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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung basiert auf und nimmt hiermit durch Bezugnahme auf die am 22. Oktober 2013 eingereichte erste japanische Patentanmeldung
JP 2013-219221 auf.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Anmeldung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpensteuervorrichtung für eine Anwendung auf ein Kraftstoffzufuhrsystem einer Verbrennungskraftmaschine (nachstehend einfach als eine Maschine bezeichnet), wobei ein unter Druck in einer Common-Rail zu speichernder Kraftstoff von einer Kraftstoffpumpe zugeführt wird, und von der Common-Rail zu entsprechenden Kraftstoffinjektoren der Maschinenzylinder zugeführt wird.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Mit einem solchen Kraftstoffzufuhrsystem treibt die Kraftstoffzufuhrpumpe (Hochdruckkraftstoffpumpe) wiederholend eine gesteuerte Kraftstoffmenge (nachstehend als eine Pumpenmenge bezeichnet) in die Common-Rail. Arten von Steuervorrichtungen für ein solches Kraftstoffzufuhrsystem sind bekannt, wobei der Kraftstoffdruck innerhalb der Common-Rail (nachstehend als Common-Rail-Druck bezeichnet) bei einem Solldruckwert durch Regelung der Pumpenmenge basierend auf dem Unterschied zwischen dem Common-Rail-Druck und dem Solldruckwert gehalten wird.
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Allerdings kann mit einer solchen Art von Steuervorrichtung, wenn der Solldruckwert aufgrund einer Veränderung der Fahrbedingungen der Maschine verändert wird, der Common-Rail-Druck den Solldruckwert überschreiten oder eine Nachverfolgung kann auftreten.
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Um dies zu vermeiden, ist eine Technik bekannt, wobei anstelle des Ausführens der Regelung der von der Kraftstoffzufuhrpumpe basierend auf dem Unterschied zwischen dem Common-Rail-Druck und dem Solldruckwert zugeführten Pumpenmenge Werte einer notwendigen Zufuhrmenge (Menge eines Kraftstoffs, der erforderlich ist, um von der Kraftstoffzufuhrpumpe zum Einstellen des Common-Rail-Drucks auf den Solldruckwert zuzuführen bzw. zu liefern) wiederholend bestimmt werden. Eine Regelung des von der Kraftstoffzufuhrpumpe zugeführten Kraftstoffs wird basierend auf dem Unterschied zwischen jeder Bedarfszufuhrmenge und einer entsprechenden Menge eines Kraftstoffs ausgeführt, die tatsächlich von der Kraftstoffzufuhrpumpe in die Common-Rail strömt.
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Jeder Bedarfszufuhrmengenwert wird mit einer Kraftstoffverbrauchsmenge (geschätzte Menge eines durch einen Kraftstoffinjektor beim Ausführen einer Einspritzung verbrauchten Kraftstoffs) als Parameter berechnet. Jede Kraftstoffverbrauchsmenge wird mit einer entsprechenden Befehlseinspritzmenge als Parameter berechnet, wobei eine Befehlseinspritzmenge die Menge eines Kraftstoffs ist, die bestimmt wird (z. B. durch die Maschinen-ECU), um zu einem Einspritzzeitpunkt eingespritzt zu werden.
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Allerdings kann, falls ein Fehler eines Kraftstoffinjektors auftritt, anschließend jede Menge eines von dem Kraftstoffinjektor gelieferten Kraftstoffs im Wesentlichen kleiner als eine entsprechende Befehlseinspritzmenge oder null sein. Falls jeder Wert einer Bedarfszufuhrmenge basierend auf einer entsprechenden geschätzten Kraftstoffverbrauchsmenge geschätzt wird, werden anschließend die Bedarfszufuhrmengenwerte übermäßig groß. Dadurch wird die genaue Regelung der Mengen des zu der Common-Rail von der Kraftstoffzufuhrmenge gelieferten Kraftstoffs nicht möglich.
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Ein in der japanischen Patentoffenlegung
JP 2000-110612 (nachstehend als Referenz 1 bezeichnet) beschriebenes Kraftstoffzufuhrsteuersystem ist für die vorliegende Erfindung relevant, obwohl sie nicht spezifisch auf das vorstehende Problem gerichtet ist, dass aus dem Kraftstoffinjektorfehler resultiert. Referenz 1 betrifft eine Kraftstoffinjektorart einer Maschine und ein Kraftstoffzufuhrpumpensteuersystem, das selektiv in einem Halbzylindermodus, in dem Kraftstoffeinspritzungen durch lediglich der Hälfte der Kraftstoffinjektoren der Maschine ausgeführt werden, und einem Gesamtzylindermodus, in dem die Kraftstoffeinspritzungen durch alle Kraftstoffinjektoren ausgeführt werden, betreibbar ist.
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Für jeden Einspritzzeitpunkt eines Zylinders wird entschieden, ob die Maschine aktuell in dem Gesamtzylindermodus oder dem Halbzylindermodus betrieben wird. Falls sie in dem Gesamtzylindermodus ist, wird die Kraftstoffeinspritzmenge für den Einspritzzeitpunkt basierend auf der entsprechenden Befehlseinspritzmenge geschätzt. Allerdings wird, falls beurteilt wird, dass die Maschine aktuell in dem Halbzylindermodus betrieben wird, die Kraftstoffverbrauchsmenge als Hälfte der Befehlseinspritzmenge eingestellt. Die resultierende Kraftstoffmenge, die von der Kraftstoffzufuhrpumpe (d. h. basierend auf der Kraftstoffverbrauchsmenge bestimmt) betrieben wird, wird dadurch um die Hälfte im Vergleich mit dem Fall des Gesamtzylinderbetriebs reduziert. Das bedeutet, dass jede geschätzte Krafteinspritzmenge proportional zu dem Verhältnis der Anzahl der funktionierenden Injektoren, wenn sie in dem Halbzylindermodus betrieben wird, und der Anzahl der funktionierenden Injektoren reduziert, wenn sie in dem Gesamtzylindermodus betrieben wird, reduziert wird.
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Während eine angenommene Beziehung zwischen einer Gesamtmenge eines durch alle Kraftstoffinjektoren der Maschine eingespritzten Kraftstoffs und einer entsprechenden Gesamtmenge eines Kraftstoffs, der erforderlich ist, um zu der Common-Rail zum Aufrechterhalten des Common-Rail-Drucks auf einen Solldruckwert zugeführt zu werden, gültig sein kann, ist sie nicht notwendigerweise zum Bestimmen der Beziehung zwischen jeder Kraftstoffverbrauchsmenge eines individuellen Injektors und der entsprechenden Menge eines Kraftstoffs, der erforderlich ist, um ihn in die Common-Rail zu liefern, zum Beibehalten des Common-Rail-Drucks auf dem Solldruckwert, geeignet. Dadurch kann es nicht möglich sein, den Common-Rail-Druck auf dem Solldruckwert beizubehalten, wenn das in der Referenz 1 vorgeschlagene Verfahren auf das Problem des möglichen Fehlers eines Kraftstoffinjektors einer Maschine angewandt wird.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es wird dadurch gewünscht, das vorstehende Problem zum Vorsehen einer Pumpensteuervorrichtung für ein Kraftstoffzufuhrsystem einer Verbrennungskraftmaschine mit in entsprechenden Maschinenzylindern installierten Kraftstoffinjektoren, die Kraftstoff von einer Common-Rail empfangen, der von einer Common-Rail zugeführt wird, zu lösen, wobei der Common-Rail-Druck korrekt auf einen Solldruckwert gesteuert wird, ungeachtet ob ein Fehler eines Kraftstoffinjektors aufgetreten ist oder nicht.
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Eine solche Pumpensteuervorrichtung umfasst eine Einspritzzustandserfassungseinrichtung, eine Verbrauchsmengenbestimmungseinrichtung, eine Bedarfszufuhrmengenbestimmungseinrichtung, eine Ist-Zufuhrmengenerfassungseinrichtung, eine Rückkopplungs- bzw. Regelungseinrichtung, eine Befehlszufuhrmengenbestimmungseinrichtung und eine Pumpensteuereinrichtung.
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Vor jedem Einspritzzeitpunkt jedes Kraftstoffinjektors berechnet die Verbrauchsmengenbestimmungseinrichtung eine Kraftstoffeinspritzmenge und eine Kompensationsmengenbestimmungseinrichtung berechnet eine Druckkompensationsmenge. Die Kraftstoffkompensationsmenge ist die geschätzte Menge des Kraftstoffs, der durch die Einspritzung konsumiert wird. Die Druckkompensationsmenge ist eine Menge eines geschätzten Kraftstoffs, der erforderlich wäre (zu dem aktuellen Zeitpunkt), um die Common-Rail zum Einstellen des Common-Rail-Drucks auf einen Solldruckwert zuzuführen. Die Druckkompensationsmenge wird basierend auf dem Unterschied zwischen dem Common-Rail-Druck und dem Solldruckwert zu dem Zeitpunkt berechnet.
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Die Bedarfszufuhrmengenbestimmungseinrichtung bestimmt vor jeder Kraftstoffeinspritzung eine Bedarfszufuhrmenge basierend auf der Gesamtmenge en der Kraftstoffverbrauchsmenge und der Druckkompensationsmenge. Dies ist eine Kraftstoffmenge, die als erforderlich geschätzt wird, um in die Common-Rail von der Kraftstoffzufuhrpumpe beim Abschluss der Kraftstoffeinspritzung zum Wiederherstellen des Common-Rail-Drucks auf den Solldruckwert anzutreiben.
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Die Ist-Zufuhrmengenerfassungseinrichtung erfasst eine Ist-Zufuhrmenge für jeden Einspritzzeitpunkt. Dies ist eine erfasste Menge eines Kraftstoffs, der tatsächlich in die Common-Rail durch die Kraftstoffpumpe im Anschluss an eine Einspritzung getrieben wird. Die Rückkopplungs- bzw. Regelungseinrichtung berechnet eine Rückkopplungs- bzw. Regelungsmenge, die eine Kraftstoffmenge ist, die basierend auf dem Unterschied zwischen den Werten einer Bedarfszufuhrmenge und einer Ist-Zufuhrmenge berechnet wird, die für den vorangegangenen Einspritzzeitpunkt des betreffenden Kraftstoffinjektors erhalten werden.
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Die Befehlszufuhrmengenbestimmungseinrichtung bestimmt eine Befehlszufuhrmenge vor jedem Einspritzzeitpunkt als die Summe der Bedarfszufuhrmenge und der Rückkopplungs- bzw. Regelungsmenge. Die Pumpensteuereinrichtung steuert die Kraftstoffzufuhrpumpe, um eine Menge eines Kraftstoffs, die gleich zu der Befehlszufuhrmenge in der Common-Rail ist, im Anschluss zu dem Einspritzzeitpunkt anzutreiben. Jede Befehlszufuhrmenge kann als eine einzelne Pumpenmenge oder als eine Mehrzahl von Pumpenmengen geliefert werden.
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Die Einspritzzustandserfassungseinrichtung erfasst den Einspritzzustand jedes Kraftstoffinjektors. Die Verbrauchsmengenbestimmungseinrichtung bestimmt die Kraftstoffverbrauchsmenge basierend auf der Befehlseinspritzmenge in Verbindung mit dem erfassten Einspritzzustand des betreffenden Kraftstoffinjektors, z. B. mit der Kraftstoffverbrauchsmenge, die als null bestimmt wird, falls der Fehler des Kraftstoffinjektors erfasst wurde.
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Es kann dadurch sichergestellt werden, dass genaue Werte einer Kraftstoffverbrauchsmenge geschätzt werden können, selbst wenn ein Kraftstoffinjektor abnormal funktioniert. Dies stellt sicher, dass eine geeignete Befehlsmenge eines Kraftstoffs zuverlässig zu der Common-Rail von der Kraftstoffzufuhrpumpe nach jedem Einspritzzeitpunkt angetrieben werden kann. Der Common-Rail-Druck kann dadurch zuverlässig auf den Solldruckwert vor jedem Einspritzzeitpunkt eingestellt werden.
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Die Einspritzzustandserfassungseinrichtung kann den Einspritzzustand eines Kraftstoffinjektors basierend auf einer durch den Kraftstoffinjektor gelieferten Ist-Einspritzmenge erfassen, z. B. basierend auf dem Inhalt einer Veränderung der Maschinendrehzahl während einer Kraftstoffeinspritzung erfassen.
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Alternativ kann die Einspritzzustandserfassungseinrichtung die Einspritzbedingung basierend auf einem Unterschied zwischen einer Befehlseinspritzmenge und der entsprechenden Ist-Einspritzmenge, oder basierend auf dem Verhältnis einer Ist-Kraftstoffeinspritzmenge zu der entsprechenden Befehlseinspritzmenge erfassen.
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Als weitere Alternative kann die Einspritzzustandserfassungseinrichtung den Einspritzzustand eines Kraftstoffinjektors basierend auf einem Zustand eines mechanischen Betriebs des Kraftstoffinjektors oder auf einem Zustand eines elektrischen Betriebs des Kraftstoffinjektors, beispielsweise einem offenen Stromkreis oder einem Kurzschluss einer Anschlussleitung, die ein Befehlssignal zu dem Kraftstoffinjektor zuführt, erfassen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 zeigt ein Blockdiagramm, das die allgemeine Konfiguration eines Kraftstoffzufuhrsystems darstellt, das eine Ausführungsform einer Kraftstoffzufuhrpumpensteuervorrichtung umfasst;
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2A und 2B zeigen Diagramme, die das Funktionieren einer Kraftstoffzufuhrpumpe der Ausführungsform darstellt;
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3A und 3B zeigen Diagramme, die jeweils die Kraftstoffzufuhrpumpensteuerbetrieb der Ausführungsform und ein Beispiel eines Kraftstoffzufuhrpumpensteuerbetriebs gemäß Stand der Technik darstellen.
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4 zeigt ein Flussdiagramm einer ersten Ausbildung einer Pumpensteuerungsverarbeitung, die auf die Ausführungsform anwendbar ist;
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5 zeigt ein Flussdiagramm einer zweiten Ausbildung einer Pumpensteuerverarbeitung, die auf die Ausführungsform anwendbar ist; und
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6 zeigt ein Flussdiagramm einer dritten Ausbildung einer Pumpensteuerverarbeitung, die auf die Ausführungsform anwendbar ist.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt ein Blockdiagramm, das die allgemeine Konfiguration einer Ausführungsform eines Kraftstoffzufuhrsystems darstellt, das durch das Bezugszeichen 10 bezeichnet wird. Das Kraftstoffzufuhrsystem 10 spritzt Kraftstoff in jeweilige Zylinder einer Maschine 2 ein, die eine 4-Zylinder-Dieselmaschine eines Fahrzeugs ist. Wie gezeigt, enthält das Kraftstoffzufuhrsystem 10, eine Kraftstoffzufuhrpumpe 20, eine Common-Rail 40, einen Kraftstoffinjektor 50 und eine ECU 60.
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Die Kraftstoffzufuhrpumpe 20 nimmt eine Einspeisepumpe auf, die Kraftstoff von einem Kraftstofftank 12 ansaugt. Der Betrieb der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 wird in den 2A und 2B dargestellt. Ein Kolben 22 der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 führt eine Hin- und Herbewegung innerhalb einer Druckkammer 100 aus, die durch eine Nocke (nicht gezeigt in den Figuren) aktiviert wird, die an einer Nockenwelle montiert ist, die von der Kurbelwelle der Maschine 2 angetrieben wird. Ein Kraftstoff wird dadurch abwechselnd in die Druckkammer 100 der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 von der Einspeisepumpe angesaugt, und anschließend von der Druckkammer 100 in die Common-Rail 40 getrieben. Ein Intervall entsprechend einem Zyklus des Betriebs der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 in dem eine Kraftstoffansaugaktion und eine Kraftstoffpumpaktion, die nacheinander wie in dem Zeitdiagramm von 2B auftreten, wird als ein Steuerintervall der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 bezeichnet. Das Zeitdiagramm von 3 stellt die Beziehung zwischen den aufeinander folgenden Steuerintervallen und Kraftstoffeinspritzungen dar, die in entsprechenden Zylindern der Maschine 2 ausgeführt werden. Jedes Steuerintervall entspricht einem Einspritzzeitpunkt, und (mit einer 4-Zylinder-Maschine) entspricht 180°CA (Kurbelwellendrehwinkel) der Maschine 2.
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Wie in 2A gezeigt, ist ein Mengenpumpsteuerventil 30 an einer Ansaugseite der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 mit zwei Punkten des Öffnens und Schließens des Mengenpumpensteuerventils 30 positioniert, die durch die ECU 60 gesteuert werden. Das Mengenpumpensteuerventil 30 ist ein elektrisch betriebenes Ventil, das in einem normalen Öffnungszustand gehalten wird, wenn Strom nicht zugeführt wird, wobei Strom lediglich während jedes Pumpintervalls, wie in 2B gezeigt, zugeführt wird. Das Mengenpumpensteuerventil 30 wird in den Öffnungszustand beim Start jedes Steuerventil eingestellt, so dass die Dauer jedes Pumpenintervalls (in dem eine Pumpenmenge eines Kraftstoffs der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 zu der Common-Rail 20 geliefert wird) durch die Schließzeitpunkte des Mengenpumpensteuerventils 30 bestimmt wird, d. h. die Pumpenmenge wird durch Einstellen dieser Schließzeitpunkte geregelt.
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Das Mengenpumpensteuerventil 30 verwendet einen Aktuator, der in dieser Ausführungsform ein Solenoidtyp ist, allerdings können auch piezoelektrische Typen eines Aktuators, usw. gleichermaßen verwendet werden.
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Ein Rückströmabgabeventil 32 wird an einer Abgabeseite (Hochdruck) der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 zum Ermöglichen eines Kraftstoffs von der Druckkammer 100 zu der Common-Rail 40 zu strömen, während verhindert wird, dass Kraftstoff unter Druck von der Common-Rail 40 in die Druckkammer 100 zurückströmt.
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Wie in 2B gezeigt, treten eine Ansaugaktion (erstreckt sich von dem Punkt, an dem der Kolben 22 an der oberen Totpunktmittelposition ist bis er die untere Totpunktmittelposition erreicht) und eine Pumpaktion (von der unteren Totpunktmittelposition zurück zu der oberen Totpunktmittelposition) nacheinander im Steuerintervall auftritt. Während einer Ansaugaktion wird das Zuführen des Stroms zu dem Mengenpumpensteuerventil 30 unterbrochen, so dass das Mengenpumpensteuerventil 30 in dem Öffnungszustand gehalten wird. Die Menge des Kraftstoffs, der in der Druckkammer 100 gehalten wird, wird dadurch durchgängig in dem Ansaugintervall erhöht, wenn ein von der Einspeisepumpe zugeführter Kraftstoff in die Druckkammer 100 angesaugt wird.
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Bei einem Anfangsabschnitt der Pumpaktion, die als Abgasintervall bezeichnet wird, wird ein Zuführen des Stroms zu dem Mengenpumpensteuerventil 30, um unterbrochen zu sein, fortgesetzt, so dass das Mengenpumpensteuerventil 30 offen bleibt. Dadurch wird etwas Kraftstoff von der Druckkammer 100 durch die Ansaugseite der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 über das Mengenpumpensteuerventil 30 zurück in den Krafttank 12 während des Abgasintervalls ausgestoßen.
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Das Abgasintervall endet bei einem Leitungsstartzeitpunkt (d. h. Schließzeitpunkt des Mengenpumpensteuerventils 30), wenn die Kurbelwelle der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 einen spezifischen Drehwinkel erreicht, und ein Pumpenintervall anschließend beginnt. Das Zuführen eines Stroms zu dem Mengenpumpensteuerventil 30 beginnt bei dem Leitstartzeitpunkt, wodurch das Mengenpumpensteuerventil 30 bis zum Ende des Steuerventils schließt. Ein Druck des Kraftstoffs innerhalb der Druckkammer 100 beginnt dadurch sich zu erhöhen, und wenn dieser Druck den Common-Rail-Druck übersteigt, wird Kraftstoff von der Druckkammer 100 durch das Rückkehrstromabgabeventil 32 in die Common-Rail 40 getrieben.
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Dadurch kann durch Steuern des Leitstartzeitpunkts des Mengenpumpsteuerventils 30 in jedem Steuerintervall die Menge des zu der Common-Rail 40 in jeder Pumpaktion zugeführten Kraftstoffs (Pumpenmenge) reguliert werden. Je früher der Leitstartzeitpunkt ist, desto größer ist die Pumpenmenge, und je später der Leitstartzeitpunkt ist, desto kleiner ist die Pumpenmenge.
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Wie in den Zeitdiagrammen von 3A dargestellt, falls eine Kraftstoffeinspritzung in einem Steuerventil ausgeführt wird, wird eine einzelne entsprechende Pumpenmenge von der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 zu der Common-Rail 40 im Anschluss zu der Kraftstoffeinspritzung geliefert, d. h. es gibt eine 1:1-Beziehung zwischen Kraftstoffeinspritzungen und Pumpenmengen.
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Die in 1 gezeigte Common-Rail 40 ist ein Hohlgefäß, das einen von der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 unter Druck gelieferten Kraftstoff speichert. Ein Drucksensor 42, der den Common-Rail-Druck erfasst, und ein Druckreduktionsventil 44, das den Common-Rail-Druck senkt, wenn es notwendig ist (durch Ermöglichen, dass Kraftstoff von der Common-Rail 40 zurück in den Kraftstofftank 12 strömt) sind in der Common-Rail 40 installiert.
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Kraftstoffinjektoren 50 sind in entsprechende Zylinder der Maschine 2 installiert, und der in die Common-Rail 40 gespeicherte Kraftstoff wird in die Zylinder bei entsprechenden Einspritzzeitpunkten eingespritzt. Jeder Kraftstoffinjektor 50 ist ein bekannter Typ, d. h. in dem ein Öffnen/Schließen einer Einspritzöffnung durch Anheben einer Düsennadel durch den Druck in der Steuerkammer gesteuert wird. Die Menge des durch einen Kraftstoffinjektor 50 bei einem Einspritzbetrieb eingespritzten Kraftstoffs wird durch ein Einspritzbefehlssignal bestimmt, das zu dem Injektor von der ECU 60 übertragen wird. Das Einspritzbefehlssignal ist ein variabler Weitenimpuls, wobei die Zunahme des Weitenimpulses einer Zunahme einer Befehlseinspritzmenge entspricht (Menge eines zum Einspritzen spezifizierten Kraftstoffs).
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Die ECU 60 besteht im Wesentlichen aus einem Mikrocomputer mit einer CPU, einem RAM, einem ROM, einem Flashspeicher, usw. Die CPU der ECU 60 führt ein Programm aus, das in dem ROM oder dem Flashspeicher gespeichert gehalten wird, um verschiedene Steuerbetriebsweisen des Kraftstoffzufuhrsystems 10 basierend auf Erfassungssignalen auszuführen, die von Sensoren empfangen werden, die den Drucksensor 42, einen Maschinendrehzahlsensor, der die Drehzahl (NE) der Maschine (nicht gezeigt in den Figuren) erfasst, einen Gaspedalöffnungsgradsensor (nicht gezeigt in den Figuren), usw. enthält.
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In jedem Steuerventil bestimmt die ECU 60 den Pumpstartzeitpunkt der Kraftstoffzufuhrpumpe 20, so dass die zu der Common-Rail 40 von der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 in dem Steuerintervall (die Befehlszufuhrmenge) gelieferte Pumpmenge den Common-Rail-Druck auf den Solldruckwert bringt, und den Leitstartzeitpunkt des Mengenpumpensteuerventils 30 dementsprechend einstellt.
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Die ECU 60 enthält ein charakteristisches Kennfeld (Speicherkennfeld), die in dem ROM oder Flashspeicher gespeichert ist, das durch zuvor ausgeführte Messungen abgeleitet wird, die eine Beziehung zwischen den Werten der Pumpmenge und Mengen des Pumpstartzeitpunkts, wie durch den Maschinenkurbelwellenwinkel ausgedrückt, ausdrücken. In jedem Steuerintervall stellt die ECU 60 den Leitstartzeitpunkt des Mengenpumpensteuerventils 30 der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 basierend auf dem Pumpenstartzeitpunkt ein, der mit dem charakteristischen Kennfeld erlangt wird, um dadurch die durch die Kraftstoffzufuhrpumpe 20 gelieferte Pumpenmenge zu steuern.
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Die ECU 60 nimmt auch eine Mehrzahl von in dem ROM oder dem Flashspeicher gespeicherten Speicherkennfelder auf, die als TQ-Kennfelder bezeichnet werden, die jeweils die Korrelation zwischen Werten der Impulsweite (T) des Einspritzbefehlssignals und Werten der Einspritzmenge (Q) ausdrücken. Die Mehrzahl der TQ-Kennfelder entspricht jeweiligen unterschiedlichen Bereichen des Common-Rail-Drucks.
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Die ECU 60 bestimmt jede Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf der Maschinendrehzahl und dem Gaspedalöffnungsgrad, und bezieht sich anschließend auf das TQ-Kennfeld, das dem Druckbereich entspricht, der den Wert des Common-Rail-Drucks enthält, der aktuell durch den Drucksensor 42 erfasst wird, und erlangt von dem TQ-Kennfeld die Impulsweite des Einspritzbefehlssignals, das zu dem entsprechenden Injektor 50 zugeführt wird.
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Überblick einer Pumpensteuerverarbeitung
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Basierend auf dem Betriebszustand der Maschine 2 (Maschinendrehzahl, Gaspedalöffnungsgrad, usw.) und Information (Speicherkennfelder, usw.), die vorab in dem ROM gespeichert sind, steuert die ECU 60 die Einspritzmengen der Kraftstoffinjektoren 50, während auch ein Sollwert des Common-Rail-Drucks bestimmt wird, und das Mengenpumpensteuerventil 30 und das Druckreduktionsventil 44 speichert, um den Common-Rail-Druck bei dem Solldruckwert beizubehalten.
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Das bedeutet, dass in jedem Steuerintervall (d. h. bzgl. jedem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt eines Kraftstoffinjektors) die ECU 60 eine Bedarfszufuhrmenge als Menge des Kraftstoffs bestimmt, die erforderlich ist, um zu der Common-Rail 40 zugeführt zu werden, um den Common-Rail-Druck auf den Solldruckwert zu bringen, und auch eine Ist-Zufuhrmenge zu erfassen, d. h. eine entsprechende tatsächliche bzw. Ist-Menge eines Kraftstoffs, der von der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 in die Common-Rail 40 strömt. Die ECU 60 berechnet auch eine als F/B(-Regelung)-Zufuhrmenge bezeichnete Kraftstoffmenge basierend auf einem Unterschied zwischen der Ist-Zufuhrmenge und der Bedarfszufuhrmenge, die für die vorhergehende Kraftstoffeinspritzung abgeleitet wurden. Der F/B-Zufuhrmengenwert wird anschließend zu dem für die aktuelle Einspritzung berechneten Bedarfszufuhrmengenwert hinzugefügt bzw. addiert, um eine entsprechende Befehlsliefermenge zu erhalten, und die Kraftstoffzufuhrpumpe 20 wird gesteuert, um die Befehlszufuhrmenge des Kraftstoffs in die Common-Rail 40 im Anschluss an die aktuelle Einspritzung anzutreiben.
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Wenn die für ein Steuerintervall abgeleitete Bedarfszufuhrmenge größer als 0 ist, wird die Befehlszufuhrmenge als Gesamtmenge der Bedarfszufuhrmenge und der F/B-Zufuhrmenge eingestellt, allerdings, falls die Bedarfszufuhrmenge einen negativen Wert einnimmt, lässt die ECU 60 das Mengenpumpensteuerventil 30 während der gesamten Pumpenaktion des Steuerintervalls kontinuierlich in dem Öffnungszustand, so dass die Ist-Zufuhrmenge 0 ist, und öffnet das Druckreduktionsventil 44.
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Mit dieser Ausführungsform werden sowohl die Kraftstoffzufuhrpumpe 20 als auch das Druckreduktionsventil 40 durch eine PID-(Proportional-Integral-Differential)-Steuerung betrieben. Ein Verstärkungsfaktor, der beim Bestimmen jeder F/B-Zufuhrmenge zum Steuern der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 angewandt wird, und ein Verstärkungsfaktor, der beim Bestimmen jeder F/B-Zufuhrmenge zum Steuern des Druckreduktionsventils 44 angewandt wird, werden entsprechend unabhängig voneinander eingestellt. Jedes der Steuerventile entspricht einem Einspritzzeitpunkt eines spezifischen Zylinders der Maschine 2, und eine Pumpmenge wird von der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 zu der Common-Rail 40 für jede Kraftstoffeinspritzung geliefert. Jede Kraftstoffeinspritzung kann ein Mehrfacheinspritztyp sein, d. h. eine Voreinspritzung und eine Nacheinspritzung vor/nach einer Haupteinspritzung enthalten.
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Bestimmung einer Bedarfszufuhrmenge
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Bei dem aktuellen Steuerintervall, vor dem Einspritzzeitpunkt in das Steuerintervall, berechnet die ECU 60 die Kraftstoffverbrauchsmenge (Menge des Kraftstoffs, der durch den entsprechenden Injektor 50 in dem Steuerintervall konsumiert wird) als die Summe der Befehlseinspritzmenge und eine Leckagemenge (geschätzte Menge des Kraftstoffs, der aus dem Kraftstoffinjektor 50 austreten wird, ohne in den entsprechenden Maschinenzylinder eingespritzt wird).
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Das bedeutet, dass, falls der Fehler des Kraftstoffinjektors 50 nicht erfasst wurde (wie nachstehend beschrieben), die ECU 60 annimmt, dass die Menge des Kraftstoffs, der bei dem Einspritzzeitpunkt eingespritzt wird, die Befehlseinspritzmenge sein wird. Die Kraftstoffleckagemenge wird basierend auf dem Einspritzintervall (Dauer der Kraftstoffeinspritzung), der Kraftstofftemperatur, dem Kraftstoffdruck usw. als Parameter verwendet, die in Verbindung mit Speicherkennfeldern verwendet werden, die zuvor in dem ROM der ECU 60 gespeichert wurden.
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Die Kraftstoffleckagemenge besteht aus einer geringen Menge an Kraftstoff, der durch den Spalt zwischen der Düsennadel und dem Körper des Kraftstoffinjektors 50 (d. h. ein Spalt, der notwendig ist, um eine Gleitbewegung der Düsennadel zu ermöglichen) zu der Niederdruckpassage des Kraftstoffinjektors 50 geht bzw. durchströmt, wobei der Kraftstoff von der Steuerkammer zu der Niederdruckseite austritt, wenn die Düsennadel zu der Öffnungsposition usw. bewegt wird.
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Die ECU 60 berechnet auch (vor dem Einspritzzeitpunkt) eine Druckkompensationsmenge basierend auf dem Unterschied zwischen dem Sollwert des Common-Rail-Drucks und dem tatsächlichen Common-Rail-Druck (wie durch den Drucksensor 42 erfasst). Dies ist die Menge an Kraftstoff, der erforderlich wäre, um zu 40x zu dem Zeitpunkt zum Einstellen des Common-Rail-Drucks auf den Solldruckwert zugeführt zu werden.
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Die Summe der Druckkompensationsmenge und der Kraftstoffkonsumiermenge wird anschließend als Bedarfszufuhrmenge berechnet. Die ECU 60 registriert den aktuellen erhaltenen Wert der Bedarfszufuhrmenge und der Ist-Zufuhrmenge zur Verwendung bei der Berechnung einer F/B-Zufuhrmenge in dem nachfolgenden Steuerintervall des Kraftstoffinjektors 50 (d. h. der entsprechende Maschinenzylinder). Die F/B-Zufuhrmenge für das aktuelle Steuerintervall wird anschließend berechnet (unter Verwendung der Werte der Bedarfszufuhrmenge und der Ist-Zufuhrmenge von dem vorangegangenen Steuerventil des Kraftstoffinjektors 50), und zu dem Wert der für das aktuelle Steuerventil berechneten Bedarfszufuhrmenge hinzugefügt, um die Befehlszufuhrmenge zu erhalten. Die Kraftstoffzufuhrpumpe 20 wird anschließend gesteuert, um eine Kraftstoffmenge, die gleich der Befehlszufuhrmenge ist, in die Common-Rail 40 im Anschluss an den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Steuerintervalls, wie in 3 dargestellt, zu treiben.
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Falls die Bedarfszufuhrmenge negativ ist, lässt die ECU 60 das Mengenpumpensteuerventil 30 in dem Öffnungszustand und reduziert den Common-Rail-Druck durch Öffnen des Druckreduktionsventils 44.
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Erfassung einer Ist-Zufuhrmenge
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Wenn der Kraftstoff von der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 zu der Common-Rail 40 zugeführt wird, erhöht sich dementsprechend der Kraftstoffdruck innerhalb der Common-Rail 40, und umgekehrt, wenn der Kraftstoff von der Common-Rail 40 aufgrund eines Einspritzbetriebs durch einen Kraftstoffinjektor 50 austritt, verringert sich dementsprechend der Common-Rail-Druck.
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Die ECU 60 erfasst die Ist-Zufuhrmenge (die Pumpmenge, die tatsächlich von der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 zu der Common-Rail 40 in den aktuellen Steuerintervall geliefert wird) basierend auf einer Menge der Veränderung des Common-Rail-Drucks, wenn der Kraftstoffinjektor 50 die Kraftstoffeinspritzung ausführt, und auf der entsprechenden Kraftstoffverbrauchsmenge.
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Eine durch die ECU 60 ausgeführte Pumpensteuerverarbeitung zum Steuern der Pumpenmenge (Befehlszufuhrmenge), die durch die Kraftstoffzufuhrpumpe 20 zu der Common-Rail 40 in einem Steuerintervall geliefert wird, wird nachstehend beschrieben. Die Pumpensteuerverarbeitung kann als eine von drei Verarbeitungsroutinen implementiert sein, die als Pumpensteuerverarbeitung 1, Pumpensteuerverarbeitung 2 und Pumpensteuerverarbeitung 3 bezeichnet werden, die jeweils in dem Ablaufdiagramm von den 4, 5 und 6 gezeigt sind. Die Pumpensteuerverarbeitung wird in jedem Steuerintervall ausgeführt, bevor der Kolben des Maschinenzylinders entsprechend dem Steuerintervall der TDC-Position erreicht, d. h. vor dem Einspritzzeitpunkt des Steuerintervalls.
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Pumpensteuerverarbeitung 1
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Zunächst bestimmt (Schritt S400 von 4) die ECU 60, ob es erforderlich ist, dass der Kraftstoffinjektor 50 eine Kraftstoffeinspritzung in dem aktuellen Steuerintervall ausführt. Ein Zustand, in dem die Kraftstoffeinspritzung nicht erforderlich ist, kann beispielsweise, wenn die Maschinendrehzahl durch Anhalten der Kraftstoffeinspritzungen reduziert werden soll oder Einspritzungen bei einer reduzierten Anzahl von Zylindern ausgeführt werden, erforderlich sein.
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Falls eine Kraftstoffeinspritzung nicht (NEIN bei Schritt S400) erforderlich ist, wird anschließend Schritt S408 ausgeführt, während, falls die Kraftstoffeinspritzung erforderlich ist (JA bei Schritt S400), Schritt S402 ausgeführt. Bei Schritt S402 wird entschieden, ob ein elektrischer Fehler bei dem Einspritzzustand des Kraftstoffinjektors 50 in dem vorangegangenen Steuerintervall erfasst wurde. Solch ein elektrischer Fehler kann beispielsweise aufgrund eines Kurzschlusses oder einer gebrochenen Verbindungsleitung sein, die bewirkt, dass das Ansteuersignal des Injektors 50 bei einem festgelegten Niveau gehalten wird.
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Falls ein elektrischer Fehler erfasst wurde (JA bei Schritt S402), wird anschließend Schritt S408 ausgeführt, während, falls nicht (NEIN in Schritt S402), anschließend Schritt S404 ausgeführt wird, in dem entschieden wird, ob ein mechanischer Fehler in dem Einspritzzustand des Kraftstoffinjektors 50 erfasst wurde.
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Ein mechanischer Fehler eines Kraftstoffinjektors 50 ist ein Zustand, wodurch der Kraftstoffinjektor 50 nicht mechanisch betrieben werden kann, beispielsweise aufgrund von einigen Fremdkörpern, die sich in dem Kraftstoffinjektor einlagern und so eine Kraftstoffeinspritzung verhindern. Ein solcher mechanischer Fehlerzustand kann beispielsweise während eines Steuerintervalls durch die Menge der Veränderung der Maschinendrehzahl während dieses Steuerintervalls, das kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, erfasst werden.
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Falls ein mechanischer Fehler des Kraftstoffinjektors 50 erfasst wurde (JA in Schritt S404), wird anschließend Schritt S408 ausgeführt, während, falls nicht (NEIN in Schritt S404), Schritt S406 anschließend ausgeführt wird. Bei Schritt S406 berechnet die ECU 60 die Kraftstoffverbrauchsmenge (wie vorstehend beschrieben) des Kraftstoffinjektors 50 in dem aktuellen Steuerintervall unter Verwendung der nachstehenden Gleichung (1), und anschließend wird Schritt S410 ausgeführt. Kraftstoffverbrauchsmenge = Befehlseinspritzmenge + Leckagemenge (1)
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Bei Schritt S408 stellt die ECU 60 die Kraftstoffverbrauchsmenge als 0 ein und anschließend wird Schritt S410 ausgeführt.
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In Schritt S410 berechnet die ECU 60 eine Druckverbrauchsmenge basierend auf dem Unterschied zwischen dem Common-Rail-Druck und dem Solldruckwert in dem aktuellen Steuerintervall (d. h. vor dem Einspritzzeitpunkt). Die Druckverbrauchsmenge ist die geschätzte Kraftstoffmenge, die erforderlich ist (zum Zeitpunkt des Ausführens der Verarbeitung von 4), um sie zu der Common-Rail 40 zuzuführen, um den Common-Rail-Druck auf den Solldruckwert zu bringen.
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Als Nächstes addiert (Schritt S412) die ECU 60 die Druckverbrauchsmenge zu der in Schritt S406 erhaltenen Kraftstoffverbrauchsmenge, um den Wert der Bedarfszufuhrmenge für das aktuelle Steuerintervall zu erhalten, und registriert den Wert zur Verwendung bei der Ausführung des Schritts S414 in dem nachfolgenden Steuerintervall des betreffenden Kraftstoffinjektors.
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Schritt S414 wird anschließend ausgeführt, in dem die ECU 60 die F/B-Zufuhrmenge berechnet, die erforderlich ist, um den Common-Rail-Druck auf den Solldruckwert zu bringen. Diese Berechnung basiert auf dem Unterschied zwischen den Werten der Bedarfszufuhrmenge und der Ist-Zufuhrmenge, die jeweils in dem vorherigen Steuerintervall des Kraftstoffinjektors 50 erhalten werden.
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Schritt S416 wird anschließend ausgeführt, in dem die ECU 60 die Befehlszufuhrmenge durch Addieren der in dem Schritt S414 berechneten F/B-Zufuhrmenge zu der in Schritt S412 berechneten Bedarfszufuhrmenge berechnet, und ein Einspritzbefehlssignal zu der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 zum Antreiben der Kraftstoffzufuhrmenge in die Common-Rail 40 durch Steuern des Mengenpumpensteuerventils 30 zuführt.
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Obwohl nicht in den Figuren gezeigt, wird die tatsächliche Zufuhrmenge bzw. Ist-Zufuhrmenge (Pumpenmenge, die von der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 zu der Common-Rail 40 zugeführt wird) für das aktuelle Steuerintervall, wie vorstehend beschrieben, im Anschluss an den Einspritzzeitpunkt erfasst. Der Wert der Ist-Zufuhrmenge wird anschließend registriert zur Verwendung beim Ausführen des Schritt S414 in dem nachfolgenden Steuerintervall des betreffenden Kraftstoffinjektors.
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Mit der Pumpensteuervorrichtung 1 wird, falls erfasst wurde, dass es einen elektrischen Fehler oder einen mechanischen Fehler des Kraftstoffinjektors 50 gibt, sichergestellt, dass dies nicht zu dem Common-Rail-Druck führt, der übermäßig hoch wird, wie für das Steuerintervall 2 in 3A dargestellt. Wie gezeigt, wird, da der Kraftstoffinjektor 50 entsprechend dem Steuerintervall 2 defekt ist und so nicht den Kraftstoff zu dem Einspritzzeitpunkt einspritzt, verhindert, dass die Kraftstoffzufuhrpumpe 20 eine Pumpmenge liefert, d. h. eine Befehlszufuhrmenge ist 0.
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Es wird dadurch sichergestellt, dass der Common-Rail-Druck bei dem Solldruckwert durch das Ende des Steuerintervalls 2 verbleibt, wie in 3 dargestellt. Dadurch wird die Kraftstoffeinspritzung für die nächste Zylinderzündsequenz in dem Steuerintervall 3 normal ausgeführt.
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Allerdings wird, wie durch das Vergleichsbeispiel in 3B dargestellt, falls der Fehlerzustand des Kraftstoffinjektors 50 entsprechend dem Steuerintervall 2 nicht erfasst wird, eine Pumpmenge zu der Common-Rail 40 in dem Steuerintervall zugeführt bzw. geliefert, ungeachtet der Tatsache, dass tatsächlich kein Kraftstoff zu dem Einspritzzeitpunkt eingespritzt wird. Der Common-Rail-Druck ist dadurch im Wesentlichen oberhalb des Solldruckwerts beim Beginn des Steuerintervalls 3. Dadurch wird der Kraftstoffinjektor 50 des nächsten Zylinders bei der Zündsequenz die Kraftstoffeinspritzung unter einem übermäßig hohen Druck ausgeführt.
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Es wird verstanden werden, dass die durch die Pumpensteuerverarbeitung 1 erhaltenen Ergebnisse auf der Tatsache basieren, dass die Rückkopplungsteuerung bzw. Regelung des zu der Common-Rail 40 (Steuerung der Befehlsströmungsmengen) zugeführten Kraftstoffs jeweils getrennt für jeden Kraftstoffinjektor 50 ausgeführt wird, und dass jede Befehlszufuhrmenge durch eine Menge (Druckverbrauchsmenge) kompensiert wird, die basierend auf einem Unterschied bestimmt wird, der zwischen dem Common-Rail-Druck und dem Solldruckwert vor einer Kraftstoffeinspritzung entsprechend der Befehlszufuhrmenge erfasst wird.
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Pumpensteuerverarbeitung 2
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Pumpensteuerverarbeitung 2 wird mit Bezug auf das Ablaufdiagramm von 5 beschrieben. Schritte S420, S428 und Schritte S426 bis S436 sind entsprechend identisch zu den Schritten S400, S408 und S406 bis S416 in dem Ablaufdiagramm von 4, so dass auf die Beschreibung von diesen verzichtet wird.
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Mit dieser Pumpensteuerverarbeitung werden die Werte der Befehlseinspritzmenge und der Ist-Einspritzmenge, die in dem aktuellen Steuerintervall eines Kraftstoffinjektors 50 erhalten werden, durch die ECU 60 für die Verwendung in dem nachstehenden Steuerintervall des Injektors 50 registriert.
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Falls eine Einspritzung in dem aktuellen Steuerintervall (JA in Schritt S420) ausgeführt werden soll, wendet die ECU 60 eine nachstehende Gleichung (2) an, um einen Einspritzmengenfehler zu berechnen, der in dem vorangegangenen Steuerintervall des Injektors (Schritt S422) auftrat. Der Einspritzmengenfehler zeigt den Einspritzzustand des Kraftstoffinjektors 50 an, und ist der Unterschied zwischen den Werten der Befehlseinspritzmenge und der Ist-Einspritzmenge, die in dem vorangegangenen Steuerintervall des Injektors erhalten werden, d. h.: Einspritzmengenfehler = Befehlseinspritzmenge – Ist-Einspritzmenge (2)
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Die Ist-Einspritzmenge kann beispielsweise basierend auf dem Inhalt einer Veränderung der Maschinendrehzahl erfasst werden, die auftritt, wenn die Einspritzung ausgeführt wird.
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Die ECU 60 beurteilt anschließend, ob der Einspritzmengenfehler einen vorbestimmten Wert übersteigt, der als Beurteilungswert (Schritt S424) bezeichnet wird.
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Falls der Einspritzmengenfehler nicht den Beurteilungswert 1 übersteigt (NEIN in Schritt S424), beurteilt die ECU 60, dass der Kraftstoff normal durch den Kraftstoffinjektor 50 eingespritzt wurde, und anschließend wird Schritt S426 ausgeführt. Falls ein Einspritzmengenfehler den Beurteilungswert 1 übersteigt (JA in Schritt S424), beurteilt die ECU 60, dass der Kraftstoffinjektor 50 eine nicht ausreichende Menge an Kraftstoff einspritzte und so nicht normal funktioniert, und anschließend wird Schritt S428 ausgeführt.
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Die Größe des Beurteilungswerts 1 wird so bestimmt, dass er einen Zustand ermöglicht, in dem die Ist-Einspritzmenge kleiner als die Befehlseinspritzmenge durch eine spezifische Menge, z. B. < 90% oder mehr ist.
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Dadurch wird mit der Pumpensteuerverarbeitung entschieden, ob der Kraftstoffinjektor 50 entsprechend dem aktuellen Steuerintervall abnormal funktioniert basierend auf dem Unterschied zwischen einer Befehlseinspritzmenge und einer Ist-Einspritzmenge (vorangegangen bestimmt). Dies ermöglicht einen abnormalen Betrieb, der nicht durch die zu erfassende Pumpensteuerverarbeitung 1 erfasst werden kann.
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Pumpensteuerverarbeitung 3
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Eine Pumpensteuerverarbeitung 3 wird mit Bezug auf das Ablaufdiagramm von 6 beschrieben. Die Schritte S440 und S454 bis S460 sind identisch zu den Schritten S400 und S406 bis S416 in dem Ablaufdiagramm von 4, so dass auf die Beschreibung von diesen verzichtet wird.
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Mit dieser Verarbeitung werden, was die vorstehend beschriebene Pumpensteuerverarbeitung 2 betrifft, die Werte der Befehlseinspritzmenge und der Ist-Einspritzmenge des Kraftstoffinjektors 50 in dem aktuellen Steuerintervall jeweils für die Verwendung des nachfolgenden Steuerintervalls des Injektors 50 registriert.
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Falls beurteilt wird, dass es keine Einspritzanforderung für den Kraftstoffinjektor 50 in dem aktuellen Steuerintervall gibt (NEIN in Schritt S440), stellt die ECU 60 eine Einspritzmengenfehlerverbrauchsmenge auf 0 ein (Schritt S450) und Schritt S452 wird anschließend ausgeführt.
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Falls eine Einspritzung durch den Kraftstoffinjektor 50 in dem aktuellen Steuerintervall ausgeführt wird (JA in Schritt S440), wendet die ECU 60 die nachstehende Gleichung (3) an, um die Kraftstoffeinspritzmenge zu berechnen, die für den Kraftstoffinjektor 50 in dem vorangegangenen Steuerintervall aufgetreten ist (Schritt S424). Es wird anschließend entschieden, ob der Einspritzmengenfehler einen vorbestimmten Wert übersteigt, der als Beurteilungswert 2 bezeichnet wird (Schritt S444). Der unter Verwendung von der Gleichung (3) berechnete Einspritzmengenfehler ist der absolute Unterschied zwischen dem Wert der Befehlseinspritzmenge und der Ist-Einspritzmenge (jeweils in dem vorangegangenen Steuerintervall des Kraftstoffinjektors 50 erhalten), d. h.: Einspritzmengenfehler = |Befehlseinspritzmengen – Ist-Einspritzmenge| (3)
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Falls der Einspritzmengenfehler kleiner als der Beurteilungswert 2 ist (JA in Schritt S444) wird beurteilt, dass der Kraftstoffinjektor 50 normal die Kraftstoffeinspritzung ausführt, und die Einspritzmengenfehlerkompensationsmenge wird auf 1 eingestellt (Schritt S446), und anschließend wird Schritt S452 ausgeführt. Falls der Einspritzmengenfehler größer als der Beurteilungswert 2 ist (NEIN in Schritt S444), wendet die ECU 60 die nachstehende Gleichung (4) an, um die Einspritzmengenfehlerkompensationsmenge zu berechnen (Schritt S448) und Schritt S452 wird anschließend ausgeführt. Einspritzmengenfehlerkompensationsmenge = Ist-Einspritzmenge/Befehlseinspritzmenge (4)
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In der Gleichung (4) sind die Befehlseinspritzmenge und die Ist-Einspritzmenge die entsprechenden Werte, die für den Kraftstoffinjektor 50 in dem vorangegangenen Steuerintervall des Injektors 50 erhalten werden.
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Mit der Gleichung (4) werden, falls die Ist-Einspritzmenge kleiner als die Befehlseinspritzmenge ist, die Einspritzmengenfehlerkompensationsmenge kleiner als 1, während, falls die Ist-Einspritzmenge größer als die Befehlseinspritzmenge ist, die Einspritzmengefehlerkompensationsmenge größer als 1.
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Bei Schritt S452 wendet die ECU 60 die nachstehende Gleichung (5) an, um die Kraftstoffverbrauchsmenge des Kraftstoffinjektors 50 in dem aktuellen Steuerintervall zu berechnen (schätzen), und anschließend wird Schritt S454 ausgeführt. Kraftstoffverbrauchsmenge = (Befehlseinspritzmenge + Leckagemenge) × Mengenfehlerkompensationsmenge (5)
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Der Grund zum Multiplizieren der Summe der Befehlseinspritzmenge und der Leckagemenge durch die Einspritzmengenfehlerkompensationsmenge in Gleichung (5) ist, dass die Leckagemenge dahingehend betrachtet wird, dass sie entsprechend dem Verhältnis der Ist-Einspritzmenge zu der Befehlseinspritzmenge variiert.
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Mit der Pumpensteuerverarbeitung 3 von 6 wird, falls der Kraftstoffinjektor 50 entsprechend dem aktuellen Steuerintervall eine Kraftstoffeinspritzung in dem Steuerintervall ausführt, die geschätzte Kraftstoffverbrauchsmenge für das Steuerintervall basierend auf dem Verhältnis der Befehlseinspritzmenge zu der Ist-Einspritzmenge in dem vorangegangenen Steuerintervall kompensiert. Dadurch kann, selbst wenn es einen Fehler zwischen der Befehlseinspritzmenge und der Ist-Einspritzmenge gibt, der Wert für die erforderliche Zufuhrmenge der Common-Rail 40 (Pumpenmenge, die erforderlich ist, um von der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 geliefert zu werden), in dem aktuellen Steuerintervall genauestens ausgeführt werden. Dadurch können die Kraftstoffpumpenmengen derart bestimmt werden, dass der Common-Rail-Druck auf den Soll-Druck-Wert mit einem hohen Grad an Genauigkeit gesteuert wird.
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Ferner wird, falls ein Fehler des Kraftstoffinjektors 50 aufgetreten ist, so dass kein Kraftstoff in dem vorangegangenen Steuerintervall von dem Injektor eingespritzt wurde, die Einspritzmengenfehlerkompensationsmenge, die in Gleichung (4) angewandt wird, 0. Dadurch wird auch die aus Gleichung (5) erhaltene Kraftstoffverbrauchsmenge 0. Dadurch können, selbst wenn ein Kraftstoffinjektor 50 abnormal funktioniert und aufhört Kraftstoffeinspritzungen auszuführen, genaue Werte der Kraftstoffverbrauchsmenge des Injektors geschätzt werden.
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Ferner kann, wenn eine Kompensation einer Kraftstoffverbrauchsmenge basierend auf dem Verhältnis einer Befehlseinspritzmenge zu der entsprechenden Ist-Einspritzmenge ausgeführt wird, jede Kraftstoffverbrauchsmenge genauestens kompensiert werden, ungeachtet der Größen der Befehlseinspritzmenge und der Ist-Einspritzmenge.
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Mit der Pumpensteuerverarbeitung 3, ist es zum Kompensieren jedes Werts der Kraftstoffverbrauchsmenge eines Kraftstoffinjektors 50 mit hoher Genauigkeit notwendig, jede tatsächliche Einspritzmenge bzw. Ist-Einspritzmenge mit einem hohen Grad an Genauigkeit zu erfassen. Dies kann beispielsweise durch Inkooperieren eines inneren Drucksensors in jeden Injektor 50 erreicht werden, so dass der Kraftstoffdruck innerhalb des Kraftstoffinjektors 50 zu dem Zeitpunkt einer Kraftstoffeinrichtung mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden kann, und dadurch kann die tatsächliche Einspritzmenge bzw. Ist-Einspritzmenge genau erhalten werden.
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Alternative Ausführungsformen
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt, und verschiedene Abwandlungen oder alternative Ausbildungen der Ausführungsform können in Aussicht gestellt werden.
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Beispielsweise wird mit dem Abgaseinstellverfahren der vorstehenden Ausführungsform die Größe der von der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 zugeführten bzw. gelieferten Pumpenmenge durch den Zeitpunkt bestimmt (eingestellt), an dem das Mengenpumpensteuerventil 30 der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 in der entsprechenden Pumpenaktion geschlossen wird. Allerdings ist es gleichermaßen möglich, die Größe einer Pumpmenge zum Steuern der Einlassmenge der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 in jeder Ansaugaktion zu bestimmen (einzustellen).
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Ferner gibt es bei der vorstehenden Ausführungsform eine Pumpenmenge des durch die Kraftstoffzufuhrpumpe 20 gelieferten Kraftstoffs für jeden Einspritzbetrieb der Maschine 2. Allerdings ist es gleichermaßen möglich, ein Verfahren anzuwenden, wobei mehr als eine Einspritzmenge durch die Kraftstoffzufuhrpumpe 20 für jede Kraftstoffeinspritzung zugeführt wird, z. B. zwei Pumpenmengen aus der Kraftstoffzufuhrpumpe 20 für jede Kraftstoffeinspritzung.
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Darüber hinaus ist es mit der Pumpensteuerverarbeitung 2 der vorstehenden Ausführungsform, anstelle der Verwendung des Unterschieds zwischen der Befehlseinspritzmenge und der Ist-Einspritzmenge als eine Menge, die die Einspritzmenge eines Kraftstoffinjektors 50 anzeigt, in jedem Steuerintervall des Injektors 50 gleichermaßen möglich, den Einspritzzustand des Kraftstoffinjektors 50 basierend lediglich auf der Ist-Einspritzmenge zu beurteilen.
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Bezüglich der beigefügten Ansprüche entsprechen die entsprechenden Funktionen der Einspritzzustandserfassungseinrichtung, der Verbrauchsmengenbestimmungseinrichtung, der Kompensationsmengenbestimmungseinrichtung, der Bedarfszufuhrmengenbestimmungseinrichtung, der Ist-Zufuhrmengenbestimmungseinrichtung, der Rückkopplungs- bzw. Regelungseinrichtung und der Pumpensteuereinrichtung, die in den Ansprüchen zitiert werden, den Funktionen, die durch die ECU 60 der vorstehenden Ausführungsform beim Ausführen eines Steuerprogramms implementiert werden. Allerdings ist es auf gleiche Weise möglich die fest verdrahteten Schaltungen (Hardware) zu verwenden, um eine oder mehrere dieser Funktionen zu implementieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2013-219221 [0001]
- JP 2000-110612 [0008]