DE60106316T2

DE60106316T2 - EInrichtung und Verfahren zur Brennstoffdrucksteuerung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60106316T2
Application number: DE60106316T
Authority: DE
Inventors: Mitsuto Toyota-shi Sakai; Masanori Toyota-shi Sugiyama; Naoki Toyota-shi Kurata; Daichi Toyota-shi Yamazaki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-04-10
Filing date: 2001-04-09
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2021-04-10
Also published as: DE60106316D1; EP1146218A3; JP3818011B2; EP1146218A2; EP1146218B1; US6539922B2; US20010027775A1; JP2001289099A

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Brennstoffdrucksteuergerät und -verfahren einer Brennkraftmaschine.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Allgemein ist bei einer Bauart einer Brennkraftmaschine, die Brennstoff durch direktes Einspritzen des Brennstoffes in eine Brennkammer in die Kammer zuführt, eine Hochdruckbrennstoffpumpe zum Ausstoßen des Brennstoffes zu einer Brennstofflieferleitung bereitgestellt. Durch das Einstellen der Menge des von der Hochdruckbrennstoffpumpe ausgestoßenen Brennstoffes durch die Steuerung der Antriebszeit der Pumpe wird der Brennstoffdruck in der Brennstofflieferleitung (der Brennstoff des zu einem Brennstoffeinspritzventil gelieferten Brennstoffes) gesteuert. Bei dieser Steuerung des Bennstoffdrucks erhöht sich der Brennstoffdruck, falls die Menge des von der Hochdruckbrennstoffpumpe ausgestoßenen Brennstoffes erhöht wird. Falls die Menge des von der Hochdruckbrennstoffpumpe ausgestoßenen Brennstoffes verringert wird, sinkt der Brennstoffdruck.
Eine zum Steuern der Antriebszeit der Hochdruckbrennstoffpumpe verwendete Steuermenge wird derart berechnet, dass eine Brennstoffausstoßmenge, die von der Pumpe verlangt wird, ausgehend von der Antriebszeit erhalten werden kann, die eine maximale Brennstoffausstoßmenge der Pumpe bereitstellt (maximale Ausstoßzeit). Noch genauer wird die Steuermenge ausgehend von einem Zufuhr-Vorwärtsterm berechnet, der ein Wert entsprechend der von dem Brennstoffeinspritzventil eingespritzten Brennstoffmenge ist, von einem Proportionalterm, der eine Abweichung zwischen dem zuvor erwähnten Brennstoffdruck und einem Sollwert des Brennstoffdrucks erhöht oder senkt, so dass die Abweichung „0" wird, und einem Integralterm, der auf einer erhöhten Seite oder einer verringerten Seite gemäß der zuvor erwähnten Abweichung aktualisiert wird.
Durch das Steuern der Antriebszeit der Hochdruckbrennstoffpumpe durch die Verwendung der wie oben beschrieben berechneten Brennstoffmenge, kann eine verlangte Brennstoffausstoßmenge erhalten werden.
Die Menge des von der Hochdruckbrennstoffpumpe ausgestoßenen Brennstoffes steigt, wobei deswegen die Antriebszeit der Pumpe vorläuft. Im Gegensatz sinkt die Menge des ausgestoßenen Brennstoffes, falls die Steuermenge sinkt, und deswegen die Antriebszeit der Pumpe verzögert wird. Der obere Grenzwert der Steuermenge ist ein Wert entsprechend der maximalen Ausstoßzeit, da die Steuermenge ausgehend von der maximalen Ausstoßzeit berechnet wird, welche die maximale Brennstoffausstoßmenge bereitstellt. Auf diese Weise erreicht die von der Hochdruckbrennstoffpumpe ausgestoßene Brennstoffmenge einen Maximalwert, wenn das Steuerausmaß den Wert entsprechend der maximalen Ausstoßzeit erreicht, der die maximale Brennstoffausstoßmenge bereitstellt.
Jedoch variieren Hochdruckbrennstoffpumpen wegen ihrer einzelnen Unterschiede in ihrer Brennstoffausstoßcharakteristik. Deswegen variiert die Brennstoffausstoßmenge unter einzelnen Pumpen, sogar falls die Steuermenge gleich bleibt. Es ist wünschenswert, einen Lernbetrieb so durchzuführen, um zu verhindern, dass die Menge des von einer Hochdruckbrennstoffpumpe ausgestoßenen Brennstoffes einen Wert annimmt, der wegen der zuvor erwähnten Abweichungen übermäßig von einem geeigneten Wert abweicht. Solch ein Lernvorgang wird in einem Brennstoffsteuergerät verwendet, wie er beispielsweise in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 8-232703 oder der Patentanmeldung US-4790277 beschrieben ist.
Bei solch einem Lernvorgang wird die Steuermenge durch das Verwenden eines gelernten Wertes korrigiert, der ein Wert ist, welcher der Abweichung der Brennstoffausstoßmenge von dem geeigneten Wert entspricht. Der gelernte Wert ist ein Wert, der steigt oder sinkt, um so mit dem Wert des Integralterms zu konvergieren, der zum Berechnen der Steuermenge in einem vorbestimmten Bereich verwendet wird. Da nämlich der gelernte Wert steigt oder sinkt, um so in dem vorbestimmten Bereich mit dem Integralterm zu konvergieren, während der Integralterm aktualisiert wird, um so ein übermäßiges Steigen der Abweichung der Brennstoffausstoßmenge von dem geeigneten Wert zu verhindern, wird der gelernte Wert als Wert entsprechend der Abweichung der Brennstoffausstoßmenge von dem geeigneten Wert erhalten. Deswegen werden übermäßige Abweichungen der Brennstoffausstoßmenge von dem geeigneten Wert, die durch die zuvor erwähnten Variationen verursacht sind, im Wesentlichen durch das Korrigieren der Steuermenge durch die Verwendung des gelernten Werts unterdrückt.
Die Korrektur der Steuermenge durch den gelernten Wert kann übermäßige Abweichungen der Brennstoffausstoßmenge der Hochdruckbrennstoffpumpe von dem geeigneten Wert unterdrücken. Jedoch variiert in Hochdruckbrennstoffpumpen wegen der einzelnen Variationen der Brennstoffausstoßcharakteristiken die maximale Ausstoßzeit, welche die maximale Brennstoffausstoßmenge des Brennstoffausstoßes bereitstellt, ebenfalls unter einzelnen Pumpen. Sogar falls die maximale Ausstoßzeit variiert, welche die maximale Brennstoffausstoßmenge bereitstellt, ändert die Durchführung des in den zuvor erwähnten offengelegten Anmeldungen beschriebenen Lernvorgangs nicht die Antriebszeit, welche die maximale Brennstoffausstoßmenge bereitstellt, die für die Berechnung des Steuerausmaßes verwendet wird. Deswegen wird die maximale Brennstoffausstoßmenge nicht erreicht, falls die Steuermenge auf einen Wert gesetzt ist, oberer Grenzwert, entsprechend der Antriebszeit, welche die maximale Brennstoffausstoßmenge bereitstellt, so dass es eine zusätzliche Zeitmenge dauert, um den Brennstoffdruck zu der Zeit des Anlassens der Maschine oder ähnlichem durch das Setzen der Steuermenge auf den oberen Grenzwert auf einen Sollwert zu erhöhen.
Zusammenfassung der Erfindung
Entsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Brennstoffdrucksteuergerät und -verfahren einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, das in der Lage ist, zuverlässig eine theoretische oder konstruierte maximale Brennstoffausstoßmenge einer Brennstoffpumpe zu erhalten.
Ein erster Gesichtspunkt der Erfindung betrifft ein Brennstoffdrucksteuergerät einer Brennkraftmaschine, die eine Brennstoffpumpe zum Ausstoßen von Brennstoff zu einer Brennstofflieferleitung hat, und einem Steuerelement, das eine Brennstoffausstoßmenge der Brennstoffpumpe durch das Steuern einer Antriebszeit der Brennstoffpumpe anpasst. Das Brennstoffdrucksteuergerät steuert den Brennstoffdruck in der Brennstofflieferleitung. Das Steuerelement berechnet eine zum Steuern der Antriebszeit der Brennstoffpumpe zu verwendende Steuermenge ausgehend von einer maximalen Ausstoßzeit, die eine maximale Brennstoffausstoßmenge der Brennstoffpumpe bereitstellt, um den tatsächlichen Brennstoffdruck auf einen Sollbrennstoffdruck zu bringen, und lernt eine Antriebszeit der Brennstoffpumpe, welche die maximale Brennstoffausstoßmenge bereitstellt, als maximale Ausstoßzeit.
Gemäß dem oben beschriebenen Gesichtspunkt der Erfindung wird es möglich, eine Steuermenge zu berechnen, welche die maximale Brennstoffausstoßmenge durch Berechnen der Steuermenge ausgehend von einer gelernten maximalen Ausstoßzeit bereitstellt. Dann kann die konstruierte maximale Brennstoffausstoßmenge der Brennstoffpumpe durch das Steuern der Antriebszeit der Brennstoffpumpe ausgehend von der Steuermenge erhalten werden.
In dem oben beschriebenen Gesichtspunkt der Erfindung kann das Steuerelement die Steuermenge so berechnen, dass eine von der Brennstoffpumpe verlangte Brennstoffausstoßmenge erhalten wird, und kann die maximale Ausstoßzeit ausgehend von Werten der Steuermenge lernen, die unter einer Vielzahl von Maschinenbetriebszuständen bereitgestellt sind, die sich durch die von der Pumpe verlangte Brennstoffausstoßmenge unterscheiden.
Gemäß diesem Gesichtspunkt der Erfindung ist die tatsächliche Brennstoffausstoßcharakteristik der Brennstoffpumpe aus den Werten der Steuermenge bestimmt, die unter den sich durch die verlangte Brennstoffausstoßmenge unterscheidenden Maschinenbetriebszuständen bereitgestellt sind. Dann kann die maximale Ausstoßzeit genau aus der bestimmten tatsächlichen Brennstoffausstoßcharakteristik gelernt werden.
Bei dem oben beschriebenen Gesichtspunkt der Erfindung kann das Steuerelement die Steuermenge so berechnen, dass die von der Brennstoffpumpe verlangte Brennstoffausstoßmenge ausgehend von einer Abweichung zwischen einem Brennstoffdruck in der Brennstofflieferleitung und einem Solldruck des Brennstoffdrucks erhalten wird.
Gemäß diesem Gesichtspunkt der Erfindung kann die Steuermenge genau berechnet werden, welche die verlangte Brennstoffausstoßmenge bereitstellt. Deswegen werden die Werte der Steuermenge unter den Maschinenbetriebszuständen, die sich in der verlangten Brennstoffausstoßmenge unterscheiden, genaue Werte. Somit kann die tatsächliche Brennstoffausstoßcharakteristik der Brennstoffpumpe genau von den Werten der Steuermenge bestimmt werden.
In dem oben beschriebenen Gesichtspunkt der Erfindung kann das Steuerelement die maximale Ausstoßzeit ausgehend von Werten der Steuermenge lernen, die unter einer Vielzahl von Maschinenbetriebszuständen bereitgestellt sind, die sich bei einer festen Maschinendrehzahl in der von der Brennstoffpumpe verlangten Brennstoffausstoßmenge unterscheiden.
Die tatsächliche Brennstoffausstoßcharakteristik der Brennstoffpumpe ändert sich abhängig von der Maschinendrehzahl. Gemäß dem oben beschriebenen Gesichtspunkt der Erfindung kann die tatsächliche Brennstoffausstoßcharakteristik der Brennstoffpumpe genau aus den Werten der Steuermenge bestimmt werden, die unter Maschinenbetriebszuständen bereitgestellt sind, die sich bei einer festen Maschinendrehzahl durch die verlangte Brennstoffausstoßmenge unterscheiden. Falls eine maximale Ausstoßzeit ausgehend von der auf diese Weise erfassten tatsächlichen Brennstoffausstoßcharakteristik gelernt wird, kann das Lernen genauer durchgeführt werden.
In dem oben beschriebenen Gesichtspunkt der Erfindung kann das Steuerelement eine maximale Ausstoßzeit für jeden von einer Vielzahl von Lernbereichen lernen, die gemäß einer Maschinendrehzahl unterteilt sind.
Da sich die Brennstoffausstoßcharakteristik mit Änderungen der Maschinendrehzahl ändert, ändert sich ebenfalls die Antriebszeit, welche die maximale Brennstoffausstoßmenge bereitstellt. Gemäß dem oben beschriebenen Gesichtspunkt wird jedoch die maximale Ausstoßzeit mit Bezug auf jeden der Lernbereiche gelernt, die gemäß der Maschinendrehzahl unterteilt sind. Deswegen wird es durch das Lernen von Steuermengen ausgehend von den maximalen Ausstoßzeiten der Lernbereiche entsprechend der Maschinendrehzahlen möglich, die konstruierte maximale Brennstoffausstoßmenge der Brennstoffpumpe unabhängig von der Maschinendrehzahl zu erreichen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorangehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen deutlich, wobei gleiche Bezugzeichen verwendet werden, um ähnliche Elemente zu bezeichnen, und wobei:
1 eine schematische Skizze ist, die ein Brennstoffzufuhrgerät einer Maschine zeigt, bei dem ein Brennstoffdrucksteuergerät einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung angewendet wird;
2 eine schematische, die Maschine zeigende Skizze ist;
3 ein Blockdiagramm ist, das eine elektrische Konstruktion des Brennstoffdrucksteuergeräts zeigt;
4 ein Flussdiagramm ist, das einen Vorgang der Berechnung eines relativen Einschaltverhältnisses DT zeigt; und
5 ein Diagramm zum Darstellen eines Vorgangs zum Lernen einer maximalen Ausstoßzeit ist.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Eine bevorzugte Ausführungsform, in der die Erfindung auf eine Maschine eines Automobils angewendet wird, wird im Folgenden mit Bezug auf 1 bis 5 beschrieben.
Mit Bezug auf 2 ist ein Kolben 12 in einer Maschine 11 über eine Verbindungsstange 10 mit einer Kurbelwelle 14 verbunden. Hin- und her Bewegungen des Kolbens 12 werden durch die Verbindungsstange 13 in eine Drehung der Kurbelwelle 14 umgewandelt. Ein Signalrotor 14a mit einer Vielzahl von Vorsprüngen 14b ist an der Kurbelwelle 14 angebracht. An einer Seite des Signalrotors 14a ist ein Kurbelpositionssensor 14c bereitgestellt, der ein Impulssignal entsprechend jedem Vorsprung 14b während der Drehung der Kurbelwelle 14 ausgibt.
Ein Einlassdurchtritt 32 und ein Abgasdurchtritt 33 sind mit einer Brennkammer 16 der Maschine 11 verbunden. Der Einlassdurchtritt 32 und die Brennkammer 16, und der Abgasdurchtritt 33 und die Brennkammer 16 sind in Verbindung miteinander durch das Öffnen und Schließen eines Einlassventils 19 beziehungsweise eines Abgasventils 20 verbunden und unterbrochen. Das Einlassventil 19 und das Abgasventil 20 werden durch die Drehung einer Einlassnockenwelle 21 und einer Abgasnockenwelle 22 geöffnet und geschlossen, wobei die Drehung der Kurbelwelle 14 zu diesen übertragen wird. Ein Nockenpositionssensor 21b ist bei einer Seite der Einlassnockenwelle 21 bereitgestellt. Der Nockenpositionssensor 21b gibt jedes Mal ein Erfassungssignal aus, wenn einer der Vorsprünge 21a, die auf der Einlassnockenwelle 21 ausgebildet sind, den Nockenpositionssensor 21b während der Drehung der Welle 21 passiert.
Ein Drosselventil 23 zum Anpassen der in die Maschine 11 genommenen Luftmenge ist in einem stromaufwärtigen Abschnitt des Einlassdurchtritts 32 bereitgestellt. Der Öffnungsgrad des Drosselventils 23 wird gemäß der Betätigung ein in einem Insassenraum des Motorfahrzeugs bereitgestelltes Beschleunigerpedal 25 niederzudrücken angepasst. Das Ausmaß des Niederdrückens des Beschleunigerpedals 25 (Beschleunigerniederdrückausmaß) wird durch einen Beschleunigerpositionssensor 26 erfasst. Ein Vakuumsensor 36 zum Erfassen des Drucks in dem Einlassdurchtritt 32 (Einlassluftdruck) ist in einem Abschnitt des Einlassdurchtritts 32 stromabwärts von dem Drosselventil 23 bereitgestellt.
Die Maschine 11 weist ein Brennstoffeinspritzventil 40 auf, das Brennstoff direkt in die Brennkammer 16 einspritzt, um ein Gemisch aus Brennstoff und Luft zu bilden. Wenn das Gemisch in der Brennkammer 16 verbrannt wird, wird der Kolben 12 hin- und herbewegt und die Kurbelwelle 14 wird gedreht. Die Maschine 11 wird auf diese Weise angetrieben.
Eine Konstruktion eines Brennstoffzufuhrgeräts der Maschine 11 zum Zuführen eines Hochdruckbrennstoffs zu Brennstoffeinspritzventilen 40 wird mit Bezug auf 1 beschrieben.
Wie aus 1 ersichtlich ist, weist das Brennstoffzufuhrgerät der Maschine 11 eine Zufuhrpumpe 46 zum Pumpen von Brennstoff aus einem Brennstofftank 45 und eine Hochdruckbrennstoffpumpe 47, um den von der Zufuhrpumpe 46 zugeführten Brennstoff mit Druck zu beaufschlagen, und Ausstoßen von Brennstoff zu den Brennstoffeinspritzventilen 40 auf.
Die Hochdruckbrennstoffpumpe 47 weist einen Kolben 48b auf, der innerhalb eines Zylinders 48a ausgehend von einer Drehung einer Nocke 22a, die an der Abgasnockenwelle 22 befestigt ist, hin- und herbewegt wird, und eine Druckbeaufschlagungskammer 49, die durch den Zylinder 48a und dem Kolben 48b definiert ist. Die Druckbeaufschlagungskammer 49 ist mit der Zufuhrpumpe 46 über einen Niederdruckbrennstoffdurchtritt 50 verbunden und ist über einen Hochdruckbrennstoffdurchtritt 52 mit einer Lieferleitung 53 verbunden. Die Brennstoffeinspritzventile sind mit der Lieferleitung 53 verbunden. Die Lieferleitung 53 ist mit einem Brennstoffdrucksensor 55 zum Erfassen des Brennstoffdrucks in der Lieferleitung 53 (d. h. der Druck des zu den Brennstoffeinspritzventilen 40 zugeführten Brennstoffes) bereitgestellt.
Die Hochdruckbrennstoffpumpe 47 ist mit einem elektromagnetischen Überströmventil 54 zum Verbinden und Trennen des Niederdruckbrennstoffdurchtritts 50 und der Druckbeaufschlagungskammer 49 mit Bezug zueinander bereitgestellt. Das elektromagnetische Überströmventil 54 weist ein elektromagnetisches Solenoid 54a auf. Das elektromagnetische Überströmventil 54 wird durch das Steuern der an das elektromagnetische Solenoid 54a angelegten Spannung geöffnet und geschlossen.
Wenn die Elektrifizierung des elektromagnetischen Solenoids 54a unterbrochen wird, wird das elektromagnetische Überströmventil 54 durch die Federkraft einer Spiralfeder 54b geöffnet, so dass der Niederdruckbrennstoffdurchtritt 50 und die Druckbeaufschlagungskammer 49 in Verbindung miteinander angeordnet sind. Während dieses Zustandes wird durch die Zufuhrpumpe 46 herausgepumpter Brennstoff über den Niederdruckbrennstoffdurchtritt 50 in die Druckbeaufschlagungskammer 49 gezogen, da der Kolben 48b in eine Richtung bewegt wird, um so die Kapazität der Druckbeaufschlagungskammer 49 zu erhöhen (während eines Ansaugtakts).
Wenn der Kolben 48b in eine Richtung bewegt wird, um so die Kapazität der Druckbeaufschlagungskammer 49 zu verringern (während eines Liefertakts), wird das elektromagnetische Überströmventil 54 durch das Elektrifizieren des elektromagnetischen Solenoids 54a gegen die Federkraft der Spiralfeder 54b geschlossen. Auf diese Weise werden der Niederdruckbrennstoffdurchtritt 50 und die Druckbeaufschlagungskammer 49 unterbrochen miteinander in Verbindung zu sein, und Brennstoff wird aus der Druckbeaufschlagungskammer 49 in den Hochdruckbrennstoffdurchtritt 53 und die Lieferleitung 53 ausgestoßen.
Die Menge des von der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 ausgestoßenen Brennstoffes wird durch das Anpassen der Ventilschließdauer des elektromagnetischen Überströmventils 54 während des Lieferakts durch die Steuerung der Ventilschließanfangszeit des Überströmventils 54 angepasst. Genauer wird die ausgestoßene Brennstoffmenge erhöht, falls die Ventilschließdauer des elektromagnetischen Überströmventils 54 durch das Vorlaufen der Ventilschließanfangszeit des Ventils 54 verlängert wird. Die ausgestoßene Brennstoffmenge sinkt, falls die Ventilschließdauer des elektromagnetischen Überströmventils 54 durch das Verzögern der Ventilschließanfangszeit verkürzt wird. Durch das Einstellen der von der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 ausgestoßenen Brennstoffmenge wird der Brennstoffdruck in der Lieferleitung 53 gesteuert.
Als nächstes wird eine elektrische Konstruktion des Brennstoffdrucksteuergeräts dieser Ausführungsform mit Bezug auf 3 beschrieben.
Das Brennstoffdrucksteuergerät weist eine elektronische Steuereinheit (im Folgenden als ECU bezeichnet) 92 zum Steuern des Betriebszustandes der Maschine 11 auf. Die ECU 92 wird als ein arithmetischer, logischer Schaltkreis mit einem ROM 93, einer CPU 94, einem RAM 95, einem Sicherungs-RAM 96 usw. ausgebildet.
Das ROM 93 ist ein Speicher, der verschiedene Steuerprogramme, Kennfelder, auf die sich während der Ausführung der verschiedenen Programme bezogen wird, usw. speichert. Die CPU 94 führt Verarbeitungsvorgänge ausgehend von den verschiedenen Programmen und Kennfeldern durch, die in dem ROM 93 gespeichert sind. Das RAM 95 ist ein Speicher zum vorrübergehenden Speichern von Ergebnissen der Vorgänge, die durch die CPU 94 ausgeführt wurden, Dateneingaben von verschiedenen Sensoren, usw.. Das Sicherungs-RAM 96 ist ein nicht vergänglicher Speicher, der Daten und Ähnliches speichert, die während eines Anhaltens der Maschine zurückgehalten werden müssen (d. h. wenn die Maschine ausgeschaltet ist). Das ROM 93, die CPU 94, das RAM 95 und das Sicherungs-RAM 96 sind zwischenverbunden und mit einem externen Eingabeschaltkreis (Schnittstelle) 98 und einem externen Ausgabeschaltkreis (Schnittstelle) 99 über einen Bus 97 verbunden.
Der externe Eingangsschaltkreis 98 ist mit dem Kurbelpositionssensor 14c, dem Nockenpositionssensor 21b, dem Beschleunigungspositionssensor 26, dem Vakuumsensor 36, dem Brennstoffdrucksensor 55 und so weiter verbunden. Der externe Ausgangsschaltkreis 99 ist mit den Brennstoffeinspritzventilen 40, dem elektromagnetischen Überströmventil 54, und so weiter verbunden.
Die auf diese Weise konstruierte ECU 92 berechnet eine Endmenge einer Brennstoffeinspritzung Qfin, die verwendet wird, um die Menge des von den Brennstoffeinspritzventilen 40 eingespritzten Brennstoffes ausgehend von einer Maschinendrehzahl NE, einem Lastfaktor KL und so weiter zu steuern. Die Maschinendrehzahl NE wird ausgehend von einem Erfassungssignal von dem Kurbelpositionssensor 14c bestimmt. Der Lastfaktor KL ist ein Wert, der das Verhältnis der aktuellen Last auf eine maximale Maschinenlast der Maschine 11 anzeigt. Der Lastfaktor KL wird von der Maschinendrehzahl NE und einem Parameter entsprechend der in die Maschine 11 genommenen Luft berechnet. Beispiele der Parameter entsprechend der Einlassluftmenge haben einen Einlassluftdruck PM, der ausgehend von einem Erfassungssignal des Vakuumsensors 36 bestimmt ist, einem Ausmaß der Niederdrückung des Beschleunigers ACCP, das ausgehend von einem Erfassungssignal des Beschleunigerpositionssensors 26 bestimmt ist, usw.
Ausgehend von der Endmenge der Brennstoffeinspritzung Qfin, die wie oben beschrieben berechnet wird, treibt und steuert die ECU 92 die Brennstoffeinspritzventile 40, und steuert die Menge des von den Brennstoffeinspritzventilen 40 eingespritzten Brennstoffs. Die von den Brennstoffeinspritzventilen 40 eingespritzte Brennstoffmenge (Menge der Brennstoffeinspritzung) wird durch den Brennstoffdruck in der Lieferleitung 53 (Brennstoffdruck) und die Brennstoffeinspritzdauer bestimmt. Deswegen ist es notwendig, den Brennstoffdruck bei einem geeigneten Wert zu halten, um eine geeignete Menge der Brennstoffeinspritzung zu erreichen. Somit behält die ECU 92 den Brennstoffdruck P ausgehend von einem Erfassungssignal des Brennstoffdrucksensors 55 bestimmt bei einem geeigneten Druckwert, indem sie die Menge des von der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 ausgestoßenen Brennstoffes so anpasst, dass der Brennstoffdruck P gleich einem Sollbrennstoffdruck P0 wird, der gemäß dem Maschinenbetriebszustand eingestellt ist. Die Menge des von der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 ausgestoßenen Brennstoffs wird durch das Steuern der Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54 ausgehend von einem im Folgenden beschriebenen relativen Einschaltverhältnis DT angepasst.
Das zuvor erwähnte relative Einschaltverhältnis DT wird zum Steuern der Ventilschließanfangszeit (und somit der Ventilschließdauer) des elektromagnetischen Überströmventils 54 der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 verwendet.
Die relative Einschaltdauer DT ist ein Wert, der sich innerhalb des Bereichs von 0 bis 100% ändert, und der auf den Nockenwinkel der Nocke 22a entsprechend der Ventilschließzeit des elektromagnetischen Überströmventils 54 bezogen ist. Genauer ist die relative Einschaltdauer DT ein Wert, der das Verhältnis des Sollnockenwinkels θ mit dem maximalen Nockenwinkel θ0 anzeigt, falls ein Nockenwinkel entsprechend der maximalen Ventilschließdauer des elektromagnetischen Überströmventils 54 (maximaler Nockenwinkel durch „θ0" dargestellt ist, und ein Nockenwinkel entsprechend einem Sollwert der Ventilschließdauer des elektromagnetischen Überströmventils 54 (Sollnockenwinkel) durch „θ" dargestellt ist. Deswegen wird die relative Einschaltdauer DT auf einen Wert eingestellt, der näher bei 100% liegt, da die Sollventilschließdauer des elektromagnetischen Überströmventils 54 näher zu der maximalen Ventilschließdauer kommt. Die relative Einschaltdauer wird auf einen Wert näher zu 0% eingestellt, wenn die Sollventilschließdauer des elektromagnetischen Überströmventils 54 näher zu „0" kommt.
Wenn das relative Einschaltverhältnis DT sich 100% nähert, läuft die Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54, die ausgehend von dem relativen Einschaltverhältnis DT gesteuert ist, vor, und deswegen erhöht sich die Ventilschließdauer des elektromagnetischen Überströmventils 54. Als Ergebnis erhöht sich die Menge des von der Hochdruckbrennstoffpumpe ausgestoßenen Brennstoffs, so dass der Brennstoffdruck P steigt. Wenn das relative Einschaltverhältnis DT sich 0% nähert, wird die Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54, die ausgehend von dem relativen Einschaltverhältnis DT angepasst ist, verzögert, und deswegen sinkt die Ventilschließdauer des elektromagnetischen Überströmventils 54. Als Ergebnis sinkt die Menge des von der Hochruckbrennstoffpumpe 47 ausgestoßenen Brennstoffs, so dass der Brennstoffdruck P sinkt.
Als nächstes wird ein Vorgang das relative Einschaltverhältnis DT zu berechnen mit Bezug auf das Flussdiagramm der 4 beschrieben, das eine Berechnungsroutine für ein relatives Einschaltverhältnis zeigt. Die Berechnungsroutine für ein relatives Einschaltverhältnis wird zu vorbestimmten Zeiträumen über die ECU 92 durchgeführt.
In der Berechnungsroutine für das relative Einschaltverhältnis wird das relative Einschaltverhältnis DT in Schritt S104 ausgehend von dem Ausdruck (1) berechnet, wobei ein Vorwärtszufuhrterm FF, ein Proportionalterm DTp und ein Integralterm DTi eingesetzt wird. DT = FF + DTp + DTi . . . (1)FF: Vorwärtszufuhrterm
DTp: Proportionalterm
DTi: Integralterm
In dem Ausdruck (1) ist der Vorwärtszufuhrterm FF ein Wert entsprechend der Brennstoffausstoßmenge, die von der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 angefordert wird. Der Vorwärtszufuhrterm FF wird bereitgestellt, um eine Brennstoffmenge zu der Lieferleitung 53 zuzuführen, die mit der davor von den Brennstoffeinspritzventilen 40 eingespritzten Brennstoffmenge übereinstimmt, und um den Brennstoffdruck sogar während einem Maschinenübergangszustand oder Ähnlichem nahe zu dem Sollbrennstoffdruck P0 zu bringen. In Schritt S101 berechnet die ECU 92 den Vorwärtszufuhrterm FF ausgehend von dem Maschinenbetriebszustand, wie zum Beispiel der Endmenge einer Brennstoffeinspritzung Qfin, der Maschinendrehzahl NE, usw.. Wenn sich die verlangte Menge der Brennstoffeinspritzung (die Menge des von den Brennstoffeinspritzventilen 40 eingespritzten Brennstoffs) erhöht, nimmt der Vorwärtszufuhrterm FF einen größeren Wert an und ändert das relative Einschaltverhältnis DT zu 100%, nämlich zu einer Seite, derart, dass die Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54 vorläuft.
Darüber hinaus ist der Proportionalterm DTp im Ausdruck (1) ein Wert, der erhöht oder abgesenkt wird, um so eine Abweichung zwischen einem Brennstoffdruck P und dem Sollbrennstoffdruck P0 auf „0" bringen. Im Schritt S102 berechnet die ECU den Proportionalterm DTp wie in Ausdruck (2) ausgehend von dem tatsächlichen Brennstoffdruck P und dem voreingestellten Sollbrennstoffdruck P0. DTp = K1·(P0-P) ... (2)K1: Koeffizient
P: tatsächlicher Brennstoffdruck
P0: Sollbrennstoffdruck
Es sollte aus dem Ausdruck (2) verstanden werden, dass, falls der tatsächliche Brennstoffdruck P kleiner ist als der Sollbrennstoffdruck P0, ein Erhöhen des Differenzwertes dazwischen („P0-P") den Wert des Proportionalterms DTp erhöht, so dass das relative Einschaltverhältnis DT zu 100% geändert wird, nämlich zu einer Seite, derart, dass die Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54 vorläuft. Im Gegenteil, falls der tatsächliche Brennstoffdruck P größer wird als der Sollbrennstoffdruck P0, verringert ein Verringern des Differenzwerts dazwischen „P0-P" den Wert des Proportionalterms DTp, so dass das relative Einschaltverhältnis in Richtung 0% geändert wird, nämlich zu einer Seite, derart, dass die Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54 verzögert wird.
Darüber hinaus ist im Ausdruck (1) der Integralterm DTi ein Wert, der auf eine erhöhte Seite oder eine verringerte Seite gemäß der Abweichung zwischen dem Brennstoffdruck P, der auf einer erhöhten Seite oder einer verringerten Seite gemäß der Abweichung zwischen dem Brennstoffdruck P und dem Sollbrennstoffdruck P0 aktualisiert wird. Der Integralterm DTi dient um die Variation der Brennstoffausstoßmenge zu verringern, die durch das Ausfließen von Brennstoff oder einzelne Unterschiede der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 verursacht werden. In Schritt S103 berechnet die ECU 92 einen neuesten Integralterm DTi wie in dem Ausdruck (3) ausgehend von dem vorangehenden Integralterm DTi, dem tatsächlichen Brennstoffdruck P, dem Sollbrennstoffdruck P0, usw.. Dti = Dti + K2·(P0-P) ... (3)K2: Koeffizient
P: tatsächlicher Brennstoffdruck
P0: Sollbrennstoffdruck
Wie aus dem Ausdruck (3) erkennbar ist, wird ein dem Unterschied dazwischen („P0-P") entsprechender Wert zu dem Integralterm DTi dazugezählt, wenn der tatsächliche Brennstoffdruck P kleiner als der Sollbrennstoffdruck P0 ist. Als Ergebnis wird der Integralterm DTi allmählich auf größere Werte aktualisiert, und deswegen das relative Einschaltverhältnis DT allmählich in Richtung 100% geändert. Im Gegensatz wird ein dem Unterschied zwischen („P0-P") entsprechender Wert von dem Integralterm DTi abgezogen, wenn der Brennstoffdruck P größer als der Sollbrennstoffdruck P0 ist. Als Ergebnis wird der Integralterm DTi allmählich auf kleinere Werte aktualisiert, und deswegen das relative Einschaltverhältnis DT allmählich in Richtung 0% geändert.
Ausgehend von dem relativen Einschaltverhältnis DT, das wie in dem Ausdruck (1) berechnet wurde, und den Erfassungssignalen von dem Kurbelpositionssensor 14c und dem Nockenpositionssensor 21b, steuert die ECU 92 die Anfangszeit, das elektromagnetische Solenoid 54a des elektromagnetischen Überströmventils 54 zu elektrifizieren, nämlich die Ventilschließzeit des elektromagnetischen Überströmventils 54. Durch das Steuern der Ventilschließzeit des elektromagnetischen Überströmventils 54 wird die Ventilschließdauer des elektromagnetischen Überströmventils 54 geändert, um die von der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 ausgestoßene Brennstoffmenge anzupassen, so dass der Brennstoffdruck P zu dem Sollbrennstoffdruck P0 geändert wird.
Die Brennstoffausstoßcharakteristik der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 wird nun beschrieben. 5 ist ein Diagramm, das die Übergangstendenz der von der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 ausgestoßenen Brennstoffmenge in einem Fall anzeigt, bei dem die Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54 (relatives Einschaltverhältnis DT) unter einer Bedingung geändert wird, dass die Maschinendrehzahl NE fest ist.
Wie durch eine durchgehende Linie L1 bezeichnet ist, steigt die von der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 ausgestoßene Brennstoffmenge mit einem Vorlaufen der Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54. Die ausgestoßene Brennstoffmenge wird maximal, wenn die Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54 eine Zeit T1 ist. Deswegen wird eine Einstellung derart gemacht, dass die Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54 bei einem relativen Einschaltverhältnis von 100% auf die Zeit T1 eingestellt ist. Wenn die von der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 angeforderte ausgestoßene Brennstoffmenge maximal ist, wird das relative Einschaltverhältnis DT so berechnet, dass das relative Einschaltverhältnis DT 100% wird. Wenn die verlangte ausgestoßene Brennstoffmenge geringer ist als der Maximalwert, wird das relative Einschaltverhältnis DT so berechnet, dass das relative Einschaltverhältnis DT ein vorbestimmter Wert wird, der geringer ist als 100%, in Übereinstimmung mit der verlangten ausgestoßenen Brennstoffmenge. Auf diese Weise wird das relative Einschaltverhältnis DT so berechnet, dass die angeforderte Brennstoffausstoßmenge ausgehend von der Ventilschließanfangszeit (Zeit T1), welche die maximale ausgestoßene Brennstoffmenge bereitstellt, erhalten wird.
Die Brennstoffausstoßcharakteristik (durchgehende Linie L1) der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 ändert sich gemäß der Maschinendrehzahl NE. Wenn sich nämlich die Maschinendrehzahl NE ändert, ändert sich der Gradient der durchgehenden Linie L1, welche die Übertragung der ausgestoßenen Brennstoffmenge anzeigt, mit Bezug auf die Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54, nämlich der Steigungswinkel einer durchgehenden Linie L2, die den zuvor erwähnten Gradient bezeichnet, ändert sich. Darüber hinaus verschiebt sich eine Strichpunktlinie L3, welche die maximal ausgestoßene Brennstoffmenge der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 anzeigt, in 5 nach oben oder unten, wenn sich die Maschinendrehzahl NE ändert, und die Position der Zeit T1 entsprechend der Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54, welche die maximale ausgestoßene Brennstoffmenge bereithält, verschiebt sich in 5 nach rechts oder links.
Theoretisch ist die Brennstoffausstoßcharakteristik der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 vorgesehen, sich zu verhalten, wie durch die durchgehende Linie L1 angezeigt ist. Tatsächlich kann die Hochdruckbrennstoffpumpe 47 jedoch eine Brennstoffausstoßcharakteristik aufweisen, wie durch eine gestrichelte Linie L4 bezeichnet ist. Falls das relative Einschaltverhältnis in solch einem Fall auf 100% eingestellt ist (oberer Grenzwert), um die Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54 auf die Zeit T1 einzustellen, kann die maximale ausgestoßene Brennstoffmenge nicht erhalten werden, die durch die Strichpunktlinie L3 bezeichnet ist. In diesem Fall wird deswegen, da die maximal ausgestoßene Brennstoffmenge nicht erhalten werden kann, eine zusätzliche Zeitmenge angefordert, um den Brennstoffdruck auf einen Sollbrennstoffdruck P0 zu steigern, indem das relative Einschaltverhältnis DT in einem Fall auf 100% eingestellt wird, bei dem der tatsächliche Brennstoffdruck viel kleiner ist als der Sollbrennstoffdruck P0, zum Beispiel zur Zeit des Anlassens der Maschine oder Ähnlichem.
In dieser Ausführungsform wird deswegen eine Zeit T4, die eine tatsächliche maximale Brennstoffausstoßmenge bereitstellt, als maximale Ausstoßzeit durch den Vorgang des Schritts 105 in der Berechnungsroutine für das relative Einschaltverhältnis gelernt, wie in 4 dargestellt ist. Dann wird die Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54 zu der Zeit, bei der das relative Einschaltverhältnis DT 100% ist, auf die Zeit T4 zurückgesetzt (maximale Ausstoßzeit) anstelle auf die Zeit T1. Als Ergebnis wird das relative Einschaltverhältnis DT ausgehend von der maximalen Ausstoßzeit (Zeit T4) derart berechnet, dass die angeforderte Brennstoffausstoßmenge erhalten werden kann. Deswegen wird die Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54 auf die Zeit T4 eingestellt, falls das relative Einschaltverhältnis DT auf 100% (oberer Grenzwert) zu der Zeit des Anlassens der Maschine oder Ähnlichem eingestellt wird, die Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54 wird auf die Zeit T4 eingestellt, so dass die maximale Brennstoffausstoßmenge erhalten werden kann, die durch die Strickpunktlinie L3 bezeichnet ist.
Auf diese Weise wird es durch das Berechnen des relativen Einschaltverhältnisses DT ausgehend von der gelernten maximalen Ausstoßzeit (Zeit T4) möglich, das relative Einschaltverhältnis DT auf eine Weise zu berechnen, dass die maximale Brennstoffausstoßmenge erhalten wird. Deswegen wird zu der Zeit des Anlassens der Maschine oder Ähnlichem die von der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 ausgestoßene Brennstoffmenge durch das Einstellen des relativen Einschaltverhältnisses DT auf 100% maximiert, so dass der tatsächliche Brennstoffdruck P schnell nahe zu dem Sollbrennstoffdruck P0 gebracht werden kann. Das oben beschriebene Lernen der maximalen Ausstoßzeit wird mit Bezug auf jeden einer Vielzahl von Lernbereichen durchgeführt, die zum Beispiel gemäß der Maschinendrehzahl NE unterteilt sind. Die auf diese Weise gelernte maximale Ausstoßzeit für jeden Lernbereich ist in einem vorbestimmten Bereich des Sicherungs-RAM 96 gespeichert. Dann wird die Berechnung des relativen Einschaltverhältnisses DT ausgehend von der maximalen Ausstoßzeit für einen Lernbereich entsprechend der tatsächlichen Maschinendrehzahl NE durchgeführt.
Als nächstes wird ein maximaler Ausstoßzeitlernvorgang des Vorgangs von Schritt S105 detailliert beschrieben.
Wie in 5 bezeichnet ist, wird die theoretische oder konstruierte Brennstoffausstoßcharakteristik der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 zum Beispiel wie durch die durchgehende Linie L1 bezeichnet ist bereitgestellt, dass die Maschinendrehzahl NE ein vorbestimmter Wert ist. Falls die von der Hochdruckpumpe 47 angeforderte ausgestoßene Brennstoffmenge mit dieser Charakteristik beibehalten zum Beispiel ein vorbestimmter Wert Q1 ist, wird das relative Einschaltverhältnis DT solch ein Wert, dass die Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54 auf eine Zeit T5 eingestellt wird. Falls jedoch die tatsächliche Brennstoffausstoßcharakteristik der Hochdruckbrennstoffpumpe zum Beispiel vorliegt, wie durch eine gestrichelte Linie L4 bezeichnet ist, wegen einzelner Unterschiede der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 oder Ähnlichem, wird der Anfang der Ventilschließung des elektromagnetischen Überströmventils 54 zur Zeit T5 nur eine ausgestoßene Brennstoffmenge bereitstellen, die weniger ist als der angeforderte Wert (vorbestimmter Wert Q1).
In diesem Fall ist der tatsächliche Brennstoffdruck P niedriger als der Sollbrennstoffdruck P0, so dass der Proportionalterm DTp und der Integralterm DTi ansteigen. Deswegen ändert sich das relative Einschaltverhältnis DT, das von diesen Termen berechnet wird, in Richtung 100%. Als Ergebnis verschiebt sich die Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54 von der Zeit T5 zu der Zeit T6, so dass die Menge des ausgestoßenen Brennstoffes den vorbestimmten Wert Q1 erreicht. Die ECU 92 speichert die Menge (vorbestimmten Wert Q1) des von der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 während dem zuvor erwähnten Zustand ausgestoßenen Brennstoffes in das RAM 95, und speichert das relative Einschaltverhältnis DT in das RAM 95, das die Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54 auf die Zeit T6 einstellt. Der vorbestimmte Wert Q1 wird ausgehend von der dann Endmenge der Brennstoffeinspritzung Qfin berechnet, da die angeforderte Brennstoffausstoßmenge sich gemäß dem von den Brennstoffeinspritzventilen 40 eingespritzten Brennstoff ändert. Es wird nämlich ein durch das Verdoppeln der Endmenge der Brennstoffeinspritzung Qfin erhaltener Wert unter der Annahme als vorbestimmter Wert Q1 berechnet, dass die Brennstoffeinspritzung zweimal für jedes Mal Brennstoffausstoßen der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 durchgeführt wird.
Falls darüber hinaus die von der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 ausgestoßene Brennstoffmenge ein vorbestimmter Wert Q2 ist, der von dem vorbestimmten Wert Q1 unterschiedlich ist, unter einem Zustand, dass die Maschinendrehzahl NE der zuvor erwähnte vorbestimmte Wert ist, wird das relative Einschaltverhältnis DT ursprünglich mit einem Wert bereitgestellt, der die Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54 auf eine Zeit T7 einstellt. Da die tatsächliche Brennstoffausstoßcharakteristik der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 jedoch wegen einzelner Unterschiede der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 eine Charakteristik ist, die durch die gestrichelte Linie L4 bezeichnet ist, wird das tatsächliche relative Einschaltverhältnis DT zu 100% geändert, um so die angeforderte Brennstoffausstoßmenge (vorbestimmter Wert Q2) zu erhalten. Als Ergebnis ändert sich die Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54 von der Zeit T7 zu der Zeit T8. Die ECU 92 speichert in das RAM 95 die von der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 während dem zuvor erwähnten Zustand ausgestoßene Brennstoffmenge (vorbestimmter Wert Q2), und speichert das relative Einschaltverhältnis DT in das RAM 95, das die Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54 auf die Zeit T8 einstellt.
Die ECU 92 bestimmt eine tatsächliche Brennstoffausstoßcharakteristik (gestrichelte Linie L4) der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 ausgehend von dem relativen Einschaltverhältnis DT, das in dem Rahmen 95 gespeichert ist, als relatives Einschaltverhältnis zum Erhalten des vorbestimmten Werts Q1, und das in dem Rahmen 95 gespeicherte relative Einschaltverhältnis DT als relatives Einschaltverhältnis zum Erhalten des vorbestimmten Werts Q2. Die zum Bestimmen einer Brennstoffausstoßcharakteristik verwendeten relativen Einschaltverhältnisse DT sind relative Einschaltverhältnisse, die zu der Zeit der Maschinenbetriebszustände gespeichert werden, bei denen die angeforderten Brennstoffausstoßmengen gleich den vorbestimmten Werten Q1 und Q2 werden, wobei diese Werte voneinander unterschiedlich sind.
Um eine tatsächliche Brennstoffausstoßcharakteristik zu bestimmen, bestimmt die ECU 92 zuerst einen Punkt B2, der in 5 bezeichnet ist, ausgehend von dem vorbestimmten Wert Q1 und der Zeit T6 entsprechend dem relativen Einschaltverhältnis DT um den vorbestimmten Wert Q1 zu erhalten. Der Punkt P2 ist der Schnittpunkt einer Strichpunktlinie L7, die den vorbestimmten Wert Q1 bezeichnet und einer Strichpunktlinie L8, welche die Zeit T6 bezeichnet in 5. Folglich bestimmt die Ecu 92 einen Punkt P3 in 5 ausgehend von dem vorbestimmten Wert Q2 und der Zeit T8 entsprechend dem relativen Einschaltverhältnis DT zum Erhalten des vorbestimmten Werts Q2. Der Punkt P3 ist der Schnittpunkt einer Strichpunktlinie L9, die den vorbestimmten Wert Q2 bezeichnet und einer Strichpunktlinie L10, welche die Zeit T8 bezeichnet in 5. Ausgehend von den wie oben beschrieben bestimmten Punkten P2 und P3 bestimmt die ECU 92 eine gestrichelte Linie L11, die eine durchgehende Linie ist, und die Punkte P2 und P3 verbindet. Von der gestrichelten Linie L11 bestimmt die ECU 92 eine tatsächliche Brennstoffausstoßcharakteristik (gestrichelte Linie L4) der Hochdruckbrennstoffpumpe 47.
Danach bestimmt die ECU 92 ausgehend von der bestimmten tatsächlichen Brennstoffausstoßcharakteristik eine Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54 (Zeit T4), welche die maximale Menge des Brennstoffausstoßes bereitstellt. Noch genauer bestimmt die Ecu 92 zuerst eine angenommene maximale Brennstoffausstoßmenge, die in 5 durch eine Strichpunktlinie L5 bezeichnet ist, ausgehend von der Maschinendrehzahl NE, die der zuvor erwähnte vorbestimmte Wert ist. Die angenommene maximale Brennstoffausstoßmenge ist eine Menge des Brennstoffausstoßes entsprechend einem Punkt P1 des Schnittpunkts der durchgehenden Linie L2, die den Gradienten der durchgehenden Linie L1 bezeichnet und einer Strichpunktlinie L6, welche die Zeit T1 bezeichnet. Da der Neigungswinkel der durchgehenden Linie L2 und die Position der Zeit T1 (Strichpunktlinie L6) in den rechten und linken Richtungen in 5 sich gemäß der Maschinendrehzahl NE ändern, wie oben erwähnt wurde, wird die Position der Strichpunktlinie L5, welche die angenommene maximale Brennstoffausstoßmenge bezeichnet, in der Auf- und Abrichtung in 5 gemäß der Maschinendrehzahl NE bestimmt. Deswegen ist es möglich, eine angenommene maximale Brennstoffausstoßmenge mit Bezug auf ein voreingestelltes Kennfeld und Ähnliches ausgehend von der Maschinendrehzahl NE zu bestimmen.
Folglich bestimmt die ECU 92 einen Punkt P4 als Schnittpunkt der Strichpunktlinie L5, welche die angenommene maximale Brennstoffausstoßmenge bezeichnet, und der gestrichelten Linie L11, die den Gradienten der tatsächlichen Brennstoffausstoßcharakteristikkurve bezeichnet (gestrichelte Linie L4). Die dem Punkt P4 entsprechende Zeit T4 ist eine Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54, welche die maximale Menge des Brennstoffausstoßes gemäß der tatsächlichen Brennstoffausstoßcharakteristik bereitstellt. Auf diese Weise wird die Ventilschließanfangszeit (Zeit T4) des elektromagnetischen Überströmventils 54, welche die maximale Brennstoffausstoßmenge bereitstellt, ausgehend von der bestimmten tatsächlichen Brennstoffausstoßcharakteristik (gestrichelte Linie L4) bestimmt. Dann lernt die ECU 92 die Zeit T4 als maximalen Ausstoßzeitnockenwinkel θ0 eines Lernbereichs entsprechend der vorhandenen Maschinendrehzahl NE. Von dieser Zeit an stellt die ECU 92 die Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54 entsprechend dem relativen Einschaltverhältnis DT von 100% auf die Zeit T4 (maximale Ausstoßzeit), wenn die Maschinendrehzahl NE sich innerhalb des zuvor erwähnten Lernbereichs befindet.
Die oben beschriebene Ausführungsform ergibt die folgenden Vorteile.
Sogar falls die Brennstoffausstoßcharakteristik der Hochdruckbrennstoffpumpe 47 wegen einzelner Unterschiede der Pumpe von dem theoretischen oder konstruierten Zustand (durchgehende Linie L1) abweicht, wird die Ventilschließanfangszeit (Zeit T4) des elektromagnetischen Überströmventils 54, welche die maximale Ausstoßzeit gemäß der tatsächlichen Brennstoffausstoßcharakteristik (gestrichelte Linie L4) bereitstellt, als maximale Ausstoßzeit gelernt. Dann wird die Einstellung so gemacht, dass, die Ventilschließanfangszeit des elektromagnetischen Überströmventils 54 die auf diese Weise gelernte maximale Ausstoßzeit (Zeit T4) wird, wenn das relative Einschaltverhältnis DT auf 100% eingestellt wird. Deswegen wird das relative Einschaltverhältnis DT ausgehend von der maximalen Ausstoßzeit berechnet, so dass die maximale Menge des Brennstoffausstoßes erhalten wird, wenn das relative Einschaltverhältnis DT auf 100% eingestellt ist. Da es möglich wird das relative Einschaltverhältnis DT so zu berechnen, dass die maximale Brennstoffausstoßmenge erhalten wird, kann die Brennstoffausstoßmenge durch das Einstellen des relativen Einschaltverhältnisses DT auf 100% auf die maximale Menge gebracht werden, um so den tatsächlichen Brennstoffdruck P so schnell wie möglich auf den Sollbrennstoffdruck P0 steigen zu lassen, selbst wenn der tatsächliche Brennstoffdruck P übermäßig niedriger ist als der Sollbrennstoffdruck P0, z. B. zur Zeit des Anlassens der Maschine.
Die in 5 gezeigte gestrichelte Linie wird ausgehend von den Werten des relativen Einschaltverhältnisses DT und den Werten (vorbestimmte Werte Q1, Q2) der angeforderten Brennstoffausstoßmenge, die unter einer Vielzahl von Maschinenbetriebszuständen bereitgestellt sind, die sich in der angeforderten Menge des Brennstoffausstoßes unterscheiden (Menge des von den Brennstoffeinspritzventilen 40 eingespritzten Brennstoffs) bei einer fixen Maschinendrehzahl NE, bestimmt. Die gestrichelte Linie L11 bezeichnet den Gradienten der tatsächlichen Brennstoffausstoßcharakteristiklinie (gestrichelte Linie L4). Durch das Bestimmen der gestrichelten Linie L11 wie oben beschrieben, kann die tatsächliche Brennstoffausstoßcharakteristik genau bestimmt werden. Da eine maximale Ausstoßzeit durch die Verwendung der gestrichelten Linie L11 entsprechend der bestimmten tatsächlichen Brennstoffausstoßcharakteristiklinie (gestrichelte Linie L4) gelernt wird, kann das Lernen genau durchgeführt werden.
Das relative Einschaltverhältnis DT wird präzise ausgerechnet, um so die angefeuerte Brennstoffeinspritzmenge zu erhalten, ausgehend von der Abweichung zwischen dem tatsächlichen Brennstoffdruck P und dem Sollbrennstoffdruck P0. Deswegen kann die Berechnung genau durchgeführt werden, wenn Werte des relativen Einschaltverhältnisses DT unter einer Vielzahl von Maschinenbetriebszuständen berechnet werden. Somit kann die gestrichelte Linie L4 ausgehend von den auf diese Weise berechneten relativen Einschaltverhältnissen DT genau bestimmt werden. Als Ergebnis wird eine tatsächliche Brennstoffausstoßcharakteristik (gestrichelte Linie L4), die durch das Bestimmen der gestrichelten Linie L4 bestimmt ist, eine genau bestimmte Charakteristik.
Das Lernen einer maximalen Ausstoßzeit wird für jeden der gemäß der Maschinendrehzahl NE unterteilten Lernbereiche durchgeführt. Deswegen wird es durch das Berechnen des relativen Einschaltverhältnisses DT ausgehend von der maximalen Ausstoßzeit eines Lernbereichs entsprechend einer Maschinendrehzahl NE möglich, eine maximale Brennstoffausstoßmenge unabhängig von der Maschinendrehzahl NE bereitzustellen.
Die Ausführungsform kann zum Beispiel auf folgende Weise abgeändert werden.
Obwohl das Lernen einer maximalen Ausstoßzeit in der Ausführungsform für jeden der gemäß der Maschinendrehzahl NE unterteilten Lernbereiche durchgeführt wird, ist es nicht wesentlich, das Lernen für alle Lernbereiche durchzuführen. Zum Beispiel ist es möglich, das Lernen der maximalen Ausstoßzeit nur mit Bezug auf Bereiche niedriger Geschwindigkeit durchzuführen, und das Lernen mit Bezug auf Bereiche hoher Geschwindigkeit auszulassen. Gemäß dieser Abänderung wird das Lernen durchgeführt, wenn die Maschinendrehzahl NE sich in einem Bereich niedriger Geschwindigkeit befindet, zum Beispiel zu der Zeit des Anlassens einer Maschine oder Ähnlichem, und deswegen kann der Brennstoffdruck P schnell auf den Sollbrennstoffdruck P0 gesteigert werden.
In der dargestellten Ausführungsform ist das Steuerelement (ECU 92) als programmierter Vielzweckcomputer implementiert. Es ist für Fachleute offensichtlich, dass das Steuerelement unter Verwendung eines einzelnen Spezialzweck-integrierten Schaltkreis (z. B. ASIC) mit einem Haupt- oder Zentralprozessorabschnitt für allgemeine Systemhöhensteuerung und separaten Abschnitten, die dem Durchführen von verschiedenen unterschiedlichen spezifischen Berechnungen, Funktionen und anderen Prozessen unter Steuerung des Zentralprozessorabschnitts gewidmet sind, implementiert werden kann. Das Steuerelement kann eine Vielzahl von verschiedenen gewidmeten oder programmierbar integrierten oder anderen elektronischen Schaltkreisen oder Vorrichtungen (z. B. hartverdrahtete elektronische oder logische Schaltkreise wie zum Beispiel diskrete Elementschaltkreise oder programmierbare logische Vorrichtungen wie zum Beispiel PLDs, PLAs, PALs oder Ähnliches). Das Steuerelement kann unter Verwendung eines geeignet programmierten Vielzweckcomputers, zum Beispiel einem Mikroprozessor, Mikrocontroller oder einer anderen Prozessorvorrichtung (CPU oder MPU) implementiert werden, entweder alleine oder in Verbindung mit einem oder mehreren Umfangs- (z. B. integrierter Schaltkreis) Daten- und Signalverarbeitungsvorrichtungen. Im Allgemeinen kann eine Vorrichtung oder eine Baugruppe von Vorrichtungen, auf denen eine finite Zustandmaschine, die in der Lage ist die hierin beschriebenen Prozesse durchzuführen als Steuerelement implementiert wird. Eine verteilte Verarbeitungsarchitektur kann für die maximale Daten/Signalverarbeitungsfähigkeit und -geschwindigkeit verwendet werden.

Claims

Brennstoffdrucksteuergerät einer Brennkraftmaschine, mit einer Brennstoffpumpe (47), die Brennstoff zu einer Brennstofflieferleitung (53) ausstößt, und einer Steuerung (92), die ein Ausmaß des Brennstoffausstoßes der Brennstoffpumpe (47) durch das Steuern einer Antriebszeit der Brennstoffpumpe (47) durch die Verwendung eines Steuerausmaßes (DT) steuert, wobei die Steuerung (92): eine Antriebszeit (T4) der Brennstoffpumpe (47) lernt, die das Maximalausmaß des Brennstoffausstoßes als maximale Ausstoßzeit bereitstellt; das Steuerausmaß (DT) ausgehend von der gelernten maximalen Ausstoßzeit (T4) berechnet, um den tatsächlichen Brennstoffdruck (P) auf einen Sollbrennstoffdruck (P0) zu bringen.
Brennstoffsteuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (92): das Steuerausmaß so berechnet, dass ein Ausmaß eines von der Brennstoffpumpe (47) angeforderten Brennstoffausstoßes erhalten wird, und die maximale Ausstoßzeit ausgehend von Werten des Steuerausmaßes lernt, die unter einer Vielzahl von Maschinenbetriebszuständen bereitgestellt sind, die sich in dem Ausmaß des von der Brennstoffpumpe (47) angeforderten Brennstoffausstoßes unterscheiden.
Brennstoffdrucksteuergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (92) das Steuerausmaß so berechnet, dass der von der Brennstoffpumpe (47) angeforderte Brennstoffausstoß erhalten wird, ausgehend von einer Abweichung zwischen einem Brennstoffdruck in der Brennstofflieferleitung (53) und einem Sollwert des Brennstoffdrucks.
Brennstoffdrucksteuergerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (92) die maximale Ausstoßzeit ausgehend von Werten des Steuerausmaßes lernt, die unter einer Vielzahl von Maschinenbetriebszuständen bereitgestellt sind, die sich durch das Ausmaß des von der Brennstoffpumpe (47) angeforderten Brennstoffausstoßes bei einer festen Maschinendrehzahl unterscheiden.
Brennstoffdrucksteuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (92) die maximale Ausstoßzeit für jeden einer Vielzahl von Lernbereichen lernt, die gemäß einer Maschinendrehzahl unterteilt sind.
Brennstoffdrucksteuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerausmaß eine geschlossene Ventildauer eines Überströmventils (54) der Brennstoffpumpe (47) steuert.
Brennstoffdrucksteuergerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerausmaß eine Ventilschließbeginnzeit des Überströmventils (54) ist.
Brennstoffdrucksteuerverfahren für eine Brennkraftmaschine mit einer Brennstoffpumpe (47), die Brennstoff zu einer Brennstofflieferleitung (53) ausstößt, mit: Lernen einer Antriebszeit der Brennstoffpumpe (47), die ein maximales Ausmaß eines Brennstoffausstoßes als maximale Ausstoßzeit bereitstellt; Berechnen eines Steuerausmaßes, das zum Steuern der Antriebszeit der Brennstoffpumpe (47) ausgehend von der gelernten maximalen Ausstoßzeit zu verwenden ist, um den tatsächlichen Brennstoffdruck (P) auf einen Sollbrennstoffdruck (P0) zu bringen; Einstellen des Ausmaßes des Brennstoffausstoßes der Brennstoffpumpe (47) durch das Steuern der Antriebszeit der Brennstoffpumpe (47) ausgehend von dem berechneten Steuerausmaß.
Brennstoffdrucksteuerverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass: der Berechnungsschritt das Steuerausmaß so berechnet, dass ein Ausmaß des von der Brennstoffpumpe (47) verlangten Brennstoffausstoßes erhalten wird, und der Lernschritt die maximale Ausstoßzeit ausgehend von Werten des Steuerausmaßes lernt, die unter einer Vielzahl von Maschinenbetriebszuständen bereitgestellt sind, die durch das Ausmaß des von der Brennstoffpumpe (47) angeforderten Brennstoffausstoßes unterscheiden.
Brennstoffdrucksteuerverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Berechnungsschritt das Steuerausmaß so berechnet, dass das Ausmaß des von der Brennstoffpumpe (47) verlangten Brennstoffausstoßes erhalten wird, ausgehend von einer Abweichung zwischen einem Brennstoffdruck in der Brennstofflieferleitung (53) und einem Sollwert des Brennstoffdrucks.
Brennstoffdrucksteuerverfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lernschritt die maximale Ausstoßzeit ausgehend von Werten des Steuerausmaßes lernt, die unter einer Vielzahl von Maschinenbetriebszuständen bereitgestellt sind, die sich in dem Ausmaß des von der Brennstoffpumpe (47) verlangten Brennstoffausstoßes bei einer festen Maschinendrehzahl unterscheiden.
Brennstoffdrucksteuerverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Lernschritt die maximale Ausstoßzeit für jeden von einer Vielzahl von Lernbereichen lernt, die gemäß einer Maschinendrehzahl unterteilt sind.
Brennstoffdrucksteuerverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerausmaß eine geschlossene Ventildauer eines Überströmventils (54) der Brennstoffpumpe (47) steuert.
Brennstoffdrucksteuerverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerausmaß eine Ventilschließstartzeit des Überströmventils (54) ist.