DE60030368T2

DE60030368T2 - Steuereinrichtung für Brennstoffeinspritzpumpe

Info

Publication number: DE60030368T2
Application number: DE60030368T
Authority: DE
Inventors: c/o Toyota Jidosha K. K. Masanori Toyota-shi Aichi-ken Sugiyama; c/o Toyota Jidosha K. K. Daichi Toyota-shi Aichi-ken Yamazaki; c/o Toyota Jidosha K. K. Naoki Toyota-shi Aichi-ken Kurata
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2020-07-27
Also published as: EP1072781A3; JP3465641B2; CN1282838A; EP1072781B1; JP2001041088A; KR20010021136A; US6314945B1; DE60030368D1; EP1072781A2; CN1138057C; KR100372472B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät für eine Kraftstoffpumpe, die Kraftstoff zu einem Kraftstoffeinspritzventil einer Brennkraftmaschine pumpt.
2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
Kürzlich wurden Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge und dergleichen kommerzialisiert, bei denen Kraftstoff direkt in Brennkammern eingespritzt wird, um den Kraftstoffverbrauch usw. zu verbessern. Um Kraftstoff von einem Kraftstoffeinspritzventil in eine Brennkammer in einer solche Kraftmaschine trotz eines hohen Drucks in der Brennkammer einzuspritzen, ist es nötig, einen hohen Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffeinspritzventil bereitzustellen. Bei dieser Kraftmaschinenbauart wird daher der von einem Kraftstofftank durch eine Förderpumpe gepumpte Kraftstoff durch eine Hochdruckkraftstoffpumpe mit Druck beaufschlagt und der so druckbeaufschlagte Kraftstoff wird zu dem Kraftstoffeinspritzventil geschickt. Solche Hochdruckkraftstoffpumpen sind beispielsweise in der EP 0802322 und in japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. 10-176618 und 10-176619 beschrieben. Eine Konstruktion einer Hochdruckkraftstoffpumpe, wie sie in diesen offengelegten Patentanmeldungen und dergleichen beschrieben ist, ist in 10 gezeigt.
Wie in 10 gezeigt ist, hat eine Hochdruckkraftstoffpumpe 101, wie sie in den Patentoffenlegungsschriften und dergleichen beschrieben ist, einen Tauchkolben 103, der sich durch Drehung eines Nockens 100 in einem Zylinder 102 hin und her bewegt, und eine durch den Zylinder 102 und den Tauchkolben 103 definierte Druckbeaufschlagungskammer 104. An der Druckbeaufschlagungskammer 104 sind ein Saugdurchlass 107, der mit einer Förderpumpe 106 zum Pumpen von Kraftstoff von einem Kraftstofftank 105 verbunden ist, ein Überströmdurchlass 108 zum Leiten von Kraftstoff aus der Druckbeaufschlagungskammer 104 und zum Rückführen des Kraftstoffs zu dem Kraftstofftank 105, und ein Beschickungsdurchlass 110 angeschlossen, um den Kraftstoff von der Druckbeaufschlagungskammer 104 zu einem Kraftstoffeinspritzventil 109 zu schicken. Die Hochdruckkraftstoffpumpe 101 hat ein Überströmventil 111 zum Aufstellen und Unterbrechen einer Verbindung der Druckbeaufschlagungskammer 104 mit dem Ansaugdurchlass 107 und dem Überströmdurchlass 108.
Wenn das Überströmventil 111 offen ist und sich der Tauchkolben 103 in einer solchen Richtung bewegt, dass er die Kapazität der Druckbeaufschlagungskammer 104 erhöht (in 10 abwärts), d.h., während dem Ansaugtakt der Hochdruckkraftstoffpumpe 101, wird von dem Saugdurchlass 107 Kraftstoff in die Druckbeaufschlagungskammer 104 gesogen. Wenn das Überströmventil geschlossen ist, während sich der Tauchkolben 103 in der die Kapazität der Druckbeaufschlagungskammer verringernden Richtung (in 10 aufwärts) bewegt, d.h., während sich die Hochdruckkraftstoffpumpe 101 in dem Ausstoßhub befindet, ist die Verbindung der Druckbeaufschlagungskammer 104 mit dem Ansaugdurchlass 107 und dem Überströmdurchlass 108 geschlossen, so dass Kraftstoff von der Druckbeaufschlagungskammer 104 über den Beschickungsdurchlass 110 in Richtung des Kraftstoffeinspritzventils 109 gepumpt wird.
Da die Hochdruckkraftstoffpumpe 101 lediglich dann Kraftstoff in Richtung des Kraftstoffeinspritzventils 109 schickt, wenn das Überströmventil 111 während dem Ausstoßhub geschlossen bleibt (Ventilschließzeitspanne), dann kann die Menge des zu dem Kraftstoffeinspritzventil 109 geschickten Kraftstoffs eingestellt werden, indem die Ventilschließzeitspanne des Überströmventils 111 durch Steuerung der Startzeitgebung zum Schließen des Überströmventils 111 eingestellt wird. Das heißt, der Betrag von geschicktem Kraftstoff wird erhöht, indem die Ventilschließzeitspanne des Überströmventils 111 durch ein Vorrücken der Startzeitgebung zum Schließen des Überströmventils 111 verlängert wird, und die geschickte Kraftstoffmenge wird reduziert, indem die Ventilschließzeitspanne des Überströmventils 111 durch eine Verzögerung der Startzeitgebung zum Schließen des Überströmventils 111 verkürzt wird.
Da die Hochdruckkraftstoffpumpe 101 den durch die Förderpumpe 106 geschickten Kraftstoff mit Druck beaufschlagt und den druckbeaufschlagten Kraftstoff zu dem Kraftstoffeinspritzventil 109 schickt, ermöglicht die Hochdruckkraftstoffpumpe 101 eine präzise Kraftstoffeinspritzung sogar in eine Brennkraftmaschine, bei der der Kraftstoff direkt in eine Brennkammer eingespritzt wird.
Wenn das Überströmventil 111 dabei ist, während dem Ausstoßhub der Hochdruckkraftstoffpumpe 101 geschlossen zu werden, währenddem die Kapazität der Druckbeaufschlagungskammer 104 verringert wird, neigt der Kraftstoff in der Druckbeaufschlagungskammer 104 dazu, sowohl zu dem Überströmdurchlass 108 als auch zu dem Beschickungsdurchlass 110 zu strömen. Wenn das Überströmventil 111 in dieser Situation geschlossen ist, wird die Schließbewegung des Überströmventils 111 durch den wie vorstehend beschrieben strömenden Kraftstoff beschleunigt, so dass der Schließaufprall des Überströmventils 111 beträchtlich groß wird. Wenn der Aufprall zunimmt, nimmt das Betriebsgeräusch des Überströmventils 111 (das durch das Schließen des Ventils verursachte Geräusch) zu. Das Betriebsgeräusch des Überströmventils 111 tritt jedes Mal dann wiederholtermaßen auf, wenn sich das Überströmventil 111 schließt.
Während dem normalen Betrieb einer Brennkraftmaschine sind die Betriebsgeräusche der Kraftmaschine, etwa ein durch Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs und dergleichen verursachtes Geräusch, so laut, dass die Betriebsgeräusche des Überströmventils 111, die entsprechend dem kontinuierlichen Schließen des Überströmventils 111 kontinuierlich auftreten, nicht so laut sind, dass dies einen Fahrzeuginsassen oder dergleichen stören könnte. Wenn die Kraftmaschinenbetriebsgeräusche jedoch beispielsweise während einem Leerlaufbetrieb der Kraftmaschine oder dergleichen gering werden, werden die kontinuierlichen Betriebsgeräusche des Überströmventils 111 relativ stark, so dass die durch die Betriebsgeräusche verursachten Störfaktoren lauter werden, als dass sie ignoriert werden könnten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Kraftstoffpumpensteuergerät zu schaffen, das in der Lage ist, Betriebsgeräusche zu reduzieren, die jedes Mal dann erzeugt werden, wenn sich das Überströmventil schließt.
Erfindungsgemäß steuert ein Kraftstoffpumpensteuergerät eine Kraftstoffpumpe, die Kraftstoff in eine Druckbeaufschlagungskammer einsaugt, indem eine Kapazität der Druckbeaufschlagungskammer auf Grundlage einer Relativbewegung zwischen einem Tauchkolben und einem Zylinder, die durch eine Drehung eines Nockens verursacht wird, geändert wird, und die Kraftstoff zu einem Kraftstoffeinspritzventil einer Brennkraftmaschine schickt, und die ein Überströmventil aufweist, das eine Verbindung zwischen der Druckbeaufschlagungskammer und einem Überströmdurchlass öffnet und schließt, der den Kraftstoff aus der Druckbeaufschlagungskammer herausleitet. Das Kraftstoffpumpensteuergerät stellt eine Menge von von der Kraftstoffpumpe zu dem Kraftstoffeinspritzventil geschicktem Kraftstoff ein, indem eine Ventilschließzeitspanne des Überströmventils gesteuert wird. Das Kraftstoffpumpensteuergerät gemäß der Erfindung hat eine Steuereinheit zum Anpassen einer Anzahl von Malen, mit denen eine Kraftstoffbeschickung von der Kraftstoffpumpe während einer vorbestimmten Zeitspanne durch geführt wird, um eine Anzahl von Malen, mit denen Kraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzventil pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung eingespritzt wird, zu ändern, indem das Überströmventil auf Grundlage einer Last der Brennkraftmaschine gesteuert wird.
Normalerweise nimmt während einem Ausstoßhub der Kraftstoffpumpe, wenn der Betrag der Relativbewegung zwischen einem Tauchkolben und einem Zylinder mit Bezug auf einen vorbestimmten Drehwinkel eines Nockens (im weiteren Verlauf als "Nockengeschwindigkeit" bezeichnet) zunimmt, die von dem Kraftstoff auf ein Überströmventil in der Ventilfließrichtung aufgebrachte Kraft zu, so dass das Geräusch, das dann erzeugt wird, wenn sich das Überströmventil schließt, zunimmt. Wenn die Position des Nockens während einer Bewegung des Nockens von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt in der Nähe des oberen Totpunkts liegt, nimmt die Nockengeschwindigkeit ab, wenn die Position des Nockens den oberen Totpunkt annähert. Während einem Betriebszustand der Kraftmaschine, während dem der Betrag des eingespritzten Kraftstoffs relativ klein ist, beispielsweise während einem Niedriglastbetrieb der Kraftmaschine, wird die Zeitgebung zum Starten des Schließens des Überströmventils auf eine Zeitgebung eingestellt, die näher am oberen Totpunkt liegt (d.h. eine Zeitgebung, bei der die Nockengeschwindigkeit relativ gering ist), so dass die Ventilschließzeitspanne des Überströmventils verkürzt ist. In diesem Fall werden die durch die Schließvorgänge des Überströmventils verursachten Geräusche geringer als die durch die Schließvorgänge des Überströmventils während einem Hochlastbetriebszustand der Kraftmaschine oder dergleichen verursachten Geräusche. In diesem Fall werden die Betriebsgeräusche der Kraftmaschine, beispielsweise Verbrennungsgeräusche und dergleichen, jedoch noch geringer. Daher werden die den kontinuierlichen Schließvorgängen des Überströmventils entsprechenden kontinuierlich auftretenden Betriebsgeräusche (Ventilschließgeräusche) relativ laut. Jedoch wird gemäß der Erfindung während einem Niedriglastbetriebszustand der Kraftmaschine, während dem die kontinuierlichen Betriebsgeräusche im Stand der Technik relativ groß werden, die Anzahl von Malen, mit denen Kraftstoff pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung von der Hochdruckkraftstoffpumpe eingespritzt wird, verringert oder erhöht. Wenn die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung Kraftstoff eingespritzt wird, verringert ist, ist die Menge von Kraftstoff, der durch eine Durchführung der Kraftstoffbeschickung geschickt werden muss, verringert, so dass die Startzeitgebung zum Schließen des Überströmventils verzögert werden kann. Daher nimmt der Hub des Tauchkolbens für eine 10 Drehung eines Nockens (d.h. Nockengeschwindigkeit) zum Schließzeitpunkt des Überströmventils ab, so dass die von dem Kraftstoff auf das Überströmventil in der Ventilschließrichtung aufgebrachte Kraft abnimmt. Wenn die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung Kraftstoff eingespritzt wird, erhöht wird, nimmt das zum Schließzeitpunkt des Überströmventils erzeugte Geräusch zu, da die Startzeitgebung zum Schließen des Überströmventils vorgerückt ist, um die Menge des durch eine Durchführung der Kraftstoffbeschickung geschickten Kraftstoffs zu erhöhen. Jedoch nimmt die Anzahl von Malen, mit denen das Überströmventil während einer vorbestimmten Zeitspanne geschlossen wird, ab, so dass die Anzahlen, mit denen Ventilschließgeräusche auftreten, abnimmt.
In dem erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpensteuergerät kann die Steuereinrichtung die Anzahl der Male verringern, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung während einem Niederlastbetrieb der Brennkraftmaschine Kraftstoff eingespritzt wird.
Daher wird während dem Niedriglastbetrieb der Kraftmaschine, während dem es wahrscheinlich ist, dass die kontinuierlichen Betriebsgeräusche relativ laut werden, die Kraftstoffmenge, die durch eine Durchführung der Kraftstoffbeschickung geschickt werden muss, verringert, da die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung Kraftstoff eingespritzt wird, verringert ist. Daher kann die Startzeitgebung zum Schließen des Überströmventils auf eine Zeitgebung eingestellt werden, die noch näher an dem oberen Totpunkt liegt, so dass die Nockengeschwindigkeit zur Schließzeit des Überströmventils weiter verringert werden kann. Folglich kann das durch einen Schließvorgang des Überströmventils erzeugte Geräusch weiter verringert werden. Durch Verringern der durch das Überströmventil erzeugten Geräusche auf diese Weise, werden Geräusche, die entsprechend den kontinuierlichen Schließvorgängen des Überströmventils kontinuierlich auftreten, verringert.
Ferner kann die Steuereinrichtung zumindest dann die Anzahl von Malen verringern, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung Kraftstoff eingespritzt wird, wenn sich die Kraftmaschine in einem Leerlaufzustand befindet.
Daher können während dem Leerlaufzustand, während dem die Betriebsgeräusche der Kraftmaschine, wie etwa Verbrennungsgeräusche und dergleichen, ziemlich gering sind, die den kontinuierlichen Schließvorgängen des Überströmventils entsprechend kontinuierlich auftretenden Betriebsgeräuschen reduziert werden, so dass die kontinuierlichen Betriebsgeräusche des Überströmventils präzise daran gehindert werden können, bezüglich der Betriebsgeräusche der Kraftmaschine laut zu werden.
In dem Kraftstoffpumpensteuergerät der Erfindung kann die Steuereinrichtung die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung Kraftstoff eingespritzt wird, während einem Niedriglastbetrieb der Brennkraftmaschine auf Eins einstellen.
Daher wird während dem Niedriglastbetrieb der Kraftmaschine, während dem es wahrscheinlich ist, dass die kontinuierlichen Betriebsgeräusche relativ laut werden, die Kraftstoffmenge, die durch eine Durchführung der Kraftstoffbeschickung von der Kraftstoffpumpe zugeführt werden muss, reduziert, da die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung Kraftstoff eingespritzt wird, auf Eins eingestellt ist. Daher kann die Startzeitgebung zum Schließen des Überströmventils auf eine Zeitgebung eingestellt werden, die noch näher an dem oberen Totpunkt liegt, so dass die Nockengeschwindigkeit zur Schließzeit des Überströmventils weiter reduziert werden kann. Folglich können die durch einen Schließvorgang des Überströmventils hervorgerufenen Geräusche weiter reduziert werden. Durch Reduzieren der durch das Überströmventil erzeugten Geräusche auf diese Weise werden die entsprechend den kontinuierlichen Schließvorgängen des Überströmventils kontinuierlich auftretenden Geräusche reduziert.
Ferner kann die Steuereinrichtung die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung Kraftstoff eingespritzt wird, zumindest dann auf Eins einstellen, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Leerlaufzustand befindet.
Daher kann während dem Leerlaufzustand, während dem die Betriebsgeräusche der Kraftmaschine, wie etwa Verbrennungsgeräusche und dergleichen, ziemlich gering sind, die entsprechend der kontinuierlichen Schließvorgänge des Überströmventils kontinuierlich auftretenden Betriebsgeräusche reduziert werden, so dass die kontinuierlichen Betriebsgeräusche des Überströmventils präzise daran gehindert werden können, bezüglich der Betriebsgeräusche der Kraftmaschine laut zu werden.
In dem Kraftstoffpumpensteuergerät der Erfindung kann die Steuereinrichtung die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung Kraftstoff eingespritzt wird, während einem Niedriglastbetrieb der Brennkraftmaschine erhöhen.
Daher wird während dem Niedriglastbetrieb der Kraftmaschine, während dem es wahrscheinlich ist, dass die kontinuierlichen Betriebsgeräusche relativ laut werden, die Anzahl von Malen, mit denen die Kraftstoffbeschickung während einer vorbestimmten Zeitspanne durchgeführt wird, reduziert, und daher wird die Anzahl, mit der die durch die Schließvorgänge des Überströmventils hervorgerufenen Geräusche auftreten, reduziert, da die Anzahl von Malen, mit denen von dem Kraftstoffeinspritzventil pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung von der Kraftstoffpumpe Kraftstoff eingespritzt wird, verringert ist. Die durch eine Durchführung der Kraftstoffbeschickung geschickte Kraftstoffmenge wird erhöht, d.h., die Startzeitgebung zum Schließen des Überströmventils wird vorgerückt, so dass die Nockengeschwindigkeit zum Schließzeitpunkt des Überströmventils zunimmt. Daher wird das durch den Schließvorgang des Überströmventils erzeugte Geräusch laut. Da jedoch die Anzahl, mit der in einer vorbestimmten Zeitspanne die Geräusche auftreten, reduziert ist, werden die den kontinuierlichen Schließvorgängen des Überströmventils entsprechend kontinuierlich auftretenden Geräusche reduziert.
Außerdem kann die Steuereinrichtung die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung Kraftstoff eingespritzt wird, zumindest dann erhöhen, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Leerlaufzustand befindet.
Daher können während dem Leerlaufzustand, während dem die Betriebsgeräusche der Kraftmaschine, etwa Verbrennungsgeräusche und dergleichen, gering sind, die entsprechend den kontinuierlichen Schließvorgängen des Überströmventils entsprechend kontinuierlich auftretenden Betriebsgeräusche reduziert werden, so dass die kontinuierlichen Betriebsgeräusche des Überströmventils präzise daran gehindert werden können, bezüglich der Betriebsgeräusche der Kraftmaschine laut zu werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorgenannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ersichtlich, in denen gleiche Bezugszeichen dazu verwendet werden, ähnliche Elemente wiederzugeben, und in denen:
1 eine Schnittansicht einer Kraftmaschine ist, auf die ein Steuergerät für eine Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel angewendet wird;
2 eine schematische Veranschaulichung eines beispielhaften Kraftstoffzuführgeräts der in 1 gezeigten Kraftmaschine ist;
3A und 3B Graphen sind, die Änderungen in dem Hub bzw. der Nockengeschwindigkeit mit Bezug auf Änderungen der Phase eines Nockens zeigen, der die Hochdruckkraftstoffpumpe antreibt;
4 ein Blockdiagramm ist, das eine elektrische Konstruktion des Steuergeräts veranschaulicht;
5 ein Graph ist, der eine Beziehung zwischen der geschickten Kraftstoffmenge (d.h. endgültige Kraftstoffeinspritzmenge Qfin), der Kraftmaschinendrehzahl NE und der Startzeitgebung zum Schließen eines elektromagnetischen Überströmventils ist;
6A und 6B Zeitabläufe sind, die Änderungen in dem Kraftstoffdruck P in einem Beschickungsrohr anzeigen, wenn von der Hochdruckpumpe Kraftstoff geschickt wird und wenn Kraftstoff von den Kraftstoffeinspritzventilen des ersten Ausführungsbeispiels eingespritzt wird;
7 ein Ablaufdiagramm ist, das eine Prozedur zum Bestimmen eines Vorschubausdrucks gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
8 ein Ablaufdiagramm ist, das eine Prozedur zum Bestimmen eines Vorschubausdrucks gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
9A und 9B Zeitabläufe sind, die Änderungen in dem Kraftstoffdruck P in dem Beschickungsrohr anzeigen, wenn gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel von der Hochdruckpumpe Kraftstoff geschickt wird und von Kraftstoffeinspritzventilen Kraftstoff eingespritzt wird; und
10 eine schematische Veranschaulichung einer herkömmlichen Hochdruckkraftstoffpumpe ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
Eine erste beispielhafte Ausführungsform, gemäß der die Erfindung auf einen direkteinspritzenden, vierzylindrigen Ottomotor der Reihenbauweise für ein Motorkraftfahrzeug angewendet wird, wird unter Bezugnahme auf 1 bis 7 beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 1 hat eine Kraftmaschine 11 vier Kolben 12 (von denen in 1 lediglich einer gezeigt ist), die für Hin- und Herbewegungen in einem Zylinderblock 11a vorgesehen sind. Die Kolben 12 sind in entsprechenden Zylindern angeordnet. Die Kolben 12 sind über Verbindungsstangen 13 an eine Kurbelwelle 14, d.h. an eine Ausgabewelle der Kraftmaschine 11, angeschlossen. Die Hin- und Herbewegungen der Kolben 12 werden durch die Verbindungsstangen 13 in eine Drehung der Kurbelwelle 14 umgewandelt.
An der Kurbelwelle 14 ist ein Signalrotor 14a angebracht. An einem Außenumfangsabschnitt des Signalrotors 14a sind bei Intervallen von gleichen Winkeln um eine Achse der Kurbelwelle 14 eine Vielzahl von Vorsprüngen 14b angeordnet. Ein Kurbelstellungssensor 14c ist an einer Seite des Signalrotors 14a vorgesehen. Wenn sich die Kurbelwelle 14 dreht, passieren die Vorsprünge 14b des Signalrotors 14a sequenziell den Kurbelstellungssensor 14c. Entsprechend eines jeden passierenden Vorsprungs 14b gibt der Kurbelstellungssensor 14c ein Erfassungssignal in Impulsform aus.
An einem oberen Ende des Zylinderblocks 11a ist ein Zylinderkopf 15 angeordnet. Eine Brennkammer 16 ist zwischen dem Zylinderkopf 15 und einem jeden Kolben 12 definiert. Jede Brennkammer 16 ist an einen Einlassdurchlass 32 und einen Auslassdurchlass 33 angeschlossen. Die Verbindung einer jeden Brennkammer 16 mit dem Einlassdurchlass 32 wird durch Öffnen und Schließen eines entsprechenden Einlassventils 19 geöffnet und geschlossen. Die Verbindung einer jeden Brennkammer 16 mit dem Auslassdurchlass 13 wird durch Öffnen und Schließen eines entsprechenden Auslassventils 20 geöffnet und geschlossen.
Der Zylinderkopf 15 stützt eine Einlassnockenwelle 21 und eine Auslassnockenwelle 22 zum Antreiben der Einlassventile 19 und der Auslassventile 20 in den Öffnungs- und Schließrichtungen drehbar. Die Einlassnockenwelle 21 und die Auslassnockenwelle 22 sind über einen Zeitgebungsriemen (nicht gezeigt), Zahnräder (nicht gezeigt) und dergleichen an der Kurbelwelle 14 angeschlossen, so dass über den Riemen, die Zahnräder und dergleichen auf die Nockenwellen 21, 22 eine Rotation von der Kurbelwelle 14 übertragen wird. Die Drehung der Einlassnockenwelle 21 lässt die Einlassventile 19 öffnen und schließen und eine Drehung der Auslassnockenwelle 22 lässt die Auslassventile 20 öffnen und schließen.
Ein Nockenstellungssensor 21b ist an einer Seite der Einlassnockenwelle 21 an dem Zylinderkopf 15 vorgesehen. Der Nockenstellungssensor 21b erfasst Vorsprünge 21a, die an einer Außenumfangsfläche der Einlassnockenwelle 21 vorgesehen sind, und gibt entsprechende Erfassungssignale aus. Wenn sich die Einlassnockenwelle 21 dreht, passieren die Vorsprünge 21a der Einlassnockenwelle 21 den Nockenstellungssensor 21b. Entsprechend des Vorbeiführens bzw. Passierens der Vorsprünge 21a gibt der Nockenstellungssensor 21b Erfassungssignale bei vorbestimmten Intervallen aus.
Ein Drosselventil 23 zum Festlegen der Menge von in die Kraftmaschine 11 eingelassener Luft ist an einem stromabwärtigen Abschnitt des Einlassdurchlasses 32 vorgesehen. Der Öffnungsgrad des Drosselventils 23 wird durch Steuern des Antriebs eines Drosselmotors 24 auf Grundlage eines Niederdrückbetrags eines Beschleunigerpedals 25 (Beschleunigerbetätigungsbetrag) festgelegt, der durch einen Beschleunigerpedalstellungssensor 26 erfasst wird. Durch die Festlegung der Öffnung des Drosselventils 23 wird die Menge der in die Kraftmaschine 11 eingelassenen Luft festgelegt. Ein Vakuumsensor 26 zum Erfassen des Drucks in dem Einlassdurchlass 32 ist in einem Abschnitt des Einlassdurchlasses 32 stromabwärts des Drosselventils 23 vorgesehen. Der Vakuumsensor 36 gibt entsprechend eines in dem Einlassdurchlass 32 erfassten Drucks ein Erfassungssignal aus.
Der Zylinderkopf 15 ist zudem mit Kraftstoffeinspritzventilen 40 versehen, die Kraftstoff in die entsprechenden Brennkammern 16 einspritzen und ist mit Zündkerzen 41 versehen, die das in die entsprechenden Brennkammern 16 geladene Luft-Kraftstoff-Gemisch zünden. Wenn von einem Kraftstoffeinspritzventil 40 Kraftstoff in die entsprechende Brennkammer 16 eingespritzt wird, mischt sich der eingespritzte Kraftstoff mit über den Einlassdurchlass 32 in die Brennkammer 16 eingelassener Luft, wodurch innerhalb der Brennkammer 16 ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft gebildet wird. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Brennkammer 16 verbrennt nach der Zündung durch die entsprechende Zündkerze 41. Nach der Verbrennung wird das resultierende Gas in den Auslassdurchlass 33 ausgegeben.
In der Kraftmaschine 11 wird der Verbrennungsmodus zwischen einem Schichtladeverbrennungsmodus und einem gleichmäßigen Verbrennungsmodus in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Kraftmaschine 11 geändert. Wenn sich der Betrieb der Kraftmaschine 11 in einem Bereich hoher Drehzahl und hoher Last befindet, in dem eine hohe Energie erforderlich ist, wird der gleichmäßige Verbrennungsmodus betreten. In dem gleichmäßigen Verbrennungsmodus wird Kraftstoff während dem Einlasstakt in jede Brennkammer 16 eingespritzt, um ein gleichmäßig gemischtes Luft-Kraftstoff-Gemisch zu bilden und die Verbrennung des gleichmäßigen Gemischs erzeugt eine hohe Energie. Wenn sich der Betrieb der Kraftmaschine 11 in einem Bereich niedriger Last und niedriger Drehzahl befindet, in dem keine hohe Energie erforderlich ist, wird der Schichtladeverbrennungsmodus betreten. In dem Schichtladeverbrennungsmodus wird der Kraftstoff während dem Verdichtungstakt in jede Brennkammer 16 eingespritzt, um in der Nähe der Zündkerze 41 ein fettes Kraftstoffgemisch bereitzustellen, so dass selbst dann eine gute Zündung erreicht werden kann, wenn das durchschnittliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis der gesamten Menge des Gemischs in jeder Brennkammer 16 in einem ziemlich kraftstoffmageren Verhältnis liegt, d.h., wenn das Verhältnis beträchtlich höher als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
Um während dem Schichtladeverbrennungsmodus ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemischs zu erreichen, das an der kraftstoffmageren Seite des theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses liegt, wird der Öffnungsgrad des Drosselventils 23 auf einen Wert eingestellt (Richtung des offenen Endes), der größer als während dem gleichmäßigen Verbrennungsmodus ist. Daher nimmt der Pumpverlust der Kraftmaschine 11 ab und der Kraftstoffverbrauch während dem Schichtladeverbrennungsmodus verbessert sich. Somit ist es durch Ändern des Verbrennungsmodus in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Kraftmaschine möglich, eine zufriedenstellende Kraftmaschinenausgabe zu erzeugen und den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.
In der vorstehend beschriebenen Kraftmaschine 11 der Direkteinspritzungsbauweise ist der Druck des zu den Kraftstoffeinspritzventilen 40 zugeführten Kraftstoffs relativ hoch eingestellt, um Kraftstoff in die Brennkammern 16 einzuspritzen, der den hohen Druck in den Brennkammern 16 übersteigt. Die Konstruktion eines Kraftstoffzuführgeräts der Kraftmaschine 11 zum Zuführen von Hochdruckkraftstoff zu den Kraftstoffeinspritzventilen 40 wird ausführlich unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Wie in 2 gezeigt ist, hat das Kraftstoffzuführgerät der Kraftmaschine 11 eine Förderpumpe 46, die Kraftstoff von einem Kraftstofftank 45 pumpt, und hat eine Hochdruckkraftstoffpumpe 47, die den durch die Förderpumpe 46 geförderten Kraftstoff mit Druck beaufschlagt und druckbeaufschlagten Kraftstoff zu den Kraftstoffeinspritzventilen 40 schickt. Der Druck des durch die Förderpumpe 46 zugeführten Kraftstoffs ist bei dieser Ausführungsform beispielsweise auf 0,3 MPa eingestellt.
Die Hochdruckförderpumpe 47 hat einen Tauchkolben 48b, der innerhalb eines Zylinders 48a auf Grundlage einer Drehung eines an der Auslassnockenwelle 22 angebrachten Nockens 22a hin und her bewegt wird. Der Nocken 22a hat vier Nockenflächen 22b, die gleichwinklig um eine Achse der Auslassnockenwelle 22 angeordnet sind. Wenn sich die Auslassnockenwelle 22 dreht, wird der Tauchkolben 48b in dem Zylinder 48a in Übereinstimmung mit den Nockenflächen 22b hin und her bewegt.
Die Auslassnockenwelle 22 wird alle zwei Drehungen (720°) der Kurbelwelle 14 einer Drehung (360°) unterzogen. Der Tauchkolben 48b bewegt sich während jeder einzelnen Drehung der Auslassnockenwelle 22 viermal hin und her. Während jeder Drehung der Kurbelwelle 14 von 720° wird von Kraftstoffeinspritzventilen 40 eine Kraftstoffeinspritzung in die entsprechenden Brennkammern 16 der Kraftmaschine 11 viermal durchgeführt. Daher wird in der Kraftmaschine 11 für jede einzelne Hin- und Herbewegung des Tauchkolbens 48b in der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 einmal eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt.
Die Hochdruckkraftstoffpumpe 47 hat eine Druckbeaufschlagungskammer 49, die durch den Zylinder 48a und den Tauchkolben 48b definiert ist, und deren Kapazität sich in Übereinstimmung mit den Hin- und Herbewegungen des Tauchkolbens 48b ändert. Die Druckbeaufschlagungskammer 49 ist über einen Niederdruckkraftstoffdurchlass 50 an der Förderpumpe 46 angeschlossen. Der Niederdruckkraftstoffdurchlass 50 hat in seinem Teilweg einen Druckregulator 51 zum Beibehalten eines konstanten Drucks (0,3 MPa) in dem Niederdruckkraftstoffdurchlass 50. Die Druckbeaufschlagungskammer 49 ist über einen Hochdruckkraftstoffdurchlass 52 und ein Rückschlagventil 52a mit einem Beschickungsrohr 53 in Verbindung. Die den einzelnen Zylindern der Kraftmaschine 11 entsprechenden Kraftstoffeinspritzventile 40 sind an dem Beschickungsrohr 53 angeschlossen.
Das Beschickungsrohr 53 ist mit einem Kraftstoffdrucksensor 55 zum Erfassen des Drucks von Kraftstoff (Kraftstoffdruck) in dem Beschickungsrohr 53 versehen. Das Beschickungsrohr 53 ist über ein Rückschlagventil 50a mit dem Niederdruckkraftstoffdurchlass 50 in Verbindung. Wenn der durch den Kraftstoffdrucksensor 55 erfasste Kraftstoffdruck übermäßig hoch wird, öffnet sich das Rückschlagventil 50a, um dem Kraftstoff zu ermöglichen, von dem Beschickungsrohr 53 zu dem Niederdruckkraftstoffdurchlass 50 zu strömen. Der Druck in dem Niederdruckkraftstoffdurchlass 50, in den der Kraftstoff von dem Beschickungsrohr 53 strömt, wird durch den Druckregulator 51 bei dem konstanten Druck (0,3 MPa) beibehalten. Daher verhindern das Rückschlagventil 50a und der Druckregulator 51, dass der Druck in dem Beschickungsrohr 53 übermäßig zunimmt.
Die Hochdruckkraftstoffpumpe 47 ist mit einem elektromagnetischen Überströmventil 54 versehen, das die Verbindung zwischen dem Niederdruckkraftstoffdurchlass 50 und der Druckbeaufschlagungskammer 49 öffnet und schließt. Das elektromagnetische Überströmventil 54 hat ein elektromagnetisches Solenoid 54a. Das elektromagnetische Überströmventil 54 wird durch Steuern der auf das elektromagnetische Solenoid 54a aufgebrachten Spannung geöffnet und geschlossen. Das heißt, wenn eine Bestromung des elektromagnetischen Solenoids 54a gestoppt ist, öffnet sich das elektromagnetische Überströmventil 54, wobei eine Kraft von einer Schraubenfeder 54b überwunden wird, um einen Zustand aufzustellen, in dem die Druckbeaufschlagungskammer 49 mit dem Niederdruckkraftstoffdurchlass 50 in Verbindung ist.
Wenn der Tauchkolben 48b in einer solchen Richtung bewegt wird, dass er die Kapazität der Druckbeaufschlagungskammer 49 während dem vorstehend beschriebenen Zustand des elektromagnetischen Überstromventils 54 ausdehnt, d.h., wenn die Hochdruckkraftstoffpumpe 47 den Saugtakt durchführt, wird von der Förderpumpe 46 ausgepumpter Kraftstoff über den Niederdruckkraftstoffdurchlass 50 in die Druckbeaufschlagungskammer 49 gesogen. Dann, während der Tauchkolben 48b in der Richtung bewegt wird, in der die Kapazität der Druckbeaufschlagungskammer verringert wird, d.h. während dem Ausstoßhub der Hochdruckkraftstoffpumpe 47, wird das elektromagnetische Solenoid 54a so beströmt, dass sich das elektromagnetische Überströmventil 54 schließt, wobei die Kraft von der Schraubenfeder 54b überwunden wird, so dass die Verbindung zwischen dem Niederdruckkraftstoffdurchlass 50 und der Druckbeaufschlagungskammer 49 geschlossen ist. Nach dem Schließen wird von der Druckbeaufschlagungskammer 49 Kraftstoff zu den Kraftstoffeinspritzventilen 40 geschickt.
Auf diese Weise druckbeaufschlagt die Hochdruckkraftstoffpumpe 47 den durch die Förderpumpe 46 zugeführten Kraftstoff auf einen hohen Druck f, beispielsweise 12 MPa. Da auf diese Weise druckbeaufschlagter Kraftstoff über den Hochdruckkraftstoffdurchlass 52 und das Beschickungsrohr 53 zu den Kraftstoffeinspritzventilen 40 geschickt wird, kann Kraftstoff direkt in die Brennkammern 16 eingespritzt werden, wobei der hohe Druck in den Brennkammern 16 überwunden wird.
Die Anzahl von Malen, mit denen von den Kraftstoffeinspritzventilen 40 pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 Kraftstoff eingespritzt wird, und die Menge des von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 während einer einmaligen Hin- und Herbewegung des Tauchkolbens 48b geschickten Kraftstoffs werden durch Steuerung des elektromagnetischen Überstromventils 54 festgelegt.
Die Beschickung von Kraftstoff von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 kann gestoppt werden, indem das elektromagnetische Überströmventil 54 während dem Ausstoßhub der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 in dem offenen Zustand gehalten wird, anstelle, dass das elektromagnetische Überströmventil 54 geschlossen wird. Während jeder 720°-Drehung der Kurbelwelle 14 wird Kraftstoff von den Kraftstoffeinspritzventilen 40 viermal eingespritzt und der Tauchkolben 48b wird viermal hin und her bewegt. Die Anzahl von Malen, mit denen von den Kraftstoffventilen 40 pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 Kraftstoff eingespritzt wird, kann festgelegt werden, indem während einer geeigneten Anzahl von Ausstoßhüben während jeden vier Hin- und Herbewegungen des Tauchkolbens 48b das elektromagnetische Überströmventil 54 in dem offenen Zustand gehalten wird, anstelle, dass das elektromagnetische Überströmventil 54 geschlossen wird.
Beispielsweise wird dann, wenn das elektromagnetische Überströmventil 54 während jedem Ausstoßhub während vier Hin- und Herbewegungen des Tauchkolbens 48b geschlossen ist, die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, Eins. Wenn das elektromagnetische Überströmventil 54 während jedem anderen Ausstoßhub während vier Hin- und Herbewegungen des Tauchkolbens 48b geschlossen ist, wird die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, Zwei. In diesem Fall muss zu dem Beschickungsrohr 53 durch eine Durchführung der Kraftstoffbeschickung eine Menge von Kraftstoff geschickt werden, die zum zweimaligen Durchführen der Kraftstoffeinspritzung erforderlich ist, so dass es notwendig wird, die Menge des pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung geschickten Kraftstoffs zu verdoppeln, verglichen mit dem Fall, in dem die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, eins ist.
Die Menge des während einem Hin- und Herbewegen des Tauchkolbens 48b zu dem Beschickungsrohr 53 geschickten Kraftstoffs wird festgelegt, indem die Ventilschließzeitspanne des elektromagnetischen Überströmventils 54 während dem Ausstoßhub der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 durch Steuerung der Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 festgelegt wird. Das heißt, wenn die Ventilschließzeitspanne des elektromagnetischen Überströmventils 54 verlängert ist, indem die Startzeitgebung zum Schließen des Ventils 54 vorgerückt wird, nimmt die 15-Menge des geschickten Kraftstoffs zu. Wenn die Ventilschließzeitspanne des elektromagnetischen Überströmventils 54 verkürzt ist, indem die Startzeitgebung zum Schließen des Ventils verzögert wird, nimmt die Menge des geschickten Kraftstoffs ab.
Durch Festlegen der Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, und durch Festlegen der Menge des von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 während einer Hin- und Herbewegung des Tauchkolbens 48b geschickten Kraftstoffs, wie dies vorstehend beschrieben ist, wird der Kraftstoffdruck in dem Beschickungsrohr 53 auf einen Kraftstoffsolldruck gesteuert, der in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Kraftmaschine bestimmt wird.
Die Konfiguration der Nockenflächen 22b wird unter Bezugnahme auf 3A und 3B beschrieben. 3A ist ein Graph, der Änderungen in der Höhe des Tauchkolbens 48b mit Bezug auf Änderungen der Phase des Nockens 22a anzeigt. 3B ist ein Graph, der Änderungen der Nockengeschwindigkeit mit Bezug auf Änderungen der Phase des Nockens 22a, d.h. Änderungen in der Höhe des Tauchkolbens 48b mit Bezug auf die l-Drehung des Nockens 22a anzeigt.
Die Nockenflächen 22b des Nockens 22a sind so ausgebildet, dass sich die Höhe des Tauchkolbens 48b mit Bezug auf Änderungen in der Phase des Nockens 22a ändert, wie dies in 3A angezeigt ist. Während dem Übergang des Nockens 22a von einem unteren Totpunkt 100, 140 (BDC) zu einem oberen Totpunkt 130 (TDC) (d.h. während dem Ausstoßhub θ), nimmt der Hub des Tauchkolbens 48b allmählich zu, wie dies durch die Linie 160 gezeigt ist. Während dem Übergang des Nockens 22a von dem oberen Totpunkt 130 zu dem unteren Totpunkt 100, 140 (d.h. während dem Ansaugtakt) nimmt der Hub des Tauchkolbens 48b allmählich ab, wie dies durch die Linie 160 gezeigt ist.
Die Magnitude der Nockengeschwindigkeit nimmt mit Bezug auf die positive Richtung während einer ersten Hälfte des Ausstoßhubs allmählich zu und nimmt mit Bezug auf die positive Richtung während der zweiten Hälfte des Ausstoßhubs allmählich ab, wie dies durch Linie 150 gezeigt ist. Außerdem nimmt die Magnitude der Nockengeschwindigkeit mit Bezug auf die negative Richtung während einer ersten Hälfte des Ansaugtakts allmählich zu und nimmt mit Bezug auf die negative Richtung während der zweiten Hälfte des Ansaugtakts allmählich ab, wie dies durch Linie 150 gezeigt ist. Wenn sich die Drehstellung des Nockens 22a während dem Ausstoßhub in der Nähe des oberen Totpunkts 130 befindet, dann nimmt daher die Magnitude der Nockendrehzahl ab, wenn sich die Drehstellung des Nockens 22a dem oberen Totpunkt 130 annähert.
Von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 wird Kraftstoff geschickt, indem das elektromagnetische Überströmventil 54 während dem Ausstoßhub bei 120 geschlossen wird und indem dann das elektromagnetische Überströmventil 54 geöffnet wird, wenn der Ausstoßhub endet, d.h., wenn der obere Totpunkt 130 erreicht ist. Durch Betreiben des elektromagnetischen Überströmventils 54 auf diese Weise wird Kraftstoff von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 zu den Kraftstoffeinspritzventilen 40 geschickt. Die Menge des von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 geschickten Kraftstoffs wird durch Einstellung der Ventilschließzeitspanne θ des elektromagnetischen Überströmventils 54 festgelegt, die durch Ändern der Schließzeitgebung 120 des elektromagnetischen Überströmventils 54 erreicht wird.
Die Menge des von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 geschickten Kraftstoffs entspricht der Fläche des schraffierten Abschnitts 110 in 3B. Die Fläche des schraffierten Abschnitts 110 ändert sich in Übereinstimmung mit der Ventilschließzeitspanne θ des elektromagnetischen Überströmventils 54. Genauer gesagt nimmt die Fläche des schraffierten Abschnitts 110 zu und die Menge des von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 geschickten Kraftstoffs nimmt zu, wenn die Ventilschließzeitspanne θ des elektromagnetischen Überströmventils 54 verlängert ist, indem die Startzeitgebung 120 zum Schließen des Ventils 54 vorgerückt ist. Wenn die Ventilschließzeitspanne des elektromagnetischen Überströmventils 54 verkürzt ist, indem die Startzeitgebung zum Schließen des Ventils 54 verzögert ist, nimmt die Fläche des schraffierten Abschnitts 110 ab und die Menge des von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 geschickten Kraftstoffs nimmt ab.
Während einem Niedriglastbetrieb der Kraftmaschine, etwa dem Leerlaufbetrieb oder dergleichen, während dem die Menge des eingespritzten Kraftstoffs verringert ist, ist die Startzeitgebung zum Schließen 120 des elektromagnetischen Überströmventils 54 während dem Ausstoßhub näher an den oberen Totpunkt 130 verschoben, d.h. die Steuerung wird innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne durchgeführt, die nahe an dem oberen Totpunkt 130 liegt. Während der vorbestimmten Zeitspanne nimmt die Nockengeschwindigkeit 150 ab, wenn der obere Totpunkt 130 des Nockens 22a angenähert wird. Daher nimmt die Nockengeschwindigkeit 150 zum Zeitpunkt eines Schließvorgangs des Ventils ab, wenn die Startzeitgebung zum Schließen 120 des elektromagnetischen Überströmventils 54 verzögert ist.
Unter Bezugnahme auf 4 wird ein elektrischer Aufbau eines Steuergeräts für die Hochdruckkraftstoffpumpe 47 beschrieben.
Das Steuergerät hat eine elektronische Steuereinheit (im Weiteren als "ECU" bezeichnet) 92 zum Durchführen von Steuerungen des Betriebszustands der Kraftmaschine 11, beispielsweise der Kraftstoffeinspritzsteuerung, der Kraftstoffdrucksteuerung und dergleichen. Die ECU 92 ist als eine arithmetische logische Schaltung mit einem ROM 93, einer CPU 94, einem RAM 95, einem Sicherungs-RAM 96 und dergleichen ausgebildet.
Der ROM 93 ist ein Speicher, der verschiedene Steuerprogramme, auf während der Ausübung der verschiedenen Steuerprogramme bezogene Kennfelder und dergleichen speichert. Die CPU 94 führt verschiedene Betriebe auf Grundlage der Steuerprogramme und der Kennfelder aus, die in dem ROM 93 gespeichert sind. Der RAM 95 ist ein Speicher zum zeitweiligen Speichern von Ergebnissen von Betrieben, von von verschiedenen Sensoren eingegebenen Daten und dergleichen. Der Sicherungs-RAM 96 ist ein nichtflüchtiger Speicher zum Speichern von Daten und dergleichen, die gehalten werden müssen, wenn die Kraftmaschine 11 gestoppt ist. Der ROM 93, die CPU 95, der RAM 95 und der Sicherungs-RAM 96 sind untereinander und mit einer externen Eingabeschaltung 98 und einer externen Ausgabeschaltung 99 über einen Bus 97 verbunden.
Die externe Eingabeschaltung 98 ist an den Kurbelstellungssensor 14c, den Nockenstellungssensor 21b, den Beschleunigerpedalstellungssensor 26, den Vakuumsensor 36, den Kraftstoffdrucksensor 55 und dergleichen angeschlossen. Die externe Ausgabeschaltung 99 ist an dem Drosselmotor 24, den Kraftstoffeinspritzventilen 40, dem elektromagnetischen Überströmventil 54 und dergleichen angeschlossen.
Die ECU 92, die wie vorstehend aufgebaut ist, bestimmt eine Kraftmaschinendrehzahl NE auf Grundlage von Erfassungssignalen des Kurbelstellungssensors 14c. Ferner bestimmt die ECU 92 einen Beschleunigerbetätigungsbetrag ACCP auf Grundlage des Erfassungssignals des Beschleunigerpedalstellungssensors 26 und bestimmt einen Einlassdruck PM auf Grundlage des Erfassungssignals von dem Vakuumsensor 36. Während dem Schichtladeverbrennungsmodus berechnet die ECU 92 eine Kraftstoffeinspritzbasismenge Qbse auf Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl NE und des Beschleunigerbetätigungsbetrags ACCP. Während dem gleichmäßigen Verbrennungsmodus bzw. homogenen Verbrennungsmodus, berechnet die ECU 92 eine Kraftstoffeinspritzbasismenge Qbse auf Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl NE und des Einlassdrucks PM.
Während dem Schichtladeverbrennungsmodus treibt die ECU 92 die Kraftstoffeinspritzventile 40 an und steuert diese so, dass eine Kraftstoffmenge, die einer von der Kraftstoffeinspritzbasismenge Qbse bestimmten endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Qfin entspricht, während dem Verdichtungstakt eines jeden Zylinders der Kraftmaschine 11 eingespritzt wird. Während dem gleichmäßigen Verbrennungsmodus treibt die ECU 92 die Kraftstoffeinspritzventile 40 an und steuert diese so, dass während dem Einlasstakt eines jeden Zylinders der Kraftmaschine 11 eine Kraftstoffmenge eingespritzt wird, die einer aus der Kraftstoffeinspritzbasismenge Qbse bestimmten endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Qfin entspricht.
Die Menge des von einem jeden Kraftstoffeinspritzventil 40 eingespritzten Kraftstoffs wird durch den Kraftstoffdruck P in dem Beschickungsrohr 53 und durch die Kraftstoffeinspritzdauer bestimmt. Daher ist es vorzuziehen, dass der auf Grundlage des Erfassungsergebnisses von dem Kraftstoffdrucksensor 55 bestimmte Kraftstoffdruck P bei einem Kraftstoffsolldruck P0 beibehalten wird, der in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Kraftmaschine 11 bestimmt wird. Jedoch fällt der Kraftstoffdruck P in dem Beschickungsrohr 53 jedes Mal dann ab, wenn eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird. Daher ist es nötig, von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 bei jedem vorbestimmten Kurbelwinkel (bei jedem vorbestimmten Nockenwinkel des Nockens 22a) Kraftstoff zu dem Beschickungsrohr 53 zu schicken.
Normalerweise steuert die ECU 92 das elektromagnetische Überströmventil 54 der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 auf Grundlage von Erfassungssignalen des Kurbelstellungssensors 14c und des Nockenstellungssensors 21b so, dass Kraftstoff einmal für jede halbe Drehung (180°-Drehung) des Nockens 22a geschickt wird, währenddessen eine Kraftstoffeinspritzung zweimal durchgeführt wird. In diesem Fall wird die Kraftstoffbeschickung durch Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 entsprechend jeder anderen Nockenfläche 22b der Nocke 22a durchgeführt, anstatt dass das elektromagnetische Überströmventil 54 entsprechend jeder Nockenfläche 22b geschlossen wird. Der Übergang des Kraftstoffdrucks P in dem Beschickungsrohr 53 in diesem Fall wird unter Bezugnahme auf 6A beschrieben.
Wie in 6A angezeigt ist, wird dann, wenn das elektromagnetische Überströmventil 54 damit anfängt, sich zu schließen, von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 Kraftstoff geschickt, so dass der Kraftstoffdruck P in dem Beschickungsrohr 53 von einem Wert unterhalb des Kraftstoffsolldrucks P0 in Richtung eines Werts oberhalb des Kraftstoffsolldrucks P0 zunimmt. Dann, wenn das elektromagnetische Überströmventil 54 geöffnet ist, hört der Kraftstoffdruck P damit auf, zuzunehmen und hält bei einem konstanten Wert an. Nach dem Beibehalten bei dem konstanten Wert fällt der Kraftstoffdruck P jedes Mal dann stufenweise ab, wenn eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird. Nachdem eine Kraftstoffeinspritzung zweimal durchgeführt wurde, fällt der Kraftstoffdruck P in die Nähe des vor der vorstehend erwähnten Kraftstoffbeschickung auftretenden Drucks ab.
In diesem Fall ist es erforderlich, den Kraftstoffdruck P ausreichend zu erhöhen, indem eine zum zweimaligen Durchführen der Kraftstoffeinspritzung erforderliche Kraftstoffmenge durch eine (einzige) Durchführung der Kraftstoffbeschickung geschickt wird, so dass der Kraftstoffdruck P nach den zwei Durchführungen der Kraftstoffeinspritzungen nicht übermäßig abfällt. Daher ist die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 (die Ventilschließzeitspanne) so eingestellt, dass der Kraftstoffdruck P zufriedenstellend erhöht wird.
Wenn die Kraftstoffeinspritzung pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung zweimal durchgeführt wird, wie dies vorstehend erwähnt ist, dann nimmt die Anzahl von Malen, mit denen während einer vorbestimmten Zeitspanne Kraftstoff geschickt wird, ab, so dass die Anzahl von Malen, mit denen während der vorbestimmten Zeitspanne das elektromagnetische Überströmventil 54 geschlossen wird, verringert werden kann. Wenn die Anzahl von Malen, mit denen während der vorbestimmten Zeitspanne das elektromagnetische Überströmventil 54 geschlossen wird, übermäßig zunimmt, beispielsweise während einem Hochdrehzahlbetrieb der Kraftmaschine 11, wird es für die Schraubenfeder 54b schwierig, sich der erhöhten Anzahl von Malen des Öffnens und Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 folgend auszudehnen und zusammenzuziehen. Selbst während einem solchen Betriebszustand der Kraftmaschine 11 macht es eine Verringerung der Anzahl von Malen, mit denen Kraftstoff beschickt wird, wie dies vorstehend erwähnt ist, möglich, eine gute Ausdehnung und Kontraktion der Schraubenfeder 54b sicherzustellen und das elektromagnetische Überströmventil 54 in einer präzisen Weise schließen zu lassen.
Wenn das elektromagnetische Überströmventil 54 dabei ist, sich während dem Ausstoßhub der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 zu schließen, neigt der Kraftstoff in der Druckbeaufschlagungskammer 49 dazu, zu dem Niederdruckkraftstoffdurchlass 50 sowie zu dem Hochdruckkraftstoffdurchlass 52 zu strömen. Wenn das elektromagnetische Überströmventil 54 in dieser Situation geschlossen wird, wird die Schließbewegung des elektromagnetischen Überströmventils 54 durch zu dem Niederdruckkraftstoffdurchlass 50 strömenden Kraftstoff beschleunigt, so dass der Aufprall beim Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 ziemlich groß wird. Wenn der Aufprall zunimmt, nimmt das Betriebsgeräusch des elektromagnetischen Überströmventils 54 (Ventilschließgeräusch) zu. Das Betriebsgeräusch des elektromagnetischen Überströmventils 54 tritt jedes Mal dann wiederholtermaßen auf, wenn sich das elektromagnetische Überströmventil 54 schließt.
Wenn sich die Kraftmaschine 11 beispielsweise in einem Betriebszustand hoher Last und hoher Drehzahl befindet, sind die durch die Kraftmaschine 11 erzeugten Betriebsgeräusche, einschließlich des Geräuschs der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Brennkammer 16 und dergleichen so laut, dass die durch das elektromagnetische Überströmventil 54 kontinuierlich erzeugten Betriebsgeräusche relativ nicht so laut sind, dass sie einen Fahrzeuginsassen oder dergleichen stören würden. Jedoch werden während eines Niederlastbetriebs der Kraftmaschine 11, etwa dem Leerlaufbetrieb oder dergleichen, die Betriebsgeräusche der Kraftmaschine 11 gering, so dass die durch das elektromagnetische Überströmventil 54 kontinuierlich hervorgerufenen Betriebsgeräusche relativ laut werden und einen Fahrzeuginsassen oder dergleichen bei einem nicht zu vernachlässigenden Niveau stören.
Daher wird bei diesem Ausführungsbeispiel während dem Niedriglastbetrieb der Kraftmaschine 11, etwa während dem Leerlaufbetrieb oder dergleichen, die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 Kraftstoff eingespritzt wird, verringert, indem die Anzahl von Malen festgelegt wird, mit denen die Kraftstoffbeschickung pro Drehung des Nockens 22a durchgeführt wird. Beispielsweise wird die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 Kraftstoff eingespritzt wird, auf Eins verringert. Der Übergang des Kraftstoffdrucks P in dem Beschickungsrohr 53 in diesem Fall wird unter Bezugnahme auf 6B beschrieben.
Wenn, wie in 6B angezeigt ist, das elektromagnetische Überströmventil 54 damit anfängt, sich zu schließen, wird von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 Kraftstoff geschickt, so dass der Kraftstoffdruck P in dem Beschickungsrohr 53 von einem Wert unterhalb des Kraftstoffsolldrucks P0 zu einem Wert oberhalb des Kraftstoffsolldrucks P0 steigt. Dann, wenn das elektromagnetische Überströmventil 54 geöffnet ist, hört der Kraftstoffdruck P damit auf, anzusteigen und hält bei einem konstanten Wert an. Nachdem die Kraftstoffeinspritzung einmal durchgeführt wurde, sinkt der Kraftstoffdruck P auf in die Nähe eines vor der vorstehend erwähnten Kraftstoffbeschickung auftretenden Drucks ab. Danach wird der Kraftstoff wieder geschickt, so dass der Kraftstoffdruck P auf den Wert oberhalb des Kraftstoffsolldrucks P0 ansteigt.
Da die Menge des zum einmaligen Durchführen der Kraftstoffeinspritzung erforderlichen Kraftstoffs in diesem Fall durch eine Durchführung der Kraftstoffbeschickung geschickt wird, ist es nicht erforderlich, den Kraftstoffdruck P auf ein solches hohes Niveau wie in dem vorstehend erwähnten Fall zu erhöhen, in dem die Kraftstoffeinspritzung zweimal pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung durchgeführt wurde. Daher kann dann, wenn das elektromagnetische Überstromventil 54 geschlossen werden muss, um den Kraftstoffdruck P zu erhöhen, die Startzeitgebung zum Schließen des Ventils auf eine spätere Zeitgebung eingestellt werden und die Ventilschließzeitspanne kann in dem Fall, in dem die Kraftstoffeinspritzung einmal pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung durchgeführt wird, auf eine kürzere Zeitspanne als in dem Fall eingestellt werden, in dem die Kraftstoffeinspritzung zweimal pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung durchgeführt wird.
Wenn die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 so verzögert ist, wie dies vorstehend erwähnt ist, wird die Nockengeschwindigkeit bei der Startzeit zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 verringert, so dass die von dem Kraftstoff auf das elektromagnetische Überströmventil 54 während der Schließbewegung des Ventils in der Ventilschließrichtung aufgebrachte Kraft abnimmt. Daher werden die den kontinuierlichen Schließvorgängen des elektromagnetischen Überströmventils 54 entsprechenden, durch das elektromagnetische Überströmventil 54 kontinuierlich hervorgerufenen Betriebsgeräusche (d.h. die Ventilschließgeräusche) verringert. Folglich wird während dem Niedriglastbetrieb der Kraftmaschine 11, während dem die Betriebsgeräusche der Kraftmaschine 11 gering sind, ein Stören eines Fahrzeuginsassen oder dergleichen, das durch die kontinuierlichen Betriebsgeräusche des elektromagnetischen Überströmventils 54 hervorgerufen wird, wesentlich vermieden.
Eine Steuerungsprozedur des elektromagnetischen Überströmventils 54 wird nun beschrieben. Auf Grundlage des Kraftstoffdrucks P, des Kraftstoffsolldrucks P0, der endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Qfin, der Kraftmaschinendrehzahl NE und dergleichen berechnet die ECU 92 eine relative Einschaltdauer DT zum Steuern der Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54. Die relative Einschaltdauer DT zeigt das Verhältnis eines Nockenwinkels θ, in dem das elektromagnetische Überströmventil 54 geschlossen ist, zu einem vorbestimmten Nockenwinkel des Nockens 22a an, beispielsweise einen Nockenwinkel θ0, der dem Ausstoßhub der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 entspricht, d.h. θ/θ0. Die Beziehung zwischen dem Nockenwinkel θ und dem Nockenwinkel θ0 ist in 3A gezeigt.
Wie aus 3A ersichtlich ist, endet die Schließbewegung des elektromagnetischen Überströmventils 54 an einer Zeitgebung, bei der die Stellung des Nockens 22a den oberen Totpunkt 130 erreicht. Das heißt, wenn die relative Einschaltdauer DT erhöht ist, rückt die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 vor, wie durch die gestrichelte Linie 120 gezeigt ist, und die Menge des von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 zu dem Beschickungsrohr 53 geschickten Kraftstoffs (durch die Fläche des schraffierten Abschnitts in 110, 3B gezeigt) nimmt zu.
Die relative Einschaltdauer DT wird gemäß Gleichung (1) berechnet. DT = DTp + DTi + FF (1) wobei DTp = Proportionalausdruck
DTi = Integralausdruck
FF = Vorschubausdruck bzw. Feedforwardterm.
In Gleichung (1) ist der Proportionalausdruck DTp vorgesehen, um den Kraftstoffdruck P näher an den Kraftstoffsolldruck P0 zu bringen und der Integralausdruck DTi ist vorgesehen, um die Variation der relativen Einschaltdauer DT, die durch eine Kraftstoffleckage oder dergleichen verursacht wird, zu reduzieren. Der Proportionalterm DTp und der Integralterm DTi werden jeweils entsprechend den Gleichungen (2) und (3) berechnet. DTP = Ki·(P0 – P) (2) DTi = DTi + K2·(P0 – P) (3)wobei K1, K2 Koeffizienten sind.
In Gleichung (1) ist der Vorschubausdruck bzw. Feedforwardterm FF vorgesehen, um eine Kraftstoffmenge zuzuführen, die im Vorfeld bei dem vorbestimmten Kurbelwinkel erforderlich ist, so dass selbst während dem Übergangszustand der Kraftmaschine 11 oder dergleichen der Kraftstoffdruck P schnell in die Nähe des Kraftstoffsolldrucks P0 gebracht werden kann. Der Vorschubausdruck FF wird auf Grundlage der endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Qfin und der Kraftmaschinendrehzahl NE mit Bezug auf ein Kennfeld bestimmt. Der so bestimmte Vorschubausdruck FF nimmt mit Zunahmen der endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Qfin zu und nimmt zudem mit Zunahmen der Kraftstoffdrehzahl NE zu.
Auf Grundlage der gemäß Gleichung (1) berechneten relativen Einschaltdauer DT steuert die ECU 92 die Startzeitgebung zum Bestromen des elektromagnetischen Solenoids 54a, d.h. die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54. Beziehungen zwischen der Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 mit der endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Qfin und der Kraftmaschinendrehzahl NE sind in 5 gezeigt.
In 5 zeigt eine durchgezogene Linie L1 Änderungen in der von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 geschickten Kraftstoffmenge (der Menge des pro Ausstoßhub geschickten Kraftstoffs) in Übereinstimmung mit Änderungen in der Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils unter der Bedingung an, dass die Kraftmaschinendrehzahl NE konstant ist. Eine Einpunkt-Strichlinie L2 zeigt die Kraftstoffmenge an, die durch eine Durchführung der Kraftstoffbeschickung geschickt werden muss, um von einem Kraftstoffeinspritzventil 40 eine der endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Qfin entsprechende Kraftstoffmenge einzuspritzen.
Die durchgezogene Linie L1 wird nach links in 5 verschoben, wie dies durch die Zweipunkt-Strichlinien L4 und L5 gezeigt ist, wenn die Kraftmaschinendrehzahl NE zunimmt. Die Einpunkt-Strichlinie wird in 5 nach oben verschoben, wenn die endgültige Kraftstoffeinspritzmenge Qfin zunimmt. Die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 ist durch den Schnittpunkt zwischen der durchgezogenen Linie L1 und der Einpunkt-Strichlinie angezeigt, genauer gesagt ist die Zeitgebung durch den Punkt p aus 5 angezeigt. Daher ist die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 mit einer Zunahme in der endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Qfin und mit einer Zunahme der Kraftmaschinendrehzahl NE vorgerückt.
Die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 muss in Übereinstimmung mit der Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 Kraftstoff eingespritzt wird, geändert werden, da sich die Menge des Kraftstoffs, der durch eine Durchführung der Kraftstoffbeschickung geschickt werden muss, in Übereinstimmung mit der Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung Kraftstoff eingespritzt wird, ändert. Wenn die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung Kraftstoff eingespritzt wird, von zwei auf eins geändert wird, wird die Kraftstoffmenge, die durch eine Durchführung der Kraftstoffbeschickung geschickt werden muss, halbiert. Daher ist in dem Fall, in dem die Kraftstoffeinspritzung einmal pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung durchgeführt wird, die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 verzögert, so dass die Ventilschließzeitspanne, verglichen zu dem Fall, in dem die Kraftstoffeinspritzung zweimal pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung durchgeführt wird, nahezu halbiert ist.
Unter Bedingungen, dass die Kraftmaschinendrehzahl NE und die endgültige Kraftstoffeinspritzmenge Qfin bei Werten gehalten sind, die der durchgezogenen Linie L1 bzw. der Einpunkt-Strichlinie L5 von 5 entsprechen, jeweils, und dass die Kraftstoffeinspritzung zweimal pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung durchgeführt wird, ist die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 auf die durch den Punkt p in 5 angezeigte Zeitgebung eingestellt. Wenn sich der Betrieb der Kraftmaschine 11 von dem durch diese Zustände bestimmten Betriebszustand auf einen Niederlastbetrieb (beispielsweise den Leerlaufbetrieb in diesem Ausführungsbeispiel) ändert, ändert die ECU 92 die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung Kraftstoff eingespritzt wird von Zwei auf Eins, indem das elektromagnetische Überströmventil 54 gesteuert wird.
Wenn die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung Kraftstoff eingespritzt wird, auf Eins geändert ist, ist die Kraftstoffmenge verringert, die durch eine Durchführung der Kraftstoffbeschickung geschickt werden muss, wie durch eine Einpunkt-Strichlinie L3 in 5 gezeigt ist. In Übereinstimmung mit der Änderung der Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung Kraftstoff eingespritzt wird, verzögert die ECU 92 die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 von der durch Punkt p angezeigten Zeitgebung auf eine durch Punkt p' in 5 angezeigte Zeitgebung. Nach dieser Änderung (Verzögerung) der Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 wird die Nockengeschwindigkeit zur Zeit eines Schließvorgangs des elektromagnetischen Überströmventils 54 niedriger. Als ein Ergebnis nimmt die von dem Kraftstoff auf das elektromagnetische Überströmventil 54 in der Ventilschließrichtung aufgebrachte Kraft ab und der Aufprall des elektromagnetischen Überströmventils 54 zur Zeit seines Schließvorgangs nimmt ab. Daher wird das Betriebsgeräusch des elektromagnetischen Überströmventils 54 (Ventilschließgeräusch) verringert.
Die vorstehend beschriebene Änderung der Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 wird durch Ändern des Vorschubausdrucks FF, der in der Berechnung der relativen Einschaltdauer DT verwendet wird, in Übereinstimmung mit der Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung Kraftstoff eingespritzt wird, bewerkstelligt. Genauer gesagt werden als Kennfelder zur Verwendung bei der Berechnung der relativen Einschaltdauer DT zwei Kennfelder vorbereitet, die mit dem Fall von zwei Durchführungen von Kraftstoffeinspritzungen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung und mit dem Fall von einer Durchführung der Kraftstoffeinspritzung pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung übereinstimmen. Dann wählt die ECU 92 auf Grundlage dessen, ob sich die Kraftmaschine 11 in dem Leerlauf befindet, eine von den zwei Arten von Kennfeldern als ein Kennfeld aus, das für die Bestimmung des Vorschubausdrucks FF verwendet wird.
Unter Bezugnahme auf das ausgewählte Kennfeld bestimmt die ECU 92 einen Vorschubausdruck FF. Der aus dem Kennfeld für den Fall von einer Durchführung der Kraftstoffeinspritzung pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung bestimmte Vorschubausdruck FF ist kleiner als der aus dem Kennfeld für den Fall von zwei Durchführungen von Kraftstoffeinspritzungen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung bestimmte Vorschubausdruck FF. Daher wird die relative Einschaltdauer DT, die für den Fall von einer Durchführung der Kraftstoffeinspritzung pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung bestimmt ist, kürzer als die relative Einschaltdauer DT, die für den Fall von zwei Durchführungen von Kraftstoffeinspritzungen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung bestimmt ist.
Auf Grundlage der wie vorstehend beschrieben berechneten relativen Einschaltdauer DT steuert die ECU 92 die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54. Während dem Leerlaufbetrieb, während dem die Kraftstoffeinspritzung einmal pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung durchgeführt wird, ist die relative Einschaltdauer DT kürzer als jene, die für den Fall von zwei Durchführungen von Kraftstoffeinspritzungen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung bestimmt wurde, so dass die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 verzögert ist (d.h. in Richtung des oberen Totpunkts 130 verschoben ist). Da die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 während dem Leerlaufzustand oder dergleichen auf diese Weise verzögert ist, wird die Nockengeschwindigkeit zum Zeitpunkt eines Schließvorgangs des elektromagnetischen Überströmventils 54 niedriger und daher werden die Betriebsgeräusche des elektromagnetischen Überströmventils 54 (Ventilschließgeräusche) verringert.
Eine Prozedur zum Bestimmen eines Vorschubausdrucks FF ist unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. 7 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Vorschubausdruckbestimmungsroutine zum Bestimmen eines Vorschubausdrucks FF veranschaulicht. Die Vorschubausdruckbestimmungsroutine wird durch die ECU 92 ausgeführt, beispielsweise zu bei vorbestimmten Zeitintervallen auftretenden Zeitunterbrechungen.
In der Vorschubausdruckbestimmungsroutine bestimmt die ECU 92 in Schritt S101, ob sich die Kraftmaschine 11 in dem Leerlaufzustand befindet, auf Grundlage dessen, ob die Kraftstoffeinspritzbasismenge Qbse und die Kraftmaschinendrehzahl NE innerhalb eines Bereichs (Bereich geringer Drehzahl und geringer Last) liegen, der einem Leerlaufzustand entspricht. Während dem Leerlaufzustand der Kraftmaschine 1 wird eine Kraftstoffeinspritzung einmal pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 durchgeführt. Wenn sich die Kraftmaschine 11 nicht in dem Leerlaufzustand befindet, wird die Kraftstoffeinspritzung zweimal pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung durchgeführt.
Wenn in Schritt S101 bestimmt wird, dass sich die Kraftmaschine 11 in dem Leerlaufzustand befindet, schreitet der Prozess zu Schritt S102 vor, in dem die ECU 92 als ein Kennfeld, das zur Bestimmung des Vorschubausdrucks FF verwendet wird, ein Kennfeld auswählt, das dem Fall entspricht, in dem die Kraftstoffeinspritzung einmal pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung durchgeführt wird. Wenn im Gegensatz dazu in Schritt S101 bestimmt wird, dass sich die Kraftmaschine 11 nicht in dem Leerlaufzustand befindet, schreitet der Ablauf zu Schritt S103 vor, in dem die ECU 92 als ein Kennfeld, das zur Bestimmung des Vorschubausdrucks verwendet wird, ein Kennfeld auswählt, das dem Fall entspricht, in dem die Kraftstoffeinspritzung zweimal pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung durchgeführt wird.
In Schritt S104, der entweder Schritt S102 oder Schritt S103 entspricht, bestimmt die ECU 92 einen Vorschubausdruck FF auf Grundlage der endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Qfin und der Kraftmaschinendrehzahl NE unter Bezugnahme auf das ausgewählte Kennfeld. Der so bestimmte Vorschubausdruck FF nimmt mit einer Zunahme der endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Qfin und mit einer Zunahme der Kraftmaschinendrehzahl NE zu. Wenn die endgültige Kraftstoffeinspritzmenge Qfin und die Kraftstoffdrehzahl NE konstant sind, ist der Vorschubausdruck FF, der aus dem Kennfeld bestimmt wird, das dem Fall entspricht, in dem die Kraftstoffeinspritzung einmal pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung durchgeführt wird, niedriger als der Vorschubausdruck FF, der aus dem Kennfeld bestimmt wird, das dem Fall entspricht, in dem die Kraftstoffeinspritzung zweimal pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung durchgeführt wird.
Nach der Bestimmung des Vorschubausdrucks FF auf diese Weise beendet die ECU 92 zeitweilig die Vorschubausdruckbestimmungsroutine. Dann bestimmt die ECU 92 eine relative Einschaltdauer DT auf Grundlage des in der Routine bestimmten Vorschubausdrucks FF usw. Somit ist während dem Leerlaufzustand der Vorschubausdruck FF mit einem verringerten Wert versehen und daher ist die relative Einschaltdauer DT mit einem verringerten Wert versehen. Auf Grundlage der verringerten relativen Einschaltdauer DT wird die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 44 gesteuert. Während dem Leerlaufzustand ist daher die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 auf eine Zeitgebung verzögert, die in der Nähe des oberen Totpunkts 130 liegt, so dass die Nockengeschwindigkeit des Nockens 22a bei der Ventilschließzeitgebung niedriger wird. Als ein Ergebnis werden die Betriebsgeräusche des elektromagnetischen Überströmventils 44 (Ventilschließgeräusche) verringert.
Dieses Ausführungsbeispiel, das die vorstehend beschriebenen Betriebe durchführt, erzielt die folgenden Vorteile. Während dem Niedriglastbetrieb der Kraftmaschine (während dem Leerlaufbetrieb in diesem Ausführungsbeispiel) wird die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung von der Hochdruckkraftstoffpunkt 47 Kraftstoff eingespritzt wird, verringert, d.h., die Kraftstoffeinspritzung wird einmal pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung durchgeführt. Durch Festlegen der Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird auf diese Weise, kann die Menge des Kraftstoffs, der durch eine Durchführung der Kraftstoffbeschickung zum Bereitstellen einer erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge geschickt wird, reduziert werden. Zum Reduzieren der Menge des durch eine Durchführung der Kraftstoffbeschickung geschickten Kraftstoffs wird die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne auf eine verzögerte Zeitgebung (in Richtung des oberen Totpunkts) geändert, während der die Stellung des Nockens 22a während dem Aushubtakt der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 in der Nähe des oberen Totpunkts liegt, d.h. innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne, während der die Nockengeschwindigkeit relativ niedrig ist, so dass die Ventilschließzeitspanne des elektromagnetischen Überstromventils 54 verringert ist. Durch Verzögern der Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 auf diese Weise, wird die zum Zeitpunkt eines Schließvorgangs des elektromagnetischen Überströmventils 54 auftretende Nockengeschwindigkeit reduziert, so dass die von dem Kraftstoff auf das elektromagnetische Überströmventil 54 in der Ventilschließrichtung während der Schließbewegung des Ventils aufgebrachte Kraft verringert wird. Daher wird während dem Leerlaufbetrieb der Kraftmaschine 11, während dem die Betriebsgeräusche der Kraftmaschine 11 niedrig werden, das durch einen Schließvorgang des elektromagnetischen Überströmventils hervorgerufene Geräusch reduziert, so dass die entsprechend den kontinuierlichen Schließvorgängen des elektromagnetischen Überströmventils 54 kontinuierlich auftretenden Betriebsgeräusche reduziert werden.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
Unter Bezugnahme auf 8 und 9 wird eine zweite beispielhafte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Während einem Niedriglastbetrieb der Kraftmaschine (beispielsweise eines Leerlaufbetriebs) wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung Kraftstoff eingespritzt wird, erhöht, so dass pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung viermal eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird. Da in diesem Fall die Menge des durch eine Durchführung der Kraftstoffbeschickung geschickten Kraftstoffs erhöht werden muss, wird die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 auf eine vorgerückte Zeitgebung (d.h. einer von dem oberen Totpunkt 130 entfernten Zeitgebung) gesteuert, bei der die Nockengeschwindigkeit höher ist. Daher nimmt das durch einen Schließbetrieb des elektromagnetischen Überstromventils 54 hervorgerufene Geräusch zu. Da jedoch die Anzahl von Malen, mit denen während einer vorbestimmten Zeitspanne Kraftstoff geschickt wird, d.h. die Anzahl von Malen, mit denen während einer vorbestimmten Zeitspanne das elektromagnetische Überströmventil 54 geschlossen wird, abnimmt, ergibt sich eine gute Reduktion des Geräuschniveaus im Sinne der entsprechend der kontinuierlichen Schließvorgänge des elektromagnetischen Überströmventils 54 kontinuierlich auftretenden Betriebsgeräuschen. Somit unterscheidet sich dieses Ausführungsbeispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel in der Art, in der die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung Kraftstoff eingespritzt wird, geändert wird. In der nachstehenden Beschreibung werden hauptsächlich Merkmale und Abschnitte beschrieben, die das zweite Ausführungsbeispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheiden, und Merkmale und Abschnitte des zweiten Ausführungsbeispiels, die im Wesentlichen die gleichen wie jene des ersten Ausführungsbeispiels sind, werden nicht beschrieben.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel berechnet die ECU 92 eine Kraftstoffeinspritzbasismenge Qbse auf Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl NE und des Beschleunigerbetätigungsbetrags ACCP oder des Einlassdrucks PM und lässt jedes Kraftstoffeinspritzventil 40 eine einer endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Qfin, die von der Kraftstoffeinspritzbasismenge Qbse bestimmt wird, entsprechende Kraftstoffmenge in die entsprechende Brennkammer 16 einspritzen. Um eine genaue Kraftstoffeinspritzung durchzuführen, ist es vorzuziehen, den Kraftstoffdruck P in dem Beschickungsrohr 53 bei einem Kraftstoffsolldruck P0 zu halten. Da der Kraftstoffdruck P jedes Mal dann, wenn die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, abfällt, wird Kraftstoff von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 bei jedem vorbestimmten Kurbelwinkel (jedem vorbestimmten Nockenwinkel des Nockens 22a) zu dem Beschickungsrohr 53 geschickt.
Normalerweise steuert die ECU 92 das elektromagnetische Überströmventil 54 der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 so, dass während jeder halben Drehung (180°-Drehung) des Nockens 22a, während der die Kraftstoffeinspritzung zweimal durchgeführt wird, die Kraftstoffbeschickung einmal durchgeführt wird. Unter Bezugnahme auf 9A werden auf diese Weise auftretende Änderungen des Kraftstoffdrucks P in dem Beschickungsrohr 53 beschrieben.
Wie in 9A gezeigt ist, wird dann, wenn das elektromagnetische Überströmventil 54 damit anfängt, sich zu schließen, von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 Kraftstoff geschickt, so dass der Kraftstoffdruck P in dem Beschickungsrohr 53 von einem Wert unterhalb des Kraftstoffsolldrucks P0 in Richtung eines Werts oberhalb des Kraftstoffsolldrucks P0 zunimmt. Dann, wenn das elektromagnetische Überströmventil 54 geöffnet ist, hört der Kraftstoffdruck P damit auf, zuzunehmen und hält bei einem konstanten Wert an. Nach dem Verbleiben bei dem konstanten Wert fällt der Kraftstoffdruck P schrittweise jedes Mal dann ab, wenn die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird. Nachdem die Kraftstoffeinspritzung zweimal durchgeführt wurde, fällt der Kraftstoffdruck P nahe des vor der vorstehend erwähnten Kraftstoffbeschickung auftretenden Drucks ab.
In diesem Fall ist es notwendig, den Kraftstoffdruck P ausreichend zu erhöhen, indem eine Menge von Kraftstoff geschickt wird, die zum zweimaligen Durchführen der Kraftstoffeinspritzung durch eine Durchführung der Kraftstoffbeschickung erforderlich ist, so dass der Kraftstoffdruck P nach den zwei Durchführungen der Kraftstoffeinspritzung nicht übermäßig abfällt. Daher wird die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 (der Ventilschließzeitspanne) so eingestellt, dass der Kraftstoffdruck P ausreichend ansteigt.
Wenn die Kraftstoffeinspritzung zweimal pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung durchgeführt wird, wie dies vorstehend beschrieben ist, nimmt die Kraftstoffmenge, die durch eine Durchführung der Kraftstoffbeschickung zum zweimaligen Durchführen der Kraftstoffeinspritzung geschickt werden muss, nicht übermäßig zu, wenn beispielsweise während einem Hochlastbetrieb der Kraftmaschine 11 eine große Kraftstoffmenge eingespritzt werden muss. Daher ist es möglich, im Wesentlichen zu verhindern, dass die erforderliche Kraftstoffbeschickungsmenge den Grenzwert der Kraftstoffmenge überschreitet, die tatsächlich geschickt werden kann, d.h., es ist möglich, im Wesentlichen einen Fehler beim Schicken einer erforderlichen Kraftstoffmenge zu verhindern.
Während dem Niederlastbetrieb der Kraftmaschine 11, etwa dem Leerlaufbetrieb oder dergleichen, sind die Betriebsgeräusche der Kraftmaschine 11 gering. Daher werden die den kontinuierlichen Schließvorgängen des elektromagnetischen Überströmventils 54 entsprechend kontinuierlich auftretenden Betriebsgeräusche relativ laut, so dass die Belästigung eines Insassen oder dergleichen, die durch die kontinuierlichen Betriebsgeräusche verursacht werden, auf ein nicht zu vernachlässigendes Niveau zunehmen.
Daher wird bei diesem Ausführungsbeispiel dann, wenn die Last der Kraftmaschine 11 niedrig ist, beispielsweise während dem Leerlaufbetrieb oder dergleichen, die Anzahl von Malen, mit denen pro Drehung des Nockens 22a von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 Kraftstoff geschickt wird, so eingestellt, dass die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung von den Kraftstoffeinspritzventil 40 Kraftstoff eingespritzt wird, erhöht wird. Beispielsweise wird die Anzahl von Malen, mit denen pro Drehung des Nockens 22a von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 Kraftstoff geschickt wird, so festgelegt, dass von den Kraftstoffeinspritzventilen 40 pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung viermal Kraftstoff eingespritzt wird. Der Übergang des Kraftstoffdrucks P in dem Beschickungsrohr 53 in diesem Fall wird unter Bezugnahme auf 9B beschrieben.
Wie in 9B gezeigt ist, wird dann, wenn das elektromagnetische Überströmventil 54 damit anfängt sich zu schließen, von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 Kraftstoff geschickt, so dass der Kraftstoffdruck P in dem Beschickungsrohr 53 von einem Wert unterhalb des Kraftstoffsolldrucks P0 in Richtung eines Werts oberhalb des Kraftstoffsolldrucks P0 zunimmt. Dann, wenn das elektromagnetische Überströmventil 54 geöffnet ist, hört der Kraftstoffdruck P damit auf, zuzunehmen und hält bei einem konstanten Wert an.
Nach dem Verbleiben bei dem konstanten Wert fällt der Kraftstoffdruck P schrittweise jedes Mal dann, wenn die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird. Nachdem die Kraftstoffeinspritzung viermal durchgeführt wurde, fällt der Kraftstoffdruck P in die Nähe des vor der vorstehend erwähnten Kraftstoffbeschickung auftretenden Drucks ab.
In diesem Fall ist es nötig, den Kraftstoffdruck P durch Beschicken einer Kraftstoffmenge, die zum viermaligen Durchführen der Kraftstoffeinspritzung durch eine Durchführung der Kraftstoffbeschickung nötig ist, ausreichend zu erhöhen, so dass der Kraftstoffdruck P nach den vier Durchführungen der Kraftstoffeinspritzung nicht übermäßig abfällt. Um den Kraftstoffdruck P ausreichend zu erhöhen, wird die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 vorgerückt und die Schließzeitspanne des Ventils 54 wird verlängert.
Wenn die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 vorgerückt wird, wie dies vorstehend beschrieben ist, nimmt die zum Zeitpunkt des Schließvorgangs des Ventils 54 auftretende Nockengeschwindigkeit zu, so dass die von dem Kraftstoff auf das elektromagnetische Überströmventil 54 in der Ventilschließrichtung während der Schließbewegung des Ventils 54 aufgebrachte Kraft zunimmt. Daher nimmt das durch einen Schließvorgang des elektromagnetischen Überströmventils 54 erzeugte Geräusch zu. Da jedoch die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung Kraftstoff eingespritzt wird, auf vier geändert ist, wird die Anzahl von Malen, mit denen während einer vorbestimmten Zeitspanne Kraftstoff geschickt wird, d.h. die Anzahl von Geräuschereignissen, die durch Schließvorgänge des elektromagnetischen Überstromventils 54 während einer vorbestimmten Zeitspanne erzeugt werden, reduziert. Daher wird das Geräuschniveau im Sinne von den kontinuierlichen Schließvorgängen des elektromagnetischen Überströmventils 54 entsprechend kontinuierlich auftretenden Betriebsgeräuschen (Ventilschließgeräuschen) reduziert. Folglich kann während dem Niedriglastbetrieb der Kraftmaschine 11, während dem die Betriebsgeräusche der Kraftmaschine 11 relativ gering sind, eine Belästigung eines Insassen oder dergleichen, die durch die kontinuierlichen Betriebsgeräusche des elektromagnetischen Überströmventils 54 verursacht werden, im Wesentlichen verhindert werden. Eine Prozedur zum Steuern des elektromagnetischen Überströmventils 54 ist nachstehend beschrieben.
Die ECU 92 berechnet eine relative Einschaltdauer DT zum Steuern der Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überstromventils 54 auf Grundlage des Kraftstoffdrucks P, des Kraftstoffsolldrucks P0, der endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Qfin, der Kraftmaschinendrehzahl NE und dergleichen, wie in Gleichungen (1) bis (3). Der Vorschubausdruck FF aus Gleichung (1) wird auf Grundlage der endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge Qfin und der Kraftmaschinendrehzahl NE unter Bezugnahme auf ein Kennfeld bestimmt. Als das zum Bestimmen des Vorschubausdrucks FF verwendete Kennfeld werden zwei Arten von Kennfeldern vorbereitet, die mit dem Fall von zwei Durchführungen der Kraftstoffeinspritzung pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung und dem Fall von vier Durchführungen der Kraftstoffeinspritzung pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung im Einklang sind. Die ECU 92 wählt eine der beiden Arten von Kennfeldern als ein zur Bestimmung des Vorschubausdrucks FF zu verwendendes Kennfeld auf Grundlage dessen aus, ob sich die Kraftmaschine 11 in dem Leerlaufzustand befindet.
Das heißt, wenn sich die Kraftmaschine 11 in dem Leerlaufzustand befindet, wählt die ECU 92 das Kennfeld aus, das dem Fall von vier Durchführungen der Kraftstoffeinspritzung pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung entspricht. Wenn sich die Kraftmaschine 11 nicht in dem Leerlaufzustand befindet, wählt die ECU 92 das Kennfeld entsprechend des Falls von zwei Durchführungen der Kraftstoffeinspritzung pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung aus. Unter Bezugnahme auf das auf diese Art ausgewählte Kennfeld bestimmt die ECU 92 einen Vorschubausdruck FF.
Der Vorschubausdruck FF, der aus dem Kennfeld bestimmt wird, das dem Fall von vier Durchführungen der Kraftstoffeinspritzung pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung entspricht, ist größer als der Vorschubausdruck FF, der aus dem Kennfeld bestimmt wird, das dem Fall von zwei Durchführungen der Kraftstoffeinspritzung pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung entspricht.
Daher ist die relative Einschaltdauer DT, die für den Fall von vier Durchführungen der Kraftstoffeinführung pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung bestimmt ist, größer als die relative Einschaltdauer DT, die für den Fall von zwei Durchführungen der Kraftstoffeinspritzung pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung bestimmt ist.
Auf Grundlage der auf diese Art berechneten relativen Einschaltdauer DT steuert die ECU 92 die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54. Der Zweck der Bestimmung eines größeren Vorschubausdrucks FF für den Falls von vier Durchführungen der Kraftstoffeinspritzung pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung liegt darin, die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 vorzurücken und daher die Schließzeitspanne des Ventils 54 zu verlängern, um so eine Kraftstoffmenge, die für vier Durchführungen der Kraftstoffeinspritzung erforderlich ist, durch eine Durchführung der Kraftstoffbeschickung zu dem Beschickungsrohr 53 zu schicken.
Während dem Leerlaufbetrieb, während dem die Kraftstoffeinspritzung viermal pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung durchgeführt wird, ist die relative Einschaltdauer DT größer als die relative Einschaltdauer DT, die für den Fall von zwei Durchführungen der Kraftstoffeinspritzung pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung bestimmt wurde, so dass die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 auf eine vorgerückte Zeitgebung eingestellt ist (d.h. eine Zeitgebung, die von dem oberen Totpunkt 130 entfernt ist). Durch Vorrücken der Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 auf diese Art nimmt die zum Zeitpunkt des Schließvorgangs des elektromagnetischen Überströmventils 54 auftretende Nockengeschwindigkeit zu und daher nimmt das durch den Schließvorgang des elektromagnetischen Überströmventils 54 erzeugte Geräusch zu. Da jedoch die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, auf vier eingestellt ist, nimmt die Anzahl von Malen, mit denen während einer vorbestimmten Zeitspanne die Kraftstoffbeschickung durchgeführt wird, d.h. die Anzahl der Ereignisse von durch die Schließvorgänge des elektromagnetischen Überströmventils 54 hervorgerufenen Geräusche während einer vorbestimmten Zeitspanne ab. Daher wird das Geräuschniveau im Sinne der den kontinuierlichen Schließvorgängen des elektromagnetischen Überströmventils 54 entsprechend kontinuierlich auftretenden Betriebsgeräuschen (den Ventilschließgeräuschen) reduziert.
Eine Prozedur zum Bestimmen eines Vorschubbetrags FF wird unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. 8 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Vorschubausdrucksbestimmungsroutine zum Bestimmen eines Vorschubausdrucks FF veranschaulicht. Die Vorschubausdruckbestimmungsroutine wird durch die ECU 92 beispielsweise als Zeitunterbrechungen ausgeübt, die bei vorbestimmten Zeitintervallen auftreten. Die in 8 veranschaulichte Vorschubbetragbestimmungsroutine unterscheidet sich von der Vorschubbetragbestimmungsroutine (7) des ersten Ausführungsbeispiels lediglich in einer Verarbeitung (Schritt S202), die dem Schritt S102 in 7 entspricht.
In der Vorschubausdruckbestimmungsroutine von diesem Ausführungsbeispiel bestimmt die ECU 92 in Schritt S201, ob sich die Kraftmaschine 11 in dem Leerlaufzustand befindet. Während dem Leerlaufzustand der Kraftmaschine 11 wird die Kraftstoffeinspritzung viermal pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 durchgeführt. Wenn sich die Kraftmaschine 11 nicht in dem Leerlaufzustand befindet, wird die Kraftstoffeinspritzung zweimal pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung durchgeführt.
Wenn in Schritt S201 bestimmt wird, dass sich die Kraftmaschine 11 in dem Leerlaufzustand befindet, schreitet der Prozess zu Schritt S202 vor, in dem die ECU 92 als ein zur Bestimmung des Vorschubausdrucks FF zu verwendendes Kennfeld ein Kennfeld auswählt, das dem Fall entspricht, in dem die Kraftstoffeinspritzung viermal pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung durchgeführt wird. Falls im Gegensatz dazu in Schritt S201 bestimmt wird, dass sich die Kraftmaschine 11 nicht in dem Leerlaufzustand befindet, schreitet der Prozess zu Schritt S203 vor, in dem die ECU 92 als ein zur Bestimmung eines Vorschubausdrucks FF zu verwendendes Kennfeld ein Kennfeld auswählt, das dem Fall entspricht, in dem die Kraftstoffeinspritzung zweimal pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung durchgeführt wird.
In Schritt S204, der entweder Schritt S202 oder Schritt S203 entspricht, bestimmt die ECU 92 einen Vorschubausdruck FF unter Bezugnahme auf das ausgewählte Kennfeld. Wenn die endgültige Kraftstoffeinspritzmenge Qfin und die Kraftstoffdrehzahl NE konstant sind, ist der Vorschubausdruck FF, der aus dem Kennfeld bestimmt ist, das dem Fall entspricht, in dem die Einspritzung pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung viermal durchgeführt wird, größer als der Vorschubausdruck FF, der aus dem Kennfeld bestimmt ist, das dem Fall entspricht, in dem die Kraftstoffeinspritzung zweimal pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung durchgeführt wird.
Nachdem der Vorschubausdruck FF auf diese Art bestimmt wurde, endet die ECU 92 zeitweise die Vorschubausdruckbestimmungsroutine. Dann bestimmt die ECU 92 eine relative Einschaltdauer DT auf Grundlage des in der Routine bestimmten Vorschubausdrucks FF usw. Somit ist der Vorschubausdruck FF während dem Leerlaufzustand mit einem erhöhten Wert versehen, und daher ist die relative Einschaltdauer DT mit einem erhöhten Wert versehen. Auf Grundlage der erhöhten relativen Einschaltdauer DT wird die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 gesteuert. Daher wird während dem Leerlaufzustand die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 auf eine Zeitgebung vorgerückt, die von dem oberen Totpunkt entfernt ist, bei welcher Zeitgebung die Nockengeschwindigkeit des Nockens 22a höher wird. Als ein Ergebnis nimmt das Betriebsgeräusch des elektromagnetischen Überströmventils 54 (Ventilschließgeräusch) zu. Da jedoch die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung Kraftstoff eingespritzt wird, auf vier geändert ist, nimmt die Anzahl von Malen, mit denen während einer vorbestimmten Zeitspanne die Kraftstoffbeschickung durchgeführt wird, d.h. die Anzahlen der durch die Schließvorgänge des elektromagnetischen Überströmventils 54 während einer vorbestimmten Zeitspanne verursachten Geräuschereignisse ab. Daher wird das Geräuschniveau im Sinne von kontinuierlichen Schließvorgängen des elektromagnetischen Überströmventils 54 entsprechend kontinuierlich auftretenden Betriebsgeräuschen (Ventilschließgeräuschen) verringert.
Dieses Ausführungsbeispiel, das die vorstehend beschriebenen Betriebe durchgeführt, erzielt die folgenden Vorteile.
Während dem Niedriglastbetrieb der Kraftmaschine (während dem Leerlaufbetrieb in diesem Ausführungsbeispiel) wird die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung von der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 Kraftstoff eingespritzt wird, erhöht, d.h., die Kraftstoffeinspritzung wird viermal pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung durchgeführt. Durch Festlegen der Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird auf diese Weise, wird die durch eine Durchführung der Kraftstoffbeschickung geschickte Kraftstoffmenge zum Bereitstellen einer erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge erhöht. Um die durch eine Durchführung der Kraftstoffbeschickung geschickte Kraftstoffmenge zu erhöhen, wird die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 auf eine vorgerückte Zeitgebung (eine von dem oberen Totpunkt entfernte Zeitgebung) innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne geändert, während der die Stellung des Nockens 22a während dem Ausstoßhub der Hochdruckkraftstoffpumpe 47 nahe an dem oberen Totpunkt liegt, d.h., innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne, während der die Nockengeschwindigkeit relativ gering ist. Da die Startzeitgebung zum Schließen des elektromagnetischen Überströmventils 54 auf diese Weise vorgerückt ist, nimmt das durch einen Schließvorgang des elektromagnetischen Überströmventils 54 hervorgerufene Geräusch zu. Da jedoch die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung Kraftstoff eingespritzt wird, auf vier geändert ist, nimmt die Anzahl von Malen, mit denen während einer vorbestimmten Zeitspanne die Kraftstoffbeschickung durchgeführt wird, d.h., die Anzahl von durch Schließvorgänge des elektromagnetischen Überströmventils 54 während einer Zeitspanne verursachten Geräuschereignisse ab. Daher wird das Geräuschniveau im Sinne von kontinuierlichen Schließvorgängen des elektromagnetischen Überströmventils 54 entsprechenden kontinuierlich auftretenden Betriebsgeräuschen (Ventilschließgeräuschen) reduziert.
Die vorgehenden Ausführungsbeispiele können auf verschiedene Arten, beispielsweise auf die nachstehenden Arten, modifiziert werden.
Obwohl in dem vorgehenden Ausführungsbeispiel die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, auf Grundlage dessen geändert wird, ob sich die Kraftmaschine 11 in dem Leerlaufzustand befindet, ist das Kriterium zum Durchführen dieser Änderung nicht auf die Bestimmung dessen beschränkt, ob sich die Kraftmaschine 11 in dem Leerlaufzustand befindet. Beispielsweise kann die vorstehend erwähnte Änderung auf Grundlage dessen gemacht werden, ob sich die Kraftmaschine 11 in einem vorbestimmten Niedriglastbetriebszustand, einschließlich des Leerlaufzustands, befindet.
Außerdem ist, obwohl in den vorgehenden Ausführungsbeispielen die Hochdruckkraftstoffpumpe 47 durch den mit den vier Nockenflächen 22b versehenen Nocken 22a angetrieben ist, die Anzahl der Nockenflächen 22b des Nockens 22a nicht auf vier beschränkt, sondern kann jede geeignete Anzahl sein. Wenn der Nocken 22a beispielsweise mehr als vier Nockenflächen hat, kann die Anzahl der Male, mit denen während einer vorbestimmten Zeitspanne die Kraftstoffbeschickung durchgeführt wird, feiner festgelegt werden und der Bereich der Änderung der Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, kann erweitert werden.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, während dem Leerlaufzustand auf vier erhöht. Jedoch beträgt die erhöhte Anzahl, mit der pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, nicht notwendigerweise vier, sondern kann ebenso beispielsweise drei oder mehr als vier sein.
In dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, während dem Leerlaufzustand auf eins verringert. Wenn der Nocken 22a jedoch mehr als vier Nockenflächen 22b hat und die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung während dem Normalbetrieb der Kraftmaschine 11 die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, auf mehr als zwei gesetzt ist, kann die verringerte Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, auf eine Anzahl gesetzt werden, die sich von Eins unterscheidet (beispielsweise Zwei). In diesem Fall können auch die den kontinuierlichen Schließvorgängen des elektromagnetischen Überströmventils 54 entsprechenden kontinuierlich auftretenden Betriebsgeräusche reduziert werden.
Obwohl in den vorgehenden Ausführungsbeispielen die Erfindung auf die Hochdruckkraftstoffpumpe 47 angewendet wird, die in einem direkt einspritzenden Dieselmotor verwendet wird, in dem der Kraftstoff direkt in die Brennkammern 16 eingespritzt wird, ist die Erfindung ebenso auf andere Arten von Kraftstoffpumpen anwendbar, beispielsweise auf eine Kraftstoffpumpe, die in einem direkt einspritzenden Dieselmotor oder dergleichen verwendet wird.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist es so zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele oder Konstruktionen beschränkt ist. Im Gegensatz ist es beabsichtigt, dass die Erfindung verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdeckt. Außerdem sind auch dann, wenn verschiedene Elemente der Erfindung in verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen gezeigt sind, die beispielhaft sind, andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr, weniger oder lediglich ein einzelnes Ausführungsbeispiel beinhalten, auch in dem Umfang der Erfindung enthalten.
Während dem Leerlaufzustand wird die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung von einer Hochdruckkraftstoffpumpe (47) Kraftstoff eingespritzt wird, verringert oder erhöht. Wenn die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung Kraftstoff eingespritzt wird, verringert ist, dann wird die Kraftstoffmenge, die durch eine Durchführung der Kraftstoffbeschickung geschickt werden muss, reduziert, so dass die Startzeitgebung zum Schließen eines elektromagnetischen Überströmventils (54) verzögert werden kann. Daher nimmt der Hub eines Tauchkolbens (48b) für 1° Drehung eines Nockens (22a) (d.h. die Nockengeschwindigkeit) zum Zeitpunkt des Schließens des elektromagnetischen Überströmventils (54) ab, so dass die von dem Kraftstoff auf das elektromagnetische Überströmventil (54) in der Ventilschließrichtung aufgebrachte Kraft abnimmt. Wenn die Anzahl von Malen, mit denen pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung Kraftstoff eingespritzt wird, erhöht ist, nehmen die zum Zeitpunkt des Schließvorgangs des elektromagnetischen Überströmventils (54) hervorgerufenen Geräusche zu, da die Startzeitgebung zum Schließen des Überströmventils (54) vorgerückt ist, um die Menge des durch eine Durchführung der Kraftstoffbeschickung geschickten Kraftstoffs zu erhöhen.
Jedoch nimmt die Anzahl von Malen, mit denen das elektromagnetische Überströmventil (54) während einer vorbestimmten Zeitspanne geschlossen wird, ab, so dass die Anzahl der Ereignisse der Ventilschließgeräusche abnimmt.

Claims

Kraftstoffpumpensteuergerät zum Steuern einer Kraftstoffpumpe (47), die Kraftstoff in eine Druckbeaufschlagungskammer (49) saugt, indem eine Kapazität der Druckbeaufschlagungskammer (49) auf Grundlage einer durch eine Drehung eines Nockens (22a) verursachten relativen Bewegung zwischen einem Tauchkolben (48b) und einem Zylinder (48a) geändert wird, und die Kraftstoff zu einem Kraftstoffeinspritzventil (40) einer Brennkraftmaschine schickt, wobei die Kraftstoffpumpe (47) ein Überströmventil (54) hat, das eine Verbindung zwischen der Druckbeaufschlagungskammer (49) und einem Überströmdurchlass (50) öffnet und schließt, der den Kraftstoff aus der Druckbeaufschlagungskammer (49) führt, wobei das Kraftstoffpumpensteuergerät eine Menge eines von der Kraftstoffpumpe (47) zu dem Kraftstoffeinspritzventil (40) geschickten Kraftstoffs durch Steuern einer Ventilverschlusszeitspanne des Überströmventils (54) einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffpumpensteuergerät Steuermittel (92) zum Einstellen einer Anzahl von Malen aufweist, mit der die Kraftstoffbeschickung von der Kraftstoffpumpe während einer vorbestimmten Zeitspanne durchgeführt wird, um eine Anzahl von Malen zu ändern, mit der Kraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzventil (40) pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung eingespritzt wird, indem das Überströmventil (54) auf Grundlage einer Last der Brennkraftmaschine gesteuert wird, und eine Menge von von der Kraftstoffpumpe (47) zu dem Kraftstoffeinspritzventil (40) geschicktem Kraftstoff durch Steuern der Ventilverschlusszeitspanne des Überströmventils (54) und der Anzahl von Malen, mit der die Kraftstoffbeschickung durchgeführt wird, einstellt, wenn die Kraftmaschine in einem vorbestimmten Niederlastbetrieb betrieben wird.
Kraftstoffpumpensteuergerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (92) die Anzahl von Malen der Kraftstoffeinspritzung pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung während einem Niederlastbetrieb der Brennkraftmaschine verringert.
Kraftstoffpumpensteuergerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (92) die Anzahl von Malen der Kraftstoffeinspritzung pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung während einem Niederlastbetrieb der Brennkraftmaschine auf Eins einstellt.
Kraftstoffpumpensteuergerät gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (92) die Anzahl von Malen der Kraftstoffeinspritzung pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung zumindest dann auf Eins einstellt, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Leerlaufzustand befindet.
Kraftstoffpumpensteuergerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (92) die Anzahl von Malen der Kraftstoffeinspritzung pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung während einem Niederlastbetrieb der Brennkraftmaschine erhöht.
Kraftstoffpumpensteuergerät gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (92) die Anzahl von Malen der Kraftstoffeinspritzung pro Durchführung der Kraftstoffbeschickung zumindest dann erhöht, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Leerlaufzustand befindet.
Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff in ein Kraftstoffeinspritzventil (40) einer Brennkraftmaschine unter Verwendung einer Kraftstoffpumpe (47), die Kraftstoff in eine Druckbeaufschlagungskammer (49) auf Grundlage einer sich ändernden Kapazität der Druckbeaufschlagungskammer (49) saugt, die auf einer durch eine Drehung eines Nockens (22a) verursachten relativen Bewegung zwischen einem Tauchkolben (48b) und einem Zylinder (48a) basiert, und die Kraftstoff zu einem Kraftstoffeinspritzventil (40) einer Brennkraftmaschine schickt, und unter Verwendung eines Überströmventils (54), das eine Verbindung zwischen der Druckbeaufschlagungskammer (49) und einem Überströmdurchlass (50) öffnet und schließt, der den Kraftstoff aus der Druckbeaufschlagungskammer (49) führt, wobei das Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff eine Menge des zu dem Kraftstoffeinspritzventil (40) geschickten Kraftstoffs einstellt, indem die Ventilschließzeitspanne des Überströmventils (54) und die Anzahl von Malen während einer vorbestimmten Zeitspanne, mit der die Kraftstoffbeschickung von der Kraftstoffpumpe durchgeführt wird, gesteuert wird, wenn die Kraftmaschine in einem vorbestimmten Niederlastbetrieb betrieben wird.
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungsschritt die Anzahl von Malen des Einspritzens steuert, um die Anzahl von Malen der Kraftstoffbeschickung auf Grundlage der Kraftmaschinenlast entweder zu erhöhen oder zu verringern.
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungsschritt die Anzahl von Malen der Kraftstoffbeschickungsdurchführung auf Eins einstellt, wenn sich die Kraftmaschine im Leerlauf befindet.
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungsschritt die Anzahl von Malen der Kraftstoffbeschickungsdurchführung erhöht, wenn sich die Kraftmaschine in einem Niederlastbetrieb befindet.