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Dokumentenidentifikation DE102005040502B4 24.01.2008
Titel Brennkraftmaschinen-Kraftstoffdrucksteuergerät
Anmelder Mitsubishi Denki K.K., Tokyo, JP
Erfinder Date, Toshiaki, Tokio/Tokyo, JP;
Oono, Takahiko, Kobe, Hyogo, JP
Vertreter HOFFMANN & EITLE, 81925 München
DE-Anmeldedatum 26.08.2005
DE-Aktenzeichen 102005040502
Offenlegungstag 03.08.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 24.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.01.2008
IPC-Hauptklasse F02D 41/38(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F02M 63/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F02D 41/22(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennkraftmaschinen-Kraftstoffdrucksteuergerät und insbesondere ein Brennkraftmaschinen-Kraftstoffdrucksteuergerät, das zum Steuern des Drucks von einem Kraftstoffeinlassventil in einer Zylindereinspritz-Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff geeignet ist.

Beschreibung des Standes der Technik

In Zylindereinspritz-Brennkraftmaschinen wird gewöhnlich ein Akkumulatorkraftstoffeinspritzsteuergerät verwendet. Das Akkumulatoreinspritzsteuergerät umfasst nämlich: eine Akkumulationskammer, die Kraftstoff in einem Hochdruckzustand akkumuliert; eine Hochdruckkraftstoffpumpe, die Kraftstoff ansaugt und den Kraftstoff an die Akkumulationskammer abgibt; einen Injektor bzw. Einspritzer, der den in der Akkumulationskammer akkumulierten Hochdruckkraftstoff in Zylinder der Brennkraftmaschine einspritzt bzw. ihnen zuführt; und eine Steuervorrichtung, die die Einspritzdauer und die Einspritzmenge des Kraftstoffs und die Abgabemenge der Hochdruckkraftstoffpumpe steuert. Die Hochdruckkraftstoffpumpe umfasst: einen Zylinder; einen Pumpkolben, der von einem an einer Drehwelle (z.B. einer Nockenwelle) der Brennkraftmaschine angebrachten Pumpenantriebseinsatznocken angetrieben wird und innerhalb des Zylinders pumpt, Kraftstoff während des Ansaugprozesses in eine Druckerhöhungskammer saugt und während des Ausräumprozesses den innerhalb der Druckerhöhungskammer befindlichen Kraftstoff in die Akkumulationskammer durch eine umkehrende Bewegung des Zylinders entlädt und ein Überlaufventil, das den in der Druckerhöhungskammer verdichteten Kraftstoff mit einem vorbestimmten Timing bzw. mit einer vorbestimmten Zeitabstimmung zum Steuern der Abgabemenge aus der Druckerhöhungskammer in die Akkumulationskammer und zum Steuern des Kraftstoffdrucks der Akkumulationskammer auf einen vorbestimmten Druck entlastet.

Beispiele solcher Systeme werden in der DE 199 16 101 A1 und der DE 102 45 268 A1 beschrieben. In der DE 197 35 938 A1 wird die Regelung durch Vergleichen eines Soll- mit einem Istwert durchgeführt, wobei die Regelstrecke linearisiert ist und ein Regler, der eine Größe zur Ansteuerung eines Stellers vergibt, diese so vorgibt, dass sie der für Druckauf-/-abbau erforderlichen Kraftstoffmenge entspricht.

Die Kraftstoffabgabemenge aus der Druckerhöhungskammer in die Akkumulationskammer wird durch die derselben Kraftstoffmenge, wie der Kraftstoffzufuhr von dem Injektor zu den Zylindern entsprechenden Steuergröße und durch die Rückführungsgröße bestimmt, die durch den bekannten PID-Regler berechnet werden, welcher eine proportionale, eine Integrations- und eine Differentiations-Operation auf der Basis der Abweichung zwischen dem Zielwert und dem tatsächlich gemessenen Wert ausführt, und das Timing für das Antreiben des Überlaufventils wird basierend auf der bestimmten Kraftstoffabgabemenge und der Fahrbedingung bestimmt (s. z.B. japanisches Patent Nr. 2,890,898).

Bei einem solchen Akkumulatorkraftstoffeinspritzsteuergerät gibt es das Problem, dass die Kraftstoffeinspritzmenge bedingt durch zeitliche Änderungen in der Abgabeeffizienz der Kraftstoffpumpe, Unterschieden im Spiel der Kraftstoffpumpe oder Unterschieden in der Kapazität des Kraftstoffrohrsystems schwankt. In Bezug auf dieses Problem offenbart das japanische Patent Nr. 3,136,938 das Ergreifen der folgenden Gegenmaßnahme.

In einem bekannten Kraftstoffdrucksteuergerät, das eine Proportional-, Integrations- und Differentiations-Operation (PID) an der Differenz zwischen dem Zielkraftstoffdruck und dem gemessenen Kraftstoffdruck vornimmt, um die Abgabemenge der Kraftstoffpumpe zu steuern, ist eine Lernvorrichtung angeordnet, die, wenn der Integrations-Term der PID-Operation von einem vorbestimmten Bereich abweicht, ein Lernen vornimmt, das die Proportionalitätskonstante, die in dem PID-Betrieb verwendet wird, ändert und den Integrations-Term anpasst, um in den vorbestimmten Bereich zu fallen.

In einem bekannten Kraftstoffsteuergerät, das eine Steueroperation vornimmt, um den Kraftstoffdruck auf einem Zielkraftstoffdruck zu halten, indem dieselbe Menge Kraftstoff wie die Kraftstoffmenge, die vom Kraftstoffeinspritzventil den Zylindern zugeführt wird, mit einer Kraftstoffpumpe in eine Kraftstoffakkumulationskammer geliefert wird, ist auch eine Steuermengenbestimmungsvorrichtung angeordnet, die einen Korrekturkoeffizienten mit der der Kraftstoffakkumulationskammer zuzuführenden Kraftstoffmenge multipliziert, zum Bestimmen der Kraftstoffmenge, die die Kraftstoffpumpe abzugeben hat, und welche eine Integrations-Korrektur zum Bestimmen einer Steuermenge zum Steuern der Abgabemenge der Kraftstoffpumpe vornimmt, und ist eine Lernvorrichtung angeordnet, die, wenn die Integrations-Korrekturkraftstoffmenge von einem vorbestimmten Bereich abweicht, ein Lernen vornimmt, das den Korrekturkoeffizienten ändert und den Integrations-Term so anpasst, dass er in den vorbestimmten Bereich fällt.

Weil es erforderlich ist, das Überlaufventil mit einem vorbestimmten Timing in Reaktion auf das Verhalten des Pumpenantriebseinsatznockens zu steuern, wird das Überlaufventil, wie oben beschrieben, unter Verwendung eines Drehsignals zum Anzeigen der Position des Pumpenantriebseinsatznockens gesteuert. Wie beispielsweise im japanischen Patent Nr. 2836282 offenbart, gibt es ein Gerät, das das Signal eines Kurbelwinkeldrehsensors als Drehsignal verwendet. In diesem Fall wird, weil der Installationsfehler zwischen dem Pumpenantriebseinsatznocken und der Kurbelwelle zu einem Problem wird, der Installationsfehler durch die Phasendifferenz zwischen dem Signal des Nockenwinkeldrehsensors, an welchem der Pumpenantriebseinsatznocken angebracht ist, und dem Signal des Kurbelwinkeldrehsensors kompensiert.

Jedoch ist es für das in dem japanischen Patent Nr. 3,136,938 offenbarte Kraftstoffdrucksteuergerät schwierig, sowohl die Schwankungen in der Kraftstoffeinspritzmenge, die aus einer zeitlichen Änderung in der Abgabemenge der Kraftstoffpumpe, Differenzen im Luftrahmen der Kraftstoffpumpen oder Differenzen in der Kapazität des Kraftstoffrohrsystems resultieren, d.h., Schwankungen und Variationen, die von der Abgabemenge der Kraftstoffpumpe herrühren, als auch Schwankungen und Variationen, die das Ansteuertiming des Überlaufsventils beeinflussen, wie z.B. die Ausgangsgrößentoleranz des Nockenwinkeldrehsensors, die Herstellungstoleranz und dem Installationsfehler zwischen der Kraftstoffpumpe und dem Pumpenantriebsnocken in Bezug auf das Drehsignal, exakt zu kompensieren.

Spezieller führt das Kraftstoffdruckgerät, das in dem japanischen Patent Nr. 3,136,938 offenbart ist, ein Lernen aus, welches die in der PID-Operation verwendete Proportionalitätskonstante ändert, wenn der Integrations-Term der PID-Operation von dem vorbestimmten Bereich abweicht, und die Betriebsgröße ist entweder die Abgabemenge oder das Ansteuertiming. Zum Beschreiben eines spezifischen Beispiels unter der Annahme, dass die Betriebsgröße des Kraftstoffdrucksteuergerätes, das in dem japanischen Patent Nr. 3,136,938 offenbart ist, das Ansteuertiming ist, werden Schwankungen und Variationen, die das Ansteuertiming des Überlaufventils beeinflussen, nämlich durch einen Integrations-Term in dem vorbestimmten Bereich korrigiert, und Schwankungen und Variationen, die von der Abgabemenge der Kraftstoffpumpe herrühren, werden durch Lernen dieser Änderungen der Proportionalitätskonstanten korrigiert. Weil jedoch die Betriebsgröße, die das Ergebnis der PID-Operation ist, das Ansteuertiming des Überlaufventils ist, ist es, wenn der Fahrpunkt sich gegenüber dem Punkt, bei dem das Lernen dieser Änderungen der Proportionalitätskonstanten ausgeführt worden ist, geändert hat, schwierig, Schwankungen und Variationen exakt zu kompensieren, die von der Abgabemenge der Kraftstoffpumpe herrühren. Wie beispielsweise in 11 gezeigt, liegt dies daran, dass die Abgabemenge und das Ansteuertiming gewöhnlich in einem nicht-linearen Zusammenhang stehen.

Bei dem im japanischen Patent Nr. 2,836,282 offenbarten System wird die Phasendifferenz zwischen dem Signal des Nockenwinkeldrehsensors und dem Signal des Kurbelwinkeldrehsensors einfach erfasst. Demnach kann der Installationsfehler zwischen dem Pumpenantriebseinsatznocken und dem Kurbelwellennocken kompensiert werden, aber der Installationsfehler zwischen der Kraftstoffpumpe und dem Pumpenantriebsnocken in Bezug auf den Drehsensor kann nicht korrigiert werden und es gibt die Sorge in Bezug auf einen in der Kraftstoffabgabemenge auftretenden Fehler.

Wenn ein Fehler in der Kraftstoffabgabemenge auftritt, wird der Kraftstoffdruck innerhalb der Akkumulationskammer nicht länger auf den vorbestimmten Druck gesteuert. Daher besteht die Möglichkeit, dass der Kraftstoff, der von dem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird, von der optimalen Bedingung abweicht, und dass die gedachte Luft-Kraftstoff-Mischung nicht zu erhalten ist. Als ein Ergebnis wird die Verbrennung der Brennkraftmaschine verschlechtert und es gibt die Sorge, dass die Fahrbarkeit und das Abgas des Automobils verschlechtert werden.

RESÜMEE DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf jene Probleme beim konventionellen Gerät gemacht und es ist eines ihrer Ziele, ein Brennkraftmaschinen-Kraftstoffdrucksteuergerät zu erhalten, das durch Lernen von Schwankungen und Variationen, die das Ansteuertiming des Überlaufventils beeinträchtigen, wie z.B. der Ausgangsgrößentoleranz des Nockenwinkeldrehsensors, der Herstellungstoleranz der Plattenmaschine, und dem Installationsfehler zwischen der Kraftstoffpumpe und dem Pumpenantriebsnocken in Bezug auf das Drehsignal exakt kompensiert, und welches präzise das Überlaufventil steuert und den Fehler der Kraftstoffabgabemenge durch das Steuern auch der Schwankungen und Variationen reduziert, die von der Abgabemenge der Kraftstoffpumpe herrühren, wie z.B. Schwankungen bei der Kraftstoffeinspritzmenge bedingt durch zeitliche Änderungen der Abgabeeffizienz der Kraftstoffpumpe, Differenzen im Spiel der Kraftstoffpumpe oder Differenzen bei der Kapazität des Kraftstoffrohrsystems.

Das Brennkraftmaschinen-Kraftstoffdrucksteuergerät umfasst:

eine Akkumulationskammer, die Kraftstoff bei hohem Druck akkumuliert; eine Kraftstoffdrucksteuervorrichtung, die eine Hochdruckkraftstoffpumpe beinhaltet, welche Kraftstoff aufnimmt und den Kraftstoff unter Druck der Akkumulationskammer einspeist, und ein Überlaufventil, das einen Kraftstoffentlastungspfad öffnet/schließt, der mit einer Druckerhöhungs- bzw. Verdichtungskammer der Hochdruckkraftstoffpumpe und einer Niederdruckseite kommuniziert; einen Einspritzer bzw. Injektor, der den in der Akkumulationskammer akkumulierten Hochdruckkraftstoff in Zylinder der Brennkraftmaschine einspritzt; einen Kraftstoffdrucksensor, der als einen Kraftstoffdruck den Druck des Kraftstoffs erfasst, der dem Injektor zugeführt wird; und eine Steuervorrichtung, die eine Steuergröße der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung basierend auf der von dem Kraftstoffdrucksensor erfassten Kraftstoffdruckinformation berechnet und welche variabel den Druck des dem Injektor zugeführten Kraftstoffs durch Antreiben bzw. Steuern der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung einstellt, wobei die vor der Steuervorrichtung berechnete Steuergröße durch eine erste Rückführungsgröße, die die Kraftstoffmenge zurückführt, welche die Hochdruckkraftstoffpumpe unter Druck in die Akkumulationskammer einspeist, und eine zweite Rückführungsgröße, die die Zeitabstimmung bzw. das Timing zurückführt, mit welcher/welchem das Überlaufventil den Kraftstoffentlastungspfad öffnet oder schließt, konfiguriert wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können von der Abgabemenge der Hochdruckkraftstoffpumpe stammende Schwankungen und Variationen unterdrückt werden. Schwankungen und Variationen, die das Timing beeinträchtigen, bei welchem das Kraftstoffüberlaufventil den Kraftstoffentlastungspfad öffnet oder schließt, können ebenfalls unterdrückt werden, und der Kraftstoffdruck innerhalb der Akkumulationskammer kann exakt auf einen vorbestimmten Druck gesteuert werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigt:

1 ein Konfigurationsdiagramm zum schematischen Darstellen eines Kraftstoffsteuergerätes einer Zylinderkraftstoffeinspritz-Brennkraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

2 ein Blockdiagramm eines Kraftstoffsystems des Kraftstoffdrucksteuergerätes der Zylinderkraftstoffeinspritz-Brennkraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;

3 ein Steuerblockdiagramm des Kraftstoffdrucksteuergerätes der Zylindereinspritz-Brennkraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;

4 ein Ablaufdiagramm eines Betriebsablaufs gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;

5 ein Betriebsablaufsbeschreibungsdiagramm zum Zeigen des Betriebs gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;

6 ein Betriebsablaufsbeschreibungsdiagramm zum Zeigen des Betriebs gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;

7 ein Diagramm eines Beispiels des Einstellens eines Schwellenwertes in Bezug auf die Motordrehzahl gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

8 ein Diagramm eines Beispiels des Einstellens eines Schwellenwertes in Bezug auf die Motordrehzahl gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

9 ein Diagramm eines Beispiels des Einstellens eines Schwellenwertes in Bezug auf die Abgabemenge einer Hochdruckpumpe gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;

10 ein Diagramm eines Beispiels des Einstellens eines Schwellenwertes in Bezug auf den Kraftstoffdruck gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;

11 ein Diagramm des Zusammenhangs zwischen einem ÜberlaufventilAnsteuertiming und der Hochdruckpumpenabgabemenge gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;

12 ein Diagramm des Zusammenhangs zwischen der Maschinendrehzahl, dem Kraftstoffdruck und der HochdruckpumpenAbgabeeffizienz gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;

13 ein Ablaufdiagramm eines Betriebs gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; und

14 ein Betriebsbeschreibungsdiagramm zum Zeigen des Betriebs gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG Erste Ausführungsform

Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend, basierend auf den Zeichnungen, detailliert beschrieben.

1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das schematisch ein Kraftstoffdrucksteuergerät einer Zylinderkraftstoff-Einspritzbrennkraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt und einen Fall zeigt, in dem das Kraftstoffdrucksteuergerät durch ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine konfiguriert ist, die beispielsweise in einem Automobil installiert ist.

2 ist ein Blockdiagramm, das ein Kraftstoffsystem des Kraftstoffdrucksteuergerätes der Zylinderkraftstoffeinspritz-Brennkraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.

In 1 schließt ein die Zylinderkraftstoffeinspritz-Brennkraftmaschine konfigurierender Motor 10 eine Vielzahl von Zylindern ein und ist derart konfiguriert, dass Hochdruckkraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer 11 der Zylinder über eine Akkumulationskammer (nachstehend auch als Kraftstoffverteiler bezeichnet) 12 einspritzt. Hier zeigen die Diagramme, um Komplexität der Darstellung zu vermeiden, eine Konfiguration im Zusammenhang mit nur einem repräsentativen Zylinder.

Ein Kurbelwinkelsensor 13 ist an einer Kurbelwelle des Motors 10 angeordnet und ein Nockenwinkelsensor 14 ist an einer Nockenwelle angeordnet.

Der Kurbelwinkelsensor 13 gibt ein Impulssignal entsprechend der Drehzahl Ne des Motors 10 aus.

Ein Injektor 15 zum direkten Einspritzen von Kraftstoff und eine Zündkerze 16, die einen Zündfunken zum Verbrennen des Kraftstoffs erzeugt, sind innerhalb der Verbrennungskammer 11 jedes Zylinders angeordnet.

Ein Pumpennocken 17, der integral mit der Nockenwelle rotiert, ist in einer Nockenwelle für ein Auslassventil (oder Einlassventil) des Motors 10 angeordnet.

Eine in Bezug auf den Pumpennocken 17 angeordnete Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 ist mit einer Hochdruckkraftstoffpumpe angeordnet, deren Ausgangsöffnung mit dem Kraftstoffverteiler 12 kommuniziert, und die Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 wird derart angetrieben, dass der Kraftstoffdruck PF innerhalb des Kraftstoffverteilers 12 mit einem Zielkraftstoffdruck PFo übereinstimmt (dessen Details später beschrieben werden).

Hier wird der Kraftstoffdruck PF innerhalb des Kraftstoffverteilers 12 durch eine elektronische Steuereinheit (die nachstehend als "ECU" abgekürzt wird) 30 gemittelt oder gefiltert. (vgl. 2)

Der Zielkraftstoffdruck PFo wird beispielsweise basierend auf der Drehzahl Ne oder Lastinformation des Motors 10 variabel festgelegt.

Es ist ein Kraftstoffdrucksensor 19 zum Ausgeben des Kraftstoffdrucks PF innerhalb des Kraftstoffverteilers 12 als Rückkopplungsinformation in dem Kraftstoffverteilers 12 angeordnet.

Ein Kraftstofftank 20 steht in Kommunikation mit einer Eingangsöffnung der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18.

Eine Speisepumpe 21 zum Pumpen des Kraftstoffs ist innerhalb des Kraftstofftanks 20 angeordnet. Ein Filter 22 zum Reinigen des Kraftstoffs und ein Regler 23 zum Regulieren des Drucks des der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 zugeführten Drucks sind auf der Ausgangsseite der Speisepumpe 21 angeordnet.

In 2 ist ein spezifisches Beispiel der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 und des Kraftstoffverteilers 12 in Bezug auf das Kraftstoffsystem aus dem Kraftstofftank 20 gezeigt.

Der Injektor 15, die Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung 18 und eine Speisepumpe 21 im Kraftstofftank 20 werden durch die ECU 30 angetrieben bzw. gesteuert.

In 2 erfasst die ECU 30 die Motordrehzahl Ne basierend auf der Ausgangsinformation vom Kurbelwinkelsensor 13 und unterscheidet die Zylinder basierend auf der Ausgangsinformation vom Nockenwinkelsensor 14.

Die ECU 30 berechnet das Kraftstoffeinspritz- und Zündtiming der Zylinder und treibt verschiedene Arten von Stelleinrichtungen an bzw. steuert sie. Die ECU 30 führt auch eine Regelung (mit geschlossener Regelschleife) des Kraftstoffdrucks PF innerhalb des Kraftstoffverteilers 12 auf einen Zielkraftstoffdruck hin durch, basierend auf der Ausgangsinformation (Kraftstoffdruck PF) vom Kraftstoffdrucksensor 19.

Die Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 ist mit einem Kolben 31, der durch den Pumpennocken 17 auf und ab bewegt wird, einer Druckerhöhungs- bzw. Verdichterkammer 32, deren Volumen in Assoziation zu dem Kolben 13 schwankt, und einem Überlaufventil 33, das die Menge an dem Kraftstoffverteiler 12 zugeführtem Kraftstoff reguliert, versehen.

Das Überlaufventil 33 wird durch eine Spule 34, einen Ventilstöpsel 36, der an dem unteren Endabschnitt der Spule 34 angeordnet ist und sich auf und ab bewegt, wenn die Spule 34 erregt wird, und eine Feder 35, die den Ventilstöpsel 36 nach unten zwingt, konfiguriert.

Ein Rückschlagventil 37A und ein Rückschlagventil 37B sind jeweils in der Einlassöffnungsseite der Druckerhöhungskammer 32 und der Ausgangsöffnungsseite der Druckerhöhungskammer 32, die zum Kraftstoffverteiler 12 führt, eingefügt.

Ein Entlastungsventil 38 ist im Kraftstoffverteiler 12 angeordnet. Das Entlastungsventil 38 ist konfiguriert, sich zu öffnen, wenn der Kraftstoffdruck innerhalb des Kraftstoffverteilers 12 den Ventilöffnungsdruck des Entlastungsventils 38 erreicht, und den Kraftstoff im Kraftstoffverteiler 12 zum Kraftstofftank 20 zurückzuführen.

In 1 und 2 legt die ECU 30 den Zielkraftstoffdruck PFo basierend auf der Motordrehzahl Ne und von Lastinformation fest; treibt die Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 an, bzw. steuert sie, und führt eine Steuerung derart aus, dass der Kraftstoffdruck PF innerhalb des Kraftstoffverteilers 12 zum Zielkraftstoffdruck PFo wird.

Die ECU 30 steuert auch getrennt den Injektor 15 und die Zündkerze 16 pro Zylinder und steuert das Kraftstoffeinspritz- und das Zündtiming jedes Zylinders. Zu diesem Zeitpunkt werden jeder Injektor 15 und jede Zündkerze 16 durch ein Injektorantriebssignal und ein Zündsignal angetrieben, die von der ECU 30 ausgegeben werden.

Als nächstes wird der gewöhnliche Kraftstoffdruckregelbetrieb (der Betrieb des Einstellens des Drucks des dem Injektor 15 zugeführten Kraftstoffs) resultierend aus der ECU 30 und der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18, unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben.

Als erstes durchläuft der vom Inneren des Kraftstofftanks 20 durch die Speisepumpe 21 gepumpte Kraftstoff das Filter 22, der Kraftstoffdruck wird durch den Regler 23 reguliert und der Kraftstoff wird in die Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 eingebracht.

Der Kolben 31 innerhalb der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 wird durch den sich integral mit der Nockenwelle drehenden Pumpennocken 17 auf und ab bewegt. Somit ändert sich die Kapazität der Druckerhöhungskammer 32 und der von der Druckerhöhungskammer 32 komprimierte Kraftstoff wird über das Rückschlagventil 37B in den Kraftstoffverteiler 12 eingeleitet (d.h., der Kraftstoff wird durch die Hochdruckkraftstoffpumpe unter Druck in den Kraftstoffverteiler eingespeist).

Jedoch wird die Menge des während der Kraftstoffabgabedauer unter Druck in den Kraftstoffverteiler 12 eingebrachten Kraftstoffs während der Kraftstoffabgabedauer durch das Steuern der Öffnungs- bzw. Schließperiode des Ventilstöpsels 36 (nachstehend einfach als "das Überlaufventil 33" bezeichneten) des Überlaufventils 33 reguliert.

Der Ventilstöpsel 36 innerhalb des Überlaufventils 33 wird durch ein Erregungssignal von der ECU 30 zur Spule 34 aufwärts bewegt, überwindet die Gegenkraft der Feder 35 und öffnet den Pfad am unteren Endabschnitt, der der Druckerhöhungskammer 32 zugeordnet ist. Wenn der Ventilstöpsel 36 sich aufwärts bewegt und der Pfad geöffnet wird, kommuniziert die Druckerhöhungskammer 32 mit der Ansaugöffnungsseite und der Kraftstoff innerhalb der Druckerhöhungskammer 32 kehrt zur Ansaugöffnungsseite zurück. Demnach wird der Kraftstoff nicht mehr zur Einspritzleitung 12 geschickt. Demnach wird der Kraftstoff nicht aus der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 (Hochdruckkraftstoffpumpe) zum Kraftstoffverteiler 12 hin abgegeben.

Wenn die Erregung der Spule 34 unterbrochen wird, bewegt sich der Ventilstöpsel 36 abwärts und schließt den Pfad durch die Vorspannkraft der Feder 35 ab. Demnach wird der Hochdruckkraftstoff von der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 zu der Einspritzleitung 12 hin abgegeben. Zu diesem Zeitpunkt, wenn der Kraftstoffdruck PF den offenen Ventildruck erreicht, öffnet das Entlastungsventil 38 und führt den Kraftstoff innerhalb des Kraftstoffverteilers 12 zum Kraftstofftank 20 zurück.

Hier wird das Timing, mit welchem das Überlaufventil 33 öffnet und schließt, als ein Winkel aus einem Referenzsignal festgelegt (z.B. einem Referenzsignal entsprechend dem Zentrum des unteren Totpunktes des Kolbens 31 innerhalb der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18) von dem Nockenwinkelsensor (oder dem Kurbelwinkelsensor).

Der Kraftstoffdrucksensor 19 erfasst den Kraftstoffdruck PF innerhalb des Kraftstoffverteilers 12, sendet den erfassten Kraftstoffdruck PF zu der ECU 30 und trägt zur Kraftstoffdruckregelung durch die ECU 30 bei.

Der Hochdruckkraftstoff innerhalb des Kraftstoffverteilers 12, dessen Kraftstoffdruck auf diese Weise gesteuert wird, wird direkt von dem Injektor 15 in die Verbrennungskammer 11 eingespritzt.

Die obige Kraftstoffdrucksteuerung repräsentiert ein Beispiel eines Verarbeitungsbetriebs (niederdrucküberschussvariable Kraftstoffdrucksteuerung), der die Kraftstoffdruckspeisemenge zum Kraftstoffverteiler 12 derart reguliert, dass der Kraftstoffdruck PF zum Zielkraftstoffdruck PFo wird.

In der ersten Ausführungsform der Erfindung kann auch ein Verfahren, bei dem das Überlaufventil 33 während der ersten Hälfte der Kraftstoffabgabedauer geöffnet ist und der Hochdruckkraftstoff aus der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 in den Kraftstoffverteiler 12 abgegeben wird (erste Hälfte aufladen, zweite Hälfte entlasten) oder es kann ein Verfahren, bei dem das Überlaufventil während der letzteren Hälfte der Kraftstoffabgabedauer geschlossen ist und der Hochdruckkraftstoff von der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 in dem Kraftstoffverteiler 12 abgegeben wird (erste Hälfte Entlastung, letztere Hälfte Aufladen), angewendet werden.

Als nächstes wird die Konfiguration der Kraftstoffdruckregelung (geschlossene Schleifenregelung) der Erfindung, die sich aus der ECU 30 und der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 ergibt, welche Steuervorrichtungen sind, unter Bezugnahme auf das Steuerblockdiagramm der 3 beschrieben.

In 3 wird die Kraftstoffdruckregelung durch eine Steuergrößenrecheneinheit der ECU 30 durchgeführt, d.h., eine Steuergrößenberechnungseinheit 100, eine PID-Regeleinheit 200, eine erste Rückführungsgrößenberechnungseinheit 300, eine Pumpenabgabemengen/Ansteuertiming-Umwandlungseinheit 400, eine zweite Rückführungsgrößenberechnungseinheit 500 und eine Überlaufventilansteuertimingberechnungseinheit 600.

In der Steuergrößenberechnungseinheit 100 wird dieselbe Kraftstoffmenge, wie die von dem Kraftstoffeinspritzventil jedem Zylinder zugeführte Menge Kraftstoffs festgelegt als Steuergröße QFinj, und in der PID-Regeleinheit 200 wird eine Rückführungsgröße QFspl2 basierend auf dem Zielkraftstoffdruck PFo und dem Kraftstoffdruck PF berechnet.

Aus der Rückführungsgröße QFspl2 wird eine erste Rückführungsgröße QFsnl1, die in Entsprechung zu der Kraftstoffdruckspeisemenge der Hochdruckkraftstoffpumpe gespeichert wird, von der ersten Rückführungsgrößenberechnungseinheit 300 berechnet.

Die Pumpenabgabemengen/Ansteuertiming-Umwandlungseinheit 400 addiert die Steuergröße zur berechneten Rückführungsgröße QFspl2 und zur ersten Rückführungsgröße QFspl1 hinzu und wandelt die Größe entsprechend der Zielkraftstoffdruckspeisemenge der Hochdruckkraftstoffpumpe in eine Größe (PFFB_ANG1, PFFB_ANG2) entsprechend der Antriebszeit des Überlaufventils um, unter Verwendung einer in der ECU 30 vorab gespeicherten Zuordnung (Kennlinie bzw. MAP).

Als nächstes berechnet die zweite Rückführungsgrößenberechnungseinheit 500 eine zweite Rückführungsgröße PFFB_LRN, die entsprechend dem Überlaufventiltiming der Rückführungsgröße PFFB_ANG2 gespeichert ist, umgewandelt in eine Größe entsprechend dem Ansteuertiming des Überlaufventils. Letztendlich addiert die Überlaufventil-Ansteuertiming-Berechnungseinheit 600 eine erste, in eine Größe entsprechend dem Ansteuertiming des Überlaufventils umgewandelte, Rückführungsgröße PFFB_ANG1, und die zweite Rückführungsgröße PFFB_LRN zusammen, um ein ÜberlaufventilAnsteuertiming SPL_ANG zu berechnen.

Die Verarbeitung der Recheneinheiten in 3 (der PID-Regeleinheit 200, der ersten Rückführungsgrößenberechnungseinheit 300, der Pumpenabgabemengen-/Ansteuertimingumwandlungseinheit 400, der zweiten Rückführungsgrößen-Berechnungseinheit 500 und der Überlaufventil-Ansteuertiming-Berechnungseinheit 600) wird nachstehend detailliert unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm der 4 beschrieben.

Als erstes wird im Schritt S401 der Kraftstoffdruck PF durch den Kraftstoffdrucksensor 19 erfasst.

Als nächstes wird in den Schritten S402 bis S407 die PID-Regelung ausgeführt, welche eine Proportional-Operation (P), eine Integrations-Operation (I) und eine Differentiations-Operation (D) ausführt, um den Kraftstoffdruck PF zu veranlassen, mit dem Kraftstoffdruck PFo (PID-Regeleinheit 200 in 3) übereinzustimmen.

Im Schritt S402 wird nämlich ein Proportional-Term PFFB_P durch den folgenden Ausdruck berechnet. PFFB_P = Kp × (PFo-PF)(1)

Hier bedeutet Kp eine Proportionalitätskonstante.

Als nächstes wird im Schritt S403 bestimmt, ob der im Schritt S401 erfasste Kraftstoffdruck PF größer als der Zielkraftstoffdruck PFo ist oder nicht.

Hier wird, wenn der Kraftstoffdruck PF größer ist als der Zielkraftstoffdruck PFo (d.h., JA), ein Integrations-Term PFFB_I durch den folgenden Ausdruck im Schritt S404 berechnet. PFFB_I = PFFB_I [i-1]-Ki-(QFspl2-QFspl1)(2)

Hier entspricht PFFB_I [i-1] dem Wert von PFFB_I vor dieser Berechnung, und Ki entspricht einer Integrationskonstante.

Wenn der Kraftstoffdruck PF im Schritt S403 nicht größer ist als der Zielkraftstoffdruck PFo (d.h., NEIN), wird der Integrations-Term PFFB_I im Schritt S405 durch den folgenden Ausdruck berechnet. PFFB_I = PFFB_I [i-1] + Ki – (QFspl2 – OFspl1)(3)

Hier ist der Grund, warum (QFspl2-QFspl1) subtrahiert wird, der, dass (QFspl2-QFspl1) letztendlich als zweite Rückführungsgröße gelernt wird.

Als nächstes wird ein Differentiations-Term PFFB_D durch den folgenden Ausdruck in Schritt S406 berechnet. PFFB_D = Kd × (PF[i] – PF[i-1])(4)

Hier repräsentiert PF[i] den Kraftstoffdruck PF, der im Schritt S401 erfasst wird, und PF[i-1] repräsentiert den Kraftstoffdruck, der zuvor im Schritt S401 erfasst wurde. Kd repräsentiert eine Differentiationskonstante.

Die oben beschriebene PID-Regelung ist nur ein Beispiel und es stellt kein Problem dar, wenn die Proportionalitätskonstante Kp, die Integrationskonstante Ki oder die Differentiationskonstante Kd variabel gemacht werden, in Reaktion auf die Fahrbedingung.

Auch ist es kein Problem, wenn eine andere Technik einer allgemeinen PID-Regelung verwendet wird, bei der der Integrations-Term PFFB_I durch den folgenden Ausdruck berechnet wird. PFFB_I = Ki × (PFo – PF)(5)

Zudem führte die oben beschriebene PID-Regelung eine Proportional-, Integrations- und Differentiations-Operation aus, aber in der vorliegenden Erfindung kann die PI(D)-Regelung auch nur eine Proportional- und Integrations-Operation ausführen. Es ist nämlich ausreichend, solange die Regelung mindestens die Integrations-Operation ausführt.

Im Schritt S407 wird die Zielabgabemenge QFspl2 der Hochdruckkraftstoffpumpe durch den folgenden Ausdruck berechnet. QFspl2 = PFFB_P + PFFB_I + PFFB_D(6)

Als nächstes wird in Schritten S408 bis S412 die erste Rückführungsgröße QFspl1 berechnet (die erste Rückführungsgrößenberechnungseinheit 300 in 3).

Im Schritt S408 wird nämlich bestimmt, ob der Integrations-Term PFFB_I größer ist als ein später beschriebener Ausdruck (A) oder nicht. Wenn hier der Integrations-Term PFFB_I größer ist als der Ausdruck (A) (d.h., JA), wird die Zielabgabemenge QFspl1 ausschließlich einer Menge gleich oder größer einem Schwellenwert 1 XPFH durch den folgenden Ausdruck im Schritt S409 berechnet. QFspl1 = PFFB_P + XPFH + PFFB_D(7)

Wenn der Integrations-Term PFFB_I im Schritt S408 nicht größer als der Ausdruck (A) ist (d.h., NEIN), wird im Schritt S410 bestimmt, ob der Integrations-Term PFFB_I kleiner ist als ein später beschriebener Ausdruck (B). Wenn hier der Integrations-Term PFFB_I kleiner ist als der Ausdruck (B) (d.h., JA), wird die Zielabgabemenge QFspl1 ausschließlich einer Größe gleich oder weniger als ein Schwellenwert 2XPFL durch den folgenden Ausdruck im Schritt S411 berechnet. QFspl1 = PFFB_P + XPFL + PFFB_D(8)

Wenn im Schritt S410 der Integrations-Term PFFB_I kleiner als der Ausdruck (B) ist (d.h., NEIN), wird die Zielabgabemenge QFspl1 durch den folgenden Ausdruck in Schritt S412 berechnet. QFspl1 = PFFB_P + PFFB_I + PFFB_D(9)

Hier ist die Abgabemenge QFspl1, die in Schritt S412 berechnet wurde, derselbe Wert wie die Zielabgabemenge QFspl2, die im Schritt S407 berechnet wurde.

Die zuvor erwähnten Ausdrücke (A) (B) sind die folgenden: Schwellenwert 1 XPFH + XPF_LRN(A) Schwellenwert 2 XPFL – XPF_LRN(B )

Hier werden Werte für den Schwellenwert 1 XPFH und den Schwellenwert 2 XPFL festgelegt, die den Schwankungen und Variationen entsprechen, welche von der Abgabemenge der Kraftstoffpumpe herrühren, wie z.B. Schwankungen in der Kraftstoffeinspritzmenge bedingt durch zeitliche Änderungen bei der Abgabeeffizienz der Kraftstoffpumpe, Unterschiede im Luftrahmen der Kraftstoffpumpe oder Unterschiede in der Kapazität des Kraftstoffrohrsystems.

Auch wird für XPF_LRN eine vorbestimmte Größe festgelegt, die in die zweite Rückführungsgröße der ersten Rückführungsgröße umgewandelt wird. Wenn jedoch XPF_LRN in die zweite Rückführungsgröße entsprechend dem ÜberlaufventilAnsteuertiming umgewandelt wird, wird für XPF_LRN vorgesehen, dass es einen Wert gleich oder größer dem des Totbandes zum Antreiben des Überlaufventils hat (z.B. ist der Wert, nachdem er in die zweite Rückführungsgröße umgewandelt ist, gleich oder größer als 1 Grad CA).

Als nächstes wird in den Schritten S413 bis S414 (Pumpenabgabemenge/Ansteuertimingumwandlungseinheit 400) das ÜberlaufventilAnsteuertiming, das notwendig ist zum Erreichen der Zielabgabemenge, berechnet.

Im Schritt S413 wird das ÜberlaufventilAnsteuertiming PFFB_ANG1, das für die Hochdruckkraftstoffpumpe zur Abgabe der Zielabgabemenge erforderlich ist, in welcher die erste Rückführungsgröße QFspl1 und die Steuergröße QFinj addiert werden, unter Bezugnahme auf die vorab in der ECU 30 gespeicherte Zuordnung (Kennlinie) MAP berechnet.

Hier kann auf die Kennlinie MAP Bezug genommen werden indem als Argument die Zielabgabemenge oder die Fahrbedingung wie der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine oder dem Zielkraftstoffdruck PFo bestimmt werden. QFFB_ANG1 kann nämlich durch die Zielabgabemenge oder die Fahrbedingung wie z.B. die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine oder den Zielkraftstoffdruck PFo bestimmt werden. Die Steuergröße QFinj ist ein Wert entsprechend dem Kraftstoff der selben Menge wie die Kraftstoffzufuhr von dem Injektor an jeden Zylinder.

In Schritt S414 wird das ÜberlaufventilAnsteuertiming QFFB_ANG2, das für die Hochdruckkraftstoffpumpe erforderlich ist, um die Zielabgabemenge in welcher die Rückführungsgröße QFspl2 und die Steuergröße QFinj addiert werden, abzugeben durch Bezugnahme auf die Kennlinie MAP, die vorab in der ECU 30 gespeichert ist, berechnet. Hier ist die MAP dieselbe wie die MAP, die im Schritt S413 verwendet worden ist.

Als nächstes wird im Schritt S415 (zweite Rückführungsgrößenberechnungseinheit 200) ein Wert, in welchem die Zielabgabemenge QFspl1 von der Zielabgabemenge QFspl2 subtrahiert wird, durch die folgende Gleichung als zweite Rückführungsgröße PFFB_LRN gelernt. PFFB_LRN = PFFB_LRN[i-1] + (PFFB_ANG2-PFFB_ANG1)(10)

Hier ist PFFB LRN[i-1] der Wert vor der Berechnung der zweiten Rückführungsgröße PFFB_LRN.

Wie in 2 gezeigt, wird die zweite Rückführungsgröße PFFB_LRN in einem batteriegestützten Speicher 40 gespeichert, der immer durch von einer Batterie 39 gespeiste Energie speichern und aufrechterhalten kann, selbst wenn die Energiezufuhr der ECU 30, die die Brennkraftmaschine steuert, ausgeschaltet ist.

Im Schritt S416

(ÜberlaufventilAnsteuertimingberechnungseinheit 600), wird das ÜberlaufventilAnsteuertiming SPL_ANG, das für die Hochdruckkraftpumpe erforderlich ist, um letztendlich nur der Zielabgabemenge QFspl2 abzugeben, durch den folgenden Ausdruck berechnet. SPL_ANG = PFFB_ANG1 + PFFB_LRN(11)

Hier wird ein spezifisches Betriebsbeispiel der ersten Rückführungsgröße und der zweiten Rückführungsgröße in der Kraftstoffdrucksteuereinrichtung der Zylinderkraftstoff-Einspritzbrennkraftmaschine, die wie in 3 und 4 gezeigt konfiguriert ist, unter Bezugnahme auf das Betriebsbeschreibungsdiagramm der 5 beschrieben.

In 5 wird nämlich die Größe gleich oder größer dem Schwellenwert 1 XPFH umgewandelt in die zweite Rückführungsgröße, wenn die erste Rückführungsgröße größer ist als der durch den Ausdruck (A) berechnete Wert, oder die Größe, die gleich oder kleiner dem Schwellenwert 2 XPFL ist, wird in die zweite Rückführungsgröße umgewandelt, wenn die erste Rückführungsgröße kleiner ist als der im Ausdruck (B) berechnete Wert.

Als nächstes wird ein Betriebsverfahren abweichend von dem der 5 von der ersten Rückführungsgröße und der zweiten Rückführungsgröße in dem Kraftstoffdrucksteuergerät der Zylindereinspritz-Brennkraftmaschine, die wie in 3 gezeigt konfiguriert ist, unter Bezugnahme auf das Betriebsbeschreibungsdiagramm der 6 beschrieben.

In 6 wird zuerst die Größe gleich oder größer dem Schwellenwert 1 XPFH in die zweite Rückführungsgröße umgewandelt, wenn die erste Rückführungsgröße größer als der durch den Ausdruck (A) berechnete Wert ist.

Als nächstes wird, wenn die erste Rückführungsgröße kleiner ist als der durch den später beschriebenen Ausdruck (C) berechnete Wert und wenn die zweite Rückführungsgröße positiv ist, die zweite Rückführungsgröße um die Größe, die die zweite Rückführungsgröße kleiner ist als der durch den Ausdruck (C) berechnete Wert, zu der ersten Rückführungsgröße zurückgeführt.

Danach setzt sich die Bedingung fort, bei der die erste Rückführungsgröße reduziert wird, und wenn die zweite Rückführungsgröße 0 erreicht, wird es nur durch die erste Rückführungsgröße korrigiert.

Wenn nämlich die Rückführungsgröße, die durch die Steuergrößenberechnungseinheit der ECU 30 berechnet ist, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, wird nur die erste Rückführungsgröße für die Steuergröße verwendet, und wenn die Rückführungsgröße außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, werden sowohl die erste Rückführungsgröße als auch die zweite Rückführungsgröße verwendet.

Hier ist der oben erwähnte Ausdruck (C) der folgende. Schwellenwert 1 XPFH-XPF_LRN(C)

Es wird darauf hingewiesen, dass 5 und 6 das Verfahren zeigen, bei dem das Überlaufventil 33 geschlossen ist und der Hochdruckkraftstoff aus der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 in den Kraftstoffverteiler 12 während der ersten Hälfte der Kraftstoffabgabeperiode abgeführt wird (erste Hälfte Abgabe, zweite Hälfte Entlastung).

Wie oben beschrieben, wird gemäß der ersten Ausführungsform die durch die Steuervorrichtung (ECU 30) berechnete Rückführungsgröße gelernt durch (1) die erste Rückführungsgröße, die eine Kraftstoffdruckzufuhrmenge der Kraftstoffpumpe in Bezug auf Schwankungen und Variationen, welche von der Abgabemenge der Kraftstoffpumpe, wie z.B. Schwankungen in der Kraftstoffeinspritzmenge aufgrund von zeitlichen Änderungen in der Abgabeeffizienz der Kraftstoffpumpe, Unterschieden im Luftrahmen der Kraftstoffpumpe oder Differenzen in der Kapazität des Kraftstoffrohrsystems stammen, rückmeldet, und durch (2) die zweite Rückführungsgröße, die das Timing, bei dem das Überlaufventil den Kraftstoffentlastungspfad öffnet oder schließt, zurückführt in Bezug auf Schwankungen und Variationen, die bedingt sind durch das Ansteuertiming des Überlaufventils wie z.B. die Ausgangstoleranz des Nockenwinkeldrehsensors, die Herstellungstoleranz der Plattenmaschine und dem Installationsfehler zwischen der Kraftstoffpumpe und dem Pumpenantriebsnocken in Bezug auf das Drehsignal. Demnach können Schwankungen und Variationen, die von der Abgabemenge der Hochdruckkraftstoffpumpe stammen, unterdrückt werden und Schwankungen und Variationen, die das Timing beeinträchtigen, bei dem das Überlaufventil den Kraftstoff-Entlastungspfad öffnet oder schließt, können ebenfalls unterdrückt werden. Als ein Ergebnis kann der Kraftstoffdruck innerhalb der Akkumulationskammer exakt werden auf einen vorbestimmten Druck gesteuert werden, und eine Verschlechterung der Fahrbarkeit des Automobils und des Abgases, resultierend aus der Verschlechterung der Verbrennung der Brennkraftmaschine kann verhindert werden.

Auch können durch Umwandeln der Rückführungsgröße in die zweiten Rückführungsgröße um eine vorbestimmte Größe der ersten Rückführungsgröße, wenn die erste Rückführungsgröße außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, Schwankungen und Variationen, die von der Abgabemenge der Kraftstoffpumpe herrühren und Schwankungen und Variationen, die das Ansteuertiming des Überlaufventils beeinträchtigen, klar unterschieden und gelernt werden. Als Ergebnis kann der Kraftstoffdruck innerhalb der Akkumulationskammer exakt auf einen vorbestimmten Druck gesteuert werden, und von einer Verschlechterung der Verbrennung der Brennkraftmaschine resultierende Verschlechterungen der Fahrbarkeit des Automobils und des Abgases können vermieden werden.

Auch kann durch Führen der ersten Rückführungsgröße und der zweiten Rückführungsgröße in die Größe entsprechend mindestens dem Integrations-Term der durch die Steuervorrichtung ursprünglich berechneten Rückführungsgröße, und insbesondere den Integrations-Term der PID-Regelung, der Kraftstoffdruck innerhalb der Akkumulationskammer exakt auf einen vorbestimmten Druck gesteuert werden, ohne die Steuervorrichtung kompliziert zu machen und die von einer Verschlechterung der Verbrennung der Brennkraftmaschine herrührende Verschlechterung der Fahrbarkeit des Automobils und des Abgases kann verhindert werden.

Auch können durch Speichern der zweiten Rückführungsgröße im batteriegestützten Speicher Übergangsschwankungen und Variationen mit der ersten Rückführungsgröße korrigiert werden und Routineschwankungen und Variationen wie z.B. Anfangsvariationen können mit der zweiten Rückführungsgröße korrigiert werden. Als Ergebnis kann der Kraftstoffdruck innerhalb der Akkumulationskammer exakt auf einen vorbestimmten Druck gesteuert werden und eine aus einer Verschlechterung der Verbrennung in der Brennkraftmaschine herrührende Verschlechterung der Fahrbarkeit des Fahrzeugs und des Abgases kann vermieden werden.

Zweite Ausführungsform

In der ersten Ausführungsform wurde auf den vorbestimmten Bereich (vorbestimmter Bereich zum Bestimmen, dass die erste Rückführungsgröße außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt), der durch die Ausdrücke (A) und (B) festgelegt wird, Bezug genommen, aber der vorbestimmte Bereich kann auch basierend auf der Motordrehzahl und/oder der Abgabemenge der Hochdruckkraftstoffpumpe, und dem Kraftstoffdruck geändert werden.

Der Betrieb gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 7 bis 9 beschrieben.

Als erstes werden, wenn der vorbestimmte Bereich basierend auf der Motordrehzahl geändert wird, der Schwellenwert 1XPFH und der Schwellenwert 2 XPFL festgelegt, wie beispielsweise in 7 gezeigt.

Weil Schwankungen und Variationen wie z.B. Anfangstoleranz und Verschlechterungstoleranz der Kraftstoffpumpenabgabemenge eine Tendenz haben, mit abnehmender Drehzahl eine größere Auswirkung zu haben, wird der Bereich, der durch den Schwellenwert 1 XPFH und den Schwellenwert 2 XPFL festgelegt wird, festgelegt, um größer zu werden mit niedriger Drehzahl.

Der Schwellenwert 1 XPFH und der Schwellenwert 2 XPFL können auch festgelegt werden, wie beispielsweise in 8 gezeigt. Die Abgabeeffizienz der Hochdruckpumpe in Bezug auf die Motordrehzahl ist nämlich gewöhnlich wie in 12 gezeigt. In 12 wird die Abgabeeffizienz der Hochdruckpumpe niedrig, wenn die Motordrehzahl eine hohe Drehzahl ist oder eine niedrige Drehzahl. Weil der verringerte Anteil der Abgabemenge, der von der niedriger werdenden Abgabeeffizienz herrührt, mit der ersten Rückführungsgröße korrigiert wird, wie in 8 gezeigt, wird der Bereich, der durch den Schwellenwert 1 XPFH und den Schwellenwert 2 XPFL festgelegt wird, festgelegt, um mit größer werdender und kleiner werdender Drehzahl größer zu werden.

Als nächstes werden, wenn der vorbestimmte Bereich basierend auf der Abgabemenge der Hochdruckpumpe geändert wird, der Schwellenwert 1 XPFH und der Schwellenwert 2 XPFL festgelegt, wie beispielsweise in 9 gezeigt.

Die Abgabemenge der Hochdruckpumpe in Bezug auf das Überlaufventilansteuertiming ist nämlich gewöhnlich wie in 11 gezeigt. Hier zeigt 11 das Verfahren, in dem das Überlaufventil geschlossen wird und der Hochdruckkraftstoff von der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 in den Kraftstoffverteiler 12 während der ersten Hälfte der Kraftstoffabgabedauer entnommen wird (erste Hälfte Abgabe, letzte Hälfte Entlastung). In 11 ist, wenn die Hochdruckpumpenabgabemenge groß oder klein ist, die Änderungsmenge der Hochdruckpumpenabgabemenge gering in Bezug auf die Änderungsmenge des ÜberlaufventilAnsteuertimings. Wenn nämlich Schwankungen und Variationen, die von der Abgabemenge stammen, auftreten, wird ihr Einfluss (Schwankungen und Variationen) auf das ÜberlaufventilAnsteuertiming größer. Aus diesem Grund wird der Bereich, der durch den Schwellenwert 1 XPFH und den Schwellenwert 2 XPFL festgelegt wird, festgelegt, um größer zu werden wenn die Abgabemenge der Hochdruckpumpe größer oder kleiner wird.

Als nächstes, wenn der vorbestimmte Bereich basierend auf dem Kraftstoffdruck geändert wird, werden der Schwellenwert 1XPFH und der Schwellenwert 2 XPFL festgelegt, wie in 10 beispielhaft gezeigt.

Die Abgabeeffizienz der Hochdruckpumpe in Bezug auf den Kraftstoffdruck PF ist nämlich gewöhnlich wie in 12 gezeigt.

In 12 wird die Abgabeeffizienz niedriger, wenn der Kraftstoffdruck PF höher wird. Weil der verringerte Anteil der Abgabemenge, der von der niedriger werdenden Abgabeeffizienz herrührt, durch die erste Rückführungsgröße korrigiert wird, wie in 10 gezeigt, wird der Bereich, der durch den Schwellenwert 1 XPFH und den Schwellenwert 2 XPFL festgelegt wird, größer, wenn der Kraftstoffdruck PF höher wird.

Hier können der Schwellenwert 1 XPFH und der Schwellenwert 2 XPFL unter Verwendung der 7 bis 10 als jeweilige Tabellen herangezogen werden oder sie können unter Verwendung von 7 bis 10 als kollektive Zuordnung (Kennlinie) herangezogen werden.

Auch wenn der vorbestimmte Bereich basierend auf zwei oder mehr von der Motordrehzahl, dem Abgabedruck der Hochdruckpumpe und dem Kraftstoffdruck festgelegt wird, kann er aus dem Maximalwert, dem Minimalwert oder einem Zwischenwert zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert des vorbestimmten Bereichs ausgewählt werden, der durch die obigen Bedingungen festgelegt wird. Der Maximalwert kann nämlich ausgewählt werden, um die Beeinträchtigungen oder Schwankungen und Variationen, die von der Abgabemenge der Hochdruckpumpe herstammen, zu unterdrücken. Der Minimalwert kann ausgewählt werden, um Schwankungen und Variationen, die von dem Ansteuertiming des Überlaufventils herstammen, zu unterdrücken, oder ein Wert kann dazwischen gewichtet festgelegt werden.

Auf diese Weise ist gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung durch Ändern des vorbestimmten Bereichs basierend auf mindestens einem von der Motordrehzahl, der Abgabemenge der Hochdruckpumpe und dem Kraftstoffdruck, ein Bestimmen zwischen der ersten Rückführungsgröße und der zweiten Rückführungsgröße ansprechend auf die Fahrbedingung möglich. Als ein Ergebnis kann der Kraftstoffdruck innerhalb der Akkumulationskammer exakt auf einen vorbestimmten Druck gesteuert werden und eine von einer Verschlechterung der Verbrennung der Brennkraftmaschine herrührende Verschlechterung der Fahrbarkeit des Fahrzeugs und Verschlechterung des Abgases können verhindert werden.

Dritte Ausführungsform

In den ersten und zweiten Ausführungsformen kann das Kraftstoffsystem als abnormal bestimmt werden, wenn die zweite Rückführungsgröße von einem im Voraus angenommenen gewöhnlich erreichbaren vorbestimmten Bereich abweicht.

Der Betrieb gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 1 bis 5 und 13 beschrieben.

In 13 wird als erstes im Schritt S1301 bestimmt, ob die zweite Rückführungsgröße größer ist als ein Schwellenwert 3 XPFHF. Wenn hier die zweite Rückführungsgröße größer ist als der Schwellenwert 3 XPFHF (d.h. JA), wird im Schritt 1303bestimmt, dass es einen Fehler im Kraftstoffsystem gibt und eine Fehlersicherung wird im Schritt 1304 ausgeführt.

Wenn die zweite Rückführungsgröße im Schritt 1301 nicht größer ist als der Schwellenwert 3 XPFHF (d.h., NEIN), wird im Schritt S1302 bestimmt, ob die zweite Rückführungsgröße kleiner ist als der Schwellenwert 4 XPFLF. Wenn hier die zweite Rückführungsgröße kleiner ist als der Schwellenwert 4 XPFLF (d.h., JA), wird im Schritt S1303 bestimmt, dass es einen Fehler im Kraftstoffsystem gibt und eine Fehlersicherung wird im Schritt S1304 ausgeführt. Wenn die zweite Rückführungsgröße nicht kleiner ist als der Schwellenwert 4 XPFLF im Schritt S1302, endet die Verarbeitung ohne zu bestimmen, dass es einen Fehler gibt.

Als nächstes wird das Verhalten der zweiten Rückführungsgröße in dem Kraftstoffdrucksteuergerät der Zylindereinspritz-Brennkraftmaschine, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, unter Bezugnahme auf 14 beschrieben.

In 14 wird nämlich, wenn die erste Rückführungsgröße größer ist als der durch den Ausdruck (A) berechnete Wert, eine Größe gleich oder größer als der Schwellenwert 1 XPFH umgesetzt zu der zweiten Rückführungsgröße, und wenn die erste Rückführungsgröße kleiner ist als der des im Ausdruck (B) berechnete Wert, wird eine Größe gleich oder kleiner als der Schwellenwert 2XPFL in die zweite Rückmeldung umgewandelt.

Hier wird in 14 bestimmt, dass es einen Fehler im Kraftstoffsystem an der Stelle gibt, an der die zweite Rückführungsgröße kleiner ist als der Schwellenwert 4 XPFLF, und es wird eine Fehlersicherung während dieser Dauer ausgeführt.

Es wird darauf hingewiesen, dass 14 das Verfahren zeigt, bei dem das Überlaufventil 33 geschlossen ist und der Hochdruckkraftstoff aus der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 18 in dem Kraftstoffverteiler 12 während der ersten Hälfte der Kraftstoffabgabedauer abgegeben wird (erste Hälfte Abgabe, zweite Hälfte Enlastung).

Auf diese Weise kann durch Bestimmen, dass das Kraftstoffsystem abnormal ist und durch Ausführen der Fehlersicherung, wenn die zweite Rückführungsgröße von dem zuvor angenommenen gewöhnlich erzielbaren vorbestimmten Bereich abweicht, vermieden werden, dass der Kraftstoffdruck bedingt durch eine Fehlkorrektur abnormal wird. Demnach kann eine Verschlechterung der Fahrbarkeit des Automobils und eine Verschlechterung des Abgases resultierend aus einer Verschlechterung der Verbrennung der Brennkraftmaschine vermieden werden.

Die in den ersten bis dritten Ausführungsformen beschriebene Hochdruckkraftstoffpumpe war eine, bei der der Ansaugpfad und der Entlastungspfad des Kraftstoffs separat angeordnet waren, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese beschränkt und kann auch auf eine Hochdruckkraftstoffpumpe angewendet werden, bei der der Ansaugpfad und der Entlastungspfad des Kraftstoffs integral angeordnet sind, so dass das Überlaufventil durch eine Kolbenstange (Plunger) geöffnet/geschlossen wird.

Auch ist die vorliegende Erfindung nicht auf den in den ersten bis dritten Ausführungsformen beschriebenen Zylindereinspritzzündkerzenottomotor beschränkt und kann auch auf verschiedene Brennkraftmaschinen wie einen kompressionsgezündeten Dieselmotor angewendet werden.


Anspruch[de]
Brennkraftmaschinen-Kraftstoffdrucksteuergerät, umfassend:

eine Akkumulationskammer (12), die Kraftstoff bei hohem Druck akkumuliert;

eine Kraftstoffdrucksteuervorrichtung (18), die eine Hochdruckkraftstoffpumpe, die Kraftstoff aufnimmt und den Kraftstoff unter Druck in die Akkumulationskammer speist, und ein Überlaufventil (33), das einen Kraftstoffentlastungspfad öffnet/schließt, der zwischen einer Druckerhöhungskammer (32) der Hochdruckkraftstoffpumpe und einer Niederdruckseite kommuniziert, beinhaltet;

einen Injektor (15), der den in der Akkumulationskammer (12) akkumulierten Hochdruckkraftstoff in den Zylinder (11) der Brennkraftmaschine (10) einspritzt;

einen Kraftstoffdrucksensor (19), der als Kraftstoffdruck den Druck des Kraftstoffs in der Akkumulationskammer (12) erfasst; und

eine Steuervorrichtung (30), die eine Steuergröße der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung (18) basierend auf von dem Kraftstoffdrucksensor (19) erfasster Kraftstoffdruckinformation berechnet und die den Druck des dem Injektor (15) zugeführten Kraftstoffs durch Ansteuern des Überlaufventils (33) der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung (18) steuert,

dadurch gekennzeichnet, dass

die von der Steuervorrichtung berechnete Steuergröße (SPL_ ANG)

durch eine erste Rückführungsgröße (QFspl1) entsprechend einer von der Hochdruckpumpe unter Druck in die Akkumulationskammer (12) eingespeisten Kraftstoffmenge, die zumindest durch einen Zielkraftstoffdruck (PFo), einen tatsächlichen Kraftstoffdruck (PF) und obere (XPFH) und untere (XPFL) Schwellenwerte für die Kraftstoffmenge berechnet wird, umgewandelt in eine Größe (PFFB_ANG1) entsprechend einem Ansteuertiming, mit dem das Überlaufventil (33) den Kraftstoffentlastungspfad öffnet oder schließt,

und durch eine zweite Rückführungsgröße (PFFB_LRN), entsprechend einem Austeuertiming, mit dem das Überlaufventil (33) den Kraftstoffentlastungspfad öffnet oder schließt, die zumindest durch den Zielkraftstoffdruck (PFo), einen tatsächlichen Kraftstoffdruck (PF) und die aus der ersten Rückführungsgröße (QFspl1) umgewandelte Größe (PFFB_ANG1) berechnet wird, konfiguriert ist.
Brennkraftmaschinen-Kraftstoffdrucksteuergerät nach Anspruch 1, wobei die von der Steuervorrichtung (30) berechnete Steuergröße nur die erste Rückführungsgröße umfasst, wenn die Steuergröße innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, und sowohl die erste Rückführungsgröße als auch die zweite Rückführungsgröße umfasst, wenn die Steuergröße außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt. Brennkraftmaschinen-Kraftstoffdrucksteuergerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn die erste Rückführungsgröße außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, nur eine vorbestimmte Größe der ersten Rückführungsgröße in die zweite Rückführungsgröße umgewandelt wird. Brennkraftmaschinen-Kraftstoffdrucksteuergerät nach Anspruch 2 oder 3, wobei der vorbestimmte Bereich basierend auf mindestens einem der aus der Motordrehzahl, der Abgabemenge der Hochdruckpumpe und dem Kraftstoffdruck bestehenden Gruppe geändert wird. Brennkraftmaschinen-Kraftstoffdrucksteuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuervorrichtung (30) mindestens einen Integrations-Term einer PID-Regelung mit einem Proportional-Term (P), einem Integrations-Term (I) und einem Differentiations-Term (D) beinhaltet, und die erste Rückführungsgröße und die zweite Rückführungsgröße dem Integrations-Term entsprechende Größen sind. Brennkraftmaschinen-Kraftstoffdrucksteuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuervorrichtung (30) einen batteriegestützten Speicher (40) hat, der immer durch von einer Batterie (39) zugeführte elektrische Energie Daten speichern bzw. aufrechterhalten kann, und wobei zumindest die zweite Rückführungsgröße in dem batteriegestützten Speicher (40) gespeichert ist. Brennkraftmaschinen-Kraftstoffdrucksteuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuervorrichtung (30) eine Abnormalitätsbestimmungsvorrichtung beinhaltet, die bestimmt, ob sich das Kraftstoffsystem in einem abnormalen Zustand befindet, wenn die zweite Rückführungsgröße von einem vorab angenommenen vorbestimmten Bereich abweicht.






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