DE102006035394B4

DE102006035394B4 - Steuervorrichtung eines Druckspeicherkraftstoffsystems

Info

Publication number: DE102006035394B4
Application number: DE102006035394A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Aichi Majima
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-11-04
Filing date: 2006-11-03
Publication date: 2011-06-30
Anticipated expiration: 2026-11-04
Also published as: JP2007127080A; US7363918B2; FR2893087B1; DE102006035394A1; CN100451316C; JP4329084B2; CN1959090A; FR2893087A1; US20070101972A1

Abstract

Steuervorrichtung für ein Druckspeicherkraftstoffsystem mit einem Druckspeicher (20) zum Speichern von Kraftstoff unter einem dem Einspritzdruck entsprechenden hohen Druck, einer Kraftstoffzuführpumpe (11) zum Druckbeaufschlagen des in einem Kraftstofftank (10) befindlichen Kraftstoffs auf den hohen Druck und für das Zuleiten des Kraftstoffs mit Druck zu dem Druckspeicher und einem Kraftstoffeinspritzventil (23) zum Einspritzen des von dem Druckspeicher zu einem Verbrennungsmotor zugeführten Hochdruckkraftstoffs und zum Entweichenlassen eines Teil des Hochdruckkraftstoffs, wobei das Druckspeicherkraftstoffsystem den entweichenden Kraftstoff, der von dem Kraftstoffeinspritzventil entweicht, zu dem Kraftstofftank zurückführt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung Folgendes aufweist: eine Restmengen-Erfassungsvorrichtung (17, S106), die die Restmenge des in dem Kraftstofftank befindlichen Kraftstoffs erfasst; eine Wärmemengen-Begrenzungsvorrichtung (S108, S205–S212), die die Wärmemenge des von dem Kraftstoffeinspritzventil entweichenden Kraftstoffs basierend auf der Kraftstoffrestmenge begrenzt, die durch die Restmengen-Erfassungsvorrichtung erfasst wird, eine Ist-Entweichwärmemengen-Schätzvorrichtung (S201–S203), die die Ist-Entweichwärmemenge schätzt, die erzeugt wird, während der Kraftstoff...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für ein Druckspeicherkraftstoffsystem.
Ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem wird in der Praxis als ein Kraftstoffsystem eines Dieselverbrennungsmotors verwendet. Das Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem speichert Kraftstoff in einer Common-Rail bei einem hohen Druck, der dem Kraftstoffeinspritzdruck entspricht, und führt diesen gespeicherten Hochdruckkraftstoff dem Verbrennungsmotor durch ein Kraftstoffeinspritzventil zu. Bei dem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem verringert sich der Kraftstoffdruck in der Common-Rail, wenn das Kraftstoffeinspritzventil die Kraftstoffeinspritzung durchführt. Zu diesem Zeitpunkt führt die Kraftstoffzuführpumpe den Hochdruckkraftstoff der Common-Rail so zu, dass das Innere der Common-Rail bei einem vorbestimmten Hochdruckzustand gehalten wird.
Bei dem Hochdruckkraftstoffsystem, das die Common-Rail und desgleichen verwendet, gibt es die Möglichkeit, dass sich eine Kraftstofftemperatur gemäß einer Veränderung eines Verbrennungsmotorbetriebszustands und desgleichen erhöht. Es kann eine Fehlfunktion verursacht werden, wenn sich die Kraftstofftemperatur über eine für verschiedene Bauteile zulässige Temperatur erhöht. Daher sind Gegenmaßnahmen erforderlich. Allerdings ist das Hinzufügen einer Kühlvorrichtung zum Verhindern des Anstiegs der Kraftstofftemperatur nicht ratsam.
Stand der Technik
Es wurde eine Methode vorgeschlagen zum Erfassen der Kraftstofftemperatur und zur Verhinderung der Tatsache, dass die Kraftstofftemperatur einen vorbestimmten Wert überschreitet, indem die Kraftstoffeinspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils, die Abgabemenge der Kraftstoffzuführpumpe, der Kraftstoffdruck in der Common-Rail und dergleichen begrenzt wird, wie diese zum Beispiel in den Dokumenten JP 10-54267 A und DE 196 22 776 A1 beschrieben ist. Die Methode begrenzt die Kraftstoffeinspritzmenge, den Kraftstoffdruck oder dergleichen einfach basierend auf der Kraftstofftemperatur. Daher gibt es die Möglichkeit, dass die Kraftstoffeinspritzmenge begrenzt wird und das Drehmoment verringert wird, wenn ein hohes Drehmoment von einem Fahrer angefordert wird. In solch einem Fall kann die Anforderung des Fahrers nicht befriedigt werden, was die Fahrbarkeit eines Fahrzeugs verschlechtert.
Das Kraftstoffeinspritzventil verwendet einen Aufbau eines elektromagnetischen Zweiwegeventils oder eines elektromagnetischen Dreiwegeventils. Der Hochdruckkraftstoff wird gemäß einem Öffnungsvorgang und einem Schließvorgang des elektromagnetischen Zweiwegeventils oder des elektromagnetischen Dreiwegeventils zugeführt oder abgeben (d. h. er entweicht). Ein Ventilelement bewegt sich gemäß dem Entweichen (d. h. der Abgabe) des Hochdruckkraftstoffs. Somit wird die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt. Bei solch einem Aufbau gibt es die Möglichkeit, dass sich die Kraftstofftemperatur in der Entweichperiode des Hochdruckkraftstoffs schnell erhöht und dass das Kraftstoffeinspritzventil infolge des Anstiegs der Kraftstofftemperatur beschädigt wird.
In dem Dokument US 5 906 188 A ist ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem gezeigt, bei dem der durch eine Kraftstoffdruckkorrektureinrichtung korrigierte Kraftstoffdruck umso niedriger ist, je höher die durch die Kraftstofftemperaturerfassungseinrichtung erfasste Kraftstofftemperatur ist. Auf diese Weise fällt die Temperatur in dem Kraftstoffrückführkanal und ein Abfall der Maschinenleistung aufgrund eines Druckverlustes in der Sammelleitung wird verhindert.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung eines Druckspeicherkraftstoffsystems vorzusehen, das dazu in der Lage ist, die Bauteile wie beispielsweise ein Kraftstoffeinspritzventil zu schützen und eine Verringerung des Verbrennungsmotordrehmoments entgegen der Absicht eines Fahrers zu verhindern.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung führt ein Druckspeicherkraftstoffsystem Hochdruckkraftstoff mit Druck mit einer Kraftstoffzuführpumpe zu und speichert den Hochdruckkraftstoff in einem Druckspeicher. Ein Kraftstoffeinspritzventil spritzt den in dem Druckspeicher befindlichen Hochdruckkraftstoff in einen Verbrennungsmotor ein. Zu diesem Zeitpunkt lässt das Kraftstoffeinspritzventil einen Teil des Hochdruckkraftstoffs entweichen, der zu einem Kraftstofftank zurückgeführt wird. Bei diesem Aufbau wird von dem Hochdruckkraftstoff während des Entweichens von Kraftstoff an dem Kraftstoffeinspritzventil schnell Druck abgelassen. Dementsprechend erhöht sich die Temperatur des entweichenden Kraftstoffs schnell. Im Allgemeinen wird ein Zweiwegeventil oder ein Dreiwegeventil als das Kraftstoffeinspritzventil verwendet. Das Kraftstoffeinspritzventil lässt den Hochdruckkraftstoff durch eine Betätigung eines Steuerabschnitts für den entweichenden Kraftstoff entweichen, der durch das Zweiwegeventil oder das Dreiwegeventil vorgesehen ist. Das Kraftstoffeinspritzventil betätigt ein Ventilelement so, dass der Kraftstoff gemäß dem Entweichen von Kraftstoff eingespritzt wird.
Das Druckspeicherkraftstoffsystem gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung erfasst eine in dem Kraftstofftank befindliche Kraftstoffrestmenge und begrenzt die Wärmemenge des an dem Kraftstoffeinspritzventil entweichenden Kraftstoffs basierend auf der erfassten Kraftstoffrestmenge. Die Wärmemenge des entweichenden Kraftstoffs sollte vorzugsweise kleiner eingestellt werden, wenn sich die Kraftstoffrestmenge verringert. Während des Betriebs des Verbrennungsmotors erhöht sich die Kraftstofftemperatur gemäß dem Entweichen von Kraftstoff in dem Kraftstoffeinspritzventil und der Kraftstoff, dessen Temperatur erhöht ist, wird zu dem Kraftstofftank zurückgeführt. Der Kraftstoff wird erneut mit Druck zu dem Druckspeicher durch die Kraftstoffzuführpumpe geleitet und wird dem Kraftstoffeinspritzventil erneut zugeführt. In diesem Fall erhöht sich die Kraftstofftemperatur in dem Gesamtsystem (zum Beispiel die Kraftstofftemperatur in dem Kraftstofftank) infolge der Zirkulation des Kraftstoffs. Es wird angenommen, dass sich die Anstiegsrate der Kraftstofftemperatur gemäß der in dem Kraftstofftank befindlichen Kraftstoffrestmenge verändert. Es wird angenommen, dass die Anstiegsrate der Kraftstofftemperatur in dem Gesamtsystem relativ klein ist, wenn die in dem Kraftstofftank befindliche Kraftstoffrestmenge groß ist. Es wird angenommen, dass die Anstiegsrate der Kraftstofftemperatur in dem Gesamtsystem relativ groß ist, wenn die in dem Kraftstofftank befindliche Kraftstoffrestmenge klein ist. Wenn die Kraftstofftemperatur in dem Gesamtsystem niedrig ist, kann selbst dann, wenn die Kraftstofftemperatur während des Entweichens von Kraftstoff schnell ansteigt, nur ein kleines Problem verursacht werden. Wenn die Kraftstofftemperatur in dem Gesamtsystem hoch ist, kann das Problem verursacht werden, dass ein übermäßiger Anstieg der Kraftstofftemperatur über die zulässige Temperaturgrenze des Kraftstoffeinspritzventils hinaus durch den schnellen Anstieg der Kraftstofftemperatur während des Entweichens von Kraftstoff verursacht wird.
Gemäß diesem Aspekt der Erfindung wird die Wärmemenge des entweichenden Kraftstoffs gemäß der in dem Kraftstofftank befindlichen Kraftstoffrestmenge begrenzt. Dementsprechend kann die Kraftstofftemperatur in dem Gesamtsystem auf eine relativ niedrige Temperatur gebracht werden, wenn die Kraftstoffrestmenge zum Beispiel klein ist. In diesem Fall kann die Kraftstofftemperatur unter Berücksichtigung des Temperaturanstiegs infolge des Entweichens von Kraftstoff in dem Kraftstoffeinspritzventil geeignet gehandhabt werden. Somit kann das Problem verhindert werden, dass die Kraftstoffeinspritzmenge, der Kraftstoffdruck oder desgleichen einfach basierend auf der Kraftstofftemperatur begrenzt ist, so dass das hohe Drehmoment, das von dem Fahrer angefordert wird, nicht erzielt werden kann. Somit kann eine Verringerung des Verbrennungsmotordrehmoments entgegen der Absicht des Fahrers verhindert werden, während die Bauteile wie beispielsweise das Kraftstoffeinspritzventil geschützt werden.
Die Merkmale und Vorteile der Ausführungsbeispiele sowie die Betriebsweise und die Funktion der zugehörigen Teile sind aus der folgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den Zeichnungen ersichtlich, die allesamt einen Teil dieser Anmeldung bilden.
Kurze Beschreibung der Abbildungen der Zeichnungen
1 zeigt eine Darstellung, die ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 zeigt eine Schnittansicht, die eine Einspritzvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 zeigt;
3 zeigt ein Flussdiagramm, das die Einstellwertberechnung eines Ziel-Leitungsdrucks gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 zeigt;
4 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Leitungsdruck-Begrenzungsberechnung gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 zeigt,
5 zeigt eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Gaspedalposition und einem Zieldrehmoment gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 zeigt;
6 zeigt eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Ist-Leitungsdruck und dem Entweichtemperaturanstieg gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 zeigt;
7 zeigt eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Kraftstoffrestmenge und einer Ziel-Entweichwärmemenge gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 zeigt;
8 zeigt eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Verbrennungsmotordrehzahl und einem Leitungsdruck-Verringerungsbetrag gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 zeigt;
9 zeigt eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Ziel-Entweichwärmemenge und einem zweiten Begrenzungsleitungsdruck gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 zeigt;
10A und 10B zeigen Ablaufdiagramme, die die Leitungsdrucksteuerung zeigen, bei der die Leitungsdruckbegrenzung gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 angewendet ist;
11 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Leitungsdruck-Begrenzungsberechnung eines abgewandelten Beispiels des Ausführungsbeispiels der 1 zeigt; und
12 zeigt eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem dritten Begrenzungsleitungsdruck und einer Temperaturdifferenz zwischen der Kraftstofftemperatur und einem oberen Grenzwert der Kraftstofftemperatur des abgewandelten Beispiels des Ausführungsbeispiels der 1 zeigt.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die vorliegende Erfindung als ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem eines Dieselverbrennungsmotors eines Fahrzeugs ausgeführt.
1 ist eine Darstellung des Aufbaus, die ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem zeigt. Wie dies in der 1 gezeigt ist, ist ein Kraftstofftank 10 mit einer Kraftstoffpumpe 11 durch eine Kraftstoffleitung 12 verbunden. Die Kraftstoffpumpe 11 wird durch die Drehung eines Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) so angetrieben, dass sie wiederholt ein Ansaugen und ein Abgeben des Kraftstoffs durchführt. Ein Kraftstofffilter 13 ist in der Kraftstoffleitung 12 vorgesehen. Ein elektromagnetisches Ansaugsteuerventil (SCV) 14 ist in einem Kraftstoffansaugabschnitt der Kraftstoffpumpe 11 vorgesehen. Der von dem Kraftstofftank 10 angesaugte Niederdruckkraftstoff wird durch das Ansaugsteuerventil 14 in eine Kraftstoff-Druckbeaufschlagungskammer der Pumpe 11 gesaugt. In der Kraftstoffpumpe 11 bewegt sich ein Kolben synchron zu der Drehung des Verbrennungsmotors so hin und her, dass der in der Kraftstoff-Druckbeaufschlagungskammer befindliche Kraftstoff mit einem hohen Druck beaufschlagt wird und der Hochdruckkraftstoff abgegeben wird. Die Kraftstoffpumpe 11 ist mit einem Kraftstofftemperatursensor 16 zum Erfassen der in der Kraftstoffpumpe 11 vorherrschenden Kraftstofftemperatur TF versehen. Der Kraftstofftank 10 ist mit einem Restmengensensor 17 zum Erfassen einer Restmenge RQ des in dem Kraftstofftank 10 befindlichen Kraftstoffs versehen.
Die Kraftstoffpumpe 11 ist mit einer Common-Rail 20 durch eine Kraftstoffabgabeleitung 18 verbunden. Der von der Kraftstoffpumpe 11 abgegebene Hochdruckkraftstoff wird der Common-Rail 20 durch die Kraftstoffabgabeleitung 18 laufend zugeführt. Somit wird der in der Common-Rail 20 befindliche Kraftstoff in einem Hochdruckzustand gehalten. Die Common-Rail 20 ist mit einem Kraftstoffdrucksensor 21 zum Erfassen des in der Common-Rail 20 vorherrschenden Kraftstoffdrucks versehen (Ist-Leitungsdruck P). Alternativ dazu kann der Kraftstoffdruck P basierend auf dem Verbrennungsmotorbetriebszustand geschätzt werden.
Elektromagnetische Einspritzvorrichtungen 23 sind jeweils in den Zylindern des Verbrennungsmotors vorgesehen. Der Hochdruckkraftstoff wird den Einspritzvorrichtungen 23 durch Hochdruckkraftstoffleitungen 24 zugeführt. Die Einspritzvorrichtung 23 wird so angetrieben, dass sie den Kraftstoff in jeden Zylinder des Verbrennungsmotors einspritzt und ihn diesem zuführt. Ein Teil des der Einspritzvorrichtung 23 zugeführten Kraftstoffs wird durch eine Rückführleitung 25 zu dem Kraftstofftank 10 zurückgeführt.
Im Folgenden ist ein Aufbau der Einspritzvorrichtung 23 unter Bezugnahme auf 2 kurz erklärt. Wie dies in der 2 gezeigt ist, besitzt die Einspritzvorrichtung 23 einen Einspritzvorrichtungshauptkörper 31 und einen elektromagnetischen Antriebsabschnitt 32, der durch ein elektromagnetisches Zweiwegeventil vorgesehen ist. In dem Einspritzvorrichtungshauptkörper 31 sind eine Einspritznadel 34 und ein Steuerkolben 35 gleitfähig in einem Körper 33 aufgenommen. Der Hochdruckkraftstoff wird durch die Hochdruckkraftstoffleitung 24 und einen Hochdruckkraftstoffkanal 38 in eine Kraftstoffsumpfkammer 36, die an einer spitzen Endseite der Einspritznadel 34 ausgebildet ist, und eine Drucksteuerkammer 37 eingeführt, die an einer Rückseite (obere Seite in der 2) des Steuerkolbens 35 ausgebildet ist. Bei diesem Aufbau bewegen sich die Einspritznadel 34 und der Steuerkolben 35 gemäß einem Verhältnis zwischen dem Druck in der Drucksteuerkammer 37 (Kraft nach unten), dem Druck in der Kraftstoffsumpfkammer 36 (Kraft nach oben) und einer Vorspannkraft einer Feder 39, die die Einspritznadel 34 nach unten vorspannt.
Die Drucksteuerkammer 37 ist mit einer Niederdruckkraftstoffkammer 42 durch eine Öffnung 41 verbunden. Der entweichende Kraftstoff, der aus der Kraftstoffsumpfkammer 36 oder der Drucksteuerkammer 37 entweicht, wird durch den Entweichkanal 43 in die Niederdruckkraftstoffkammer 42 eingeführt. Die Niederdruckkraftstoffkammer 42 ist mit einem Ventilelement 45 für das Öffnen und das Schließen der Öffnung 41 versehen. Das Ventilelement 45 ist normalerweise durch eine Feder 46 in eine Richtung zum Schließen der Öffnung vorgespannt. Wenn ein elektromagnetisches Solenoid 47 des elektromagnetischen Antriebsabschnitts 32 entregt ist, blockiert das Ventilelement 45 die Öffnung. Wenn das elektromagnetische Solenoid 47 durch ein Erregungssignal erregt wird, das von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 50 übertragen wird, bewegt sich das Ventilelement 45 in der 2 so nach oben, dass es die Öffnung öffnet. Somit steht die Drucksteuerkammer 37 mit der Niederdruckkraftstoffkammer 42 in Verbindung. Die Niederdruckkraftstoffkammer 42 ist mit einem Kraftstoffrückführkanal 48 verbunden, der mit der Rückführleitung 25 verbunden ist.
Bei diesem Aufbau ist, wenn das elektromagnetische Solenoid 47 entregt ist, das Ventilelement 45 in einer Ventilschließposition (Position zum Blockieren der Öffnung 41) positioniert. Dementsprechend wird der Innenraum der Drucksteuerkammer 37 in einem Hochdruckzustand gehalten. Somit blockiert, wie dies in der 2 gezeigt ist, die Einspritznadel 34 ein Einspritzloch 49 an dem Endstückende. In diesem Zustand wird kein Einspritzen von Kraftstoff durchgeführt. Wenn das elektromagnetische Solenoid 47 erregt wird, bewegt sich das Ventilelement 45 zu einer Ventilöffnungsposition (Position für das Öffnen der Öffnung 41) und der in der Drucksteuerkammer 37 befindliche Hochdruckkraftstoff strömt in die Niederdruckkraftstoffkammer 42 durch die Öffnung 41. Zu diesem Zeitpunkt verringert sich der in der Drucksteuerkammer 37 vorherrschende Druck schnell. Dementsprechend bewegt sich die Einspritznadel 34 nach oben. Somit öffnet sich das Einspritzloch 49 an dem Ende des Endstücks und die Kraftstoffeinspritzung wird durchgeführt. Der Kraftstoff, der in die Niederdruckkammer 42 strömt, wird durch den Kraftstoffrückführkanal 48 und die Rückführleitung 25 in den Kraftstofftank 10 abgegeben (entweicht).
Anstelle der Einspritzvorrichtung mit dem Zweiwegeventil, bei dem der elektromagnetische Antriebsabschnitt 32 durch das elektromagnetische Zweiwegeventil vorgesehen ist, kann eine Einspritzvorrichtung mit einem Dreiwegeventil als die Einspritzvorrichtung 23 verwendet werden, die einen elektromagnetischen Antriebsabschnitt besitzt, der durch ein elektromagnetisches Dreiwegeventil vorgesehen ist.
Wie dies in der 1 gezeigt ist, ist die Common-Rail 20 mit einem mechanischen (oder elektromechanischen) Druckverringerungsventil 27 versehen, das geöffnet wird, wenn sich der Common-Rail-Druck P übermäßig erhöht. Somit wird der Hochdruckkraftstoff durch die Rückführleitung 25 so zu dem Kraftstofftank 10 zurückgeführt, dass der Common-Rail-Druck P verringert wird.
Die ECU 50 ist eine elektronische Steuereinheit mit einem Mikrocomputer eines bekannten Aufbaus bestehend aus einer CPU, einem ROM, einem RAM, einem EEPROM und desgleichen. Die Erfassungssignale werden nacheinander in die ECU 50 von zahlreichen Sensoren wie beispielsweise dem Kraftstofftemperatursensor 16, dem Restmengensensor 17, dem Kraftstoffdrucksensor 21, einem Drehzahlsensor 51 zum Erfassen der Drehzahl NE des Verbrennungsmotors, einem Kühlmitteltemperatursensor 52 zum Erfassen der Temperatur TW eines Verbrennungsmotorkühlmittels, einem Ansaugtemperatursensor 53 zum Erfassen der Temperatur TI der Ansaugluft, und einem Gaspedalsensor 54 zum Erfassen eines Gaspedalbetätigungsbetrags ACCP, der durch einen Fahrer vorgesehen wird, eingegeben. Die ECU 50 bestimmt die optimale Kraftstoffeinspritzmenge und den optimalen Einspritzzeitpunkt basierend auf Verbrennungsmotorbetriebsinformationen wie beispielsweise der Verbrennungsmotordrehzahl NE und dem Gaspedalbetätigungsbetrag ACCP. Die ECU 50 gibt ein Einspritzsteuersignal an die Einspritzvorrichtung 23 gemäß der Kraftstoffeinspritzmenge und dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt aus. Somit wird die Kraftstoffeinspritzung von der Einspritzvorrichtung 23 in eine Verbrennungskammer jedes Zylinders gesteuert.
Die ECU 50 berechnet einen Zielwert Pt des Common-Rail-Drucks P (Einspritzdruck) basierend auf der derzeitigen Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Kraftstoffeinspritzmenge und regelt die Kraftstoffabgabemenge der Kraftstoffpumpe 11 so, dass sich der Ist-Leitungsdruck P dem Ziel-Leitungsdruck Pt angleicht. In der Praxis wird eine Ziel-Abgabemenge der Kraftstoffpumpe 11 basierend auf einer Abweichung zwischen dem Ist-Leitungsdruck P und dem Ziel-Leitungsdruck Pt bestimmt und der Öffnungsgrad des Ansaugsteuerventils 14 wird gemäß der Ziel-Abgabemenge gesteuert. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Befehlsstromstärkewert (Antriebsstromstärke) von einem elektromagnetischen Solenoid des Ansaugsteuerventils 14 gesteuert. Somit wird der Öffnungsgrad des Ansaugsteuerventils 14 vergrößert oder verkleinert und die Kraftstoffabgabemenge der Kraftstoffpumpe 11 wird geregelt.
Bei diesem Common-Rail-System entweicht, wenn die Einspritzvorrichtung 23 die Kraftstoffeinspritzung durchführt, der Hochdruckkraftstoff durch den elektromagnetischen Antriebsabschnitt 32, der in der Einspritzrichtung 23 vorgesehen ist, zu einer Niederdruckseite. Es wird angenommen, dass die Temperatur des entweichenden Kraftstoffs stark ansteigt, da der Hochdruckkraftstoff infolge des Entweichens von Kraftstoff schnell druckentlastet wird. Insbesondere wird angenommen, dass sich der Temperaturanstieg aufgrund des Entweichens von Kraftstoff vergrößert, wenn sich der Leitungsdruck P erhöht. Wenn sich die Temperatur des entweichenden Kraftstoffs über einen wärmebeständigen Zustand der Einspritzvorrichtung 23 hinaus erhöht, kann eine Fehlfunktion der Einspritzvorrichtung 23 verursacht werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen Common-Rail-System strömt der Kraftstoff, der als der entweichender Kraftstoff zu dem Kraftstofftank 10 zurückgeführt wird, von der Kraftstoffpumpe 11 zu der Common-Rail 20 und dann zu der Einspritzvorrichtung 23. Die Wiederholung dieser Zirkulation erhöht allmählich die Kraftstofftemperatur in dem Gesamtsystem. Dies kann die Möglichkeit des Anstiegs der Kraftstofftemperatur aufgrund des Entweichens von Kraftstoff über den wärmebeständigen Zustand der Einspritzvorrichtung 23 hinaus entstehen lassen.
Es wird angenommen, dass sich die Anstiegsrate der Kraftstofftemperatur in dem Gesamtsystem gemäß der Restmenge RQ des in dem Kraftstofftank 10 befindlichen Kraftstoffs verändert. Es wird angenommen, dass die Anstiegsrate der Kraftstofftemperatur in dem Gesamtsystem relativ klein ist, wenn die Restmenge RQ des in dem Kraftstofftank 10 befindlichen Kraftstoffs groß ist. Es wird angenommen, dass die Anstiegsrate der Kraftstofftemperatur in dem Gesamtsystem relativ groß ist, wenn die Restmenge RQ des in dem Kraftstofftank 10 befindlichen Kraftstoffs klein ist. Wenn die Kraftstofftemperatur in dem Gesamtsystem niedrig ist, ist das Problem sogar dann nicht so signifikant, wenn die Kraftstofftemperatur während des Entweichens von Kraftstoff schnell ansteigt. Wenn die Kraftstofftemperatur in dem Gesamtsystem hoch ist, kann die Kraftstofftemperatur eine Bemessungs-Temperaturgrenze (zulässige Temperaturgrenze) der Einspritzvorrichtung 23 infolge des schnellen Anstiegs der Kraftstofftemperatur aufgrund des Entweichens von Kraftstoff überschreiten.
Daher wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Wärmemenge des entweichenden Kraftstoffs der Einspritzvorrichtung 23 basierend auf der Restmenge RQ des in dem Kraftstofftank 10 befindlichen Kraftstoffs begrenzt. Durch die Wärmemengenbegrenzung wird der Anstieg der Kraftstofftemperatur in dem Gesamtsystem verhindert.
Im Folgenden ist ein Berechnungsvorgang der Kraftstofftemperaturanstiegsbegrenzung, die durch die ECU 50 ausgeführt wird, im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen inklusive eines Flussdiagramms erklärt. Die 3 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang zum Einstellen des Ziel-Leitungsdrucks Pt zeigt. Die ECU 50 führt den in der 3 gezeigten Vorgang in einem vorbestimmten Zeitzyklus wiederholt aus. Insbesondere beinhaltet der Vorgang den Vorgang der Begrenzung des Kraftstofftemperaturanstiegs. Eine Druckverringerungskorrektur des Ziel-Leitungsdrucks Pt wird so durchgeführt, dass der Temperaturanstieg aufgrund des Entweichens von Kraftstoff der Einspritzvorrichtung 23 begrenzt wird.
Bei dem in der 3 gezeigten Flussdiagramm werden bei einem Schritt S101 zuerst zahlreiche Parameter eingelesen, die den Verbrennungsmotorbetriebszustand kennzeichnen. In diesem Fall werden die Verbrennungsmotordrehzahl NE, die Kraftstoffeinspritzmenge, die Gaspedalposition ACCP, der Ist-Leitungsdruck P, die Verbrennungsmotor-Kühlmitteltemperatur TW, die Ansaugtemperatur TI und desgleichen eingelesen. Dann wird bei den Schritten S102 bis S105 das angeforderte Drehmoment TRr, das durch den Fahrer gefordert wird, basierend auf der Gaspedalposition ACCP und desgleichen berechnet.
Bei dem Schritt S102 wird das derzeitige Drehmoment TR in Bezug auf eine Zuordnung und desgleichen unter Verwendung der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Kraftstoffeinspritzmenge als hauptsächliche Berechnungsfaktoren berechnet. Bei dem Schritt S103 wird das Zieldrehmoment TRt basierend auf der Gaspedalposition ACCP berechnet. Zum Beispiel wird das Zieldrehmoment TRt unter Verwendung einer in der 5 gezeigten Beziehung berechnet. Wenn das momentane Drehmoment TR berechnet wird, sollte eine Korrektur vorzugsweise basierend auf einer Aufladedruckinformation eines Turboladers oder eines EGR-Verhältnisses (Abgasrückführ-Verhältnis) einer EGR-Vorrichtung berechnet werden. Wenn das Zieldrehmoment TRt berechnet wird, sollte eine Korrektur vorzugsweise basierend auf einem Veränderungsbetrag der Gaspedalposition ACCP durchgeführt werden.
Dann wird bei dem Schritt S104 eine glättende Berechnung des Zieldrehmoments TRt durchgeführt, das bei dem Schritt S103 berechnet wurde, so dass ein geglättetes Zieldrehmoment TRt' berechnet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die glättende Berechnung mit einer Filtervorrichtung wie beispielsweise ein Verzögerungsfilter erster Ordnung oder einem Verzögerungsfilter zweiter Ordnung durchgeführt. Bei dem Schritt S105 wird das angeforderte Drehmoment TRr berechnet, indem das momentane Drehmoments TR von dem geglätteten Zieldrehmoment TRt' subtrahiert wird.
Dann wird bei dem Schritt S106 ein Kraftstoffzustandsparameter berechnet, der sich auf den in dem Kraftstofftank 10 befindlichen Kraftstoff bezieht. Zum Beispiel wird die Restmenge RQ des in dem Kraftstofftank 10 befindlichen Kraftstoffs basierend auf dem Erfassungssignal des Restmengensensors 17, und die in dem Kraftstofftank 10 vorherrschende Kraftstofftemperatur wird basierend auf dem Erfassungssignal des Kraftstofftemperatursensors 16 berechnet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Kraftstofftemperatursensor 16 in der Kraftstoffpumpe 11 so vorgesehen, dass er die in der Kraftstoffpumpe 11 vorherrschende Kraftstofftemperatur TF erfasst. Die in dem Kraftstofftank 10 vorherrschende Kraftstofftemperatur korreliert mit der in der Kraftstoffpumpe 11 vorherrschenden Kraftstofftemperatur TF. Daher kann die in dem Kraftstofftank 10 vorherrschende Kraftstofftemperatur aus dem Erfassungssignal des Kraftstofftemperatursensors 16 berechnet werden.
Dann wird bei dem Schritt S107 ein Basiswert Ptb des Ziel-Leitungsdrucks Pt basierend auf der Verbrennungsmotordrehzahl NE und dem angeforderten Drehmoment TRr unter Verwendung eines vorbestimmten Ziel-Leitungsdruckgraphen berechnet. Dann wird bei dem Schritt S108 ein Leitungsdruck-Begrenzungsvorgang so ausgeführt, dass der Ziel-Leitungsdruck PT eingestellt wird.
Im Folgenden ist der Leitungsdruck-Begrenzungsvorgang in Bezugnahme auf ein in der 4 gezeigtes Flussdiagramm erklärt.
Bei den Schritten S201 bis S203 des in der 4 gezeigten Flussdiagramms wird die Wärmemenge des entweichenden Kraftstoffs der Einspritzvorrichtung 23 (Ist-Entweichwärmemenge LH) geschätzt. Genauer gesagt wird bei dem Schritt S201 ein Anstieg der Kraftstofftemperatur (Entweichtemperaturanstieg LTi), der das Entweichen von Kraftstoff bei der Einspritzvorrichtung 23 begleitet, unter Verwendung des Ist-Leitungsdrucks P berechnet, der basierend auf dem Erfassungssignal des Kraftstoffdrucksensors 21 als einem Parameter berechnet wird. Zum Beispiel wird der Entweichtemperaturanstieg LTi unter Verwendung einer in der 6 gezeigten Beziehung berechnet. Gemäß der 6 wird ein höherer Entweichtemperaturanstieg LTi berechnet, wenn der Ist-Leitungsdruck P ansteigt.
Bei dem Schritt S202 wird der Entweichtemperaturanstieg LTi gemäß den zahlreichen Betriebszuständen korrigiert. Zum Beispiel werden die Verbrennungsmotordrehzahl NE, die Kraftstofftemperatur TF, die Kraftstoffeinspritzmenge, die Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur TW und die Ansaugtemperatur Ti als Korrekturparameter verwendet, und Korrekturfaktoren der entsprechenden Korrekturparameter werden berechnet. Dann wird der Entweichtemperaturanstieg LTi durch ein Multiplizieren des Entweichtemperaturanstieg LTi mit den Korrekturfaktoren korrigiert.
Bei dem Schritt S203 wird die Ist-Entweichwärmemenge LH basierend auf dem berechneten Entweichtemperaturanstieg LTi (korrigierten Entweichtemperaturanstieg LTi), der momentanen Kraftstofftemperatur TF und der momentanen Entweichkraftstoffmenge LQ basierend auf einer folgenden Gleichung: LH = (LTi + TF) × LQ berechnet. Die Entweichkraftstoffmenge LQ hängt von der Kraftstoffeinspritzmenge ab. Daher wird die entweichende Kraftstoffmenge LQ unter Verwendung der momentanen Kraftstoffeinspritzmenge als einem Parmameter berechnet.
Dann wird bei dem Schritt S204 eine Ziel-Entweichwärmemenge LHt basierend auf der Restmenge RQ des in dem Kraftstofftank 10 befindlichen Kraftstoffs berechnet. Zum Beispiel wird die Ziel-Entweichwärmemenge LHt unter Verwendung einer in der 7 gezeigten Beziehung berechnet. Gemäß der 7 wird eine größere Ziel-Entweichwärmemenge LHt berechnet, wenn die Kraftstoffrestmenge RQ ansteigt. Die Ziel-Entweichwärmemenge LHt entspricht einer zulässigen Wärmemenge (momentan zulässige Wärmemenge des entweichenden Kraftstoffs).
Bei dem Schritt S205 wird bestimmt, ob die Ist-Entweichwärmemenge LH „gleich wie oder größer als” die Ziel-Entweichwärmemenge LHt ist. Falls die Antwort auf den Schritt S205 NEIN ist, geht der Prozess weiter zu dem Schritt S206. Bei dem Schritt S206 wird der Basiswert Ptb des bei dem Schritt S107 der 3 berechneten Ziel-Leitungsdrucks Pt als der Ziel-Leitungsdruck Pt eingestellt. In diesem Fall wird die Begrenzung des Leitungsdrucks P zum Reduzieren der Temperatur des entweichenden Kraftstoffs nicht durchgeführt.
Wenn die Antwort auf den Schritt S205 JA ist, geht der Prozess weiter zu dem Schritt S207. Bei dem Schritt S207 wird ein Leitungsdruck-Verringerungsbetrag Pr in einem Bereich berechnet, der dem momentanen angeforderten Drehmoment TRr genügt. Dann wird bei dem Schritt S208 ein erster Begrenzungsleitungsdruck KT1 durch ein Ausführen einer Korrektur für die Verringerung des Basiswerts Ptb des Ziel-Leitungsdrucks Pt mit dem Leitungsdruck-Verringerungsbetrag Pr basierend auf der folgenden Gleichung berechnet: KT1 = Ptb – Pr. Der Leitungsdruck-Verringerungsbetrag Pr wird zum Beispiel unter Verwendung einer in der 8 gezeigten Beziehung berechnet. Gemäß der 8 wird ein höherer Leitungsdruck-Verringerungsbetrag Pr berechnet, wenn sich die Verbrennungsmotordrehzahl NE erhöht. Alternativ dazu kann der Leitungsdruck-Verringerungsbetrag Pr ein fixer Wert sein.
Der Basiswert Ptb des Ziel-Leitungsdrucks Pt wird basierend auf der Verbrennungsmotordrehzahl NE und dem angeforderten Drehmoment TRr unter Verwendung einer Datenzuordnung berechnet, wie dies vorstehend beschrieben ist. Die Datenzuordnung besitzt eine gewisse Toleranz in Bezug auf das angeforderte Drehmoment TRr. Daher kann das angeforderte Drehmoment TRr sogar dann erreicht werden, wenn die Verringerungskorrektur des Ziel-Leitungsdrucks Pt unter Verwendung des Leitungsdruck-Verringerungsbetrags Pr durchgeführt wird.
Dann wird bei dem Schritt S209 ein zweiter Begrenzungsleitungsdruck KT2 basierend auf der Ziel-Entweichwärmemenge LHt berechnet. Der zweite Begrenzungsleitungsdruck KT2 wird zum Beispiel unter Verwendung einer in der 9 gezeigten Beziehung berechnet. Gemäß der 9 wird ein größerer zweiter Begrenzungsleitungsdruck KT2 berechnet, wenn sich die Ziel-Entweichwärmemenge LHt erhöht. Die Ziel-Entweichwärmemenge LHt wird unter Verwendung der Restmenge RQ des in dem Kraftstofftank 10 befindlichen Kraftstoffs als dem Parameter errechnet. Der zweite Begrenzungsleitungsdruck KT2 kann auch basierend auf der Restmenge RQ des Kraftstoffs berechnet werden.
Bei dem Schritt S210 wird bestimmt, ob der erste Begrenzungsleitungsdruck KT1 „gleich wie oder geringer als” der zweite Begrenzungsleitungsdruck KT2 ist. Wenn die Antwort auf den Schritt S210 JA ist, geht der Prozess weiter zu dem Schritt S211. Bei dem Schritt S211 wird der erste Begrenzungsleitungsdruck KT1 als der Ziel-Leitungsdruck Pt eingestellt. Wenn die Antwort auf den Schritt S210 NEIN ist, geht der Prozess weiter zu dem Schritt S212. Bei dem Schritt S212 wird der zweite Begrenzungsleitungsdruck KT2 als der Ziel-Leitungsdruck Pt eingestellt.
Im Folgenden ist die Leitungsdrucksteuerung, die von der vorstehend beschriebenen Leitungsdruckbegrenzung begleitet wird, im Detail unter Bezugnahme auf die Zeitablaufdiagramme erklärt, die in den 10A und 10B gezeigt sind. Die 10A zeigt ein Beispiel, bei dem die Restmenge RQ des in dem Kraftstofftank 10 befindlichen Kraftstoffs relativ groß ist. Die 10B zeigt ein Beispiel, bei dem die Restmenge RQ des in dem Kraftstofftank 10 befindlichen Kraftstoffs relativ klein ist. Bei den in den 10A und 10B gezeigten Beispielen wird angenommen, dass die Kraftstofftemperatur (Kraftstofftemperatur TF in der Pumpe 11) in Folge der Wärmeabstrahlung des Verbrennungsmotors ansteigt. Dementsprechend steigt die Ist-Entweichwärmemenge LH in den in den 10A und 10B gezeigten Fällen an. In beiden Beispielen wird angenommen, dass der Verbrennungsmotorbetriebszustand stabilisiert ist und der Basiswert Ptb des Ziel-Leitungsdrucks Pt im Wesentlichen konstant ist. Dementsprechend ist der Ist-Leitungsdruck in beiden Fällen im Wesentlichen konstant.
In dem Fall der 10A ist die Ziel-Entweichwärmemenge LHt groß, da die Kraftstoffrestmenge RQ groß ist. Die Ist-Entweichwärmemenge LH übersteigt nicht die Ziel-Entweichwärmemenge LHt. Daher wird die Leitungsdruckbegrenzung nicht durchgeführt.
Im Fall der 10B ist die Ziel-Entweichwärmemenge LHt klein, da die Restmenge RQ des Kraftstoffs klein ist. Die Ist-Entweichwärmemenge LH wird gleich wie oder größer als die Ziel-Entweichwärmemenge LHt zum Zeitpunkt t1. Daher wird die Leitungsdruckbegrenzung durch ein Verändern des Ziel-Leitungsdrucks Pt auf einen niedrigeren Wert seit dem Zeitpunkt t1 durchgeführt. Da der Ist-Leitungsdruck P durch die Leitungsdruckbegrenzung verringert ist, ist der Temperaturanstieg aufgrund des Entweichens von Kraftstoff bei der Einspritzvorrichtung 23 begrenzt. Der Anstieg der in dem Kraftstofftank 10 vorherrschenden Kraftstofftemperatur wird verhindert und die Kraftstofftemperatur in dem Gesamtsystem wird verringert.
Genauer gesagt werden der erste und der zweite Begrenzungsleitungsdruck KT1, KT2 berechnet und der kleinere Druck aus dem ersten und dem zweiten Begrenzungsleitungsdruck KT1, KT2 wird als der Ziel-Leitungsdruck Pt von dem Zeitpunkt t1 ab eingestellt.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel zeigt die folgenden hervorragenden Effekte.
Die Wärmemenge des entweichenden Kraftstoffs der Einspritzvorrichtung 23 wird basierend auf der in dem Kraftstofftank 10 befindlichen Kraftstoffrestmenge begrenzt. Daher kann die Kraftstofftemperatur in dem Gesamtsystem relativ verringert werden, wenn die Kraftstoffrestmenge RQ klein ist. In diesem Fall kann die Kraftstofftemperatur unter Berücksichtigung des Temperaturanstiegs, der das Entweichen von Kraftstoff bei der Einspritzvorrichtung 23 begleitet, angemessen gehandhabt werden. Somit kann das Problem verhindert werden, dass das durch den Fahrer geforderte hohe angeforderte Drehmoment TRr nicht erfüllt werden kann, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge, der Kraftstoffdruck und desgleichen einfach basierend auf der Kraftstofftemperatur begrenzt werden. Somit kann das Problem der Verringerung des Drehmoments des Verbrennungsmotors entgegen der Absicht des Fahrers verhindert werden, während die Einspritzvorrichtung 23 und desgleichen geschützt wird. Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist es nicht erforderlich, eine zusätzliche Kraftstoffkühlvorrichtung zur Verringerung der Kraftstofftemperatur vorzusehen. Somit kann eine Verkomplizierung des Aufbaus oder eine Erhöhung der Kosten verhindert werden.
Die Leitungsdruckbegrenzung wird als ein Verfahren der Begrenzung der Wärmemenge LH des entweichenden Kraftstoffs durchgeführt. Somit wird der Ist-Leitungsdruck P verringert und der Temperaturanstieg des entweichenden Kraftstoffs wird verringert, wenn der Hochdruckkraftstoff aus der Einspritzvorrichtung 23 entweicht. Folglich wird der Anstieg der Kraftstofftemperatur in dem Gesamtsystem verhindert. Somit kann die Einspritzvorrichtung 23 und desgleichen geeignet geschützt werden.
Bei der Leitungsdruckbegrenzung wird der erste Begrenzungsleitungsdruck KT1 durch die Durchführung der Verringerungskorrektur des Basiswerts Ptb des Ziel-Leitungsdrucks Pt mit dem Leitungsdruck-Verringerungsbetrag Pr berechnet. Der zweite Begrenzungsleitungsdruck KT2 wird basierend auf der Ziel-Entweichwärmemenge LHt (der Parameter korreliert mit der Kraftstoffrestmenge RQ) berechnet. Der kleinere Druck des ersten und des zweiten Begrenzungsleitungsdrucks KT1, KT2 wird als der Ziel-Leitungsdruck Pt verwendet. Somit kann der Ist-Leitungsdruck P sicher verringert werden.
Die Ist-Entweichwärmemenge LH der Einspritzvorrichtung 23 wird geschätzt und die Ziel-Entweichwärmemenge LHt wird als eine zulässige Wärmemenge aus der in dem Kraftstofftank 10 befindlichen Kraftstoffrestmenge RQ berechnet. Wenn die Ist-Entweichwärmemenge LH gleich wie oder größer als die Ziel-Entweichwärmemenge LHt ist, wird die Wärmemengenbegrenzung des entweichenden Kraftstoffs (Leitungsdruckbegrenzung) der Einspritzvorrichtung 23 durchgeführt. Somit kann die Wärmemengenbegrenzung des entweichenden Kraftstoffs (Leitungsdruckbegrenzung) bei einem gewünschten Zeitpunkt durchgeführt werden. Somit kann die Kraftstofftemperatur in dem System angemessen gehandhabt werden.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel kann wie folgt abgewandelt werden.
Bei der Leitungsdruckbegrenzung gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der erste Begrenzungsleitungsdruck KT1 durch das Durchführen der verringerten Korrektur des Basiswerts Ptb des Ziel-Leitungsdrucks Pt mit dem Leitungsdruck-Verringerungsbetrag Pr berechnet und der zweite Begrenzungsleitungsdruck KT2 wird basierend auf der Ziel-Entweichwärmemenge LHt (der Parameter korreliert mit der Kraftstoffrestmenge RQ) berechnet. Der kleinere Wert aus dem ersten und dem zweiten Begrenzungsleitungsdruck KT1, KT2 wird als der Ziel-Leitungsdruck Pt verwendet. Alternativ dazu kann jeder Wert des ersten Begrenzungsleitungsdrucks KT1 und des zweiten Begrenzungsleitungsdrucks KT2 in der Leitungsdruckbegrenzung berechnet werden und als der Ziel-Leitungsdruck Pt bei der Leitungsdruckbegrenzung verwendet werden. In diesem Fall kann auch der Ist-Leitungsdruck P verringert werden.
Der Leitungsdruck-Begrenzungsvorgang basierend auf der Kraftstofftemperatur TF kann durchgeführt werden, wenn der Ziel-Leitungsdruck Pt eingestellt ist. Genauer gesagt kann der Vorgang eines in der 11 gezeigten Flussdiagramms durchgeführt werden. Der in der 11 gezeigte Vorgang kann nach dem Ende des in der 4 gezeigten Vorgangs durchgeführt werden oder kann anstelle des Druck-Begrenzungsvorgangs durchgeführt werden, der in Bezug auf die 4 erklärt ist.
In der 11 wird bei dem Schritt S301 bestimmt, ob die Kraftstofftemperatur TF, die durch das Erfassungssignal des Kraftstofftemperatursensors 16 erfasst wird, „gleich wie oder höher als” ein vorbestimmter oberer Grenzwert TFup (zum Beispiel 90°C) ist. Wenn die Antwort auf den Schritt S301 NEIN ist, wird der Vorgang sofort beendet. Wenn die Antwort auf den Schritt S301 JA ist, geht der Prozess weiter zu dem Schritt S302. Bei dem Schritt S302 wird eine Temperaturdifferenz ΔTF zwischen der momentanen Kraftstofftemperatur und dem oberen Grenzwert TFup berechnet und ein dritter Begrenzungsleitungsdruck KT3 wird basierend auf der Temperaturdifferenz ΔTF berechnet. Zum Beispiel wird der dritte Begrenzungsleitungsdruck KT3 unter Verwendung einer in der 12 gezeigten Beziehung berechnet. Gemäß der 12 wird ein größerer dritter Begrenzungsleitungsdruck KT3 berechnet, wenn die Temperaturdifferenz ΔTF ansteigt. Der dritte Begrenzungsleitungsdruck KT3, der basierend auf der in der 12 gezeigten Beziehung berechnet wird, ist im Allgemeinen kleiner als jeder Wert aus dem ersten und dem zweiten Begrenzungsleitungsdruck KT1, KT2.
Dann wird bei dem Schritt S303 der dritte Begrenzungsleitungsdruck KT3 als der Ziel-Leitungsdruck Pt eingestellt. Bei dem Schritt S304 wird der Betriebszustand der Nebenaggregate, die mit dem Verbrennungsmotor verbunden sind und durch den Verbrennungsmotor angetrieben werden, als Leistungsunterstützungsvorgang zur Unterstützung der Verbrennungsmotorleistung begrenzt. Genauer gesagt umfassen die Nebenaggregate einen Generator oder einen Kompressor einer Klimaanlage. In Bezug auf den Generator wird die Stromerzeugung so begrenzt, dass der Betriebszustand des Generators begrenzt ist. In Bezug auf den Kompressor wird die Kompressordrehzahl so begrenzt, dass der Betriebszustand des Kompressors begrenzt ist.
Gemäß dem in der 11 gezeigten Vorgang kann eine geeignete Leitungsdruckbegrenzung durchgeführt werden, wenn sich die Kraftstofftemperatur TF übermäßig erhöht. Da die Betriebszustände der Nebenaggregate während der Leitungsdruckbegrenzung begrenzt sind, kann die Last des Verbrennungsmotors so verringert werden, dass das Drehmoment erhöht wird. Vorzugsweise sollten die Betriebszustände der Nebenaggregate unter der Bedingung begrenzt werden, dass bestimmt wird, dass das angeforderte Drehmoment TRr infolge der Leitungsdruckbegrenzung nicht erreicht werden kann.
Die Betriebsbegrenzung der Nebenaggregate während der Leitungsdruckbegrenzung kann in dem in der 4 gezeigten Vorgang zusätzlich zu dem in der 11 gezeigten Vorgang durchgeführt werden.
Wenn die Leitungsdruckbegrenzung durchgeführt wird, kann die Kraftstoffeinspritzdauer der Einspritzvorrichtung 23 so verändert werden, dass sie länger ist. Das heißt, der Verbrennungsmotorbetriebszustand, der basierend auf der Verbrennungsmotordrehzahl NE und desgleichen eingestellt ist, kann mit einem Zeitdauerkorrekturwert korrigiert werden, der basierend auf dem vorliegenden Begrenzungsleitungsdruck berechnet wird, und die Kraftstoffeinspritzung kann für die korrigierte Kraftstoffeinspritzdauer durchgeführt werden. In diesem Fall kann der Ist-Kraftstoffeinspritzbetrag durch ein Verlängern der Kraftstoffeinspritzdauer sogar dann beibehalten werden, wenn der Leitungsdruck P begrenzt ist. Somit kann die entweichende Wärmemenge LH begrenzt werden, während das Erzeugungsdrehmoment TR des Verbrennungsmotors (ohne Änderungen) beibehalten wird. Die Verlängerung der Kraftstoffeinspritzdauer sollte vorzugsweise dann durchgeführt werden, wenn das angeforderte Drehmoment TRr gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Die Leitungsdruckbegrenzung kann verhindert werden, wenn der Gaspedalbetätigungsbetrag ACCP, der basierend auf dem Erfassungssignal des Gaspedalsensors 54 berechnet wird, gleich wie oder größer als ein bestimmter Wert ist, oder wenn ein Änderungsbetrag für den Anstieg des Gaspedalbetätigungsbetrags ACCP gleich wie oder größer als ein vorgegebener Wert ist. Es wird angenommen, dass der Fahrer eine Hochgeschwindigkeitsfahrt oder eine schnelle Beschleunigung wünscht, wenn der Gaspedalbetätigungsbetrag ACCP gleich wie oder größer als der bestimmte Wert ist, oder wenn der Änderungsbetrag für das Erhöhen des Gaspedalbetätigungsbetrags ACCP gleich wie oder größer als der vorgegebene Wert ist. In solch einem Fall wird der Beschleunigungsanforderung durch den Fahrer Vorrang gegeben. Somit kann die gewünschte Drehmomentantwort realisiert werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern kann auf zahlreiche andere Arten angewendet werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Das Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem besitzt die Kraftstoffpumpe 11, die Common-Rail 20 und die Einspritzvorrichtung 23. Die Einspritzvorrichtung spritzt Hochdruckkraftstoff, der von der Common-Rail zugeführt wird, in einen Verbrennungsmotor ein und lässt einen Teil des Hochdruckkraftstoffs entweichen. Die elektronische Steuereinheit (ECU) 50 begrenzt die Wärmemenge des entweichenden Kraftstoffs der Einspritzvorrichtung basierend auf einer Restmenge des in einem Kraftstofftank 10 befindlichen Kraftstoffs. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Zielwert des in der Common-Rail vorherrschenden Kraftstoffdrucks auf einen niedrigeren Wert geändert und die Begrenzung des Kraftstoffdrucks wird mit dem geänderten Zielwert durchgeführt. Somit kann eine Verringerung des erzeugten Drehmoments des Verbrennungsmotors entgegen der Absicht eines Fahrers verhindert werden, während die Bauteile wie beispielsweise das Kraftstoffeinspritzventil geschützt werden.

Claims

Steuervorrichtung für ein Druckspeicherkraftstoffsystem mit einem Druckspeicher (20) zum Speichern von Kraftstoff unter einem dem Einspritzdruck entsprechenden hohen Druck, einer Kraftstoffzuführpumpe (11) zum Druckbeaufschlagen des in einem Kraftstofftank (10) befindlichen Kraftstoffs auf den hohen Druck und für das Zuleiten des Kraftstoffs mit Druck zu dem Druckspeicher und einem Kraftstoffeinspritzventil (23) zum Einspritzen des von dem Druckspeicher zu einem Verbrennungsmotor zugeführten Hochdruckkraftstoffs und zum Entweichenlassen eines Teil des Hochdruckkraftstoffs, wobei das Druckspeicherkraftstoffsystem den entweichenden Kraftstoff, der von dem Kraftstoffeinspritzventil entweicht, zu dem Kraftstofftank zurückführt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung Folgendes aufweist: eine Restmengen-Erfassungsvorrichtung (17, S106), die die Restmenge des in dem Kraftstofftank befindlichen Kraftstoffs erfasst; eine Wärmemengen-Begrenzungsvorrichtung (S108, S205–S212), die die Wärmemenge des von dem Kraftstoffeinspritzventil entweichenden Kraftstoffs basierend auf der Kraftstoffrestmenge begrenzt, die durch die Restmengen-Erfassungsvorrichtung erfasst wird, eine Ist-Entweichwärmemengen-Schätzvorrichtung (S201–S203), die die Ist-Entweichwärmemenge schätzt, die erzeugt wird, während der Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzventil entweicht; und eine Bemessungs-Entweichwärmemengen-Berechnungsvorrichtung (S204), die eine momentane zulässige Entweichwärmemenge basierend auf der Kraftstoffrestmenge berechnet, die durch die Restmengen-Erfassungsvorrichtung erfasst wird, wobei die Wärmemengen-Begrenzungsvorrichtung die Begrenzung der Wärmemenge des von dem Kraftstoffeinspritzventil entweichenden Kraftstoffs durchführt, wenn die Ist-Entweichwärmemenge, die durch die Ist-Entweichwärmemengen-Schätzvorrichtung geschätzt wird, größer ist als die zulässige Entweichwärmemenge, die durch die Bemessungs-Wärmemengen-Berechnungsvorrichtung berechnet wird.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Ist-Entweichwärmemenge-Schätzvorrichtung die Ist-Entweichwärmemenge basierend auf dem momentan in dem Druckspeicher vorherrschenden Kraftstoffdruck und der Kraftstofftemperatur schätzt.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Ist-Entweichwärmemengen-Schätzvorrichtung eine Verbrennungsmotordrehzahl oder eine Kraftstoffeinspritzmenge als einen Parameter zum Schätzen der Ist-Entweichwärmemenge verwendet.
Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Wärmemengen-Begrenzungsvorrichtung einen Zielwert des in dem Druckspeicher vorherrschenden Kraftstoffdrucks auf einen niedrigeren Wert ändert und den Kraftstoffdruck mit dem geänderten Zielwert begrenzt.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 4, die des Weiteren folgendes aufweist: eine Zielwert-Einstellvorrichtung (S107), die den Zielwert des in dem Druckspeicher vorherrschenden Kraftstoffdrucks basierend auf einem Verbrennungsmotorzustand einstellt, wobei die Wärmemengen-Begrenzungsvorrichtung den Zielwert des durch die Zielwert-Einstellvorrichtung eingestellten Kraftstoffdrucks auf den niedrigeren Wert korrigiert.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei der Zielwert des Kraftstoffdrucks um einen gemäß der Verbrennungsmotordrehzahl eingestellten Änderungsbetrag auf den niedrigeren Wert geändert wird.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Wärmemengen-Begrenzungsvorrichtung den Zielwert des in dem Druckspeicher vorherrschenden Kraftstoffdrucks basierend auf der in dem Kraftstofftank befindlichen Kraftstoffrestmenge oder einem mit der Kraftstoffrestmenge korrelierenden Parameter einstellt und den Kraftstoffdruck mit dem Zielwert begrenzt.
Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das Kraftstoffeinspritzventil für eine verlängerte Kraftstoffeinspritzzeitdauer betätigt wird, wenn die Begrenzung des in dem Druckspeicher vorherrschenden Kraftstoffdrucks durchgeführt wird.
Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8, die des Weiteren Folgendes aufweist: eine Gaspedalbetätigungsbetrag-Erfassungsvorrichtung (54), die einen durch einen Fahrer vorgesehenen Gaspedalbetätigungsbetrag erfasst; und eine Verhinderungsvorrichtung, die die Begrenzung des Kraftstoffdrucks verhindert, wenn der Gaspedalbetätigungsbetrag gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Wert ist oder ein Änderungsbetrag zum Erhöhen des Gaspedalbetätigungsbetrags gleich wie oder größer als ein bestimmter Wert ist.
Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die Steuervorrichtung einen Betätigungszustand eines Nebenaggregats begrenzt, das mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist und durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, wenn die Begrenzung des in dem Druckspeicher vorherrschenden Kraftstoffdrucks durchgeführt wird.