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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG 1. Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem,
um Kraftstoff aus einer gemeinsamen Kraftstoffleitung bzw. einem
Common-Rail, in den ein Hochdruck-Kraftstoff, der von einer Kraftstoffversorgungspumpe
unter Druck zugeführt
wird, unter Druck gespeichert wird, in jeden Zylinder eines Verbrennungsmotors,
wie z.B. einem Dieselmotor, über
ein Kraftstoffeinspritzventil einzuspritzen.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Herkömmlicherweise
wird in einem gut bekannten Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem (siehe
beispielsweise Patentdokument 1) ein Hochdruck-Kraftstoff unter
Druck durch eine Kraftstoffversorgungspumpe (nachfolgend als Versorgungspumpe
bezeichnet), die durch einen Verbrennungsmotor, wie z.B. einem Dieselmotor
(nachfolgend als Motor bezeichnet) drehbar angetrieben wird, an
einen Common-Rail zugeführt
und unter Druck darin gespeichert und gleichzeitig wird der Hochdruck-Kraftstoff, der im
Common-Rail unter Druck gespeichert ist, an zwei oder mehr Elektromagnet-Kraftstoffeinspritzventile
(nachfolgend als Injektoren bezeichnet) verteilt. Jedes der Elektromagnet-Kraftstoffeinspritzventile
ist jeweils an einen Zylinder des Motors montiert und der Hochdruck-Kraftstoff
wird durch diese Injektoren durch Einspritzen an jeden Zylinder
des Motors zugeführt.
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Hierbei
ist eine Kraftstoffbahn, welche von einem Kraftstofftank an eine
Druckkammer der Versorgungspumpe führt, mit einem Ansaugströmungs-Steuerventil
versehen. Das Ansaugströmungs-Steuerventil
ist ein Elektromagnetaktuator, der die Strömungsrate des Hochdruck-Kraftstoffs, der
von der Druckkammer der Versorgungspumpe unter Druck an den Common-Rail
zuzuführen
ist, durch Einstellen der Strömungsrate
des Kraftstoffs, der in die Druckkammer gesaugt wird, verändert. Die Strömungsrate
des angesaugten Kraftstoffs wird durch Einstellen der Zeitdauer
während
der ein Ventilkörper
angehoben ist oder dem Öffnungsgrad
des Ventilöffnungsbereichs
gemäß einem
Strom, der an einen Pumpenansteuerschaltkreis angelegt wird, eingestellt.
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Das
Ansaugströmungs-Steuerventil
verwendet ein normalerweise offenes Elektromagnetventil, dessen Öffnungsgrad
einen vollständig
geöffneten Zustand
erreicht, wenn die Zufuhr von Strom ausgesetzt wird. Aus diesem
Grund, wenn ein abnormaler Zustand, wie z.B. das Brechen eines Kabels
in einer Zuleitung zum Übertragen
eines Pumpenansteuersignals, auftritt, öffnet das Ansaugströmungs-Steuerventil
abnormalerweise vollständig
(dieser abnormale Zustand wird nachfolgend als „Voll-Öffnungs-Abnormität" bezeichnet) und
die Versorgungspumpe führt übermäßig einen
Hochdruck-Kraftstoff unter Druck zu. Bei diesem Zustand kann der
Kraftstoffdruck in der Hochdruck-Leitungsbahn, die von der Druckkammer
der Versorgungspumpe über
den Common-Rail zum Ölspeicher
des Injektors eines jeden Zylinders führt, insbesondere der Kraftstoffdruck im
Common-Rail, einen oberen Grenzdruck übersteigen, über den
hinaus der Common-Rail nicht betrieben werden darf. Daher ist ein
Drucksicherheitsventil (nachfolgend als Druckbegrenzer bezeichnet),
welches öffnet,
wenn der Kraftstoffdruck im Common-Rail den oberen Grenzdruck übersteigt,
als Vorkehrung für
solch einen abnormal hohen Druck an den Common-Rail angebracht und
somit wird die Zuverlässigkeit
eines Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystems sichergestellt.
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[Patentdokument 1]
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Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung
(Kokai) Nr. 2001-295685
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Jedoch
kann in einem herkömmlichen Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem
ein Fall auftreten, bei dem der Druckbegrenzer nicht öffnet, selbst
wenn ein abnormal hoher Druck im Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem
aufgrund der Voll-Öffnungs-Abnormität des Strömungssteuerventils
erzeugt wird. Mit anderen Worten kann ein Fall auftreten, bei dem
der Druck des Common-Rails
bei einem höheren
Druck (abnormaler Hochdruck-Bereich)
als einem Betriebsdruck (tatsächlich
verwendeter Druck) verbleibt, obwohl ein Betätigungsdruckbereich des Druckbegrenzers
(P/L) nicht erreicht wird, wie durch die Veränderung des Kraftstoffdrucks
im Common-Rail (nachfolgend als Common-Rail-Druck bezeichnet), der
durch die Volllinie in 2 gekennzeichnet
ist, dargestellt.
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Wenn
beispielsweise die Strömungsrate
des Kraftstoffs, der an den Common-Rail unter Druck zugeführt wird
(Strömungsrate
des Kraftstoffs, der durch die Versorgungspumpe zugeführt wird)
niedrig ist und die Strömungsrate
des einzuspritzenden Kraftstoffs und die Strömungsrate des Kraftstoffs der aus
dem Injektor aufgrund Undichtigkeit entweicht, hoch sind, wird der
Common-Rail-Druck in einen abnormalen Hochdruck-Bereich beibehalten.
Wenn insbesondere eine Motorgeschwindigkeit (Drehzahl) niedrig ist,
so wie wenn beispielsweise der Motor gestartet wird (gekurbelt),
steigt die Strömungsrate
des Kraftstoffs, der in die Druckkammer der Versorgungspumpe zu
saugen ist, nicht über
eine Grenze an, welche durch die Motorgeschwindigkeit bestimmt wird, selbst
wenn eine Voll-Öffnungs-Abnormität beim Ansaugströmungs-Steuerventil
auftritt. Aufgrunddessen besteht die Möglichkeit, dass der Common-Rail-Druck
in einem abnormalen Hochdruck-Bereich beibehalten wird.
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Bei
diesem Zustand wird der Druck in der Hochdruck-Leitungsbahn hoch gehalten, obwohl ein erlaubter
Druck der Versorgungspumpe und des Injektors nicht überstiegen
wird. Aufgrunddessen besteht die Möglichkeit einer Leistungsminderung
der Versorgungspumpe und des Injektors und das Auftreten von Fehlfunktionen,
wie beispielsweise einem Kraftstoffentweichen an Leitungs-Verbindungsteilen oder
Abdichtteilen der Hochdruck-Kraftstoffbahn. Dies verursacht das
Problem, dass die Zuverlässigkeit
des Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystems verschlechtert wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem
mit einer höheren
Zuverlässigkeit
bereitzustellen, indem eine Leistungsminderung der Versorgungspumpe und
eines Injektors verhindert wird, welche durch einen abnormal hohen
Druck im Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem verursacht wird,
was von einer übermäßigen Zufuhr
von druckbeaufschlagtem Kraftstoff durch die Versorgungspumpe hervorgerufen wird
und in dem Fehlfunktionen verhindert werden, wie beispielsweise
ein Kraftstoffentweichen an Leitungsverbindungsteilen oder Abdichtteilen
in der Hochdruck-Kraftstoffbahn.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Strömungsrate
eines Kraftstoffs, der von einem Injektor einzuspritzen ist, so
gesteuert, dass der Common-Rail-Druck den oberen Grenzdruck erreicht,
wenn ein Motor in einem Zustand gestartet wird, bei dem der erfasste
Wert eines Common-Rail-Drucks in einem abnormalen Hochdruck-Bereich
ist.
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Da
auf diese Art und Weise der Common-Rail-Druck durch Starten des
Motors selbst in einem abnormalen Zustand erhöht werden kann, in dem ein
Ansaugströmungs-Steuerventil einer
Versorgungspumpe abnormalerweise vollständig geöffnet ist (dieser abnormale
Zustand wird als „Voll-Öffnungs-Abnormität" bezeichnet) ist
es möglich
den Common-Rail-Druck innerhalb eines Betätigungsdruckbereichs (tatsächlich verwendeter
Bereich) durch störungsfreies Öffnen eines
Druckbegrenzers zu halten. Daher ist es möglich die Zuverlässigkeit
eines Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystems
durch Verringern der Möglichkeit
einer Leistungsminderung der Versorgungspumpe und des Injektors,
was von einem abnormalen Hochdruck im Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem
herrührt,
und durch Verringern der Möglichkeit
des Auftretens von Fehlfunktionen, wie beispielsweise einem Kraftstoffentweichen
an Leitungsverbindungsteilen oder Abdichtteilen in der Hochdruck-Kraftstoffbahn
zu verbessern.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Common-Rail-Druck
durch Aussetzen des Kraftstoffeinspritzens des Injektors in jedem
Zylinder erhöht,
wenn ein Motor in einem Zustand gestartet wird, bei dem der erfasste
Wert des Common-Rail-Drucks in einem abnormalen Hochdruck-Bereich
ist.
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Auf
diese Art und Weise können ähnliche
Effekte zu denen des ersten Aspekts erreicht werden.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Common-Rail-Druck
durch Aussetzen des Kraftstoffeinspritzens durch einen Injektor
in einigen Zylindern erhöht,
wenn ein Motor in einem Zustand gestartet wird, bei dem der erfasste Wert
des Common-Rail-Drucks
in einem abnormalen Hochdruck-Bereich ist.
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Auf
diese Art und Weise können ähnliche
Effekte zu jenen des zweiten Aspekts erreicht werden und gleichzeitig
ist es möglich,
die Anzahl der Zylinder zu bestimmen, bei denen das Kraftstoffeinspritzen
ausgesetzt wird, indem das Gleichgewicht zwischen der Strömungsrate
des durch eine Versorgungspumpe abgeführten Kraftstoffs und die Strömungsrate
des durch einen Injektor einzuspritzenden Kraftstoffs berücksichtigt
wird.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird, nachdem ein Motor
in einem Zustand gestartet wird, in dem der erfasste Wert des Common-Rail-Drucks
in einem abnormalen Hochdruck-Bereich ist, das Kraftstoffeinspritzen
in den Zylindern begonnen, in denen das Kraftstoffeinspritzen vom
Injektor ausgesetzt wurde, wenn der erfasste Wert des Common-Rail-Drucks
aufgrund der Öffnung des
Druckbegrenzers unterhalb die Untergrenze des abnormalen Hochdruck-Bereichs
fällt.
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Gemäß einem
fünften
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird, nachdem ein Motor in einem
Zustand gestartet wird, bei dem der erfasste Wert des Common-Rail-Drucks
in einem abnormalen Hochdruck-Bereich ist, die Anzahl an Zylindern,
in denen das Kraftstoffeinspritzen gestartet wird, Schritt für Schritt
erhöht,
wenn der erfasste Wert des Common-Rail-Drucks aufgrund des Öffnens des
Druckbegrenzers unterhalb die Untergrenze des abnormalen Hochdruck-Bereichs
fällt.
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Auf
diese Art und Weise ist es möglich,
da die Strömungsrate
des vom Common-Rail einzuspritzenden Kraftstoffs Schritt für Schritt
erhöht
werden kann, nachdem das Kraftstoffeinspritzen gestartet wird, zu
verhindern, dass der Common-Rail-Druck mit einer großen Amplitude
nacheilt.
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Gemäß einem
sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Kraftstoffeinspritzen
gestartet, wenn eine vorherbestimmte Zeitdauer nach dem Starten
des Motors verstrichen ist, wenn ein Motor in einem Zustand gestartet
wird, bei dem der erfasste Wert des Common-Rail-Drucks in einem abnormalen Hochdruck-Bereich
ist.
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Auf
diese Art und Weise ist es möglich,
das Kraftstoffeinspritzen mittels eines sehr einfachen Verfahrens
unter Verwendung einer Zeitsteuerung zu starten.
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Gemäß einem
siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die vorherbestimmte
Zeitdauer, nach der das Kraftstoffeinspritzen gestartet wird, durch
Dazulernen verändert.
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Auf
diese Art und Weise ist es möglich,
die optimale Zeitdauer zu bestimmen, nach der das Kraftstoffeinspritzen
gestartet wird, indem die Zeitdauer berücksichtigt wird, die erforderlich
ist, damit der Common-Rail-Druck durch Betätigung des Druckbegrenzers
innerhalb des Betätigungsdruckbereichs
fällt.
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Gemäß einem
achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Kraftstoffeinspritzen
gestartet, wenn ein Motor in einem Zustand gestartet wird, bei dem
der erfasste Wert des Common-Rail-Drucks in einem abnormalen Hochdruck-Bereich ist, wenn der
Common-Rail-Druck als stabil beurteilt wird, indem der erfasste
Wert des Common-Rail-Drucks überwacht
wird.
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Auf
diese Art und Weise ist es möglich,
Zustände
zum Beurteilen, ob der Common-Rail-Druck stabil ist, gemäß der Eigenschaften
und Betriebsbedingungen von jedem Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem
zu bestimmen.
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In
einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden Zustände zum
Beurteilen, ob der Common-Rail-Druck stabil ist, durch Dazulernen
verändert.
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Auf
diese Art und Weise ist es möglich,
Zustände
zum Beurteilen, ob der Common-Rail-Druck stabil ist, zu optimieren.
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Die
vorliegende Erfindung kann vollständig aus der nachfolgenden
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung
zusammen mit den beigefügten
Zeichnungen verstanden werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen ist folgendes dargestellt:
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1 ist ein allgemeines Blockdiagramm, welches
den gesamten Aufbau des Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystems eines Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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2 ist ein Schaubild, welches
die Betriebsbedingungen des Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystems des Ausführungsbeispiels
darstellt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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(Aufbau der Ausführungsbeispiele)
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Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 und 2 erklärt. Ein Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem 1 der
vorliegenden Erfindung spritzt Kraftstoff in jeden Zylinder eines
Motors, der an ein Fahrzeug montiert ist, wie beispielsweise einem
Automobil und hat einen Kraftstofftank 11, eine Versorgungspumpe 12,
einen Common-Rail 2, einen Injektor 13, eine ECU 14,
usw., wie in 1 dargestellt.
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Die
Versorgungspumpe 12 ist eine Hochdruck-Versorgungspumpe zum Ansaugen und Druckbeaufschlagen
von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 11 und zum Ausstoßen von
diesem als Hochdruck-Kraftstoff an den Common-Rail 2. Die Versorgungspumpe 12 hat
eine Einspeispumpe (Niedrigdruck-Versorgungspumpe), Nocken, zumindest
einen Kolben, zumindest eine Druckkammer, zumindest ein Ausstoßventil,
usw.
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Die
Einspeispumpe ist eine allgemein bekannte Pumpe zum Pumpen des Kraftstoffs
in den Kraftstofftank 11 und wird durch Drehen der Antriebswelle
der Versorgungspumpe 12 angetrieben. Die Antriebswelle
der Versorgungspumpe 12 ist mit einer Kurbelwelle des Motors
verbunden und wird durch Drehen der Kurbelwelle drehbar angetrieben.
Die Nocken werden drehbar durch die Drehung der Antriebswelle angetrieben
und die Kolben werden durch Drehen der Nocken so angetrieben, dass
sie sich zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt
hin- und herbewegen. Die Druckkammer wird durch einen Kolben und
einen Zylinder ausgebildet, indem der Kolben sich gleitfähig hin-
und herbewegt. Der Kraftstoff, der durch die Einspeispumpe gepumpt
wird, wird in die Druckkammer eingesaugt und darin druckbeaufschlagt.
Wenn der Kraftstoffdruck in der Druckkammer auf einen Druck erhöht wird,
der gleich oder größer als
ein vorherbestimmter Wert ist, öffnet
das Ausstoßventil
und Kraftstoff, dessen Druck auf einen Hochdruck angestiegen ist (Hochdruck-Kraftstoff) wird
an den Common-Rail 2 ausgestoßen.
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Die
Kraftstoffbahn, welche von der Einspeispumpe zur Druckkammer führt, ist
mit einem Ansaugströmungs-Steuerventil 15 versehen.
Das Ansaugströmungs-Steuerventil 15 ist
ein Elektromagnetaktuator zum Verändern der Strömungsrate
des Hochdruck-Kraftstoffs, der von der Versorgungspumpe zum Common-Rail
ausgestoßen
wird, indem die Strömungsrate
des Kraftstoffs, der in die Druckkammer gesaugt wird, eingestellt
wird. Das Einstellen der Strömungsrate
des Kraftstoffs, der in die Druckkammer eingesaugt wird, wird durch
Einstellen des Öffnungsgrads
der Kraftstoffbahn im Ansaugströmungs- Steuerventil 15 ausgeführt. Dieses
Einstellen des Öffnungsgrads
wird elektronisch durch ein Pumpenansteuersignal, welches von der
ECU 14 über
einen Pumpenansteuerschaltkreis (nicht dargestellt) ausgesendet
wird, gesteuert. Durch Verändern
der Strömungsrate
des Kraftstoffs, der von der Versorgungspumpe 12 ausgestoßen wird,
wird der Common-Rail-Druck, d.h., der Kraftstoffeinspritzdruck an jeden
Zylinder des Motors vom Injektor 13, gesteuert. Das Strömungssteuerventil 15 ist
ein normalerweise offenes Elektromagnetventil, und ist vollständig offen, wenn
die Zufuhr von (elektrischem) Strom ausgesetzt wird.
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Der
Common-Rail 2 ist ein Druckspeicherbehälter zum Speichern eines Hochdruck-Kraftstoffs, dessen
Druck dem Kraftstoffeinspritzdruck an jeden Zylinder des Motors
entspricht. Der Common-Rail 2 hat einen Common-Rail-Drucksensor (nachfolgend als
PC-Sensor bezeichnet) 21, einen Druckbegrenzer 22,
usw. Der PC-Sensor 21 ist eine Kraftstoffdruck-Erfassungseinrichtung
zum Erfassen des Common-Rail-Drucks und das erfasste Sensorsignal,
d.h., der erfasste Wert des Common-Rail-Drucks, wird an die ECU 14 übertragen.
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Der
Druckbegrenzer 22 ist ein Drucksicherheitsventil zum Freilassen
des Hochdruck-Kraftstoffs in den Kraftstofftank 11, um
den Druck zu verringern, wenn der Common-Rail-Druck einen oberen
Grenzdruck übersteigt.
Nach dem Öffnen,
wenn der Common-Rail-Druck den oberen Grenzdruck übersteigt, schließt der Druckbegrenzer 22,
wenn der Druck auf oder unterhalb einen vorherbestimmten Wert fällt. Der
Druckbegrenzer 22 hat ein im wesentlichen zylindrisches
Gehäuse,
einen Ventilkörper
(Ventilgehäusekörper), eine
Ventilnadel (Ventil), eine Feder, usw.
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Das
Gehäuse
ist flüssigkeitsdicht
zwischen dem linken Endabschnitt des Common-Rails 2, der
in 1 dargestellt ist
und einem Entlastungsrohr angeschlossen und der Ventilkörper ist
an einem Vorderende des Gehäuses
näher zum
Common-Rail 2 fixiert. Eine Ventilöffnung, die in dem Ventilkörper ausgebildet
ist, wird durch die Ventilnadel geöffnet und geschlossen und die
Feder drängt
die Ventilnadel mit einer vorherbestimmten Drängkraft in die Richtung, in
der die Ventilnadel auf dem Ventilsitz aufsitzt (in der Richtung,
in der das Ventil geschlossen ist). Der Ventilöffnungsdruck, bei dem der Druckbegrenzer 22 öffnet, wird
basierend auf dem Aufsitzdurchmesser der Ventilnadel und der Aufsitzlast
der Feder bestimmt.
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Der
Injektor 13 ist ein Elektromagnet-Kraftstoffeinspritzventil mit einer
Düse, einem
Elektromagnetaktuator, einer Feder, einem Kommandokolben, usw.,
und ist mit den stromabwärtigen
Enden von zwei oder mehr Hochdruck-Rohren verbunden, welche sich
vom Common-Rail 2 abzweigen.
Die Düse hat
einen Düsenkörper mit
einer Einspritzöffnung
und einer Düsennadel
zum Öffnen
und Schließen
der Einspritzöffnung.
Die Düsennadel
wird gleitfähig
innerhalb des Düsenkörpers unterstützt. Der
Elektromagnetaktuator treibt die Düsennadel in die Ventilöffnungsrichtung,
wenn ein Strom angelegt wird. Die Feder drängt die Düsennadel immer in die Ventilschließrichtung.
Der Kommandokolben ist einstückig mit
der Düsennadel
ausgebildet, bildet eine Gegendruck-Steuerkammer und treibt die Düsennadel
in die Ventilschließrichtung,
wenn er den Gegendruck des Hochdruck-Kraftstoffs empfängt.
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Kraftstoffeinspritzen
von dem Injektor 13 an jeden Zylinder des Motors wird elektronisch
durch die Zufuhr von Strom und durch das Aussetzen der Stromzufuhr
an ein Einspritzsteuer-Elektromagnetventil (nachfolgend als Elektromagnetventil
bezeichnet) gesteuert, das ein Elektromagnetaktuator ist. Mit anderen
Worten, während
ein Strom an das Elektromagnetventil zugeführt wird, wird die Ventilnadel
in die Ventilschließrichtung
getrieben und der Hochdruck-Kraftstoff im Common-Rail 2 wird
durch Einspritzen an jeden Zylinder des Motors zugeführt.
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Wenn
die Zufuhr von Strom ausgesetzt wird, steigt der Gegendruck des
Hochdruck-Kraftstoffs, der an den Kommandokolben angelegt wird,
an und die Düsennadel
wird geschlossen, was dazu führt,
dass die Zufuhr von Hochdruck-Kraftstoff durch Einspritzen ausgesetzt
wird. In diesem Ausführungsbeispiel kehrt
Kraftstoff, welcher vom Injektor 13 entweicht und Kraftstoff,
welcher von der Gegendrucksteuerkammer ausgestoßen wird zum Kraftstofftank 11 zurück.
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Die
ECU 14 ist eine Motorsteuereinheit zum elektronischen Steuern
der Versorgungspumpe 12 und des Elektromagnetaktuators
des Injektors 13. Die ECU 14 hat einen Mikrocomputer
mit einem allgemein bekannten Aufbau. Der Mikrocomputer beinhaltet
Funktionen einer CPU zum Ausführen
von Steuerprozessen und Berechnungsprozessen, eine Speichereinheit
zum Speichern verschiedener Steuerprogramme und Daten, einen Eingabe-Schaltkreis, einen
Ausgabe-Schaltkreis, eine Leistungsversorgung, einen Injektor-Ansteuerschaltkreis,
einen Pumpen-Ansteuerschaltkreis,
usw. In die Einheit 14 werden Sensorsignale von verschiedenen
Sensoren eingegeben, wie beispielsweise einem PC-Sensor 21, welche
in einem A/D-Wandler
A/D-umgewandelt wurden.
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Mit
der ECU 14 ist ein Startstromzuführschaltkreis zum Zuführen eines
Stroms an einen Anlasser verbunden, der als eine Motorstartvorrichtung zum
Starten eines Motors dient. Wenn der Zündschlüssel in einen Schlüsselzylinder
eingeführt
wird und in die Startstellung gedreht wird, wird ein Anlassschalter
eingeschaltet und ein Startrelais des Startstromzuführschaltkreises
wird eingeschaltet. Infolgedessen wird der Motor gekurbelt und gestartet.
Wenn der Anlassschalter eingeschaltet ist, oder der Zündschlüssel in
die Zündstellung
gedreht wird und der Zündschalter
eingeschaltet wird, nachdem der Motor gekurbelt wurde, werden das
Elektromagnetventil des Injektors 13, das Ansaugströmungs-Steuerventil 15 der
Versorgungspumpe 12 und die Aktuatoren der entsprechenden
Steuerbauteile, wie beispielsweise Startrelais des Startstromzuführschaltkreises,
elektronisch basierend auf verschiedenen Steuerprogrammen gesteuert.
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Die
ECU 14 hat eine Einspritzströmungsraten- und Zeitsteuerungs-Bestimmungseinrichtung zum
Bestimmen der optimalen Strömungsrate
und Zeitsteuerung des Einspritzens gemäß der Betriebsbedingungen und
dem Betriebszustand des Motors, einer Einspritzandauerbestimmungseinrichtung
zum Bestimmen des Andauerns des Einspritzens gemäß der Betriebsbedingugen des
Motors und der Strömungsrate
des Einspritzens, einer Einspritzansteuereinrichtung zum Zuführen eines
Stroms an das Elektromagnetventil eines jeden Injektors 13 über den
Injektoransteuerschaltkreis, usw. Mit anderen Worten wird die Strömungsrate
und Zeitsteuerung des Einspritzens gemäß der Motorgeschwindigkeit,
dem Öffnungsgrad
einer Beschleunigungseinrichtung usw. bestimmt und des weiteren
wird das Andauern des Einspritzens gemäß dem Common-Rail-Druck und der Strömungsrate
des Einspritzens berechnet. Der Kraftstoff wird in jeden Zylinder
eingespritzt, indem ein Pulssignal (Injektoransteuerimpuls) entsprechend
einer Zeitdauer des Kraftstoffeinspritzens in das Elektromagnetventil
des Injektors 13 eingegeben wird.
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Des
weiteren hat die ECU 14 eine Ausstoßströmungsraten-Veränderungseinrichtung
zum Verändern
der Strömungsrate
von Hochdruck-Kraftstoff der von der Versorgungspumpe an den Common-Rail 12 abgeführt wird.
Die Ausstoßströmungsraten-Veränderungseinrichtung
berechnet zuerst den optimalen Kraftstoffeinspritzdruck entsprechend
den Betriebsbedingungen und dem Betriebszustand des Motors. Dann
wird die Strömungsrate
des abgeführten
Kraftstoffs so verändert,
dass der Common-Rail-Druck im Wesentlichen gleich zum Kraftstoffeinspritzdruck
wird. Mit anderen Worten wird die Strömungsrate des Kraftstoffs,
der in die Druckkammer gesaugt wird, durch Einstellen des Pumpenansteuersignals
und Ausgeben dieses an das Ansaugströmungs-Steuerventil 15 so
eingestellt, dass der Öffnungsgrad
des Ansaugströmungs-Steuerventils 15 auf
einen Öffnungsgrad
eingestellt wird, der der Zielströmungsrate des abgeführten Kraftstoffs
entspricht.
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Des
weiteren hat die ECU 14 eine Abnorm-Hochdruck-Erfassungseinrichtung,
eine Kraftstoffdruck-Erhöhungseinrichtung
und eine Kraftstoffeinspritzstarteinrichtung. Die Abnorm-Hochdruck-Erfassungseinrichtung
erfasst, ob der erfasste Wert des Common-Rail-Drucks in einem abnormalen Hochdruck-Bereich
ist und die Untergrenze des abnormalen Hochdruck-Bereichs übersteigt,
die niedriger eingestellt ist, als ein oberer Grenzdruck. Der abnormale
Hochdruck-Bereich
ist ein Bereich des Common-Rail-Drucks, in dem die Möglichkeit
der Leistungsminderung der Versorgungspumpe 12 und des Injektors 13 und
die Möglichkeit
des Auftretens von Fehlfunktionen, wie beispielsweise einem Kraftstoffentweichen
an Verbindungsteilen oder Abdichteilen in der Hochdruck-Kraftstoffbahn, besteht.
Mit anderen Worten ist der abnormale Hochdruck-Bereich ein Bereich
des Common-Rail-Drucks,
in dem die Zuverlässigkeit
des Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystems 1 verschlechtert
wird.
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Der
vorstehend genannte abnormale Hochdruck des Common-Rail-Drucks tritt
auf, wenn eine übermäßige druckbeaufschlagte
Kraftstoffzufuhr von der Versorgungspumpe 12 auftritt,
mit anderen Worten eine Voll-Öffnungs-Abnormität des Ansaugströmungs-Steuerventils 15 auftritt.
Die Voll-Öffnungs-Abnormität des Strömungssteuerventils 15 tritt
auf, wenn Fehlfunktionen, wie beispielsweise Kabelbruch in der Zuleitung
zum Übertragen
eines Pumpenansteuersignals, auftreten, oder wenn eine Ausgabe-Abnormität in einem
Mikrocomputer auftritt, usw.
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Die
Kraftstoffdruck-Erhöhungseinrichtung steuert
die Strömungsrate
von Kraftstoff der von dem Injektor 13 eingespritzt wird,
so dass der Common-Rail-Druck den oberen Grenzdruck erreicht, wenn
ein Motor in einem Zustand gestartet wird, bei dem der erfasste
Wert des Common-Rail-Drucks als in einem abnormalen Hochdruck-Bereich befindlich durch
die Abnorm-Hochdruck-Erfassungseinrichtung erfasst
wird. Mit anderen Worten erhöht
die Kraftstoffdruck-Erhöhungseinrichtung
den Common-Rail-Druck, wenn ein Motor in einem Zustand gestartet
wird, bei dem die druckbeaufschlagte Zufuhr durch die Versorgungspumpe 12 aufgrund
der Voll-Öffnungs-Abnormität des Ansaugströmungs-Steuerventils 15 oder
dergleichen abnormal wurde.
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Genauer
bedeutet dies, nachdem ein Motor gestartet wurde, wird die Ausgabe
eines Injektoransteuerimpulses bei jedem Zylinder ausgesetzt, um den
Common-Rail-Druck zu erhöhen.
Aufgrunddessen wird das Kraftstoffeinspritzen von dem Injektor 13 bei
jedem Zylinder ausgesetzt, der Common-Rail-Druck wird erhöht und der Common-Rail-Druck
wird innerhalb einem tatsächlich
verwendeten Bereich gehalten, indem der Druckbegrenzer 22 geöffnet wird.
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Die
Kraftstoffeinspritzstarteinrichtung startet das Kraftstoffeinspritzen
von dem Injektor 13, wenn der erfasste Wert des Common-Rail-Drucks
unterhalb die Untergrenze des abnormalen Hochdruck-Bereichs fällt. Genauer
bedeutet dies, dass die Kraftstoffeinspritzstarteinrichtung die
Abgabe eines Einspritzansteuerimpulses an jedem Zylinder startet, wenn
der erfasste Wert des Common-Rail-Drucks innerhalb den Betriebsdruckbereich
fällt.
Aufgrunddessen startet das Kraftstoffeinspritzen gleichzeitig an den
Injektoren 13 aller Zylinder und die Motorgeschwindigkeit
wird erhöht. Übrigens
ist der Betriebsdruckbereich ein Bereich des Common-Rail-Drucks, der
niedriger als der abnormale Hochdruck-Bereich ist und ist außerdem ein
Bereich, in dem die Möglichkeit
des Auftretens von verschiedenen Fehlfunktionen des abnormalen Hochdruck-Bereichs
extrem klein ist und in dem die Zuverlässigkeit des Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystems 1 nicht
verschlechtert wird.
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(Funktion des Ausführungsbeispiels)
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Die
Funktionen und Eigenschaften des vorliegenden Ausführungsbeispiels
werden unter Bezugnahme auf 2 erklärt. Wenn
der Zündschlüssel in
den Schlüsselzylinder
eingeführt
wird und in die Startstellung gedreht wird und wenn der Anlassschalter
eingeschaltet wird, wird der Motor gekurbelt und gestartet. Während der
Motors in einem Kurbelzustand ist (während der Motor bei einer Kurbelgeschwindigkeit
in Betrieb ist), wird die Ausgabe eines Injektoransteuerimpulses
ausgesetzt und es wird kein Kraftstoff eingespritzt. Aufgrunddessen
wird der Hochdruck-Kraftstoff in dem Common-Rail 2 nicht konsumiert
und der Common-Rail-Druck wird erhöht. Wenn der Common-Rail-Druck
den oberen Grenzdruck übersteigt
(die Untergrenze des P/L-Betriebsbereichs in 2), öffnet
der Druckbegrenzer 22, so dass der Common-Rail-Druck innerhalb des
tatsächlich
verwendeten Bereichs gehalten wird.
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Während der
Common-Rail-Druck innerhalb des Betriebsdruckbereichs gehalten wird,
wird die Ausgabe eines Einspritzansteuerimpulses gestartet und Kraftstoff
wird eingespritzt. Inzwischen erhöht sich die Motorgeschwindigkeit
von der Kurbelgeschwindigkeit auf eine Leerlaufgeschwindigkeit und gleichzeitig
wird der Anlassschalter ausgeschaltet. Auf diese Art und Weise wird
das Starten des Motors fertiggestellt.
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(Wirkungen des Ausführungsbeispiels)
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Wie
vorstehend beschrieben, wenn ein Motor in einem Zustand gestartet
wird, in dem der erfasste Wert des Common-Rail-Drucks in einem abnormalen
Hochdruck-Bereich ist, wird der Common-Rail-Druck erhöht und der
Druckbegrenzer 22 wird, durch Aussetzen von Kraftstoffeinspritzen
von dem Injektor 13 an jedem Zylinder, geöffnet.
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Da
aufgrunddessen der Common-Rail-Druck durch Starten des Motors, selbst
in einem Zustand, erhöht
werden kann, in dem eine Voll-Öffnungs-Abnormität in dem
Ansaugströmungsratensteuerventil der
Versorgungspumpe 12 aufgetreten ist, ist es möglich, den
Common-Rail-Druck innerhalb dem tatsächlich verwendeten Bereich
zu halten, in dem der Druckbegrenzer 22 störungsfrei
geöffnet
wird. Daher ist es möglich,
die Zuverlässigkeit
des Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystems zu verbessern, durch Verringern
der Möglichkeit
der Leistungsminderung der Versorgungspumpe 12 und des
Injektors 13 aufgrund eines abnormalen Hochdrucks in dem
Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem
und durch Verringern des Auftretens von Fehlfunktionen, wie beispielsweise
einem Kraftstoffentweichen an Verbindungsteilen oder Abdichtteilen
in der Hochdruck-Kraftstoffbahn.
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Wenn
dann der erfasste Wert des Common-Rail-Drucks unter die Untergrenze
des abnormalen Hochdruck-Bereichs fällt, wird das Kraftstoffeinspritzen
an den Zylindern gestartet, an denen Kraftstoffeinspritzen von dem
Injektor 13 ausgesetzt wurde. Aufgrunddessen, wenn der
Common-Rail-Druck innerhalb dem tatsächlich verwendeten Bereich
gehalten wird, kann Kraftstoffeinspritzen von dem Injektor 13 gestartet
werden und deshalb kann der Common-Rail-Druck innerhalb dem Betriebsdruckbereich stabilisiert
werden.
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(Andere Ausführungsbeispiele)
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Der
Druckbegrenzer 22 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel öffnet, wenn
der Common-Rail-Druck den oberen Grenzdruck übersteigt und der Druckbegrenzer 22 schließt, wenn
der Common-Rail-Druck nach dem Öffnen
unterhalb einen vorherbestimmten Wert fällt, aber der Druckbegrenzer 22 kann
eine Druckregulierfunktion haben. In diesem Fall steuert der Druckbegrenzer
22 nachdem er einmal geöffnet
hat, den Ventilöffnungsdruck
so, dass er einen Druck aufrecht erhält (Regulierdruck), der erforderlich
ist, um einem Fahrzeug ein fortwährendes
Fahren zu ermöglichen.
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Die
Kraftstoffdruck-Erhöhungseinrichtung des
vorliegenden Ausführungsbeispiels
setzt Kraftstoffeinspritzen von dem Injektor 13 an jedem
Zylinder aus, um den Common-Rail-Druck
zu erhöhen, aber
Kraftstoffeinspritzen kann in einigen der Zylinder ausgesetzt werden,
in dem das Gleichgewicht zwischen der Strömungsrate des Kraftstoffs,
der von der Versorgungspumpe 12 ausgestoßen wird
und der Strömungsrate
des Einspritzens von dem Injektor 13 berücksichtigt
wird.
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Die
Kraftstoffeinspritzstarteinrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels
startet Kraftstoffeinspritzen von dem Injektor 13 gleichzeitig
an jedem Zylinder, aber die Anzahl der Zylinder, an denen Kraftstoffeinspritzen
gestartet wird, kann Schritt für Schritt
erhöht
werden, um zu verhindern, dass der Common-Rail-Druck nacheilt.
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Die
Kraftstoffeinspritzstarteinrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels
startet Kraftstoffeinspritzen des Injektors 13, wenn der
Common-Rail-Druck unterhalb die Untergrenze des abnormalen Hochdruck-Bereich
fällt,
d.h., wenn der Common-Rail-Druck innerhalb den tatsächlich verwendeten
Bereich fällt,
aber das Kraftstoffeinspritzen kann auch gestartet werden, wenn
eine vorherbestimmte Zeitdauer nach dem der Motor gestartet wird,
verstreicht (wenn der Anlassschalter eingeschaltet ist), indem ein
einfaches Zeitsteuersystem verwendet wird. In diesem Fall kann das
Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem 1 eine Startzustandslerneinrichtung
aufweisen, die in der Lage ist, die Einstellung der vorherbestimmen
Zeitdauer durch Dazulernen zu verändern.
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Des
weiteren kann Kraftstoffeinspritzen gestartet werden, wenn der Common-Rail-Druck
durch Überwachen
des erfassten Werts des Common-Rail-Drucks als stabil beurteilt
wird. In diesem Zustand kann das Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem eine Startzustandslerneinrichtung
aufweisen, die in der Lage ist, die Zustände zum Beurteilen, ob der
Common-Rail-Druck
stabil ist, durch Dazulernen zu verändern. Die Zustände zum
Beurteilen, ob der Common-Rail-Druck stabil ist, beinhalten, ob
der Common-Rail-Druck unterhalb einen vorherbestimmten Wert in den
tatsächlich
verwendeten Bereich fällt, ob
der Common-Rail-Druck innerhalb dem tatsächlich verwendeten Bereich
für eine
vorherbestimmte Zeitdauer oder länger
bleibt usw.
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Während die
Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsbeispiele die zum Zwecke
der Veranschaulichung ausgewählt
wurden, beschrieben wurde, sollte ersichtlich sein, dass zahlreiche
Modifikationen durch jene, die mit dem Stand der Technik vertraut
sind, an ihr gemacht werden können, ohne
vom Basiskonzept und dem Rahmen der Erfindung abzuweichen.
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Ein
Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem 1 hat einen PC-Sensor 21 zum
Erfassen eines Common-Rail-Drucks, einen Druckbegrenzer 22 zum
Halten des Common-Rail-Drucks unterhalb einem oberen Grenzdruck,
indem er sein Ventil öffnet,
wenn der Common-Rail-Druck den oberen Grenzdruck übersteigt
und eine ECU 14 zum Steuern der Strömungsrate des Kraftstoffs,
der von einem Injektor 13 einzuspritzen ist, so dass der
Common-Rail-Druck den oberen Grenzdruck erreicht, wenn ein Motor
in einem Zustand gestartet wird, bei dem eine Abnormität in der
druckbeaufschlagten Zufuhr durch eine Versorgungspumpe 12 aufgetreten
ist. Es ist möglich,
den Common-Rail-Druck innerhalb eines tatsächlich verwendeten Bereichs
zu halten, indem der Druckbegrenzer geöffnet wird, nachdem der Motor
gestartet wurde, selbst in einem Zustand, in dem eine Voll-Öffnungs-Abnormität bei einem
Ansaugströmungs-Steuerventil 15 aufgetreten
ist.