksteuerbarkeit verursacht wird.
Des weiteren fördert die Hochdruckpumpe P der Bauart mit variablem Ausstoß Kraftstoff zu der Common-Rail R abwechselnd von einer Vielzahl von Druckkammern 23a und 23b mit Druck. Als Folge ist es vorteilhaft, dass das maximale Antriebsdrehmoment verringert werden kann und die Last auf dem Keilriemen 52 verringert werden kann, um eine Verringerung der Haltbarkeit zu verhindern.
Jedoch müssen die Ansaugventile 4a und 4b für die Druckkammern 23a und 23b mit einer 1:1 Entsprechung vorgesehen werden. Als Folge werden mit Bezug auf die Auslegung der Ansaugventile 4a, 4b und der Steuerventile 6a, 6b die Strömungsdurchgänge (Kraftstoffreservoirabschnitt) 73, 74c, 72, 71a, 48, 49 oder 73, 74c, 72, 71b, 48, 49, die von den Steuerventilen 6a, 6b zu den Ansaugventilen 4a, 4b führen, verlängert. Die zugemischte Luft, die die übermäßige Druckförderung des Kraftstoffs verursachen wird, strömt in die Strömungsdurchgänge, wenn die Förderpumpe P1 Luft mit Kraftstoff ansaugt. Die Hochdruckpumpe P der Bauart mit variablem Ausstoß, die in den Figuren gezeigt ist, sieht nämlich eine Wirkung zum Verhindern einer übermäßigen Druckförderung vor, wenn sie gemäß dem Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung gesteuert wird.
Der untere Grenzwert und der Toleranzwert bei den Schritten S601 und S602 sind nicht notwendigerweise auf die vorstehend genannten Werte beschränkt. Es ist vorzuziehen, die Werte vorläufig durch Experimente einzurichten, um die Angaben der Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß und dergleichen zu erfüllen.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
16 zeigt ein Steuerverfahren für eine Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Softwareunterbrechungsprozess, der durch die elektronische Steuerungseinheit C ausgeführt wird, wenn CNIRQ = 5 gilt, durch den in 17 gezeigten Softwareunterbrechungsprozess ersetzt, der ausgeführt wird, wenn CNIRQ = 5 gilt.
Eine Beschreibung wird vorläufig hinsichtlich der Differenz zu dem ersten Ausführungsbeispiel angegeben, wobei die gleichen Prozesse mit den gleichen Bezugszeichen in der Fig. bezeichnet werden.
In diesem Ausführungsbeispiel wird der Schritt S601 zum Überprüfen der Pumpeneinschaltdauer TF in dem ersten Ausführungsbeispiel übersprungen und wird nur der Schritt S602 ausgeführt. Die Steuerbedingungen zum Verhindern der Öffnung der Elektromagnetventile 6a und 6b sind nur darauf beschränkt, dass der Common-Rail-Druck PC höher als der Soll-Common-Rail-Druck PF + einem Toleranzwert ist. Wenn eine Zustimmung bei dem Schritt S602 vorliegt, wird die Einschaltmarke TFON auf 0 gesetzt.
Die übermäßige Druckförderung des Kraftstoffs, die sich aus der beigemischten Luft ergibt, kann ebenso mit diesem Steuerverfahren verhindert werden.
Des weiteren kann die vorliegende Erfindung nicht nur auf die vorstehend genannte Hochdruckpumpe der Bauart mit variablem Ausstoß angewendet werden, die so aufgebaut ist, dass sie ein Steuerventil und ein Ansaugventil für jede einer Vielzahl von Druckkammern hat, sondern auch auf andere Bauarten, bei der Niederdruckkraftstoff zu einer Druckkammer durch ein Steuerventil und ein Ansaugventil gefördert wird.
Wie in 17 gezeigt ist, kann die Pumpe beispielsweise so aufgebaut sein, dass der Niederdruckkraftstoff, der aus einer Förderpumpe gefördert wird und durch ein gemeinsames Steuerventil 6 tritt, in ein Ansaugventil 4a durch einen Strömungsdurchgang 71a und in ein Ansaugventil 4b durch einen Strömungsdurchgang 71b strömt. Die Pumpe kann ebenso so aufgebaut sein, dass das Steuerventil und das Ansaugventil einzig für eine einzige Druckkammer vorgesehen sind, wie in 18 gezeigt ist.
In den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen wird die Öffnungsdauer eines Steuerventils gesteuert, um die Menge des Kraftstoffs zu steuern, der zwischen einer Förderpumpe und einem Ansaugventil strömt. Jedoch ist das Steuerventil nicht auf die vorstehend genannte Bauart beschränkt, sondern es kann eine Linearsolenoidventilbauart sein, die ihre Öffnungsfläche proportional steuert. Die vorliegende Erfindung kann ebenso auf ein System angewendet werden, bei dem die Menge des Kraftstoffs durch Variieren der Öffnungsfläche von dem Steuerventil gesteuert wird.

Claims

Steuerungsverfahren für eine Hochdruckpumpe (P) mit variablem Ausstoß mit einer Druckkammer (23a), die mit einer Sammelkammer (R) zum Halten eines Hochdruckkraftstoffs verbunden ist und die ihre Verdrängung vergrößert/verringert, einem Rückschlagventil (4a), das in einem Strömungsdurchgang angeordnet ist, der sich von einer Niederdruckseite (P1) zu der Druckkammer in eine nach vorn weisende Richtung von der Niederdruckseite (P1) zu der Druckkammer (23a) erstreckt, und einem Steuerungsventil (6a), das in dem Strömungsdurchgang angeordnet ist, um die Menge des Kraftstoffs zu steuern, die durch die Niederdruckseite (P1) und das Rückschlagventil (4a) hindurchtritt, so dass der Niederdruckkraftstoff von der Niederdruckseite (P1) in die Druckkammer (23a) durch das Steuerungsventil (6a) gesaugt wird, wenn die Druckkammer (23a) ihre Verdrängung vergrößert, und wobei der Kraftstoff in der Druckkammer (23a) in die Sammelkammer (R) druckgefördert wird, wenn die Druckkammer (23a) ihre Verdrängung verringert, wobei das Steuerungsverfahren die folgenden Schritte aufweist: Steuern (S604) des Steuerungsventils (6a) gemäß einer Anweisung, die die Menge des hindurchtretenden Kraftstoffs anzeigt; und Wiederbefüllen der Sammelkammer (R) mit einem Hochdruckkraftstoff gemäß der Menge des Hochdruckkraftstoffs, der von der Druckkammer (23a) ausgestoßen wird, und Prüfen (S601, S602), ob eine Steuerungsanforderung erfüllt ist, wobei das Steuerungsverfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuerungsanforderung umfasst, dass ein erfasster Druck (PC) in der Sammelkammer (R) höher als ein Solldruck (PF) in der Sammelkammer (R) um mehr als einen vorbestimmten Toleranzwert ist; und wobei das Steuerungsverfahren des weiteren einen Schritt des Außerkraftsetzens (S605) aufweist, dass sich das Steuerungsventil (6a) öffnet, wobei dadurch das Ansaugen des Niederdruckkraftstoffs in die Druckkammer (23a) verhindert wird, wenn bestimmt wird, dass die Steuerungsanforderung erfüllt ist.
Steuerungsverfahren gemäß Anspruch 1, wobei: das Steuerungsventil (6a) zum Variieren seiner Öffnungszeitdauer gemäß dem Anweisungswert vorgesehen ist; und wobei die Steuerungsanforderung umfasst, dass ein Ventilöffnungszeitdaueranweisungswert (TF) von dem Steuerungsventil (6a) kürzer als ein vorbestimmter unterer Grenzwert ist.
Steuerungsverfahren gemäß Anspruch 2, wobei: eine Integralkompensation (S404, S406) bei einer Berechnung des Ventilöffnungszeitdaueranweisungswerts (TF) gemäß einem integrierten Wert einer Differenz zwischen dem tatsächlichen Druck (PC) in der Sammelkammer (R) und dem Solldruck (PF) ausgeführt wird; und wobei das Aktualisieren (S 404) des Integralkompensationswerts außer Kraft gesetzt wird, wenn außer Kraft gesetzt ist, dass sich das Steuerungsventil (6a) öffnet.
Steuerungsvorrichtung mit: einer Hochdruckpumpe (P) mit einer Druckkammer (23a), die mit einer Sammelkammer (R) zum Halten eines Hochdruckkraftstoffs verbunden ist und die ihre Verdrängung vergrößert/verringert; einem Rückschlagventil (4a), das in einem Strömungsdurchgang angeordnet ist, der sich von einer Niederdruckseite (P1) zu der Druckkammer (23a) in eine nach vorn weisende Richtung von der Niederdruckseite (P1) zu der Druckkammer (23a) erstreckt; einem Steuerungsventil (6a), das in dem Strömungsdurchgang zum Steuern der Menge des Kraftstoffs angeordnet ist, der zwischen der Niederdruckseite (P1) und dem Rückschlagventil (4a) hindurchtritt, so dass der Niederdruckkraftstoff von der Niederdruckseite in die Druckkammer (23a) durch das Steuerungsventil (6a) gesaugt wird, wenn die Druckkammer (23a) ihre Verdrängung vergrößert, und wobei der Kraftstoff in der Druckkammer (23a) in die Sammelkammer (R) druckgefördert wird, wenn die Druckkammer (23a) ihre Verdrängung verringert; und einer elektronischen Steuerungseinheit (C) zum Steuern des Steuerungsventils (6a) gemäß einer Anweisung, die die Menge des durchtretenden Kraftstoffs anzeigt, und zum Wiederbefüllen der Sammelkammer (R) mit einem Hochdruckkraftstoff gemäß der Menge des von der Druckkammer (23a) ausgestoßenem Hochdruckkraftstoffs; wobei die Steuerungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die elektronische Steuerungseinheit (C) außer Kraft setzt (S605), dass sich das Steuerungsventil öffnet, wobei dadurch das Ansaugen des Niederdruckkraftstoffs in die Druckkammer (23a) verhindert wird, wenn bestimmt wird, dass eine vorbestimmte Steuerungsanforderung erfüllt ist, wobei die Steuerungsanforderung umfasst, dass ein tatsächlicher Druck (PC) in der Sammelkammer (R) höher als ein Solldruck (PF) in der Sammelkammer (R) um mehr als einen vorbestimmten Toleranzwert ist.
Steuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei: das Steuerungsventil (6a) zum Variieren seiner Öffnungszeitdauer gemäß dem Anweisungswert vorgesehen ist; die Steuerungsanforderung umfasst, dass ein Ventilöffnungszeitdaueranweisungswert (TF) von dem Steuerungsventil (6a) kürzer als ein vorbestimmter unterer Grenzwert ist.
Steuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei: die elektronische Steuerungseinheit (C) eine Integralkompensation bei einer Berechnung von dem Ventilöffnungszeitdaueranweisungswert (TF) gemäß einem integrierten Wert von einer Differenz zwischen dem tatsächlichen Druck (PC) in der Sammelkammer (R) und dem Solldruck (PF) ausführt; und wobei der elektronische Schaltkreis (C) seine Aktualisierung des Integralkompensationswerts (TFJI) außer Kraft setzt, wenn außer Kraft gesetzt ist, dass das Steuerungsventil (6a) sich öffnet.
Steuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4–6, wobei: die Hochdruckpumpe (P) eine Bauart mit variablen Ausstoß ist und ein Paar Druckkammern (23a; 23b) hat, wobei die Druckkammern (23a; 23b) voneinander versetzt sind; wobei ein Paar Tauchkolben (21a, 21c; 21b, 21d) hin- und hergehend in jeder der Druckkammern (23a; 23b) angeordnet sind; und wobei jedes Paar Tauchkolben (21a, 21c; 21b, 21d) angeordnet ist, so dass sie einander kreuzen, so dass die Tauchkolben (21a, 21c) in der einen Druckkammer (23a) sich in die entgegengesetzte Richtung von den Tauchkolben (21b, 21d) in der anderen Druckkammer (23b) als Reaktion auf eine Drehung eines Verbrennungsmotors (E) bewegen.