DE69834773T2

DE69834773T2 - Steuereinrichtung des Kraftstoffdruckreglers für Motor mit Einspritzung in den Zylinder.

Info

Publication number: DE69834773T2
Application number: DE69834773T
Authority: DE
Inventors: Yoshiya Takano; Koji Matsufuji; Tohru Ishikawa; Takao Teranishi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-07-15
Filing date: 1998-07-14
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2018-07-15
Also published as: DE69834773D1; EP0892168A2; JPH1137005A; US6279532B1; EP0892168B1; KR19990013856A; EP0892168A3; JP3612175B2

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung für einen Motor mit Zylinder-Einspritzung und insbesondere eine Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung für einen Motor mit Zylinder-Einspritzung, die geeignet ist, den Kraftstoffdruck in dem Bereich von dem Start des Motors bis zu dem stationären Zustand, den Kraftstoffdruck zum Zeitpunkt des Übergangs von dem stationären Zustand und den Kraftstoffdruck zu dem Zeitpunkt, wenn der Kraftstoff nicht mehr zugeführt wird, zu steuern.
Die herkömmliche Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung für einen Motor mit Zylinder-Einspritzung weist auf eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe, die von einem Motor angetrieben wird, und eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe, die auf der stromaufwärtigen Seite der Hochdruck-Kraftstoffpumpe vorgesehen ist, damit der Hochdruck-Kraftstoff direkt in Verbrennungskammern durch Hochdruck-Kraftstoffeinspritzventile eingespritzt werden kann, die in den jeweiligen Verbrennungskammern des Motors vorgesehen sind. Zusätzlich wird der Kraftstoffdruck in den Leitungen bei den Hochdruck-Kraftstoffeinspritzventilen durch Kraftstoffdruck-Anpassungsmittel gesteuert, die eine Feedback-Steuerung bzw. Regelung durchführen, so dass der tatsächliche Kraftstoffdruck, der von Kraftstoffdruck-Erfassungsmitteln gemessen wird, mit einem Sollwert übereinstimmen kann, der für die Motordrehzahl optimal ist.
In dieser herkömmlichen Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung für einen Motor mit Zylinder-Einspritzung wird jedoch, da der Kraftstoffdruck immer unter der Regelung steht, der Abgabedruck der von dem Mo tor angetriebenen Kraftstoffpumpe in hohem Masse durch die Drehgeschwindigkeit des Motors und den Verbrennungszustand beeinflusst. Insbesondere zum Zeitpunkt des Anlassens ist es schwierig, den Kraftstoffdruck durch eine Regelung zu steuern. Selbst wenn die Regelung durchgeführt wird, wird ein Nachhinken (hunting) oder Ähnliches verursacht und die Kraftstoffdrucksteuerung wird instabiler.
Ein Beispiel der Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung ohne den obigen Nachteil wird zum Beispiel in JP-A-5-149168 offenbart. In dieser vorgeschlagenen Technik werden jeweils verschiedene Kraftstoffdruck-Steuervorrichtungen beim Start verwendet, wenn der Abgabedruck der von dem Motor angetriebenen Hochdruck-Kraftstoffpumpe instabil ist, und bei der normalen Fahrbedingung. In diesem Fall wird ein tatsächliches Kraftstoffdrucksignal an einen Kraftstoffdruckregler des Hochdruck-Kraftstoffsystems geliefert, und ein Steuerungssystem führt eine Regelung durch, so dass der tatsächliche Kraftstoffdruckwert mit einem Soll-Kraftstoffdruckwert übereinstimmt. Dieses Steuerungssystem umfasst Start-Unterscheidungsmittel zur Entscheidung, ob der Motor startet, und ein Kraftstoffdrucksteuerumfangsberechnungsmittel, das ein Kraftstoffdrucksignal für diesen Steuerumfang gemäß dem Soll-Kraftstoffdruckwert liefert, wenn der Motor startet.
In der obigen Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung wird zum Zeitpunkt des normalen Fahrens oder nur dann, wenn der Abgabedruck der Pumpe basierend auf der Motordrehzahl stabil ist, der Kraftstoffdruck auf eine Feedback-Weise bzw. Regelungs-artig gesteuert, während beim Start, wenn der Abgabedruck der Pumpe instabil ist, der Kraftstoffdruck auf eine Feedforward-Weise durch ein Kraftstoffdrucksignal gemäß nur des Soll-Kraftstoffdruckwerts als eine feste Steuerungsgröße gesteuert wird, wodurch die Kraftstoffdrucksteuerung stabilisiert wird.
Jedoch ist diese herkömmliche Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung konstruiert, die Regelung zu beenden, wenn der Kraftstoffdruck in den Leitungen um die Kraftstoffeinspritzventile am meisten verändert wird oder zum Zeitpunkt des Starts. Wenn der Motor bei einer niedrigen Temperatur startet, ist die Spannung der Batterie als eine Antriebsstromversorgung reduziert, wodurch manchmal selbst der Betrieb zum Versorgen der Feedforward-Steuerung instabil wird. Somit ist es nicht möglich, auch wenn der Kraftstoffdruck in den Leitungen um die Kraftstoffeinspritzventile auf eine Feedforward-Weise durch das Kraftstoffdrucksignal gemäß nur des Soll-Kraftstoffdruckwerts als eine feste Steuerungsgröße gesteuert wird, die Stabilisierung der Kraftstoffdrucksteuerung zum Zeitpunkt des Starts sicherzustellen. Zusätzlich ist es zum Zeitpunkt des Starts erforderlich, den Kraftstoffdruck in den Leitungen um die Kraftstoffeinspritzventile sobald wie möglich zu erhöhen und die folgende Steuerungsoperation durchzuführen. Die oben vorgeschlagene Technik berücksichtigt diese Punkte nicht.
Weiterhin ist es notwendig, dass die Kraftstoffdruck-Regelung die Änderung des Soll-Kraftstoffdrucks des Motors aufgrund des plötzlichen Wechsels von Fahrbedingungen an dem Übergang oder ähnliches berücksichtigt. In anderen Worten, es ist, wenn der Sollwert plötzlich geändert wird oder wenn der Kraftstoffdruck zum Beispiel momentan erhöht und dann verringert wird, keine geeignete Steuerungsgröße für eine Rückkopplung vorhanden, so dass der tatsächliche Kraftstoffdruck manchmal zu weit steigt oder unterschritten wird. Diese Nachteile werden zurückgeführt auf die Steuerungsfähigkeit in Übergängen. Die obige vorgeschlagene Technik berücksichtigt weder die detaillierte Steuerung, die durchzuführen ist, wenn der Soll-Kraftstoffdruck plötzlich verändert wird, noch das detaillierte Verfahren des Setzens der Größe einer Referenzsteuerung als die Größe einer Feedforward-Steuerung.
Ferner gelangen in diesem Typ einer Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung Fremdkörper, wie Abriebpulver oder Staub, in die Leitungen oder den Regler der Kraftstoffdruck-Steuermittel, wodurch Schäden in den Leitungen und der Steuereinrichtung verursacht werden. Die Fremdkörper müssen aus diesen Orten entfernt werden.
US-A-5 327 872 offenbart eine Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung für einen Motor mit Zylinder-Einspritzung, die aufweist: ein Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder eines Motors; eine Leitung zum Zuführen des Kraftstoffs zu dem Kraftstoffeinspritzventil; eine Kraftstoffpumpe zum Liefern des Kraftstoffs von einem Kraftstoffversorgungssystem in die Leitung; einen Kraftstoffdruckregler zum Regeln des Kraftstoffdrucks in der Leitung durch Ablassen des Kraftstoffs aus der Leitung zu dem Kraftstoffversorgungssystem; und eine Steuereinheit zum Steuern des Kraftstoffdrucks in der Leitung durch Liefern eines Steuerungssignals an den Kraftstoffdruckregler, wobei das Steuerungssignal fest ist, um den Druckregler während der Startphase vollständig zu schließen.
JP-05-149168 offenbart eine Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung für einen Motor mit Zylinder-Einspritzung, die aufweist: ein Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder eines Motors; eine Leitung zum Zuführen des Kraftstoffs zu dem Kraftstoffeinspritzventil; eine Kraftstoffpumpe zum Liefern des Kraftstoffs von einem Kraftstoffversorgungssystem in die Leitung; einen Kraftstoffdruckregler zum Regeln des Kraftstoffdrucks in der Leitung; und eine Steuereinheit zum Steuern des Kraftstoffdrucks in der Leitung durch Liefern eines Steuerungssignals, das auf der Basis eines Motorbe triebsparameters bestimmt wird, an den Kraftstoffdruckregler. Die Steuereinheit weist auf: Feedback-Steuermittel zum Durchführen einer Regelung an dem Kraftstoffdruckregler; Mittel zum Erfassen des Motorstarts; Feedforward-Steuermittel zum Durchführen einer Feedforward-Steuerung an dem Kraftstoffdruckregler, bis das Ende des Motorstarts erfasst wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung für einen Motor mit Zylinder-Einspritzung des Typs vorzusehen, in dem ein Kraftstoffdrucksignal an das Kraftstoffdruck-Steuermittel des Hochdruck-Kraftstoffsystems geliefert wird, das den tatsächlichen Kraftstoffdruck durch eine Regelung steuert, damit dieser mit einem Soll-Kraftstoffdruckwert übereinstimmt, wobei die Kraftstoffdrucksteuerung zum Zeitpunkt des Starts und die Kraftstoffdrucksteuerung um Zeitpunkt von Übergängen, wie eine plötzliche Änderung des Soll-Kraftstoffdrucks, verbessert werden kann.
Der erste Aspekt der Erfindung wird in Anspruch 1 definiert, wonach der Kraftstoffdruckregler gesteuert wird, die Kraftstoffauslassöffnung in einem bestimmten Zustand zu halten für eine konstante Zeit, nachdem eine bestimmte Zeit seit dem Start des Motors abgelaufen ist, und dann auf eine Feedback-Weise gesteuert wird, so dass der tatsächliche Kraftstoffdruck den Sollkraftstoffdruck erreicht. In anderen Worten, nachdem eine vorgegebene Zeit abgelaufen ist, seitdem der Start des Motors erfasst wurde, wird der Ausgabe-Betriebs(duty)wert für den Kraftstoffdruckregler gesteuert, für eine konstante Zeit konstant zu sein, und danach führt das Kraftstoffdruck-Korrekturwertberechnungsmittel eine Feedback-Steuerung (Regelung) durch, so dass der tatsächliche Kraftstoffdruck den Sollwert erreichen kann.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung wird in Anspruch 10 definiert.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist, um die Aufgabe zu erfüllen, vorgesehen eine Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung für einen Motor mit Zylinder-Einspritzung mit einer Kraftstoffpumpe, Kraftstoffeinspritzventile, ein Leitungssystem, das die Kraftstoffpumpe und die Kraftstoffeinspritzventile verbindet, und einen Kraftstoffdruckregler, der in dem Leitungssystem vorgesehen ist und der Kraftstoff aus dem Leitungssystem ablässt, um dadurch den Kraftstoffdruck anzupassen, wobei der Kraftstoffdruckregler gesteuert wird, den Ablass des Kraftstoffs aus dem Leitungssystem für eine vorgegebene Zeitdauer von dem Start des Motors an zu stoppen.
Ein spezifischeres Beispiel der obigen Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung weist auf Grundbetriebswert-Berechnungsmittel, Soll-Kraftstoffdruck-Berechnungsmittel, „tatsächlicher Kraftstoffdruck"-Berechnungsmittel, Kraftstoffdruckkorrektur-Berechnungsmittel, Grundbetriebswertkorrekturmittel und Ausgabebetriebswert-Berechnungsmittel, wobei das Ausgabebetriebswert-Berechnungsmittel den Ausgabebetriebswert des Kraftstoffdruckreglers für eine vorgegebene Zeit, beginnend, wenn der Start des Motors erfasst wird, auf Null steuert.
Da die obige Konstruktion der Erfindung die Abgabe von Kraftstoff aus dem Leitungssystem derart steuert, zu stoppen, wenn der Motor startet, ohne eine Steuerungsgröße an den Kraftstoffdruckregler zu liefern, wird der von der Kraftstoffpumpe in die Kraftstoffleitungen zugeführte Kraftstoff nicht abgelassen, so dass der Druck in den Leitungen schnell erhöht werden kann, mit dem Ergebnis, dass Kraftstoff zum Zeitpunkt des Starts des Motors stabil eingespritzt werden kann. Das heißt, zum Zeitpunkt des Starts des Motors leitet das Kraftstoffpumpensystem nur den notwendigen Kraftstoff ab, der von den Kraftstoffeinspritzventilen eingespritzt wird, und ist die restliche Zeit geschlossen. Da der geschlossene Raum nur durch Schließen der Drucksteuerungsöffnung des Kraftstoffdruckreglers, ohne elektrische Energie, gebildet werden kann, kann der Effekt einer Energieversorgungsspannung oder Ähnliches vermieden werden und der Druck in den Leitungen kann am schnellsten erhöht werden.
Zusätzlich berechnet in der obigen Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung das Grundbetriebswert-Berechnungsmittel einen Grundbetriebswert auf der Basis eines Lastsignals an den Motor und einer Drehzahl des Motors, und das Kraftstoffdruckkorrektur-Berechnungsmittel berechnet eine Kraftstoffdrucksteuerungsabweichung und einen Betriebswertkorrekturwert auf der Basis des Soll-Kraftstoffdrucks und des tatsächlichen Kraftstoffdrucks und entscheidet, ob eine Regelung möglich ist. Der Grundbetriebswert wird gemäß dem Betriebswertkorrekturwert korrigiert und an das Ausgabebetriebswert-Berechnungsmittel geliefert. Das Ausgabebetriebswert-Berechnungsmittel führt zum Zeitpunkt des Starts selektiv die Schließsteuerung des Kraftstoffdruckreglers, eine Feedforward-Steuerung oder eine Regelung auf der Basis der Batteriespannung oder eines Signals zum Unterbrechen des Kraftstoffzufuhrs oder Ähnlichem durch.
Wenn der Soll-Kraftstoffdruck, der von Fahrbedingungen bestimmt wird, um eine vorgegebene Größe verändert wird, kann die Regelung angehalten werden und der Kraftstoffdruck kann auf der Basis der Feedback-Größe zu dieser Zeit und der Referenzsteuerungsgröße gesteuert werden, die von diesen Fahrbedingungen abhängt, und dann der Regelung unterstellt werden, nachdem der Soll-Kraftstoffdruck und der tatsächliche Kraftstoffdruck in bestimmten Bereichen für eine vorgegebene Zeitdauer unter der Referenzsteuerungsgröße weiterhin beibehalten werden.
Somit kann, wenn der Soll-Kraftstoffdruck plötzlich verändert wird, zum Beispiel momentan erhöht und dann verringert wird, die Regelung angehalten werden und der Kraftstoffdruck kann auf eine Feedforward-Weise auf der Basis nicht nur des Referenzbetriebswerts (Referenzsteuerungsgröße), sondern auch der Feedback-Größe gesteuert werden, die angezeigt wird, wenn die Regelung angehalten wird, um die Streuung (scattering) zu absorbieren, wodurch die Steuerungsfähigkeit in der Übergangszeit verbessert wird. Zusätzlich ist, wenn die Regelung wieder aufgenommen wird, der Kraftstoff in den Leitungen stabil und somit kann der tatsächliche Kraftstoffdruck gut konvergiert werden.
Ferner kann, wenn die Regelung gestartet wird, eine Entscheidung getroffen werden, ob sich der tatsächliche Kraftstoffdruck in einem bestimmten Bereich befindet oder nicht. Wenn er sich außerhalb des Bereichs befindet, wird das Vorhandensein von Problemen erfasst, und die Regelung kann blockiert werden. Ob der Kraftstoffdruck sich in einem bestimmten Bereich befindet oder nicht, kann durch die maximale Abweichung einer Streuung (scattering) auf der Basis der Temperatur und Spannung des Kraftstoffdruckreglers und deren Verschlechterung über die Zeit entschieden werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Ansicht eines Motors mit Zylinder-Einspritzung mit einer Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
2 ist eine Blockdarstellung eines Beispiels der in 1 gezeigten Steuereinheit.
3 ist ein Querschnitt in Längsrichtung eines Beispiels der Konstruktion des in 1 gezeigten variablen Kraftstoffdruckreglers.
4 und 5 sind Graphen, die Charakteristiken des variablen Kraftstoffdruckreglers zeigen.
6 ist eine Blockdarstellung der Steuereinheit von 1, die das Konzept des Kraftstoffdrucksteuerungsbetriebs zeigt.
7 ist ein Soll-Kraftstoffdruck-Abbildungsdiagramm der Soll-Kraftstoffdruck-Steuerungsmittel, die in 6 gezeigt werden.
8 ist ein Grundbetriebswert-Abbildungsdiagramm der Grundbetriebswert-Berechnungsmittel, die in 6 gezeigt werden.
9 ist ein Abbildungsdiagramm eines weiteren Beispiels der in 7 und 8 gezeigten.
10 ist ein Graph, der eine Charakteristik der in 1 gezeigten Kraftstoffpumpe zeigt.
11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Steuerungscharakteristiken des in 3 gezeigten variablen Kraftstoffreglers zeigt.
12 ist eine Zeittafel, auf die bei der Erläuterung des Betriebs der Erfindung Bezug genommen wird.
13 bis 15 sind Ablaufdiagramme, auf die bei der Erläuterung eines Beispiels des Betriebs der Erfindung zum Zeitpunkt des Starts des Motors Bezug genommen wird.
16 und 17 sind Ablaufdiagramme, auf die bei der Erläuterung des Betriebs in dem Fall Bezug genommen wird, in dem der Sollwert in der Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung der Erfindung stark verändert wird.
18 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb in dem Fall zeigt, in dem der Motor gestoppt wird.
19 ist ein Ablaufdiagramm, auf das bei der Erläuterung eines Beispiels des Betriebs für die Kompensierung einer Änderung der Batteriespannung Bezug genommen wird.
20 ist eine Zeittafel, auf die bei der Erläuterung des Betriebs zu dem Zeitpunkt der Unterbrechung des Kraftstoffs Bezug genommen wird.
21 und 22 sind Ablaufdiagramme, die ein Beispiel des Betriebs zum Zeitpunkt der Unterbrechung des Kraftstoffs zeigen.
23 ist ein Ablaufdiagramm, das ein von dem in 22 gezeigten Beispiel verschieden ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Ein Ausführungsbeispiel der Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung für einen Motor mit Zylinder-Einspritzung gemäß der Erfindung wird detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt die gesamte Konstruktion eines Motorsystems einschließlich dieses Ausführungsbeispiels der Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung für einen Motor mit Einspritzung in die Zylinder. Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Motor 507 gezeigt, der aus jedem Zylinder, einschließlich einem Kolben 507a, einem Zylinder 507b und einer Verbrennungskammer 507c, die durch den Kolben 507a und den Zylinder 507b gebildet wird, und einer Einlassleitung 501 und einer Abgasleitung 519 besteht, die über der Verbrennungskammer 507c zur Verbindung mit der Kammer vorgesehen sind.
Die in den Motor 507 einzusaugende Luft wird durch eine Einlassöffnung 502a eines Luftfilters 502 eingeführt und durch einen Luftströmungssensor 503 und durch eine Drosselklappe 505 mit einem Drosselventil 505a zur Steuerung der eingesaugten Luftströmung an einen Kollektor 506 geleitet. Die Luft in dem Kollektor 506 wird in die Einlassleitungen 501 verteilt, die mit den Zylindern 507b des Motors 507 verbunden sind, und an jeden Zylinder 507b geliefert. Das Drosselventil 505a kann von einem Motor 522 geöffnet und geschlossen werden. Das Abgas nach einer Verbrennung aus der Verbrennungskammer 507c wird durch die Abgasleitung 519 und einen Katalysator 520 abgeleitet.
Andererseits wird Kraftstoff, wie Benzin, aus einem Kraftstofftank 514 durch eine Kraftstoffpumpe 510 unter einen ersten Druck gesetzt und einer Leitung 541 zugeführt. Zusätzlich wird der Kraftstoff in der Leitung durch eine Kraftstoffpumpe 511 unter einen zweiten Druck gesetzt und an eine Leitung 542 geliefert. Diese Leitung 542 besteht aus zwei Hin- und Rückleitungen, zwischen denen eine Einspritzvorrichtung bzw. ein Injektor 509 angeordnet ist, um ein Kraftstoffleitungssystem zu bilden. Der Kraftstoff, der von der Kraftstoffpumpe 510 unter den ersten Druck gesetzt wurde und der Leitung 541 zugeführt wurde, wird durch einen Kraftstoffdruckregler 512 angepasst, um auf einem konstanten Druck gehalten zu werden (zum Beispiel 3 kg/cm²), und wird dann von der Kraftstoffpumpe 511 unter Druck gesetzt, um zu einem höheren Druck zu gelangen, und an die Leitung 542 geliefert. Der an die Leitung 542 gelieferte Kraftstoff wird durch einen Kraftstoffdruckregler 513 angepasst, um auf einem konstanten Druck gehalten zu werden (zum Beispiel 70 kg/cm²), und wird von dem Injektor 509, der in jedem Zylinder 507b des Motors 507 vorgesehen ist, in den Zylinder 507b eingespritzt.
Zusätzlich wird der Kraftstoffdruck in der Leitung 542 zwischen der Kraftstoffpumpe 511 und dem Injektor 509 im Wesentlichen von dem Kraftstoffdruckregler 513 gesteuert. Wenn keine Steuerungsgröße an den Kraftstoffdruckregler 513 geliefert wird oder wenn das Steuersystem deaktiviert ist, wird stattdessen ein mechanischer Regler 540 zur Anpassung betrieben.
Der von dem Injektor 509 eingespritzte Kraftstoff wird von einer Zündspule 508 gezündet als Reaktion auf ein Zündsignal, das von einer Zündspule 522 auf eine hohe Spannung erhöht wurde.
Der Luftströmungssensor 503 erzeugt ein Signal, das einen eingesaugten Luftstrom anzeigt, und liefert es an eine Steuereinheit 515. An der Drosselklappe 505 ist ein Drosselsensor 504 angebracht, um den Öffnungsgrad des Drosselventils 505a zu erfassen. Das Ausgabesignal von dem Sensor wird ebenso an die Steuereinheit 515 geliefert.
Ein Kurbelwinkelsensor 516, der an einer Nockenwelle (nicht gezeigt) des Motors 507 angebracht ist, erzeugt ein Referenzwinkelsignal REF, das die Rotationsposition der Kurbelwelle anzeigt, und ein Winkelsignal POS zur Erfassung eines Rotationssignals (Drehzahlsignals) und liefert sie ebenfalls an die Steuereinheit 515.
Auf der stromaufwärtigen Seite des Katalysators 520 der Abgasleitung 519 ist ein A/F-Sensor 518 angebracht. Ein Gaspedalöffnungssensor 521 ist ebenfalls an dem Motor 507 angebracht. Die Signale von diesen Sensoren werden ebenfalls an die Steuereinheit 515 geliefert.
Der Hauptteil der Steuereinheit 515 wird gebildet durch eine MPU, einen ROM, einen RAM, ein I/O-LSI einschließlich einem A/D-Wandler und so weiter. Die Steuereinheit empfängt die Signale von den oben erwähnten Sensoren, welche die Fahrbedingungen des Motors erfassen, führt vorgegebene Berechnungsprozesse durch, erzeugt verschiedene unterschiedliche Steuersignale als ein Ergebnis der Berechnung und liefert bestimmte Steuersignale an den Injektor 509 und die Zündspule 522, wodurch eine Kraftstoffversorgungssteuerung und eine Zündzeitpunktsteuerung durchgeführt werden.
Insbesondere bei der Drucksteuerung erfasst der Kraftstoffdrucksensor 523 den Druck in der Leitung 542 und liefert das Steuersignal an den Kraftstoffdruckregler oder den variablen Druck/Regler (variabler P/Reg – variable pressure/regulator) 513. Dieses Steuersignal steuert die Zeit, in der das Ventil des variablen P/Regs 513 geöffnet ist, oder den Betriebswert (duty value), der das Verhältnis der Zeit, wenn das Ventil geöffnet ist, zu der Zeit anzeigt, wenn das Ventil geschlossen ist. 3 ist ein Querschnitt in Längsrichtung des variablen P/Regs 513. Der Kraftstoff in der Leitung 542 tritt in den variablen P/Reg 513 von der in 3 gezeigten EIN-Seite ein und wird in die Leitung 541a auf der in 3 gezeigten AUS-Seite abgeleitet oder zurück in die Leitung 541 geleitet. Wenn kein Steuersignal von der Steuereinheit 515 an den variablen P/Reg 513 geliefert wird, wird ein Kugelventil 701 des variablen P/Regs 513 durch eine Feder 702 gegen einen Ventilsitz 700 gedrückt und der Kraftstoff von der EIN-Seite der Leitung 542 wird nicht in die Leitung 541a abgeleitet. Da der Kraftstoff nicht aus der Leitung 542 abgeleitet wird, wird der Druck in der Leitung 542 bestimmt von der Menge an Kraftstoff, die von der Kraftstoffpumpe 511 abgegeben wird, und der Menge an Kraftstoff, die von dem Injektor 509 eingespritzt wird. Jedoch wird der maximale Druck in der Leitung 542 von dem mechanischen Regler 540 begrenzt.
Die Größe, um die das Kugelventil 701 von dem variablen P/Reg 513 gesteuert wird, wird durch den Betriebswert angepasst, der als das Betriebswertsignal von der Steuereinheit 515 an eine elektromagnetische Spule 703 geliefert wird. In anderen Worten, die saugende Kraft eines Kolbens (plunger) 704, der das Kugelventil 701 unterstützt, wird von dem Strommittelwert der elektromagnetischen Spule 703 gesteuert, um so die Menge an Kraftstoff zu steuern, die aus dem Ventilsitz 700 austritt. Somit kann der tatsächliche Druck in der Leitung 542 gesteuert werden, um den Soll-Kraftstoffdruck zu erreichen. 4 ist ein Graph, der eine grundlegende Charakteristik des variablen P/Regs 513 zeigt, wobei die Ordinate den Kraftstoffdruck in der Leitung 542 anzeigt. Wenn der Betriebswert 0% ist oder wenn die Steuerungsgröße Null ist, wird der Druck in der Leitung 542 hoch, da kein Kraftstoff entweicht. Jedoch wird die obere Grenze des Drucks durch den mechanischen Regler 540 unterdrückt. Wenn der Betriebswert zunimmt, nimmt der entweichende Kraftstoff aus der Leitung 542 zu, wodurch der Druck wie in dem Graph gezeigt reduziert wird.
5 zeigt ein typisches Beispiel der Spannungscharakteristik des variablen P/Regs 513. Aus 5 ist zu sehen, dass, wenn die Antriebsspannung oder Batteriespannung verändert wird, der Antriebsstrom auch unter konstantem Betriebswert geändert wird, so dass der Kraftstoffdruck variiert. Somit ist offensichtlich, dass die Variation der Batteriespannung durch Ändern des Betriebswerts kompensiert werden kann.
6 ist eine Blockdarstellung, welche die Steuerungsoperation zeigt, die von der Steuereinheit 515 auszuführen ist.
Das Grundbetriebswert-Berechnungsmittel 101 berechnet eine Motordrehzahl Ne aus dem erfassten Signal, das es von dem Kurbelwinkelsensor 516 empfängt, und eine Motorlast T aus dem erfassten Signal, das es von dem Gaspedalöffnungssensor 521 empfängt, und bestimmt den Grundbetriebswert zum Steuern des variablen P/Regs 513 auf der Basis dieser berechneter Werte. Das Soll-Kraftstoffdruck-Berechnungsmittel 102 berechnet den Soll-Kraftstoffdruck auch aus der Motordrehzahl Ne und der Motorlast T. Das „tatsächlicher Kraftstoffdruck"-Berechnungsmittel 103 konvertiert den empfangenen erfassten Wert von dem Kraftstoffdrucksensor 523 in einen tatsächlichen Kraftstoffdruck.
Das Kraftstoffdruckkorrektur-Berechnungsmittel 104 vergleicht den Soll-Kraftstoffdruck von dem Soll-Kraftstoffdruck-Berechnungsmittel 102 und den tatsächlichen Kraftstoffdruck von dem „tatsächlicher Kraftstoffdruck"-Berechnungsmittel 103, um eine Abweichung zwischen beiden zu erzeugen, und berechnet eine Größe zur Kraftstoffdruckkorrektur auf der Basis dieser Abweichung. Das Kraftstoffdruckkorrektur-Berechnungsmittel 104 bestätigt auch, ob der Soll-Kraftstoffdruckwert sich in einem vorgegebenen Bereich befindet, und entscheidet, ob die Regelung zugelassen werden kann.
Ein Begrenzungsprozessmittel 105 setzt die oberen und unteren Grenzen der Kraftstoffkorrekturgröße, die von dem Kraftstoffdruckkorrektur-Berechnungsmittel 104 berechnet wurden. Das Grundbetriebswertkorrekturmittel 107 korrigiert den Grundbetriebswert von dem Grundbetriebswert-Berechnungsmittel 101 auf der Basis der Größe der Kraftstoffdruckkorrektur von dem Begrenzungsmittel 105 und erzeugt einen korrigierten Betriebswert.
Das Ausgabebetriebswert-Berechnungsmittel 106 entscheidet, ob der Antriebszustand des Motors startend ist oder der Zeitpunkt der Kraftstoffunterbrechung (F/C – fuel cut). Das Ausgabebetriebswert-Berechnungsmittel 106 korrigiert die Regelungsgröße (Betriebswert), die auf den variablen P/Reg 513 anzuwenden ist, gemäß der Antriebsspannung und erzeugt die korrigierte Regelungsgröße, da die Betriebswert-Kraftstoffdruckcharakteristik verändert wird, wenn die Antriebsspannung dem variablen P/Reg 513 zugeführt wird, wie in 5 gezeigt.
Der Betrieb dieses Ausführungsbeispiels wird detailliert weiter beschrieben unter Bezugnahme auf 6.
7 zeigt eine Soll-Kraftstoffdruck-Abbildung zum Lesen eines Soll-Kraftstoffdrucks auf der Basis der Motordrehzahl Ne und des Last-Drehmoments T. Das Last-Drehmoment wird durch das weithin bekannte Verfahren auf der Basis der erfassten Signale von dem Gaspedalöffnungssensor 521, dem Luftströmungssensor 503, dem Drosselsensor 504 und dem Luft-Kraftstoff(A/F – air/fuel)Verhältnis-Sensor 518 berechnet. Der Gaspedalöffnungssensor 521 dieser Sensoren wird typischerweise in 6 gezeigt. Das Soll-Kraftstoffdruck-Berechnungsmittel 102 liest den Soll-Kraftstoffdruck-Wert unter Bezugnahme auf 7 auf der Basis der Motordrehzahl Ne und des Last-Drehmoments T. 8 ist eine Grundbetriebswert-Abbildung zum Lesen des Grundbetriebswerts durch das Grundbetriebswert-Berechnungsmittel 102 auf der Basis der Motordrehzahl Ne und des Last-Drehmoments T wie in 7. Obwohl die Lastachse durch das Drehmoment dargestellt wird in 7 und 8, kann die Lastachse in der Soll-Kraftstoffdruck-Abbildung und der Grundbetriebswert-Abbildung wie in 9 dargestellt werden durch die Menge an Kraft stoff q, die eine nahe wechselseitige Beziehung zu dem Grad der Gaspedalöffnung hat und die von dem Injektor 509 eingespritzt wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Kraftstoffpumpe 511 direkt von dem Motor angetrieben. Wie in 10 gezeigt, ist die Menge an Kraftstoff, die von der Pumpe 511 abgegeben wird, proportional zu der Drehzahl des Motors, Ne, oder der Drehzahl der Pumpe. An dem in 10 gezeigten Betriebspunkt wird die von der Pumpe abgegebene Menge an Kraftstoff durch Q dargestellt, wenn die Drehzahl des Motors N3 ist.
11 ist ein Graph, der eine Charakteristik Kraftstoffdruck vs. Kraftstoffrücklaufmenge (entwichene Menge an Kraftstoff) mit einem Parameter eines Betriebswerts in dem variablen P/Reg 513 zeigt. In 10 ist, wenn die Drehzahl des Motors N3 ist, die von der Pumpe abgegebene Menge an Kraftstoff Q. In 9 ist an dem von gestrichelten Linien gezeigten Betriebspunkt, wenn die Drehzahl des Motors N3 ist, das Drehmoment T2 oder die Menge an eingespritztem Kraftstoff ist q2. Die Kraftstoffrücklaufmenge Qret in dem variablen P/Reg 513 wird ausgedrückt durch Qret = (Menge an Kraftstoff, die von der Pumpe abgegeben wird) – (Menge an eingespritztem Kraftstoff)
An dem obigen Betriebspunkt kann, da die abgegebene Menge an Kraftstoff Q ist und die Menge von eingespritztem Kraftstoff in alle Zylinder q2 ist, die Kraftstoffrücklaufmenge Qret eindeutig aus dem Verhältnis Qret = Q – q2 berechnet werden. Zusätzlich kann, da der Grundbetriebswert an dem Betriebspunkt N3, T2 unter Bezugnahme auf 8 60% ist, der Kraftstoffdruck Pset in der Leitung 542 an dem obigen Betriebspunkt aus dem Schnittpunkt zwischen der Linie der Rücklaufmenge Qret und der Linie der 60% des Grundbetriebswerts unter Bezugnahme auf 11 bestimmt werden. Insbesondere aus 9 ist offensichtlich, dass der Grundbetriebswert auf der Ba sis der Drehzahl des Motors und der Menge an eingespritztem Kraftstoff bestimmt werden kann.
Der Betrieb der Steuereinheit 515 wird unter Bezugnahme auf die Zeit vom Start des Motors an beschrieben.
Vor dem Start des Motors ist, da die Steuereinheit 515 kein Steuersignal an den variablen P/Reg 513 liefert, der variable P/Reg 513 auf dem Minimum oder auf Null in seinem Öffnungsbereich und somit ist die Menge an Kraftstoff Null, die von der Leitung 542 durch die Leitung 541a an die Leitung 541 zurückfließen soll.
Unter dieser Bedingung werden zum Zeitpunkt t0 in 12, wenn der Zündschalter angeschaltet wird, die Betriebsabläufe, die in den 13 und 14 gezeigt werden, zu vorgegebenen Zeiten später gestartet. In dem Ablauf von 13 wird in Schritt 5001 entschieden, ob der Anlassschalter von einem Ein-Zustand in einen Aus-Zustand geschaltet ist. Da der Anlassschalter sich nun in dem Aus-Zustand befindet, ist die Entscheidung Nein und somit geht das Programm zu Schritt 5002 weiter. Bei Schritt 5002 wird eine Entscheidung getroffen, ob die Motordrehzahl Ne größer ist als eine Drehzahl Nset. Da der Motor noch nicht gestartet ist, ist die Entscheidung Nein und somit geht das Programm zu Schritt 5003, wo das Start-Flag gesetzt wird. Dann beendet das Programm diesen Ablauf.
Wenn der Betriebsablauf in 14 gestartet wird, wird in Schritt 4001 entschieden, ob das in Schritt 5003 in 3 gesetzte Start-Flag gesetzt ist oder nicht. Da das Start-Flag nun gesetzt ist, ist die Entscheidung Ja und somit geht das Programm zu Schritt 4002, wo die Ausgabe von dem Ausgabebetriebswert-Berechnungsmittel 106 bei 0% gesetzt ist. Dann beendet das Programm diesen Ablauf.
Wenn der Anlassschalter zum Zeitpunkt t1 in 12 angeschaltet ist, ist die Entscheidung in Schritt 5001 in 13 Ja und das Start-Flag wird gesetzt. Dann ist, wenn der Anlassschalter bei dem Zeitpunkt t2 ausgeschaltet wird, bei diesem Schritt die Entscheidung Nein und das Programm geht zu Schritt 5002. Bei Schritt 5002 ist die Entscheidung Nein, wenn die Motordrehzahl Ne nicht größer ist als der vorgegebene Wert Nset, und somit wird das Start-Flag beibehalten. Somit wird, wie in dem in 14 gezeigten Betriebsablauf, der Ausgabebetriebswert des variablen P/Regs 513 auf 0% gehalten. Wenn bei Schritt 5002 entschieden wird, dass die Motordrehzahl Ne den vorgegebenen Wert erreicht oder überschritten hat (Zeitpunkt t3), oder wenn entschieden wird, dass der Motor gestartet ist oder Ja ist, geht das Programm zu Schritt 5004, wo das Start-Flag gelöscht wird. Dann beendet das Programm diesen Ablauf. Danach wird in Schritt 5004, solange die Drehzahl Ne auf dem vorgegebenen Wert Nset oder darüber bleibt, das Start-Flag kontinuierlich gelöscht. Nachdem das Start-Flag gelöscht ist, ist in Schritt 4001 in 15 die Entscheidung Nein und das Programm beendet diesen Ablauf. Somit endet zum Zeitpunkt t3 die Steuerung für den Ausgabebetriebswert von 0%.
Die in den 13 und 14 gezeigten Abläufe sind nützlich zur Erläuterung des Betriebs des Ausgabebetriebswert-Berechnungsmittels 106 in 6. Wenn der Kraftstoffdruck in der Leitung 542 niedrig ist, wenn der Motor gestartet wird, steuert das Ausgabebetriebswert-Berechnungsmittel 106 den Betriebswert auf 0%, so dass der von der Pumpe 511 abgegebene Kraftstoff durch den P/Reg 513 nicht wieder in die Leitung 541 geleitet wird, und der Druck in der Leitung 542 schnell zunimmt, wodurch schnell der Zustand erreicht wird, in dem eine normale Kraftstoffeinspritzung gemacht werden kann.
Auf diese Weise beendet der Motor die Startbedingung zum Zeitpunkt t3, aber der tatsächliche Kraftstoffdruck ist noch nicht stabilisiert. Wenn die Regelung unmittelbar aus diesem Zustand durchgeführt wird, kann der Motorbetrieb instabil werden. Somit wird in diesem Ausführungsbeispiel die Regelung nicht ausgeführt, bis bestätigt ist, dass der tatsächliche Kraftstoffdruck in der Leitung 542 über eine vorgegebene Zeitdauer stabil gehalten wird.
15 zeigt den Betriebsablauf, der parallel zu dem obigen Betrieb ausgeführt wird. Ein festes Betriebswert-Flag wird für eine bestimmte Zeit Tmax nach der Startzustandsendzeit t3 gesetzt und der variable P/Reg 513 wird mit dem festen Betriebswert gesteuert. Der feste Betriebswert kann durch den Grundbetriebswert ersetzt werden. In diesem Fall erzeugt das Kraftstoffdruckkorrektur-Berechnungsmittel 104 keine Korrekturgröße und der Grundbetriebswert selbst wird an das Ausgabebetriebswert-Berechnungsmittel 106 geliefert, so dass die Feedforward-Steuerung durchgeführt wird. Der Betriebsablauf von 15 wird regelmäßig zu bestimmten Zeiten gestartet.
Unter Bezugnahme auf 16 und 17 wird der Betriebsablauf zur Bestätigung beschrieben, dass der tatsächliche Kraftstoffdruck in einem bestimmten Bereich für eine vorgegebene Zeitdauer stabil gehalten wurde.
16 zeigt den Betriebsablauf, der regelmäßig zu bestimmten Zeitpunkten gestartet wird, um zu erfassen, dass der Soll-Kraftstoffdruck stark verändert wurde, um einen vorgegebenen Wert zu übersteigen. Unter Bezugnahme auf 16 wird, wenn dieser Betriebsablauf startet, zuerst in Schritt 3001 ein Soll-Kraftstoffdruckwert von dem Soll-Kraftstoffdruck-Berechnungsmittel 102 gesucht. In Schritt 3002 wird der gefundene Soll-Kraftstoffdruckwert mit dem vorherigen verglichen, so dass entschieden werden kann, ob er gleich oder größer als dieser ist. Da sich der Ablauf nun zwischen dem Zeitpunkt t3 und dem Zeitpunkt t4 befindet, wird der Soll-Kraftstoffdruck nicht groß verändert. Hier ist die Entscheidung Nein und in Schritt 3005 wird das Feedback-Start-Entscheidungs-Flag gesetzt. Dann beendet das Programm diesen Ablauf.
17 zeigt den Betriebsablauf, der regelmäßig zu bestimmten Zeitpunkten gestartet wird, um zu bestätigen, dass der tatsächliche Kraftstoffdruck für eine bestimmte Zeit stabil gehalten wurde, und die Regelung durchgeführt wird. Unter Bezugnahme auf 17 wird, wenn dieser Ablauf gestartet wird, in Schritt 1001 eine Entscheidung getroffen, ob das Feedback-Entscheidungs-Flag, das in Schritt 3005 in 16 gesetzt werden soll, gesetzt wurde oder nicht. Da das Feedback-Start-Entscheidungs-Flag nun gesetzt ist, ist die Entscheidung in Schritt 1001 Ja. In Schritt 1002 wird eine Entscheidung getroffen, ob sich der tatsächliche Kraftstoffdruck zwischen der oberen Grenze „hoch" und der unteren Grenze „niedrig" befindet oder ob der tatsächliche Kraftstoffdruck in einem vorgegebenen Bereich stabil gehalten wurde. Wenn hier die Entscheidung Nein ist, wird in Schritt 1005 der Feedback-Betrieb nicht zugelassen und das Feedback-Zulassungs-Flag wird gelöscht. Dann beendet das Programm diesen Ablauf. Wenn die Entscheidung in Schritt 1002 Ja ist, wird in Schritt 1003 eine Entscheidung getroffen, ob der tatsächliche Kraftstoffdruck für eine vorgegebene Zeitdauer stabil gehalten wurde. Wenn hier die Entscheidung Nein ist, führt ein Timer eine kontinuierliche Zählung durch und das Programm geht zurück zu Schritt 1002. Somit wird der obige Ablauf wiederholt. Wenn die Entscheidung bei Schritt 1003 Ja ist, geht das Programm zu Schritt 1004, wo das Feedback-Zulassungs-Flag gesetzt wird und das Feedback-Start-Entscheidungs-Flag gelöscht wird. Dann beendet das Programm diesen Ablauf.
Wenn das Feedback-Zulassungs-Flag gesetzt ist, wird die Regelung unter normalen Bedingungen durchgeführt, aber zum Startzeitpunkt wird die Regelung nicht gestartet, wenn sich der Betriebsablauf in 15 vor dem Zeitpunkt t4 befindet. Wenn das Feedback-Start-Entscheidungs-Flag in Schritt 3005 gesetzt wurde und wenn der Zeitpunkt t4 vergangen ist, wird die Regelung ausgeführt.
Während die Regelung durchgeführt wird, berechnet das Kraftstoffdruckkorrektur-Berechnungsmittel 104 die Abweichung ΔP zwischen dem Soll-Kraftstoffdruck, der von dem Soll-Kraftstoffdruck-Berechnungsmittel 102 erlangt wird, und dem tatsächlichen Kraftstoffdruck, der von dem Kraftstoffdrucksensor 523 erfasst wird, und multipliziert diese Abweichung mit einem vorgegebenen Wert, um eine proportionale Steuerungsgröße Pc zu erzeugen. Zusätzlich wird, wenn diese Abweichung ΔP größer als ein vorgegebener Wert ist (zum Beispiel 5 Kg/m²), ein fester Wert zu der vorherigen integralen Steuerungsgröße hinzugefügt, um eine integrale Steuerungsgröße Ic zu erzeugen. Dann wird die Summe der proportionalen Steuerungsgröße Pc und der integralen Steuerungsgröße Ic als eine Regelungsgröße erzeugt. Das Grundbetriebswertkorrekturmittel 107 korrigiert den Grundbetriebswert von dem Grundbetriebswert-Berechnungsmittel 101 mit der Regelungsgröße von dem Kraftstoffdruckkorrektur-Berechnungsmittel 104 und liefert den korrigierten Betriebswert an das Ausgabesteuerungsmittel 513.
Wenn während der Ausführung der Regelung erfasst wird, dass der Soll-Kraftstoffdruck von Schritt 3002 in 16 verändert wurde, um größer zu sein als ein vorgegebener Wert, wie nach dem Zeitpunkt t5 in 12 gezeigt, ist die Entscheidung in diesem Schritt Ja und das Programm geht zu Schritt 3003. In diesem Schritt wird die Feedback-Größe zu diesem Zeitpunkt oder die Ausgabe aus dem Kraftstoffdruckkorrektur-Berechnungsmittel 104 zu diesem Zeitpunkt in ei nem Speicher 110 gespeichert und das Feedback-Zulassungs-Flag wird gelöscht. Dann beendet das Programm diesen Ablauf. Wenn das Feedback-Zulassungs-Flag gelöscht ist, wird die Regelung angehalten und das Kraftstoffdruckkorrektur-Berechnungsmittel 104 liefert keine Korrekturgröße an das Grundbetriebswertkorrekturmittel 107. Die Zeitdauer dieser Feedforward-Steuerung entspricht der Zeitdauer von dem Zeitpunkt t5 zu dem Zeitpunkt t7 in 12. Während dieser Zeitdauer wird die Feedforward-Steuerung auf der Basis des Betriebswerts durchgeführt, der die Summe des Grundbetriebswerts und der Größe des in Schritt 3003 gespeicherten Feedbacks ist.
Unter dieser Feedforward-Steuerung wird, wenn entschieden wird, dass sich der Soll-Kraftstoffdruck weniger oder gleich auf einen vorgegebenen Wert in Schritt 3002 in 16 geändert hat, das Feedback-Start-Entscheidungs-Flag in Schritt 3005 gesetzt. Somit ist in Schritt 1001 in 17 die Entscheidung Ja. In Schritt 1002 und in den folgenden Schritten wird bestätigt, dass der tatsächliche Kraftstoffdruck in einem bestimmten Bereich stabil gehalten wurde und das Feedback-Zulassungs-Flag wird wie in der obigen Beschreibung gesetzt. Als ein Ergebnis wird die Regelung wieder von dem Zeitpunkt t7 in 12 gestartet.
Es ist gewünscht, dass der Kraftstoffdruck in der Leitung 542 hoch gehalten wird, wenn der Fall in Betracht gezogen wird, in dem der Motor aus einem Grund gestoppt und wieder gestartet wird. 18 zeigt den Betriebsablauf, um den Kraftstoffdruck hoch zu halten, wenn der Motor gestoppt wird. Dieser Betrieb wird durch das Ausgabebetriebswert-Berechnungsmittel 106 durchgeführt.
Unter Bezugnahme auf 18 wird zuerst bei Schritt 6001 eine Entscheidung getroffen, ob der Zündschalter von dem Ein-Zustand abgeschaltet ist. Wenn hier die Entscheidung Ja ist, wird zuerst das „Ausgabebetriebswert 0%"-Flag in Schritt 6002 gesetzt, in dem Fall, in dem der Motor unmittelbar nach dem Stopp des Motors gestartet wird. Folglich steuert das Ausgabebetriebswert-Berechnungsmittel 106 derart, den folgenden Betriebswert 0% zu machen und den Druck in der Leitung 542 unverändert zu halten. Wenn der Zündschalter nicht ausgeschaltet ist, ist die Entscheidung in Schritt 6001 Nein. In Schritt 6003 wird eine Entscheidung getroffen, ob der Motor gestoppt ist. Wenn die Entscheidung hier Ja ist, geht das Programm zu Schritt 6002, wo das „Ausgabebetriebswert 0%"-Flag gesetzt wird unter Berücksichtigung des Falls, in dem der Motor unmittelbar wieder gestartet wird. Das Ausgabebetriebswert-Berechnungsmittel 106 setzt den folgenden Betriebswert auf 0% und behält den Druck in der Leitung 542 unverändert bei. Wenn die Entscheidung in Schritt 6003 Nein ist, geht das Programm zu Schritt 6004, wo das „Ausgabebetriebswert 0%"-Flag gelöscht wird. Dann beendet das Programm den Ablauf.
Die Batteriespannung wird bei niedrigen Temperaturen verändert oder durch ihre Verschlechterung aufgrund der Änderung über die Zeit. Die Charakteristik der Beziehung zwischen Betriebswert und Kraftstoffdruck wird abhängig von der Batteriespannung verändert, wie unter Bezugnahme auf 5 beschrieben wird. Somit ist es erforderlich, wenn die Batteriespannung geringer als der normale Wert wird, diese Änderung zu kompensieren. 19 zeigt den Ablauf für die Kompensation. Dieser Ablauf wird regelmäßig zu bestimmten Zeitpunkten gestartet zur Durchführung durch das Ausgabebetriebswert-Berechnungsmittel 106. Bei Schritt 7001 wird eine Berechnung für die Korrektur der Batteriespannung durchgeführt. Bei dieser Korrekturberechnung wird, da der Grundbetriebswert auf der Basis der Batteriespannung definiert wird, der Ausgabebetriebswert durch die tatsächliche Batteriespannung korrigiert. In anderen Wor ten, der korrigierte Betriebswert Dout kann ausgedrückt werden durch Dout = Dc × (Vbase/Vb)wobei Dc der Ausgabebetriebswert ist, Vbase die Referenz-Batteriespannung ist und Vb die tatsächliche Batteriespannung ist.
Wenn die Minimum-Kraftstoffeinspritz-Bedingung, die im Wesentlichen einer Null-Kraftstoffeinspritzung entspricht, erfüllt ist, wird das F/C-Signal erzeugt, das eine Kraftstoffunterbrechung anzeigt, wodurch der Betriebswert auf 100% und der Öffnungsbereich des variablen P/Regs 513 auf das Maximum gesteuert wird. Unter dieser Bedingung befindet sich der Kraftstoffdruck in der Leitung unter keiner bestimmten Steuerung und der Injektor 509 spritzt keinen Kraftstoff ein. Somit kann, da der Kraftstoffabgabebereich maximal ist, der von der Pumpe 511 abgegebene Abriebstaub und der in die Leitung 542 gelangende Staub durch den variablen P/Reg 513, insbesondere aus dem Ventilsitz 700 und dem Kugelventil, entfernt werden. Dieser Vorgang wird von dem Ausgabebetriebswert-Berechnungsmittel 106 durchgeführt. Der Ablauf wird unter Bezugnahme auf die 20 bis 22 beschrieben.
Wenn das F/C-Signal zum Zeitpunkt ta empfangen wird, so dass der Betriebswert von 100% bewirkt wird, wird der tatsächliche Kraftstoffdruck nach diesem Zeitpunkt von dem Betriebswert weg verringert, wie in 20 gezeigt wird. Dann kann, wenn das F/C-Signal bei dem Zeitpunkt tb abfällt, der tatsächliche Kraftstoffdruck nicht plötzlich von dem geringeren Wert auf den in der Regelung gesetzten Soll-Wert verschoben werden, auch wenn dieselbe Steuerungsgröße wie bei der Erzeugung des F/C-Signals angewendet wird. Wie an dem Zeitpunkt tb und folgend in 20 gezeigt wird, erreicht der Kraftstoffdruck den Soll-Wert allmählich mit einer Zeitverzögerung. Da gewünscht ist, dass der tatsächliche Kraftstoffdruck den Soll-Wert bei der Mo torsteuerung schnell erreicht, ist es erforderlich, die Zeitverzögerung schnell zu entfernen. Das Ausgabebetriebswert-Berechnungsmittel 106 steuert derart, dass die Verzögerung bei der Wiederherstellung des Kraftstoffdrucks minimal ist, wenn der ursprüngliche Zustand aus dem F/C-Zustand wiederhergestellt wird. Das heißt, dem Endsteuerungsbetriebswert wird ein kleiner Offset zugewiesen, wodurch die Wiederherstellung des Kraftstoffdrucks beschleunigt wird.
21 ist der Betriebsablauf, der regelmäßig gestartet wird, um das F/C-Signal zum Zeitpunkt ta zu erfassen. Wenn dieser Ablauf gestartet wird, wird in Schritt 8001 eine Entscheidung getroffen, ob das F/C-Signal angewendet wird oder nicht. Wenn die Entscheidung hier Ja ist, geht das Programm zu Schritt 8002, wo die von dem Kraftstoffdruckkorrektur-Berechnungsmittel 104 erzeugte Feedback(F/B)-größe zu diesem Zeitpunkt in dem Speicher 110 gespeichert wird und das „Betriebswert 100%"-Flag gesetzt wird. Dann beendet das Programm diesen Ablauf. Wenn die Entscheidung bei Schritt 8001 Nein ist, geht das Programm zu Schritt 8003, wo das „Betriebswert 100%"-Flag gelöscht wird. Dann beendet das Programm diesen Ablauf. Während in Schritt 8002 das „Betriebswert 100%"-Flag gesetzt und unverändert beibehalten wird, veranlasst das Ausgabebetriebswert-Berechnungsmittel 106 den variablen P/Reg 513, mit einem Betriebswert von 100% zu arbeiten, und das Abriebpulver und der Staub werden schnell aus der Leitung 542 und dem variablen P/Reg 513 entfernt.
22 zeigt den Betriebsablauf bei tb, an dem das F/C-Signal abfällt. Wenn dieser Ablauf gestartet wird, wird in Schritt 8010 die Entscheidung getroffen, ob das bei Schritt 8002 in 21 gesetzte „Betriebswert 100%"-Flag gesetzt und dann gelöscht wurde. Wenn die Entscheidung hier Nein ist, beendet das Programm diesen Ablauf. Wenn die Entscheidung Ja ist, fällt das F/C-Signal am Zeitpunkt tb ab und somit wird bei Schritt 8011 der Betriebswert an dem Wiederherstellungszeitpunkt gesetzt. Der Wiederherstellungszeitbetriebswert wird bestimmt durch Addieren des Grundbetriebswerts, der von dem Grundbetriebswert-Berechnungsmittel 101 zu diesem Zeitpunkt erzeugt wird, der Feedbackgröße F/B, die bei Schritt 8002 in 21 in dem Speicher gespeichert wurde, und einer vorgegebenen Versetzung (Offset) zur Reduzierung des Steuerbetriebswerts. Da die Regelung des Kraftstoffdrucks auf dem auf diese Weise bestimmten Betriebswert durchgeführt wird, kann der Kraftstoffdruck in der Leitung 542 durch Anwenden dieses Offsets schnell wiederhergestellt werden. Der Offset wird empirisch bestimmt. Zusätzlich kann der Offset freigegeben werden, wenn der Kraftstoffdruck wiederhergestellt ist.
Der Offset kann allmählich über die Zeit verringert werden und schließlich Null werden. 23 zeigt den Betriebsablauf zur Durchführung dieser Operation. Bevor dieser Betriebsablauf ausgeführt wird, wird bei Schritt 8011 in 22 das Abschwächungs-Flag gesetzt. Dann wird der Ablauf von 23 gestartet. Zuerst wird in 8021 überprüft, ob in Schritt 8021 das Abschwächungs-Flag gesetzt ist. Wenn die Entscheidung hier Nein ist, endet dieser Ablauf. Wenn die Entscheidung Ja ist, geht das Programm zu Schritt 8022, wo eine geringe Offset-Größe von dem aktuellen Offset subtrahiert wird und der Rest oder neue Offset gesetzt wird. Dann wird in Schritt 8023 entschieden, ob der neue Offset Null oder negativ wurde. Wenn die Entscheidung hier Nein ist, endet dieser Ablauf hier. Wenn die Entscheidung Ja ist, kann der Offset als im Wesentlichen Null angesehen werden und das Programm geht zu Schritt 8024, wo das Abschwächungs-Flag gelöscht wird. Dann endet dieser Ablauf. Bei Schritt 8023 kann der Offset mit einem bestimmten geringen Wert statt Null verglichen werden. Da der Betriebsablauf von 23 regelmäßig wiederholt wird, wird der Offset des Steuerbetriebswerts nach dem Zeitpunkt tb schrittweise reduziert, wie in 20 gezeigt wird.

Claims

Kraftstoffdruck-Steuereinrichtung für einen Motor mit Einspritzung in die Zylinder, die aufweist: ein Kraftstoffeinspritzventil (508), um Kraftstoff in einen Zylinder eines Motors einzuspritzen; eine Leitung (542), zur Zufuhr des Kraftstoffs zu dem Kraftstoffeinspritzventil (508); eine Kraftstoffpumpe (511), zur Zufuhr des Kraftstoffs von einem Kraftstoffversorgungssystem in die Leitung (542); einen Kraftstoffdruckregler (513), zur Regulierung des Kraftstoffdrucks innerhalb der Leitung (542) durch Ableiten des Kraftstoffs aus der Leitung (542) in das Kraftstoffversorgungssystem; und eine Steuereinheit (515) zur Regelung des Kraftstoffdrucks innerhalb der Leitung (542), indem ein auf der Basis eines Motorbetriebsparameters bestimmtes Steuersignal an einen Kraftstoffdruckregler (513) geliefert wird, wobei die Steuereinheit (515) eine Feedforward-Regelung des Kraftstoffdruckreglers (513) gemäß einem festen Wert während wenigstens eines Teils einer Zeitdauer ausführt, in der sich der Kraftstoffdruck innerhalb der Leitung (542) vorübergehend ändert, und wobei die Steuereinheit (515) das Steuersignal auf einen bestimmten Wert setzt und eine Feeforward-Steuerung des Kraftstoffdruckreglers (513) während einer vorbestimmten Zeit (Tmax), von dem Zeit punkt an, dass bestimmt ist, dass der Motor angefangen hat zu laufen (t3), ausführt.
Einrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (515) eine Feedforward-Steuerung des Kraftstoffdruckreglers (513) ausführt, sodass der Kraftstoff während einer Zeit, die vom Anschalten des Motors bis zum Zeitpunkt des Feststellens, dass der Motor angefangen hat zu laufen (von t1 bis zur Zeit t3), erforderlich ist, nicht aus der Leitung (542) abgeleitet wird.
Einrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Steuereinheit (515) ein Steuersignal erzeugt, um den Betriebswert des Kraftstoffdruckreglers (513) zu steuern.
Einrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Steuereinheit (515) den Betriebswert des Kraftstoffdruckreglers (513) so steuert, dass er auf Null gebracht wird.
Einrichtung gemäß Anspruch 1, die außerdem einen weiteren Regler (540) aufweist, um den Kraftstoffdruck zu begrenzen, damit er nicht ansteigt, wenn der Kraftstoffdruck innerhalb der Leitung (542) einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Einrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Motorbetriebsparameter die Drehzahl des Motors und die auf den Motor wirkende Last ist.
Einrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Motorbetriebsparameter die Drehzahl des Motors und die Menge an eingespritztem Kraftstoff ist.
Einrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (515) ein Steuersignal erzeugt, um den Betriebswert des Kraftstoffdruckreglers (513) zu steuern.
Einrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Steuereinheit (515) eine Einrichtung aufweist, um eine Batteriespannung zu speichern, und eine Einrichtung, um das Steuersignal auf der Basis des Verhältnisses zwischen der Batteriespannung und einer gewissen Referenz-Batteriespannung zu korrigieren.
Kraftstoffdruck-Steuereinrichtung für einen Motor mit Einspritzung in die Zylinder, die aufweist: ein Kraftstoffeinspritzventil (508), um Kraftstoff in einen Zylinder eines Motors einzuspritzen; eine Leitung (542), um den Kraftstoff zu dem Kraftstoffeinspritzventil (508) zu leiten; eine Kraftstoffpumpe (511), um den Kraftstoff von einem Kraftstoffversorgungssystem einer Leitung (542) zuzuführen; einen Kraftstoffdruckregler (513), um den Kraftstoffdruck innerhalb der Leitung (542) zu regulieren und zwar durch Ableiten des Kraftstoffs aus der Leitung (542) in das Kraftstoffversorgungssystem; und eine Steuereinheit (515), um den Kraftstoffdruck innerhalb der Leitung (542) zu steuern, indem ein auf der Basis eines Motorbetriebsparameters bestimmtes Steuersignal an den Kraftstoffdruckregler (513) geliefert wird, wobei die Steuereinheit (515) aufweist: eine Grundsteuersignal-Bestimmungseinrichtung (101), um ein Grundsteuersignal auf der Basis des Motorbetriebsparameters zu bestimmen; eine Soll-Kraftstoffdruck-Bestimmungseinrichtung (102), um den Soll-Kraftstoffdruck innerhalb der Leitung (542) auf der Basis des Motorbetriebsparameters zu bestimmen; eine Korrektursignalberechnungseinrichtung (104), um ein Korrektursignal zum Korrigieren des Grundsteuersignals auf der Basis der Abweichung zwischen dem Soll-Kraftstoffdruck und dem Ist-Kraftstoffdruck innerhalb der Leitung (542) zu berechnen; eine Regeleinrichtung (106, 107), um eine Regelung des Kraftstoffdruckreglers (513) auf der Basis eines Steuersignals auszuführen, das durch Korrigieren des Grundsteuersignals mit dem Korrektursignal erhalten wird; eine Einrichtung zur Erfassung einer vorübergehender Änderung (106, 5001, 3002), um die vorübergehende Änderung des Kraftstoffdruckes innerhalb der Leitung (542) zu erfassen; und eine Einrichtung zur Feeforward-Steuerung (3003, 1005), um eine Feedforward-Steuerung des Kraftstoffdruckreglers (513) auf der Basis des Grundsteuersignals während der Zeit auszuführen, die von der Erfassung der vorübergehenden Änderung durch die Erfassungseinrichtung (106, 5001, 3002) bis zur Entfernung der vorübergehende Änderung reicht, wobei die Einrichtung zur Feedforward-Steuerung (3003, 1005) eine Rückkopplungzulassungs-Entscheidungseinrichtung (1001-1004) aufweist, um zu erfassen, dass der Ist-Kraftstoffdruck für eine gewisse Zeit innerhalb eines vorbestimmten Bereichs aufrechterhalten wurde.
Einrichtung gemäß Anspruch 10, wobei der Motorbetriebsparameter die Drehzahl des Motors und die auf den Motor wirkende Last ist.
Einrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die auf den Motor wirkende Last eine Menge an Kraftstoff ist, der von dem Kraftstoffeinspritzventil (508) eingespritzt wird.
Einrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Korrektursignalberechnungseinrichtung (104) eine Begrenzungsprozesseinrichtung (105) aufweist, um das Korrektursignal auf eine vorbestimmte obere oder untere Grenze zu begrenzen, und um das begrenzte Signal zu erzeugen.
Einrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Einrichtung (106, 5001, 3002) zur Erfassung einer vorübergehenden Änderung eine Starterfassungseinrichtung (2001) ist, um den Zustand, in dem der Motor angefangen hat zu laufen, zu erfassen.
Einrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die Steuereinheit (515) außerdem eine Einrichtung (2001) aufweist, um die Optimalwertsteuerung während einer gewissen Zeit (Tmax) auszuführen, ab der die Starterfassungseinrichtung (2001) erfasst, dass der Motor angefangen hat zu laufen (t3).
Einrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Einrichtung (106, 5001, 3002) zur Erfassung einer vorübergehenden Änderung eine Einrichtung (3002) ist, zur Erfassung, dass sich der Soll-Kraftstoffdruck plötzlich geändert hat, wenn die Regelung durchgeführt wird.
Einrichtung gemäß Anspruch 16, wobei die Steuereinheit (515) außerdem eine Einrichtung (3003) aufweist, die bewirkt, dass das Korrektursignal, das von der Korrektursignalberechnungseinrichtung stammt, in einem Speicher (110) gespeichert wird, wenn die Einrichtung (106, 5001, 3002) zur Erfassung einer vorübergehenden Änderung die plötzliche Änderung des Soll-Kraftstoffdruckes feststellt.
Einrichtung gemäß Anspruch 17, wobei eine Optimalwertsteuerungseinrichtung (3003, 1005) eine Einrichtung ist, die als Steuersignal ein Signal erzeugt, das durch Korrektur des Grundsteuersignals mit dem im Speicher (110) gespeicherten Korrektursignal, erhalten wird.
Einrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Steuereinheit (515) außerdem eine Einrichtung (1004) aufweist, um die Optimalwertsteuerung zu unterbrechen und um die Regelung in Antwort auf die von der Zulassungsentscheidungseinrichtung erfasste Gegebenheit auszuführen.