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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Kraftstoffeinspritzsystem
wie z. B. ein Common-Rail-System für Fahrzeug-Dieselkraftmaschinen,
das so gestaltet ist, dass es Kraftstoffstrahlen unter hohen Druck
in Zylinder der Kraftmaschine durch Kraftstoffeinspritzvorrichtungen sprüht, und
insbesondere auf ein derartiges System, das so gestaltet ist, dass
es einen Fehler des Betriebes eines Druckreduzierventiles überwacht,
das beim Reduzieren des Kraftstoffdruckes in einem Kraftstoffakkumulator
wie z. B. eine Common-Rail verwendet wird.
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Es
sind Akkumulator-Kraftstoffeinspritzsysteme bekannt, die mit einer
Common-Rail ausgestattet sind, in der Kraftstoff mit einem Solldruck
akkumuliert wird, der als eine Funktion eines Betriebszustandes
einer Dieselbrennkraftmaschine bestimmt ist, und die den Kraftstoff,
der in der Common-Rail akkumuliert ist, in die Kraftmaschine einspritzen.
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Unlängst wurden
Akkumulator-Kraftstoffeinspritzsysteme so gestaltet, dass sie den
Kraftstoff in die Kraftmaschine unter einem höheren Druck sprühen, um
ein Kraftstoffeinspritzansprechverhalten zu verbessern oder um eine
Kraftstoffzerstäubung
zu verbessern, wodurch ein erhöhter
Bedarf an einer Verbesserung der Zuverlässigkeit beim Reduzieren des
Druckes in der Common-Rail vorhanden ist.
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Die
Akkumulator-Kraftstoffeinspritzsysteme sind üblicherweise mit einem Druckreduzierventil
und einer Steuervorrichtung ausgestattet, die zum Berechnen eines
Befehles dient, und zwar unter Verwendung einer Druckreduziercharakteristik,
und die ihn zu dem Druckreduzierventil abgibt, um den Kraftstoff
aus der Common-Rail auszulassen, damit der Druck in der Common-Rail
reduziert wird. Die Druckreduziercharakteristik stellt eine Wechselwirkung
zwischen der Kraftstoffmenge, die pro Zeiteinheit durch das Druckreduzierventil
auszulassen ist, und dem Druck in der Common-Rail dar. Die Steuervorrichtung
sucht den Wert der durch das Druckreduzierventil auszulassenden
Kraftstoffmenge aus der Druckreduziercharakteristik, die einem gemessenen Druck
in der Common-Rail entspricht, und sie berechnet den Befehl, der
zum Erreichen des gesuchten Wertes erforderlich ist.
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Zum
Beispiel lehrt die japanische erste Patentoffenlegungsschrift JP-2004-11448
ein Druckreduzierventil, das mit zwei Solenoiden ausgestattet ist,
die zum Bewegen eines Nadelventiles in einer Ventilöffnungsrichtung
und in einer Ventilschließrichtung
dient, um einen steuerbaren Druckbereich zu vergrößern, um
die Funktion davon zu verbessern.
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Übliche Druckreduzierventile
der Bauart, wie sie bei dem vorstehend beschriebenen System verwendet
werden, sind eine normal geschlossene Bauart, bei der ein Nadelventil
zu einem Stator durch eine magnetische Anziehung bewegt wird, die
durch Erregen eines Solenoids erzeugt wird, um die Common-Rail zu
einer Auslassleitung zu öffnen.
Einige herkömmliche
Kraftstoffeinspritzsysteme sind daher so gestaltet, dass sie überprüfen, ob
das Druckreduzierventil beim Schließen einen Fehler aufweist oder nicht,
es wurden aber jedoch kaum Fehler oder Defekte beim Schließen des
Druckreduzierventiles untersucht. Falls das Druckreduzierventil
beim Schließen
einen Fehler aufweist, dann wird üblicherweise eine Sicherheitsbedingung
erfüllt.
Insbesondere wird viel Kraftstoff aus der Common-Rail ausgelassen, was
zu einem Druckabfall in der Common-Rail führt, so dass die Kraftmaschine
stoppt. Dementsprechend gibt es nahezu keinen Bedarf zum Überwachen
eines Fehlers beim Schließvorgang
des Druckreduzierventiles.
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Wenn
jedoch eine übermäßige Kraftstoffmenge
aus der Common-Rail ausgelassen wird, und der Kraftstoff unter einen
hohen Druck gesprüht
wird, der sehr viel geringer als ein Sollniveau ist, dann führt dies
zu einem Mangel der Kraftstoffzerstäubung, was zu einer Verschlechterung
der Emissionsqualität
der Kraftmaschine führt.
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Unlängst haben
Notbetriebsmodi von Fahrzeugen an Bedeutung gewonnen, in denen dann
eingetreten wird, wenn eine Störung
auftritt. Es besteht daher ein erhöhter Bedarf zum Untersuchen
von Techniken, um zu bestimmen, ob eine Steuerung der Kraftmaschine
zu dem Notfahrtmodus geschaltet werden soll oder nicht, und zwar
bevor die Kraftmaschine stoppt. Die Bestimmung dessen, ob das Druckreduzierventil
beim Schließen
einen Fehler aufweist, kann als eine der Bestimmungen dessen verwendet
werden, ob der Notfahrtmodus eingeleitet werden soll oder nicht.
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Es
ist daher hauptsächlich
die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik
zu vermeiden.
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Es
gehört
auch zur Aufgabe der Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen
vorzusehen, das so gestaltet ist, dass es bestimmt, ob ein Druckreduzierventil,
das zum Reduzieren des Druckes in einer Common-Rail dient, beim Schließen einen
Fehler aufweist oder nicht.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine
vorzusehen, das in Fahrzeugen angebracht werden kann. Das Kraftstoffeinspritzsystem
weist folgendes auf: (a) einen Akkumulator, in dem Kraftstoff unter
einem Solldruck zu akkumulieren ist, der als eine Funktion eines
Betriebszustandes einer Brennkraftmaschine bestimmt ist; (b) eine
Einspritzvorrichtung, die zum Einspritzen des in dem Akkumulator
akkumulierten Kraftstoffes in die Kraftmaschine dient; (c) ein Druckreduzierventil,
das als Reaktion auf ein Befehlssignal zum Auslassen des Kraftstoffes
aus dem Akkumulator geöffnet
wird, Istniveau des Kraftstoffdruckes in dem Akkumulator auf ein
Sollniveau zu reduzieren; und (d) eine Steuervorrichtung, die so gestaltet
ist, dass sie in einem ausgewählten
Modus von einem Druckreduziermodus und einem Ventilfehlerüberwachungsmodus
betrieben wird. Bei dem Druckreduziermodus gibt die Steuervorrichtung
das Befehlssignal zu dem Druckreduzierventil ab, um das Istniveau
des Druckes in dem Akkumulator in Übereinstimmung mit dem Sollniveau
zu bringen. Bei dem Ventilfehlerüberwachungsmodus
schätzt
die Steuervorrichtung einen maximalen Druckabfall, der durch Auslassen
von Kraftstoff verursacht wird, der ein maximaler Druckabfall innerhalb
des Akkumulators ist, der nach dem Öffnen des Druckreduzierventiles
bei einem Zustand auftritt, bei dem eine Durchsatzrate des durch
das Druckreduzierventil auszulassenden Kraftstoffes an einer oberen
Grenze eines standardisierten Funktionsbereiches des Druckreduzierventiles
liegt. Wenn ein Ist-Rail-Druckabfall, der ein Druckabfall innerhalb
des Akkumulators ist, der durch eine Betätigung des Druckreduzierventiles
bei dem Druckreduziermodus erreicht wird, einen Fehlerentscheidungsdruckabfall überschreitet,
der die Summe des maximalen Druckabfalles, der durch das Auslassen
von Kraftstoff verursacht wird, und eines Druckabfalles ist, der
durch einen anderen Faktor verursacht wird, der ein Druckabfall
innerhalb des Akkumulators ist, der schätzungsweise durch einen anderen
Faktor als das Öffnen
des Druckreduzierventiles auftritt, dann bestimmt die Steuervorrichtung,
dass das Druckreduzierventil beim Schließen einen Fehler aufweist.
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Bei
dem bevorzugte Modus der Erfindung kann die Steuervorrichtung einen
zweiten Druckabfall schätzen,
der durch Auslassen von Kraftstoff verursacht wird, der ein maximaler
Druckabfall innerhalb des Akkumulators ist, welcher durch Auslassen
des Kraftstoffes aus der Einspritzvorrichtung bei einem Zustand
verursacht wird, bei dem eine Durchsatzrate des aus der Einspritzvorrichtung
ausgelassenen Kraftstoffes an einer oberen Grenze eines standardisierten
Funktionsbereiches der Einspritzvorrichtung liegt. Die Steuervorrichtung
bestimmt den zweiten maximalen Druckabfall, der durch Auslassen
von Kraftstoff verursacht wird, als einen Druckabfall, der durch
den anderen Faktor verursacht wird.
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Die
Steuervorrichtung kann einen maximalen Druckabfall schätzen, der
durch Lecken von Kraftstoff verursacht wird, der ein maximaler Druckabfall
innerhalb des Akkumulators ist, der durch Lecken des Kraftstoffes
aus der Einspritzvorrichtung bei einem Zustand verursacht wird,
bei dem eine Durchsatzrate des aus der Einspritzvorrichtung leckenden Kraftstoffes
an einer oberen Grenze einer standardisierten Toleranz der Einspritzvorrichtung
liegt. Die Steuervorrichtung kann alternativ den maximalen Druckabfall,
der durch das Lecken von Kraftstoff verursacht wird, als den Druckabfall
bestimmen, der durch den anderen Faktor verursacht wird.
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Der
Ventilfehlerüberwachungsmodus
wird dann eingeleitet, wenn die Kraftmaschine ruht.
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Der
maximale Druckabfall, der durch das Lecken von Kraftstoff verursacht
wird, wird durch ein statisches Lecken verursacht, das ein Lecken
des Kraftstoffes durch einen Zwischenraum zwischen Gleitabschnitten
ist, die im Inneren der Einspritzvorrichtung angeordnet sind.
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Die
Steuervorrichtung kann das Befehlssignal auf der Grundlage einer
Druckreduziercharakteristik erzeugen, die eine Wechselwirkung zwischen einer
Menge des Kraftstoffes, die pro Druckabfalleinheit (Zeiteinheit)
aus dem Akkumulator durch das Druckreduzierventil auszulassen ist,
und ein Druckniveau in dem Akkumulator ist.
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Die
Steuervorrichtung kann die Druckreduziercharakteristik korrigieren,
um eine Differenz zwischen einem Ist-Druckabfall innerhalb das Akkumulators,
der vom Öffnen
des Druckreduzierventiles resultiert, was durch die Steuervorrichtung
befohlen wird, und einem Solldruckabfall auszugleichen, der unter
Verwendung der Druckreduziercharakteristik bestimmt wird. Die Steuervorrichtung
leitet den Ventilfehlerüberwachungsmodus
ein, nachdem die Druckreduziercharakteristik korrigiert wurde.
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Das
Befehlssignal gibt eine Ventilöffnungsdauer
an, in der das Druckreduzierventil zu öffnen ist. Wenn der Ist-Rail-Druckabfall
größer als
der Fehlerentscheidungsdruckabfall ist, dann gibt die Steuervorrichtung
ein Testbefehlssignal ab, das eine kleinere Ventilöffnungsdauer
als das Befehlssignal aufweist, und zwar zu dem Druckreduzierventil,
um einen Ist-Druckabfall in dem Akkumulator zu erzeugen, und sie
bestimmt, ob das Druckreduzierventil beim Schließen einen Fehler aufweist oder
nicht, und zwar auf der Grundlage des Istabfalles.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem kann des Weiteren eine Kraftstoffzuführungspumpe
aufweisen, die zur Druckbeaufschlagung und Zufuhr des Kraftstoffes
zu dem Akkumulator dient. Wenn die Menge des Kraftstoffes, der zu
dem Akkumulator durch die Kraftstoffzuführungspumpe zugeführt wird,
größer als
die erwartete Menge ist, wenn das Druckreduzierventil durch einen
gegebenen Betrag korrekt geschlossen wird, dann bestimmt die Steuervorrichtung,
dass das Druckreduzierventil beim Schließen einen Fehler aufweist.
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Die
vorliegende Erfindung wird aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
und den beigefügten
Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung verständlicher,
die jedoch die Erfindung nicht auf die spezifischen Ausführungsbeispiele
beschränken
sollen, die aber nur dem Zwecke der Darstellung dienen.
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Zu
den Zeichnungen:
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1 zeigt
eine Blockdarstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß der Erfindung;
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2 zeigt
eine Längsschnittansicht
einer inneren Struktur einer Einspritzvorrichtung, die in dem Kraftstoffeinspritzsystem
gemäß der 1 eingebaut
ist;
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3 zeigt
eine teilweise ausgeschnittene Ansicht einer inneren Struktur eines
Druckreduzierventiles, das bei dem Kraftstoffeinspritzsystem gemäß der 1 verwendet
wird;
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4 zeigt
eine graphische Darstellung einer Druckreduziercharakteristik, die
eine Wechselwirkung zwischen einer Ventilöffnungszeit, die zum Öffnen eines
Druckreduzierventiles zum Erreichen einer Druckabfalleinheit in
einer Common-Rail erforderlich ist, und dem Druck in der Common-Rail; und
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5 zeigt
ein Flussdiagramm eines Ventilfehlerüberwachungsprogrammes, das
durch das Kraftstoffeinspritzsystem gemäß der 1 auszuführen ist,
um zu überwachen,
ob ein Fehler bei einem Ventilschließvorgang des Druckreduzierventiles gemäß der 3 aufgetreten
ist.
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen die gleichen Bezugszeichen
sich auf ähnliche Bauteile
in mehreren Ansichten beziehen, ist insbesondere in der 1 ein
Kraftstoffeinspritzsystem 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung gezeigt, das mit einer Common-Rail 3 ausgestattet
ist, in der Kraftstoff mit einem Druck akkumuliert wird, der als
eine Funktion von Betriebszuständen
einer Brennkraftmaschine ausgewählt
wird, und das zum Einspritzen des mit einem hohen Druck akkumulierten
Kraftstoffes in der Common-Rail 3 in die Kraftmaschine
dient.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem 1 ist als ein Akkumulator-Kraftstoffeinspritzsystem
ausgelegt, und es hat außerdem
eine Kraftstoffzuführungspumpe 5, Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 6, und
zwar jeweils eine pro Zylinder der Kraftmaschine (zur Vereinfachung
der Darstellung ist nur eine gezeigt), ein Druckreduzierventil 7 und
einen Mikrocomputer 8. Die Kraftstoffzuführungspumpe 5 dient
zum Pumpen des Kraftstoffes aus einem Kraftstoffbehälter 4 und zur
Druckbeaufschlagung und Zufuhr des Kraftstoffes zu der Common-Rail 3.
Die Einspritzvorrichtung 6 ist in der Kraftmaschine angebracht,
um den Kraftstoff, der in der Common-Rail 3 akkumuliert
ist, in den Zylinder der Kraftmaschine zu sprühen. Das Druckreduzierventil 7 dient
zum Reduzieren des Kraftstoffdruckes innerhalb der Common-Rail 3.
Der Mikrocomputer 8 überwacht
Abgaben von Sensoren, und er gibt ein Befehlssignal zu dem Druckreduzierventil 7 ab.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem 1 hat außerdem eine Druckreduzierventilantriebsvorrichtung 12, eine
Einspritzvorrichtungsantriebsvorrichtung 13 und eine Pumpenantriebsvorrichtung 14.
Die Druckreduzierventilantriebsvorrichtung 12 dient zum
Zuführen eines
Antriebsstromes zu dem Druckreduzierventil 7. Die Einspritzvorrichtungsantriebsvorrichtung 13 dient zum
Zuführen
eines Antriebsstromes oder einer elektrischen Spannung zu der Einspritzvorrichtung 6.
Die Pumpenantriebsvorrichtung 14 dient zum Zuführen eines
Antriebsstromes zu der Kraftstoffzuführungspumpe 5.
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Der
Mikrocomputer 8 dient zum Steuern einer Zufuhr des Kraftstoffes
aus der Kraftstoffzuführungspumpe 5 zu
der Common-Rail 3,
um so einen Istdruck innerhalb der Common-Rail 3 in Übereinstimmung
mit einem Sollniveau zu bringen, und außerdem zum Steuern der Einspritzzeitgebung,
bei der die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 6 das Sprühen des
Kraftstoffes starten soll, und der Einspritzperiode, in der die
Kraftstoffeinspritzvorrichtung 6 das Sprühen des
Kraftstoffes fortsetzen soll, so dass eine Sollmenge des Kraftstoffes,
die die Kraftmaschinenbetriebsanforderungen erfüllt, in die Kraftmaschine in einer
gewünschten
Zeit eingespritzt wird.
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Die
Common-Rail 3 ist mit einem Auslass der Kraftstoffzuführungspumpe 5 durch
einen Hochdruckströmungspfad 15 und
mit einem Einlass jeder Einspritzvorrichtung 6 durch ein
Hochdruckkraftstoffrohr 16 verbunden, um den mit Druck
beaufschlagten Kraftstoff zu der Einspritzvorrichtung 6 zuzuführen. Insbesondere
dient die Common-Rail 3 als ein Akkumulator zum akkumulieren
des Hochdruckkraftstoffes, und außerdem als ein Verteiler zum
Verteilen des Hochdruckkraftstoffes zu den Einspritzvorrichtungen 6.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem 1 hat außerdem einen Rail-Drucksensor 17,
der an einem Ende der Common-Rail 3 angebracht ist, der
den Druck innerhalb der Common-Rail 3 misst, um ein Signal,
das den Druck angibt, für
den Mikrocomputer 8 bereitzustellen. Der Druck in der Common-Rail 3 wird
nachfolgend auch als ein Rail-Druck bezeichnet.
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Die
Kraftstoffzuführungspumpe 5 ist
mit einem Einlassdosierventil 19 und mit einer Hochdruckpumpe
(nicht gezeigt) ausgestattet. Das Einlassdosierventil 19 dient
zum Regulieren des aus dem Kraftstoffbehälter 4 gepumpten Kraftstoffes
auf eine Menge, die zum Erreichen eines Solldruckes erforderlich ist
(nachfolgend auch als ein Soll-Rail-Druck bezeichnet), bei dem der
Kraftstoff innerhalb der Common-Rail 3 zu halten ist. Die
Hochdruckpumpe dient zur Druckbeaufschlagung des Kraftstoffes, dessen Menge
durch das Einlassdosierventil 19 reguliert wird, und zum
Zuführen
des Kraftstoffes zu dem Hochdruckströmungspfad 15. Insbesondere
gibt der Mikrocomputer 8 einen Pumpenbefehlswert zu der Kraftstoffzuführungspumpe 5 in
der Form eines Pumpenantriebsstromes durch die Pumpenantriebsvorrichtung 14 ab.
Der Mikrocomputer 8 berechnet den Pumpenbefehlswert, um
so den Druck in der Common-Rail 3 mit dem Soll-Rail-Druck
in Übereinstimmung
zu bringen. Die Pumpenantriebsvorrichtung 14 erzeugt den
Pumpenantriebsstrom, dessen Stromstärke eine Funktion des Pumpenbefehlswertes
ist, und sie gibt ihn zu der Kraftstoffzuführungspumpe 5 ab,
um einen Solenoiden (nicht gezeigt) des Einlassdosierventiles 19 zu
erregen, um eine Öffnungsposition
(d. h. den Öffnungsgrad)
des Einlassdosierventiles 19 zu steuern, die zum Erreichen
des Soll-Rail-Druckes
erforderlich ist.
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Die
Einspritzvorrichtung 6 ist mit der Common-Rail 3 durch
das Hochdruckkraftstoffrohr 16 verbunden, und sie hat eine
Einspritzdüse 21 und
ein Solenoidventil 22, wie dies in der 1 dargestellt ist.
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Wie
dies klar in der 2 gezeigt ist, hat die Einspritzvorrichtung 6 außerdem ein
Nadelventil 25, eine Feder 29 und einen Steuerkolben 30.
Die Einspritzdüse 21 hat
Sprühlöcher 24,
die in ihrem Kopf ausgebildet sind. Das Nadelventil 25 wird
in einer Sprühlochöffnungsrichtung
gedrückt,
um die Sprühlöcher 24 durch
den Kraftstoffdruck zu öffnen,
der zu einem Kraftstoffsumpf 28 von der Common-Rail durch
einen Hochdruckströmungspfad 27 zugeführt wird,
der sich in einem Düsenkörper 26 der
Einspritzdüse 21 erstreckt
und zu dem Hochdruckkraftstoffrohr 16 führt. Das Nadelventil 25 wird
außerdem
in einer Sprühlochschließrichtung
gedrückt,
um die Sprühlöcher 24 durch
den Druck der Feder 29 und den Staudruck zu schließen, der
von dem Steuerkolben 30 übertragen wird.
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Der
Staudruck ist der Kraftstoffdruck innerhalb einer Staudruckkammer 31,
die durch die hintere Fläche
des Steuerkolbens 30 innerhalb des Düsenkörpers 26 definiert
ist. Die Staudruckkammer 31 führt zu der Common-Rail 3 durch
das Hochdruckkraftstoffrohr 16 und eine Öffnung 32.
Wenn der Kraftstoff von der Common-Rail 3 zugeführt wird, dann
bewirkt dies einen Druckanstieg in der Staudruckkammer 31.
Der aus dem Hochdruckkraftstoffrohr 16 zu der Staudruckkammer 31 strömende Kraftstoff
unterliegt einer Änderung
der Durchsatzrate durch die Öffnung 32.
Die Staudruckkammer 31 ist außerdem mit einem Niedrigdruckströmungspfad 45 durch
eine Öffnung 37 in Verbindung.
Der Niedrigdruckströmungspfad 45 ist
durch eine Kammer definiert, in der ein Ventil 36, ein
Solenoid 38 und eine Feder 39 angeordnet sind,
die Bestandteile des Solenoidventiles 22 sind. Wenn das
Ventil 36 geöffnet wird,
dann wird der Kraftstoff in der Staudruckkammer 31 zu dem
Niedrigdruckströmungspfad 45 durch die Öffnung 37 ausgelassen,
so dass der Staudruck abfällt.
Die Öffnungen 32 und 37 sind
geometrisch so geformt, dass die Durchsatzrate des Kraftstoffes,
der aus der Staudruckkammer 31 durch die Öffnung 37 ausgelassen
wird, größer ist
als die Durchsatzrate des Kraftstoffes, der zu der Staudruckkammer 31 durch
die Öffnung 32 zugeführt wird.
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Das
Solenoidventil 22, das vorstehend beschrieben ist, besteht
aus dem Ventil 36, dem Solenoid 38 und der Feder 39.
Wenn der Solenoid 38 durch eine hohe elektrische Spannung
oder durch einen Gleichstrom erregt wird, dann erzeugt dies eine magnetische
Anziehung zum Anziehen des Ventils 36 gegen den Druck der
Feder 39, so dass die Fluidverbindung zwischen dem Niedrigdruckströmungspfad 45 und
der Staudruckkammer 31 eingerichtet wird.
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Der
Mikrocomputer 8 gibt ein Antriebssignal zu dem Solenoidventil 22 der
Einspritzvorrichtung 6 durch die Einspritzvorrichtungsantriebsvorrichtung 13 ab,
um die Einspritzzeitgebung zu steuern, bei der die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 6 das
Sprühen
des Kraftstoffes starten soll, und der Einspritzperiode, in der
die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 6 das Sprühen des
Kraftstoffes fortsetzen soll, so dass eine Sollkraftstoffmenge,
die Kraftmaschinenbetriebsanforderungen erfüllt, in die Kraftmaschine in
einer gewünschten
Zeit eingespritzt wird. Die Einspritzvorrichtungsantriebsvorrichtung 13 dient
zum Aufbringen einer hohen elektrischen Spannung auf den Solenoid 38,
damit ein konstanter Strom durch den Solenoid 38 strömt, um das
Einspritzen des Kraftstoffes in die Kraftmaschine in der Einspritzzeitgebung
zu beginnen und sie in der Einspritzperiode fortzusetzen.
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Insbesondere
wenn die Einspritzvorrichtungsantriebsvorrichtung 13 den
Solenoid 38 erregt, wird das Ventil 36 angehoben,
um die Öffnung 37 zu öffnen, so
dass der Kraftstoff aus der Staudruckkammer 31 ausgelassen
wird, der eine größere Durchsatzrate
als der Kraftstoff aufweist, der in die Staudruckkammer 31 eintritt,
was zu einem Druckabfall in der Staudruckkammer 31 führt. Dies
bewirkt, dass der auf das Nadelventil 25 in der Ventilöffnungsrichtung
wirkende Kraftstoffdruck (d.h. der Kraftstoffdruck innerhalb des
Kraftstoffsumpfes 28) größer wird als die Summe der
Drücke,
die durch die Feder 29 und den Staudruck erzeugt wird,
der auf das Nadelventil 25 in der Ventilschließrichtung
wirkt, so dass das Nadelventil 25 angehoben wird, um die
Zerstäubungslöcher 24 zu öffnen, wodurch
Kraftstoffstrahlen erzeugt werden.
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Wenn
es erforderlich ist, die Einspritzung des Kraftstoffes in die Kraftmaschine
zu beenden, dann wird der Solenoid 38 durch die Einspritzvorrichtungsantriebsvorrichtung 13 entregt,
um die Öffnung 37 durch
das Ventil 36 zu fließen,
um das Auslassen von Kraftstoff aus der Staudruckkammer 31 zu
stoppen. Dies bewirkt, dass die Summe des Druckes, der durch die
Feder 29 und den Staudruck erzeugt wird, der auf das Nadelventil 25 in
der Ventilschließrichtung
wirkt, größer ist
als der Kraftstoffdruck, der auf das Nadelventil 25 in
der Ventilöffnungsrichtung
wirkt (d. h. der Kraftstoffdruck innerhalb des Kraftstoffsumpfes 28),
so dass das Nadelventil 25 nach unten bewegt wird, um die
Sprühlöcher 24 zu
schließen,
wodurch die Einspritzung des Kraftstoffes in die Kraftmaschine beendet
wird.
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In
dem Solenoidventil 22 ist ein Auslassanschluss 42 ausgebildet,
durch den eine überschüssige Kraftstoffmenge,
die nicht aus den Sprühlöchern 24 gesprüht wurde,
aus der Einspritzvorrichtung 6 ausgelassen wird. Die überschüssige Kraftstoffmenge
ist die Summe des Kraftstoffes, der statisch leckt, und des Kraftstoffes,
der dynamisch ausgelassen wird.
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Das
statische Lecken ist ein Lecken des Kraftstoffes durch einen Zwischenraum
zwischen Gleitabschnitten innerhalb der Einspritzvorrichtung 6, wie
z. B. ein Lecken des Kraftstoffes aus dem Kraftstoffsumpf 28 durch
einen Zwischenraum zwischen dem Düsenkörper 26 und dem Nadelventil 25 oder aus
der Staudruckkammer 31 durch einen Zwischenraum zwischen
dem Düsenkörper 26 und
dem Steuerkolben 30. Der Kraftstoff, der aus dem Kraftstoffsumpf 28 oder
der Staudruckkammer 31 leckt, tritt in eine Federkammer 43 ein,
die zwischen dem Nadelventil 25 und dem Steuerkolben 30 ausgebildet ist,
und in der die Feder 29 angeordnet ist, und er wird aus
dem Auslassanschluss 42 in ein Niedrigdruckkraftstoffrohr 41 durch
einen Niedrigdruckströmungspfad 44 ausgelassen,
der sich in den Düsenkörper 26 und
dem Niedrigdruckströmungspfad 45 erstreckt.
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Das
dynamische Auslassen ist ein beabsichtigtes Auslassen des Kraftstoffes
aus der Staudruckkammer 31, was durch die Betätigung des
Solenoidventiles 22 erreicht wird, um den Druck in der
Staudruckkammer 31 zu reduzieren. Der aus der Staudruckkammer 31 durch
die Öffnung 37 ausgelassene Kraftstoff
trifft auf den Kraftstoff, der aus dem Niedrigdruckkraftstoffpfad 44 innerhalb
der Niedrigdruckkammer 45 leckt, und er wird dann aus dem
Auslassanschluss 42 zu dem Niedrigdruckkraftstoffrohr 41 ausgelassen.
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Das
Druckreduzierventil 7 ist an einem Ende der Common-Rail 3 angebracht
und es dient in einer Öffnungsposition
zum Auslassen des Kraftstoffes aus der Common-Rail 3 zu
einem Niedrigdruckkraftstoffrohr 48, um den Druck in der
Common-Rail 3 zu reduzieren. Das Druckreduzierventil 7,
wie es klar in der 3 dargestellt ist, besteht aus
einer Ventilkugel 49, einer Nadel 50, einem Solenoiden 51,
einem Stator 52 und einer Feder 53. Die Feder 53 drückt die Ventilkugel 49 elastisch
durch die Nadel 50, um eine Fluidverbindung zwischen der
Common-Rail 3 und dem Niedrigdruckkraftstoffrohr 48 jederzeit
zu blockieren. Wenn der Solenoid 51 erregt wird, dann erzeugt
dies eine magnetische Anziehung durch den Stator 52, der
die Nadel 50 anzieht, um die Ventilkugel 49 in
die offene Position zu bringen, um so die Fluidverbindung zwischen
der Common-Rail 3 und dem Niedrigdruckkraftstoffrohr 48 einzurichten.
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Wenn
es erforderlich ist, den Druck in der Common-Rail 3 zu
reduzieren, dann berechnet der Mikorcomputer 8 eine Ventilöffnungsdauer,
in der das Druckreduzierventil 7 zu öffnen ist, und zwar als eine Funktion
einer Differenz zwischen einem Istdruck in der Common-Rail 3 und
ienem Solldruck, und er gibt ein Antriebssignal, das dieses angibt,
zu der Druckreduzierventilantriebsvorrichtung 12 ab. Die
Druckreduzierventilantriebsvorrichtung 12 erregt den Solenoid 51 in
der Ventilöffnungsdauer,
um den Kraftstoff aus der Common-Rail 3 zu
dem Kraftstoffbehälter 4 durch
das Niedrigdruckkraftstoffrohr 48 auszulassen, so dass
der Druck in der Common-Rail 3 auf den Solldruck abfällt.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf die 1 führt das
Niedrigdruckkraftstoffrohr zu dem Niedrigdruckkraftstoffrohr 41,
auf dem der Kraftstoff aus der Einspritzvorrichtung 6 ausgelassen
wird. Insbesondere kehrt der Kraftstoff, der aus der Common-Rail 3 durch
das Niedrigdruckkraftstoffrohr 48 ausgelassen wird, zu
dem Kraftstoffbehälter 4 zusammen
mit dem Kraftstoff zurück,
der aus der Einspritzvorrichtung durch das Niedrigdruckkraftstoffrohr 41 strömt.
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Der
Mikrocomputer 8 wird durch einen üblichen Computer implementiert,
der aus einer CPU, einem ROM, der darin Programme und Daten speichert,
einem RAM, einer Speichervorrichtung wie z. B. ein EEPROM oder ein
Sicherungs-RAM, einer Eingabeschaltung und iener Abgabeschaltung
besteht. Der Mikrocomputer 8 überwacht Abgaben von dem Rail-Drucksensor 17 und
anderen Sensoren, um Betriebe der Kraftstoffzuführungspumpe 5, der
Einspritzvorrichtung 6 und dem Druckreduzierventil 7 zu steuern.
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Der
Mikrocomputer 8 arbeitet in einem ausgewählten Modus
von einem Kraftstoffeinspritzmodus, einem Druckreduziermodus, einem
Fehlerkorrekturlernmodus und einem Ventilfehlerüberwachungsmodus. Bei dem Kraftstoffeinspritzmodus steuert
der Mikrocomputer 8 die Einspritzzeitgebung und die Einspritzperiode
der Einspritzvorrichtung 6 auf der Grundlage von Betriebszuständen der
Kraftmaschine, um den Kraftstoff in jeden Zylinder der Kraftmaschine
mit einem Druck einzuspritzen, der äquivalent dem dRuck in der
Common-Rail 3 ist. Bei dem Druckreduziermodus, der üblicherweise
nach einem Stop der Kraftmaschine eingeleitet wird, steuert der
Mikrocomputer 8 die Kraftstoffmenge, die von der Kraftstoffzuführungspumpe 5 zu
der Common-Rail 3 zugeführt
wird, und die Kraftstoffmenge, die aus der Common-Rail 3 durch
das Druckreduzierventil 7 ausgelassen wird, um den Druck
in der Common-Rail 3 in Übereinstimmung mit einem Sollniveau zu
bringen, das als eine Funktion der Betriebszustände der Kraftmaschine ausgewählt wird.
Bei dem Fehlerkorrekturlernmodus dient der Mikrocomputer 8 zum
Lernen eines Fehlers oder einer Differenz zwischen einem Sollniveau,
auf das der Druck in der Common-Rail 3 durch das Druckreduzierventil 7 zu verringern
ist, und eines Ist-Druckabfalles
in der Common-Rail 3, der üblicherweise aus den individuellen
Abweichungen oder durch Altern des Druckreduzierventils 7 resultiert,
und er korrigiert eine Druckreduziercharakteristik, wie dies später im Einzelnen beschrieben
wird, oder das Befehlssignal, das zu dem Druckreduzierventil 7 abzugeben
ist, um so die gelernte Differenz auszugleichen. Bei dem Ventilfehlerüberwachungsmodus überwacht
der Mikrocomputer 8, ob ein Fehler beim Schließen des Druckreduzierventils 7 aufgetreten
ist oder nicht.
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Der
Druckreduziermodus und der Ventilfehlerüberwachungsmodus werden nachfolgend
im Einzelnen beschrieben.
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Der
Mikrocomputer 8 und die Druckreduzierventilantriebsvorrichtung 12 dienen
als eine Rail-Drucksteuervorrichtung,
die in dem Druckreduziermodus arbeitet, um einen Befehl zu berechnen, der
in der Form eines Befehlssignales zu dem Druckreduzierventil 7 abzugeben
ist, und zwar auf der Grundlage der Druckreduziercharakteristik,
die in der 4 dargestellt ist, die eine
Wechselwirkung zwischen der Kraftstoffmenge, die durch das Druckreduzierventil 7 pro
Druckabfalleinheit (Zeiteinheit) auszulassen ist (d. h. eine Ventilöffnungszeit, die
eine Zeitperiode ist, die zum Öffnen
des Druckreduzierventils 7 erforderlich ist, um eine Druckabfalleinheit
in der Common-Rail 3 zu erreichen), und einem Istniveau
des Druckes in der Common-Rail 3, und zum Steuern der Ventilöffnungsdauer,
die die Zeitlänge
ist, in der das Druckreduzierventil 7 zu öffnen ist,
um so einen Istdruck in der Common-Rail 3 mit einem Sollniveau
in Übereinstimmung
zu bringen.
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Der
Mikrocomputer 8 dient auch zum Durchführen einer Funktion zum Schätzen einer
maximalen Kraftstoffauslassmenge, die aus der Common-Rail 3 ausgelassen
wird, die eine Funktion eines maximalen Druckabfalles, der durch
das Auslassen von Kraftstoff verursacht wird, in der Common-Rail 3 ist,
wenn das Druckreduzierventil 7 in der offenen Position
ist. Der Mikrocomputer 8 bestimmt den maximalen Druckabfall,
der durch das Auslassen von Kraftstoff verursacht wird, in der Common-Rail 3 unter
der Annahme, dass die pro-Zeit-Einheit durch das Druckreduzierventil 7 ausgelassene
Menge an der oberen Grenze von einem standardisierten Funktionsbereich
davon liegt. Insbesondere bestimmt der Mikrocomputer 8 als
den maximalen Druckabfall, der durch das Auslassen von Kraftstoff
verursacht wird, eine physikalische Größe, wie ein Druckabfall innerhalb
der Common-Rail 3 ist, wenn das Druckreduzierventil 7 den
Kraftstoff aus der Common-Rail 3 mit einer maximalen Durchsatzrate
auslässt,
die die obere Grenze des standardisierten Funktionsbereiches davon
ist. Die obere Grenze des standardisierten Funktionsbereiches des
Druckreduzierventils 7 hängt von einem Istniveau des
Druckes in der Common-Rail 3 ab, und sie wird als eine
Funktion einer Abgabe des Rail-Drucksensors 17 bestimmt.
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Der
maximale Druckabfall, der durch das Auslassen von Kraftstoff verursacht
wird, kann durch eine physikalische Größe entweder mit der Einheit
eines Druckes oder mit der Einheit eines Elastizitätskoeffizienten
oder der Viskosität
des Kraftstoffes ausgedrückt
werden.
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Der
Mikrocomputer 8 dient auch bei dem Ventilfehlerüberwachungsmodus
zum Bestimmen, ob ein Fehler beim Schließen des Druckreduzierventiles 7 aufgetreten
ist oder nicht. Insbesondere bestimmt der Mikrocomputer 8,
dass das Druckreduzierventil beim Schließvorgang eine Fehlfunktion
aufweist, wenn ein Rail-Druckabfall, der ein Druckabfall innerhalb
der Common-Rail 3 ist, der aus der Betätigung des Druckreduzierventiles 7 resultiert,
einen vorgegebenen Fehlerentscheidungsdruckabfall überschreitet.
Der Fehlerentscheidungsdruckabfall wird durch die Summe des maximalen
Druckabfalles, der durch das Auslassen von Kraftstoff verursacht wird,
und eines Druckabfalles vorgegeben, der durch einen anderen Faktor
verursacht wird. Der Druckabfall, der durch einen anderen Faktor
verursacht wird, ist ein Druckabfall innerhalb der Common-Rail 3,
der erwartungsgemäß durch
einen anderen Faktor außer dem Öffnen des
Druckreduzierventiles 7 verursacht wird, wie dies später im Einzelnen
beschrieben wird.
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Der
Mikrocomputer 8 dient des Weiteren bei dem Fehlerkorrekturlernmodus
zum Korrigieren der Druckreduziercharakteristik, wie dies in der 4 dargestellt
ist, um so eine Differenz zwischen einem Ist-Druckabfall in der
Common-Rail 3, der aus der Betätigung des Druckreduzierventiles 7 resultiert, und
einem geschätzten
Druckabfall in der Common-Rail 3 auszugleichen,
der unter Verwendung der Druckreduziercharakteristik hergeleitet
wird. Der Ventilfehlerüberwachungsmodus
wird nach dem Fehlerkorrekturlernmodus eingeleitet. Insbesondere startet
der Mikrocomputer 8 eine Überwachung des Auftretens eines
Fehlers beim Schließen
des Druckreduzierventiles 7, nachdem die Tatsache bestätigt wurde,
dass die Druckreduziercharakteristik korrigiert wurde.
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Der
Mikrocomputer 8 berechnet als den Druckabfall, der durch
den anderen Faktor verursacht wird, einen zweiten maximalen Druckabfall,
der durch das Auslassen von Kraftstoff verursacht wird, der ein
maximaler Druckabfall innerhalb der Common-Rail 3 ist,
der durch ein Lecken des Kraftstoffes aus der Einspritzvorrichtung 6 verursacht
wird. Der zweite maximale Druckabfall, der durch das Auslassen von
Kraftstoff verursacht wird, wird nachfolgend als ein maximaler Druckabfall
bezeichnet, der durch das Lecken von Kraftstoff verursacht wird,
und er wird in einem Zustand geschätzt, bei dem die aus der Einspritzvorrichtung 6 leckende
Kraftstoffmenge an der oberen Grenze einer standardisierten Toleranz der
Einspritzvorrichtung 6 liegt. Die obere Grenze der standardisierten
Toleranz kann als Funktionen eines Ist-Druckes in der Common-Rail 3 und
der Drehzahl der Kraftmaschine auf der Grundlage eines Kraftstoffgleichgewichtes
zwischen einer Eingabe und einer Abgabe des Kraftstoffes in und
aus dem Kraftstoffeinspritzsystem 1 berechnet werden.
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Der
Mikrocomputer 8 überwacht
den Fehler beim Schließen
des Druckreduzierventiles 7, wenn der Zündschalter der Kraftmaschine
in der Aus-Position ist. Der maximale Druckabfall, der durch das
Lecken von Kraftstoff verursacht wird, sowie er hierbei bezeichnet
wird, ist daher ein Druckabfall in der Common-Rail 3, der
durch das statische Lecken verursacht wird, wie dies vorstehend
beschrieben ist.
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Als
ein zusätzlicher
Zustand zum bestimmen, ob der Fehler beim Schließen des Druckreduzierventiles 7 aufgetreten
ist, oder nicht, überprüft der Mikrocomputer 8 außerdem,
ob die Durchsatzrate des Kraftstoffes, der durch die Kraftstoffzuführungspumpe 5 zu
der Common-Rail 3 zugeführt
wird, sich um einen vorgegebenen Betrag über der Durchsatzrate erhöht hat,
bei der das Druckreduzierventil 7 bei dem Ventilschließvorgang
korrekt arbeitet.
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Nachdem
der vorstehend beschriebene zusätzliche
Zustand bestätigt
wurde, gibt der Mikrocomputer 8 ein Testsignal durch die
Druckreduzierventilantriebsvorrichtung 12 zum Öffnen des Druckreduzierventiles 7 in
einer kurzen Zeitlänge
ab und überwacht,
ob ein resultierender Druckabfall in der Common-Rail 3 ein
unübliches
Niveau aufweist oder nicht. Die kurze Zeitlänge ist kürzer als die Ventilöffnungsdauer,
die üblicherweise
unter Verwendung der Druckreduziercharakteristik gemäß der 4 berechnet
wird.
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Die 5 zeigt
ein Flussdiagramm von logischen Schritten oder ein Programm, das
durch den Mikrocomputer 8 auszuführen ist, um zu bestimmen, ob
das Druckreduzierventil 7 beim Schließen einen Fehler aufweist oder
nicht.
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Nachdem
das Programm eingeleitet wurde, schreitet die Routine zu einem Schritt 1,
bei dem bestimmt wird, ob der Ventilfehlerüberwachungsmodus eingeleitet
wurde oder nicht, d. h. ob Ventilfehlerüberwachungsanforderungen erfüllt sind
oder nicht. Zum Beispiel sind die Ventilfehlerüberwachungsanforderungen Zustände, dass
das Kraftstoffeinspritzsystem 1 in einem deaktivierten
Einspritzmodus ist, bei dem die Einspritzvorrichtung 6 in
der geschlossenen Position ist, um keinen Kraftstoff in die Kraftmaschine
einzuspritzen, z. B. wenn der Zündschalter
der Kraftmaschine in der Aus-Position ist, und wenn der Mikrocomputer 8 die
Tatsache bestätigt
hat, dass die Druckreduziercharakteristik korrigiert wurde, wie
sie in der 4 dargestellt ist.
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Falls
eine Antwort NEIN erhalten wird, was bedeutet, dass die Ventilfehlerüberwachungsanforderungen
nicht erfüllt
sind, dann wird die Routine beendet. Falls alternativ eine Antwort
JA erhalten wird, dann schreitet die Routine zu einem Schritt 2,
bei dem ein Ist-Druckniveau in der Common-Rail 3 als ein
anfänglicher
Rail-Druck gemessen wird. Insbesondere überwacht der Mikrocomputer 8 eine
Abgabe des Rail-Drucksensors 17, und er bestimmt diesen
als den anfänglichen
Rail-Druck.
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Die
Routine schreitet zu einem Schritt 3, bei dem der Mikrocomputer 8 das
Befehlssignal durch die Druckreduzierventilantriebsvorrichtung 12 zum Betätigen oder
zum Öffnen
des Druckreduzierventiles 7 in einer ausgewählten Zeitperiode
(z. B. 200 ms) abgibt, um den Kraftstoff aus der Common-Rail 3 auszulassen.
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Die
Routine schreitet zu einem Schritt 4, bei dem bestimmt
wird, ob die Ventilöffnungsdauer
des Druckreduzierventiles 7, die bei dem Schritt 3 ausgewählt ist,
verstrichen ist oder nicht, d. h., ob das Druckreduzierventil 7 in
der ausgewählten
Zeitperiode geöffnet
wurde oder nicht.
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Falls
eine Antwort JA erhalten wird, dann schreitet die Routine zu einem
Schritt 5, bei dem ein Istniveau des Druckes in der Common-Rail 3 als
ein endgültiger
Rail-Druck gemessen wird. Insbesondere überwacht der Mikrocomputer 8 eine
Abgabe des Rail-Drucksensors 17,
und er bestimmt diesen als den endgültigen Rail-Druck.
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Die
Routine schreitet zu einem Schritt 6 weiter, bei dem eine
Differenz zwischen dem anfänglichen
Rail-Druck, der bei dem Schritt 2 hergeleitet wird, und
dem endgültigen
Rail-Druck, der bei dem Schritt 5 hergeleitet wird, d.
h. ein Abfall des Ist-Druckes
der Common-Rail 3, der aus der Betätigung des Druckreduzierventiles 7 resultiert,
als ein Ist-Rail-Druckabfall bestimmt wird.
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Die
Routine schreitet zu einem Schritt 7, bei dem der maximale
Druckabfall, der durch das Auslassen von Kraftstoff verursacht wird,
geschätzt
wird. Diese Schätzung
wird in dem Zustand durchgeführt, dass
die Durchsatzrate des aus der Common-Rail 3 durch das Druckreduzierventil 7 ausgelassenen Kraftstoffes
an der oberen Grenze des standardisierten Funktionsbereiches liegt.
Die obere Grenze ändert
sich üblicherweise
mit der selben Rate, wie dies durch die Linie in der Druckreduziercharakteristik
gemäß der 4 angegeben
ist, und zwar mit einer Änderung
des Ist-Niveaus des Druckes in der Common-Rail 3, und sie
kann unter Berücksichtigung
der Druckreduziercharakteristik auf der Grundlage des anfänglichen
Druckabfalles bestimmt werden, der bei dem Schritt 2 hergeleitet
wird.
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Die
Routine schreitet zu einem Schritt 8, bei dem der maximale
Druckabfall, der durch das Auslassen von Kraftstoff verursacht wird,
bei dem Zustand geschätzt
wird, dass die Durchsatzrate des Kraftstoffes, der aus der Einspritzvorrichtung 6 austritt,
an der oberen Grenze einer standardisierten Toleranz liegt. Die
obere Grenze der standardisierten Toleranz kann als Funktionen eines
Ist-Druckes in der Common-Rail 3 und der Drehzahl der Kraftmaschine
auf der Grundlage eines Kraftstoffgleichgewichtes zwischen einer
Eingabe und einer Abgabe des Kraftstoffes in und aus der Common-Rail 3 bei dem
Kraftstoffeinspritzsystem 1 berechnet werden. Insbesondere
kann die obere Grenze unter Verwendung einer Wechselwirkungsgleichung
hinsichtlich des Kraftstoffgleichgewichtes, des anfänglichen Rail-Druckes,
der Drehzahl der Kraftmaschine und der Temperatur des Kraftstoffes
mathematisch berechnet werden.
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Die
Routine schreitet zu einen Schritt 9, bei dem die Summe
des maximalen Druckabfalls, der durch das Auslassen von Kraftstoff
verursacht wird, und des maximalen Druckabfalls, der durch das Lecken
von Kraftstoff verursacht wird, als der Fehlerentscheidungsdruckabfall
bestimmt wird.
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Die
Routine schreitet zu einen Schritt 10, bei dem bestimmt
wird, ob der Ist-Rail-Druckabfall, der bei dem Schritt 6 hergeleitet
wird, größer oder
gleich dem Fehlerentscheidungsdruckabfall ist oder nicht, der bei
dem Schritt 9 hergeleitet wird. Falls eine Antwort NEIN
erhalten wird, was bedeutet, dass der Ist-Rail-Druckabfall niedriger
als der Fehlerentscheidungsdruckabfall ist, dann wird die Routine
beendet. Falls alternativ eine Antwort JA erhalten wird, dann schreitet
die Routine zu einen Schritt 11, bei dem bestimmt wird,
ob die Durchsatzrate des Kraftstoffes, der durch die Kraftstoffzuführungspumpe 5 zu
der Common-Rail 3 zugeführt
wird, einen Wert überschritten
hat oder nicht, der größer ist
als der Wert, wenn das Druckreduzierventil 7 bei dem Ventilschließvorgang
korrekt arbeitet. Diese Bestimmung ist ein zusätzlicher Zustand zum Bestimmen,
ob das Druckreduzierventil 7 bei dem Ventilschließvorgang eine
Fehlfunktion aufweist oder nicht.
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Insbesondere
kann bei dem Schritt 11 die Bestimmung dadurch durchgeführt werden,
dass der Pumpenbefehlswert, der in der Form des Pumpenantriebsstromes
zu der Kraftstoffzuführungspumpe 5 abzugeben
ist, mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird. Falls z.
B. das Einlassdosierventil 19 in einer normal geschlossenen
Bauart ausgeführt
ist, bei der das Einlassdosierventil 19 dann vollständig geschlossen
ist, wenn sein Solenoid entregt ist, dann kann bei dem Schritt 11 die
Antwort JA erhalten werden, wenn der Pumpenbefehlswert größer oder gleich
dem Schwellwert ist, d. h. wenn der Öffnungsgrad des Einlassdosierventils 19 größer als
der Schwellwert ist. Falls alternativ das Einlassdosierventil 19 in
einer normal offenen Bauart ausgeführt ist, bei der das Einlassdosierventil 19 dann
vollständig
geöffnet
ist, wenn sein Solenoid entregt ist, dann kann bei dem Schritt 11 die
Antwort JA erhalten werden, wenn der Pumpenbefehlswert kleiner oder gleich
dem Schwellwert ist, d. h. wenn der Öffnungsgrad des Einlassdosierventils 19 größer als
der Schwellwert ist.
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Die
Bestimmung bei dem Schritt 11 kann auch dadurch durchgeführt werden,
dass bestimmt wird, ob der Pumpenbefehlswert auf seinem Grenzwert
fixiert ist, oder wenn er sich um den Grenzwert ändert oder nicht. Falls z.
B. das Einlassdosierventil 19 in der normal geschlossenen
Bauart ausgeführt ist,
dann kann bei dem Schritt 11 die Antwort JA erhalten werden,
wenn der Pumpenbefehlswert an einem maximalen Wert fixiert ist oder
sich nahe dem maximalen Wert ändert,
der das vollständige Öffnen des
Einlassdosierventils 19 befiehlt. Falls alternativ das
Einlassdosierventil 19 in der normal offenen Bauart ausgeführt ist,
dann kann bei dem Schritt 11 die Antwort JA erhalten werden,
wenn der Pumpenbefehlswert an einem minimalen Wert fixiert wird
oder wenn er sich nahe dem minimalen Wert ändert, der das vollständige Öffnen des
Einlassdosierventils 19 befiehlt.
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Falls
bei dem Schritt 11 die Antwort JA erhalten wird, was bedeutet,
dass die Durchsatzrate des Kraftstoffes, der durch die Kraftstoffzuführungspumpe 5 zu
der Common-Rail 3 zugeführt
wird, ein unüblicher
Wert ist, dann schreitet die Routine zu einen Schritt 12.
Falls alternativ eine Antwort NEIN erhalten wird, dann wird die
Routine beendet.
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Bei
dem Schritt 12 wird bestimmt, ob ein Fehler bei dem Ventilschließvorgang
des Druckreduzierventils 7 aufgetreten ist oder nicht,
d. h. ob das Druckreduzierventil 7 korrekt geschlossen
ist oder nicht. Insbesondere gibt der Mikrocomputer 8 ein Testsignal
durch die Druckreduzierventilantriebsvorrichtung 12 zum Öffnen des
Druckreduzierventils 7 in einer kurzen Zeitlänge ab und überwacht,
ob ein resultierender Druckabfall in der Common-Rail 3 ein unübliches
Niveau aufweist oder nicht. Zum Beispiel gibt der Mikrocomputer 8 das
Testsignal ab, das eine Ventilöffnungsdauer
von 0 (0) angibt, dass das vollständige Schließen des
Druckreduzierventils 7 befiehlt, und er überwacht
das Vorhandensein eines Ist-Druckabfalls in der Common-Rail 3.
Falls der Ist-Druckabfall vorgefunden wird, dann bestimmt der Mikrocomputer 8,
dass das Druckreduzierventil 7 nicht vollständig geschlossen
ist, und dass ein Fehler bei dem Ventilschließbetrieb des Druckreduzierventils 7 aufgetreten
ist. Bei einem derartigen Ereignis wird bei dem Schritt 12 eine
Antwort JA erhalten. Die Routine schreitet zu einen Schritt 13,
bei dem der Mikrocomputer bestimmt, dass der Fehler bei dem Ventilschließbetrieb
des Druckreduzierventils 7 aufgetreten ist. Falls bei dem
Schritt 12 alternativ eine Antwort NEIN erhalten wird,
dann wird die Routine beendet.
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Wie
dies aus der vorstehenden Beschreibung offensichtlich ist, bestimmt
der Mikrocomputer 8 den maximalen Druckabfall, der durch
das Auslassen von Kraftstoff verursacht wird, der einen maximalen Ist-Druckabfall
in der Common-Rail 3 angibt, der nach dem Öffnen des
Druckreduzierventils 7 in einem Zustand auftritt, bei dem
die Durchsatzrate des Kraftstoffes, der durch das Druckreduzierventil 7 auszulassen
ist, an der oberen Grenze des standardisierten Funktionsbereichs
davon liegt. Wenn der Ist-Rail-Druckabfall,
der ein Druckabfall in der Common-Rail 3 ist, der durch
die Betätigung
des Druckreduzierventils 7 bei dem Druckreduziermodus verursacht
wird, den Fehlerentscheidungsdruckabfall überschreitet, der die Summe
des maximalen Druckabfalls, der durch das Auslassen von Kraftstoff
verursacht wird, und eines Druckabfalls ist, der durch einen anderen
Faktor verursacht wird, nämlich
ein Faktor außer
dem Öffnen
des Druckreduzierventils 7, dann bestimmt der Mikrocomputer 8,
dass der Fehler bei dem Ventilschließbetrieb des Druckreduzierventils 7 aufgetreten
ist.
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Falls
das Druckreduzierventil 7 beim Schließen einen Fehler aufweist,
falls nämlich
das Druckreduzierventil 7 fehlerhaft geöffnet wird, dann wird der Kraftstoff
aus der Common-Rail 3 ausgelassen, der eine größere Menge
aufweist, als wenn das Druckreduzierventil 7 den Kraftstoff
aus der Common-Rail 3 mit einer Durchsatzrate auslässt, die
größer oder gleich
der oberen Grenze des standardisierten Funktionsbereichs ist. Folglich beseitigt
die Verwendung der Summe des maximalen Druckabfalls, der durch das
Auslassen von Kraftstoff verursacht wird, und des Druckabfalls,
der durch einen anderen Faktor verursacht wird, als ein Entscheidungsstellwert
(d. h. der Fehlerentscheidungsdruckabfall) einen Fehler beim Bestimmen
des Auftreten eines Fehlers bei dem Ventilschließbetrieb des Druckreduzierventils 7.
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Der
Mikrocomputer 8 bestimmt als den Druckabfall, der durch
den anderen Faktor verursacht wird, den maximalen Druckabfall, der
durch das Lecken von Kraftstoff verursacht wird, der ein maximaler
Druckabfall innerhalb der Common-Rail 3 ist, der als ein
Lecken des Kraftstoffes aus der Einspritzvorrichtung 6 bei
jenem Zustand geschätzt
wird, dass die Durchsatzrate des Kraftstoffs, der aus der Einspritzvorrichtung 6 leckt,
an der oberen Grenze der standardisierten Toleranz liegt. Die Einspritzvorrichtung 6 ist
mit der Common-Rail 3 in Verbindung. Das Lecken von Kraftstoff
aus der Einspritzvorrichtung 6 ist somit ein Faktor, der
zu einem Druckabfall innerhalb der Common-Rail 3 resultiert. Die Verwendung
des maximalen Druckabfalls innerhalb der Common-Rail 3,
der als das Lecken von Kraftstoff aus der Einspritzvorrichtung 6 in
jenem Zustand geschätzt
wird, dass die Durchsatzrate des Kraftstoffes, der aus der Einspritzvorrichtung 6 leckt,
an der oberen Grenze der standardisierten Toleranz liegt, und zwar
als der Druckabfall, der durch den anderen Faktor verursacht wird,
minimiert einen Fehler beim Bestimmen des Auftretens eines Fehlers
bei dem Ventilfließbetrieb
des Druckreduzierventils 7.
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Die
Bestimmung des Fehlers bei dem Ventilschließbetrieb des Druckreduzierventils 7 gemäß der vorstehenden
Beschreibung wird dann durchgeführt, wenn
der Zündschalter
der Kraftmaschine in der Aus-Position ist. Wenn der Zündschalter
in der Aus-Position ist, dann wird die Einspritzvorrichtung 6 üblicherweise
nicht betätigt,
so dass keine Kraftstoffstrahlen erzeugt werden. Es ist somit möglich, einen
Druckabfall in der Common-Rail 3 aufgrund des Leckens von
Kraftstoff aus der Einspritzvorrichtung 6 genau zu lernen,
wodurch die Genauigkeit beim Bestimmen des Fehlers bei dem Betrieb
des Druckreduzierventils 7 verbessert wird.
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Der
maximale Kraftstoffdruckabfall, der durch das Lecken verursacht
wird, wie dies vorstehend beschrieben ist, ist ein maximaler Druckabfall
in der Common-Rail 3, der durch das statische Lecken auftritt,
dass das Lecken von Kraftstoff durch einen Zwischenraum zwischen
Gleitabschnitten der Einspritzvorrichtung 6 ist. Wenn der
Zündschalter
in der Aus-Position
ist, dann tritt üblicherweise
das statische Lecken auf, während
das dynamische Auslassen, dass das Auslassen des Kraftstoffes aus
der Staudruckkammer 31 zu dem Auslassanschluss 42 ist,
kaum bewirkt wird. Daher minimiert die Verwendung des statischen
Leckens beim Bestimmen des Fehlers beim Betrieb des Druckreduzierventils 7 einen
Fehler bei einer derartigen Bestimmung.
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Die
Ventilfehlerbestimmung gemäß der vorstehenden
Beschreibung wird durchgeführt,
nachdem die Druckreduziercharakteristik korrigiert wurde. Der Mikrocomputer 8 dient
zum Korrigieren der Druckreduziercharakteristik, um so eine Differenz zwischen
einem Ist-Druckabfall in der Common-Rail 3, der aus der
Betätigung
des Druckreduzierventils 7 resultiert, und einem Druckabfall
auszugleichen, der aus der Druckreduziercharakteristik geschätzt wird oder
mathematisch berechnet wird. Dadurch wird das Befehlssignal, das
zu dem Druckreduzierventil 7 abzugeben ist, an die Charakteristika
des Druckreduzierventils 7 korrekt aktualisiert oder angepasst,
wodurch ein Fehler beim Reduzieren des Drucks in der Common-Rail 3 beseitigt
wird und die Genauigkeit beim Bestimmen des maximalen Druckabfalls
verbessert wird, der durch das Auslassen verursacht wird.
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Alternativ
kann die Ventilfehlerbestimmung z. B. dann durchgeführt werden,
wenn die Einspritzvorrichtung 6 in einem Leer-Einspritzmodus
während einer
Verzögerung
des Fahrzeuges ist, um den Druck in der Common-Rail 3 zu
reduzieren. Das Kraftstoffeinspritzsystem 1 kann Leer-Einspritzungen
durchführen,
bei denen das Solenoidventil 22 der Einspritzvorrichtung 6 in
einer Zeitlänge
erregt wird, die kürzer
als eine Einspritzzeitverzögerung
zwischen einem Öffnen
der Staudruckkammer 31 durch die Betätigung des Solenoidventils 22 und
dem Öffnen
der Sprühlöcher 24 durch
Anheben des Nadelventils 25 ist, um den Kraftstoff aus
der Staudruckkammer 31 zu dem Auslassanschluss 42 auszulassen,
ohne dass das tatsächlich
Kraftstoff gesprüht
wird. In diesem Fall wird ein maximaler Druckabfall innerhalb der
Common-Rail 3, der aus den Leer-Einspritzungen resultiert
(d. h. das dynamische Auslassen, d. h. gemäß der vorstehenden Beschreibung
ein beabsichtigtes Auslassen des Kraftstoffes aus der Staudruckkammer 31,
was durch die Betätigung
des Solenoidventils 22 erreicht wird) vorzugsweise zu dem
maximalen Druckabfall addiert, der durch das Lecken von Kraftstoff
verursacht wird, wie er bei dem Schritt 8 in der 5 verwendet
wird.
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Nachdem
bei dem Schritt 10 in der 5 bestimmt
wurde, ob der Ist-Rail-Druckabfall, der bei dem Schritt 6 hergeleitet
wird, größer oder
gleich dem Fehlerscheidungsdruckabfall ist oder nicht, der bei dem
Schritt 9 hergeleitet wird, führt der Mikrocomputer 8 bei
dem Schritt 11 eine Bestimmung dessen durch, ob die Durchsatzrate
des Kraftstoffes, der durch die Kraftstoffzuführungspumpe 5 zu der
Common-Rail 3 zugeführt
wird, jene Durchsatzrate um einen vorgegebenen Betrag überschritten
hat oder nicht, bei der das Druckreduzierventil 7 korrekt arbeitet,
und ob bei dem Schritt 12 bestätigt wurde, dass ein Fehler
bei dem Ventilschließvorgang
des Druckreduzierventils 7 aufgetreten ist. Jedoch können beide
Betriebe der Schritte 11 und 12 alternativ zu
dem Schritt 1 hinzugefügt
werden oder weggelassen werden. Die Schritte 10 bis 12 können außerdem in
der Reihenfolge der Ausführung
geändert
werden.
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Es
wird das Druckreduzierventil 7 verwendet, das so gestaltet
ist, dass es zwischen der Ein- und Aus-Position geschaltet wird,
aber stattdessen kann irgendeine andere Bauart eines Druckreduzierventils
verwendet werden, das so gestaltet ist, dass es eine Ventilöffnung als
eine Funktion der Pulsdauer eines Steuerpulssignals variabel steuern
kann, dass ihm eingegeben wird. In diesem Fall kann die Ventilöffnung als
ein zusätzlicher
Parameter der Druckreduziercharakteristik verwendet werden.
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Der
Mikrocomputer 8 kann den Antriebsstrom direkt zu dem Druckreduzierventil 7 von
einer Stromversorgung zuführen,
um den Solenoid 51 ohne Verwendung der Druckreduzierventilantriebsvorrichtung 12 zu
erregen.
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Der
Mikrocomputer 8 bestimmt als den Ist-Druckabfall bei dem
Schritt 6 eine Differenz zwischen dem Druck in der Common-Rail,
der durch den Rail-Drucksensor 17 gemessen wird, und dem
Druck, der nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeitperiode gemessen
wird, aber er kann alternativ die Zeit messen, die zum Verringern
des Drucks in der Common-Rail 3 durch einen vorgegebenen
Betrag erforderlich ist und sie kann den Ist-Druckabfall als eine Funktion der gemessenen
Zeit bestimmen.
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Während die
vorliegende Erfindung hinsichtlich der bevorzugten Ausführungsbeispiele
offenbart ist, um ihr Verständnis
zu erleichtern, so ist offensichtlich, dass die Erfindung in vielen
Arten ausgeführt
werden kann, ohne dass das Prinzip der Erfindung verlassen wird.
Daher soll die Erfindung alle möglichen
Ausführungsbeispiele
und Abwandlungen der gezeigten Ausführungsbeispiele beinhalten,
die ausgeführt
werden können,
ohne dass der Umfang der Erfindung verlassen wird, der in den beigefügten Ansprüchen definiert
ist.
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Ein
Kraftstoffeinspritzsystem ist mit einem Druckreduzierventil für eine Common-Rail
ausgestattet, in der Kraftstoff mit einem ausgewählten Druck akkumuliert wird.
Das System dient zum Schätzen
eines maximalen Kraftstoffdruckabfalls, der durch ein Auslassen
von Kraftstoff verursacht wird, der ein maximaler Druckabfall innerhalb
der Common-Rail ist, der nach dem Öffnen des Druckreduzierventils
bei einem Zustand auftritt, bei dem eine Durchsatzrate des Kraftstoffes,
der durch das Druckreduzierventil auszulassen ist, an einer oberen
Grenze eines standardisierten Funktionsbereiches des Druckreduzierventils
liegt. Wenn ein Ist-Rail-Druckabfall, der ein Druckabfall innerhalb
der Common-Rail ist, der durch eine Betätigung des Druckreduzierventils
bei dem Druckreduziermodus erreicht wird, einen Fehlerentscheidungsdruckabfall überschreitet,
der die Summe des maximalen Druckabfalls, der durch das Auslassen
von Kraftstoff verursacht wird, und eines Druckabfalls ist, der
durch einen anderen Faktor verursacht wird, der aus einem Faktor
außer
dem Öffnen
des Druckreduzierventils geschätzt
wird, dann bestimmt die Steuervorrichtung, dass das Druckreduzierventil beim
Schließen
einen Fehler aufweist.