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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Kraftstoffeinspritzsystem
wie zum Beispiel ein Common-Rail-System
für diese Kraftmaschinen
für Fahrzeuge,
das so ausgelegt ist, dass es Kraftstoffstrahlen mit hohem Druck
in Zylinder der Kraftmaschine durch Kraftstoffeinspritzvorrichtungen
zerstäubt,
und insbesondere auf ein derartiges System, das so ausgelegt ist,
dass es die Zuverlässigkeit
einer Druckreduziercharakteristik gewährleistet, die beim Betreiben
eines Druckreduzierventils genutzt wird, um den Druck in einem Kraftstoffakkumulator
wie zum Beispiel eine Common-Rail zu reduzieren.
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Es
sind Akkumulator-Kraftstoffeinspritzsysteme bekannt, die mit einer
Common-Rail ausgestattet sind, zu der ein Kraftstoff zugeführt wird
und auf einen Solldruck akkumuliert wird, der als eine Funktion
eines Betriebszustands einer Dieselkraftmaschine bestimmt wird.
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Um
das Ansprechverhalten der Kraftstoffeinspritzung zu verbessern oder
eine Kraftstoffzerstäubung
zu verbessern, wurden in den letzten Jahren Akkumulator-Kraftstoffeinspritzsysteme
so ausgelegt, dass sie den Kraftstoff in die Kraftmaschine unter
einem höheren
Druck zerstäuben,
wodurch vermehrt ein Bedarf an einer Verbesserung der Zuverlässigkeit
beim Reduzieren des Drucks in der Common-Rail entstanden ist.
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Die
Japanische Patentoffenlegungsschrift JP-2004-11448 offenbart ein übliches
Akkumulator-Kraftstoffeinspritzsystem, das mit einem Druckreduzierventil
und einer Steuervorrichtung ausgestattet ist, die so arbeitet, dass
sie einen Befehl unter Verwendung einer Druckreduziercharakteristik
berechnet und ihn zu dem Druckreduzierventil abgibt, um den Kraftstoff
aus der Common-Rail zum Reduzieren des Drucks in der Common-Rail
auszulassen. Die Druckreduziercharakteristik stellt eine Wechselwirkung
zwischen der Kraftstoffmenge, die pro Zeiteinheit durch das Druckreduzierventil
auszulassen ist, und dem Druck in der Common-Rail dar. Die Steuervorrichtung
sucht den Wert der Kraftstoffmenge, die durch das Druckreduzierventil
auszulassen ist, und zwar aus der Druckreduziercharakteristik, die
einem gemessenen Wert in der Common-Rail entspricht, und sie berechnet
den Befehl, der zum Erreichen des gesuchten Werts erforderlich ist.
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Üblicherweise
unterscheiden sich Druckreduzierventile durch eine Toleranz der
Kraftstoffmenge, die auszulassen ist, die als Funktionsspezifikation
der Druckreduzierventile spezifiziert sind. Wenn die Steuervorrichtung
die auszulassende Kraftstoffmenge unter Verwendung der Druckreduziercharakteristik
bestimmt und den zu dem Druckreduzierventil abzugebenden Befehl
berechnet, der die Menge erzielt, dann kann dies dementsprechend
zu einem Fehler beim Auslassen des Kraftstoffes aus der Common-Rail um einen gewünschten
Betrag innerhalb einer gewünschten
Zeitperiode aufgrund eines Änderungsfaktors
führen,
wie zum Beispiel das Altern des Druckreduzierventils. Falls zum
Beispiel das Druckreduzierventil verwendet wird, bei dem die Durchsatzrate
des auszulassenden Kraftstoffs kleiner als der Mittelwert eines
Standartbereichs ist, dann kann dies zu einem Mangel der Kraftstoffmenge führen, die
aus der Common-Rail ausgelassen wird, was eine Zerstäubung des
Kraftstoffs aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung bei einem Druck
führt,
der größer als
ein Solldruck ist. Dies kann zu einer Verschlechterung von Emissionen
aus der Kraftmaschine oder zu einer Erzeugung von mechanischen Geräuschen führen. Das
in letzter Zeit angewendete Erhöhen
des Drucks des Kraftstoffs, der in die Kraftmaschine einzuspritzen
ist, fördert
derartige Probleme.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile
des Stands der Technik zu vermeiden.
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Es
gehört
zur Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzsystem
für Brennkraftmaschinen
vorzusehen, das so ausgelegt ist, dass es einen zuverlässigen Betrieb
eines Druckreduzierventils gewährleistet,
das zum Reduzieren des Drucks in einer Common-Rail auf ein Sollniveau
verwendet wird.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftstoffeinspritzsystem
für eine Brennkraftmaschine
vorgesehen, die an Fahrzeugen angebracht werden kann. Das Kraftstoffeinspritzsystem
weist folgendes auf: (a) eine Common-Rail, in der Kraftstoff auf einen Solldruck
zu akkumulieren ist, der als eine Funktion eines Betriebszustandes
einer Brennkraftmaschine bestimmt wird; (b) eine Einspritzvorrichtung,
die zum Einspritzen des Kraftstoffs, der in der Common-Rail akkumuliert
ist, in die Kraftmaschine dient; (c) ein Druckreduzierventil, das
als Reaktion auf ein Befehlssignal zum Auslassen des Kraftstoffes
aus der Common-Rail geöffnet
wird, um ein Ist-Niveau eines Druckes des Kraftstoffes in der Common-Rail
auf Soll-Niveau zu reduzieren; und (d) eine Steuervorrichtung, die
so ausgelegt ist, dass sie einen ausgewählten Modus aus einem Druckreduziermodus
und einem Fehlerkorrekturmodus betreibt. Bei dem Druckreduziermodus
erzeugt die Steuervorrichtung dass Befehlssignal auf der Grundlage
einer Druckreduziercharakteristik, die zum Darstellen einer Beziehung
zwischen einer Kraftstoffmenge, die pro Druckabfalleinheit aus der
Common-Rail durch das Druckreduzierventil auszulassen ist, und einem Druckniveau
in der Common-Rail vorbereitet ist, und sie gibt das Befehlssignal
zu dem Druckreduzierventil ab, um das Ist-Niveau des Drucks in der
Common-Rail mit dem Soll-Niveau in Übereinstimmung zu bringen.
Bei dem Fehlerkorrekturmodus erzeugt die Steuervorrichtung ein Fehlerlernsignal,
das für das
Druckreduzierventil erforderlich ist, um einen vorgegebenen Solldruckabfall
in der Common-Rail zu erreichen, sie gibt das Fehlerlernsignal zu
dem Druckreduzierventil ab, um den Kraftstoff aus der Common-Rail
auszulassen, und sie findet eine Druckabfalldifferenz zwischen einem
Ist-Druckabfall in der Common-Rail, der durch die Tätigkeit
des Druckreduzierventils eingerichtet wird, und dem vorgegebenem
Soll-Druckabfall zum Korrigieren des Befehlssignals, das bei dem
Druckreduziermodus verwendet wird, um so die Druckabfalldifferenz
auszugleichen. Dies gewährleistet
die Genauigkeit beim Steuern des Drucks in der Common-Rail unter
Verwendung des Druckreduzierventils, auch wenn das Druckreduzierventil
gealtert ist.
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Bei
dem bevorzugten Modus der Erfindung wird die Kraftstoffmenge, die
durch das Druckreduzierventil auszulassen ist, die bei der Druckreduziercharakteristik
spezifiziert ist, durch eine Ventilöffnungszeit ausgedrückt, die
eine Zeitperiode ist, die zum Öffnen
des Druckreduzierventils erforderlich ist, um eine Druckabfalleinheit
in der Common-Rail zu erreichen. Das zu dem Druckreduzierventil
abzugebende Befehlssignal wird als eine Funktion der Ventilöffnungszeit
erzeugt.
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In
den Fehlerkorrekturmodus kann eingetreten werden, wenn eine Differenz
zwischen einem Ist-Druckabfall in der Common-Rail, der bei dem Druckreduziermodus
erzeugt wird, und einem geschätzten
Druckabfall größer als
ein vorgegebener Wert ist.
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In
den Fehlerkorrekturmodus kann eingetreten werden, wenn die Kraftmaschine
ruht.
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Die
Druckreduziercharakteristik kann in einem nicht flüchtigen
Speicher gehalten werden, dessen gespeicherte Daten nicht zerstört werden,
wenn die ihm zugeführte
Betriebsleistung abgekappt wird.
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Die
Steuervorrichtung kann einen Korrekturfaktor auf der Grundlage der
Differenz zwischen dem Ist-Druckabfall und dem geschätzten Druckabfall
und einer Verringerung des Korrekturfaktors zum Gebrauch beim Korrigieren
der Druckreduziercharakteristik bestimmen.
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Die
Steuervorrichtung kann einen Bereich begrenzen, in dem die Druckreduziercharakteristik zu
korrigieren ist, und zwar auf der Grundlage eines gemessenen Wertes
des Ist-Druckes in der Common-Rail.
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Die
vorliegende Erfindung wird aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
und aus den beigefügten
Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung ersichtlich, die jedoch die Erfindung nicht auf die
spezifischen Ausführungsbeispiele
beschränken
soll, sondern die nur dem Zwecke der Beschreibung und des Verständnisses dienen.
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In
den Zeichnungen:
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1 zeigt
eine Blockdarstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 zeigt
eine Blockdarstellung eines inneren Aufbaus eines Druckreduzierventils,
das bei dem Kraftstoffeinspritzsystem gemäß der 1 verwendet
wird;
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3(a) zeigt eine graphische Darstellung einer Druckreduziercharakteristik,
die eine Wechselwirkung zwischen einer Ventilöffnungszeit, die zum Öffnen eines
Druckreduzierventils erforderlich ist, um eine Druckabfalleinheit
in einer Common-Rail zu erreichen, und dem Druck in der Common-Rail;
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3(b) zeigt eine graphische Darstellung einer Fehlerkorrekturcharakteristik,
die eine Wechselwirkung zwischen einem Zeitkorrekturfaktor, der die
Zeitlänge
angibt, in der die Ventilöffnungszeit
gemäß der 3(a) zu verlängern
oder zu verkleinern ist, und einem Schätzfehler;
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4 zeigt
ein Flussdiagramm eines Programms zum Korrigieren einer Druckreduziercharakteristik,
das durch das Kraftstoffeinspritzsystem gemäß der 1 auszuführen ist;
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5(a) zeigt ein Zeitdiagramm, das Änderungen
des Drucks in einer Common-Rail zeigt, der durch Druckreduzierventile
erzeugt wird, die unterschiedliche Kraftstoffauslasscharakteristika
haben;
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5(b) zeigt eine Ansicht einer Ventilöffnungsdauer,
die zum Öffnen
der Druckreduzierventile gemäß der 5(a) erforderlich ist, um eine gewünschte Kraftstoffmenge
aus einer Common-Rail auszulassen und
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6 zeigt
ein Flussdiagramm eines Programms zum Korrigieren einer Druckreduziercharakteristik,
das durch ein Kraftstoffeinspritzsystem gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung auszuführen
ist.
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen dieselben Bezugszeichen
sich auf ähnliche Bauteile
in verschiedenen Ansichten beziehen, ist insbesondere in der 1 ein
Kraftstoffeinspritzsystem 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung gezeigt, das mit einer Common-Rail 3 ausgestattet
ist, in der ein Kraftstoff auf einen hohen Druck akkumuliert wird,
der als eine Funktion von Betriebszuständen einer Brennkraftmaschine
ausgewählt
ist und der zum Einspritzen des unter hohem Druck akkumulierten
Kraftstoffs in der Common-Rail 3 in die Kraftmaschine dient.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem 1 ist als ein Akkumulator-Kraftstoffeinspritzsystem
aufgebaut, und es hat außerdem
eine Kraftstoffzuführungspumpe 5, Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 6,
jeweils eine für
einen Zylinder der Kraftmaschine (zur kürzeren Darstellung ist nur
einer gezeigt), ein Druckreduzierventil 7 und einen Mikrocomputer 8.
Die Kraftstoffzuführungspumpe 5 dient zum
Pumpen des Kraftstoffs aus einem Kraftstoffbehälter 4, und sie dient
dazu, den Kraftstoff in der Common-Rail 3 mit Druck zu
beaufschlagen und zuzuführen.
Die Einspritzvorrichtung 6 ist an der Kraftmaschine zum
Zerstäuben
des Kraftstoffs angebracht, der in der Common-Rail 3 akkumuliert
ist, und zwar in einen Zylinder der Kraftmaschine. Das Druckreduzierventil 7 dient
zum Reduzieren des Kraftstoffdrucks innerhalb der Common-Rail 3.
Der Mikrocomputer 8 überwacht
Abgaben von Sensoren, und ergibt ein Befehlssignal zu dem Druckreduzierventil 7 ab.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem 1 hat außerdem eine Druckreduzierventilantriebsvorrichtung 12, eine
Einspritzvorrichtungsantriebsvorrichtung 13 und eine Pumpenantriebsvorrichtung 14.
Die Druckreduzierventilantriebsvorrichtung 12 dient zum
Zuführen eines
Antriebsstroms zu dem Druckreduzierventil 7. Die Einspritzvorrichtungsantriebsvorrichtung 13 dient zum
Zuführen
eines Antriebsstroms oder einer Antriebsspannung zu der Einspritzvorrichtung 6.
Die Pumpenantriebsvorrichtung 14 dient zum Zuführen eines
Antriebsstroms zu der Kraftstoffzuführungspumpe 5.
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Der
Mikrocomputer 8 dient zum Steuern einer Zufuhr des Kraftstoffs
aus der Kraftstoffzuführungspumpe 5 zu
der Common-Rail
3, um so einen Ist-Druck innerhalb der Common-Rail 3 mit
einem Solldruck in Übereinstimmung
zu bringen, und um außerdem
die Einspritzzeitgebung zu steuern, bei der die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 6 die
Zerstäubung
des Kraftstoffs starten soll, und zum Steuern der Einspritzperiode,
in der die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 6 das Zerstäuben des
Kraftstoffs fortsetzen soll, so dass eine Sollkraftstoffmenge, die
Anforderungen des Kraftmaschinenbetriebs erfüllt, in die Kraftmaschine bei
einer gewünschten
Zeit eingespritzt wird.
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Der
Mikrocomputer 8 dient zum Betreiben entweder eines Druckreduziermodus
oder eines Fehlerkorrekturlernmodus. Der Druckreduziermodus soll den
Druck in der Common-Rail 3 durch das Druckreduzierventil 7 auf
ein Soll-Niveau reduzieren, und er wird zum Beispiel dann gestartet,
wenn die Kraftmaschine verzögern
soll. Der Fehlerkorrekturlernmodus soll einen Fehler des Betriebs
des Druckreduzierventils 7 lernen.
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Die
Common-Rail 3 ist mit einem Auslass der Kraftstoffzuführungspumpe 5 durch
einen Hochdruckströmungspfad 15 sowie
mit einem Einlass von jeder Einspritzvorrichtung 6 durch
einen Hochdruckströmungspfad 16 verbunden,
um den mit Druck beaufschlagten Kraftstoff zu der Einspritzvorrichtung 6 zuzuführen. Insbesondere
dient die Common-Rail 3 als ein Akkumulator zum akkumulieren
des Hochdruckkraftstoffs, und sie dient auch als ein Verteiler, um
den Hochdruckkraftstoff zu den Einspritzvorrichtungen 6 zu
verteilen.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem 1 hat außerdem einen Rail-Drucksensor 17,
der an einem Ende der Common-Rail 3 angebracht ist, bei
dem der Druck innerhalb der Common-Rail 3 gemessen wird, um
ein entsprechendes Signal dem Mikrocomputer 8 bereitzustellen.
Der Druck in der Common-Rail 3 wird nachfolgend auch als
sein Raildruck bezeichnet.
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Das
Druckreduzierventil 7 ist an einem Ende der Common-Rail 3 gegenüber dem
Rail-Drucksensor 17 angebracht und dient in einer geöffneten
Position zum Auslassen des Kraftstoffs aus der Common-Rail 3 zu
dem Niedrigdruckströmungspfad 18, um
den Druck in der Common-Rail 3 zu reduzieren. Das Druckreduzierventil 7,
wie es in der 2 klar dargestellt ist, besteht
aus einer Ventilkugel 22, einer Nadel 23, einem
Solenoid 24, einem Stator 25 und einer Feder 26.
Die Feder 26 drückt
die Ventilkugel 22 elastisch durch die Nadel 23,
um eine Fluidverbindung zwischen der Common-Rail 3 und
dem Niedrigdruckströmungspfad 14 jederzeit
zu blockieren. Wenn der Solenoid 24 erregt wird, dann wird
eine magnetische Anziehung durch den Stator 25 erzeugt, die
die Nadel 23 anzieht, um die Ventilkugel 22 in
die geöffnete
Position zu versetzen, um die Fluidverbindung zwischen der Common-Rail 3 und
dem Niedrigdruckströmungspfad 14 einzurichten.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf die 1 führt der
Niedrigdruckströmungspfad 18 zu
dem Niedrigdruckströmungspfad 29,
von dem der Kraftstoff aus der Einspritzvorrichtung 6 ausgelassen
wird. Insbesondere wird der aus der Common-Rail 3 durch den
Niedrigdruckströmungspfad 18 ausgelassene Kraftstoff
zu dem Kraftstoffbehälter 4 zusammen
mit jenem Kraftstoff zurückgeführt, der
aus der Einspritzvorrichtung 6 durch den Niedrigdruckströmungspfad 29 herausströmt.
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Der
Mikrocomputer 8 wird durch einen üblichen Computer implementiert,
der aus einer CPU, einem ROM, der darin Programme und Daten speichert,
einem RAM, einer Speichervorrichtung wie zum Beispiel ein EEPROM
oder ein Sicherungs-RAM, einer Eingabeschaltung und einer Abgabeschaltung
besteht.
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Der
Mikrocomputer 8 und die Druckreduzierventilantriebsvorrichtung 12 dienen
als eine Rail-Drucksteuervorrichtung,
die in dem Druckreduziermodus zum Berechnen eines Befehls dient,
der in der Form des Befehlssignals zu dem Druckreduzierventil 7 auf
der Grundlage einer Druckreduziercharakteristik abzugeben ist, die
eine Wechselwirkung zwischen der durch das Druckreduzierventil 7 pro Druckabfalleinheit
auszulassenden Kraftstoffmenge und dem Druck in der Common-Rail 3 darstellt,
und die eine Öffnungsdauer
steuert, die die Zeitlänge
ist, in der das Druckreduzierventil 7 zu öffnen ist,
um so einen Ist-Druck in der Common-Rail 3 mit einem Soll-Niveau
in Übereinstimmung
zu bringen. Der Mikrocomputer 8 dient außerdem bei
dem Fehlerkorrekturlernmodus zum korrigieren der Druckreduziercharakteristik,
um eine Differenz zwischen einem Ist-Druckabfall in der Common-Rail 3,
der aus den Tätigkeiten
des Druckreduzierventils 7 resultiert, und einem geschätzten Druckabfall
auszugleichen, der unter Verwendung der Druckreduziercharakteristik hergeleitet
wird. Der Ist-Druckabfall und der geschätzte Druckabfall können durch
eine physikalische Größe ausgedrückt werden,
die entweder den Betrag des Drucks oder den Betrag eines Elastizitätskoeffizienten
oder einer Viskosität
des Kraftstoffs aufweist.
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Der
Mikrocomputer 8 speichert darin die Druckreduziercharakteristik,
die eine Wechselwirkung zwischen der Kraftstoffmenge, die durch
das Druckreduzierventil 7 pro Druckabfalleinheit auszulassen
ist, und dem Druck in der Common-Rail 3 darstellt,
und er berechnet den Befehl, der zu dem Druckreduzierventil 7 abzugeben
ist, und zwar auf der Grundlage der Druckreduziercharakteristik.
Zum Beispiel stellt die Druckreduziercharakteristik, wie sie in
der 3(a) gezeigt ist, eine Beziehung
zwischen einer Ventilöffnungszeit,
die die Zeitlänge
ist, die zum Öffnen
des Druckreduzierventils 7 erforderlich ist, um den Druck
in der Common-Rail 3 um ein Einheitsniveau (zum Beispiel 1MPa) zu
reduzieren, und dem Rail-Druck
dar, der der Druck in der Common-Rail 3 ist, bevor das
Druckreduzierventil 7 betätigt wird, um den Kraftstoff
aus der Common-Rail 3 auszulassen. Die Ventilöffnungszeit
ist äquivalent
zu der Kraftstoffmenge, die aus der Common-Rail 3 durch
das Druckreduzierventil 7 pro Druckabfalleinheit ausgelassen
wird.
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Der
Mikrocomputer 8 berechnet eine Ventilöffnungsdauer, die zum Öffnen des
Druckreduzierventils 7 erforderlich ist, um einen Solldruckabfall
in der Common-Rail 3 einzurichten, und zwar durch Lesen
der Druckreduziercharakteristik, und er gibt ein entsprechendes
Befehlssignal zu der Druckreduzierventilantriebsvorrichtung 12 ab.
Die Druckreduzierventilantriebsvorrichtung 12 reagiert
auf das Befehlssignal, um einen Antriebsstrom zum Erregen des Solenoiden 24 abzugeben,
wodurch die Ventilkugel 22 in der Ventilöffnungsdauer
geöffnet
wird.
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Der
Mikrocomputer 8 speichert außerdem darin eine Fehlerkorrekturcharakteristik,
die eine Wechselwirkung zwischen einem Korrekturfaktor zum Korrigieren
der Kraftstoffmenge, die aus der Common-Rail 3 durch das
Druckreduzierventil 7 pro Druckabfalleinheit ausgelassen
wird (das heißt
die Ventilöffnungszeit),
und einem Absolutwert einer Differenz zwischen einem Ist-Druckabfall
in der Common-Rail 3 und einem geschätzten Druckabfall darstellt
(was nachfolgend auch als ein Schätzfehler bezeichnet wird),
und er dient zum Korrigieren der Druckreduziercharakteristik unter
Verwendung der Fehlerkorrekturcharakteristik. Zum Beispiel stellt
die Fehlerkorrekturcharakteristik, wie sie in der 3(b) gezeigt ist, eine Wechselwirkung zwischen
einem Zeitkorrekturfaktor, der die Zeitlänge angibt, in der die Ventilöffnungszeit
zu verlängern
oder zu verkürzen ist,
und dem Schätzfehler
dar. Wenn zum Beispiel bestimmt wird, dass ein Ist-Druckabfall in
der Common-Rail 3 niedriger als ein geschätzter Druckabfall ist,
und falls es erforderlich ist, die Druckreduziercharakteristik zu
korrigieren, dann korrigiert der Mikrocomputer 8 die Druckreduziercharakteristik
durch Verlängern
der Ventilöffnungszeit
um die Zeitlänge entsprechend
dem geschätzten
Fehler.
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Die
vorstehend beschriebenen Korrektur wird dann durchgeführt, wenn
ein Fehler oder eine Differenz zwischen einem Soll-Niveau, auf das
der Druck in der Common-Rail 3 zu verringern ist, und einem
tatsächlich
verringerten Niveau, das bei dem Druckreduziermodus gemessen wird,
zum Beispiel wenn die Kraftmaschine stärker als ein vorgegebener Wert
verzögert
wird, oder wenn bestimmt werden kann, dass kein Kraftstoff durch
die Einspritzvorrichtung 6 zerstäubt werden soll, zum Beispiel
während des
Aus-Zustandes des Zündschalters
der Kraftmaschine, und das Kraftmaschineneinspritzsystem 1 arbeitet
korrekt.
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Die
Druckreduziercharakteristik wird in einem nicht flüchtigen
Speicher wie zum Beispiel ein EEPROM gehalten, der in dem Mikrocomputer 8 eingebaut
ist, der seine Informationen nicht verliert, während die Stromversorgung abgeschaltet
wird.
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Die 4 zeigt
ein Flussdiagramm von logischen Schritten oder ein Programm, das
durch den Mikrocomputer 8 auszuführen ist, um einen Fehler des
Betriebs des Druckreduzierventils 7 auszugleichen.
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Nach
dem Start des Programms schreitet die Routine zu einem Schritt 1,
bei dem bestimmt wird, ob der Fehlerkorrekturlernmodus gestartet
ist oder nicht, dass heißt
ob Fehlerkorrekturlernanforderungen erfüllt sind oder nicht. Zum Beispiel
sind die Fehlerkorrekturlernanforderungen Zustände, wie zum Beispiel eine
Differenz zwischen einem Soll-Niveau, auf das der Druck in der Common-Rail 3 zu
verringern ist, und einem tatsächlich
verringerten Niveau, das bei dem Druckreduziermodus gemessen wird, zum
Beispiel wenn die Kraftmaschine stärker als ein vorgegebener Wert
verzögert
wird, dass das Kraftstoffeinspritzsystem 1 in einem ausgeschalteten
Einspritzmodus ist, bei dem die Einspritzvorrichtung 6 in der
Aus-Position ist, um keinen Kraftstoff in die Kraftmaschine einzuspritzen,
zum Beispiel wenn der Zündschalter
der Kraftmaschine in der Aus-Position ist, und dass das Kraftstoffeinspritzsystem
in einem Zustand ist, der zum Lernen eines Fehlers beim Betrieb
des Druckreduzierventils 7 geeignet ist. Die Bestimmung,
ob der letzte Zustand vorgefunden wird oder nicht, kann dadurch
erhalten werden, dass überprüft wird,
ob der Rail-Drucksensor 17 und die Kraftstoffzuführungspumpe 5 normal
arbeiten, und/oder ob die Temperatur des Kraftstoffs größer als
ein vorgegebenes Niveau ist oder nicht.
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Falls
eine Antwort NEIN erhalten wird, was bedeutet, dass die Fehlerkorrekturlernanforderungen nicht
erfüllt
sind, dann wird die Routine beendet. Falls alternativ eine Antwort
JA erhalten wird, dann schreitet die Routine zu einem Schritt 2,
bei dem ein Ist-Druckniveau in der Common-Rail 3 als ein
anfänglicher
Rail-Druck gemessen
wird. Insbesondere überwacht
der Mikrocomputer 8 eine Abgabe von dem Rail-Drucksensor 17,
und er bestimmt diesen als den anfänglichen Rail-Druck.
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Die
Routine schreitet zu einem Schritt 3, bei dem der Mikrocomputer 8 ein
Korrekturlernsignal durch die Druckreduzierventilantriebsvorrichtung 12 abgibt,
um das Druckreduzierventil für
eine ausgewählte
Zeitperiode (zum Beispiel 200 ms) zu betätigen oder zu öffnen, um
den Kraftstoff aus der Common-Rail 3 auszulassen.
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Die
Routine schreitet zu einem Schritt 4, bei dem bestimmt wird, ob
die Ventilöffnungsdauer
des Druckreduzierventils 7, wie sie bei dem Schritt 3 ausgewählt wurde,
verstrichen ist oder nicht, das heißt ob das Druckreduzierventil 7 in
der ausgewählten Zeitperiode
geöffnet
wurde oder nicht.
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Falls
eine Antwort JA erhalten wird, dann schreitet die Routine zu einem
Schritt 5, bei dem ein Ist-Niveau des Drucks in der Common-Rail 3 als
ein endgültiger
Rail-Druck gemessen wird. Insbesondere überwacht der Mikrocomputer 8 eine
Abgabe von dem Rail-Drucksensor 17, und er bestimmt diesen als
den endgültigen
Rail-Druck.
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Die
Routine schreitet zu einem Schritt 6, bei dem eine Differenz zwischen
dem anfänglichen Rail-Druck,
der bei dem Schritt 2 hergeleitet wird, und dem endgültigen Rail-Druck,
der bei dem Schritt 5 hergeleitet wird, das heißt ein Abfall des Ist-Drucks
in der Common-Rail 3, der aus der Tätigkeit des Druckreduzierventils 7 resultiert,
als ein Ist-Rail-Druckabfall bestimmt wird.
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Die
Routine schreitet zu einem Schritt 7, bei dem ein Druckabfall in
der Common-Rail 3, der so geschätzt werden kann, dass er nach
dem Öffnen des
Druckreduzierventils 7 bei dem Schritt 3 auftreten würde, berechnet
wird. Insbesondere wird ein Druckabfall in der Common-Rail 3 dadurch
berechnet, dass er unter Verwendung der Druckreduziercharakteristik
gemäß der 3(a) gelesen wird, und zwar auf der Grundlage
des anfänglichen Rail-Drucks,
der bei dem Schritt 2 hergeleitet wird, und der Ventilöffnungsdauer
des Druckreduzierventils 7, die bei dem Schritt 3 ausgewählt wird,
und dass er als ein geschätzter
Rail-Druckabfall
bestimmt wird. Ein derartiger Druckabfall kann alternativ mathematisch
berechnet werden, ohne dass die Druckreduziercharakteristik gemäß der 3(a) verwendet wird.
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Die
Routine schreitet zu einem Schritt 8, bei dem eine Differenz zwischen
dem Ist-Rail-Druckabfall, der bei dem Schritt 6 bestimmt wird, und
dem geschätzten
Druckabfall berechnet wird, der bei dem Schritt 7 bestimmt wird.
Ein Absolutwert einer derartigen Differenz wird als der Schätzfehler
bestimmt.
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Die
Routine schreitet zu einem Schritt 9, bei dem die Zeit (das heißt der Wert
der Ventilöffnungszeit
des Druckreduzierventils 7) berechnet wird, die zum Ausgleichen
des Schätzfehlers
erforderlich ist. Insbesondere wird der Wert des Zeitkorrekturfaktors entsprechend
dem Schätzfehler
aus dem Kennfeld gemäß der 3(b) herausgefunden.
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Die
Routine schreitet zu einem Schritt 10, bei dem der Wert des Zeitkorrekturfaktors,
der bei dem Schritt 8 hergeleitet wird, durch eine vorgegebene Verstärkung multipliziert
wird, um ihn zu verringern. Unter Verwendung dieses Werts wird die
Druckreduziercharakteristik so korrigiert, dass sie zu dem Druckreduzierventil 7 passt.
Der Mikrocomputer 8 kann alternativ einen Versatz des Werts
der Ventilöffnungsdauer
berechnen, der bei dem Druckreduziermodus als eine Funktion des
verringerten Werts des Zeitkorrekturfaktors ausgewählt wird,
ohne dass die Druckreduziercharakteristik gemäß der 3(a) korrigiert
wird, und er bestimmt einen korrekten Wert der Ventilöffnungsdauer,
der den Versatz zur Verwendung beim Öffnen des Druckreduzierventils 7 ausgleicht,
und zwar tatsächlich
während
des Druckreduziermodus.
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Bei
dem Schritt 3 kann der Mikrocomputer 8 alternativ einen
Solldruckabfall in der Common-Rail 3 bestimmen, einen Wert
der Ventilöffnungsdauer
herausfinden, der die Zeitlänge
ist, die zum Öffnen
des Druckreduzierventils 7 erforderlich ist, um den Solldruckabfall
zu erreichen, und zwar mathematisch oder unter Verwendung der Druckreduziercharakteristik
gemäß der 3(a) und das Korrekturlernsignal abgeben, das
dem Druckreduzierventil 7 das Öffnen in der Ventilöffnungsdauer
befiehlt. In diesem Fall wird der Schritt 7 weggelassen. Eine Differenz zwischen
dem Ist-Rail-Druckabfall,
der bei dem Schritt 6 bestimmt wird, und dem Soll-Druckabfall wird
bei dem Schritt 8 als der Schätzfehler
bestimmt.
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Der
Betrieb des Kraftstoffeinspritzsystems 1 wird nachfolgend
unter Bezugnahme auf die 5(a) und 5(b) als Beispiel beschrieben.
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Eine
Linie a in der 5(a) gibt den Fall an, bei dem
die Durchsatzrate des durch das Druckreduzierventil 7 ausgelassenen
Kraftstoffs kleiner ist als der Mittelwert eines Standartbereichs.
Eine Linie b gibt den Fall an, bei dem die Durchsatzrate des durch das
Druckreduzierventil 7 ausgelassenen Kraftstoffs an der
Mitte des Standartbereichs liegt. Wenn der Druck in der Common-Rail 3 von
einem Ist-Druck P1 auf einen Soll-Druck P2 verringert wird, dann
würde der
erst genannte Fall viel mehr Zeit als der letztgenannte Fall in
Anspruch nehmen. Falls das Kraftstoffeinspritzsystem 1 das
Druckreduzierventil 7 öffnet, um
den Druck in der Common-Rail 3 von dem Druck P1 auf den
Solldruck P2 unter Verwendung der Druckreduziercharakteristik gemäß der 3(a) zu verringern, die zu dem Druckreduzierventil 7 passt, bei
dem die Durchsatzrate des ausgelassenen Kraftstoffs an der Mitte
des Standartbereichs liegt, wird daher bewirkt, dass der Druck in
der Common-Rail 3 an dem Ende des Druckreduzierprozesses
zu einem Zwischendruck P2' größer als
der Solldruck P2 ist, wodurch der Kraftstoff durch die Einspritzvorrichtung 6 mit
einem höheren
Druck als ein Solldruck zerstäubt
wird.
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Der
Mikrocomputer 2 dient daher zum Bestimmen einer Differenz
(die als ein Ventilöffnungsdauerfehler
bezeichnet wird) zwischen der Zeit, die für einen Druckabfall in der
Common-Rail 3 von dem Druck P1 zu dem Soll-Druck P2 entlang
der Linie a erforderlich ist und der Zeit, die dafür entlang
der Linie b erforderlich ist, das heißt eine Differenz zwischen
einem Ist-Druckabfall in der Common-Rail 3 (das heißt P1 – P2') und einen Solldruckabfall
(das heißt
P1 – P2),
um den Zeitkorrekturfaktor unter Verwendung der Korrekturcharakteristik
herauszufinden, die in der 3(b) dargestellt
ist, und er korrigiert die Druckreduziercharakteristik unter Verwendung
des Zeitkorrekturfaktors. Wie dies in der 5(b) klar
gezeigt ist, korrigiert der Mikrocomputer 2 insbesondere die
Druckreduziercharakteristik so, dass die Summe des Ventilöffnungsdauerfehlers
und der Ventilöffnungsdauer,
die bei dem Fall gemäß der Linie
b hergeleitet wird, gleich der Ventilöffnungsdauer sein kann, die
im Falle der Linie a erforderlich ist. Dies ermöglicht dem Druckreduzierventil 7,
den Druck in der Common-Rail 3 auf den Solldruck P2 zu
reduzieren, auch wenn das Druckreduzierventil 7 eine Charakteristik
hat, bei der die Durchsatzrate des aus der Common-Rail 3 ausgelassenen
Kraftstoffs kleiner als die Mitte des Standartbereichs ist.
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Wie
dies aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, dienen bei
dem Druckreduziermodus der Mikrocomputer 8 und die Druckreduzierventilantriebsvorrichtung 12 als
eine Rail-Drucksteuervorrichtung,
die zum Lesen der Druckreduziercharakteristik dient, die die Wechselwirkung
zwischen der Ventilöffnungszeit
und dem Druck in der Common-Rail 3 darstellt, um einen
Sollwert der Ventilöffnungsdauer
zu berechnen, in der das Druckreduzierventil 7 geöffnet werden
soll, um einen Ist-Druck in der Common-Rail 3 mit einem
Soll-Druck in Übereinstimmung
zu bringen. Wenn der Fehlerkorrekturlernmodus gestartet wird, dann
dient der Mikrocomputer 8 zum Korrigieren der Druckreduziercharakteristik, um
so eine Differenz zwischen einem Ist-Druckabfall in der Common-Rail 3,
der aus den Tätigkeiten
des Druckreduzierventils 7 resultiert, und einem Druckabfall
auszugleichen, der aus der Druckreduziercharakteristik geschätzt wird
oder der mathematisch berechnet wird. Dies aktualisiert das Befehlssignal
an die Charakteristika des Druckreduzierventils 7 in korrekter
Weise oder passt ihn daran an, um somit einen Fehler beim Steuern
des Drucks in der Common-Rail 3 zu beseitigen.
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Die
Korrektur der Druckreduziercharakteristika, wie sie vorstehend beschrieben
sind, kann dann durchgeführt
werden, wenn der Fehler zwischen einem Soll-Niveau des Drucks in
der Common-Rail 3 und
einem Ist-Niveau davon, das bei dem Druckreduziermodus gemessen
wird, größer als
der im Voraus ausgewählte
Schwellwert ist. Insbesondere wird eine derartige Korrektur nur
dann durchgeführt,
wenn herausgefunden wurde, dass ein Fehler des Betriebs des Druckreduzierventils 7 auftreten
muss, und zwar zum Beispiel durch Alterung oder durch individuelle Abweichungen
der Druckreduzierventil 7, das heißt dass eine Differenz zwischen
einem Solldruckabfall in der Common-Rail 3 und einem Ist-Druckabfall
in der Common-Rail 3 auftritt, wodurch die Wahrscheinlichkeit
zum Korrigieren der Druckreduziercharakteristik hinsichtlich des
Fehlers minimiert wird und wobei außerdem die Anzahl verringert
wird, mit der die Druckreduziercharakteristik korrigiert wird, was
zu einer Verringerung der Arbeitslast des Mikrocomputers 8 führt.
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Die
Korrektur der Druckreduziercharakteristik wird dann durchgeführt, wenn
der Zündschalter der
Kraftmaschine in der Aus-Position ist. Wenn der Zündschalter
in der Aus-Position ist, dann wird die Einspritzvorrichtung 6 üblicherweise
nicht betätigt. Es
ist somit möglich,
einen Druckabfall in der Common-Rail 3 aufgrund
eines Austretens des Kraftstoffs daraus, zum Beispiel aus der Einspritzvorrichtung 6 zu
erfassen, wodurch es möglich
wird, einen derartigen Druckabfall bei der Korrektur der Druckreduziercharakteristik
wieder zu geben, um die Genauigkeit beim Steuern des Drucks in der
Common-Rail 3 zu verbessern.
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Die
Druckreduziercharakteristik wird in dem nicht flüchtigen Speicher gespeichert,
der seine Informationen nicht verliert, während seine Stromzufuhr ausgeschaltet
wird. Üblicherweise
tritt jene Situation nicht häufig
auf, bei der die Druckreduziercharakteristik korrigiert werden müssen, zum
Beispiel wenn der Fehler zwischen einem Soll-Niveau des Drucks in der
Common-Rail 3 und seinem Ist-Niveau, das bei dem Druckreduziermodus
gemessen wird, größer als der
im Voraus ausgewählte
Schwellwert ist, was zu einem erhöhten Bedarf an einer Korrektur
der Druckreduziercharakteristik führt. Es ist somit ratsam, dass
die Druckreduziercharakteristik in dem nicht flüchtigen Speicher gespeichert
wird.
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Falls
die Druckreduziercharakteristik einmal stark geändert wird, dann kann dies
zu einem Fehler bei einer derartigen Korrektur führen. Um dieses zu minimieren,
multipliziert der Mikrocomputer 2 den Zeitkorrekturfaktor
mit einer ausgewählten
Verstärkung,
um ihn zu verringern, und er verwendet ihn zum Korrigieren der Druckreduziercharakteristik.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem 1 des zweiten Ausführungsbeispiels
wird nachfolgend beschrieben, das so ausgelegt ist, dass es einen
Bereich begrenzt, in dem die Druckreduziercharakteristik gemäß der 3(a) korrigiert werden soll, und zwar auf der Grundlage
eines anfänglichen
Druckniveaus in der Common-Rail 3, das gemessen wird, bevor
das Druckreduzierventil 7 bei dem Fehlerkorrekturlernmodus
betätigt
wird.
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Die 6 zeigt
ein Flussdiagramm eines Programms zum Korrigieren der Druckreduziercharakteristik,
das durch den Mikrocomputer 8 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
auszuführen
ist. Schritte 11 bis 19 und ein Schritt 21 sind hinsichtlich des Betriebs
jeweils identisch mit Schritten 1 bis 10 in der 4,
und deren detaillierte Beschreibung wird hierbei weggelassen.
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Nachdem
der Zeitkorrekturfaktor bei dem Schritt 19 bestimmt wurde, schreitet
die Routine zu einem Schritt 20, bei dem ein Korrekturbereich, in dem
der Rail-Druck bei der Druckreduziercharakteristik korrigiert werden
soll, auf der Grundlage des anfänglichen
Rail-Drucks begrenzt wird, der bei dem Schritt 12 hergeleitet wird.
Zum Beispiel kann eine derartige Begrenzung entweder dadurch erreicht werden,
dass ein Gesamtbereich des Rail-Drucks in eine ausgewählte Anzahl
an Einheiten zerteilt wird, dass eine der Einheiten gesucht wird,
in der der anfängliche
Rail-Druck abfällt,
und dass dieser als der Korrekturbereich bestimmt wird, oder das
ein Bereich des anfänglichen
Rail-Drucks plus und minus eines ausgewählten Werts als der Korrekturbereich
definiert wird.
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Die
Druckreduziercharakteristik kann alternativ insgesamt korrigiert
werden, nachdem der Wert des Zeitkorrekturfaktors, der in einer
der Bereichseinheiten hergeleitet wird, wie zum Beispiel ein Niedrigdruckbereich,
beim Steuern des Drucks in der Common-Rail 3 in jeder der
anderen Bereichseinheiten tatsächlich
verwendet wird, und es wird herausgefunden, dass der Wert des Zeitkorrekturfaktors
in all den anderen Bereichseinheiten korrekt verwendet werden kann.
Dies verbessert die Zuverlässigkeit
bei der Verwendung der Druckreduziercharakteristik.
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Das
Druckreduzierventil 7 ist so ausgelegt, dass es zwischen
einer Ein- und Aus-Position geschaltet wird, und es wird bei dem
ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel
verwendet, aber statt dessen kann ein anders geartetes Druckreduzierventil
verwendet werden, dass so ausgelegt ist, dass es die Ventilöffnung als
eine Funktion einer Pulsdauer eines Steuerpulssignals variabel steuern
kann, das zu ihm eingegeben wird. In diesem Fall kann die Ventilöffnung als
ein zusätzlicher
Parameter bei der Druckreduziercharakteristik verwendet werden.
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Der
Mikrocomputer 8 kann den Antriebsstrom direkt zu dem Druckreduzierventil 7 von
einer Leistungsquelle zuführen,
um den Solenoid 24 ohne Verwendung der Druckreduzierventilantriebsvorrichtung 12 zu
erregen.
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Der
Mikrocomputer 8 bestimmt bei dem Schritt 6 oder 16 eine
Differenz zwischen dem Druck in der Common-Rail, der durch den Rail-Drucksensor 17 gemessen
wird, und dem Druck, der nach Verstreichen der vorbestimmten Zeitperiode
gemessen wird und zwar als den Ist-Druckabfall, aber er kann alternativ
die Zeitperiode messen, die zum Verringern des Drucks in der Common-Rail 3 um einen vorgegebenen
Betrag erforderlich ist, und den Ist-Druckabfall als eine Funktion
der gemessenen Zeit bestimmen.
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Während die
vorliegende Erfindung hinsichtlich der bevorzugten Ausführungsbeispiele
offenbart ist, um ihr Verständnis
zu erleichtern, so ist offensichtlich, dass die Erfindung in vielen
anderen Formen ausgeführt
werden kann, ohne dass der Umfang der Erfindung verlassen wird.
Daher soll die Erfindung alle möglichen
Ausführungsbeispiele
und Abwandlungen der gezeigten Ausführungsbeispiele beinhalten,
die ausgeführt
werden können,
ohne dass der Umfang der Erfindung verlassen wird, der durch die
beigefügten
Ansprüche
definiert ist.
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Ein
Kraftstoffeinspritzsystem für
eine Dieselbrennkraftmaschine ist mit einem Druckreduzierventil ausgestattet,
das zum Reduzieren des Drucks in einer Common-Rail dient, in der
der Kraftstoff mit einem ausgewählten
Druck akkumuliert wird. Das System hat eine Steuervorrichtung, die
zum Berechnen eines Befehls dient, der zu dem Druckreduzierventil abzugeben
ist, und zwar auf der Grundlage einer in einem Speicher gespeicherten
Druckreduziercharakteristik. Die Steuervorrichtung dient außerdem zum Korrigieren
der Druckreduziercharakteristik, um so eine Differenz zwischen einem
Ist-Druckabfall in der Common-Rail,
der durch das Druckreduzierventil eingerichtet wird, und einem geschätzten Druckabfall auszugleichen.
Dies aktualisiert die Druckreduziercharakteristik an das Druckreduzierventil
oder passt sie daran an, dass bei dem System verwendet wird.