DE60125264T2

DE60125264T2 - Einrichtung zur Regelung des Kraftstoffdrucks einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60125264T2
Application number: DE60125264T
Authority: DE
Inventors: Toyota Jidosha K.K. Takayuki Toyota-shi Aichi-ken Demura; Toyota Jidosha K.K. Hiroyuki Toyota-shi Aichi-ken Mizuno; Toyota Jidosha K.K. Koichi Toyota-shi Aichi-ken Yonezawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2021-03-23
Also published as: US20010023684A1; US6450147B2; EP1136686B1; JP2001263144A; EP1136686A2; JP3714099B2; DE60125264D1; EP1136686A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffdrucksteuerungsgerät einer Brennkraftmaschine.
Im Allgemeinen wird bei einer Brennkraftmaschine der Bauart, bei der Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer eingespritzt wird, der einen Kraftstoffeinspritzventil oder Kraftstoffeinspritzventilen zugeführte Kraftstoff durch eine Hochdruckkraftstoffpumpe unter Druck gesetzt, so dass der Kraftstoffdruck auf einen Wert (Sollwert) erhöht wird, der die Kraftstoffeinspritzung gegen den Druck in der Verbrennungskammer zulässt. Der Kraftstoffdruck wird somit durch Antreiben der Hochdruckkraftstoffpumpe in einer gesteuerten Weise auf der Grundlage einer gesteuerten Variablen gesteuert, die auf der Grundlage des tatsächlichen Kraftstoffdrucks (Ist-Kraftstoffdruck) in einem Kraftstoffrohr und dessen Sollwert berechnet wird, und in dem die aus der Kraftstoffpumpe geförderte Kraftstoffmenge in Rückkopplungsweise (durch eine Reglung) derart gesteuert wird, dass sich der Ist-Kraftstoffdruck dem Sollwert annähert.
Die vorstehend beschriebene bei der Steuerung des Antriebs der Hochdruckkraftstoffpumpe verwendete gesteuerte Variable wird auf der Grundlage eines Integralterms berechnet, der entsprechend einer Differenz zwischen dem Ist-Kraftstoffdruck und dessen Sollwert aktualisiert wird, und einen Proportionalterm berechnet, der erhöht oder verringert wird, um die Differenz zwischen dem Ist-Kraftstoffdruck und dem Sollwert gleich "0" zu machen. Falls diese gesteuerte Variable ansteigt, erhöht sich die aus der Hochdruckkraftstoffpumpe geförderte Kraftstoffmenge, was zu einer Erhöhung des Kraftstoffdrucks führt. Falls im Gegensatz dazu die gesteuerte Variable sich verringert, verringert sich die aus der Hochdruckkraftstoffpumpe geförderte Kraftstoffmenge, was zu einer Verringerung in dem Kraftstoffdruck führt.
Falls der Ist-Kraftstoffdruck übermäßig höher als der Sollwert wird, werden sowohl der Integralterm als auch der Proportionalterm verringert, um den Ist-Kraftstoffdruck herunter auf den Sollwert zu verringern. Da es jedoch eine wesentliche Zeit benötigt, um den Kraftstoffdruck zu verringern, wird der Integralterm übermäßig klein, bevor der Ist-Kraftstoffdruck herunter auf den Solldruck verringert wird. Falls der Integralterm übermäßig klein wird, kann der Ist-Kraftstoffdruck nicht auf dem Sollwert gehalten werden, nachdem er auf den Sollwert verringert worden ist. Als Ergebnis wird der Kraftstoffdruck weiter verringert, was ein so genanntes Einbrechen bzw. Unterschießen ("undershoot") verursacht.
Im Hinblick auf das vorstehend beschriebene Problem wurde vorgeschlagen, die Aktualisierung des Integralterms zu unterbinden, falls der Ist-Kraftstoffdruck übermäßig höher als ein Sollwert wird, beispielsweise wie bei einem in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 6-137199 offenbarten Kraftstoffdrucksteuerungsgerät. In diesem Fall wird verhindert, dass der Integralterm übermäßig klein wird, wenn der Ist-Kraftstoffdruck auf den Sollwert verringert wird, weshalb das vorstehend beschriebene Unterschießen verhindert werden kann.
Wenn der Kraftstoffdruck sich auf einen niedrigen Pegel befindet, obwohl die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge groß ist, beispielsweise beim Start der Brennkraftmaschine, wird die aus der Hochdruckkraftstoffpumpe geförderte Kraftstoffmenge auf einen Wert eingestellt, der nahe oder gleich dem Maximalwert ist, so dass der Kraftstoffdruck prompt auf den Sollwert ansteigt. In diesem Fall steigt die geförderte Kraftstoffmenge nicht weiter an, selbst falls der Integralterm erhöht wird, so dass der Kraftstoffdruck erhöht wird, weshalb der Kraftstoffdruck nicht schnell ansteigt. In diesem Fall tendiert der Integralterm dazu, einen übermäßig großen Wert anzunehmen.
Obwohl der Integralterm beginnt, sich zu verringern, nachdem der Ist-Kraftstoffdruck den Sollwert überschreitet, verringert sich der Integralterm mit einer niedrigen Rate oder Geschwindigkeit. Daher weicht die zur Steuerung der aus der Hochdruckkraftstoffmenge geförderten Kraftstoffmenge verwendete gesteuerte Variable, die erhalten wird, nachdem der Ist-Kraftstoffdruck den Sollwert erreicht, die erforderliche Menge aufgrund des übermäßig erhöhten Integralterms in einer derartigen Richtung ab, dass die geförderte Kraftstoffmenge erhöht wird. Als Ergebnis überschreitet der Ist-Kraftstoffdruck den Sollwert zu einem übermäßig großen Ausmaß, es tritt nämlich ein so genanntes Überschießen ("overshoot") auf, was zu einem Problem wie einer Verschlechterung des Verbrennungszustands der Brennkraftmaschine führt.
Die Druckschrift EP-A-1 030 047, die eine nachveröffentlichte Druckschrift gemäß Artikel 54 (3) EPÜ ist, offenbart eine Kraftstoffdrucksteuerungsvorrichtung und ein Kraftstoffdrucksteuerungsverfahren für ein Hochdruckkraftstoffeinspritzsystem. In diesem System wird Kraftstoff in Verbrennungskammern von Zylindern einer Brennkraftmaschine durch Einspritzeinrichtungen (Injektoren) eingespritzt, die mit einem Common-Rail (gemeinsame Schiene) verbunden sind und denen Hochdruckkraftstoff aus dem Common-Rail zugeführt wird. Die Steuerung davon wird durch Berechnung einer gesteuerten Variablen auf der Grundlage zumindest eines Integralterms durchgeführt, der entsprechend einer Differenz zwischen einem Ist-Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffrohr und dessen Sollwert aktualisiert wird. Eine Aktualisierung des Integralterms wird unter einer besonderen Aktualisierungsunterbindungsbedingung unterbunden, nämlich dass der Common-Rail-Druck sich in einem Übergangszustand befindet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffdrucksteuerungsgerät einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, das in der Lage ist, zu verhindern, dass der Ist-Kraftstoffdruck übermäßig über einen Sollwert aufgrund eines übermäßigen Anstiegs des Integralterms während der Zeit ansteigt, in der die aus einer Kraftstoffpumpe geförderte Kraftstoffmenge angenähert oder gleich dem Maximalwert ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Kraftstoffdrucksteuerungsgerät gemäß Patentanspruch 1 und alternativ durch ein Verfahren zur Steuerung eines Kraftstoffdrucks gelöst, wie es im Patentanspruch 5 dargelegt ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Insbesondere wird erfindungsgemäß ein Kraftstoffdrucksteuerungsgerät zur Steuerung eines Drucks eines Kraftstoffs bereitgestellt, der aus einer Kraftstoffpumpe einem Kraftstoffrohr in einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs gefördert wird. Eine Steuerungseinrichtung des Kraftstoffdrucksteuerungsgeräts berechnet eine gesteuerte Variable zumindest auf der Grundlage eines Integralterms, der entsprechend einer Differenz zwischen einem tatsächlichen Kraftstoffdruck (Ist-Kraftstoffdruck) in dem Kraftstoffrohr und einem Sollwert davon aktualisiert wird, und steuert eine Menge des aus der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs in Rückkopplungsweise (durch Regelung) unter Verwendung der gesteuerten Variablen derart, dass der Ist-Kraftstoffdruck sich dem Sollwert annähert. Die Steuerungseinrichtung unterbindet eine Aktualisierung des Integralterms auf einen Wert, der zu einem Anstieg in der Menge des aus der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs führt, wenn die Menge des geförderten Kraftstoffs angenähert oder gleich einem Maximalwert davon ist.
Wenn die Menge des aus der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs angenähert oder gleich dem Maximalwert ist, beispielsweise beim Start der Brennkraftmaschine, wird der Kraftstoffdruck nicht schnell erhöht, selbst falls der Integralterm aktualisiert wird, so dass der Kraftstoffdruck sich auf dem Sollwert erhöht. Dementsprechend kann der Integralterm unerwünscht auf einem übermäßig großen Wert geändert (d.h. erhöht) werden, der einer Erhöhung in der Menge des geförderten Kraftstoffs bewirkt. Mit der vorstehend beschriebenen Anordnung gemäß der Erfindung wird jedoch die Aktualisierung des Integralterms in einer Richtung zur Erhöhung der Menge des geförderten Kraftstoffs unterbunden, wenn die Menge des aus der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs nahe oder gleich dem Maximalwert ist, weshalb verhindert wird, dass der Integralterm übermäßig auf einem übermäßig großen Wert geändert oder erhöht wird, der eine Erhöhung in der Menge des geförderten Kraftstoffs bewirkt. Es ist somit möglich, ein so genanntes "Überschießen" (overshoot) zu unterdrücken oder zu vermeiden, das anderenfalls auftreten würde, wenn der Ist-Kraftstoffdruck sich zu einem großen Maß über den Sollwert aufgrund des übermäßig erhöhten Integralterms erhöht, der aktualisiert worden ist, während die Menge des aus der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs nahe oder gleich dem Maximalwert war.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Aktualisierung des Integralterms auf einen Wert, der zu einer Erhöhung in der Menge des aus der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs führt, zumindest dann unterbunden, wenn die Menge des geforderten Kraftstoffs nah oder gleich den Maximalwert wird, während der Ist-Kraftstoffdruck zu dem Sollwert hin erhöht wird.
Während der tatsächliche Druck bzw. Ist-Druck des den Kraftstoffeinspritzventilen zugeführten Kraftstoffs sich in dem herkömmlichen Gerät zu dem Sollwert erhöht, wird der Integralterm allmählich auf Werte aktualisiert, die die Menge des aus der Kraftstoffpumpe geforderten Kraftstoffs erhöhen. Mit der Anordnung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird, wenn die Menge des aus der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs fast den Maximalwert erreicht, eine Aktualisierung auf Werte, die die Menge des geförderten Kraftstoffs erhöhen werden, unterbunden. Somit wird in geeigneter Weise verhindert, dass der Integralterm auf ein übermäßig großes Ausmaß geändert wird, wodurch in unerwünschter Weise die Menge des geförderten Kraftstoffs erhöht würde, wenn der Ist-Kraftstoffdruck den Sollwert erreicht und überschreitet.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Integralterm auf einen Wert zurückgesetzt, der zu einer Verringerung in der Menge des aus der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs führt, wenn begonnen wird, die Aktualisierung des Integralterms zu unterbinden.
Mit der vorstehend beschriebenen Anordnung wird nicht nur eine Aktualisierung des Integralterms auf größere Werte verhindert, die die Menge des aus der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs erhöhen würden, wenn die Menge des geförderten Kraftstoffs den Maximalwert erreicht, sondern wird auch positiv auf einen kleineren Wert aktualisiert oder zurückgesetzt, der die Menge des geförderten Kraftstoffs verringern wird. Es ist daher möglich, in weiterer geeigneter Weise zu verhindern, dass der Integralterm sich übermäßig in eine Richtung ändert, die die Menge des geförderten Kraftstoffs erhöht.
Die vorstehenden und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen gleiche Bezugszeichen zur Darstellung gleicher Elemente verwendet werden. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine, bei dem ein Kraftstoffdrucksteuerungsgerät gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung angewandt ist,
2 eine schematische Darstellung der Brennkraftmaschine,
3 ein Blockschaltbild, des eine elektrische Anordnung des Kraftstoffdrucksteuerungsgeräts zeigt,
4 ein Flussdiagram, das einen Prozess zur Berechnung eines Tastverhältnisses DT veranschaulicht,
5 Zeitverläufe, die Änderungen des Kraftstoffdrucks P, des Tastverhältnisses DT und des Integralterms DTi jeweils nach Starten der Brennkraftmaschine zeigen, und
6 ein Flussdiagram, das einen Prozess zur Berechnung eines Integralterms DTi veranschaulicht.
Nachstehend ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 6 beschrieben, wobei dieses bei einer Brennkraftmaschine eines Autos angewandt ist.
Gemäß 2 weist eine Brennkraftmaschine 11 einen Kolben 12 auf, der über einen Verbindungsstab 13 mit einer Kurbelwelle 14 verbunden ist. Hin- und Herbewegungen des Kolbens 12 werden durch den Verbindungsstab 13 in eine Drehbewegung der Kurbelwelle 14 umgewandelt. Ein Signalrotor 14a mit einer Vielzahl von Vorsprüngen 14b ist an die Kurbelwelle 14 angebracht. Ein Kurbelwellenpositionssensor 14c ist an einer Seite des Signalrotors 14a vorgesehen. Der Sensor 14c ist eingerichtet, ein Signal in Form von Impulsen entsprechend den jeweiligen Vorsprüngen 14b während der Drehung der Kurbelwellen 14 auszugeben.
Ein Einlasskanal 32 und ein Auslasskanal (Abgaskanal) 33 sind mit einer Verbrennungskammer 16 der Brennkraftmaschine 11 verbunden. Der Einlasskanal 32 und die Verbrennungskammer 16 werden durch Öffnen oder Schließen eines Einlassventils 19 in Kommunikation miteinander gebracht oder getrennt bzw. voneinander abgeschlossen, wohingegen der Auslasskanal 33 und die Verbrennungskammer 16 durch Öffnen oder Schließen eines Auslassventils 20 in Kommunikation miteinander oder voneinander getrennt werden. Das Einlassventil 19 und das Auslassventil 20 werden durch Rotation einer Einlassnockenwelle 21 und einer Auslassnockenwelle 22 jeweils geöffnet und geschlossen, auf die die Drehbewegung der Kurbelwelle 14 übertragen wird. Ein Nockenpositionssensor 21d ist an einer Seite der Einlassnockenwelle 21 vorgesehen, an der ein Vorsprung 21a darauf geformt ist. Der Nockenpositionssensor 21 ist eingerichtet, ein Erfassungssignal jedes Mal auszugeben, wenn der Vorsprung 21a an den Nockenpositionssensor 21b während der Drehung der Nockenwelle 21 vorbeiläuft.
Ein Drosselklappenventil 23 zur Justierung der in die Brennkraftmaschine 11 eingeführte Luftmengen ist an einem stromaufwärtigen Abschnitt des Einlasskanals 32 vorgesehen. Das Öffnen des Drosselklappenventils 23 wird durch einen Drosselklappenmotor 24 entsprechend dem Betätigungsausmaß (d.h. dem Ausmaß des Niederdrückens) eines Fahrpedals 25 justiert, dass der Fahrgastzelle des Autos vorgesehen ist. Das Betätigungsausmaß des Fahrpedals 25 (d.h. das Fahrpedalbetätigungsausmaß) wird durch einen Fahrpedalpositionssensor 26 erfasst. Ein Saugluftsensor (Unterdrucksensor) 36 zur Erfassung des Drucks in dem Einlasskanal 32 (d.h, des Einlassdrucks) ist in einem Abschnitt des Einlasskanals 32 stromabwärts des Drosselklappenventils 23 vorgesehen.
Die Brennkraftmaschine 11 weist ein Kraftstoffeinspritzventil 40 auf, das Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 16 einspritzt, um ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft zu bilden. Die Verwendung der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer 16 wird der Kolben 12 hin- und her bewegt, um die Kurvenwelle 14 zu drehen, wodurch die Brennkraftmaschine 11 angetrieben wird.
Der Aufbau eines Kraftstoffsystems der Brennkraftmaschine 11 zur Zufuhr von Hochdruckkraftstoff zu den Kraftstoffeinspritzventilen 40 ist nachstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Wie es in 1 gezeigt ist, weist das Kraftstoffsystem der Brennkraftmaschine 11 eine Förderpumpe 46 zum Pumpen von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 45 sowie eine Hochdruckkraftstoffpumpe 47 auf, um den aus der Förderpumpe 46 geförderten Kraftstoff unter Druck zu setzten und den unter Druck gesetzten Kraftstoff zu den Kraftstoffeinspritzventilen 40 zu zuführen.
Die Hochdruckkraftstoffpumpe 47 weist einen Zylinder 48a, einen Kolben 48b, der in dem Zylinder 48a aufgenommen ist, und eine Druckkammer 49, die durch den Zylinder 48a und dem Kolben 48b abgegrenzt ist. In Betrieb bewegt sich der Kolben 48b innerhalb des Zylinders 48a entsprechend der Drehung einer Nocke 22a hin und her, die an der Auslassnockenwelle 22 angebracht ist. Die Druckkammer 49 ist mit der Förderpumpe 46 über einen Niedrigdruckkraftstoffkanal 50 verbunden und ist mit einem Förderrohr 53 über einen Hochdruckkraftstoffkanal 52 verbunden. Die Kraftstoffeinspritzventile 40 sind mit dem Förderrohr 53 verbunden. Das Förderrohr 53 ist mit einem Kraftstoffdrucksensor 55 zur Erfassung des Kraftstoffdrucks in dem Förderrohr 53 verbunden.
Die Hochdruckkraftstoffpumpe 47 ist mit einem elektromagnetischen Überströmventil 54 zum Verbinden und Trennen des Niedrigdruckkraftstoffkanals 50 mit bzw. von der Druckkammer 49 versehen. Das elektromagnetische Überströmventil 54 weist einen elektromagnetischen Solenoid (Elektromagneten) 54a auf. Im Betrieb wird eine Spannung, die an den Elektromagneten 54a angelegt wird, derart gesteuert, dass das elektromagnetische Überströmventil 54 geöffnet und geschlossen wird. Außerdem ist eine Schraubenfeder (Spulenfeder) 54b an einem Ende des Elektromagneten 54 vorgesehen, dass von dem Ventilkopf entfernt angeordnet ist, um das Überströmventil 54 in die Öffnungsrichtung vorzuspannen.
Wenn die Speisung des Elektromagneten 54a stoppt, wird das elektromagnetische Überströmventil 54 unter der Vorspannkraft der Schraubenfeder 54b geöffnet, so dass der Niedrigdruckkraftstoffdurchlass 50 und die Druckkammer 49 miteinander kommunizieren. Wenn das Überströmventil 54 in dieser offenen Position ist, wird Kraftstoff aus der Förderpumpe 46 in die Druckkammer 49 über den Niedrigdruckkraftstoffkanal 50 befördert, wenn der Kolben 48b sich gemäß der Darstellung in 1 nach unten bewegt (während eines Ansaughubs), um das Volumen der Druckkammer 49 zu erhöhen.
Wenn der Kolben 48b sich gemäß der Darstellung in 1 aufwärts bewegt (während eines Förderhubs (delivery stroke)), um das Volumen der Druckkammer 49 zu verringern, wird der Elektromagnet 54a gespeist, um das elektromagnetische Überströmventil 54 gegen die Vorspannkraft der Schraubenfeder 54b zu schließen. Als Ergebnis werden der Niedrigdruckkraftstoffkanal 50 und die Druckkammer 49 voneinander getrennt, und wird der Kraftstoff aus der Druckkammer 49 in den Hochdruckkraftstoffkanal 52 und das Förderrohr 53 ausgestoßen.
Die Menge des aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 57 geförderten Kraftstoffs wird durch Steuerung eines Zeitpunkts justiert, zu dem das Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 beginnt, um eine Dauer zu justieren, während der das elektromagnetische Überströmventil 54 während des Förderhubs geschlossen ist. Der Zeitpunkt, zu dem das Schließen des Überströmventils 54 beginnt, ist als "Ventilschließ-Start-Zeitpunkt" bezeichnet, und die Dauer, während der das Überströmventil 54 geschlossen ist, ist als "Ventilschließ-Dauer" bezeichnet. Genauer erhöht sich die geförderte Kraftstoffmenge, wenn die Schließdauer des elektromagnetischen Überströmventils 54 erhöht wird, in dem der Ventilschließ-Start-Zeitpunkt vorgeschoben wird. Die geförderte Kraftstoffmenge verringert sich, wenn die Schließdauer des elektromagnetischen Überströmventils 54 verringert wird, in dem der Ventilschließ-Start-Zeitpunkt verzögert wird. Durch justieren der aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 57 geförderten Kraftstoffmenge in dieser Weise wird der Kraftstoffdruck in dem Förderrohr 53 wie gewünscht gesteuert.
Nachstehend ist eine elektrische Anordnung eines Kraftstoffdrucksteuerungsgeräts diesem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Das Kraftstoffdrucksteuerungsgerät weist eine (nachstehend als ECU bezeichnet) elektronische Steuerungseinheit 92 zur Steuerung von beispielsweise des Betriebszustands der Brennkraftmaschine 11 auf. Die ECU 92 ist als eine arithmetische Logikschaltung mit einem ROM 93, eine CPU 94, einem RAM 95, einem Sicherungs-RAM (Backup-RAM) 96 usw. aufgebaut.
Das ROM 93 ist ein Speicher zum Speichern verschiedener Steuerungsprogramme, Kennfelder, auf die sich während der Ausführung der verschiedenen Steuerungsprogramme bezogen wird, usw. Die CPU 94 führt Verarbeitungsoperationen auf der Grundlage der verschiedenen Steuerungsprogramme und Kennfelder aus, die in dem ROM 93 gespeichert sind. Das RAM 95 ist ein Speicher zum zeitweiligen Speichern von Ergebnissen von durch die CPU 94 ausgeführten Operationen, von verschiedenen Sensoren empfangenen Daten usw. Das Sicherungs-RAM 96 ist ein nicht flüchtiger Speicher, in dem Daten und der Gleichen gespeichert werden, die während eines Stopps der Brennkraftmaschine 11 beibehalten werden müssen. Das ROM 93, die CPU 94, das RAM 95 und das Sicherungs-RAM 96 sind untereinander verbunden und mit einer externen Eingangsschaltung 98 und einer externen Ausgangsschaltung 99 über einen Bus 97 verbunden.
Die externe Eingangsschaltung 98 ist mit dem Kurbelwellenpositionssensor 14c, dem Nockenpositionssensor 21b, dem Fahrpedalpositionssensor 26, dem Saugluftsensor 36, dem Kraftstoffdrucksensor 55 und anderen verbunden. Die externe Ausgangsschaltung 99 ist mit dem Kraftstoffeinspritzventilen 40, dem elektromagnetischen Überströmventil 54 und anderen verbunden.
Die wie vorstehend beschrieben aufgebaute ECU 92 berechnet eine endgültige Kraftstoffeinspritzmenge Qfin, die zur Steuerung der aus dem Kraftstoffeinspritzventilen eingespritzten Kraftstoffmenge verwendet wird, auf der Grundlage einer Maschinendrehzahl NE, eines Lastfaktors KL usw. Die Maschinendrehzahl NE wird auf der Grundlage eines Erfassungssignals aus dem Kurbelwellenpositionssensor 14c bestimmt. Der Lastfaktor KL ist ein Wert, der den Anteil bzw. das Verhältnis der gegenwärtigen Last in Bezug auf die maximale Maschinenlast der Brennkraftmaschine 11 angibt. Der Lastfaktor KL wird anhand der Maschinedrehzahl NE und eines Parameters entsprechend der in die Brennkraftmaschine 11 eingesauten Einlassluftmenge berechnet. Beispiele für den Parameter entsprechend der Einlassluftmenge umfassen einen Einlassluftdruck PM, der auf der Grundlage eines Erfassungssignals aus dem Saugluftsensor 36 bestimmt wird, und das Betätigungsausmaß des Fahrpedals ACCP, dass auf der Grundlage eines Erfassungssignals aus dem Fahrpedalpositionssensor 26 bestimmt wird.
Auf der Grundlage der wie vorstehend beschrieben berechneten endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Qfin betreibt die ECU 92 den Antrieb der Kraftstoffeinspritzventile 40 einer gesteuerten Weise und steuert die aus den Kraftstoffeinspritzventilen 40 eingespritzte Kraftstoffmenge. Die aus den Kraftstoffeinspritzenventilen 40 eingespritzte Kraftstoffmenge (d.h. die Kraftstoffeinspritzmenge) wird durch den Kraftstoffdruck P in dem Förderer 53 und einer Dauer bestimmt, während der der Kraftstoff eingespritzt wird (die nachstehend als "Kraftstoffeinspritzdauer" bezeichnet ist). Zur Bereitstellung einer geeigneten Kraftstoffeinspritzmenge ist daher notwendig, den Kraftstoffdruck P auf einen genauen Pegel zu halten. Somit hält die ECU 92 dem auf Grund eines Erfassungssignals aus dem Kraftstoffdrucksensor 55 erhaltenen Kraftstoffdruck P auf einen geeigneten bzw. korrekten Pegel oder Wert in dem die aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 geförderte Kraftstoffmenge derart geregelt wird, dass der Kraftstoffdruck P einen Soll-Kraftstoffdruck P0 erreicht, der entsprechend dem Maschinenbetriebszustand eingestellt ist. Die aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 geförderte Kraftstoffmenge wird durch Regelung gesteuert, indem die Ventilschließdauer (Ventilschließ-Start-Zeitpunkt) des elektromagnetischen Überströmventils 64 auf der Grundlage eines Tastverhältnisses DT justiert wird, wie es nachstehend beschrieben ist.
Das vorstehend beschriebe Tastverhältnis DT, dass eine gesteuerte Variable ist, die zur Steuerung der aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 ausgestoßene Kraftstoffmenge verwendet wird (oder des Ventilschließ-Start-Zeitpunkts des elektromagnetischen Überströmventils 54) ist nachstehend ausführlich beschrieben. Das Tastverhältnis DT ändert sich innerhalb eines Bereichs 0 bis 100% und bezieht sich auf den Nockenwinkel der Nocke 22a, der der Ventilschließdauer des elektromagnetischen Überströmventils 54 entspricht. Genauer gibt, falls ein Nockenwinkel entsprechend der maximalen Ventilschließdauer des elektromagnetischen Überströmventils 54 (d.h. der maximale Nockenwinkel) durch "Ǿ0" wiedergegeben ist, und ein Nockenwinkel entsprechend einem Sollwert der Ventilschließdauer des elektromagnetischen Überströmventils 54 (Sollnockenwinkel) durch "Ǿ" wiedergeben ist, dass Tastverhältnis DT den Anteil bzw. das Verhältnis des Sollnockenwinkels Ǿ in Bezug auf den maximalen Nockenwinkel Ǿ0 an. Daher wird, wenn die gewünschte Ventilschließdauer (Ventilschließ-Start-zeitpunkt) des elektromagnetischen Überströmventils 54 näher an die maximale Ventilschließdauer kommt, das Tastverhältnis DT auf einen Wert mehr an 100% eingestellt. Wenn die gewünschte Ventilschließdauer des elektromagnetischen Überströmventils 54 näher an 0 gelangt, wird das Tastverhältnis DT auf einem Wert näher an 0% eingestellt.
Wenn das Tastverhältnis DT sich 100% annähert, wird der Ventilschließ-Start-Zeitpunkt des elektromagnetischen Überströmventils 54, der auf der Grundlage des Tastverhältnisses DT justiert wird, vorgeschoben, und die Ventilschließdauer des elektromagnetischen Überströmventils 54 steigt an. Als Ergebnis steigt die aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 geförderte Kraftstoffmenge an, was zu einem Anstieg des Kraftstoffdrucks P führt. Wenn sich das Tastverhältnis DT 0% annähert, wird der Ventilschließ-Start-Zeitpunkt des elektromagnetischen Überströmventils 54 der auf der Grundlage des Tastverhältnisses DT justiert wird, verzögert, weshalb die Ventilschließdauer des elektromagnetischen Überströmventils 54 verringert wird. Als Ergebnis verringert sich die aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 geförderte Kraftstoffmenge, was zu einer Verringerung des Kraftstoffdrucks P führt.
Nachstehen ist ein Prozess zur Berechnung des Tastverhältnisses DT unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm gemäß 4 veranschaulicht, in dem eine Tastverhältnisberechnungsroutine veranschaulicht ist. Die Tastverhältnisberechnungsroutine, bei der es sich um einen Interruptprozess handelt, wird durch die ECU 92 zu gewissen Zeitintervallen ausgeführt.
In der Tastverhältnisberechnungsroutine wird zunächst Schritt S104 ausgeführt, um das Tastverhältnis DT entsprechend der nachfolgenden Gleichungen (1) zu berechnen. DT = FF + DTp + DTi (1)

FF:: Vorwärtskopplungsterm
DT_p:: Proportionalterm
DTi:: Integral Term

In der vorstehend beschriebenen Gleichung (1) ist der Vorwärtskopplungsterm FF vorgesehen, um das Förderrohr 53 mit einer Kraftstoffmenge zu versorgen, die mit der erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge übereinstimmt, und um den Kraftstoffdruck P selbst während beispielsweise einer Übergangsstufe des Maschinenbetriebs schnell nahe an den Soll-Kraftstoffdruck P0 zu bringen. Der Vorwärtskupplungsterm FF wird in Schritt S101 berechnet. Weiterhin ist in der vorstehend beschriebenen Gleichung (1) der Proportionalterm DT_p vorgesehen, um den Kraftstoffdruck näher an den Soll-Kraftstoffdruck P0 zu bringen. Der Integralterm DTi ist vorgesehen, um Variationen in dem Tastverhältnisses DT auf Grund eines Kraftstoffausflusses, Differenzen zwischen individuellen Hochdruckkraftstoffpumpen (47) usw. zu verringern. Der Proportionalterm DT_p wird in Schritt S102 berechnet. Der Integralterm DTi wird in Schritt S103 berechnet.
Auf der Grundlage des entsprechend der Gleichung (1) berechneten Tastverhältnisses DT steuert die ECU 92 den Zeitpunkt, zu dem die Speisung des Elektromagneten 54a des elektromagnetischen Überströmventils 54 beginnt, nämlich den Ventilschließ-Start-Zeitpunkt des Überströmventils 54. Durch Steuerung des Ventilschließ-Start-Zeitpunkts des elektromagnetischen Überströmventils 54 auf diese Weise wird die Ventilschließdauer des elektromagnetischen Überströmventils 54 geändert, und die aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 geförderte Kraftstoffmenge wird somit justiert, so dass der Kraftstoffdruck P sich nahe zu dem Soll-Kraftstoffdruck P0 hin ändert.
In der Tastverhältnisberechnungsroutine berechnet die ECU 92 in Schritt S101 den Vorwärtskupplungsterm FF auf der Grundlage des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine wie der endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Qfin und der Maschinendrehzahl NE. Der Vorwärtskupplungsterm FF steigt mit einer Erhöhung der erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge an, so dass das Tastverhältnis DT näher an 100% kommt, d.h., es ändert sich in einer Richtung zum Erhöhen der aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 geförderten Kraftstoffmenge.
Darauf folgend führt die ECU 92 Schritt S102 zur Berechnung eines Proportionalterms DT_p entsprechend der nachstehenden Gleichung (2) auf der Grundlage des tatsächlichen Kraftstoffdrucks bzw. Ist-Kraftstoffdrucks P und des Soll-Kraftstoffdrucks P0 aus, der eingestellt worden ist. DTp = K1·(P0 – P) (2)

K1:: Koeffizient
P:: Ist-Kraftstoffdruck
P0:: Soll-Kraftstoffdruck

Aus der vorstehend angegebenen Gleichung (2) geht hervor, dass, falls der Ist-Kraftstoffdruck P kleiner als der Soll-Kraftstoffdruck P0 ist, der Proportionalterm DT_p sich mit einer Erhöhung der Differenz (P0 – P) zwischen dem Ist-Kraftstoffdruck und dem Soll-Kraftstoffdruck erhöht, so dass das Tastverhältnis DT zu 100% hin geändert wird, d.h., in eine Richtung zur Erhöhung der aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 beförderten Kraftstoffmenge. Falls im Gegensatz dazu der Ist-Kraftstoffdruck P größer als der Soll-Kraftstoffdruck P0 wird, verringert sich der Proportionalterm DT_p mit einer Verringerung der Differenz (P0 – P) zwischen dem Ist-Kraftstoffdruck und dem Soll-Kraftstoffdruck, so dass das Tastverhältnis DT zu 0% hin verändert wird, d.h., in einer Richtung zur Verringerung der aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 beförderten Kraftstoffmenge.
Darauf folgend führt die ECU 92 Schritt S103 zur Berechnung eines Integralterms DTi aus. Der Integralterm DTi wird beispielsweise entsprechend der nachstehenden Gleichung (3) auf der Grundlage des in dem letzten Kontrollzyklus erhaltenen Integralterms DTi, des Ist-Kraftstoffdrucks P und des Soll-Kraftstoffdrucks P0 berechnet. DTi = DTi + K2·(P0 – P) (3)

K2:: Koeffizient
P:: Ist-Kraftstoffdruck
P0:: Soll-Kraftstoffdruck

Wie aus der Gleichung (3) hervorgeht, wird, wenn der Ist-Kraftstoffdruck P kleiner als der Soll-Kraftstoffdruck P0 ist, ein Wert entsprechend der Differenz (P0 – P) zwischen dem Ist-Kraftstoffdruck und dem Soll-Kraftstoffdruck zu dem Integralterm DTi in jedem Zyklus bei gewissen Zeitintervallen addiert. Als Ergebnis wird der Integralterm DTi allmählich auf größere Werte aktualisiert, so dass das Tastverhältnis DT allmählich zu 100% geändert wird (in einer derartigen Richtung zur Erhöhung der aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 geförderten Kraftstoffmenge). Im Gegensatz dazu wird, wenn der Kraftstoffdruck P größer als der Soll-Kraftstoffdruck P0 ist, ein Wert entsprechend der Differenz (P0 – P) zwischen dem Ist-Kraftstoffdruck und dem Soll-Kraftstoffdruck von dem Integralterm DTi in jedem Zyklus zu gewissen Intervallen subtrahiert. Als Ergebnis wird der Integralterm DTi allmählich zu kleineren Werten aktualisiert, so dass das Tastverhältnis DT allmählich zu 0% hin verändert wird (in einer derartigen Richtung zur Verringerung der aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 beförderten Kraftstoffmenge).
Die ECU 92 führt dann Schritt S104 zur Berechnung eines Tastverhältnisses DT entsprechend der vorstehend angegebenen Gleichung (1) aus und führt eine Überwachungsoperation in Schritt S105 durch, um zu verhindern, dass das Tastverhältnis DT unter 0% abfällt oder 100% überschreitet. Danach beendet die ECU 92 zeitweilig die Tastverhältnisberechnungsroutine.
Falls der Kraftstoffdruck P niedrig ist, beispielsweise beim Start der Brennkraftmaschine, ist, obwohl eine hohe Kraftstoffeinspritzmenge erforderlich ist, der Kraftstoffdruck P, der durch eine durchgezogenen Linie in (a) in 5 angegeben ist, deutlich niedriger als der Soll-Kraftstoffruck P0, der durch eine jeweils mit einem Punkt unterbrochene gestrichelte Linie angegeben ist. In diesem Zustand muss der Kraftstoffdruck P schnell auf den Soll-Kraftstoffdruck P0 erhöht werden, indem die aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 geförderte Kraftstoffmenge auf einen Wert eingestellt wird, der nahe an dem Maximalwert liegt. Dabei wird das Tastverhältnis DT auf 100% hin erhöht, wie es durch eine durchgezogene Linie in (b) in 5 gezeigt ist. Dies liegt daran, dass der auf der Grundlage der Differenz (P0 – P) zwischen dem Soll-Kraftstoffdruck P0 und dem Kraftstoffdruck P berechnete Proportionalterm DT_p einen hohen positiven Wert annimmt, der das Tastverhältnis DT erhöht, und daran, dass der auf der Grundlage der Differenz (P0 – P) berechnete Integralterm DTi aktualisiert (d.h. erhöht) wird, um das Tastverhältnis DT zu 100% hin zu erhöhen, wie es durch eine durchgezogene Line in (c) in 5 gezeigt ist.
Während der Startzeitdauer der Brennkraftmaschine, in dem Kraftstoffdruck P deutlich niedriger als der Soll-Kraftstoffdruck P0 ist, bleibt der Kraftstoffdruck P kontinuierlich niedriger als der Soll-Kraftstoffdruck P0 für eine gewisse Zeit, nachdem das Tastverhältnis DT auf 100% erhöht worden ist. Während dieser Zeit erhöht der proportionale Term DT_p weiterhin das Tastverhältnis DT. Weiterhin wird der Integralterm DTi allmählich auf größere Werte durch Mengen entsprechender Differenz (P0 – P) zwischen dem Soll-Kraftstoffdruck P0 und dem Kraftstoffdruck P aktualisiert, um das Tastverhältnis DT zu erhöhen. Somit wird der Integralterm DTi allmählich erhöht, wie es durch eine gestrichelte Line in (c) in 5 angegeben ist. Während dieses Zustandes wird das Tastverhältnis DT überwacht, so dass es nicht 100% überschreitet, und wird somit auf 100% gehalten.
Somit wird der Integralterm DTi in einer Erhöhungsrichtung aktualisiert gehalten, um einen übermäßig großen Wert anzunehmen, da der Kraftstoffdruck P unterhalb des Soll-Kraftstoffdrucks P0 für eine gewisse Zeit lang verbleibt, nachdem das Tastverhältnis DT 100% erreicht hat. Wenn der Kraftstoffdruck P den Soll-Kraftstoffdruck P0 überschreitet, während der Integralterm DTi einen übermäßig großen Wert annimmt, wird der Proportionalterm DT_p schnell auf einen Wert geändert, der das Tastverhältnis DT zu 0% hin verändert. Im Gegensatz dazu zeigt der Integralterm DTi lediglich langsame Änderungen zu kleineren Werten, um das Tastverhältnis DT zu 0% hin zu verändern, wie es durch eine gestrichelte Linie in (c) in 5 gezeigt ist.
Da der Integralterm DTi sich mit einer niedrigen Rate von einem übermäßig erhöhten Wert aus verringert, wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird das Tastverhältnis DT ebenfalls mit einer langsamen Rate zu 0% hin verändert (d.h. verringert), nachdem der Kraftstoffdruck P den Soll-Kraftstoffdruck P0 erreicht, wie es durch eine gestrichelte Linie in (b) in 5 angegeben ist. Während dieses Zustandes weicht das Tastverhältnis DT von einem erforderlichen Wert in einer derartigen Richtung ab, in der die aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 geförderte Kraftstoffmenge ansteigt (das Tastverhältnis DT ist nämlich näher an 100% als an dem erforderlichen Wert). Da das Tastverhältnis DT von dem erforderlichen Wert zu der 100%-Seite abweicht, wird die aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 geförderte Kraftstoffmenge ebenfalls langsam verringert, nachdem der Kraftstoffdruck P den Soll-Kraftstoffdruck P0 erreicht. Somit wird, wie es durch eine gestrichelte Linie in (a) in 5 gezeigt ist, der Kraftstoffdruck P übermäßig größer als der Soll-Kraftstoffdruck P0, d.h., es tritt ein so genanntes "Überschießen" (overshoot) auf, was zu Problemen wie eine Verschlechterung des Verbrennungszustands der Brennkopfmaschine 11 führt.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird daher, wenn das Tastverhältnis DT 100% erreicht, während der Ist-Kraftstoffdruck P sich noch nicht bis zu dem Soll-Kraftstoffdruck P0 hin erhöht hat, d.h., wenn die aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 geförderte Kraftstoffmenge angenähert oder gleich dem Maximalwert ist, verhindert, dass der Integralterm DTi in eine derartige Richtung zur Erhöhung der geförderten Kraftstoffmenge (d.h. in eine Richtung zur Erhöhung des Tastverhältnisses DT) verändert oder aktualisiert wird. In diesem Fall wird, wenn das Tastverhältnis DT 100% erreicht, wie es durch eine durchgezogene Linie in (b) in 5 gezeigt ist, die Aktualisierung des Integralterms DTi in die Erhöhungsrichtung, wie es durch die gestrichelte Linie in (c) in 5 gezeigt ist, unterbunden, und wird der Integralterm DTi auf einem konstanten Wert gehalten, wie es durch eine durchgezogene Linie in (c) in 5 gezeigt ist.
Da verhindert wird, dass der Integralterm DTi übermäßig erhöht wird, wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann das Tastverhältnis DT prompt zu 0% hin verringert werden, wie es durch die durchgezogene Line in (b) in 5 angegeben ist, nachdem der Kraftstoffdruck P den Soll-Kraftstoffdruck P0 erreicht. Somit ist es weniger wahrscheinlich, dass das Tastverhältnis DT von einem erforderlichen Wert in einer derartigen Richtung abweicht, dass die aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 geförderte Kraftstoffmenge erhöht wird (d.h. auf 100%). Folglich kann die aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 geförderte Kraftstoffmenge prompt verringert werden, nachdem der Kraftstoffdruck P den Soll-Kraftstoffdruck P0 erreicht hat, wodurch das "Überschießen" unterdrückt wird, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Durch Unterdrücken oder Verhindern des "Überschießens" ändert sich der Kraftstoffdruck P, wie es durch die durchgezogene Line in (a) in 5 gezeigt ist, nachdem der Soll-Kraftstoffdruck P0 erreicht worden ist.
Nachstehend ist ein Prozess zur Unterbindung der Aktualisierung des Integralterms DTi in eine derartige Richtung zur Erhöhung der aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 geförderten Kraftstoffmenge unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Das Flussdiagramm gemäß 6 zeigt eine Integraltermberechnungsroutine, die in Schritt S103 der Tastverhältnisberechnungsroutine gemäß 4 ausgeführt wird. Die ECU 92 führt die Integraltermberechnungsroutine jedes Mal aus, wenn der Steuerungsprozess zu Schritt S103 der Tastverhältnisberechnungsroutine voranschreitet.
In der Integralterntberechnungsroutine wird der Integralterm DTi in Schritt S206 entsprechend der vorstehend beschriebenen Gleichung (3) berechnet. Mit Schritten S201 bis S205 wird bestimmt, ob das Tastverhältnis DT entsprechend der vorstehend beschriebenen Gleichung (3) in der gegenwärtigen Situation aktualisiert werden sollte. Genauer werden gemäß einem nicht beanspruchten Beispiel die Schritte S204 und S205 ausgeführt, um zu bestimmen, ob das Tastverhältnis DT 100% erreicht hat, während der Ist-Kraftstoffdruck P den Soll-Kraftstoffdruck P0 nicht erreicht hat, d.h., ob die aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 geförderte Kraftstoffmenge angenähert oder gleich dem Maximalwert ist.
In der Integraltermberechnungsroutine bestimmt die ECU 92 in Schritt S201, ob die Differenz P0 – P zwischen dem Soll-Kraftstoffdruck P0 und dem Ist-Kraftstoffdruck P zumindest ein vorbestimmter Wert a (beispielsweise –2 MPa) ist. In Schritt S202 bestimmt die ECU 92, ob ein Kraftstoffabschneiden bzw. eine Kraftstoffunterbrechung ausgeführt wird. In dem nächsten Schritt S203 bestimmt die ECU 92, ob der Kraftstoffdruck P jemals einen hohen Pegel (beispielsweise 4 MPa) nach dem Start der Brennkraftmaschine erreicht hat.
Falls in Schritt S201 oder Schritt S203 eine negative Entscheidung (nein) erhalten wird oder in Schritt S202 eine positive Entscheidung (ja) erhalten wird, bestimmt die ECU 92, dass der Integralterm DTi in der gegenwärtigen Situation nicht aktualisiert werden sollte, und beendet dann zeitweilig die Integraltermberechnungsroutine. Die ECU 92 kehrt dann zu der Tastverhältnisberechnungsroutine (4) zurück. In diesem Fall wird die Aktualisierung des Integralterms DTi entsprechend der vorstehend angegebenen Gleichung (3) in Schritt S206 nicht ausgeführt. Weiterhin wird in S103 der Tastverhältnisberechnungsroutine (4) nach diesem Zyklus der Integraltermberechnungsroutine der in dem letzten Zyklus der Tastverhältnisberechnungsroutine verwendete Integralterm DTi zur Berechnung des Tastverhältnisses DT verwendet.
Falls im Gegensatz dazu in den Schritten S201 und S203 positive Entscheidungen (ja) erhalten werden und in Schritt S202 eine negative Entscheidung (nein) erhalten wird, geht die ECU 92 zu Schritt S204 über. In Schritt S204 wird bestimmt, ob die Differenz P0 – P gleich oder kleiner als 0 ist, nämlich, ob der Ist-Kraftstoffdruck P größer als der Soll-Kraftstoffdruck P0 ist. In Schritt S205 gemäß dem nicht beanspruchten Beispiel wird bestimmt, ob das Tastverhältnis DT 100% erreicht hat.
Falls Schritt S204 bestimmt, dass die Differenz P0 – P gleich oder kleiner als 0 ist, d.h., dass der Ist-Kraftstoffdruck P größer als der Soll-Kraftstoffdruck P0 ist, geht die ECU 92 zu Schritt S206 über, in dem die ECU 92 den Integralterm DTi entsprechend der Gleichung (3) aktualisiert. In diesem Fall wird der Integralterm DTi in eine derartige Richtung aktualisiert, dass das Tastverhältnis DT verringert wird. Danach beendet die ECU 92 zeitweilig die Integraltermberechnungsroutine und kehrt zu der Tastverhältnisberechnungsroutine (4) zurück. Falls die ECU 92 in Schritt S204 bestimmt, dass die Differenz P0 – P größer als 0 ist, d.h., dass der Ist-Kraftstoffdruck P kleiner als der Soll-Kraftstoffdruck P0 ist, geht die ECU 92 zu Schritt S205 über. Beispielsweise geht der Steuerungsprozess zu Schritt S205 über, während der Ist-Kraftstoffdruck P sich im Verlauf zur Erhöhung zu dem Soll-Kraftstoffdruck P0 befindet.
In Schritt S205 gemäß dem nicht beanspruchten Beispiel bestimmt die ECU 92, ob das Tastverhältnis DT niedriger als 100% ist. Falls bestimmt wird, dass das Tastverhältnis DT niedriger als 100% ist, d.h., falls bestimmt wird, dass die aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 geförderte Kraftstoffmenge nicht angenähert oder gleich dem Maximalwert ist, geht die ECU 92 zu Schritt S206 über, in dem die ECU 92 den Integralterm DTi entsprechend der Gleichung (3) aktualisiert. Danach beendet die ECU 92 zeitweilig die Integraltermberechnungsroutine und kehrt zu der Tastverhältnisberechnungsroutine (4) zurück. Falls Schritt S205 bestimmt, dass das Tastverhältnis DT 100% erreicht hat, d.h., falls bestimmt wird, dass die aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 ausgestoßene Kraftstoffmenge angenähert oder gleich dem Maximalwert ist, beendet die ECU 92 zeitweilig die Integraltermberechnungsroutine und kehrt zu der Tastverhältnisberechnungsroutine (4) zurück. In diesem Fall wird Schritt S206 übersprungen, die Aktualisierung des Integralterms DTi entsprechend der Gleichung (3) in Schritt S206 wird nämlich nicht ausgeführt.
Das Beispiel, gemäß dem der vorstehend beschriebene Prozess ausgeführt wird, erzielt die nachstehenden Wirkungen oder Vorteile.
Beim Start der Brennkraftmaschine benötigt es beispielsweise einige Zeit, dass der Ist-Kraftstoffdruck P auf den Soll-Kraftstoffdruck P0 angehoben wird. Während der Zeit, während der Kraftstoffdruck P sich auf den Soll-Kraftstoffdruck P0 hin erhöht, würde der Integralterm DTi allmählich auf größere Werte aktualisiert werden. Gemäß dem veranschaulichten Beispiel wird jedoch die Aktualisierung des Integralterms DTi unterbunden, wenn die aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 geförderte Kraftstoffmenge angenähert oder gleich dem Maximalwert (DT = 100%) wird, während der Ist-Kraftstoffdruck P niedriger als der Soll-Kraftstoffdruck P0 ist ((P0 – P) > 0). Dies verhindert, dass der Integralterm DTi weiterhin auf größere Werte aktualisiert wird, selbst nachdem das Tastverhältnis DT 100% erreicht, bis der Term DTi ein übermäßig großer Wert wird. Somit werden ein Überschießen, das andernfalls aufgrund des übermäßig großen Integralterms DTi auftreten würde, nachdem der Ist-Kraftstoffdruck P den Soll-Kraftstoffdruck P0 erreicht hat, im Wesentlichen verhindert oder unterdrückt, weshalb Probleme wie eine Verschlechterung des Verbrennungszustandes aufgrund des Überschießens vermieden werden.
Das Beispiel kann beispielsweise in der nachstehend beschriebenen Weise modifiziert werden.
Beispielsweise kann, wenn die Aktualisierung des Integralterms DTi unterbunden wird, nachdem in Schritt S205 der Integraltermberechnungsroutine (6) eine negative Entscheidung (nein) erhalten wird, eine Aktualisierung des Integralterms DTi ebenfalls auf einen kleineren Wert (beispielsweise ein Zurücksetzen auf 0) erzwungen werden, und die Aktualisierung des Integralterms DTi kann lediglich unterbunden werden, wenn der Term DTi zu erhöhen ist. In diesem Fall wird, wenn das Tastverhältnis DT 100% erreicht, wie es durch die durchgezogene Line in (b) in 5, während der Kraftstoffdruck P sich nicht zu dem Soll-Kraftstoffdruck P0 erhöht hat, wie es durch die durchgezogene Linie in (a) in 5 gezeigt ist, der Integralterm DTi auf "0" eingestellt, wie es durch eine durch zwei Punkte unterbrochene gestrichelte Linie in (c) in 5 angegeben ist. Dies ermöglicht ein weiteres zuverlässiges Verhindern, das der Integralterm DTi auf einem übermäßig großen Wert erhöht wird.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, bestimmt Schritt S205 der Integraltermberechnungsroutine gemäß 6 gemäß dem nicht beanspruchten Beispiel auf der Grundlage des Ergebnisses der Bestimmung, ob das Tastverhältnis DT weniger als 100% ist, ob die aus der Hochdruckkraftpumpe 47 geförderte Kraftstoffmenge angenähert oder gleich dem Maximalwert ist. Jedoch wird gemäß dem beanspruchten Ausführungsbeispiel der Erfindung die vorstehend beschriebene Bestimmung und der Verwendung einer Summe "FF + DT_p" des Vorwärtskopplungsterms FF und des Proportionalterms DT_p durchgeführt, anstelle dass das Tastverhältnis DT verwendet wird. In diesem Fall wird auf der Grundlage des Ergebnisses der Bestimmung, ob die Summe FF + DT_p kleiner als 100% ist, bestimmt, ob die aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 geförderte Kraftstoffmenge angenähert oder gleich dem Maximalwert ist.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf das beschrieben worden ist, was gegenwärtig als bevorzugtes Ausführungsbeispiel angesehen wird, ist die Erfindung nicht auf das offenbarte Ausführungsbeispiel oder die offenbarten Konstruktionen beschränkt. Vielmehr soll die Erfindung verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen innerhalb des Umfangs der beigefügten Patentansprüche abdecken.
Ein Kraftstoffdrucksteuerungsgerät und -verfahren steuert den Druck von Kraftstoff, der aus einer Kraftstoffpumpe (47) zu einem Kraftstoffrohr (53) in einer Brennkraftmaschine (11) eines Fahrzeuges gefördert wird. Eine Steuerungseinrichtung (92) des Kraftstoffdrucksteuerungsgerätes berechnet eine gesteuerte Variable auf der Grundlage zumindest eines Integralterms, der entsprechend einer Differenz zwischen einem tatsächlichen Kraftstoffdruck (Ist-Kraftstoffdruck) in dem Kraftstoffrohr und einen Soll-Wert davon aktualisiert wird, und steuert eine aus der Kraftstoffpumpe geförderte Kraftstoffmenge in Rückkopplungsweise (Regelung) und der Verwendung der gesteuerten Variablen derart, dass der Ist-Kraftstoffdruck sich dem Soll-Wert annähert. Während der Steuerung des Kraftstoffdrucks unterbindet die Steuerungseinrichtung die Aktualisierung des Integralterms auf einen Wert, der zu einer Erhöhung der aus der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffmenge führen würde, wenn die geförderte Kraftstoffmenge angenähert oder gleich einem Maximalwert davon ist.

Claims

Kraftstoffdrucksteuerungsgerät zur Steuerung eines Drucks eines Kraftstoffs, das aus einer Kraftstoffpumpe (47) zu einem Kraftstoffrohr (53) in einer Brennkraftmaschine (11) eines Fahrzeugs befördert wird, mit einer Berechnungseinrichtung (92, S101–S105) zur Berechung einer gesteuerten Variablen (DT) auf der Grundlage zumindest eines Integralterms, der entsprechend einer Differenz zwischen einem Ist-Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffrohr (53) und einem Sollwert davon aktualisiert wird, einer Steuerungseinrichtung (92) zur Regelung einer Menge des aus der Kraftstoffpumpe beförderten Kraftstoffs mittels Rückkopplung unter Verwendung der gesteuerten Variablen derart, dass der Ist-Kraftstoffdruck sich dem Sollwert annähert, und einer Unterbindungseinrichtung (92) zur Unterbindung der Aktualisierung des Integralterms auf einen Wert, der zu einer Erhöhung der Menge des aus der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs führt, wenn die Menge des geförderten Kraftstoffs angenähert oder gleich einem maximalen Wert davon ist, wobei die Unterbindungseinrichtung auf der Grundlage einer Summe eines Vorwärtskopplungsterms, der entsprechend einem Maschinenbetriebszustand erhalten wird, und eines Proportionalterms, der entsprechend der Differenz zwischen dem Ist-Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffrohr und dem Sollwert erhalten wird, bestimmt, ob die Größe des aus der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs angenähert oder gleich dem maximalen Wert ist.
Kraftstoffdrucksteuerungsgerät nach Anspruch 1, wobei die Unterbindungseinrichtung das Aktualisieren des Integralterms auf einen Wert, der zu einer Erhöhung der Menge des aus der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs führt, unterbindet, wenn zumindest die Größe des geförderten Kraftstoffs angenähert oder gleich dem Maximalwert wird, während der Ist-Kraftstoffdruck sich zu dem Sollwert erhöht.
Kraftstoffdrucksteuerungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin mit einer Rücksetzeinrichtung zum Zurücksetzen des Integralterms auf einen Wert, der zu einer Verringerung der Menge des aus der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs führt, wenn ein Unterbinden der Aktualisierung des Integralterms beginnt.
Kraftstoffdrucksteuerungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die gesteuerte Variable auf der Grundlage eines Vorwärtskopplungsterms, der entsprechend einem Maschinenbetriebszustand erhalten wird, und einem Proportionalterm, der entsprechend der Differenz zwischen dem Ist-Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffrohr und dem Sollwert erhalten wird, zusätzlich zu dem Integralterm berechnet wird.
Verfahren zur Steuerung eines Drucks eines Kraftstoffs, der aus einer Kraftstoffpumpe (47) zu einem Kraftstoffrohr (53) in einer Brennkraftmaschine (11) eines Fahrzeugs gefördert wird, mit den Schritten Berechnen einer gesteuerten Variablen (DT) auf der Grundlage zumindest eines Integralterms, der entsprechend einer Differenz zwischen einem Ist-Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffrohr und einem Sollwert davon aktualisiert wird, Steuern einer Menge des aus der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs mittels Rückkopplung unter Verwendung der gesteuerten Variablen derart, dass der Ist-Kraftstoffdruck sich dem Sollwert annähert, und Unterbinden des Aktualisierens des Integralterms auf einen Wert, der zu einer Erhöhung der Menge des aus der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs führt, wenn die Menge des. geförderten Kraftstoffs angenähert oder gleich einem maximalen Wert davon ist, wobei auf der Grundlage einer Summe eines Vorwärtskopplungsterms, der entsprechend einem Maschinenbetriebszustand erhalten wird, und eines Proportionalterms, der entsprechend der Differenz zwischen dem Ist-Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffrohr und dem Sollwert erhalten wird, bestimmt wird, ob die Menge des aus der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs angenähert oder gleich dem Maximalwert ist.
Verfahren nach Anspruch 5, das Aktualisieren des Integralterms auf einen Wert, der zu einer Erhöhung der Menge des aus der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs führt, unterbunden wird, wenn zumindest die Größe des geförderten Kraftstoffs angenähert oder gleich dem Maximalwert wird, während der Ist-Kraftstoffdruck sich zu dem Sollwert erhöht.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, weiterhin mit dem Schritt Zurücksetzen des Integralterms auf einen Wert, der zu einer Verringerung der Menge des aus der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs führt, wenn ein Unterbinden der Aktualisierung des Integralterms beginnt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die gesteuerte Variable auf der Grundlage eines Vorwärtskopplungsterms, der entsprechend einem Maschinenbetriebszustand erhalten wird, und einem Proportionalterm, der entsprechend der Differenz zwischen dem Ist-Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffrohr und dem Sollwert erhalten wird, zusätzlich zu dem Integralterm berechnet wird.