DE10296833B4

DE10296833B4 - Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung und Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung

Info

Publication number: DE10296833B4
Application number: DE10296833.0T
Authority: DE
Inventors: Kenji Okamoto; Akira Kunishima
Original assignee: Bosch Automotive Systems Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2002-05-09
Publication date: 2014-02-06
Anticipated expiration: 2022-05-10
Also published as: US20050115533A1; US6912983B2; JP2002339830A; DE10296833T5; US20040069278A1; JP3908480B2; KR100843800B1; WO2002092990A1; KR20040012831A; US7007670B2

Abstract

Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, wobei Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (1) durch eine Hochdruckpumpe (2) unter hohem Druck in eine Sammelschiene (4) gefördert und dort gespeichert wird und dadurch die Versorgung einer Vielzahl von Einspritzdüsen (3), die mit der Sammelschiene (4) verbunden sind, mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff ermöglicht; wobei ein Niederdrucksteuermagnetventil (7), das stromaufwärts der Hochdruckpumpe (2) vorgesehen ist, und ein Hochdrucksteuermagnetventil (11), das stromabwärts der Hochdruckpumpe (2) vorgesehen ist, vorgesehen sind, wobei entweder das Niederdrucksteuermagnetventil (7) oder das Hochdrucksteuermagnetventil (11) rückgekoppelt-gesteuert wird und dadurch die Regelung des Sammelschienen-Drucks in der Sammelschiene (4) ermöglicht, wobei das Hochdrucksteuermagnetventil (11) und das Niederdrucksteuermagnetventil (7) angesteuert werden zur wiederholten Ausführung eines ersten bis sechsten Steuerprozesses, wobei die Steuerprozesse in Folge nacheinander durchlaufen werden, wobei der erste Steuerprozeß feststellt, ob der Motor in einem Startzustand ist, und wenn festgestellt wird, dass der Motor in einem Startzustand ist, der Sammelschienen-Druck durch Rückkopplungsteuerung mittels des Hochdrucksteuermagnetventils (11) über eine vorbestimmte Zeitdauer geregelt wird ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die Kraftstoff einspritzt und einem Verbrennungsmotor zuführt, und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, insbesondere jene, bei denen eine Verbesserung der Steuerstabilität und dergleichen verwirklicht werden.
Aus der DE 195 48 278 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit Hochdruckeinspritzung, für eine Brennkraftmaschine mit einem Sammelschienen-System, bekannt. Es sind wenigstens ein erstes und ein zweites Stellglied zur Beeinflussung des Kraftstoffdrucks im Hochdruckbereich vorgesehen. Als Stellglied zur Beeinflussung der Fördermenge ist im Niederdruckbereich eine Vorforderpumpe vorgesehen. Es kann alternativ auch ein anderes Stellglied im Niederdruckbereich verwendet werden. Es ist möglich, ein Ventil als Druckregelventil auszugestalten und zur Steuerung bzw. Regelung der Fördermenge anzusteuern.
Die DE 197 31 994 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einem Sammelschienen-System. Wenigstens eine Pumpe fördert Kraftstoff von einem Niederdruckbereich in einen Speicher. Ein Hochdrucksteuermagnetventil lässt zur Einstellung des Drucks im Speicher eine Regelmenge aus dem Speicher in den Niederdruckbereich ab. Diese Regelmenge ist über ein Niederdrucksteuermagnetventil auf einen Sollwert regelbar.
Die DE 198 53 823 A1 betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, wobei Kraftstoff von einer Kraftstoffpumpe in einen Druckspeicher gefördert wird. Die Fördermenge der Kraftstoffpumpe ist veränderbar. Durch ein Steuergerät ist die Fördermenge der Kraftstoffpumpe in Abhängigkeit von Eingangsgrößen über ein Kennfeld steuerbar. Die Vorrichtung weist eine Hochdruckpumpe stromabwärts, ein Hochdrucksteuermagnetventil und gegebenenfalls ein Niederdrucksteuermagnetventil auf.
Aus der DE 199 03 272 A1 ist ein Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine bekannt, die mit einem Druckspeicher und einer Hochdruckpumpe versehen ist. Von der Hochdruckpumpe kann innerhalb einer geringen Zeitdauer ein für die Einspritzung ausreichender Druck in dem Druckspeicher erzeugt werden. Zur Erzeugung des Drucks wird beim Anlassen des Motors die Druckregelung mittels Hochdrucksteuermagnetventil gewählt und diese bis zum Ablauf einer bestimmten Zeitdauer nach Abschluss des Anlassvorgangs beibehalten.
Die JP 11-336 634 A betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Kraftstofftemperatur einer Verbrennungskraftmaschine. Beim Kaltstart eines Motors wird mit einer Hochdruckpumpe, die die Sammelschiene mit Kraftstoff versorgt, ein Teilstrom vor der Sammelschiene entnommen und in eine Druckspeicherkammer, die kleiner als die der Sammelschiene ist, geführt und nach Erwärmung der Hochdruckpumpe bzw. der Sammelschiene zugeführt.
Aus der DE 199 16 100 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einem Common-Rail-System bekannt, wobei wenigstens eine Pumpe Kraftstoff in einen Speicher fördert und der Druck in dem Speicher erfasst wird. Ausgehend von wenigstens einem Drehzahlsignal und/oder einem Lastsignal zwischen wenigstens einem ersten und einem zweiten Betriebszustand wird unterschieden, wobei zur Einstellung des Drucks in dem ersten Betriebszustand wenigstens ein erstes Druckregelmittel und in dem zweiten Betriebszustand wenigstens ein zweites Druckregelmittel verwendet wird.
In den letzten Jahren wurden als ein Typ von Kraftstoffeinspritzvorrichtung, der einen Kraftstoff einspritzt und einer Innenverbrennungsmaschine, wie einem Motor, zuführt, verschiedene Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, die Sammelschienenkraftstoffeinspritzvorrichtungen bzw. Common-Rail-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen genannt werden, vorgeschlagen, die so konfiguriert sind, dass ein Hochdruckkraftstoff temporär in einem Kraftstoffkanal, genannt Sammelschiene bzw. Common-Rail, gespeichert wird und danach eine Vielzahl von Einspritzdüsen, die an dieses Common-Rail angeschlossen sind und jeweils ein Magnetventil haben, gesteuert werden, wodurch eine durch den gleichen Punkt gehende Einspritzung ermöglicht wird, und die nun im Stand der Technik gut bekannt sind (z. B. siehe offengelegtes japanisches Patent JP 10-54 318 A ).
Bei einer solchen Common-Rail-Kraftstoffeinspritzvorrichtung hängt es, ob die Einspritzcharakteristik gut ist oder nicht, stark von der Stabilität und Verläßlichkeit der Regelung des Drucks in dem Common-Rail, nämlich des Common-Rail-Drucks als Zieldruck ab. Diese Common-Rail-Druckregelung wird klassifiziert in Begriffen der Lagen, wo die Regelung ausgeführt wird, in eine Hochdruckseitenregelung, bei der eine Hochdruckregelung auf einer Hochdruckseite ausgeführt wird, mit anderen Worten auf einer Strom abwärtsliegenden Seite einer Hochdruckpumpe zur Druckförderung von Kraftstoff in das Common-Rail, um so den Common-Rail-Druck auf einen gewünschten Druck zu bringen, und in einer Niederdruckregelung, bei der eine Common-Rail-Druckregelung auf einer Strom aufwärtsliegenden Seite der Hochdruckpumpe ausgeführt wird, und jede hat ihre eigenen Vorteile und Nachteile, und obwohl verschiedene Steuerverfahren und Steuervorrichtungen konventionell vorgeschlagen wurden, bei denen jeweilige Vorteile und Nachteile davon berücksichtigt werden, können diese immer noch nicht als zufriedenstellend angesehen werden.
Da die konventionellen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen weiter so konfiguriert sind, dass verschiedene Steuerungen unter der Annahme ausgeführt werden, dass Betriebscharakteristika, wie eine Ventilöffnungscharakteristik eines Drucksteuerventils mit einem Magnetventil, angenommenen Charakteristika entsprechen, aber in der Praxis jedoch manchmal Variationen unter individuellen Drucksteuerventilen auftreten, und es ist gewünscht, dass eine ursprünglich angestrebte stabile und verläßliche Einspritzsteuerung ausgeführt werden soll, selbst wenn solche Variationen in den Eigenschaften auftreten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung und eine Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung zur Verfügung zu stellen, die eine passende Regelung des Common-Rail-Drucks in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebszuständen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gestatten.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Betriebssteuerverfahren einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung und die Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitzustellen, die die Ausführung einer ursprünglich vorgesehenen Einspritzsteuerung ermöglichen, selbst wenn Betriebseigenschaften der Drucksteuerventile variieren.
Die vorgenannten Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 2 gelöst.
Vorgesehen ist ein Betriebssteuerverfahren einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, aufweisend: eine Hochdruckpumpe, die Kraftstoff in einen Kraftstofftank unter Druck fördert; ein Common-Rail, in dem der durch die Hochdruckpumpe unter Druck geförderte Kraftstoff temporär gespeichert wird; eine Vielzahl von Einspritzdüsen, die mit dem Common-Rail verbunden sind und jeweils ein Magnetventil aufweisen; ein Niederdrucksteuermagnetventil, das zwischen dem Kraftstofftank und der Hochdruckpumpe vorgesehen ist; ein Hochdrucksteuermagnetventil, das in einem Gebiet von der Hochdruckpumpe bis zu den Einspritzdüsen vorgesehen ist; und eine Steuereinheit, die den Betrieb der Hochdruckpumpe, der jeweiligen Magnetventile der vielen Einspritzdüsen, das Niederdrucksteuermagnetventil und das Hochdrucksteuermagnetventil steuert, wobei das Verfahren so konfiguriert ist, dass, wenn der Druck in dem Common-Rail einen vorbestimmten Wert in einem Zustand überschreitet, in dem das Hochdrucksteuermagnetventil angetrieben wird, um den Druck in dem Common-Rail zu regeln, ein Antriebsstrom, der durch eine vorbestimmte Wertekarte bestimmt wird, die eine Korrelation zwischen dem Druck in dem Common-Rail und dem Antriebsstrom des Hochdrucksteuermagnetventils definiert, korrigiert wird basierend auf einem aktuellen Druck in dem Common-Rail und einem Antriebsstrom des Hochdrucksteuermagnetventils bei dem aktuellen Druck, und der korrigierte Antriebsstrom wird an das Hochdrucksteuermagnetventil geleitet.
Mit einer solchen Konfiguration wird der Antriebsstrom des Hochdrucksteuermagnetventils, der durch die vorbestimmte Wertekarte festgelegt ist, gemäß dem aktuellen Antriebszustand unter einer vorbestimmten Bedingung korrigiert, so dass es möglich ist, eine passende und verlässliche Kraftstoffeinspritzung in Abhängigkeit von Variationen der Betriebseigenschaften der Hochdrucksteuermagnetventile und Unterschieden in den Betriebsbedingungen zwischen individuellen Vorrichtungen zu realisieren.
Das Verfahren ist so konfiguriert, dass, wenn ein Motor sich in einem vorbestimmten Startzustand befindet, das Hochdrucksteuermagnetventil gesteuert wird, um angetrieben zu werden, bis eine vorbestimmte Zeitdauer vergangen ist, nachdem der Motor aktiviert worden ist, wodurch der Druck in dem Common-Rail geregelt wird.
Bei einem solchen Betriebssteuerverfahren wird das Hochdrucksteuermagnetventil, wenn der Motor in dem Startzustand ist, in einer Weise angetrieben, die geeignet ist, um den Common-Rail-Druck schnell in einen stabilen Bereich zu bringen, so dass eine stabile und verlässliche Kraftstoffeinspritzsteuerung realisiert werden kann.
Das Verfahren ist zudem so konfiguriert, dass, wenn ein absoluter Wert einer Variationsgröße des Drucks in dem Common-Rail einen vorbestimmten Wert überschreitet, das Hochdrucksteuermagnetventil gesteuert wird, um angetrieben zu werden, wodurch der Druck in dem Common-Rail geregelt wird.
Das Verfahren ist darüber hinaus so konfiguriert, dass, wenn eine Fluktuation eines Antriebsmoments der Hochdruckpumpe einen vorbestimmten Zustand überschreitet, das Hochdrucksteuermagnetventil gesteuert wird, um angetrieben zu werden, wodurch der Druck in dem Common-Rail geregelt wird.
Weiter ist das Verfahren so konfiguriert, dass, wenn ein mittleres Antriebsmoment der Hochdruckpumpe einen vorbestimmten Zustand überschreitet, das Niederdrucksteuermagnetventil gesteuert wird, um angetrieben zu werden, wodurch der Druck in dem Common-Rail geregelt wird.
Das Verfahren ist auch so konfiguriert, dass, wenn eine Kraftstofftemperatur in einem vorbestimmten Hochtemperaturzustand ist und das Hochdrucksteuermagnetventil angetrieben wird, das Niederdrucksteuermagnetventil gesteuert wird, um angetrieben zu werden anstelle des Antreibens des Hochdrucksteuermagnetventils, bis die Kraftstofftemperatur in einen vorbestimmten Referenztemperaturbereich fällt, wodurch der Druck in dem Common-Rail geregelt wird, wohingegen,
wenn die Kraftstofftemperatur in einem vorbestimmten Niedertemperaturzustand ist und das Niederdrucksteuermagnetventil angetrieben wird, das Hochdrucksteuermagnetventil gesteuert wird, um angetrieben zu werden anstelle des Antreiben des Niederdrucksteuermagnetventils, bis die Kraftstofftemperatur in den vorbestimmten Referenztemperaturbereich steigt, wodurch der Druck in dem Common-Rail geregelt wird.
Das Verfahren ist schließlich so konfiguriert, dass, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung in einem vorbestimmten instabilen Betriebszustand ist, das Hochdrucksteuermagnetventil gesteuert wird, um angetrieben zu werden, wodurch der Druck in dem Common-Rail geregelt wird.
Die vorliegende Offenbarung umfasst: Eine Hochdruckpumpe, die Kraftstoff in einen Kraftstofftank unter Druck fördert; ein Common-Rail, in dem der durch die Hochdruckpumpe unter Druck geförderte Kraftstoff temporär gespeichert wird; eine Vielzahl von Einspritzdüsen, die mit dem Common-Rail verbunden sind und jeweils ein Magnetventil aufweisen; ein Niederdrucksteuermagnetventil, das zwischen dem Kraftstofftank und der Hochdruckpumpe vorgesehen ist; ein Hochdrucksteuermagnetventil, das in einem Gebiet von der Hochdruckpumpe bis zu den Einspritzdüsen vorgesehen ist; und eine Steuereinheit, die den Betrieb der Hochdruckpumpe, der jeweiligen Magnetventile der vielen Einspritzdüsen, das Niederdrucksteuermagnetventil und das Hochdrucksteuermagnetventil steuert,
wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, um das Niederdrucksteuermagnetventil und das Hochdrucksteuermagnetventil zu steuern, um selektiv angetrieben zu werden basierend auf einer Temperatur des Kraftstoffs, eines Drucks in dem Common-Rail, einer Motorrotationsgeschwindigkeit bzw. Motordrehgeschwindigkeit, einer Pedalniederdruckstärke und Positionsinformation eines Motorzündschlüssels, die von einem externen Teil eingegeben werden, und eine vorbestimmte, darin gespeicherte Wertekarte aufweist, die eine Korrelation zwischen dem Druck in dem Common-Rail und einem Antriebsstrom des Hochdrucksteuermagnetventils definiert, und
wobei das Hochdrucksteuermagnetventil gesteuert wird, um angetrieben zu werden,
wobei die Steuereinheit den Antriebsstrom des Hochdrucksteuermagnetventils für einen gewünschten Druck in dem Common-Rail basierend auf der vorbestimmten Wertekarte bestimmt und den bestimmten Antriebsstrom an das Hochdrucksteuermagnetventil weiterleitet, bis festgestellt wird, dass der Druck in dem Common-Rail eine vorbestimmte Variationsgröße überschreitet, wohingegen, wenn festgestellt wird, dass der Druck in dem Common-Rail einen vorbestimmten Wert überschreitet, die Steuereinheit den durch die vorbestimmte Wertekarte bestimmten Antriebsstrom basierend auf einem aktuellen Druck in dem Common-Rail und dem Antriebsstrom des Hochdrucksteuermagnetventils bei dem aktuellen Druck korrigiert und den korrigierten Antriebsstrom an das Hochdrucksteuermagnetventil weiterleitet.
Offenbart ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die aufweist: Eine Hochdruckpumpe, die Kraftstoff in einen Kraftstofftank unter Druck fördert; ein Common-Rail, in dem der durch die Hochdruckpumpe unter Druck geförderte Kraftstoff temporär gespeichert wird; eine Vielzahl von Einspritzdüsen, die mit dem Common-Rail verbunden sind und jeweils ein Magnetventil aufweisen; ein Niederdrucksteuermagnetventil, das zwischen dem Kraftstofftank und der Hochdruckpumpe vorgesehen ist; ein Hochdrucksteuermagnetventil, das in einem Gebiet von der Hochdruckpumpe bis zu den Einspritzdüsen vorgesehen ist; und eine Steuereinheit, die den Betrieb der Hochdruckpumpe, der jeweiligen Magnetventile der vielen Einspritzdüsen, das Niederdrucksteuermagnetventil und das Hochdrucksteuermagnetventil steuert,
wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, um das Niederdrucksteuermagnetventil und das Hochdrucksteuermagnetventil zu steuern, um selektiv angetrieben zu werden basierend auf einer Temperatur des Kraftstoffs, eines Drucks in dem Common-Rail, einer Motorrotationsgeschwindigkeit, einer Pedalniederdruckstärke und Positionsinformation eines Motorzündschlüssels, die von einem externen Teil eingegeben werden, und
wobei als Resultat einer Feststellung, ob sich der Motor in einem vorbestimmten Startzustand befindet oder nicht, wenn festgestellt wird, dass sich der Motor in dem vorbestimmten Startzustand befindet, die Steuereinheit das Hochdrucksteuermagnetventil steuert, um angetrieben zu werden, bis eine vorbestimmte Zeitperiode vergangen ist, nachdem der Motor aktiviert wurde, wohingegen, wenn festgestellt wird, dass der Motor sich nicht in dem vorbestimmten Startzustand befindet, die Steuereinheit das Niederdrucksteuermagnetventil antreibt.
Offenbart ist ferner eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die aufweist: Eine Hochdruckpumpe, die Kraftstoff in einen Kraftstofftank unter Druck fördert; ein Common-Rail, in dem der durch die Hochdruckpumpe unter Druck geförderte Kraftstoff temporär gespeichert wird; eine Vielzahl von Einspritzdüsen, die mit dem Common-Rail verbunden sind und jeweils ein Magnetventil aufweisen; ein Niederdrucksteuermagnetventil, das zwischen dem Kraftstofftank und der Hochdruckpumpe vorgesehen ist; ein Hochdrucksteuermagnetventil, das in einem Gebiet von der Hochdruckpumpe bis zu den Einspritzdüsen vorgesehen ist; und eine Steuereinheit, die den Betrieb der Hochdruckpumpe, der jeweiligen Magnetventile der vielen Einspritzdüsen, das Niederdrucksteuermagnetventil und das Hochdrucksteuermagnetventil steuert,
wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, um das Niederdrucksteuermagnetventil und das Hochdrucksteuermagnetventil zu steuern, um selektiv angetrieben zu werden basierend auf einer Temperatur des Kraftstoffs, eines Drucks in dem Common-Rail, einer Motorrotationsgeschwindigkeit, einer Pedalniederdruckstärke und Positionsinformation eines Motorzündschlüssels, die von einem externen Teil eingegeben werden, und
wobei als Resultat einer Feststellung, ob ein absoluter Wert einer Variationsgröße des Drucks in dem Common-Rail einen vorbestimmten Wert überschreitet oder nicht, wenn festgestellt wird, dass der absolute Wert der Variationsgröße des Drucks in dem Common-Rail den vorbestimmten Wert überschreitet, die Steuereinheit das Hochdrucksteuermagnetventil steuert, um angetrieben zu werden, wohingegen, wenn festgestellt wird, dass der absolute Wert der Variationsgröße des Drucks in dem Common-Rail den vorbestimmten Wert nicht überschreitet, die Steuereinheit das Niederdrucksteuermagnetventil steuert, um angetrieben zu werden.
Im übrigen ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung offenbart, die aufweist: Eine Hochdruckpumpe, die Kraftstoff in einen Kraftstofftank unter Druck fördert; ein Common-Rail, in dem der durch die Hochdruckpumpe unter Druck geförderte Kraftstoff temporär gespeichert wird; eine Vielzahl von Einspritzdüsen, die mit dem Common-Rail verbunden sind und jeweils ein Magnetventil aufweisen; ein Niederdrucksteuermagnetventil, das zwischen dem Kraftstofftank und der Hochdruckpumpe vorgesehen ist; ein Hochdrucksteuermagnetventil, das in einem Gebiet von der Hochdruckpumpe bis zu den Einspritzdüsen vorgesehen ist; und eine Steuereinheit, die den Betrieb der Hochdruckpumpe, der jeweiligen Magnetventile der vielen Einspritzdüsen, das Niederdrucksteuermagnetventil und das Hochdrucksteuermagnetventil steuert,
wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, um das Niederdrucksteuermagnetventil und das Hochdrucksteuermagnetventil zu steuern, um selektiv angetrieben zu werden basierend auf einer Temperatur des Kraftstoffs, eines Drucks in dem Common-Rail, einer Motorrotationsgeschwindigkeit, einer Pedalniederdruckstärke und Positionsinformation eines Motorzündschlüssels, die von einem externen Teil eingegeben werden, und
wobei als Resultat einer Feststellung, ob eine Fluktuation eines Antriebsmoments der Hochdruckpumpe einen vorbestimmten Zustand überschreitet oder nicht, wenn festgestellt wird, dass die Fluktuation des Antriebsmoments der Hochdruckpumpe den vorbestimmten Zustand überschreitet, die Steuereinheit das Hochdrucksteuermagnetventil steuert, um angetrieben zu werden, wohingegen, wenn festgestellt wird, dass die Fluktuation des Antriebsmoments der Hochdruckpumpe den vorbestimmten Zustand nicht überschreitet, die Steuereinheit das Niederdrucksteuermagnetventil steuert, um angetrieben zu werden.
Ferner ist offenbart eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die aufweist: Eine Hochdruckpumpe, die Kraftstoff in einen Kraftstofftank unter Druck fördert; ein Common-Rail, in dem der durch die Hochdruckpumpe unter Druck geförderte Kraftstoff temporär gespeichert wird; eine Vielzahl von Einspritzdüsen, die mit dem Common-Rail verbunden sind und jeweils ein Magnetventil aufweisen; ein Niederdrucksteuermagnetventil, das zwischen dem Kraftstofftank und der Hochdruckpumpe vorgesehen ist; ein Hochdrucksteuermagnetventil, das in einem Gebiet von der Hochdruckpumpe bis zu den Einspritzdüsen vorgesehen ist; und eine Steuereinheit, die den Betrieb der Hochdruckpumpe, der jeweiligen Magnetventile der vielen Einspritzdüsen, das Niederdrucksteuermagnetventil und das Hochdrucksteuermagnetventil steuert,
wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, um das Niederdrucksteuermagnetventil und das Hochdrucksteuermagnetventil zu steuern, um selektiv angetrieben zu werden basierend auf einer Temperatur des Kraftstoffs, eines Drucks in dem Common-Rail, einer Motorrotationsgeschwindigkeit, einer Pedalniederdruckstärke und Positionsinformation eines Motorzündschlüssels, die von einem externen Teil eingegeben werden, und
wobei als Resultat einer Feststellung, ob ein mittleres Antriebsmoment der Hochdruckpumpe einen vorbestimmten Zustand überschreitet oder nicht, wenn festgestellt wird, dass das mittlere Antriebsmoment der Hochdruckpumpe den vorbestimmten Zustand überschreitet, die Steuereinheit das Niederdrucksteuermagnetventil steuert, um angetrieben zu werden, wohingegen, wenn festgestellt wird, dass das mittlere Antriebsmoment der Hochdruckpumpe den vorbestimmten Zustand nicht überschreitet, die Steuereinheit das Hochdrucksteuermagnetventil steuert, um angetrieben zu werden.
Die Offenbarung betrifft auch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die aufweist:
Eine Hochdruckpumpe, die Kraftstoff in einen Kraftstofftank unter Druck fördert; ein Common-Rail, in dem der durch die Hochdruckpumpe unter Druck geförderte Kraftstoff temporär gespeichert wird; eine Vielzahl von Einspritzdüsen, die mit dem Common-Rail verbunden sind und jeweils ein Magnetventil aufweisen; ein Niederdrucksteuermagnetventil, das zwischen dem Kraftstofftank und der Hochdruckpumpe vorgesehen ist; ein Hochdrucksteuermagnetventil, das in einem Gebiet von der Hochdruckpumpe bis zu den Einspritzdüsen vorgesehen ist; und eine Steuereinheit, die den Betrieb der Hochdruckpumpe, der jeweiligen Magnetventile der vielen Einspritzdüsen, das Niederdrucksteuermagnetventil und das Hochdrucksteuermagnetventil steuert,
wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, um das Niederdrucksteuermagnetventil und das Hochdrucksteuermagnetventil zu steuern, um selektiv angetrieben zu werden basierend auf einer Temperatur des Kraftstoffs, eines Drucks in dem Common-Rail, einer Motorotationsgeschwindigkeit, einer Pedalniederdruckstärke und Positionsinformation eines Motorzündschlüssels, die von einem externen Teil eingegeben werden, und
wobei als ein Resultat einer Feststellung, ob eine Temperatur des Kraftstoffs in einem vorbestimmten Hochtemperaturzustand ist oder nicht, wenn festgestellt wird, dass die Temperatur des Kraftstoffs in dem vorbestimmten Hochtemperaturzustand ist, die Steuereinheit feststellt, ob das Hochdrucksteuermagnetventil angetrieben wird oder nicht, und wenn festgestellt wird, dass das Hochdrucksteuermagnetventil in dem angetriebenen Zustand bzw. anzutreiben ist, steuert die Steuereinheit das Niederdrucksteuermagnetventil, um angetrieben zu werden anstelle des Antreibens des Hochdrucksteuermagnetventils, bis die Temperatur des Kraftstoffs in einen vorbestimmten Referenztemperaturbereich fällt, während, wenn festgestellt wird, dass das Hochdrucksteuermagnetventil nicht in dem angetriebenen Zustand bzw. anzutreiben ist, die Steuereinheit das Niederdrucksteuermagnetventil steuert, um angetrieben zu werden, bis die Temperatur des Kraftstoffs in den vorbestimmten Referenztemperaturbereich fällt, wohingegen, wenn festgestellt wird, dass die Temperatur des Kraftstoffs nicht in dem vorbestimmten Hochtemperaturzustand ist, die Steuereinheit feststellt, ob die Temperatur des Kraftstoffs in einem vorbestimmten Niedertemperaturzustand ist, und wenn festgestellt wird, dass die Temperatur des Kraftstoffs in dem vorbestimmten Niedertemperaturzustand ist, die Steuereinheit feststellt, ob das Niederdrucksteuermagnetventil angetrieben wird oder nicht, und wenn festgestellt wird, dass das Niederdrucksteuermagnetventil in dem angetriebenen Zustand ist, die Steuereinheit das Hochdrucksteuermagnetventil steuert, um angetrieben zu werden anstelle des Antreibens des Niederdrucksteuermagnetventils, bis die Temperatur des Kraftstoffs in den vorbestimmten Referenztemperaturbereich steigt, wobei, wenn festgestellt wird, dass das Niederdrucksteuermagnetventil nicht in dem angetriebenen Zustand ist, die Steuereinheit das Hochdrucksteuermagnetventil steuert, um angetrieben zu werden, bis die Temperatur des Kraftstoffs in den vorbestimmten Referenztemperaturbereich steigt.
Schließlich ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung offenbart, die aufweist: Eine Hochdruckpumpe, die Kraftstoff in einen Kraftstofftank unter Druck fördert; ein Common-Rail, in dem der durch die Hochdruckpumpe unter Druck geförderte Kraftstoff temporär gespeichert wird; eine Vielzahl von Einspritzdüsen, die mit dem Common-Rail verbunden sind und jeweils ein Magnetventil aufweisen; ein Niederdrucksteuermagnetventil, das zwischen dem Kraftstofftank und der Hochdruckpumpe vorgesehen ist; ein Hochdrucksteuermagnetventil, das in einem Gebiet von der Hochdruckpumpe bis zu den Einspritzdüsen vorgesehen ist; und eine Steuereinheit, die den Betrieb der Hochdruckpumpe, der jeweiligen Magnetventile der vielen Einspritzdüsen, das Niederdrucksteuermagnetventil und das Hochdrucksteuermagnetventil steuert,
wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, um das Niederdrucksteuermagnetventil und das Hochdrucksteuermagnetventil zu steuern, um selektiv angetrieben zu werden basierend auf einer Temperatur des Kraftstoffs, eines Drucks in dem Common-Rail, einer Motorrotationsgeschwindigkeit, einer Pedalniederdruckstärke und Positionsinformation eines Motorzündschlüssels, die von einem externen Teil eingegeben werden, und
wobei als ein Resultat einer Feststellung, ob ein Zustand der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ein vorbestimmter instabiler Betriebszustand ist oder nicht, wenn festgestellt wird, dass der Zustand der Kraftstoffeinspritzsteuerung der vorbestimmt instabile Betriebszustand ist, die Steuereinheit das Hochdrucksteuermagnetventil steuert, um angetrieben zu werden, wohingegen, wenn festgestellt wird, dass der Zustand der Kraftstoffeinspritzsteuerung nicht der vorbestimmte instabile Betriebszustand ist, die Steuereinheit das Niederdrucksteuermagnetventil steuert, um angetrieben zu werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Common-Rail-Kraftstoffeinspritzvorrichtung zeigt;
2 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren der lernbasierten Steuerung zeigt, die in einer Steuereinheit der Common-Rail-Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die in 1 gezeigt ist, ausgeführt wird;
3 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren eines Antriebsstromkorrekturprozesses in dem in 2 gezeigten Flussdiagramm zeigt;
4 ist ein erläuterndes Diagramm, das das Verfahren des Erhalten eines Antriebsstroms A₀ korrespondierend zu einem aktuell gemessenen Common-Rail-Druck unter Verwendung einer vorbestimmten Wertekarte erklärt, die die Korrelation zwischen Common-Rail-Druck und Antriebsstrom eines Hochdrucksteuermagnetventils zeigt;
5 ist ein erläuterndes Diagramm, das das Verfahren des Erhaltens eines Antriebsstroms B₀ korrespondierend zu einem Ziel-Common-Rail-Druck unter Verwendung der vorbestimmten Wertekarte erklärt, die die Korrelation zwischen Common-Rail-Druck und Antriebsstrom des Hochdrucksteuermagnetventils zeigt;
6 ist ein Flussdiagramm, das das gesamte erfindungsgemäße Verfahren des Schaltens bzw. Wechseln der Steuerung zwischen einem Niederdrucksteuermagnetventil und einem Hochdrucksteuermagnetventil zeigt, das in der Steuereinheit in der in 1 gezeigten Common-Rail-Einspritzvorrichtung ausgeführt wird;
7 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren eines Steuerprozesses für eine Einschaltzeit zeigt;
8 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren eines Steuerprozesses für einen Übergangsreaktionszustand zeigt;
9 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren eines Steuerprozesses für Antriebsmomentfluktuation zeigt;
10 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren eines Steuerprozesses für hohes mittleres Antriebsmoment zeigt;
11 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren eines Steuerprozesses für hohe Kraftstofftemperatur zeigt; und
12 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren eines Steuerprozesses für instabilen Betrieb zeigt.
Teile, Anordnungen und dergleichen, die nachfolgend erklärt werden, sind dahingehend zu verstehen, dass sie nicht die vorliegende Erfindung begrenzen.
Zuerst wird die Konfiguration einer Common-Rail-Kraftstoffeinspritzvorrichtung (nachfolgend als ”diese Vorrichtung” bezeichnet) unter Bezugnahme auf 1 erläutert.
Die grobe Konfiguration dieser Vorrichtung ist so, dass ein in einem Kraftstofftank 1 gespeicherter Kraftstoff über eine Hochdruckpumpe 2 in ein Common-Rail (eine Sammelschiene) 4 unter Druck gefördert wird, an die eine Vielzahl von Einspritzdüsen 3 angeschlossen sind, und Betätigungen von Magnetventilen, die in die Einspritzdüsen 3 eingebaut sind, werden durch eine Steuereinrichtung (als ”ECU” in 1 bezeichnet) 5 gesteuert, so dass eine Kraftstoffeinspritzung aus den Einspritzdüsen 3 gesteuert wird.
Nachfolgend wird die Konfiguration dieser Vorrichtung detailliert erläutert.
Zunächst sind zwischen dem Kraftstofftank 1 und einer Niederdruckseite der Hochdruckpumpe 2 ein Filter 6 zur Entfernung von Schmutz oder dergleichen aus dem Kraftstoff und ein Niederdrucksteuermagnetventil 7 in dieser Reihenfolge von der Seite des Kraftstofftanks 1 angeordnet, und sie sind miteinander durch eine Kraftstoffleitung 8 verbunden. Dann ist ein Kraftstofftemperatursensor 9 an einer passenden Stelle an der Kraftstoffleitung 8 zwischen dem Filter 6 und dem Niederdrucksteuermagnetventil 7 vorgesehen, und ein Ausgangssignal davon wird an die Steuereinheit 5 eingegeben, die später beschrieben wird. Weiter ist ein mechanisches Niederdrucksteuerventil 10 zwischen einer passenden Position, die irgendwo an der Kraftstoffleitung 8 zwischen dem Filter 6 und dem Niederdrucksteuermagnetventil 7 ist, und dem Kraftstofftank 1 vorgesehen, und beim Empfangen eines vorbestimmten Ventilöffnungsdrucks wird es geöffnet, so dass der Kraftstoff zwischen dem Niederdrucksteuermagnetventil 7 und dem Filter 6 in den Kraftstofftank 1 abgeführt wird.
Eine Hochdruckseite der Hochdruckpumpe 2 ist direkt an eine Einlassseite des Common-Rails 4 durch die Kraftstoffleitung 8 angeschlossen.
Eine Auslassseite des Common-Rails 4 ist an den Kraftstofftank 1 durch die Kraftstoffleitung 8 über ein Hochdrucksteuermagnetventil 11 angeschlossen. Weiter ist ein Hochdrucksensor 12 zur Detektion des Common-Rail-Drucks auch an einer passenden Position dieses Common-Rails 4 angeordnet, und ein Ausgangssignal davon wird an die Steuereinheit 5 eingegeben, die als nächstes beschrieben wird.
Die Steuereinheit 5 ist konfiguriert bzw. ausgebildet, um Software auszuführen, wie später beschrieben, um die Betätigungen des Niederdrucksteuermagnetventils 7, des Hochdrucksteuermagnetventils 11 und der nicht dargestellten Magnetventile in den Einspritzdüsen 3, die vorangehend erwähnt wurden, zu steuern und ist insbesondere aufgebaut, z. B., aus einem so genannten Mikrocontroller, verschiedenen Arten von Schnittstellen, Schaltungen, und dergleichen.
Die Ausgangssignale des Kraftstofftemperatursensors 9 und des Hochdrucksensors 12 werden dieser Steuereinheit 5 zugeführt bzw. eingegeben, wie oben beschrieben, und außerdem werden in diese eingegeben eine Rotations- bzw. Drehgeschwindigkeit Ne eines Motors (nicht dargestellt), eine Niederdruckgröße Acc eines Gaspedals (nicht dargestellt), Positionsinformation Key eines so genannten Zündmotorschlüssels (nicht dargestellt) zur Benutzung beim Starten eines Fahrzeuges.
Anzumerken ist, dass bei dieser Vorrichtung die Antriebs- bzw. Betätigungssteuerung des Niederdrucksteuermagnetventils 7 durch die Steuereinheit 5 eine so genannte offene Steuerung ist, bei der ein Antriebsstrom einfach an das Niederdrucksteuermagnetventil 7 von der Steuereinheit 5 ausgegeben wird, aber keine Rückkopplung einer Differenz zwischen dem Ergebnis davon und einem Zielantriebszustand gegeben wird. Andererseits ist die Antriebssteuerung des Hochdrucksteuermagnetventils 11 durch die Steuereinheit 5 eine so genannte Rückkopplungssteuerung bzw. eine Regelung, bei der der Antriebsstrom durch die Steuereinheit 5 an das Hochdrucksteuermagnetventil 11 basierend auf dem Ausgangssignal des Hochdrucksensors 12 geregelt wird, um so den Common-Rail-Druck auf einen gewünschten Druck zu bringen bzw. zu halten. Dies ist der Fall bei der so genannten Hochdrucksteuerung. Im Falle der so genannten Niederdrucksteuerung wird das Niederdrucksteuermagnetventil 7 jedoch rückgekoppelt-gesteuert bzw. geregelt, wohingegen das Hochdrucksteuermagnetventil 11 einer offenen Steuerung unterliegt.
Als nächstes wird ein Betriebssteuerbeispiel, das bei der oben beschriebenen Konfiguration ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf 2 bis 5 erläutert.
Bei diesem Betriebssteuerbeispiel wird zunächst ein voreingestelltes Steuermuster, insbesondere bezüglich der Betriebssteuerung des Hochdrucksteuermagnetventils 11, basierend auf bzw. in Abhängigkeit von Daten bei einer aktuellen Betätigung korrigiert und die Betätigung des Hochdruckmagnetsteuerventils 11 wird gesteuert basierend auf den korrigierten Daten. Mit anderen Worten wird der Antriebsstrom des Hochdrucksteuermagnetventils 11 bestimmt in Abhängigkeit von dem Common-Rail-Druck in dem Common-Rail 4 basierend auf einer Tabelle, einem arithmetischen Ausdruck oder dergleichen, die bzw. der die Korrelation zwischen dem Common-Rail-Druck und dem Antriebsstrom definiert, der in einem vorbestimmten Speicherbereich der Steuereinheit 5 vorbestimmt ist, und der Ventilöffnungszustand (oder Ventilschließzustand) wird durch diesen Antriebsstrom festgelegt, so dass ein gewünschter Common-Rail-Druck erhalten wird. In diesem Fall ist die Korrelation zwischen dem Common-Rail-Druck und dem Antriebsstrom des Hochdrucksteuermagnetventils 11 definiert worden unter der Annahme, dass die Ventilöffnungscharakteristik (oder die Ventilschließcharakteristik) des Hochdrucksteuermagnetventils 11 für einen Antriebsstrom konstant eine bestimmte angenommene Charakteristik ist, aber tatsächlich variiert die Ventilöffnungscharakteristik (oder die Ventilschließcharakteristik) für den Antriebsstrom oftmals in Abhängigkeit von einzelnen Hochdrucksteuermagnetventilen 11. Weiter differiert die Ventilöffnungscharakteristik (oder die Ventilschließcharakteristik) für einen Antriebsstrom bei einem einzigen Hochdrucksteuermagnetventil 11 manchmal von derjenigen bei Einbau in die Vorrichtung, wenn es dann tatsächlich verwendet wird.
Dieses erste Betriebssteuerbeispiel kann eine Betriebssteuerung realisieren, die mit dem tatsächlichen Betrieb auf eine solche Weise übereinstimmt, dass der voreingestellte Antriebsstrom des Hochdrucksteuermagnetventils 11 gemäß einem gewünschten Common-Rail-Druck basierend auf der Korrelation zwischen dem Antriebsstrom bei dem tatsächlichen Betrieb und dem Common-Rail-Druck erhalten durch diesen Antriebsstrom korrigiert wird und realisiert eine so genannte lernbasierte bzw. selbstlernende Betriebssteuerung.
Nachfolgend wird das Verfahren dieser Betriebssteuerung detaillierter unter Bezugnahme auf 2 bis 5 erläutert. Zuerst wird eine Folge von Betriebssteuerprozeduren, die in 2 gezeigt sind, als ein Unterroutinenprozess in einem (nicht gezeigten) Hauptroutinenprozess einschließlich anderer Steuerprozesse, die von der Steuereinheit 5 ausgeführt werden, ausgeführt.
Wenn diese erste Betriebssteuerung gestattet wird, wird zuerst bestimmt, ob das Hochdrucksteuermagnetventil 11 in einem Betätigungszustand ist oder nicht (siehe Schritt S100 in 2). Anzumerken ist, dass ”DRV” das Hochdrucksteuermagnetventil 11 in Schritt S100 in 2 bezeichnet.
Der Grund, warum hier festgestellt wird, ob das Hochdrucksteuermagnetventil 11 in einem vorbestimmten Antriebszustand ist oder nicht, ist der, dass die Common-Rail-Kraftstoffeinspritzvorrichtung, auf die diese Betriebssteuerung angewendet wird, das Niederdrucksteuermagnetventil 7 und das Hochdrucksteuermagnetventil 11, wie voranstehend unter Bezugnahme auf 1 erläutert, aufaufweist und dass es voraussetzt, dass diese Vorrichtung so konfiguriert ist, um die Benutzung davon gemäß dem Betriebszustand zu ändern.
Als ein Kriterium zur Feststellung, ob das Hochdrucksteuermagnetventil 11 in dem vorbestimmten Antriebszustand ist oder nicht, ist beispielsweise erhältlich bzw. verwendbar der Zustand, bei dem der Common-Rail-Druck eingestellt ist auf einen vorbestimmten Druck oder höher (z. B. 1000 bar oder höher) eingestellt wird, indem das Hochdrucksteuermagnetventil 11 angetrieben wird.
Wenn in diesem Schritt S100 festgestellt wird, dass das Hochdrucksteuermagnetventil 11 in dem vorbestimmten Antriebszustand ist (im Fall JA), fährt die Steuerung mit einem Vorgang in Schritt A102 fort, der als nächstes beschrieben wird, wohingegen, wenn festgestellt wird, dass das Hochdrucksteuermagnetventil 11 nicht in dem vorbestimmten Antriebszustand ist (im Fall NEIN), wird der vorliegende Zustand als nicht geeignet für die Ausführung von einer Folge dieser Betriebssteuerung, mit anderen Worten, eines Lernprozesses, angesehen, und die Steuerung kehrt zu dem nicht dargestellten Hauptroutinenprozess zurück.
In Schritt S102 wird festgestellt, ob der Antriebsstrom, ausgegeben von der Steuereinheit 5 an das Hochdrucksteuermagnetventil 11, in einem vorbestimmten stabilen Zustand ist oder nicht. Hier ist es passend, dass die Beurteilung, ob der Antriebsstrom in dem vorbestimmten stabilen Zustand ist oder nicht, gemacht wird basierend darauf, z. B., ob der Antriebsstrom in einem vorbestimmten Fluktuationsbereich (z. B. innerhalb 10% des Antriebsstroms der aktuell gewünscht wird) ist oder nicht.
Dann, wenn festgestellt wird, dass der Antriebsstrom in dem vorbestimmten stabilen Zustand ist (im Fall JA), schreitet die Steuerung mit Schritt S104 fort, der als nächstes beschrieben wird, wohingegen, wenn festgestellt wird, dass der Antriebsstrom nicht in dem vorbestimmten stabilen Zustand ist (im Fall NEIN) wird der aktuelle Zustand als nicht geeignet für die Ausführung des Lernprozesses angesehen, ähnlich zu dem vorangehenden Fall des Vorgangs in Schritt S100, und die Steuerung kehrt zu dem nicht dargestellten Hauptroutinenprozess zurück.
In einem Vorgang in Schritt S104 wird festgestellt, ob der Common-Rail-Druck in einem vorbestimmten stabilen Zustand ist oder nicht. Es ist hier geeignet, dass die Beurteilung, ob der Common-Rail-Druck in dem vorbestimmten Zustand ist oder nicht, gemacht wird basierend darauf, z. B., ob der Common-Rail-Druck innerhalb eines vorbestimmten Fluktuationsbereichs (z. B. innerhalb von 10% des Common-Rail-Drucks, der derzeit gewünscht wird) ist oder nicht.
Dann, wenn festgestellt wird, dass der Common-Rail-Druck in dem vorbestimmten stabilen Zustand (im Fall JA), setzt die Steuerung mit einem Prozess in Schritt S106 fort, der als nächstes beschrieben wird, wohingegen, wenn festgestellt wird, dass der Common-Rail-Druck nicht in dem vorbestimmten stabilen Zustand ist (im Fall NEIN), wird der aktuelle Zustand als nicht geeignet für die Ausführung des Lernprozesses angesehen, ähnlich zu dem früheren Fall im Prozess von Schritt S100, und die Steuerung kehrt zu dem nicht dargestellten Hauptroutinenprozess zurück.
In Schritt S106 wird ein Wert a des Common-Rail-Drucks, der von dem Hochdrucksensor 12 detektiert wurde, durch eine Variable a substituiert und gleichzeitig wird ein Antriebsstromwert A, der von der Steuereinheit 5 an das Hochdrucksteuermagnetventil 11 zu dieser Zeit ausgegeben worden ist, als eine Variable A gesetzt.
Als nächstes fährt die Steuerung mit Schritt S108 fort, wo ein Antriebsstrom A₀ des Hochdrucksteuermagnetventils 11 für den aktuellen Common-Rail-Druck a im aktuellen Moment erhalten wird basierend auf einer vorbestimmten Wertekarte, die zuvor in einem nicht dargestellten Speicherbereich der Steuereinheit 5 gespeichert wurde und die Korrelation zwischen dem Antriebsstrom des Hochdrucksteuermagnetventils 11 und dem Common-Rail-Druck darstellt. Anzumerken ist, dass 4 ein Beispiel der vorbestimmten Wertekarte zeigt. Bei dieser Zeichnung ist die als durchgezogene Linie gezeichnete charakteristische Linie die vorbestimmte Karte, die die Korrelation zwischen dem Antriebsstrom und dem Common-Rail-Druck darstellt, und die als gestrichelte Linie gezeigte charakteristische Linie stellt die Korrelation dar, die zu dem aktuellen Zeitpunkt angenommen wird, zwischen dem aktuell gemessenen Common-Rail-Druck a und dem Antriebsstrom.
Als nächstes fährt die Steuerung mit Schritt S110 fort, wo ein Verhältnis C einer Differenz zwischen dem Antriebsstrom A₀ basierend auf der vorbestimmten Wertekarte und dem aktuellen Antriebsstrom A zu dem aktuellen Antriebsstrom A (nachfolgend wird dieses C als ”Korrekturkoeffizient” aus Vereinfachungsgründen bezeichnet) berechnet wird.
Als nächstes wird ein Korrekturprozess des Antriebsstroms ausgeführt (siehe Schritt S112 in 2). Insbesondere wird bei diesem Prozess des Antriebsstroms, der ein Unterroutinenprozess, wie in 3 gezeigt ist, ein Antriebsstrom B₀ des Hochdrucksteuermagnetventils 11 für einen gewünschten Common-Rail-Druck P_soll zuerst erhalten basierend auf der vorgenannten vorbestimmten Wertekarte, wobei P_soll der zu dem derzeitigen Zeitpunkt gewünschte Common-Rail-Druck ist (siehe Schritt S112a in 3 und 5).
Als nächstes wird ein aktueller Antriebsstromwert B unter Verwendung dieses erhaltenen Antriebsstroms B₀ und des früher erhaltenen Korrekturkoeffizienten C erhalten (siehe Schritt S112b in 3). Insbesondere wird der aktuelle Antriebsstromwert B berechnet als B = B₀/(1 + C) (4).
Hier wird die Ableitung von B = B₀/(1 + C) erklärt werden. Zunächst entspricht (B₀ – B)/B dem vorgenannten Korrekturkoeffizienten C, wobei B der Antriebsstrom ist, der aktuell für den gewünschten Common-Rail-Druck P_soll erforderlich ist. Daher, C = (B₀ – B)/B. Dann führt die Multiplikation beider Seiten dieser Gleichung mit B zu C·B = B₀ – B. Dann gibt die Auflösung nach B auf der linken Seite und Bestimmung der Gleichung B = B₀/(1 + C).
Als nächstes setzt die Steuerung mit einem Prozess in Schritt S112c fort, wo ein eindeutiger aktueller Antriebsstrom festgelegt wird. Insbesondere wird ein eindeutiger aktueller Antriebsstrom I_soll, in dem sich das Lernergebnis widerspiegelt, bestimmt als I_soll = B + α. Hier ist α ein erlaubter Strom, um das Hochdrucksteuermagnetventil 11 in einen vollständig geschlossenen Zustand zu bringen.
Dann, nachdem der Antriebsstrom I_soll, der dem Hochdrucksteuermagnetventil 11 tatsächlich zugeführt werden soll, in der oben beschrieben Weise berechnet worden ist, kehrt die Steuerung zu dem nicht dargestellten Hauptroutinenprozess über den in 2 gezeigten Unterroutinenprozess zurück, und der vorgenannte Antriebsstrom I_soll wird an das Hochdrucksteuermagnetventil 11 von der Steuereinheit 5 in dem nicht dargestellten Hauptroutinenprozess ausgegeben.
Als nächstes wird ein Betriebssteuerbeispiel unter Bezugnahme auf 6 bis 12 erläutert.
Diese Betriebssteuerung betrifft insbesondere die Antriebssteuerung des Niederdrucksteuermagnetventils 7 und des Hochdrucksteuermagnetventils 11 und ist so konfiguriert, um den Betrieb bzw. die Betätigung zwischen dem Niederdrucksteuermagnetventil 7 und dem Hochdrucksteuermagnetventil 11 in Abhängigkeit von Betriebszustand der Common-Rail-Kraftstoffeinspritzvorrichtung zu wechseln.
Diese Betriebssteuerung wird als ein Unterroutinenprozess in dem Hauptroutinenprozess (nicht dargestellt) einschließlich anderer Steuerprozesse, die durch die Steuereinheit 5 ausgeführt werden, ausgeführt. 6 zeigt das gesamte Verfahren dieser Betriebssteuerung. Nachfolgend wird der Inhalt davon unter Bezugnahme auf diese Zeichnung näher erläutert. Bei dieser Betriebssteuerung, die aus sechs Unterroutinenprozessen besteht, wie nachfolgend beschrieben, wird zuerst ein Steuerprozess für eine Einschaltzeit ausgeführt (siehe Schritt S200 in 6). Hierbei wird festgestellt, ob ein Motor beim Starten ist oder nicht, und wenn der Motor sich bei seinem Starten befindet, wird das Hochdrucksteuermagnetventil 11 angetrieben, um den Common-Rail-Druck zu regeln (wird später erläutert).
Als nächstes wird ein Steuerprozess als Reaktion auf einen Übergangszustand ausgeführt (siehe Schritt S300 in 6). Hierbei wird festgestellt, ob der Betriebszustand der Common-Rail-Kraftstoffeinspritzvorrichtung ein vorbestimmter Übergangszustand ist oder nicht, und wenn festgestellt wird, dass es der vorbestimmte Übergangszustand ist, wird das Hochdrucksteuermagnetventil 11 angetrieben, wodurch der Common-Rail-Druck geregelt wird (wird später erläutert).
Als nächstes wird ein Steuerprozess für eine Antriebsmomentfluktuation ausgeführt (siehe Schritt S400 in 6). Wenn hierbei ein Antriebsmoment der Hochdruckpumpe 2 fluktuiert, wird das Hochdrucksteuermagnetventil 11 angetrieben, um den Common-Rail-Druck zu regeln (wird später erläutert).
Als nächstes wird der Steuerprozess für ein hohes mittleres Antriebsmoment ausgeführt (siehe Schritt S500 in 6). Wenn hierbei ein mittleres Antriebsmoment der Hochdruckpumpe 2 hoch ist, wird das Niederdrucksteuermagnetventil 7 angetrieben, um den Common-Rail-Druck zu regeln (wird später erläutert).
Als nächstes wird ein Kraftstofftemperatur basierter Steuerprozess ausgeführt (siehe Schritt S600 in 6). Das Antreiben wird hierbei zwischen dem Niederdrucksteuermagnetventil 7 und dem Hochdrucksteuermagnetventil 11 in Abhängigkeit von der Kraftstofftemperatur gewechselt, um den Common-Rail-Druck zu regeln (wird später erläutert).
Schließlich wird ein Steuerprozess für instabilen Betrieb ausgeführt (siehe Schritt S700 in 6), und nach diesem Prozess kehrt die Steuerung zu dem nicht dargestellten Hauptroutinenprozess zurück. Bei diesem Steuerprozess für instabilen Betrieb wird in einem vorbestimmten instabilen Betriebszustand das Hochdrucksteuermagnetventil 11 angetrieben, um den Common-Rail-Druck zu regeln (wird später erläutert).
Beim Stand der Technik ist es hierbei gut bekannt, dass eine Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerung und eine Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerung zur Regelung des Common-Rail-Drucks verfügbar sind, die jeweils ihre eigenen Vorteile und Nachteile haben, und unter Bezugnahme auf diese Betriebssteuerungen, die nachfolgend erläutert werden, werden die jeweiligen Vorteile und Nachteile der Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerung und der Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerung kurz beschrieben.
Zunächst ist die Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerung ein Steuerverfahren, bei dem das Hochdrucksteuermagnetventil 11 angetrieben wird, wobei eine Menge an Öl bzw. Kraftstoff, die dem Common-Rail 4 von der Hochdruckpumpe 2 zugeführt werden soll, konstant gehalten wird und überschüssiger Kraftstoff von der Hochdruckseite abfließen gelassen wird, wodurch ein gewünschter Wert für den Common-Rail-Druck erhalten wird. Eine Kraftstoffeinspritzmenge von den Einspritzdüsen, nämlich eine effektive Auslassmenge bei dieser Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerung wird im Allgemeinen ausgedrückt wie folgt: Effektive Auslassmenge = Auslassmenge der Hochdruckpumpe – Volumenverminderungsmenge vom Magnetventil – (Leckagemenge von den Einspritzdüsen und dergleichen)
Bei der obigen Gleichung stellt die Volumenverminderungsmenge von dem Magnetventilmittel eine Menge an Kraftstoff dar, die dem Kraftstofftank 1 von dem Common-Rail 4 über das Hochdrucksteuermagnetventil 11 wieder zurückgeführt wird, nämlich die Leckagemenge. Beispiele der Vorteile auf der Seite der Hochdruckpumpe 2 bei einer solchen Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerung sind gutes Ansprechverhalten beim Common-Rail-Druck und eine kleine Fluktuation beim Pumpenantriebsmoment. Andererseits sind Nachteile davon ein hohes mittleres Pumpenantriebsmoment, mit anderen Worten, eine große Menge an Verlustarbeit. Die große Menge an Verlustarbeit indiziert bzw. führt zu einer starken Erhöhung der Kraftstofftemperatur.
Die Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerung, d. h., dass das Niederdrucksteuermagnetventil 7 angetrieben wird, um nur eine Menge an gefördertem Öl bzw. Kraftstoff, der zur Regelung des Common-Rail-Drucks erforderlich ist, zu erhalten, ist ein Steuerverfahren, bei dem eine Einlassmenge an die Hochdruckpumpe 2 gesteuert wird, wodurch der Common-Rail-Druck auf einen gewünschten Wert gesteuert wird. Eine Kraftstoffeinspritzmenge, nämlich eine effektive Auslassmenge, von den Einspritzdüsen 3 bei einer derartigen Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerung wird typischer Weise ausgedrückt wie folgt: Effektive Auslassmenge = Auslassmenge der Hochdruckpumpe – (Leckagemenge von den Einspritzdüsen und dergleichen)
Ein Beispiel für die Vorteile der Hochdruckpumpenseiten bei einer derartigen Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerung ist ein niedriges mittleres Pumpenantriebsmoment, mit anderen Worten, eine geringe Menge an Verlustarbeit. Dies indiziert im Gegensatz zu dem Fall der Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerung einen geringen Anstieg der Kraftstofftemperatur. Andererseits ist einer der Nachteile, dass das Ansprechverhalten beim Common-Rail-Druck dazu tendiert, niedrig zu sein, was in einer großen Variation im Antriebsmoment (mit anderen Worten, einem großen Antriebsgeräusch) resultiert.
Als nächstes wird der Inhalt jeder der oben genannten Unterroutinenprozesse unter Bezugnahme auf 7 bis 12 erläutert.
Zunächst wird der Steuerprozess für eine Einschaltzeit unter Bezugnahme auf 7 erläutert. Wenn die Betriebssteuerung gestartet wird, wird festgestellt, ob der Motor in einem Startzustand ist oder nicht (siehe Schritt S202 in 7). Die Feststellung, ob der Motor in einem Startzustand ist oder nicht, erfolgt vorzugsweise basierend auf einer Motorrotationsgeschwindigkeit Ne, Positionsinformation eines Zündmotorschlüssels (nicht dargestellt) und dem Common-Rail-Druck, die der Steuereinheit eingegeben werden.
Dann, wenn festgestellt wird, dass der Motor in dem Startzustand ist (im Fall JA), fährt die Steuerung mit einem Prozess in Schritt S204 fort, der als nächstes beschrieben wird, wohingegen, wenn festgestellt wird, dass der Motor nicht in einem Startzustand ist (im Fall NEIN), fährt die Steuerung mit einem Prozess in Schritt S212 fort, der später beschrieben wird (siehe Schritt S202 in 7).
In Schritt S204 wird die Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerung in Abhängigkeit davon ausgeführt, dass der Motor im Startzustand ist. Insbesondere, wenn der Motor im Startzustand ist, ist die Ausführung einer stark ansprechenden Steuerung zur Steuerung des Common-Rail-Drucks während einer Dauer von der anfänglichen Zündung des Motors zumindest, bis er in einem Leerlaufzustand stabil wird, gewünscht, und daher ist die Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerung geeignet und dementsprechend steuert die Steuereinheit 5 das Hochdrucksteuermagnetventil 11, um angetrieben zu werden, so dass ein notwendiger Common-Rail-Druck eingestellt wird.
Als nächstes, wenn festgestellt wird, ob eine vorbestimmte Zeitdauer vom Motorstart vergangen ist oder nicht (siehe Schritt S206 in 7) und wenn festgestellt wird, dass die vorbestimmte Zeitdauer vergangen ist, wird festgestellt, ob der Common-Rail-Druck einen Zielleerlauf- und stabilen Zustand erreicht hat oder nicht (siehe Schritt S208 in 7).
Der Zielleerlauf- und stabile Zustand meint hier den Zustand des Common-Rail-Drucks, wenn der nicht dargestellte Motor in einem Leerlaufzustand und im Wesentlichen in einem stabilen Zustand ist. Die Feststellung, ob der Motor in dem Zielleerlauf- und stabilen Zustand ist oder nicht, erfolgt geeigneterweise basierend darauf, ob die Motorrotationsgeschwindigkeit Ne, die an die Steuereinheit 5 eingegeben wird und der Common-Rail-Druck, der von dem Hochdrucksensor 12 detektiert wird und an die Steuereinheit 5 eingegeben wird, jeweils innerhalb vorbestimmter Bereiche sind.
In Schritt S208, wenn festgestellt wird, dass der Common-Rail-Druck in dem Zielleerlauf- und stabilen Zustand ist (im Fall JA), führt die Steuerung mit einem Prozess in Schritt S212 fort, der als nächstes beschrieben wird. Andererseits, wenn festgestellt wird in Schritt S208, dass der Common-Rail-Druck nicht in dem Zielleerlauf- und stabilen Zustand ist (im Fall NEIN), wird die Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerung fortgesetzt, bis festgestellt wird, dass der Common-Rail-Druck in dem Zielleerlauf- und stabilen Zustand ist (siehe Schritte S210 und S208 in 7).
Nachdem im Schritt S202 festgestellt worden ist, dass der Motor nicht in dem Startzustand ist (im Fall NEIN), oder nachdem im Schritt S208 festgestellt worden ist, dass der Common-Rail-Druck den Zielleerlauf- und stabilen Zustand erreicht hat (im Fall JA), ist das erforderliche Ansprechverhalten des Common-Rail-Drucks nicht sehr hoch, und daher wird die Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerung, die bis zu dem derzeitigen Moment ausgeführt worden ist, geändert zu der Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerung, bei der das Niederdrucksteuermagnetventil 7 anstelle des Hochdrucksteuermagnetventils 11 gesteuert wird, um angetrieben zu werden, um den Common-Rail-Druck einzustellen (siehe Schritt S212 in 7). Danach kehrt die Steuerung verzögert zu der vorgenannten, in 6 gezeigten Routine zurück.
Als nächstes wird der Steuerprozess für einen Übergangsreaktionszustand unter Bezugnahme auf 8 erläutert.
Wenn die Betriebessteuerung gestartet wird, wird zuerst festgestellt, ob der Betrieb dieser Vorrichtung in einem Übergangsreaktionszustand ist oder nicht (siehe Schritt S302 in 8).
Insbesondere meint der Übergangsreaktionszustand hier den Fall, wenn der Common-Rail-Druck um einen vorbestimmten Wert oder mehr reduziert oder erhöht werden muss. Dieser Zustand tritt z. B. auf, wenn eine drastische Änderung bei einer Gaspedalniederdruckgröße oder dergleichen auftritt.
Die Feststellung des Übergangsreaktionszustands oder nicht erfolgt in geeigneter Weise z. B. basierend darauf, ob ein absoluter Wert einer Variationsgröße dP/dt des Common-Rail-Drucks pro Zeiteinheit einen vorbestimmten Wert K überschreitet oder nicht. Dieser vorbestimmte Wert K wird geeigneterweise bestimmt unter Berücksichtigung, beispielsweise der Kraftstofftemperatur, der Temperatur des Motorkühlwassers und dergleichen, und obwohl ein Wert basierend auf experimentellen Daten, empirischen Daten und dergleichen davon gewählt werden kann, ist es auch möglich, dass mehrere Werte wahlweise verwendet werden in Abhängigkeit von der Kraftstofftemperatur und der Temperatur des Motorkühlwassers.
Wenn in diesem Schritt S302 basierend auf den vorgenannten Feststellungskriterien festgestellt wird, dass der Betrieb dieser Vorrichtung in dem vorbestimmten Übergangsreaktionszustand ist (im Fall JA), kann die Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerung den Variationen des Common-Rail-Drucks nicht wie erforderlich folgen, und dementsprechend wird die Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerung ausgeführt (siehe Schritt S304 in 8). Andererseits wenn in Schritt S302 festgestellt wird, dass der Betrieb dieser Vorrichtung nicht in dem vorbestimmten Übergangsreaktionszustand ist (im Fall NEIN), wird die Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerung beibehalten (siehe Schritt S306 in 8). Dann, nachdem einer der Schritte S304 und S306 ausgeführt worden ist, kehrt die Steuerung verzögert zu der vorgenannten, in 6 gezeigten Routine zurück.
Als nächstes wird der Steuerprozess für eine Antriebsmomentfluktuation unter Bezugnahme auf 9 erläutert.
Wenn die Betriebssteuerung gestartet wird, wird festgestellt, ob der Betriebszustand dieser Vorrichtung in einem Betriebszustand ist, in dem eine Antriebsmomentfluktuation problematisch ist (siehe Schritt S402 in 9).
Insbesondere meint hier ”die Antriebsmomentfluktuation ist problematisch”, dass eine Fluktuation des Antriebsmoments aufgrund eines Grundes in dem Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerzustand auftritt, und ein so genanntes Antriebsgeräusch kann auftreten, wenn die Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerung fortgesetzt wird, so dass es unmöglich wird, einen stabilen Common-Rail-Druck zu erhalten. Einer der Faktoren, die die Antriebsmomentfluktuation verursachen, ist z. B. eine diskontinuierliche bzw. aussetzende Öl- bzw. Kraftstoffversorgung bei der Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerung. Dies meint den Fall, wenn notwendiger Kraftstoff diskontinuierlich der Common-Rail 4 von der Hochdruckpumpe 2 zugeführt wird.
Die Feststellung des Betriebszustands, in dem die Antriebsmomentfluktuation problematisch ist oder nicht, erfolgt geeigneterweise, z. B. basierend auf dem Vergleich und der Berücksichtigung von der Motorrotationsgeschwindigkeit Ne, des Common-Rail-Drucks, einer Öl- bzw. Kraftstoffzuführmenge der Hochdruckpumpe 2, und dergleichen. Insbesondere ist es passend, dass die Feststellung, dass der Betriebszustand existiert, bei dem die Antriebsmomentfluktuation problematisch ist, z. B. erfolgt, wenn eine Variationsstärke der Motorrotationsgeschwindigkeit Ne, eine Variationsstärke des Common-Rail-Drucks und eine Variationsstärke der Öl- bzw. Kraftstoffzuführmenge der Hochdruckpumpe 2 vorbestimmte Variationsgrößen jeweils überschreiten, und numerische Bereiche, die Kriterien für die jeweiligen Feststellungen darstellen, sind passend eingestellt basierend auf Experimenten oder einer Computersimulation, oder basieren auf empirischen Daten oder dergleichen.
Dann, wenn in Schritt S402 festgestellt wird, dass diese Vorrichtung in dem Betriebszustand ist, in dem die Antriebsmomentfluktuation problematisch ist (im Fall JA) wird die Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerung ausgeführt (siehe Schritt S404 in 9). Andererseits, wenn festgestellt wird, dass diese Vorrichtung nicht in dem Betriebszustand ist, in dem die Antriebsmomentfluktuation problematisch ist (im Fall NEIN), wird die Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerung beibehalten (siehe Schritt S406 in 9). Dann, nachdem einer der Schritte S404 und S406 ausgeführt worden ist, kehrt die Steuerung verzögert zu der vorgenannten, in 6 gezeigten Routine zurück.
Als nächstes wird der Steuerprozess für hohes mittleres Antriebsmoment unter Bezugnahme auf 10 beschrieben.
Wenn die Betriebssteuerung gestartet wird, wird als erstes festgestellt, ob diese Vorrichtung in dem Betriebszustand mit einem hohen mittleren Antriebsmoment ist oder nicht (siehe Schritt S502 in 10).
Insbesondere meint der Betriebszustand mit dem hohen mittleren Antriebsmoment den Zustand, in dem die Größe an Verlustarbeit in dem Zustand der Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerung groß ist. Die Feststellung des Betriebszustands mit dem hohen mittleren Antriebsmoment oder nicht kann auf eine derartige Weise erfolgen, dass ein mittleres Antriebsmoment zum aktuellen Zeitpunkt durch eine arithmetische Operation erhalten wird, und es wird festgestellt, ob das erhaltene Resultat einen vorbestimmten Wert überschreitet oder nicht, oder alternativ auf eine derartige Weise, dass die Erhöhung der Kraftstofftemperatur gleich einem vorbestimmten Wert oder höher ist.
Dann, wenn in Schritt S502 festgestellt wird, dass diese Vorrichtung in dem Betriebszustand mit dem hohen mittleren Antriebsmoment ist (im Fall JA), wird die Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerung in die Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerung geändert, so dass die Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerung ausgeführt wird (siehe Schritt S504 in 10). Andererseits, wenn festgestellt wird, dass diese Vorrichtung nicht in dem Betriebszustand mit dem hohen mittleren Antriebsmoment ist (im Fall JA), wird die Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerung beibehalten (siehe Schritt S506 in 10). Dann, nachdem einer der Schritte S504 und S506 ausgeführt worden ist, kehrt die Steuerung verzögert zu der vorgenannten, in 6 gezeigten Routine zurück.
Als nächstes wird der Kraftstofftemperatur basierte Steuerprozess unter Bezugnahme auf 11 erläutert.
Wenn die Betriebssteuerung gestartet wird, wird als erstes festgestellt, ob eine Kraftstofftemperatur in einem Hochzustand ist oder nicht, bei dem sie einen vorbestimmten Hochtemperaturreferenzwert überschreitet (siehe Schritt S602 in 11). Dann indiziert die Feststellung, dass die Kraftstofftemperatur den vorbestimmten Hochtemperaturreferenzwert überschreitet, mit anderen Worten in dem Hochzustand ist (im Fall JA), den Zustand, in dem Verlustarbeit beim Betrieb der Hochdruckpumpe 2 auftritt, und da dieser Zustand die Ausführung der Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerung zum Zweck der Verringerung der Kraftstofftemperatur erfordert, wird zunächst festgestellt, ob diese Vorrichtung in dem Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerzustand ist oder nicht (siehe Schritt S604 in 11).
Wenn in Schritt S604 festgestellt wird, dass diese Vorrichtung in dem Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerzustand (im Fall JA), wird die Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerung zu der Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerung geändert, so dass die Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerung ausgeführt wird (siehe Schritt S606 in 11).
Andererseits, wenn in Schritt S604 festgestellt wird, dass diese Vorrichtung nicht in dem Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerzustand ist (im Fall NEIN), wird die Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerung beibehalten (siehe Schritt S608 in 11).
Andererseits, wenn in dem vorangehenden Schritt S602 festgestellt wird, dass die Kraftstofftemperatur nicht in dem Hochzustand ist, in dem die Kraftstofftemperatur den vorbestimmten Hochtemperaturreferenzwert überschreitet (im Fall NEIN), wird festgestellt, ob die Kraftstofftemperatur in einem Niederzustand ist oder nicht, in dem sie kleiner als ein vorbestimmter Niedertemperaturreferenzwert ist (siehe Schritt S610 in 11). Dann, wenn festgestellt wird, dass die Kraftstofftemperatur geringer als der vorbestimmte Niedertemperaturreferenzwert ist, mit anderen Worten sich im Niederzustand befindet (im Fall JA), ist es erforderlich, die Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerung zum Zweck der Erhöhung der Kraftstofftemperatur auszuführen, und daher wird zunächst festgestellt, ob der aktuelle Zustand der Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerzustand ist oder nicht (siehe Schritt S612 in 11).
Wenn in Schritt S612 festgestellt wird, dass der aktuelle Zustand der Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerzustand ist (im Fall JA), wird die Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerung geändert zu der Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerung, so dass die Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerung ausgeführt wird (siehe Schritt S614 in 11). Andererseits, wenn in Schritt S612 festgestellt wird, dass der aktuelle Zustand nicht der Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerzustand ist (im Fall NEIN), wird die Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerung beibehalten (siehe Schritt S616 in 11).
Dann, nachdem einer der Schritte S606, S608, S614 und S616 ausgeführt worden ist, wird festgestellt, ob die Kraftstofftemperatur innerhalb eines vorbestimmten Referenzbereichs ist oder nicht (siehe Schritt S618 in 11) und wenn festgestellt wird, dass die Kraftstofftemperatur nicht innerhalb des vorbestimmten Referenzbereichs ist (im Fall NEIN), kehrt die Steuerung zu dem vorherigen Schritt S602 zurück und eine Serie von Prozessen wird wiederholt, wohingegen, wenn festgestellt wird, dass die Kraftstofftemperatur innerhalb des vorbestimmten Referenzbereichs ist (im Fall JA), kehrt die Steuerung verzögert zu der vorgenannten, in 6 gezeigten Routine zurück.
Als nächstes wird der Steuerprozess für instabilen Betrieb unter Bezugnahme auf 12 erläutert.
Wenn die Betriebssteuerung gestartet wird, wird zuerst festgestellt, ob der Betrieb dieser Vorrichtung, mit anderen Worten der Zustand der Kraftstoffeinspritzsteuerung in einem vorbestimmten instabilen Betriebsbereich ist oder nicht (siehe Schritt S702 in 12).
Hier korrespondiert der Fall, wenn die Feststellung erfolgt, die den vorbestimmten instabilen Betriebsbereich indiziert, zu einem Fall, zunächst unter der Voraussetzung, dass der vorliegende Zustand der Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerzustand ist, wo zu befürchten ist, dass mechanische Vibrationen in einem mechanischen Ventil bei dieser Vorrichtung aufgrund der Tatsache auftreten kann, dass eine gesteuerte Menge an eingespritztem Kraftstoff bei einer kleineren Flussrate verglichen mit derjenigen in dem Fall der Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerung eingespritzt wird, oder wo die Möglichkeit besteht, dass eine Kavität aufgrund einer Einlassdrosselung bei der Hochdruckpumpe 2 auftreten kann, und dementsprechend zu befürchten ist, dass sich die Zuverlässigkeit des Betriebs dieser Vorrichtung zwangsweise verringern kann.
Genauere Feststellungskriterien sind eine gesteuerte Flussrate des Kraftstoffs bei dem früheren Fall und eine Größe der Einlassdrosselung im letzteren Fall, aber spezifische geeignete Werte davon hängen von der aktuellen Größe, Betriebsbedingungen und dergleichen der Vorrichtung ab, und deshalb sollten sie unter Berücksichtigung dieser Faktoren eingestellt werden.
Dann wenn in Schritt S702 basierend auf den vorgenannten Feststellungskriterien festgestellt wird, dass der Betrieb dieser Vorrichtung in dem vorbestimmten instabilen Betriebsbereich ist (in Fall JA), wird die Hochdruck-(Auslass)-Seitensteuerung an Stelle der Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerung ausgeführt (siehe Schritt S704 in 12), wohingegen, wenn festgestellt wird, dass der Betrieb dieser Vorrichtung nicht in dem vorbestimmten instabilen Betriebsbereich ist (im Fall NEIN), wird die Niederdruck-(Einlass)-Seitensteuerung beibehalten (siehe Schritt S706 in 12). Dann, nachdem einer der Schritte S704 und S706 ausgeführt worden ist, kehrt die Steuerung verzögert zu der vorgenannten, in 6 gezeigten Routine zurück.
Bei dem oben beschriebenen Konfigurationsbeispiel werden sechs Arten von Steuerungen, beginnend mit dem Steuerprozess zur Startzeit (siehe Schritt S200 in 6) bis zu dem Steuerprozess für instabilen Betrieb (siehe Schritt S700 in 6) als Steuerungen ausgeführt, bei denen das Antreiben bzw. Betreiben zwischen dem Niederdrucksteuermagnetventil 7 und dem Hochdrucksteuermagnetventil 11 gewechselt wird, wie in 6 gezeigt, aber es ist nicht immer notwendig, alle von diesen auszuführen, und eine solche Konfiguration kann natürlich angewendet werden, dass, zum Beispiel, nur eine der sechs Arten von Steuerungen ausgeführt wird, unter Berücksichtigung der aktuellen Größe bzw. des Umfangs, der erforderlichen Leistung und dergleichen der Vorrichtung. Außerdem ist eine derartige Konfiguration möglich, dass eine zufällige Anzahl von Steuerungen unter den vorgenannten sechs Arten von Steuerungen kombiniert werden kann.
Bei dem oben beschriebenen Konfigurationsbeispiel ist weiter das Niederdrucksteuermagnetventil 7 an einer passenden Stelle in bzw. an der Kraftstoffleitung 8, die den Kraftstofftank 1 und die Hochdruckpumpe 2 verbindet, als ein Beispiel des Dazwischenanordnens des Niederdrucksteuermagnetventils 7 angeordnet, aber diese Konfiguration ist diesbezüglich natürlich nicht beschränkend, und es kann in der Hochdruckpumpe 2 angeordnet sein. Obwohl das Hochdrucksteuermagnetventil 11 an einer geeigneten Stelle in der Kraftstoffleitung 8 zwischen dem Common-Rail 4 und dem Kraftstofftank 1 angeordnet ist, kann weiter das Hochdrucksteuermagnetventil 11 natürlich auf einer Auslaßseite der Hochdruckpumpe 2 angeordnet sein. Mit anderen Worten, das Hochdrucksteuermagnetventil 11 kann an einer passenden Stelle in einem Bereich von der Hochdruckpumpe 2 bis zu den Einspritzdüsen 3 angeordnet sein.
Wie beschrieben, wird eine solche Konfiguration angewendet, dass der Antriebsstrom zu dem Hochdrucksteuermagnetventil, der durch die vorbestimmte Wertekarte festgelegt ist, in Abhängigkeit von einem aktuellen Antriebszustand unter vorbestimmten Bedingungen korrigiert wird, was zu einem derartigen Effekt führt, dass eine geeignete und verläßliche Kraftstoffeinspritzung erreicht werden kann in Abhängigkeit von einer Variation bei Betriebseigenschaften von Hochdrucksteuermagnetventilen und einem Unterschied in Betriebszuständen unter individuellen Vorrichtungen.
Weiter wird erfindungsgemäß eine solche Konfiguration verwendet, dass die Steuerung zwischen der Hochdruckseitensteuerung und der Niederdruckseitensteuerung in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebszuständen der Vorrichtung gewechselt wird, was zu einem solchen Effekt führt, dass das Ansprechverhalten beim Common-Rail-Druck verbessert wird, so dass die Steuerstabilität verbessert wird und eine stabile und verläßliche Kraftstoffeinspritzung erreicht werden kann. Bei der Konfiguration, dass die Hochdruckseitensteuerung und die Niederdruckseitensteuerung vorgesehen sind, kann weiter sogar, wenn eine von diesen fehlerhaft ist, die andere Steuerung mit der Situation fertig werden, was zu einem solchen Effekt führt, dass die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Vorrichtung gegen Ausfall verbessert werden kann. Weiter kann bei einer solchen Konfiguration, die die Steuerung zwischen der Hochdruckseitensteuerung und der Niederdruckseitensteuerung wechselt, im Vergleich zu einer solchen Konfiguration, die nur die Hochdruckseitensteuerung ausführt, die Last der Hochdruckpumpe verringert werden, indem auch die Niederdruckseitensteuerung ausgeführt wird, was zu einem solchen Effekt führt, dass die Zuverlässigkeit der Hochdruckpumpe verbessert werden kann.
Wie hier beschrieben, ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung, die Kraftstoff einspritzt und einer Verbrennungsmaschine, wie einem Motor für Fahrzeuge, zuführt, und sie ist besonders geeignet für jene in der Konfiguration des sogenannten Common-Rail-Typs.

Claims

Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, wobei Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (1) durch eine Hochdruckpumpe (2) unter hohem Druck in eine Sammelschiene (4) gefördert und dort gespeichert wird und dadurch die Versorgung einer Vielzahl von Einspritzdüsen (3), die mit der Sammelschiene (4) verbunden sind, mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff ermöglicht; wobei ein Niederdrucksteuermagnetventil (7), das stromaufwärts der Hochdruckpumpe (2) vorgesehen ist, und ein Hochdrucksteuermagnetventil (11), das stromabwärts der Hochdruckpumpe (2) vorgesehen ist, vorgesehen sind, wobei entweder das Niederdrucksteuermagnetventil (7) oder das Hochdrucksteuermagnetventil (11) rückgekoppelt-gesteuert wird und dadurch die Regelung des Sammelschienen-Drucks in der Sammelschiene (4) ermöglicht, wobei das Hochdrucksteuermagnetventil (11) und das Niederdrucksteuermagnetventil (7) angesteuert werden zur wiederholten Ausführung eines ersten bis sechsten Steuerprozesses, wobei die Steuerprozesse in Folge nacheinander durchlaufen werden, wobei der erste Steuerprozeß feststellt, ob der Motor in einem Startzustand ist, und wenn festgestellt wird, dass der Motor in einem Startzustand ist, der Sammelschienen-Druck durch Rückkopplungsteuerung mittels des Hochdrucksteuermagnetventils (11) über eine vorbestimmte Zeitdauer geregelt wird, wobei der zweite Steuerprozeß feststellt, ob der Absolutwert eines Variationsbetrages des Sammelschienen-Drucks pro Zeiteinheit einen vorbestimmten Wert überschreitet und wenn festgestellt wird, dass der Absolutwert des Variationsbetrages des Sammelschienen-Drucks pro Zeiteinheit den vorbestimmten Wert überschreitet, der Sammelschienen-Druck durch Rückkopplungssteuerung mittels des Hochdrucksteuermagnetventils (11) geregelt wird, wobei der dritte Steuerprozeß feststellt, ob eine Schwankung des Antriebsmomentes der Hochdruckpumpe (2) auftritt, und wenn festgestellt wird, dass die Schwankung des Antriebsmoments der Hochdruckpumpe (2) auftritt, der Sammelschienen-Druck durch Rückkopplungssteuerung mittels des Hochdrucksteuermagnetventils (11) geregelt wird, wobei der vierte Steuerprozeß feststellt, ob ein mittleres Antriebsmoment der Hochdruckpumpe (2) einen vorbestimmten Wert überschreitet, und wenn festgestellt wird, dass das durchschnittliche Antriebsmoment der Hochdruckpumpe (2) einen vorbestimmten Wert überschreitet, der Sammelschienen-Druck durch Rückkopplungssteuerung mittels des Niederdrucksteuermagnetventils (7) geregelt wird, wobei der fünfte Steuerprozeß beinhaltet, wenn die Temperatur des Kraftstoffes in einem vorbestimmten Hochtemperaturzustand ist und der Sammelschienen-Druck durch Rückkopplungssteuerung mittels des Hochdrucksteuermagnetventils (7) geregelt wird, den Sammelschienen-Druck durch Rückkopplungssteuerung mittels des Niederdrucksteuermagnetventils (7) anstatt mittels des Hochdrucksteuermagnetventils (11) zu regeln, bis die Temperatur des Kraftstoffes in einem vorbestimmten Referenztemperaturbereich liegt, wobei, wenn die Temperatur des Kraftstoffes in einem Niedrigtemperaturzustand ist und der Sammelschienen-Druck durch Rückkopplungssteuerung mittels des Niederdrucksteuermagnetventils (7) geregelt wird, den Sammelschienen-Druck durch Rückkopplungssteuerung mittels des Hochdrucksteuermagnetventils (11) zu regeln, anstatt mittels des Niederdrucksteuermagnetventils (7), bis die Temperatur des Kraftstoffs in einen vorbestimmten Referenztemperaturbereich steigt, und wobei der sechste Steuerprozeß beinhaltet, wenn ein vorbestimmter instabiler Betriebszustand vorliegt, den Sammelschienen-Druck durch Rückkopplungssteuerung mittels des Hochdrucksteuermagnetventils (11) zu regeln.
Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung, wobei Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (1) durch eine Hochdruckpumpe (2) unter hohem Druck in eine Sammelschiene (4) gefördert und dort gespeichert wird und dadurch die Versorgung einer Vielzahl von Einspritzdüsen (3), die mit der Sammelschiene (4) verbunden sind, mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff ermöglicht; wobei ein Niederdrucksteuermagnetventil (7), das stromaufwärts der Hochdruckpumpe (2) vorgesehen ist, und ein Hochdrucksteuermagnetventil (11), das stromabwärts der Hochdruckpumpe (2) vorgesehen ist, vorgesehen sind, wobei die Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung eine Steuereinheit (5) aufweist, wobei die Steuereinheit (5) eingerichtet ist, um entweder das Niederdrucksteuermagnetventil (7) oder das Hochdrucksteuermagnetventil (11) rückgekoppelt zu steuern und dadurch die Regelung des Sammelschienen-Drucks in der Sammelschiene (4) zu ermöglichen und den Betrieb des Hochdrucksteuermagnetventils (11) und des Niederdrucksteuermagnetventils (7) durch wiederholtes Ausführen eines ersten bis sechsten Steuerprozesses zu steuern, wobei die Steuerprozesse in Folge nacheinander durchlaufen werden, wobei die Steuereinheit (5) derart eingerichtet ist, dass der erste Steuerprozeß feststellt, ob der Motor in einem Startzustand ist, und, wenn festgestellt wird, dass der Motor in einem Startzustand ist, der Sammelschienen-Druck durch Rückkopplungssteuerung mittels des Hochdrucksteuermagnetventils (11) über eine vorbestimmte Zeitdauer geregelt wird, wobei die Steuereinheit (5) derart eingerichtet ist, dass der zweite Steuerprozeß feststellt, ob der Absolutwert eines Variationsbetrages des Sammelschienen-Drucks pro Zeiteinheit einen vorbestimmten Wert überschreitet, und, wenn festgestellt wird, dass der Absolutwert des Variationsbetrages des Sammelschienen-Drucks pro Zeiteinheit den vorbestimmten Wert überschreitet, der Sammelschienen-Druck durch Rückkopplungssteuerung mittels des Hochdrucksteuermagnetventils (11) geregelt wird, wobei die Steuereinheit (5) derart eingerichtet ist, dass der dritte Steuerprozeß feststellt, ob eine Schwankung des Antriebsmomentes der Hochdruckpumpe (2) auftritt, und, wenn festgestellt wird, dass die Schwankung des Antriebsmoments der Hochdruckpumpe (2) auftritt, der Sammelschienen-Druck durch Rückkopplungssteuerung mittels des Hochdrucksteuermagnetventils (11) geregelt wird, wobei die Steuereinheit (5) derart eingerichtet ist, dass der vierte Steuerprozeß feststellt, ob ein mittleres Antriebsmoment der Hochdruckpumpe (2) einen vorbestimmten Wert überschreitet, und, wenn festgestellt wird, dass das durchschnittliche Antriebsmoment der Hochdruckpumpe (2) einen vorbestimmten Wert überschreitet, der Sammelschienen-Druck durch Rückkopplungssteuerung mittels des Niederdrucksteuermagnetventils (7) geregelt wird, wobei die Steuereinheit (5) derart eingerichtet ist, dass der fünfte Steuerprozeß beinhaltet, wenn die Temperatur des Kraftstoffes in einem vorbestimmten Hochtemperaturzustand ist und der Sammelschienen-Druck durch Rückkopplungssteuerung mittels des Hochdrucksteuermagnetventils (11) geregelt wird, den Sammelschienen-Druck durch Rückkopplungssteuerung mittels des Niederdrucksteuermagnetventils (7) anstatt mittels des Hochdrucksteuermagnetventils (11) zu regeln, bis die Temperatur des Kraftstoffes in einem vorbestimmten Referenztemperaturbereich liegt, wobei, wenn die Temperatur des Kraftstoffes in einem Niedrigtemperaturzustand ist und der Sammelschienen-Druck durch Rückkopplungssteuerung mittels des Niederdrucksteuermagnetventils (7) geregelt wird, den Sammelschienen-Druck durch Rückkopplungssteuerung mittels des Hochdrucksteuermagnetventils (11) zu regeln, anstatt des Niederdrucksteuermagnetventils, bis die Temperatur des Kraftstoffs in einen vorbestimmten Referenztemperaturbereich steigt, und wobei die Steuereinheit (5) derart eingerichtet ist, dass der sechste Steuerprozeß beinhaltet, wenn ein vorbestimmter instabiler Betriebszustand vorliegt, den Sammelschienen-Druck durch Rückkopplungssteuerung mittels des Hochdrucksteuermagnetventils (11) zu regeln.