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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verbrennungsmaschinen-Kraftstoffdrucksteuergerät und insbesondere
ein Verbrennungsmaschinen-Kraftstoffdrucksteuergerät, das geeignet
ist zum Steuern des einem Kraftstoffeinlassventil in einer Zylindereinspritz-Verbrennungsmaschine
zugeführten
Kraftstoffdrucks.
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In
Zylindereinspritz-Verbrennungsmaschinen wird gewöhnlich ein Akkumulatorkraftstoffeinspritzsteuergerät verwendet.
Das Akkumulatoreinspritzsteuergerät umfasst nämlich: eine Akkumulationskammer,
die Kraftstoff in einem Hochdruckzustand akkumuliert; eine Hochdruckkraftstoffpumpe, die
Kraftstoff ansaugt und den Kraftstoff an die Akkumulationskammer
abgibt; einen Injektor bzw. Einspritzer, der den in der Akkumulationskammer
akkumulierten Hochdruckkraftstoff in Zylinder der Verbrennungsmaschine
einspritzt bzw. ihnen zuführt; und
eine Steuervorrichtung, die die Einspritzdauer und die Einspritzmenge
des Kraftstoffs und die Ausräum-
bzw. Abgabemenge der Hochdruckkraftstoffpumpe steuert. Die Hochdruckkraftstoffpumpe
umfasst: einen Zylinder; einen Pumpkolben, der von einem an einer
Drehwelle (z.B. einer Nockenwelle) der Verbrennungsmaschine angebrachten
Pumpenantriebseinsatznocken angetrieben wird und innerhalb des Zylinders
pumpt, Kraftstoff während
des Ansaugprozesses in eine Druckerhöhungskammer saugt und während des
Ausräumprozesses
den innerhalb der Druckerhöhungskammer
befindlichen Kraftstoff in die Akkumulationskammer entlädt durch
eine umkehrende Bewegung des Zylinders und ein Überlaufventil, das den in der
Druckerhöhungskammer
verdichteten Kraftstoff zu einem vorbestimmten Timing bzw. mit einer
vorbestimmten Zeitabstimmung zum Steuern der Abgabemenge von der
Druckerhöhungskammer
in die Akkumulationskammer und zum Steuern des Kraftstoffdrucks
der Akkumulationskammer auf einen vorbestimmten Druck entlastet.
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Die
Kraftstoffausräumungsmenge
bzw. Kraftstoffabgabemenge aus der Druckerhöhungskammer in die Akkumulationskammer
wird durch die der selben Kraftstoffmenge, wie der Kraftstoffzufuhr von
dem Einspritzer zu den Zylindern entsprechende Steuergröße und die
Rückführungsgröße bestimmt, die
durch den bekannten PID-Regler berechnet werden, welcher eine proportionale,
eine Integrations- und eine Differentiations-Operation auf der Basis
der Abweichung zwischen dem Zielwert und dem tatsächlich gemessenen
Wert ausführt,
und das Timing für
das Antreiben des Überlaufventils
wird basierend auf der bestimmten Kraftstoffabgabemenge und der Fahrbedingung
bestimmt (s. z.B. japanisches Patent Nr. 2,890,898).
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In
einem solchen Akkumulatorkraftstoffeinspritzsteuergerät gibt es
ein Problem, dass die Kraftstoffeinspritzmenge bedingt durch Änderungen über die
Zeit in der Ausräumungseffizienz
der Kraftstoffpumpe, Unterschieden im Luftrahmen der Kraftstoffpumpe
oder Unterschieden in der Kapazität des Kraftstoffrohrsystems
schwankt. In Bezug auf dieses Problem offenbart das japanische Patent
Nr. 3,136,938 das Ergreifen der folgenden Gegenmaßnahme.
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In
einem bekannte Kraftstoffdrucksteuergerät, das eine Proportional-,
Integrations- und Differentiations-Operation (PID) auf der Differenz
zwischen dem Zielkraftstoffdruck und dem gemessenen Kraftstoffdruck
vornimmt zum Steuern der Entnahmemenge bzw. Abgabemenge der Kraftstoffpumpe,
ist eine Lernvorrichtung angeordnet, die, wenn der Integrations-Term
der PDI-Operation von einem vorbestimmten Bereich abweicht, ein
Lernen vornimmt, das die Proportionalitätskonstante, die in dem PDI-Betrieb verwendet
wird, ändert
und den Integrations-Term anpasst, um in den vorbestimmten Bereich
zu fallen.
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In
einem bekannten Kraftstoffsteuergerät, das eine Steueroperation
vornimmt, um den Kraftstoffdruck bei einem Zielkraftstoffdruck zu
halten durch Zufuhr der selben Menge Kraftstoffs wie der Kraftstoffmenge,
die von dem Kraftstoffeinspritzventil den Zylindern zugeführt wird,
in eine Kraftstoffakkumulationskammer mit einer Kraftstoffpumpe,
ist auch eine Steuermengenbestimmungsvorrichtung angeordnet, die
einen Korrekturkoeffizienten mit der der Kraftstoffakkumulationskammer
zuzuführenden Kraftstoffmenge
korrigiert zum Bestimmen der Kraftstoffmenge, die die Kraftstoffpumpe
zu entnehmen hat, und welches eine Integrations-Korrektur vornimmt
zum Bestimmen einer Steuermenge zum Steuern der Abgabemenge der
Kraftstoffpumpe, und eine Lernvorrichtung ist angeordnet, die, wenn
die Integrations-Korrekturkraftstoffmenge von einem vorbestimmten
Bereich abweicht, ein Lernen vornimmt, das den Korrekturkoeffizienten ändert und
den Integrations-Term anpasst, um in den vorbestimmten Bereich zu
fallen.
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Weil
es erforderlich ist, das Überlaufventil
mit einem vorbestimmten Timing bzw. einer vorbestimmten Zeitabstimmung
ansprechend auf das Verhalten des Pumpenantriebseinsatznockens zu
steuern, wird das Überlaufventil,
wie oben beschrieben, unter Verwendung eines Drehsignals gesteuert
zum Anzeigen der Position des Pumpenantriebseinsatznockens. Wie
beispielsweise im japanischen Patent Nr. 2836282 offenbart, gibt
es ein Gerät,
das das Signal eines Kurbelwinkeldrehsensors als Drehsignal verwendet.
In diesem Fall wird, weil der Installationsfehler zwischen dem Pumpenantriebseinsatznocken und
der Kurbelwelle zu einem Problem wird, der Installationsfehler durch
die Phasendifferenz zwischen dem Signal des Nockenwinkeldrehsensors,
an welchem der Pumpenantriebseinsatznocken angebracht ist, und dem
Signal des Kurbelwinkeldrehsensors kompensiert.
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Jedoch
ist es schwierig für
das in dem japanischen Patent Nr. 3,136,938 offenbart Kraftstoffdrucksteuergerät, exakt
in Bezug auf die Schwankungen in der Kraftstoffeinspritzmenge, die
aus einer Änderung über die
Zeit in der Abgabemenge der Kraftstoffpumpe, Differenzen im Luftrahmen
der Kraftstoffpumpen oder Differenzen in der Kapazität des Kraftstoffrohrsystems
resultieren, d.h., Schwankungen und Variationen, die von der Abgabemenge der
Kraftstoffpumpe herrühren,
und Schwankungen und Variationen, die das Antriebstiming des Überlaufsventils
beeinflussen, wie z.B. die Ausgangsgrößentoleranz des Nockenwinkeldrehsensors,
die Herstellungstoleranz der Plattenmaschine (plate engine) und
dem Installationsfehler zwischen der Kraftstoffpumpe und dem Pumpenantriebsnocken
in Bezug auf das Drehsignal zu kompensieren.
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Spezieller,
das Kraftstoffdruckgerät,
das in dem japanischen Patent Nr. 3,136,938 offenbart ist, führt ein
Lernen aus, welches die in der PID-Operation verwendete Proportionalitätskonstante ändert, wenn
der Integrations-Term der PID-Operation von dem vorbestimmten Bereich
abweicht, und die Betriebsgröße ist eines
von entweder der Abgabemenge oder dem Antriebstiming. Zum Beschreiben
eines spezifischen Beispiels unter Annahme, dass die Betriebsgröße des Kraftstoffdrucksteuergerätes, das
in dem japanischen Patent Nr. 3,136,938 offenbart ist, das Antriebstiming
ist, werden Schwankungen und Variationen, die das Antriebstiming
des Überlaufventils
beeinflussen, nämlich
durch einen Integrations-Term in dem vorbestimmten Bereich korrigiert, und
Schwankungen und Variationen, die von der Abgabemenge der Kraftstoffpumpe
herrühren,
werden durch Lernen dieser Änderungen
der Proportionalitätskonstanten
korrigiert. Weil jedoch die Betriebsgröße, die das Ergebnis der PDI-Operation
ist, das Antriebstiming des Überlaufventils
ist, ist es, wenn der Fahrpunkt sich geändert hat von dem Punkt, bei dem
das Lernen dieser Änderungen
der Proportionalitätskonstanten
ausgeführt
worden ist, schwierig, Schwankungen und Variationen exakt zu kompensieren,
die von der Abgabemenge der Kraftstoffpumpe herrühren. Wie in 11 beispielsweise gezeigt, ist dies weil
die Abgabemenge und das Antriebstiming gewöhnlich einen nicht-linearen
Zusammenhang haben.
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In
dem in dem japanischen Patent Nr. 2,836,282 offenbarten System ist
die Phasendifferenz zwischen dem Signal des Nockenwinkeldrehsensors
und dem Signal des Kurbelwinkeldrehsensors einfach erfasst. Demnach
kann der Installationsfehler zwischen dem Pumpenantriebseinsatznocken und
dem Kurbelwellennocken kompensiert werden, aber der Installationsfehler
zwischen der Kraftstoffpumpe und dem Pumpenantriebsnocken in Bezug auf
den Drehsensor kann nicht korrigiert werden und es gibt die Sorge
in Bezug auf einen in der Kraftstoffabgabemenge aufkommenden Fehler.
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Wenn
ein Fehler in der Kraftstoffabgabemenge auftritt, wird der Kraftstoffdruck
innerhalb der Akkumulationskammer nicht länger auf den vorbestimmten
Druck gesteuert. Daher besteht die Möglichkeit, dass der Kraftstoff,
der von dem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird, von der
optimalen Bedingung abweicht, und dass die gedachte Luft-Kraftstoff-Mischung
nicht zu erhalten ist. Als ein Ergebnis wird die Verbrennung der
Verbrennungsmaschine verschlechtert und es gibt die Sorge, dass
die Fahrbarkeit und das Abgas des Automobils verschlechtert werden.
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RESÜMEE DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde gemacht im Hinblick auf jene Probleme
bei dem konventionellen Gerät
und es ist ein Ziel davon, ein Verbrennungsmaschinen-Kraftstoffdrucksteuergerät zu erhalten,
das exakt kompensiert durch Lernen von Schwankungen und Variationen,
die das Antriebstiming des Überlaufventils
beeinträchtigen
wie z.B. der Ausgangsgrößentoleranz
des Nockenwinkeldrehsensors, der Herstellungstoleranz der Plattenmaschine,
und dem Installationsfehler zwischen der Kraftstoffpumpe und dem
Pumpenantriebsnocken in Bezug auf das Drehsignal, und welches präzise das Überlaufventil
steuert und den Fehler der Kraftstoffabgabemenge reduziert durch
das Steuern auch der Schwankungen und Variationen, die von der Abgabemenge
der Kraftstoffpumpe herrühren,
wie z.B. Schwankungen in der Kraftstoffeinspritzmenge bedingt durch Änderungen über die
Zeit in der Entnahmeeffizienz der Kraftstoffpumpe, Differenzen im
Luftrahmen der Kraftstoffpumpe oder Differenzen in der Kapazität des Kraftstoffrohrsystems.
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Das
Verbrennungsmaschinen-Kraftstoffdrucksteuergerät umfasst: eine Akkumulationskammer,
die Kraftstoff bei hohem Druck akkumuliert; eine Kraftstoffdrucksteuervorrichtung,
die eine Hochdruckkraftstoffpumpe einschließt, welche Kraftstoff aufnimmt
und dem Kraftstoff unter Druck zu der Akkumulationskammer speist,
und ein Überlaufventil, das
einen Kraftstoffentlastungspfad öffnet/schließt, der
mit einer Druckerhöhungs-
bzw. Verdichtungskammer der Hochdruckkraftstoffpumpe und einer Niederdruckseite kommuniziert;
einen Einspritzer bzw. Injektor, der den in der Akkumulationskammer akkumulierten
Hochdruckkraftstoff in Zylinder der Verbrennungsmaschine einspritzt
bzw. diesen zuführt;
einen Kraftstoffdrucksensor, der als einen Kraftstoffdruck den Druck
des Kraftstoffs erfasst, der dem Injektor zugeführt wird; und eine Steuervorrichtung, die
eine Steuergröße der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung
basierend auf der von dem Kraftstoffdrucksensor erfassten Kraftstoffdruckinformation
berechnet und welcher variabel den Druck des dem Injektor zugeführten Kraftstoffs
einstellt durch Antreiben bzw. Steuern der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung,
wobei die vor der Steuervorrichtung berechnete Steuergröße konfiguriert
wird durch eine erste Rückführungsgröße, die
die Kraftstoffmenge zurückmeldet
bzw. zurückführt, welche
die Hochdruckkraftstoffpumpe in die Akkumulationskammer unter Druck
einspeist, und einer zweiten Rückführungsgröße, die
die Zeitabstimmung bzw. das Timing zurückmeldet, mit welcher/welchem
das Überlaufventil
den Kraftstoffentlastungspfad öffnet
oder schließt.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung können
von der Abgabemenge der Hochdruckkraftstoffpumpe stammende Schwankungen und
Variationen unterdrückt
werden. Schwankungen und Variationen, die das Timing beeinträchtigen,
bei welchem das Kraftstoffüberlaufventil
den Kraftstoffentlastungspfad öffnet
oder schließt,
können
ebenfalls unterdrückt
werden, und der Kraftstoffdruck innerhalb der Akkumulationskammer
kann exakt auf einen vorbestimmten Druck gesteuert werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigt:
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1 ein
Konfigurationsdiagramm zum schematischen Darstellen eines Kraftstoffsteuergerätes einer Zylinderkraftstoffeinspritz-Verbrennungsmaschine
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 ein
Blockdiagramm eines Kraftstoffsystems des Kraftstoffdrucksteuergerätes der
Zylinderkraftstoffeinspritz-Verbrennungsmaschine gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung;
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3 ein
Steuerblockdiagramm des Kraftstoffdrucksteuergerätes der Zylindereinspritz-Verbrennungsmaschine
gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung;
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4 ein
Ablaufdiagramm eines Betriebsablaufs gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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5 ein
Betriebsablaufsbeschreibungsdiagramm zum Zeigen des Betriebs gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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6 ein
Betriebsablaufsbeschreibungsdiagramm zum Zeigen des Betriebs gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung ;
-
7 ein
Diagramm eines Beispiels des Einstellens eines Schwellwertes in
Bezug auf die Motordrehzahl gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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8 ein
Diagramm eines Beispiels des Einstellens eines Schwellwertes in
Bezug auf die Motordrehzahl gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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9 ein
Diagramm eines Beispiels des Einstellens eines Schwellwertes in
Bezug auf die Abgabemenge einer Hochdruckpumpe gemäß der zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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10 ein
Diagramm eines Beispiels des Einstellens eines Schwellwertes in
Bezug auf den Kraftstoffdruck gemäß der zweiten Ausführungsform der
Erfindung;
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11 ein
Diagramm des Zusammenhangs zwischen einem Überlaufventilantriebstiming
und der Hochdruckpumpenabgabemenge gemäß der zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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12 ein
Diagramm des Zusammenhangs zwischen der Maschinendrehzahl, dem Kraftstoffdruck
und der Hochdruckpumpenentnahmeeffizienz gemäß der zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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13 ein
Ablaufdiagramm eines Betriebs gemäß einer dritten Ausführungsform
der Erfindung; und
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14 ein
Betriebsbeschreibungsdiagramm zum Zeigen des Betriebs gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Erste Ausführungsform
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Eine
erste Ausführungsform
der Erfindung wird nachstehend detailliert basierend auf den Zeichnungen
beschrieben. 1 ist ein Konfigurationsdiagramm
zum schematischen Zeigen eines Kraftstoffdrucksteuergerätes einer
Zylinderkraftstoff-Einspritzverbrennungsmaschine
gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung und zeigt einen Fall, in dem das Kraftstoffdrucksteuergerät durch
ein Steuergerät einer
Verbrennungsmaschine konfiguriert ist, die beispielsweise in einem
Automobil installiert ist.
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2 ist
ein Blockdiagramm zum Zeigen eines Kraftstoffsystems des Kraftstoffdrucksteuergerätes der Zylinderkraftstoffeinspritz-Verbrennungsmaschine
gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung.
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In 1 schließt ein die
Zylinderkraftstoffeinspritz-Verbrennungsmaschine
konfigurierender Motor 10 eine Vielzahl von Zylinder ein
und ist derart konfiguriert, dass Hochdruckkraftstoff direkt in
eine Verbrennungskammer 11 der Zylinder über eine
Akkumulationskammer (nachstehend auch "Einspritzleitung" bezeichnet vom englischsprachigen Ausdruck "fuel rail") 12 einspritzt.
Hier zeigen die Diagramme, um die Komplexität der Darstellung zu vermeiden
eine Konfiguration im Zusammenhang mit nur einem repräsentativen
Zylinder.
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Ein
Kurbelwinkelsensor 13 ist an einer Kurbelwelle des Motors 10 angeordnet
und ein Nockenwinkelsensor 14 ist an einer Nockenwelle
angeordnet.
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Der
Kurbelwinkelsensor 13 gibt ein Impulssignal entsprechend
der Drehgeschwindigkeit Ne des Motors 10 aus.
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Ein
Injektor 15 zum direkten Einspritzen von Kraftstoff und
eine Zündkerze 16,
die einen Zündfunken
zum Verbrennen des Kraftstoffs erzeugt, sind innerhalb der Verbrennungskammer 11 jedes
Zylinders angeordnet.
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Ein
Pumpennocken 17, der integral mit der Nockenwelle rotiert,
ist in einer Nockenwelle für
ein Auslassventil (oder Einlassventil) des Motors 10 angeordnet.
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Eine
in Bezug auf den Pumpennocken 17 angeordnete Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 ist
mit einer Hochdruckkraftstoffpumpe angeordnet, deren Ausgangsöffnung mit
der Einspritzleitung 12 kommuniziert, und die Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 wird
derart angetrieben, dass der Kraftstoffdruck PF innerhalb der Einspritzleitung 12 mit
einem Zielkraftstoffdruck PFo übereinstimmt
(wovon die Details später
beschrieben werden).
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Hier
wird der Kraftstoffdruck PF innerhalb der Einspritzleitung 12 gemittelt
oder gefiltert durch eine elektronische Steuereinheit (die nachstehend
als "ECU" abgekürzt wird) 30.
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Der
Zielkraftstoffdruck PFo wird beispielsweise variabel basierend auf
der Drehzahl Ne oder Lastinformation des Motors 10 festgelegt.
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Ein
Kraftstoffdrucksensor 19 zum Ausgeben des Kraftstoffdrucks
PF innerhalb der Einspritzleitung 12 als Rückkopplungsinformation
ist in der Einspritzleitung 12 angeordnet.
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Ein
Kraftstofftank 20 steht in Kommunikation mit einer Eingangsöffnung der
Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18.
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Eine
Speisepumpe 21 zum Pumpen des Kraftstoffs ist innerhalb
des Kraftstofftanks 20 angeordnet. Ein Filter 22 zum
Reinigen des Kraftstoffs und ein Regler 23 zum Regulieren
des Drucks des der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 zugeführten Drucks
sind auf der Ausgangsseite der Speisepumpe 21 angeordnet.
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In 2 ist
ein spezifisches Beispiel der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 und
der Einspritzleitung 12 in Bezug zu dem Kraftstoffsystem von
dem Kraftstofftank 20 gezeigt.
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Der
Injektor bzw. Einspritzer 15, die Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung 18 und
eine Speisepumpe 21 im Kraftstofftank 20 werden
durch die ECU 30 angetrieben bzw. gesteuert.
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In 3 erfasst
die ECU 30 die Motordrehzahl Ne basierend auf der Ausgangsinformation
von dem Kurbelwinkelsensor 13 und unterscheidet die Zylinder
basierend auf der Ausgangsinformation von dem Nockenwinkelsensor 14.
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Die
ECU 30 berechnet das Kraftstoffeinspritz- und Zündtiming
der Zylinder und treibt verschiedene Arten von Stelleinrichtungen
an bzw. steuert sie. Die ECU 30 führt auch eine Regelung (mit
geschlossener Regelschleife) des Kraftstoffdrucks PF innerhalb der
Einspritzleitung 12 auf einen Zielkraftstoffdruck hin durch
basierend auf der Ausgangsinformation (Kraftstoffdruck PF) von dem
Kraftstoffdrucksensor 19.
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Die
Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 ist mit einem Kolben 31 versehen,
der durch den Pumpennocken 17 aufwärts und abwärts bewegt wird, einer Druckerhöhungs- bzw.
Verdichterkammer 32, die sich in Assoziation zu dem Kolben 13 bewegt,
und einem Überlaufventil 33,
das die Menge an der Einspritzleitung 12 zugeführtem Kraftstoff
reguliert.
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Das Überlaufventil 33 wird
durch eine Spule 34 konfiguriert, einen Ventilstöpsel 36,
der an dem unteren Endabschnitt der Spule 34 angeordnet
ist und sich auf und ab bewegt, wenn die Spule 34 erregt wird,
und eine Feder 35, die den Ventilstöpsel 36 nach unten
zwingt.
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Ein
Prüfventil 37A und
ein Prüfventil 37B sind
jeweils in der Einlassöffnungsseite
der Druckerhöhungskammer 32 und
der Ausgangsöffnungsseite der
Druckerhöhungskammer 32,
die zur Einspritzleitung 12 führt, eingefügt.
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Ein
Entlastungsventil 38 ist in der Einspritzleitung 12 angeordnet.
Das Entlastungsventil 38 ist konfiguriert, um zu öffnen, wenn
der Kraftstoffdruck innerhalb der Einspritzleitung 12 den
Ventilöffnungsdruck
des Entlastungsventils 38 erreicht, und den Kraftstoff
in der Einspritzleitung 12 zurückzuführen zum Kraftstofftank 20.
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In 1 und 2 legt
die ECU 30 den Zielkraftstoffdruck PFo basierend auf der
Motordrehzahl Ne und Lastinformation fest, treibt die Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 an,
bzw. steuert sie und führt eine
Steuerung derart aus, dass der Kraftstoffdruck PF innerhalb der
Einspritzleitung 12 zum Zielkraftstoffdruck PFo wird.
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Die
ECU 30 steuert auch getrennt den Einspritzer 15 und
die Zündkerze 16 pro
Zylinder und steuert das Kraftstoffeinspritz- und das Zündtiming jedes
Zylinders. Zu diesem Zeitpunkt werden jeder Injektor 15 und
jede Zündkerze 16 durch
ein Injektorantriebssignal und ein Zündsignal angetrieben, die von
der ECU 30 ausgegeben werden.
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Als
nächstes
wird der gewöhnliche
Kraftstoffdruckregelbetrieb (der Betrieb des Einstellens des Drucks
des dem Injektor 15 zugeführten. Kraftstoffs) resultierend
von der ECU 30 und der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 unter
Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben.
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Als
erstes durchläuft
der vom Inneren des Kraftstofftanks 20 durch die Speisepumpe 21 gepumpte
Kraftstoff das Filter 22, der Kraftstoffdruck wird durch
den Regulierer 23 reguliert und der Kraftstoff wird in
die Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 eingefügt.
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Der
Kolben 31 innerhalb der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 wird
durch den sich integral mit der Nockenwelle drehenden Pumpennocken 17 aufwärts und
abwärts
bewegt. Demnach ändert
sich die Kapazität
der Druckerhöhungskammer 32 und
der von der Druckerhöhungskammer 32 komprimierte Kraftstoff
wird über
das Prüfventil 37B in
die Einspritzleitung 12 eingefügt (d.h., der Kraftstoff wird durch
die Hochdruckkraftstoffpumpe unter Druck in die Einspritzleitung
eingespeist).
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Jedoch
wird die Menge des unter Druck in die Einspritzleitung 12 eingefügten Kraftstoffs
während
der Kraftstoffentnahmedauer durch das Steuern der Öffnungs-
bzw. Schließperiode
des Ventilstöpsels 36 des
(nachstehend einfach als "das Überlaufventil 33" bezeichneten) Überlaufventils 33 reguliert.
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Der
Ventilstöpsel 36 innerhalb
des Überlaufventils 33 wird
durch ein Erregungssignal von der ECU 30 zur Spule 34 aufwärts bewegt, überwindet die
Gegenkraft der Feder 35 und öffnet den Pfad am unteren Endabschnitt,
der der Druckerhöhungskammer 32 zugeordnet
ist. Wenn der Ventilstöpsel 36 sich
aufwärts
bewegt und der Pfad geöffnet
wird, kommuniziert die Druckerhöhungskammer 32 mit
der Ansaugöffnungsseite
und der Kraftstoff innerhalb der Druckerhöhungskammer 32 kehrt
zu der Ansaugöffnungsseite
zurück.
Demnach wird der Kraftstoff nicht länger zu der Einspritzleitung 12 gesendet.
Demnach wird der Kraftstoff nicht aus der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 (Hochdruckkraftstoffpumpe)
zu der Einspritzleitung 12 hin entnommen.
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Wenn
die Erregung der Spule 34 unterbrochen wird, bewegt sich
der Ventilstöpsel 36 abwärts und
schließt
den Pfad durch die Vorspannkraft der Feder 35 ab. Demnach
wird der Hochdruckkraftstoff von der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 zu
der Einspritzleitung 12 hin entnommen. Zu diesem Zeitpunkt,
wenn der Kraftstoffdruck PF den offenen Ventildruck erreicht, öffnet das
Entlastungsventil 38 und führt den Kraftstoff innerhalb
der Einspritzleitung 12 zum Kraftstofftank 20 zurück.
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Hier
wird das Timing, mit welchem das Überlaufventil 33 öffnet und
schließt,
als ein Winkel von einem Referenzsignal festgelegt (z.B. einem Referenzsignal
entsprechend dem Zentrum des unteren Totpunktes des Kolbens 31 innerhalb
der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18) von dem Nockenwinkelsensor
(oder dem Kurbelwinkelsensor).
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Der
Kraftstoffdrucksensor 19 erfasst den Kraftstoffdruck PF
innerhalb der Einspritzleitung 12, sendet den erfassten
Kraftstoffdruck PF zu der ECU 30 und trägt zur Kraftstoffdruckregelung
durch die ECU 30 bei.
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Der
Hochdruckkraftstoff innerhalb der Einspritzleitung 12,
deren Kraftstoffdruck auf diese Weise gesteuert wird, wird direkt
von dem Injektor 15 in die Verbrennungskammer 11 eingespritzt.
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Die
obige Kraftstoffdrucksteuerung repräsentiert ein Beispiel eines
Verarbeitungsbetriebs (niederdrucküberschussvariable Kraftstoffdrucksteuerung),
der die Kraftstoffdruckspeisemenge zu der Einspritzleitung 12 derart
reguliert, dass der Kraftstoffdruck PF zum Zielkraftstoffdruck PFo
wird.
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In
der ersten Ausführungsform
der Erfindung kann auch ein Verfahren, bei dem das Überlaufventil 33 während der
ersten Hälfte
der Kraftstoffentnahmedauer geöffnet
ist und der Hochdruckkraftstoff aus der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 in
die Einspritzleitung 12 entnommen wird (erste Hälfte aufladen,
zweite Hälfte
entlasten) oder ein Verfahren, bei dem das Überlaufventil während der
letzteren Hälfte der
Kraftstoffentnahmedauer geschlossen ist und der Hochdruckkraftstoff
von der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 zu der Einspritzleitung 12 entnommen wird
(erste Hälfte
Entlastung, letztere Hälfte
Aufladen) angewendet werden.
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Als
nächstes
wird die Konfiguration der Kraftstoffdruckregelung (geschlossene
Schleifenregelung) der Erfindung, die sich von der ECU 30 und
der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 ergibt, welche Steuervorrichtungen
sind, unter Bezugnahme auf das Steuerblockdiagramm der 3 beschrieben.
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In 3 wird
die Kraftstoffdruckregelung durch eine Steuergrößenrecheneinheit der ECU 30 durchgeführt, d.h.,
eine Steuergrößenberechnungseinheit 100,
eine PDI-Regeleinheit 200, eine erste Rückführungsgrößenberechnungseinheit 300,
eine Pumpenentladungsgrößen/Antriebszeitpunktumsetzeinheit 400,
eine zweite Rückführungsgrößenberechnungseinheit 500 und
eine Überlaufventilantriebstimingberechnungseinheit 600.
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In
der Steuergrößenberechnungseinheit 100 wird
die selbe Kraftstoffmenge, wie die von dem Kraftstoffeinspritzventil
jedem Zylinder zugeführte Menge
Kraftstoffs festgelegt als Steuergröße QFinj, und in der PDI-Regeleinheit 200 wird
eine Rückführungsgröße QFspl2
basierend auf dem Zielkraftstoffdruck PFo und dem Kraftstoffdruck
PF berechnet.
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Von
der Rückführungsgröße QFspl2
wird eine erste Rückführungsgröße QFsfl1,
die in Entsprechung zu der Kraftstoffdruckspeisemenge der Hochdruckkraftstoffpumpe
gespeichert wird, von der ersten Rückführungsgrößenberechnungseinheit 300 berechnet.
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Die
Pumpenabgabemengen/Antriebstiming-Umwandlungseinheit 400 fügt eine
Steuergröße zu der
berechneten Rückführungsgröße QFspl2 und
der ersten Rückführungsgröße QFspl1
hinzu und wandelt die Größe in Entsprechung
zu der Zielkraftstoffdruckspeisemenge der Hochdruckkraftstoffpumpe
um in eine Größe in Entsprechung
zu der Antriebszeit des Überlaufventils
unter Verwendung einer in der ECU 30 im Voraus gespeicherten
Zuordnung (Kennlinie bzw. MAP).
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Als
nächstes
berechnet die zweite Rückführungsgrößenberechnungseinheit 500 eine
zweite Rückführungsgröße PFFB_LRN,
die in Entsprechung zu dem Überlaufventiltiming
einer Rückführungsgröße PFFB_ANG2
gespeichert ist, die umgewandelt wird in eine Größe in Entsprechung zu dem Antriebstiming
des Überlaufventils.
Letztendlich fügt die Überlaufventil-Antriebstiming-Berechnungseinheit 600 eine
erste Rückführungsgröße PFFB_ANG1,
die in eine Größe in Entsprechung
zu dem Antriebstiming des Überlaufventils
umgesetzt ist und die zweite Rückführungsgröße PFFB_LRN
zusammen zum Berechnen eines Überlaufventilantriebstiming
SPL_ANG.
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Die
Verarbeitung der Recheneinheiten in 3 (der PID-Regeleinheit 200,
der ersten Rückführungsgrößenberechnungseinheit 300,
der Pumpenabgabemengen-/Antriebstimingumwandlungseinheit 400,
der zweiten Rückführungsgrößen-Berechnungseinheit 500 und
der Überlaufventil-Antriebstiming-Berechnungseinheit 600)
wird nachstehend detailliert unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm
der 4 beschrieben.
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Als
erstes wird im Schritt S401 der Kraftstoffdruck PF durch den Kraftstoffdrucksensor 19 erfasst.
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Als
nächstes
wird in den Schritten S402 bis S407 die PDI-Regelung ausgeführt, welche eine Proportional-Operation
(P), eine Integrations-Operation (I) und eine Differentiations-Operation (D) ausführt, um
den Kraftstoffdruck PF zu veranlassen, übereinzustimmen mit dem Kraftstoffdruck
PFo (PDI-Regeleinheit 200 in 3).
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Im
Schritt S402 wird nämlich
ein Proportional-Term PFFB_P durch den folgenden Ausdruck berechnet. PFFB_P = Kpx(PFo – PF) (1)
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Hier
bedeutet Kp eine Proportionalitätskonstante.
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Als
nächstes
wird im Schritt S403 bestimmt, ob oder nicht der im Schritt S401
erfasste Kraftstoffdruck PF größer als
der Zielkraftstoffdruck PFo ist.
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Hier
wird, wenn der Kraftstoffdruck PF größer ist als der Zielkraftstoffdruck
PFo (d.h., JA), ein Integrations-Term PFFB_I durch den folgenden
Ausdruck im Schritt S404 berechnet. PFFB_I = PFFB_I [i – 1] – Ki – (QFspl2 – QFspl1) (2)
-
Hier
entspricht PFFB_I [i – 1]
den Wert von PFFB_I vor dieser Berechnung, und Ki entspricht einer
Integrationskonstante.
-
Wenn
der Kraftstoffdruck PF nicht größer ist als
der Zielkraftstoffdruck PFo I im Schritt S403 (d.h., NEIN), wird
der Integrations-Term PFFB_I durch den folgenden Ausdruck im Schritt 405 berechnet. PFFB_I = PFFB_I [i – 1] + Ki – (QFspl2 – OFspl1) (3)
-
Hier
ist der Grund, warum (QFspl2 – QFspl1) subtrahiert
wird, weil (QFspl2 – QFspl1)
letztendlich als zweite Rückführungsgröße gelernt
wird.
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Als
nächstes
wird ein Differentiations-Term PFFB_D durch den folgenden Ausdruck
in Schritt S406 berechnet. PFFB_D = Kdx (PF[i] – PF[i – 1]) (4)
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Hier
repräsentiert
PF[i] den Kraftstoffdruck PF, der im Schritt S401 erfasst wird,
und PF[i – 1]
repräsentiert
den Kraftstoffdruck, bevor er im Schritt S401 erfasst wird. Kd repräsentiert
eine Differentiationskonstante.
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Die
oben beschriebene PID-Regelung ist nur ein Beispiel und es ist kein
Problem, wenn die Proportionalitätskonstante
Kp, die Integrationskonstante Ki oder die Differentiationskonstante
Kd variabel gemacht werden ansprechend auf die Fahrbedingung.
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Auch
ist es kein Problem, wenn eine andere Technik einer allgemeinen
PID-Regelung verwendet wird, wobei der Integrations-Term PFFB_I
durch den folgenden Ausdruck berechnet wird. PFFB_I = Kix (PFo – PF) (5)
-
Zudem
führte
die oben beschriebene PID-Regelung eine Proportional-, Integrations-
und Differentiations-Operation aus, aber in der vorliegenden Erfindung
kann die PI(D)-Regelung
auch nur eine Proportional- und Integrations-Operation ausführen. Es ist nämlich ausreichend,
solange die Regelung mindestens die Integrations-Operation ausführt.
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Im
Schritt S407 wird die Zielabgabemenge QFspl2 der Hochdruckkraftstoffpumpe
durch den folgenden Ausdruck berechnet. QFspl2 = PFFB_P + PFFB_I + PFFB_D (6)
-
Als
nächstes
wird in Schritten S408 bis S412 die erste Rückführungsgröße QFspl1 berechnet (die erste
Rückführungsgrößenberechnungseinheit 300 in 3).
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Im
Schritt S408 wird nämlich
bestimmt, ob oder nicht der Integrations-Term PFFB_I größer ist als
ein später
beschriebener Ausdruck (A). Wenn hier der Integrations-Term PFFB_I
größer ist
als der Ausdruck (A) (d.h., JA), wird die Zielabgabemenge QFspl1
ausschließlich
einer Menge gleich oder größer einem
Schwellwert 1XPFH durch den folgenden Ausdruck im Schritt S409 berechnet. QFspl1 = PFFB_P + XPFH +
PFFB_D (7)
-
Wenn
der Integrations-Term PFFB_I nicht größer als der Ausdruck (A) ist
(d.h., NEIN) im Schritt S408, wird im Schritt S410 bestimmt, ob
der Integrations-Term PFFB_I kleiner ist als ein später beschriebener
Ausdruck (B). Wenn hier der Integrations-Term PFFB_I kleiner ist
als der Ausdruck (B) (d.h., JA), wird die Zielabgabemenge QFspl1
ausschließlich
einer Größe gleich
oder weniger als ein Schwellwert 2XPFL durch den folgenden Ausdruck
im Schritt S411 berechnet. QFspl1 = PFFB_P + XPFL + PFFB_D (8)
-
Wenn
der Integrations-Term PFFB_I kleiner ist als der Ausdruck (B) im
Schritt S410 (d.h., NEIN), wird die Zielabgabemenge QFspl1 durch
den folgenden Ausdruck in Schritt S412 berechnet. QFspl1 = PFFB_P + PFFB_I + PFFB_D (9)
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Hier
ist die Abgabemenge QFspl1, die in Schritt S412 berechnet wird,
der selbe Wert wie die Zielabgabemenge QFspl2, die im Schritt S407
berechnet wird.
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Der
zuvor erwähnte
Ausdruck (A) und der Ausdruck (B) sind die folgenden: Schwellwert 1XPFH + XPF_LRN (A) Schwellwert 2XPFL – XPF_LRN (B)
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Hier
werden Werte für
den Schwellwert 1XPFH und den Schwellwert 2XPFL festgelegt, die den
Schwankungen und Variationen entsprechen, welche von der Abgabemenge
der Kraftstoffpumpe herrühren
wie z.B. Schwankungen in der Kraftstoffeinspritzmenge bedingt durch Änderungen
in der Zeit in der Entnahmeeffizienz der Kraftstoffpumpe, Unterschiede
im Luftrahmen der Kraftstoffpumpe oder Unterschiede in der Kapazität des Kraftstoffrohrsystems.
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Auch
wird für
XPF_LRN eine vorbestimmte Größe festgelegt,
die umgesetzt wird in die zweite Rückführungsgröße der ersten Rückführungsgröße. Wenn
jedoch XPF_LRN umgesetzt wird in die zweite Rückführungsgröße entsprechend dem Überlaufventilantriebstiming,
wird für
XPF_LRN vorgesehen, dass es einen Wert gleich oder größer dem
des Totbandes zum Antreiben des Überlaufventils
hat (z.B. ist der Wert, nachdem er in die zweite Rückführungsgröße umgesetzt
ist gleich oder größer als
1 Grad CA).
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Als
nächstes
wird in Schritten S413 bis S414 (Pumpenabgabemenge/Antriebstimingumsetzungseinheit 400)
das Überlaufventilantriebstiming,
das notwendig ist zum Erreichen der Zielabgabemenge, berechnet.
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Im
Schritt S413 wird das Überlaufventilantriebstiming
QFFB_ANG1, das erforderlich ist für die Hochdruckkraftstoffpumpe
zum Entnehmen der Zielabgabemenge, in welcher die erste Rückführungsgröße QFspl1
und die Steuergröße QFinj
addiert werden, berechnet unter Bezugnahme auf die im Voraus in
der ECU 30 gespeicherte Zuordnung (Kennlinie) MAP.
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Hier
kann auf die Kennlinie MAP Bezug genommen werden unter Verwendung
der Zielabgabemenge oder der Fahrbedingung wie der Drehzahl Ne der
Verbrennungsmaschine oder dem Zielkraftstoffdruck PFo als Argument.
QFFB_ANG1 kann nämlich bestimmt
werden durch die Zielabgabemenge oder die Fahrbedingung wie z.B.
die Drehzahl Ne der Verbrennungsmaschine oder dem Zielkraftstoffdruck PFo.
Die Steuergröße QFinj
ist ein Wert entsprechend dem Kraftstoff der selben Menge wie der
Kraftstoffzufuhr von dem Injektor zu jedem Zylinder.
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In
Schritt S414 wird das Überlaufventilantriebstiming
QFFB_ANG2, das erforderlich ist für die Hochdruckkraftstoffpumpe
zum Entnehmen der Zielabgabemenge in welcher die Rückführungsgröße QFspl2
und die Steuergröße QFinj
addiert werden, berechnet durch Bezugnahme auf die Kennlinie MAP, die
im Voraus in der ECU 30 gespeichert ist.
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Hier
ist die MAP die selbe wie die MAP, die im Schritt S413 verwendet
worden ist.
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Als
nächstes
wird im Schritt S415 (zweite Rückführungsgrößenberechnungseinheit 200)
ein Wert, in welchem die Zielabgabemenge QFspl1 subtrahiert wird
von der Zielabgabemenge QFspl2, gelernt durch die folgende Gleichung
als zweite Rückführungsgröße PFFB_LRN. PFFB_LRN = PFFB_LRN[i – 1] + (PFFB_ANG2 – PFFB_ANG1) (10)
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Hier
ist PFFB_LRN[i – 1]
der Wert vor dem Berechnen der zweiten Rückführungsgröße PFFB_LRN.
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Wie
in 2 gezeigt wird die zweite Rückführungsgröße PFFB_LRN in einem batteriegestützten Speicher 40 gespeichert,
der immer durch von einer Batterie 31 gespeiste Energie
speichern und aufrechterhalten kann, selbst wenn die Energiezufuhr der
ECU 30, die die Verbrennungsmaschine steuert, ausgeschaltet
ist.
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Im
Schritt S416 (Überlaufventilantriebstimingberechnungseinheit 600),
wird das Überlaufventilantriebstiming
SPL_ANG, das erforderlich ist für
die Hochdruckkraftpumpe zum letztendlichen Entnehmen nur der Zielabgabemenge
QFspl2, durch den folgenden Ausdruck berechnet. SPL_ANG = PFFB_ANG1 + PFFB_LRN (11)
-
Hier
wird ein spezifisches Betriebsbeispiel der ersten Rückführungsgröße und der
zweiten Rückführungsgröße in der
Kraftstoffdrucksteuereinrichtung der Zylinderkraftstoff-Einspritzverbrennungsmaschine,
die wie in 3 und 4 gezeigt konfiguriert
ist, unter Bezugnahme auf das Betriebsbeschreibungsdiagramm der 5 beschrieben.
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In 5 wird
nämlich
die Größe gleich
oder größer dem
Schwellwert 1XPFH umgesetzt in die zweite Rückführungsgröße, wenn die erste Rückführungsgröße größer ist
als der durch den Ausdruck (A) berechnete Wert, oder die Größe, die
gleich oder kleiner dem Schwellwert 2XPFL ist, wird umgesetzt in die
zweite Rückführungsgröße, wenn
die erste Rückführungsgröße kleiner
ist als der im Ausdruck (B) berechnete Wert.
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Als
nächstes
wird ein Betriebsverfahren abweichend von dem der 5 von
der ersten Rückführungsgröße und der
zweiten Rückführungsgröße in dem
Kraftstoffdrucksteuergerät
der Zylindereinspritz-Verbrennungsmaschine, die konfiguriert ist
wie in 3 gezeigt, unter Bezugnahme auf das Betriebsbeschreibungsdiagramm
der 6 beschrieben.
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In 6 wird
zuerst die Größe gleich
oder größer dem
Schwellwert 1XPFH umgesetzt in die zweite Rückführungsgröße, wenn die erste Rückführungsgröße größer als
der durch den Ausdruck (A) berechnete Wert ist.
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Als
nächstes
wird, wenn die erste Rückführungsgröße kleiner
ist als der durch den später
beschriebenen Ausdruck (C) berechnete Wert und wenn die zweite Rückführungsgröße positiv
ist, die zweite Rückführungsgröße zurückgeführt zu der
ersten Rückführungsgröße um die
Größe, die
die zweite Rückführungsgröße kleiner
ist als der durch den Ausdruck (C) berechnete Wert.
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Nachher
setzt sich die Bedingung fort, in der die erste Rückführungsgröße reduziert
wird und wenn die zweite Rückführungsgröße 0 erreicht,
wird es nur durch die erste Rückführungsgröße korrigiert.
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Wenn
nämlich
die Rückführungsgröße, die berechnet
wird durch die Steuergrößenberechnungseinheit
der ECU 30, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt,
wird nur die erste Rückführungsgröße für die Steuergröße verwendet,
und wenn die Rückführungsgröße außerhalb
des vorbestimmten Bereichs liegt, werden sowohl die erste Rückführungsgröße als auch
die zweite Rückführungsgröße verwendet.
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Hier
ist der oben erwähnte
Ausdruck (C) der folgende. Schwellwert 1XPFH – XPF_LRN (C)
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Es
wird darauf hingewiesen, dass 5 und 6 das
Verfahren zeigen, bei dem das Überlaufventil 33 geschlossen
ist und der Hochdruckkraftstoff von der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 in
die Einspritzleitung 12 während der ersten Hälfte der Kraftstoffentnahmeperiode
abgeführt
wird (erste Hälfte
entnehmen, zweite Hälfte
entlasten).
-
Wie
oben beschrieben wird gemäß der ersten
Ausführungsform
die durch die Steuervorrichtung (ECU 30) berechnete Rückführungsgröße gelernt durch
(1) die erste Rückführungsgröße, die
eine Kraftstoffdruckzufuhhrmenge der Kraftstoffpumpe in Bezug auf
Schwankungen und Variationen, welche von der Abgabemenge der Kraftstoffpumpe,
wie z.B. Schwankungen in der Kraftstoffeinspritzmenge bedingt durch Änderungen über die
Zeit in der Entnahmeeffizienz der Kraftstoffpumpe, Unterschiede
im Luftrahmen der Kraftstoffpumpe oder Differenzen in der Kapazität des Kraftstoffrohrsystems
stammen, rückmeldt,
und (2) durch die zweite Rückführungsgröße, die
das Timing, bei dem das Überlaufventil den
Kraftstoffentlastungspfad öffnet
oder schließt, zurückführt in Bezug
auf Schwankungen und Variationen, die bedingt sind durch das Antriebstiming
des Überlaufventils
wie z.B. die Ausgangstoleranz des Nockenwinkeldrehsensors, die Herstellungstoleranz der
Plattenmaschine und dem Installationsfehler zwischen der Kraftstoffpumpe
und dem Pumpenantriebsnocken in Bezug auf das Drehsignal. Demnach können Schwankungen
und Variationen, die von der Abgabemenge der Hochdruckkraftstoffpumpe
stammen, unterdrückt
werden und Schwankungen und Variationen, die das Timing beeinträchtigen,
bei dem das Überlaufventil
den Kraftstoffentlastungspfad öffnet
oder schließt,
können
ebenfalls unterdrückt
werden. Als ein Ergebnis kann der Kraftstoffdruck innerhalb der
Akkumulationskammer exakt gesteuert werden auf einen vorbestimmten
Druck, und einer Verschlechterung der Fahrbarkeit des Automobils
und des Abgases resultierend aus der Verschlechterung der Verbrennung
der Verbrennungsmaschine können verhindert
werden.
-
Auch
können
durch Umwandeln der Rückführungsgröße zu der
zweiten Rückführungsgröße um eine
vorbestimmte Größe der ersten
Rückführungsgröße, wenn
die erste Rückführungsgröße außerhalb
des vorbestimmten Bereichs liegt, Schwankungen und Variationen,
die von der Abgabemenge der Kraftstoffpumpe herrühren und Schwankungen und Variationen,
die das Antriebstiming des Überlaufventils
beeinträchtigen,
klar unterschieden und gelernt werden. Als ein Ergebnis kann der
Kraftstoffdruck innerhalb der Akkumulationskammer exakt auf einen
vorbestimmten Druck gesteuert werden, und von einer Verschlechterung
der Verbrennung der Verbrennungsmaschine resultierende Verschlechterungen
der Fahrbarkeit des Automobils und des Abgases können vermieden werden.
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Auch
kann durch Führen
der ersten Rückführungsgröße und der
zweiten Rückführungsgröße in die
Größe entsprechend
mindestens dem Integrations-Term der durch die Steuervorrichtung
ursprünglich
berechnetet Rückführungsgröße, und
insbesondere den Integrations-Term der PID-Regelung, der Kraftstoffdruck
innerhalb der Akkumulationskammer exakt auf einen vorbestimmten
Druck gesteuert werden ohne die Steuervorrichtung kompliziert zu
machen und die von einer Verschlechterung der Verbrennung der Verbrennungsmaschine
herrührende Verschlechterung
der Fahrbarkeit des Automobils und des Abgases können verhindert werden.
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Auch
können
durch Speichern der zweiten Rückführungsgröße in dem
batteriegestützten
Speicher Übergangsschwankungen
und Variationen mit der ersten Rückführungsgröße korrigiert
werden und Routineschwankungen und Variationen wie z.B. Anfangsvariationen
können
mit der zweiten Rückführungsgröße korrigiert
werden. Als ein Ergebnis kann der Kraftstoffdruck innerhalb der
Akkumulationskammer exakt auf einen vorbestimmten Druck gesteuert werden
und eine aus einer Verschlechterung der Verbrennung in der Verbrennungsmaschine
herrührende Verschlechterung
der Fahrbarkeit des Fahrzeugs und des Abgases kann vermieden werden.
-
Zweite Ausführungsform
-
In
der ersten Ausführungsform
wurde Bezug genommen auf den vorbestimmten Bereich (vorbestimmter
Bereich zum Bestimmen, dass die erste Rückführungsgröße außerhalb des vorbestimmten Bereichs
liegt), der durch die Ausdrücke
(A) und (B) festgelegt wird, aber der vorbestimmte Bereich kann auch
basierend auf mindestens einem von der Motordrehzahl und der Abgabemenge
der Hochdruckkraftstoffpumpe, und dem Kraftstoffdruck geändert werden.
-
Der
Betrieb gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 7 bis 9 beschrieben.
-
Als
erstes werden, wenn der vorbestimmte Bereich basierend auf der Motordrehzahl
geändert wird,
der Schwellwert 1XPFH und der Schwellwert 2XPFL festgelegt, wie
beispielsweise in 7 gezeigt.
-
Weil
Schwankungen und Variationen wie z.B. Anfangstoleranz und Verschlechterungstoleranz der
Kraftstoffpumpenabgabemenge eine Tendenz haben, mit abnehmender
Drehzahl eine größere Auswirkung
zu haben, wird der Bereich, der durch den Schwellwert 1XPFH und
den Schwellwert 2XPFL festgelegt wird, festgelegt, um größer zu werden
mit niedriger Drehzahl.
-
Der
Schwellwert 1XPFH und der Schwellwert 2XPFL können auch festgelegt werden,
wie beispielsweise in 8 gezeigt. Die Entnahmeeffizienz der
Hochdruckpumpe in Bezug auf die Motordrehzahl ist nämlich gewöhnlich wie
in 12 gezeigt. In 12 wird
die Entnahmeeffizienz der Hochdruckpumpe niedrig, wenn die Motordrehzahl
eine hohe Drehzahl ist oder eine niedrige Drehzahl. Weil der verringerte
Anteil der Abgabemenge, der von der niedriger werdenden Entnahmeeffizienz
herrührt,
mit der ersten Rückführungsgröße korrigiert
wird, wie in 8 gezeigt, wird der Bereich,
der durch den Schwellwert 1XPFH und den Schwellwert 2XPFL festgelegt
wird, festgelegt, um größer zu werden
mit größer werdender
und kleiner werdender Drehzahl.
-
Als
nächstes
werden, wenn der vorbestimmte Bereich basierend auf der Abgabemenge
der Hochdruckpumpe geändert
wird, der Schwellwert 1XPFH und der Schwellwerte 2XPFL festgelegt,
wie beispielsweise in 9 gezeigt.
-
Die
Abgabemenge der Hochdruckpumpe in Bezug auf das Überlaufventilantriebstiming
ist nämlich
gewöhnlich
wie in 11 gezeigt. Hier zeigt 11 das
Verfahren, in dem das Überlaufventil
geschlossen wird und der Hochdruckkraftstoff von der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 in
die Einspritzleitung 12 während der ersten Hälfte der
Kraftstoffentnahmedauer entnommen wird (erste Hälfte Entnahme, letzte Hälfte Entlastung).
In 11, wenn die Hochdruckpumpenabgabemenge groß oder klein
ist, ist die Änderungsmenge
der Hochdruckpumpenabgabemenge gering in Bezug auf die Änderungsmenge
des Überlaufventilantriebstimings.
Wenn nämlich Schwankungen
und Variationen, die von der Abgabemenge stammen auftreten, wird
ihr Einfluss (Schwankungen und Variationen) auf das Überlaufventilantriebstiming
größer. Aus
diesem Grund wird der Bereich, der durch den Schwellwert 1XPFH und den
Schwellwert 2XPFL festgelegt wird, festgelegt, um größer zu werden
wenn die Abgabemenge der Hochdruckpumpe größer oder kleiner wird.
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Als
nächstes,
wenn der vorbestimmte Bereich basierend auf dem Kraftstoffdruck
geändert wird,
werden der Schwellwert 1XPFH und der Schwellwert 2XPFL festgelegt,
wie in 10 beispielsweise gezeigt.
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Die
Entnahmeeffizienz der Hochdruckpumpe in Bezug auf den Kraftstoffdruck
PF ist nämlich
gewöhnlich
wie in 12 gezeigt.
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In 12 wird
die Entnahmeeffizienz niedriger wenn der Kraftstoffdruck PF höher wird.
Weil der verringerte Anteil der Abgabemenge, der von der niedriger
werdenden Entnahmeeffizienz herrührt, durch
die erste Rückführungsgröße korrigiert
wird, wie in 10 gezeigt, wird der Bereich,
der durch den Schwellwert 1XPFH und den Schwellwert 2XPFL festgelegt
wird, größer, wenn
der Kraftstoffdruck PF höher
wird.
-
Hier
können
der Schwellwert 1XPFH und der Schwellwert 2XPFL unter Verwendung
der 7 bis 10 als jeweilige Tabellen herangezogen
werden oder sie können
unter Verwendung von 7 bis 10 als
kollektive Zuordnung (Kennlinie) herangezogen werden.
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Auch,
wenn der vorbestimmte Bereich basierend auf zwei oder mehr von der
Motordrehzahl, dem Entnahmedruck der Hochdruckpumpe und dem Kraftstoffdruck
festgelegt wird, kann er aus dem Maximalwert, dem Minimalwert oder
einem Zwischenwert zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert
des vorbestimmten Bereichs ausgewählt werden, der durch die obigen
Bedingungen festgelegt wird. Der Maximalwert kann nämlich ausgewählt werden,
um die Beeinträchtigungen
oder Schwankungen und Variationen, die von der Abgabemenge der Hochdruckpumpe
herstammen, zu unterdrücken. Der
Minimalwert kann ausgewählt
werden, um Schwankungen und Variationen, die von dem Antriebstiming
des Überlaufventils
herstammen, zu unterdrücken,
oder ein Wert kann dazwischen gewichtet festgelegt werden.
-
Auf
diese Weise ist gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung durch Ändern
des vorbestimmten Bereichs basierend auf mindestens einem von der
Motordrehzahl, der Abgabemenge der Hochdruckpumpe und dem Kraftstoffdruck,
ein Bestimmen zwischen der ersten Rückführungsgröße und der zweiten Rückführungsgröße ansprechend
auf die Fahrbedingung möglich.
Als ein Ergebnis kann der Kraftstoffdruck innerhalb der Akkumulationskammer exakt
auf einen vorbestimmten Druck gesteuert werden und eine von einer
Verschlechterung der Verbrennung der Verbrennungsmaschine herrührende Verschlechterung
der Fahrbarkeit des Fahrzeugs und Verschlechterung des Abgases können verhindert
werden.
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Dritte Ausführungsform
-
In
den ersten und zweiten Ausführungsformen
kann das Kraftstoffsystem als abnormal bestimmt werden, wenn die
zweite Rückführungsgröße von einem
im Voraus angenommenen gewöhnlich
erreichbaren vorbestimmten Bereich abweicht.
-
Der
Betrieb gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 1 bis 5 und 13 beschrieben.
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In 13 wird
als erstes im Schritt S1301 bestimmt, ob die zweite Rückführungsgröße größer ist
als ein Schwellwert 3XPFHF. Wenn hier die zweite Rückführungsgröße größer ist
als der Schwellwert 3XPFHF (d.h. JA), wird im Schritt 1303 bestimmt, dass
es einen Fehler im Kraftstoffsystem gibt und eine Fehlersicherung
wird im Schritt 1304 ausgeführt.
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Wenn
die zweite Rückführungsgröße nicht größer ist
als der Schwellwert 3XPFHF im Schritt 1301 (d.h., NEIN),
wird im Schritt S1302 bestimmt, ob die zweite Rückführungsgröße kleiner ist als der Schwellwert
4XPFLF. Wenn hier die zweite Rückführungsgröße kleiner
ist als der Schwellwert 4XPFLF (d.h., JA), wird im Schritt S1303
bestimmt, dass es einen Fehler im Kraftstoffsystem gibt und eine
Fehlersicherung wird im Schritt S1304 ausgeführt. Wenn die zweite Rückführungsgröße nicht
kleiner ist als der Schwellwert 4XPFLF im Schritt S1302, endet die
Verarbeitung ohne zu bestimmen, dass es einen Fehler gibt.
-
Als
nächstes
wird das Verhalten der zweiten Rückführungsgröße in dem
Kraftstoffdrucksteuergerät
der Zylindereinspritz-Verbrennungsmaschine,
die wie oben beschrieben konfiguriert ist, unter Bezugnahme auf 14 beschrieben.
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In 14 wird
nämlich,
wenn die erste Rückführungsgröße größer ist
als der durch den Ausdruck (A) berechnete Wert, eine Größe gleich
oder größer als
der Schwellwert 1XPFH umgesetzt zu der zweiten Rückführungsgröße, und wenn die erste Rückführungsgröße kleiner
ist als der des im Ausdruck (B) berechnete Wert, wir eine Größe gleich
oder kleiner als der Schwellwert 2XPFL umgesetzt zu der zweiten Rückmeldung.
-
Hier
wird in 14 bestimmt, dass es einen Fehler
im Kraftstoffsystem gibt an der Stelle, an der die zweite Rückführungsgröße kleiner
ist als der Schwellwert 4XPFLF, und eine Fehlersicherung wird während dieser
Dauer ausgeführt.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass 14 das
Verfahren zeigt, bei dem das Überlaufventil 33 geschlossen
ist und der Hochdruckkraftstoff aus der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 in
die Einspritzleitung 12 während der ersten Hälfte der
Kraftstoffentnahmedauer entnommen wird (erste Hälfte Entnahme, zweite Hälfte Enlastung).
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Auf
diese Weise kann durch Bestimmen, dass das Kraftstoffsystem abnormal
ist und durch Ausführen
der Fehlersicherung, wenn die zweite Rückführungsgröße von dem zuvor angenommenen gewöhnlich erzielbaren
vorbestimmten Bereich abweicht, vermieden werden, dass der Kraftstoffdruck bedingt
durch eine Fehlkorrektur abnormal wird. Demnach kann eine Verschlechterung
der Fahrbarkeit des Automobils und eine Verschlechterung des Abgases
resultierend aus einer Verschlechterung der Verbrennung der Verbrennungsmaschine
vermieden werden.
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Die
in den ersten bis dritten Ausführungsformen
beschriebene Hochdruckkraftstoffpumpe war eine, bei der der Ansaugpfad
und der Entlastungspfad des Kraftstoffs separat angeordnet waren,
aber die vorliegenden Erfindung ist nicht auf diese beschränkt und
kann auch angewendet werden auf eine Hochdruckkraftstoffpumpe, bei
der der Ansaugpfad und der Entlastungspfad des Kraftstoffs integral
angeordnet sind, so dass das Überlaufventil
durch eine Kolbenstange (Plunger) geöffnet/geschlossen wird.
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Auch
ist die vorliegende Erfindung nicht auf den in den ersten bis dritten
Ausführungsformen
beschriebenen Zylindereinspritzzündkerzenottomotor beschränkt und
kann auch angewendet werden auf verschiedene Verbrennungsmaschinen
wie einen kompressionsgezündeten
Dieselmotor.