УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЖИДКОСТНЫМ НАСОСОМ И СПОСОБ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2001 года по МПК F02D41/38 F04B49/08 

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение касается устройства и способа управления жидкостным насосом.

Описание соответствующей области техники
Известно устройство впрыскивания топлива общего распределения, в котором имеется общий распределитель (камера аккумулирования давления) для накапливания топлива под высоким давлением, а к общему распределителю подсоединен топливный инжекторный клапан для обеспечения впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания (5313920 A, 24.05.1984).

В устройстве впрыска топлива с общим распределителем скорость впрыска топлива из топливного инжекторного клапана изменяется в соответствии с давлением в общем распределителе, то есть давлением внутри общего распределителя. Следовательно, необходимо управлять давлением в общем распределителе с высокой точностью, чтобы можно было получать оптимальную скорость впрыска топлива в соответствии с условиями работы двигателя.

Давлением в общем распределителе обычно управляют посредством управления количеством впрыскиваемого топлива, то есть количеством нагнетаемого топлива из топливного насоса высокого давления, который подает топливо в общий распределитель. Обычно в качестве топливного насоса высокого давления используется насос плунжерного типа.

В устройстве впрыска топлива общего распределения топливо высокого давления, накапливаемое в общем распределителе, впрыскивается в цилиндры из топливных инжекторных клапанов, предусмотренных отдельно для каждого из цилиндров. Таким образом, давление в общем распределителе уменьшается каждый раз, когда осуществляется впрыскивание топлива. Следовательно, существует необходимость в устройстве управления топливным насосом, чтобы обеспечивать нагнетание топливным насосом требуемого количества в общий распределитель после каждого впрыска топлива, чтобы удерживать давление в общем распределителе на заданном уровне. Более того, в процессе работы заданное давление в общем распределителе резко изменяется в широком диапазоне в соответствии с рабочим условием двигателя во время переходного режима, при котором резко изменяется рабочее условие двигателя. Следовательно, во время переходного режима устройство управления топливным насосом должно управлять количеством топлива, которое необходимо откачать из топливного насоса, то есть количеством нагнетаемого топлива, чтобы предотвратить превышение давления за установленный предел или недостижение его в камере аккумулирования давления после изменений заданного давления, то есть чтобы добиться необходимой управляемости давлением в камере аккумулирования давления.

Плунжерный насос, используемый в качестве топливного насоса с общим распределителем, обычно представляет собой плунжерный насос с внутренним кулачком, как показано на фиг. 11. Поскольку топливный насос используется для нагнетания топлива для впрыска топлива в каждый цилиндр двигателя, количество откачиваний топлива во время одного оборота насоса должно соответствовать количеству цилиндров. Насос на фиг. 11 включает четыре кулачка и четыре плунжера. Плунжеры одновременно откачивают и всасывают топливо во время каждого цикла, то есть при обороте вала привода насоса на 90^o. Следовательно, топливный насос откачивает топливо четыре раза за один оборот. В четырехтактных двигателях впрыск топлива во все цилиндры завершается за два оборота вала двигателя. Таким образом, показанный на фиг. 11 насос можно использовать для четырехтактного восьмицилиндрового двигателя посредством приведения в действие насоса со скоростью вращения, равной скорости вращения коленчатого вала. Насос можно также использовать для четырехтактного четырехцилиндрового двигателя посредством приведения в действие насоса на половинном числе оборотов коленчатого вала. Однако при использовании внутреннего с четырьмя кулачками насоса, как показано на фиг. 1, для приведения в действие плунжеров необходимо устанавливать большую скорость изменения профиля каждого кулачка, что обеспечивает более высокую флуктуацию крутящего момента привода насоса. Более высокая флуктуация крутящего момента привода насоса увеличивает нагрузку на элементы системы привода насоса, такие как цепь или ремень, и, следовательно, может снизить срок службы системы привода насоса.

Чтобы уменьшить флуктуацию крутящего момента привода насоса, необходимо уменьшить количество кулачков и, следовательно, снизить изменение формы профиля кулачка. На фиг. 2 показан насос, имеющий два кулачка, в котором количество кулачков уменьшено до двух. Этот кулачковый насос имеет четыре плунжера, и он выполнен так, что каждая из расположенной напротив друг друга пары кулачков одновременно выполняла такты нагнетания и впуска. Каждый плунжер работает с циклами оборота на 180^o приводного вала насоса. В случае двух пар плунжеров устройство насоса откачивает топливо четыре раза в течение оборота насоса.

Что касается способа управления плунжерным насосом, известен способ предтактового регулирования и способ регулирования впуска.

Способ предтактового регулирования управляет количеством, нагнетаемым каждым плунжером посредством удержания впускного клапана для каждого плунжера в открытом положении до промежуточной стадии такта нагнетания плунжера. Более конкретно, при способе предтактового регулирования, каждый плунжер всасывает количество топлива, соответствующее всему ходу плунжера, в соответствующий цилиндр во время такта впуска. На ранней стадии такта нагнетания некоторое количество подаваемого топлива выпускается из цилиндра через впускной клапан. После закрытия впускного клапана во время такта нагнетания плунжер сжимает количество топлива, содержащегося в этот момент в цилиндре. При достижении заранее определенного давления топлива клапан впрыска, форсируемый пружиной, приводится в открытое положение, так что топливо нагнетается в общий распределитель.

При способе регулирования впуска в каждый цилиндр всасывается необходимое количество топлива благодаря закрытию впускного клапана для каждого плунжера на промежуточной стадии такта впуска. Таким образом, все количество топлива, всасываемого в каждый цилиндр, выталкивается из цилиндра во время такта нагнетания.

Поскольку при способе предтактового регулирования каждый впускной клапан закрывается во время такта нагнетания, этот способ требует использования впускных клапанов, выполненных для использования при более высоком давлении, чем впускные клапаны, используемые при способе регулирования впуска. Таким образом, стоимость устройства для способа предтактового регулирования становится сравнительно высокой. Более того при способе предтактового регулирования, избыток количества топлива, всасываемого в каждый цилиндр, должен выталкиваться из цилиндра посредством использования соответствующего плунжера на ранней стадии такта нагнетания. Следовательно, способ предтактового регулирования может способствовать увеличению потери мощности привода насоса по сравнению со способом регулирования впуска.

Поэтому предпочтительно, чтобы топливный насос с общим распределителем был кулачковым насосом с двумя кулачками, который снижает флуктуацию крутящего момента привода, а количество топлива, подлежащего откачиванию из кулачкового насоса, будет управляться посредством способа регулирования впуска, который снижает стоимость устройства и потери мощности.

Однако сочетание такого кулачкового насоса и способа регулирования впуска традиционно вызывает проблему ухудшения чувствительности к управлению давлением в общем распределителе.

В то время как способ предтактового регулирования определяет количество топлива, подлежащего нагнетанию от каждого плунжера, на основе синхронизации закрытия впускного клапана во время такта нагнетания плунжера, способ регулирования впуска определяет количество топлива, подлежащего нагнетанию от каждого плунжера на основе синхронизации закрытия впускного клапана, то есть периода открытого состояния впускного клапана во время такта впуска плунжера. Следовательно, способ предтактового регулирования обеспечивает управление нагнетаемым количеством в соответствии с условием работы двигателя и давлением в общем распределителе непосредственно перед началом нагнетания, то есть непосредственно перед началом закрытия впускного клапана. С другой стороны, способ регулирования впуска неизбежно влечет за собой определение количества нагнетаемого топлива на ранней стадии такта впуска. Таким образом, при способе регулирования впуска временной интервал между определением количества нагнетаемого топлива и действительным началом нагнетания становится длиннее. Если в течение временного интервала изменяется условие работы двигателя или давление в общем распределителе, то такое изменение практически не отражается на количестве нагнетаемого топлива.

Эта проблема в отношении способа регулирования впуска становится более существенной, если способ применяется к кулачковому насосу с двумя кулачками. Ниже будут описаны проблемы, возникающие в случае устройства впрыска топлива с общим распределителем для четырехтактного четырехцилиндрового двигателя, в котором используется кулачковый насос с двумя кулачками, управляемый способом регулирования впуска.

На схеме фиг. 12 линия (A) показывает изменения давления в общем распределителе. Давление в общем распределителе уменьшается в соответствии с количеством впрыскиваемого топлива, при каждом впрыскивании топлива в каждый цилиндр. Впоследствии давление в общем распределителе увеличивается топливным насосом, нагнетающим топливо в общий распределитель. На фиг. 12 точки, отмеченные ссылочными позициями N 1, N 3, N 4, показывают падения давления из-за трех последовательных действий впрыскивания топлива в первый, третий и четвертый цилиндры, соответственно. Вертикальные линии T₁, T₂, T₃ показывают временные точки установления количеств топлива, подлежащего нагнетанию топливным насосом, где интервал между T₁ и T₂ и интервал между T₂ и T₃ составляют 180^o в зависимости от угла поворота коленчатого вала. Линия (B) показывает заданное давление PCTRG в общей направляющей. Заданное давление общей направляющей устанавливается в соответствии с условием работы двигателя, во время установления количества подлежащего нагнетанию топлива.

В соответствии с типичным управлением обычным топливным насосом количество нагнетаемого топлива определяется в виде суммы количества прямой подачи, которое определяется программным значением количества впрыскиваемого топлива и давлением в общем распределителе во время установления количества нагнетаемого топлива, и количеством обратной подачи, которое определяется разницей между заданным давлением в общем распределителе и действительным давлением в общем распределителе в момент времени установления количества нагнетаемого топлива.

Линии (C) на фиг. 12 показывают циклы хода двух пар плунжеров двухкулачкового насоса, регулирующего впуск топлива. Поскольку двухкулачковый насос для четырехтактного четырехцилиндрового двигателя вращается с половинной скоростью относительно числа оборотов коленчатого вала двигателя, две пары плунжеров (плунжерная группа A и плунжерная группа B) поочередно откачивают топливо при каждых 180^o угла поворота коленчатого вала.

Линия (D) на фиг. 12 показывает тактовые циклы четырехкулачкового насоса типа предтактового регулирования. Четырехкулачковый насос приводится в действие на половинном числе оборотов коленчатого вала, так что четырехкулачковый насос откачивает топливо при каждых 180^o оборота коленчатого вала.

Как показано линией (D) на фиг. 12, кулачковый насос с четырьмя кулачками завершает один тактовый цикл нагнетания и впуска при каждых 180^o угла поворота кривошипа. Количество нагнетаемого топлива определяется синхронизацией закрытия впускного клапана во время такта нагнетания. Следовательно, расчетное количество топлива в момент времени T₁ на фиг. 12 полностью откачивается в момент времени P₁, показанный на линии (D). Подлежащее откачиванию количество топлива устанавливается в соответствии с давлением в общем распределителе в момент времени T₁ и программным значением количества впрыскиваемого топлива в этот момент времени (то есть количеством топлива, подлежащим впрыскиванию в первый цилиндр), и разницей между заданным давлением PCTRG и действительным давлением PC₁ в момент времени T₁, как установлено выше. Следовательно, когда в момент времени P₁ завершается нагнетание топлива, в общий распределитель поступает количество топлива, которое полностью компенсирует падение давления в общем распределителе из-за впрыска топлива в первый цилиндр и отклонения действительного давления в общем распределителе от заданного значения давления, полученного в момент времени T₁. Таким образом, в момент времени P₁ действительное давление в общем распределителе становится точно равным заданному значению PCTRG.

В двухкулачковом насосе для регулирования впуска тактовый цикл каждого плунжера составляет 180^o, как показано линией (C). Количество нагнетаемого топлива, установленное в момент времени T₁, всасывается при такте впуска плунжерной группы A и подается в общий распределитель в момент времени P'₁, показанный на линии (C), за которым следует окончание впрыска топлива в третий цилиндр после впрыска топлива в первый цилиндр. Таким образом, нагнетаемое количество топлива, установленное на основании условий, возникающих в момент времени T₁, не подается в общий распределитель до следующего момента (T₂) времени для установления количества подлежащего нагнетанию топлива. Более конкретно, синхронизация действия установления количества нагнетаемого топлива задерживается на 180^o по сравнению с синхронизацией в четырехкулачковом насосе.

Более того, в случае двухкулачкового насоса нагнетание топлива плунжерной группой B происходит во время периода между моментом времени T₁ установления количества нагнетаемого топлива для плунжерной группы A и моментом времени P'₁ завершения действительной подачи топлива из плунжерной группы A. Следовательно, действительное давление в общем распределителе во время завершения нагнетания топлива из плунжерной группы A отличается от давления в общем распределителе в момент времени T₁. В результате, если обычное управление прямой-обратной подачей осуществляется посредством использования двухкулачкового насоса, регулирующего впуск, регулируемость давления общего распределителя во время изменения заданного давления топлива ухудшается, так что давление в общем распределителе временно становится превышающим или недостаточным.

Эта проблема более подробно описывается со ссылкой на фиг. 14.

Изображенная на фиг. 14 схема показывает изменения заданного и действительного давления в общем распределителе, где управление прямой подачей и обратной подачей, основанные на отклонении действительного давления в общем распределителе от заданного давления, осуществляется посредством использования двухкулачкового насоса регулирующего впуск в соответствии с известным уровнем техники. На фиг. 14 моменты времени t₀-t₈ показывают временную последовательность нагнетания топлива из топливного насоса; PCTRG показывает изменение заданного давления в общем распределителе, то есть программируемого значения, а PC показывает изменение давления в общем распределителе, возникающее при условии, когда количество топлива, нагнетаемого топливным насосом, управляется посредством обычного управления прямой-обратной подачей. На фиг. 14 показано, что заданное давление PCTRG в общем распределителе изменяется от PCTRG₀ до PCTRG₁, и что заданное значение PCTRG остается постоянным и равным давлению в общем распределителе до t₀.

Если в момент времени t₁ заданное давление в общем распределителе изменяется, обратное количество TFBK устанавливается в соответствии с разницей ΔP₀ между измененным заданным давлением PCTRG₁ и действительным давлением PCTRG₀ в общем распределителе. С другой стороны, количество прямой подачи TFBSE устанавливается в соответствии с измененным заданным давлением. Если заданное давление не изменяется, значение количества прямой подачи TFBSE сохраняется. Если в момент времени T₁ заданное значение изменяется, количество нагнетаемого топлива топливным насосом изменяется в соответствии с изменением заданного давления. Однако поскольку изменение заданного давления на самом деле большое, установленное количество нагнетаемого топлива значительно превышает заранее определенное максимальное количество Q_макс нагнетаемого топлива, то есть все количество требуемого топлива не может подаваться одним действием нагнетания топлива. Поскольку такт нагнетания топлива должен осуществляться множество раз для подачи требуемого количества топлива, действительное давление в общем распределителе после изменения заданного давления увеличивается ступенчатым образом. Хотя схема увеличения действительного давления отличается от схемы увеличения давления, показанной на фиг. 14, поскольку впрыск топлива осуществляется во время такта нагнетания топлива, для простоты иллюстрации флуктуация давления в общем распределителе из-за впрыска топлива не учитывается на схеме фиг. 14.

В двухкулачковом насосе для регулирования впуска момент времени установления количества нагнетаемого топлива и момент времени действительно откачиваемого топлива из плунжерной группы прерывается посредством нагнетания топлива другой плунжерной группой. Если давление в общем распределителе увеличивается ступенчатым образом, как показано на фиг. 14, количество топлива, установленное на базе, например, разности ΔP₃ давлений в момент времени t₃, действительно откачивается из плунжерной группы в момент времени t₅, а нагнетание топлива из другой плунжерной группы осуществляется в промежуточный момент времени t₄. В результате этого давление в общем распределителе, создаваемое в момент времени t₅, становится выше давления, возникающего в момент времени (t₃) установления количества нагнетаемого топлива. Более конкретно, количество топлива, подаваемого в общий распределитель посредством такта нагнетания топлива, осуществляемого в момент времени t₅, соответствует разнице ΔP₃ давлений, возникающей в момент времени t₃ на фиг. 14, которая значительно больше разности ΔP₄ давления, возникающей непосредственно перед действительным нагнетанием топлива в момент времени t₅. Следовательно, действие установления количества нагнетаемого топлива времени t₃ и нагнетания установленного количества топлива в момент времени t₅ вызывает превышение давления в общем распределителе заданного давления, то есть вызывает превышение установленного предела. На самом деле при следующем нагнетании топлива (t₆) действительное давление в общем распределителе превышает заданное давление, так что количество нагнетаемого топлива должно быть уменьшено. Тем не менее в момент времени t₆ откачивается количество топлива, установленное на основе разности ΔP₄ давлений в момент времени t₄, так что давление в общем распределителе дополнительно увеличивается, то есть превышает установленный предел. Поскольку существует разница между давлением в общем распределителе в момент установления количества нагнетаемого топлива и давлением в общем распределителе в момент действительного нагнетания установленного количества топлива, после превышения установленного предела давления в общем распределителе следует недостижение установленного предела (t₈) в момент следующего или последующего такта нагнетания топлива. Более того, давление в общем распределителе может резко изменяться, так что управляемость давлением топлива в общем распределителе может ухудшиться. Хотя ухудшение управляемости можно до некоторой степени снизить посредством изменения коэффициента усиления схемы управления с обратной подачей в соответствии с условием работы двигателя, как в известном устройстве, однако трудно значительно снизить или предотвратить вышеупомянутые превышения установленного предела или недостижения его.

Ухудшение управляемости давлением в общем распределителе, особенно превышение установленного предела давления в общем распределителе, является неприемлемым, поскольку это приводит к увеличению шума двигателя и ухудшению управления выпуска.

Хотя проблемы предшествующего уровня техники описаны в отношении случая, когда для общего распределителя в четырехцилиндровом двигателе используется двухкулачковый насос для регулирования впуска, аналогичные проблемы могут также возникнуть в двигателях, имеющих другое количество цилиндров. То есть, если в устройстве впрыска топлива с общим распределителем в двигателе используется двухкулачковый насос для регулирования впуска, проблемы ухудшения управляемости давления в общем распределителе могут появляться в момент переходного режима двигателя.

Краткое изложение сущности изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа управления жидкостного насоса, когда для подачи жидкости в общий распределитель используется двухкулачковый насос для регулирования впуска, который обеспечивает улучшение управляемости давлением в общем распределителе и предотвращение превышения установленного предела и недостижение его во время изменения давления в общем распределителе.

Для достижения вышеупомянутой и других задач первым вариантом изобретения является устройство управления жидкостным насосом для нагнетания жидкости в камеру аккумулирования давления, которое удерживает жидкость под давлением. Устройство управления включает первое устройство управления для установления базового количества нагнетаемой жидкости, подлежащей нагнетанию жидкостным насосом на основании заданного значения давления в камере аккумулирования давления, второе устройство управления для расчета требуемого количества нагнетаемой жидкости, необходимого для приведения давления в камере аккумулирования давления от текущего уровня к заданному уровню, устройство установления суммы полного требуемого количества жидкости, которая включает в себя требуемое количество нагнетаемой жидкости, рассчитанное вторым устройством управления, и базовое количество нагнетаемой жидкости жидкостного насоса, установленное первым устройством управления, в качестве установленного значения количества нагнетаемой жидкости, подлежащей нагнетанию жидкостным насосом, и устройство установления переносимого количества. Если установленное значение количества нагнетаемой жидкости, установленного устройством установления, превышает предварительно определенное количество нагнетаемой жидкости жидкостного насоса, устройство установления перенесенного количества устанавливает количество, посредством которого установленное значение количества нагнетаемой жидкости превышает заранее установленное количество нагнетаемой жидкости, в качестве переносимого количества, которое переносится на следующее установление количества нагнетаемой жидкости. Суммарное требуемое количество жидкости может представлять собой сумму требуемого количества нагнетаемой жидкости и перенесенного количества.

В этом устройстве управления второе устройство управления рассчитывает требуемое количество нагнетаемой жидкости, необходимое для приведения давления в камере аккумулирования давления от текущего уровня к измененному заданному давлению на базе величины изменения заданного давления от предыдущего установленного значения заданного давления. Например, если заданное давление увеличивается, становится необходимым количество жидкости для увеличения давления в камере аккумулирования давления до заданного давления, дополнительно добавить к количеству жидкости (соответствующему базовому количеству нагнетания жидкости), чтобы компенсировать количество жидкости, которая вытекает из камеры аккумулирования давления для впрыска жидкости, для поддержания постоянным давление в камере аккумулирования давления. Требуемое количество нагнетаемой жидкости определяется величиной изменения заданного давления. На основании величины изменения заданного давления второе устройство управления рассчитывает требуемое количество нагнетаемой жидкости. Устройство установления суммирует базовое количество нагнетаемой жидкости, рассчитанное первым устройством управления, и требуемое количество нагнетаемой жидкости и, таким образом, устанавливает установленное значение количества нагнетаемой жидкости насосом. Если установленное значение количества нагнетаемой жидкости можно нагнетать в камеру аккумулирования давления посредством одного такта нагнетания, то давление в камере аккумулирования давления приводится к требуемому давлению посредством только одного такта нагнетания жидкости. Однако, если установленное значение количества нагнетаемой жидкости больше максимального количества нагнетаемой жидкости насоса, как показано на фиг. 14, то все количество жидкости, соответствующее установленному значению, нельзя нагнетать из насоса посредством одного такта нагнетания жидкости. Следовательно, в изобретении величина требуемого количества нагнетаемой жидкости, которое должно нагнетаться, но не может нагнетаться посредством текущего такта нагнетания (то есть количество превышает максимальное количество нагнетаемой жидкости), переносится на следующий такт нагнетания жидкости, то есть переносимое количество добавляется к значению количества нагнетаемой жидкости в следующем такте установления.

Фиг. 13 иллюстрирует пример, когда давление в камере аккумулирования давления изменяется в соответствии с изобретением под действием такого же изменения заданного давления в камере аккумулирования давления, как в примере на фиг. 14. На фиг. 13 показано, что в момент времени t₀ возникает разница ΔP₀ между заданным значением PCTRG₁ давления в камере аккумулирования давления и действительным давлением PCTRG₀ в камере аккумулирования давления, таким образом после изменения значения заданного давления требуется количество Q_н нагнетаемой жидкости. Таким образом, в этом случае устройство установления устанавливает установленное значение количества нагнетаемой жидкости в виде Q₀ (Q₀ = Q_н + Q_в), где Q_в представляет базовое количество нагнетаемой жидкости, и что установленное значение Q₀ количества нагнетаемой жидкости больше максимального количества Q_макс нагнетаемой жидкости насоса. В этом случае, после момента времени t₀ (T₁ и позже), требуемое количество нагнетаемой жидкости, рассчитанное вторым устройством управления, становится равным нулю, поскольку заданное давление в камере аккумулирования давления не изменяется после момента времени t₀. Следовательно, установленное значение количества нагнетаемой жидкости становится суммой базового количества нагнетаемой жидкости и переносимого количества в момент времени t₁ и позже. В результате этого, если базовое количество Q_в нагнетаемой жидкости остается неизменным, переносимое количество, установленное устройством установления переносимого количества, становится равным
Q₀ - Q_макс = Q_н + (Q_в - Q_макс) в момент времени t₀;
Q_в + Q₀ - 2·Q_макс = Q_н + 2·(Q_в - Q_макс) в момент времени t₁;
2·Q_в + Q₀ - 3·Q_макс = Q_н + 3·(Q_в - Q_макс) в момент времени t₂;
3·Q_в + Q₀ - 4·Q_макс = Q_н + 4·(Q_в - Q_макс) в момент времени t₃.

Поскольку Q_в < Q_макс, переносимое количество уменьшается после каждого показанного выше такта нагнетания жидкости. Например, в момент времени t₃ на фиг. 13, если сумма Q_в + (Q_н + 4·(Q_в - Q_макс)) перенесенного количества Q_н + 4·(Q_в - Q_макс) и базового количества Q_в нагнетаемой жидкости становится меньше максимального количества Q_макс нагнетаемой жидкости, то перенесенное количество для следующего такта становится равным нулю. То есть благодаря откачиванию установленного на этой стадии количества Q₅ нагнетаемой жидкости (то есть количества жидкости, нагнетаемой в момент времени t₅) полное количество жидкости, требуемой для увеличения давления в камере аккумулирования давления до измененного заданного давления, будет поступать в камеру аккумулирования давления. То есть в изобретении после того, как будет произведен расчет требуемого количества Q_н нагнетаемой жидкости, необходимого для дополнительной подачи для увеличения давления в камере аккумулирования давления от текущего уровня до измененного заданного значения, на основании величины ΔP₀ изменения заданного давления во время изменения, расчет требуемого количества нагнетаемой жидкости снова не выполняется, несмотря на изменения действительного давления в камере аккумулирования давления, если снова не изменится заданное значение давления. Если установленное таким образом требуемое количество нагнетаемой жидкости превышает максимальное количество нагнетаемой жидкости насоса, то есть, если полное требуемое количество нагнетаемой жидкости не может быть обеспечено одним тактом нагнетания жидкости, то требуемое количество нагнетаемой жидкости, которое не может быть откачено текущим тактом нагнетания, переносится на следующий такт нагнетания жидкости. При помощи этого действия, даже если появляется разница между давлением в камере аккумулирования давления во время установления количества нагнетаемой жидкости, и давлением во время действительного нагнетания количества нагнетаемой жидкости, точное количество Q_н жидкости, требуемое для увеличения действительного давления в камере аккумулирования давления до заданного давления, будет в конечном итоге подано в камеру аккумулирования давления посредством множества тактов нагнетания жидкости (четырех тактов нагнетания в моменты времени t₂-t₅ в примере на фиг. 13). Если заданное давление изменяется после изменения в момент времени t₀, в отличие от примере на фиг. 13, где заданное давление остается неизменным после изменения в момент времени t₀, то новое требуемое количество нагнетаемой жидкости рассчитывается вторым устройством управления и отражается на полном количестве нагнетаемой жидкости. Если полное количество нагнетаемой жидкости большое, то новое требуемое количество нагнетаемой жидкости, рассчитанное вторым устройством управления, добавляется к количеству, переносимому до текущего такта и осуществляется управление, аналогичное описанному выше. Следовательно, даже если действительное давление в камере аккумулирования давления различается между временем установления количества нагнетаемой жидкости и временем действительного нагнетания количества нагнетаемой жидкости, как в случае двухкулачкового насоса для регулирования впуска, соответствующее изобретению устройство управления устраняет превышение установленного предела и недостижение установленного предела, и вызывает конвергенцию действительного давления в камере аккумулирования давления с заданным давлением в течение уменьшенного отрезка времени, значительно улучшая тем самым управляемость давлением в общем распределителе.

В соответствии с изобретением, если полное требуемое количество жидкости, установленное суммированием требуемого количества нагнетаемой жидкости, рассчитанного вторым устройством управления, и перенесенного количества, установленного во время предыдущего такта установления количества нагнетаемой жидкости, меньше заранее определенного значения, устройство установления может устанавливать базовое количество нагнетаемой жидкости, установленное первым устройством управления в качестве установленного значения количества нагнетаемой жидкости, и устройство установления переносимого количества может установить переносимое количество до нуля.

В этой выборочной конструкции, если общее требуемое количество жидкости, рассчитанное вторым устройством управления, меньше заранее определенного количества, общее требуемое количество жидкости не отражается на действительном количестве нагнетаемой жидкости. Общее требуемое количество жидкости становится небольшим в случае, когда изменение заданного давления является также небольшим и разница между заданным давлением и действительным давлением в камере аккумулирования давления небольшая. Если небольшое полное требуемое количество жидкости отражается на количестве нагнетаемой жидкости каждый раз, когда появляется такое полное требуемое количество жидкости, давление в камере аккумулирования давления может стать неустойчивым и подвергаться резкому изменению. Следовательно, для предотвращения такого явления соответствующее изобретению устройство управления останавливает управление количеством нагнетаемой жидкости на основании полного требуемого количества жидкости, если полное требуемое количество жидкости достаточно небольшое, то есть если давление в камере аккумулирования давления может по существу удерживаться на заданном уровне просто посредством управления, выполняемого первым устройством управления.

Соответствующее изобретению устройство управления топливным насосом может дополнительно включать третье устройство управления для установления корректировочного количества обратной подачи в отношении количества нагнетаемой жидкости на базе текущего заданного значения давления в камере аккумулирования давления и текущего действительного давления в камере аккумулирования давления таким образом, что действительное давление в камере аккумулирования давления становится по существу равным заданному значению, в котором третье устройство управления устанавливает корректировочное количество с обратной подачей так, что корректировочное количество с обратной подачей становится меньше, если требуемое количество нагнетаемой жидкости равно предварительно определенному количеству или превышает его, а полное требуемое количество жидкости равно заранее определенному количеству жидкости или превышает его, чем если полное требуемое количество жидкости оказывается меньше заранее определенного количества. Если полное требуемое количество жидкости равно заранее определенному количеству или превышает его, то устройство установления устанавливает в качестве установленного значения количества нагнетаемой жидкости сумму базового количества нагнетаемой жидкости, установленного первым устройством управления, полного требуемого количества жидкости и корректировочного количества с обратной подачей.

Предусмотрено третье устройство управления для корректировки количества нагнетаемой жидкости таким образом, чтобы действительное давление в камере аккумулирования давления стало по существу равным заданному давлению. Требуемое количество нагнетаемой жидкости, рассчитанное вторым устройством управления, определяется только величиной изменения заданного давления во время изменения, тогда как корректировочное значение с обратной подачей, рассчитанное третьим устройством управления, определяется давлением в камере аккумулирования давления, возникающим во время установления количества нагнетаемой жидкости. Следовательно, если одновременно выполняются управление, основанное на полном требуемом количестве жидкости, и управление с обратной подачей третьим устройством управления, между ними может появляться взаимное вмешательство, так что давление в камере аккумулирования давления может колебаться. Поэтому для предотвращения взаимного вмешательства между двумя управлениями соответствующее изобретению устройство снижает влияние управления с обратной подачей посредством третьего устройства управления на количество нагнетаемой жидкости, когда осуществляется управление, основанное на полном требуемом количестве (то есть если полное требуемое количество жидкости равно заранее определенному количеству или больше него).

В соответствии с другим вариантом изобретения предусмотрено устройство управления жидкостным насосом для нагнетания жидкости под давлением в камеру аккумулирования давления, подсоединенную к клапану впрыска жидкости двигателя внутреннего сгорания, при этом устройство управления жидкостным насосом включает устройство управления с обратной подачей для установления количества нагнетаемой жидкости, подлежащей нагнетанию жидкостным насосом на основе заданного значения давления в камере аккумулирования давления и действительного давления в камере аккумулирования давления таким образом, что действительное давление в камере аккумулирования давления становится по существу равным заданному значению, и устройство прогнозирования для расчета давления в камере аккумулирования давления, которое возникает перед началом следующего такта нагнетания жидкости, на основании количества впрыскиваемой жидкости, количества нагнетаемой жидкости и давления в камере аккумулирования давления, возникающего перед началом текущего такта нагнетания жидкости. В устройстве управления с обратной подачей используется давление в камере аккумулирования давления, прогнозируемое устройством прогнозирования, вместо действительного давления в камере аккумулирования давления, для установки количества нагнетаемой жидкости, подлежащего нагнетанию при следующем такте.

В этом устройстве управления жидкостным насосом прогнозируется давление в камере аккумулирования давления перед началом следующего такта нагнетания жидкости (то есть после окончания текущего впрыска жидкости и текущего такта нагнетания жидкости). Посредством использования прогнозируемого значения и заданного значения производится управление с обратной подачей количеством нагнетаемой жидкости. Если интервал между временем расчета количества нагнетаемой жидкости и временем действительного нагнетания количества нагнетаемой жидкости длительный, то расчетное количество нагнетаемой жидкости и действительно требуемое количество нагнетаемой жидкости могут сильно отличаться.

В показанном на фиг. 12 примере, например, количество нагнетаемой жидкости относительно плунжерной группы A, рассчитанное в момент времени T₁, базируется на заданном значении давления в камере аккумулирования давления и действительном давлении в ней, возникающем в момент времени T₁. Если в момент времени T₁ разница между заданным значением и действительным значением большая, то количество нагнетаемой жидкости также становится большим. Однако количество нагнетаемой жидкости, установленное в момент времени T₁, на самом деле не подается в камеру аккумулирования давления до момента времени P'₁. Если количество нагнетаемой жидкости относительно плунжерной группы B после впрыскивания жидкости в первый цилиндр двигателя (то есть текущее количество нагнетаемой жидкости) большое, то давление в камере аккумулирования давления, возникающее перед началом следующего такта нагнетания жидкости (давление в момент времени T₂), становится ближе к заданному значению, чем давление, возникающее в момент времени T₁. Если количество нагнетаемой жидкости нагнетается плунжерной группой A, то давление в камере аккумулирования давления увеличивается больше, чем необходимо. Чтобы избежать этой проблемы, соответствующим изобретению устройством управления завершаются расчеты ожидаемого в момент времени T₁ давления в камере аккумулирования давления, которое возникает после текущего впрыска топлива (в первый цилиндр), и непосредственно после такта нагнетания жидкости плунжерной группой B, то есть ожидаемого давления в камере аккумулирования давления, которое возникает в момент времени T₂, как прогнозировалось выше. Благодаря управлению с обратной подачей количеством нагнетаемой жидкости посредством использования прогнозируемого значения ожидаемого давления в камере аккумулирования давления, которое возникает в момент времени T₂, и заданного значения давления в камере аккумулирования давления осуществляется точное регулирование давления в камере аккумулирования давления в конце следующего такта нагнетания (момент времени P'₁) до заданного давления.

В этом устройстве управления устройство управления с обратной подачей использует действительное давление в камере аккумулирования давления для установки количества нагнетаемой жидкости, подлежащей нагнетанию в следующем такте, если отклонение действительного давления в камере аккумулирования давления от заданного значения меньше заранее определенного значения.

То есть, если действительное давление в камере аккумулирования давления становится близким к заданному значению, управление с обратной подачей осуществляется посредством использования действительного давления в камере аккумулирования давления вместо использования прогнозируемого значения давления в камере аккумулирования давления. Поскольку прогнозируемое значение давления в камере аккумулирования давления содержит погрешность прогнозирования, прогнозируемое значение может оказаться не равным заданному значению, когда действительное давление становится равным заданному значению. Если в этом случае продолжится управление с обратной подачей на основании прогнозируемого значения, то давление в камере аккумулирования давления можно регулировать до значения давления, отклоняющегося от заданного значения на величину погрешности прогнозирования. Чтобы избежать такое нежелательное явление, соответствующее этому изобретению устройство управления жидкостным насосом выполняет управление с обратной подачей на основании действительного давления в камере аккумулирования давления, если действительное давление становится близким к заданному давлению (например, если действительное давление оказывается в диапазоне прогнозируемой погрешности). Благодаря этому действительное давление в камере аккумулирования давления точно подгоняется к заданному давлению.

Краткое описание чертежей
Вышеописанные и дополнительные задачи, особенности и преимущества настоящего изобретения станут ясными из последующего описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции использованы для обозначения подобных элементов, и на которых
Фиг. 1 представляет схематический чертеж, иллюстрирующий соответствующее изобретению устройство управления топливным насосом, применяемое к устройству впуска топлива с общим распределителем автомобильного двигателя внутреннего сгорания;
Фиг. 2 представляет схематический чертеж плунжерного топливного насоса для регулирования впуска с двумя кулачками;
Фиг. 3 представляет графическую схему программы, иллюстрирующую установление подлежащего нагнетанию количества нагнетаемого топлива посредством топливного насоса, соответствующую первому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 4 представляет графическую схему программы, иллюстрирующую установление количества нагнетаемого топлива, подлежащего нагнетанию топливным насосом, соответствующую второму варианту осуществления изобретения;
Фиг. 5 представляет графическую схему программы, иллюстрирующую установление количества нагнетаемого топлива, подлежащего нагнетанию топливным насосом, соответствующую третьему варианту осуществления изобретения;
Фиг. 6 представляет график, иллюстрирующий соответствующий четвертому варианту осуществления изобретения способ установления количества нагнетаемого топлива;
Фиг. 7 представляет графическую схему программы, иллюстрирующую установление количества нагнетаемого топлива, подлежащего нагнетанию топливным насосом, соответствующую четвертому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 8-10 представляет графические схемы программ, иллюстрирующих установление количества нагнетаемого топлива, подлежащего нагнетанию топливным насосом, соответствующие пятому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 11 представляет схематический вид обычного четырехкулачкового плунжерного насоса;
Фиг. 12 представляет график, иллюстрирующий управление давлением в общем распределителе, где двухкулачковый насос регулирования впуска применяется для устройства впрыска топлива в общий распределитель двигателя внутреннего сгорания;
Фиг. 13 представляет график, иллюстрирующий способ изменения давления в камере аккумулирования давления в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;
Фиг. 14 представляет график, иллюстрирующий технологию, в которой двухкулачковый насос для регулирования впуска применяется к устройству впрыска топлива с общим распределителем двигателя внутреннего сгорания.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Далее будут подробно описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 представляет схематический чертеж варианта осуществления изобретения, применимого к автомобильному дизельному двигателю.

Как показано на фиг. 1, двигатель 10 (четырехцилиндровый дизельный двигатель в этом варианте) имеет клапаны 1 впрыска топлива, которые непосредственно впрыскивают топливо в соответствующие цилиндры двигателя 10. Клапан 1 впрыска топлива подсоединен к общей камере (общему распределителю) 3 аккумулирования давления. Общий распределитель 3 поддерживает топливо под высоким давлением, подаваемое насосом 5 подачи топлива высокого давления, с внутренним кулачком (далее называемым "насосом высокого давления"), и распределяет находящееся под давлением топливо в топливные инжекторные клапаны 1.

Топливо для двигателя 10 (дизельное топливо в этом варианте осуществления) находится в топливном баке и из него подается в топливный насос 5 высокого давления по трубке 8 низкого давления посредством насоса 9 подачи низкого давления, как показано на фиг. 1. Впрыскиваемое топливным насосом 5 высокого давления топливо подается в общий распределитель 3 по трубке 17 высокого давления. Затем топливо впрыскивается из общего распределителя 3 через топливные инжекторные клапаны 1 в соответствующие цилиндры двигателя 10.

Схема управления двигателем (СУД) 20 управления двигателем 10 выполнена в виде микрокомпьютера, в котором соединены между собой постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), запоминающее устройство с произвольной выборкой (ЗУПВ), микропроцессор (ЦП) и порты ввода-вывода посредством двунаправленной шины, как в известной конструкции. СУД 20 регулирует количество топлива, нагнетаемого топливным насосом 5 высокого давления в общий распределитель 3 посредством управления впускным регулирующим клапаном насоса 5, как описано ниже, и выполняет управление давлением топлива, при этом управление давлением топлива в общем распределителе 3 осуществляется в соответствии с нагрузкой двигателя, угловой скоростью вращения вала двигателя и т.д. СУД 20 выполняет также управление впрыском топлива, при этом количеством топлива, впрыскиваемого в каждый цилиндр, управляют посредством управления временем нахождения в открытом положении клапана, соответствующего топливному клапану 1 впрыска.

Чтобы выполнить такое управление, на входные порты СУД 20 подаются различные электрические сигналы. Например, электрический сигнал, соответствующий давлению топлива в общем распределителе 3, от датчика 31 давления топлива, смонтированного в общем распределителе 3, вводится через другой аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 34. Сигнал, соответствующий величине действия (величине нажатия) педали акселератора (не показанной), от датчика 35 нажатия педали акселератора, предусмотренного для педали акселератора, вводится во входной порт СУД 20 через другой аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 34.

Более того, входные порты СУД 20 принимают два типа сигналов от датчика 37 угла поворота кривошипа, расположенного недалеко от коленчатого вала (не показанного) двигателя; опорный импульсный сигнал, который выводится, когда коленчатый вал достигает опорного углового положения (например, верхней мертвой точки первого цилиндра), и импульсный сигнал
поворота, который выводится с интервалами постоянного угла поворота коленчатого вала.

СУД 20 рассчитывает число оборотов коленчатого вала по временному интервалу импульсных сигналов вращения и обнаруживает угол (фазу) поворота коленчатого вала УКВ посредством подсчета вводимых импульсных сигналов вращения на вход опорного импульсного сигнала.

Выходные порты СУД 20 подсоединены к топливным инжекторным клапанам 1 через схему 40 привода (П) для управления работой каждого топливного инжекторного клапана 1, и подсоединены также к соленоидному приводу, который управляет открытием и закрытием впускного регулирующего клапана топливного насоса 5 высокого давления через другую схему 40 привода (П) для управления количеством нагнетаемого топлива насосом 5.

Конструкция топливного насоса 5 высокого давления будет описана со ссылкой на фиг. 2.

Как показано на фиг. 2, в кожухе (не показанном) насоса закреплена внутренняя кулачковая шайба 51. Во внутренней кулачковой шайбе 51 вращаются направляющие колодки 55 посредством приводного вала (не показанного) насоса. В блоке 54 цилиндров в направлениях его диаметра образованы цилиндр 54A и цилиндр 54B. Цилиндры 54A и 54B расположены в плоскостях, перпендикулярных приводному валу насоса. Цилиндры 54A и 54B проходят перпендикулярно друг другу и расположены друг от друга на соответствующем расстоянии в направлении оси приводного вала насоса. Внутри каждого цилиндра 54A, 54B расположена пара плунжеров 53A и 53B, обращенных навстречу друг другу.

В этом варианте осуществления изобретения внутренняя кулачковая шайба 51 выполнена в виде двух кулачков 51A, 51B.

Каждый плунжер соединен с кулачковым роликом 57, который находится в скользящем контакте с внутренней поверхностью внутренней кулачковой шайбы 51. При вращении блока 54 цилиндров каждый плунжер осуществляет возвратно-поступательные движения в блоке цилиндров, следуя профилю кулачка внутренней кулачковой шайбы 51. В этом варианте осуществления два рабочих кулачка 51A и 51B внутренней кулачковой шайбы расположены симметрично относительно оси или центра приводного вала насоса. Следовательно, при вращении блока 54 цилиндров пара плунжеров 53A в цилиндре 54A и пара плунжеров 53B в цилиндре 54B движутся в радиально противоположных направлениях, то есть когда плунжеры 53A движутся радиально во внешние стороны, плунжеры 53B движутся радиально внутрь. Насосные камеры 56A, 56B, которые образованы между плунжерами 53A, 53B внутри цилиндров 54A, 54B, соответственно, изменяют свою емкость при осуществлении возвратно-поступательного движения плунжеров, принимая и впрыскивая таким образом топливо.

Впускной напорный канал 61A подсоединен к насосной камере 56A цилиндра 54A, как показано на фиг. 2. Нагнетательный запорный клапан 67A соединяет впускной напорный канал 61A и напорный канал 65A. Впускной запорный клапан 69A соединяет впускной напорный канал 61A и впускной канал 63A. Аналогичный впускной напорный канал 61B предусмотрен для насосной камеры 56B цилиндра 54B. Впускной напорный канал 61B соединен с напорным каналом 65B и впускным каналом 63B через нагнетательный запорный клапан 67B и впускной запорный клапан 69B, соответственно. Два напорных канала 65A, 65B сходятся ниже по потоку и соединяются с трубкой 17 высокого давления, которая соединена с общим распределителем 3. Два впускные канала 63A, 63B сходятся выше по потоку и соединены с общим впускным каналом 68.

Общий впускной канал 68 соединен с трубкой 8 низкого давления, идущей от питательного насоса 9, посредством впускного регулировочного клапана 71.

Впускной регулировочный клапан 71 в этом варианте осуществления изобретения представляет собой электромагнитный клапан открытия-закрытия, имеющий соленоидный привод. Электромагнитный клапан открывается, когда на соленоид поступает электроэнергия со схемы 40 привода, управляемой схемой СУД 20. Клапан закрывается, когда подача электроэнергии прекращается.

Когда плунжеры в цилиндре сближаются с кулачками 51A, 51B вместе с поворотом направляющих 55 колодок топливного насоса 5 высокого давления, плунжеры перемещаются по направлению к центру блока 54 цилиндров, следуя за кулачками. Таким образом, уменьшается емкость насосной камеры. Следовательно, топливо в насосной камере подвергается давлению и откачивается в общий распределитель 3 через впускной напорный канал 61A или 61B, нагнетательный запорный клапан 67A или 67B и напорный канал 65A или 65B. Когда плунжеры проходят и перемещаются от вершин кулачков 51A, 51B, емкость насоса увеличивается, так что топливо течет в насосную камеру из общего впускного канала 68 через впускной канал 63A или 63B, впускной запорный клапан 69A или 69B и впускной напорный канал 61A, 61B.

В этом варианте осуществления изобретения используются два кулачка, как показано на фиг. 2, так что при каждом обороте насоса каждый плунжер дважды откачивает топливо. Поскольку два цилиндра 54A, 54B расположены перпендикулярно друг другу, насос в этом варианте откачивает топливо четыре раза при каждом обороте. В этом варианте осуществления изобретения насос 5 подсоединен к коленчатому валу двигателя 10 и приводится в действие на половинной скорости вращения коленчатого вала. Поэтому каждый из цилиндров 54A, 54B осуществляет один тактовый цикл впуска и откачивания топлива при каждом обороте коленчатого вала на 360^o. То есть насос 5 откачивает топливо при каждом обороте коленчатого вала на 180^o.

Далее будет описан соответствующий этому варианту осуществления изобретения способ регулирования количества нагнетаемого топлива. В этом варианте количеством топлива, нагнетаемого насосом, управляют посредством регулирования количества топлива, подаваемого в насосную полость во время такта впуска каждого цилиндра. Когда плунжер начинает такт впуска после прохождения вершины кулачков 51A, 51B, со схемы СУД 20 подается электроэнергия на соленоидный привод клапана 71 регулирования впуска и удерживает клапан 71 регулирования впуска в открытом положении в течение заранее определенного периода времени после начала такта впуска, так что топливо течет в насосную камеру. При завершении заранее определенного периода времени СУД 20 прекращает подачу электроэнергии на соленоидный привод для закрытия клапана 71 регулирования впуска, так что подача топлива в насосную камеру прерывается на остальную часть периода времени такта впуска. Когда начинается такт нагнетания, из цилиндра откачивается количество топлива, подаваемого в насосную камеру во время такта впуска.

То есть количество топлива, нагнетаемого топливным насосом 5 высокого давления, определяется периодом нахождения в открытом положении клапана регулирования впуска, то есть периода подачи электроэнергии на соленоидный привод, в этом варианте осуществления изобретения.

В этом варианте топливо откачивается при каждом обороте коленчатого вала на 180^o цилиндрами 54A, 54B, поочередно откачивающими топливо, то есть каждый цилиндр завершает один тактовый цикл при каждом повороте коленчатого вала на 360^o, как описано выше. Следовательно, количество топлива, установленное в момент времени T₁ непосредственно перед впрыском топлива в первый цилиндр двигателя, нагнетается в общий распределитель 3 не сразу же после впрыска топлива в цилиндр двигателя, а после окончания впрыска топлива в следующий цилиндр (третий цилиндр) двигателя. Условие работы двигателя изменяется между моментом времени установления количества топлива и моментом времени действительного нагнетания количества топлива во время работы двигателя в переходном режиме или аналогичного периода. Следовательно, может возникнуть проблема, состоящая в том, что нагнетаемое таким образом количество не соответствует текущему эксплуатационному условию.

Ниже будут описаны меры по решению этой проблемы в связи с первым-шестым вариантами осуществления изобретения.

Вначале будет описан первый вариант осуществления изобретения.

В первом варианте производится расчет количества топлива, требуемого для увеличения давления в общем распределителе от текущего уровня до измененного заданного давления, например, в момент времени t₀ на фиг. 13. Требуемое количество топлива подается в общую направляющую одним тактом нагнетания топлива или несколькими тактами нагнетания топлива в соответствии с максимальным количеством топлива, которое можно нагнетать одним тактом. Количество топлива, требуемое для увеличения давления в общем распределителе от текущего уровня до измененного заданного давления, пропорционально разнице между текущим давлением в общем распределителе и измененным заданным давлением. Если давление в общем распределителе равно заданному давлению до изменения, количество топлива, требуемое для увеличения давления, пропорционально только количеству изменения заданного давления. Следовательно, давление в общем распределителе становится равным измененному заданному давлению, если общий распределитель обеспечивается общим количеством топлива, выпускаемого из общего распределителя во время нормального впрыска топлива, то есть базового количества нагнетания, и количеством топлива, требуемого для увеличения давления. Если общее количество топлива, требуемое для увеличения давления, невозможно откачать одним тактом нагнетания топлива насоса, общее количество требуемого топлива можно нагнетать в общий распределитель множеством тактов нагнетания топлива, чтобы давление в общем распределителе в конечном итоге увеличивалось до заданного давления. Количество топлива, требуемое для увеличения давления, определяется просто величиной изменения заданного давления, и не подвергается влиянию изменения давления в общем распределителе, которое возникает после изменения заданного давления. Следовательно, точное количество топлива, требуемое для увеличения действительного давления в общем распределителе до заданного давления, может быть в конечном итоге подано в общий распределитель, даже если давление в нем изменяется при каждом такте нагнетания топлива. Благодаря этому улучшается управляемость давлением в общем распределителе.

На фиг. 3 показана графическая схема программы, иллюстрирующая установление количества нагнетаемого топлива в данном варианте осуществления изобретения. Эта работа выполняется с помощью программы, используемой схемой СУД 20 непосредственно перед впрыском топлива в каждый цилиндр, то есть в моменты времени, показанные позициями T₁, T₂, T₃ на фиг. 12, то есть при каждом повороте коленчатого вала на 180^o.

Когда начинается показанная на фиг. 3 работа, СУД 20 подает на этапе 301 давление топлива в общем распределителе PC, программное значение текущего количества впрыска топлива TAU и значение заданного давления в общем распределителе PCTRG. Программное значение количества впрыскиваемого топлива TAU рассчитывается в соответствии с числом оборотов вала двигателя и открытием акселератора (величины нажатия педали акселератора) посредством программы, отдельно выполняемой схемой СУД 20 перед работой, показанной на фиг. 3. Значение заданного давления в общем распределителе PCTRG рассчитывается в соответствии с числом оборотов вала двигателя и программным значением количества впрыскиваемого топлива TAU.

Затем на этапе 303 рассчитывается изменение ΔPCTRG заданного давления в общем распределителе между предыдущим выполнением и текущим выполнением этой работы по формуле
ΔPCTRG = PCTRG - PCTRG_стар,
где PCTRG_стар - заданное давление, используемое при предыдущем выполнении работы.

После этого на этапе 305 рассчитывается количество нагнетаемого топлива tTFFF, требуемое для увеличения давления в общем распределителе на изменение ΔPCTRG давления в общем распределителе следующим образом:
tTFFF = A · ΔPCTRG.

Количество топлива, требуемое для увеличения давления в общем распределителе на ΔPCTRG, пропорционально величине ΔPCTRG, поскольку емкость общего распределителя постоянная. Следовательно, если требуемое давление увеличивается на ΔPCTRG, то становится необходимым нагнетать количество топлива, пропорциональное ΔPCTRG, чтобы давление в общем распределителе соответствовало изменению заданного давления. На этапе 305 требуемое количество нагнетаемого топлива tTFFF рассчитывается как в вышеописанном уравнении, где A - положительный коэффициент пропорциональности, определяемый по емкости общего распределителя и модуля объемного сжатия топлива.

Далее на этапе 307 рассчитывается текущее полное количество требуемого топлива TFFF в виде суммы переносимого количества TFFF_п до предыдущего выполнения и текущего количества требуемого топлива tTFFF. Переносимое количество TFFF_п будет описано ниже.

После этого на этапе 309 схема СУД 20 рассчитывает объединенную составляющую с обратной подачей TFBKI количества нагнетания топлива. В этом варианте объединенная составляющая TFBKI определяется в виде значения, пропорционального значению Σ(PCTRG - PC), полученному посредством накопления разницы между заданным давлением и действительным давлением в общем распределителе при каждом выполнении этой работы, то есть TFBKI = B · Σ(PCTRG - PC), где B - коэффициент объединения (постоянное значение).

Если требуемое количество топлива рассчитывается на основании величины изменения заданного давления с высокой точностью, то давление в общем распределителе можно точно регулировать до измененного заданного давления на основании только рассчитанного требуемого количества топлива. Однако, несмотря на высокую точность расчета требуемого количества топлива, изменения характеристик, которые появляются в действительной конструкции из-за допусков в отношении топливного насоса, клапана регулирования впуска и подобных элементов, могут привести к незначительной погрешности между давлением в общем распределителе и заданным давлением. Следовательно, дополнительно к управлению на основании величины изменения заданного давления в этом варианте для точного управления используется объединенная составляющая с обратной связью TFBKI.

На этапе 311 рассчитывается базовое количество нагнетаемого топлива TFBSE. Базовое количество нагнетаемого топлива TFBSE соответствует количеству топлива, откачиваемого, когда двигатель находится в устойчивом эксплуатационном состоянии, а количество впрыскиваемого топлива и значение заданного давления общего распределителя постоянные. Базовое количество нагнетаемого топлива TFBSE определяется количеством впрыскиваемого топлива TAU и значением заданного давления в общем распределителе PCTRG. В этом варианте базовое количество нагнетаемого топлива TFBSE предварительно запоминается в ПЗУ схемы СУД 20 в виде цифровой таблицы, используя количество впрыскиваемого топлива TAU и значение заданного давления в общем распределителе PCTRG.

Затем на этапе 313 схема СУД 20 рассчитывает конечное установленное значение количества нагнетаемого топлива TF по формуле
TF = TFBSE + TFFF + TFBKI.

То есть установленное значение количества нагнетаемого топлива TF рассчитывается в виде суммы количества нагнетаемого топлива TFBSE в установившемся состоянии, количества топлива TFFF, требуемого для того, чтобы давление в общем распределителе следовало изменению заданного давления в переходном режиме, и компенсирующего количества TFBKI в случае изменений характеристик различных факторов.

Значение TF на самом деле представляет временную последовательность открытия (угол поворота кривошипа) клапана 71 регулирования впуска. При увеличении значения TF увеличивается количество нагнетаемого топлива.

Затем на этапе 315 определяется, превышает ли количество нагнетаемого топлива TF, установленное как описано выше, максимальное количество нагнетаемого топлива TF_макс насоса 5. В этом варианте значение TF_макс представляет собой угол поворота кривошипа, соответствующий окончанию такта впуска плунжеров насоса 5. Однако эта схема является только иллюстративной. Значением TF_макс может быть также значение, соответствующее определенному углу поворота кривошипа.

Если на этапе 315 определяется, что TF > Tf_макс, то это означает, что все количество в данный момент требуемого топлива не может быть подано текущим тактом нагнетания. Количество топлива TF-TF_макс, которое нельзя подать текущим тактом нагнетания, переносится на следующий и последующие такты нагнетания топлива (этап 317). На этапе 319 максимальное количество TF_макс топлива откачивается текущим тактом нагнетания. То есть, если изменение значения заданного давления в общем распределителе PCTRG оказывается резким, так что требуемое количество топлива нельзя подавать одним тактом нагнетания топлива, то требуемое количество топлива подается посредством множества тактов нагнетания топлива для подачи в конечном итоге точного количества требуемого топлива. И наоборот, если на этапе 315 определяется, что TF ≅ TF_макс, то перенесенное количество топлива TFFF_п на этапе 321 устанавливается на 0. На этапе 323 значение PCTKG_стар корректируется для подготовки следующего исполнения работы. Затем текущее исполнение заканчивается.

Когда количество нагнетания топлива TF устанавливается посредством описанного выше действия, клапан 71 регулирования впуска насоса 5 открывается при повороте коленчатого вала на угол, соответствующий значению TF от углового положения, соответствующего началу такта впуска плунжера, так что установленное количество топлива подается в соответствующий цилиндр насоса 5.

В этом варианте осуществления в конечном итоге обеспечивается общий распределитель точным количеством топлива, требуемого для изменения действительного давления в общем распределителе после изменения заданного давления в общем распределителе. Следовательно, значительно улучшается управляемость давлением в общем распределителе.

Ниже описывается второй вариант осуществления изобретения.

Во втором варианте рассчитывается полное требуемое количество топлива TFFF таким же образом, как в первом варианте, но полное количество TFFF не отражается на текущем количестве нагнетаемого топлива, если значение TFFF меньше заранее определенного значения C. Значение TFFF увеличивается, когда увеличивается изменение значения заданного давления в общем распределителе PCTRG. Следовательно, количество TFFF принимает небольшое значение, когда уменьшается изменение эксплуатационного состояния и состояние приближается к устойчивому режиму. Значение заданного давления в общем распределителе PCTRG рассчитывается на базе числа оборотов вала двигателя и программного значения количества впрыскиваемого топлива TAU, как установлено выше. Таким образом, может случиться, что значение заданного давления в общем распределителе PCTRG будет изменяться при небольшом колебании числа оборотов вала двигателя, даже во время устойчивой работы. Если полное требуемое количество топлива TFFF рассчитывается каждый раз, когда немного изменяется значение заданного давления в общем распределителе PCTRG, то флуктуация давления топлива в общем распределителе PC может стать значительной, чтобы вызвать резкое изменение. Таким образом, этот вариант осуществления сдерживается от отражения полного требуемого количества топлива TFFF на действительное количество нагнетаемого топлива для предотвращения резкого изменения, если значение TFFF уменьшается до заранее определенной величины или ниже.

Если вариант осуществления прекращает отражение полного требуемого количества топлива TFFF на количестве нагнетаемого топлива, то в этом варианте осуществления выполняется линейное управление с обратной подачей на основании отклонения действительного давления топлива в общем распределителе PC от заданного давления PCTRG, чтобы ускорить конвергенцию давления в общем распределителе с заданным значением. Линейное управление с обратной подачей выполняется только тогда, когда прекращается управление TFFF, основанное на изменении заданного давления PCTRG, поскольку одновременное выполнение управления TFFF и линейного управления с обратной подачей могут привести к взаимному влиянию друг на друга, так что может усилиться флуктуация давления в общем распределителе.

Хотя вышеупомянутый вариант осуществления выполняет линейное управление с обратной подачей, когда прекращается управление TFFF, линейное управление с обратной подачей не выполняется непременно, когда прекращается управление TFFF. Может также оказаться возможным выполнять управление, основанное только на базовом количестве нагнетаемого топлива TFBSE и объединенной составляющей с обратной подачей TFBKI, как при нормальной работе.

На фиг. 4 показана графическая схема программы, иллюстрирующая соответствующие этому варианту действия установления количества нагнетаемого топлива. Это установление выполняется при такой же синхронизации, как в первом варианте осуществления.

На этапах 401 и 403 фиг. 4 рассчитывается полное требуемое количество топлива TFFF таким же образом, как на этапах 301-307 фиг. 3.

После расчета количества TFFF в этом варианте на этапе 405 определяется, меньше ли абсолютное значение количества TFFF, чем заранее определенное значение C. Если |TFFF| ≥ C, то схема СУД 20 устанавливает на этапе 413 признак XF на 1, а на этапе 415 составляющую пропорции обратной подачи TFBKP (описываемый ниже) устанавливает на 0. Признак XF показывает, отражается ли количество TFFF на количестве нагнетаемого топлива, то есть следует ли выполнять управление TFFF, где XF = 1 показывает, что должно выполняться управление TFFF. В этом случае, поскольку составляющая пропорция обратной подачи TFBKP на этапе 415 устанавливается на 0, линейное управление с обратной связью не выполняется.

Если на этапе 405 определяется, что |TFFF| < C, то СУД 20 на этапе 407 устанавливает признак XF на 0 (управление TFFF прекращается), и на этапе 409 устанавливает TFFF на 0. Затем на этапе 411 рассчитывается составляющая пропорции обратной подачи TFBKP в виде значения, пропорционального отклонению действительного давления топлива в общем распределителе PC от заданного давления PCTRG, то есть TFBKP = D · (PCTRG - PC), где D является положительным коэффициентом пропорции.

Используемая на этапе 405 постоянная C является значением нижнего предела полного требуемого количества топлива TFFF, которое может вызвать резкое изменение во время управления TFFF. Точное значение постоянной C устанавливают на основании экспериментов.

После установления значений TFFF и TFBKP, схема СУД 20 на этапе 417 рассчитывает объединенную составляющую с обратной подачей TFBKI и базовое количество нагнетаемого топлива TFBSE таким же образом, как на этапах 309, 311 фиг. 3. После этого на этапе 419 устанавливается окончательное устанавливаемое значение количества нагнетаемого топлива TF в виде выражения TF = TFBSE + TFBKP + TFBKI.

На этапах 421-429 рассчитывается переносимое количество нагнетаемого топлива TFFF_п только в том случае, если выполняется управление TFFF (XF = 1).

В этом варианте прекращается управление TFFF на основании величины изменения заданного давления, если значение TFFF небольшое, как описано выше. Следовательно, в этом варианте можно предотвратить резкое изменение давления в общем распределителе и привести к точному совпадению давления в общем распределителе с заданным давлением.

Далее будет описан третий вариант осуществления изобретения.

Как и во втором варианте, если в третьем варианте значение TFFF становится небольшим, то прекращается управление TFFF и выполняется линейное управление с обратной подачей.

Этот вариант отличается от второго варианта тем, что линейное управление с обратной подачей выполняется также во время управления TFFF. Во втором варианте режим управления переключается между управлением TFFF и линейным управлением с обратной подачей во время |TFFF| = C. Хотя |TFFF| = C представляет собой состояние, соответствующее переходу от работы двигателя в переходном режиме к установившемуся режиму работы, резкое переключение от управления TFFF на линейное управление с обратной подачей под действием установления состояния |TFFF| = C может ухудшить управляемость давлением.

С другой стороны, одновременное выполнение управления TFFF и линейного управления с обратной подачей может усилить флуктуацию давления из-за взаимных влияний между двумя управлениями, как установлено выше.

Следовательно, если |TFFF| > C, то третий вариант осуществления выполняет линейное управление с обратной подачей вместе с управлением TFFF, при коэффициенте D усиления цепи обратной подачи, установленном на значение, которое меньше используемого, когда прекращается управление TFFF. Это установление снижает влияние составляющей пропорции обратной подачи TFBKP на установленное значение количества нагнетаемого топлива TF, когда выполняется управление TFFF, так что влияние линейного управления с обратной подачей уменьшается. Поэтому предотвращается взаимное влияние между линейным управлением с обратной подачей и управлением TFFF.

На фиг. 5 представлена графическая схема программы, иллюстрирующая соответствующее этому варианту установление количества нагнетаемого топлива. Эта работа выполняется схемой СУД 20 в такой же временной последовательности, как и в вариантах осуществления, показанных на фиг. 3 и 4.

На этапе 501, 503 фиг. 5 рассчитывается полное требуемое количество топлива TFFF на основе величины изменения заданного давления таким же образом, как на этапах 301-307 фиг. 3 и этапах 401, 403 фиг. 4.

Далее на этапе 505 схема СУД 20 определяет, меньше ли значение |TFFF| постоянной C, как и при действии, показанном на фиг. 4. Если |TFFF| < C, то СУД 20 устанавливает на этапе 507 значение TFFF на 0 для прекращения управления TFFF. После этого на этапе 509 коэффициент усиления D составляющей пропорции обратной подачи устанавливается на постоянное значение D₂. И наоборот, если на этапе 505 определяется, что |TFFF| ≥ C, то СУД 20 не изменяет значение TFFF, а выполняет управление TFFF и устанавливает на этапе 511 коэффициент усиления D составляющей пропорции обратной подачи на величину D₁, где D₁ - положительная величина меньше D₂, то есть 0 < D₁ < D₂.

На этапе 513 схема СУД 20 рассчитывает составляющую пропорции обратной подачи TFBKP посредством использования установленного таким образом коэффициента усиления D. Посредством этой работы значение составляющей пропорции обратной подачи в случае, когда выполняется управление TFFF, устанавливается меньше, чем в случае, когда прекращается управление TFFF, даже если разница между действительным давлением в общем распределителе и заданным давлением в двух случаях остается неизменной. Следовательно, предотвращается влияние между управлением TFFF и линейным управлением с обратной подачей.

На этапах 519-523 схема СУД 20 выполняет такое же действие расчета, как и на этапах 315-319 фиг. 3.

Таким образом, в этом варианте предотвращается ухудшение управляемости давлением в общем распределителе из-за переключения между управлением TFFF и линейным управлением с обратной подачей и удерживается давление в общем распределителе точно на величине заданного давления.

Ниже будет описан четвертый вариант осуществления изобретения.

В этом варианте осуществления не выполняется управление TFFF на основании величины изменения заданного давления, выполняемого в первом-третьем вариантах, а устанавливается количество нагнетаемого топлива путем использования только базового количества нагнетаемого топлива TFBSE, объединенной составляющей с обратной подачей TFBKI и составляющей пропорции обратной подачи TFBKP.

В этом варианте прогнозируется давление в общем распределителе PRPC, возникающее во временной последовательности выполнения следующего установления количества нагнетаемого топлива (момент времени T₂ на фиг. 12) и используется прогнозируемое давление в общем распределителе PRPC, вместо действительного давления в общем распределителе PC, для расчета составляющей пропорции обратной подачи TFBKP.

Как показано на фиг. 12, количество топлива, установленное на базе заданного давления, и давления в общем распределителе в момент времени T₁, подается в общий распределитель в момент времени P'₁ в двухкулачковом насосе для регулирования впуска. Следовательно, если разница между заданным давлением и действительным давлением большая в момент времени T₁, то количество топлива, подаваемого в общий распределитель в момент времени P'₁, становится большим. Если количество топлива, нагнетаемое в общий распределитель после момента времени T₁ (количество топлива, откачиваемого после впрыска топлива в первый цилиндр двигателя), является достаточно большим, давление в общем распределителе увеличивается в ответ на такт нагнетания, так что разница между заданным давлением и действительным давлением в момент времени T₂ становится небольшой. В этом случае, даже если разница между заданным давлением и давлением в общем распределителе в момент времени T₂ является небольшой, большое количество топлива, установленное в момент времени T₁, подается в общий распределитель в момент времени P'₁, так что давление в общем распределителе может увеличиться за пределы заданного давления. И наоборот, если разница между заданным давлением и давлением в общем распределителе в момент времени T₁ небольшая, разница между заданным давлением и давлением в общем распределителе в момент времени T₂ может стать большой при условии, что количество топлива, нагнетаемого в общий распределитель после момента времени T₁, оказывается небольшим. В этом случае подача количества топлива, установленного в момент времени T₁, в общий распределитель, приводит к недостаточной подаче топлива, так что давление в общем распределителе не может достигнуть заданного давления, то есть происходит недостижение установленного предела.

Следовательно, при установлении количества нагнетаемого топлива в момент времени T₁, этот вариант прогнозирует давление в общем распределителе PRPC в момент времени T₂ и использует прогнозируемое значение PRPC и заданное давление для рассчитанной составляющей пропорции обратной подачи TFBKP.

Далее будет описан способ расчета значения прогнозированного давления в общем распределителе PRPC.

Фиг. 6 представляет график, иллюстрирующий изменение давления в общем распределителе PC между моментами времени T₁ и T₂, показанными на фиг. 12. На фиг. 6 ссылочной позицией PD показан период уменьшения давления в общем распределителе, вызванного впрыском топлива в первый цилиндр двигателя, а ссылочной позицией PU показан период увеличения давления в общем распределителе, вызванного плунжерной группой B после впрыска топлива в первый цилиндр двигателя. Давление в общем распределителе, остающееся на уровне PC₁ после момента времени T₁, уменьшается на величину DPD до уровня PCd во время периода PD впрыска топлива. После этого давление в общем распределителе увеличивается на величину DPU во время такта нагнетания PU и достигает уровня PC₂ в момент времени T₂. Уменьшение давления в общем распределителе на величину DPD, вызванное впрыском топлива, и увеличение на величину DBU давления в общем распределителе, вызванное действием нагнетания топлива, можно выразить следующими уравнениями:
DPD = (K_v/VPC)·TAU·E,
DPU = (K_v/VPC)·TF·F,
где K_v - модуль объемного сжатия топлива;
VPC - внутренняя емкость общего распределителя 3;
TAU - количество впрыскиваемого топлива во время периода впрыска топлива PD (то есть количество впрыскиваемого топлива в первый цилиндр);
TF - количество топлива, нагнетаемого в общий распределитель 3 в течение такта нагнетания топлива PU (то есть количество топлива, нагнетаемого плунжерной группой B);
E и F - переводные коэффициенты для преобразования TAU и TF в действительные объемы.

Используя величины DPD, DPU и давление в общем распределителе PC, получающееся в момент времени T₁, давление в общем распределителе в момент времени T₂ можно выразить следующим образом:
PC₂ = PC₁ - DPD + DPU.

В момент времени T₁ рассчитываются программируемое количество впрыскиваемого топлива TAU в течение периода PD и установленное количество нагнетаемого топлива TF в течение периода PU. Внутренняя емкость VPC общего распределителя 3 и модуль объемного сжатия K_v топлива известны. Следовательно, если действительное количество впрыскиваемого топлива и действительное количество нагнетаемого топлива равны программируемому значению количества впрыскиваемого топлива TAU и установленному значению количества нагнетаемого топлива TF, соответственно, то можно рассчитать величину DPD и DPU в момент времени T₁.

В этом варианте в момент времени T₁ величины DPD и DPU рассчитываются описанным выше способом, а прогнозируемое значение PRPC давления в общем распределителе PC₂ в момент времени T₂ рассчитывается с помощью следующего уравнения:
PRPC = PC₁-(K_v/VPC)·(TAU·E-TF·F).

Используя прогнозированное давление в общем распределителе PRPC, рассчитанное, как описано выше, рассчитывается составляющая пропорции обратной подачи TFBKP таким образом, что давление в общем распределителе точно регулируется до заданного давления.

На фиг. 7 представлена графическая схема программы, иллюстрирующая соответствующее этому варианту установление количества нагнетаемого топлива. Эта работа выполняется с помощью программы, используемой СУД 20 непосредственно перед впрыском топлива в цилиндры (моменты времени, отмеченные позициями T₁, T₂, T₃ на фиг. 12, то есть каждый поворот коленчатого вала на 180^o).

На этапе 701 фиг. 7 схема СУД 20 вводит текущее давление топлива в общем распределителе PC и текущее заданное давление PCTRG, а также программируемое количество впрыскиваемого топлива TAU и установленное значение количества нагнетаемого топлива TF, которые отдельно рассчитываются схемой СУД 20.

Затем на этапе 703, используя TAU и TF, СУД 20 рассчитывает прогнозируемое давление в общем распределителе PRPC при угле поворота кривошипа, составляющем 180^o от текущего угла, следующим образом:
PRPC = PC-(K_v/VPC)·(TAU·E-TF·F).

Далее на этапе 705, используя введенные на этапе 701 прогнозированное давление PRPC и заданное давление PCTRG, СУД 20 рассчитывает составляющую пропорции обратной подачи TFBKP следующим образом:
TFBKP = G·(PCTRG-PRPC),
где G - положительный коэффициент (коэффициент усиления) пропорциональности.

После этого на этапе 707 схема СУД 20 рассчитывает объединенную составляющую с обратной подачей TFBKI и базовое количество нагнетаемого топлива TFBSE таким образом, как и в вышеописанном варианте осуществления. На этапе 711 СУД 20 рассчитывает установленное значение количества нагнетаемого топлива TF в виде суммы TFBSE, TFBKP и TFBKI, то есть
TF = TFBSE+TFBKP+TFBKI.

Ниже приводится описание пятого варианта осуществления изобретения.

В этом варианте выполняется линейное управление с обратной подачей на основании прогнозированного давления в общем распределителе PRPC, как в четвертом варианте. Пятый вариант отличается от четвертого варианта тем, что если отклонение текущего давления в общем распределителе PC от заданного давления PCTRG меньше, чем заранее определенное значение, в пятом варианте используется не прогнозируемое давление PRPC, а действительное давление в общем распределителе PC для выполнения аналогичного линейного управления с обратной подачей.

Прогнозируемое значение давления в общем распределителе PRPC рассчитывается на основании программного значения количества впрыскиваемого топлива TAU и установленного значения количества нагнетаемого топлива TF, как описано выше. Однако, из-за изменений характеристик, происходящих вследствие допусков в отношении клапанов впрыска топлива и топливного насоса, действительное количество впрыска топлива может немного отличаться от TAU и TF, соответственно. Если это так, то прогнозированное значение давления в общем распределителе PRPC содержит определенную погрешность прогнозирования. Следовательно, если управление с обратной подачей выполняется путем использования только прогнозированного значения PRPC, то действительное давление в общем распределителе можно регулировать до значения, отклоняющегося до заданного давления PCTRG на вышеупомянутую погрешность прогнозирования. Чтобы устранить это отклонение, в этом варианте прекращается линейное управление с обратной подачей на основании прогнозированного давления и переключается на управление, основанное на действительном давлении в общем распределителе, когда действительное давление в общем распределителе подходит достаточно близко к заданному давлению, более конкретно, в пределах погрешности прогнозирования от заданного давления. Посредством такого действия давление в общем распределителе точно регулируется до заданного давления.

На фиг. 8 показана графическая схема программы, иллюстрирующая соответствующее этому варианту установление количества нагнетаемого топлива. Эта работа выполняется схемой СУД 20 с такой же временной последовательностью, как и при работе, показанной на фиг. 7.

На этапе 801 (фиг. 8) схема СУД 20 вводит PCFPG, PC, TAU, TF, как на этапе 701 фиг. 7.

Далее на этапе 803 схема СУД 20 определяет, больше ли или равно абсолютное значение |PCTRG - PC| разницы между заданным давлением PCTRG и действительным давлением в общем распределителе PC, введенными на этапе 801, заранее определенного положительного значения Pe. Значение Pe соответствует погрешности прогнозирования, содержащейся в прогнозированном давлении в общем распределителе PRPC, и посредством экспериментов определяется его точное значение.

Если на этапе 803 определяется, что |PCTRG - PC|≥Pe, то СУД 20 рассчитывает прогнозируемое значение PRPC и рассчитывают составляющую пропорции обратной подачи TFBKP по прогнозированному значению PRPC таким же способом, как на этапах 703, 705 фиг. 7.

И наоборот, если на этапе 803 определяется, что |PCTRG - PC|<Pe, то действие переходит к этапу 809, где значение составляющей пропорции обратной подачи TFBKP рассчитывается по действительному давлению в общем распределителе PC посредством использования уравнения TFBKP = H · (PCTRG - PC), чтобы избежать действия погрешности прогнозирования на управление давлением. Коэффициент пропорциональности (коэффициент усиления) H, используемый на этапе 809, устанавливается меньше коэффициента усиления G, используемого на этапе 807, то есть 0 < H < G. Обработка на этапе 809 выполняется потому, что действительное давление в общем распределителе PC оказывается близким к заданному давлению PCTRG. Поскольку коэффициент усиления составляющей пропорции обратной подачи TFBKP, используемый на этапе 809, представляет уменьшенное значение, действительное давление в общем распределителе можно преобразовать в заданное давление.

После установления составляющей пропорции обратной подачи TFBKP, как описано выше, СУД 20 рассчитывает объединенную составляющую с обратной подачей TFBKI и базовое количество нагнетаемого топлива TFBSE на этапах 811, 813 и на этапе 815 рассчитывает установленное значение количества нагнетаемого топлива TF в виде суммы TFBKI и TFBSE таким же способом, который использовался на этапах 707-711 фиг. 7.

Ниже будет описан шестой вариант осуществления изобретения. В первом и третьем вариантах выполняется только управление, используя полное требуемое количество топлива TFFF на основании величины изменения заданного давления PCTRG. В четвертом и пятом вариантах выполняется только линейное управление с обратной подачей на основании прогнозированного значения PRPC давления в общем распределителе. В противоположность этому в шестом варианте используются управление TFFF, как во втором варианте осуществления, и линейное управление с обратной подачей на основании прогнозированного значения давления в общем распределителе, как в четвертом варианте, чтобы точно регулировать давление в общем распределителе до заданного давления с дополнительно улучшенной чувствительностью.

На фиг. 9 и 10 показана графическая схема программы, иллюстрирующая соответствующее этому варианту установление количества нагнетаемого топлива.

Эта работа выполняется посредством программы, используемой схемой СУД 20, непосредственно перед впрыском топлива в цилиндры (моменты времени, отмеченные позициями T₁, T₂, T₃ на фиг. 12, то есть каждый оборот коленчатого вала на 180^o). Как показано на фиг. 9 и 10, действия на этапах 901, 903, 933-941 соответствуют управлению, используя полное требуемое количество топлива TFFF на основании величины изменения заданного давления PCTRG, а действия на этапах 919-925 соответствуют линейному управлению с обратной подачей на основании прогнозированного значения давления в общем распределителе PRPC.

Далее будет приведено краткое описание показанной на фиг. 9 и 10 графической схемы программы. На этапе 901 (фиг. 9) схема СУД 20 вводит значение заданного давления в общем распределителе PTCRG, действительное давление в общем распределителе PC, программное значение количества впрыскиваемого топлива TAU и установленное значение количества нагнетаемого топлива TF. На этапах 903, 905 СУД 20 рассчитывает полное требуемое количество топлива TFFF по PCTRG путем использования PCTRG_стар и TFFF_п таким же способом, как на этапах 303-307 фиг. 3.

Если на этапе 907 значение TFFF меньше заранее определенного значения C, СУД 20 устанавливает на этапе 909 признак XF на 0, и на этапе 911 вновь устанавливает полное требуемое количество топлива TFFF на 0 для прекращения управления, на основании значения TFFF, и на этапе 913 устанавливает коэффициент усиления J составляющей пропорции обратной подачи TFBKP на J₂. И наоборот, если значение |TFFF| на этапе 907 оказывается равным или больше заранее определенного значения C, СУД 20 устанавливает на этапе 915 признак XF на 1, для выполнения управления на основании значения TFFF, рассчитанного на этапе 905. На этапе 917 СУД 20 устанавливает коэффициент усиления j составляющей пропорции обратной подачи TFBKP на величину j₁. В этом случае выполняются и управление TFFF, и управление TFBKP с обратной подачей. Чтобы предотвратить взаимное влияние между двумя управлениями, коэффициент усиления j₁ устанавливают меньше коэффициента j₂, то есть 0<j₁<j₂.

Затем на этапах 919-925 фиг. 10, СУД 20 выполняет действия, аналогичные действиям на этапах 803-809 на фиг. 8. То есть, если отклонение текущего давления в общем распределителе PC от заданного давления PCTRG равно или больше заранее определенного значения Pe, СУД 20 на этапе 922 устанавливает коэффициент усиления на величину j₃, то есть 0<j₃<j₂, и на этапах 921, 923 устанавливает составляющую пропорции обратной подачи TFBKP на основании значения прогнозированного давления в общем распределителе PRPC. Если отклонение действительного давления в общем распределителе меньше заранее определенного значения Pe, СУД 20 на этапе 925 рассчитывает составляющую пропорции обратной связи TFBKP на основании действительного давления в общем распределителе PC.

На этапах 927, 929 схема СУД 20 рассчитывает объединенную составляющую с обратной подачей TFBKI и базовое количество нагнетаемого топлива TFBSE, как на этапах 811, 813 фиг. 8. На этапе 931 схема СУД 20 рассчитывает установленное значение количества нагнетаемого топлива TF следующим образом;
TF = TFBSE + TFFF + TFBKP + TFBKI.

На этапах 933-941 СУД 20 рассчитывает только переносимое количество топлива TFFF_п, если значение признака XF равно 1 (то есть только в том случае, если выполняется управление TFFF), как на этапах 421-427 фиг. 4.

Благодаря выполнению обоих управлений, используя суммарное требуемое количество топлива TFFF на основании величины изменения заданного давления и линейное управление с обратной подачей на основании прогнозируемого значения давления в общем распределителе, как описано выше, этот вариант дополнительно улучшает управляемость давлением в общем распределителе.

Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на то, что в данный момент считаются предпочтительными его варианты осуществления, следует понимать, что изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления и конструкциями. Поэтому изобретение предназначено для осуществления различных модификаций и эквивалентных устройств. Например, хотя в первом и третьем вариантах осуществления, управление с использованием суммарного требуемого количества топлива TFFF на основании величины изменения заданного значения применяется к двухкулачковому насосу для регулирования впуска, можно также применять управление TFFF к четырехкулачковому насосу предтактового типа.

Как ясно из вышеприведенного описания, изобретение улучшает давление в общем распределителе во время управления количеством топлива, нагнетаемого топливным насосом, так что для подачи топлива в общий распределитель в двигателях внутреннего сгорания можно использовать двухкулачковый насос.

Устройство предназначено для использования в двигателестроении для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания. Устройство и способ управления количеством подлежащей нагнетанию жидкости под давлением посредством жидкостного насоса высокого давления в общий распределитель посредством использования схемы управления (СУД) для улучшения управляемости количеством нагнетаемого топлива топливного насоса. СУД устанавливает базовое количество нагнетаемой жидкости на основании заданного значения давления в общем распределителе и количества жидкости, выходящего из общего распределителя. СУД рассчитывает также количество нагнетаемой жидкости, требуемое для того, чтобы вызвать следование действительного давления в общем распределителе изменению заданного давления в общем распределителе на основании величины заданного давления. СУД устанавливает сумму базового количества нагнетаемой жидкости, требуемого количества нагнетаемой жидкости и переносимого количества жидкости в качестве установленного значения количества нагнетаемой жидкости. Если установленное значение количества нагнетаемой жидкости превышает заранее определенную производительность жидкостного насоса, СУД устанавливает разницу между установленным значением количества нагнетаемой жидкости и заранее определенной производительностью в качестве переносимого количества жидкости, которое переносится на следующее установление количества нагнетаемой жидкости, определяя разницу между ними в следующем установленном значении количества нагнетаемой жидкости. 4 с. и 12 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Устройство управления жидкостным насосом для нагнетания жидкости в камеру аккумулирования давления для удержания жидкости под давлением, отличающееся тем, что оно содержит первое средство управления для установления базового количества нагнетаемой жидкости, подлежащего нагнетанию жидкостным насосом на основании заданного значения давления в камере аккумулирования давления, второе средство управления для вычисления требуемого количества нагнетаемой жидкости, необходимого для приведения давления в камере аккумулирования давления от текучего уровня до заданного значения давления, средство установления для установления суммы полного требуемого количества жидкости, которое включает требуемое количество нагнетаемой жидкости, рассчитываемое вторым средством управления, и базовое количество нагнетаемой жидкости жидкостного насоса, установленного первым средством управления, в качестве установленного значения количества нагнетаемой жидкости, подлежащего нагнетанию жидкостным насосом, и средство установления переносимого количества для установления, если установленное значение количества нагнетаемой жидкости, установленного средством установления, превышает предварительно определенное количество нагнетаемой жидкости жидкостного насоса, переносимого количества жидкости, благодаря которому установленное значение количества нагнетаемой жидкости превышает предварительно определенное количество нагнетаемой жидкости, причем переносимое количество жидкости установлено с возможностью переноса на следующее установление количества нагнетаемой жидкости. 2. Устройство управления жидкостным насосом по п.1, отличающееся тем, что полное требуемое количество жидкости представляет собой сумму требуемого количества нагнетаемой жидкости и перенесенного количества. 3. Устройство управления жидкостным насосом по п.2, отличающееся тем, что средство установления выполнено с возможностью установления базового количества нагнетаемой жидкости в качестве установленного значения количества нагнетаемой жидкости, а средство установления переносимого количества выполнено с возможностью установления переносимого количества на нуль, когда полное требуемое количество жидкости меньше, чем предварительно определенное количество. 4. Устройство управления жидкостным насосом по п.3, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство прогнозирования для вычисления прогнозированного давления в камере аккумулирования давления для осуществления перед началом следующего такта нагнетания жидкости на основании давления в камере аккумулирования давления, при возникновении перед началом следующего такта нагнетания давления, количества жидкости, выходящей из камеры аккумулирования давления и количества нагнетаемой жидкости, средство прогнозирования с обратной подачей для установления прогнозируемого количества с обратной подачей для количества нагнетаемой жидкости на основе заданного значения давления и давления в камере аккумулирования давления, прогнозируемого средством прогнозирования для установления давления в камере аккумулирования давления, возникающего во время окончания следующего такта нагнетания жидкости, по существу равным заданному давлению, и средство коррекции для корректировки количества нагнетаемой жидкости, подлежащей нагнетанию во время следующего такта нагнетания жидкости, причем количество нагнетаемой жидкости устанавливается с помощью средства установления, посредством использования прогнозирования величины с обратной подачей. 5. Устройство управления жидкостным насосом по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит третье средство управления для установления коррекционного количества с обратной подачей для количества нагнетаемой жидкости на основании заданного значения давления и текущего действительного давления в камере аккумулирования давления для установления действительного давления в камере аккумулирования давления по существу равным заданному значению давления, при этом при требуемом количестве жидкости, равным или превышающем предварительно определенное количество нагнетаемой жидкости, третье средство управления выполнено с возможностью обеспечения коррекционного количества с обратной подачей, так чтобы коррекционное количество с обратной подачей стало меньше, чем в случае, если полное требуемое количество жидкости оказывается меньше предварительно определенного количества нагнетаемой жидкости, а средство установления выполнено с возможностью установления в качестве установленного значения количества нагнетаемой жидкости суммы базового количества нагнетаемой жидкости, установленного первым средством управления, полного требуемого количества жидкости и коррекционного количества с обратной подачей. 6. Устройство управления жидкостным насосом по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит третье средство управления для установления коррекционного количества с обратной подачей для количества нагнетаемой жидкости на основании заданного значения давления и текущего действительного давления в камере аккумулирования давления для установления действительного давления в камере аккумулирования давления, по существу равным заданному значению, при этом средство установления выполнено с возможностью установления в качестве установленного значения количества нагнетаемой жидкости, суммы базового количества нагнетаемой жидкости, установленного первым средством управления и коррекционного количества с обратной подачей, установленного третьим средством управления, при этом полное требуемое количество жидкости равно или превышает предварительно определенное количество нагнетаемой жидкости. 7. Устройство управления жидкостным насосом для нагнетания жидкости под давлением в камеру аккумулирования давления, соединенную с клапаном впрыска жидкости двигателя внутреннего сгорания, отличающееся тем, что устройство содержит средство управления с обратной подачей для установления количества нагнетаемой жидкости, подлежащей нагнетанию жидкостным насосом на основе заданного значения давления в камере аккумулирования давления и действительного давления в камере аккумулирования давления для установления действительного давления в камере аккумулирования давления, по существу равным заданному значению давления, и средство прогнозирования для вычисления давления в камере аккумулирования давления, которое осуществляется перед началом следующего такта нагнетания жидкости, на основании количества впрыска жидкости, количества нагнетания жидкости и давления в камере аккумулирования давления, возникающее перед началом текущего такта нагнетания жидкости, при этом средство управления с обратной подачей выполнено с возможностью использования давления в камере аккумулирования давления, прогнозированного средством прогнозирования, вместо действительного давления в камере аккумулирования давления, для установления количества нагнетаемой жидкости, подлежащей нагнетанию посредством следующего такта нагнетания жидкости. 8. Устройство управления жидкостным насосом по п.7, отличающееся тем, что средство управления с обратной подачей выполнено с возможностью использования действительного давления в камере аккумулирования давления для установления количества нагнетаемой жидкости, подлежащей нагнетанию посредством следующего такта нагнетания жидкости, когда отклонение действительного давления в камере аккумулирования давления от заданного значения давления меньше, чем предварительно определенное значение. 9. Способ управления жидкостным насосом для жидкостного насоса для нагнетания жидкости в камеру аккумулирования давления, в которой удерживают жидкость под давлением, отличающийся тем, что включает следующие этапы: установление базового количества нагнетаемой жидкости, подлежащего нагнетанию жидкостным насосом на основании заданного значения давления в камере аккумулирования давления, вычисление требуемого количества нагнетаемой жидкости, требуемого для приведения давления в камере аккумулирования давления от текущего давления до заданного значения давления, установление суммы полного требуемого количества жидкости, которое включает требуемое количество нагнетаемой жидкости, рассчитанное на этапе вычисления, и базовое количество нагнетаемой жидкости жидкостным насосом, установленное на основании заданного значения давления, в качестве установленного значения количества нагнетаемой жидкости, подлежащего нагнетанию жидкостным насосом, и установление переносимого количества, посредством которого установленное значение количества нагнетаемой жидкости превышает предварительно определенное количество нагнетаемой жидкости жидкостного насоса, при этом переносимое количество переносится на следующее установление количества нагнетаемой жидкости, если установленное значение количества нагнетаемой жидкости превышает предварительно определенное количество нагнетаемой жидкости. 10. Способ управления жидкостным насосом по п.9, отличающийся тем, что полное требуемое количество жидкости является суммой требуемого количества нагнетаемой жидкости и перенесенного количества. 11. Способ управления жидкостным насосом по п.10, отличающийся тем, что базовое количество нагнетаемой жидкости устанавливают в виде установленного значения количества нагнетаемой жидкости, а переносимое количество устанавливают на нуль, когда полное требуемое количество жидкости меньше, чем предварительно определенное количество. 12. Способ управления жидкостным насосом по п.11, отличающийся тем, что дополнительно включает следующие этапы: прогнозирование давления в камере аккумулирования давления, которое осуществляют перед началом следующего такта нагнетания жидкости на основании давления в камере аккумулирования давления, которое возникает перед началом текущего такта нагнетания жидкости, количества жидкости, выбрасываемой из камеры аккумулирования давления, и количества нагнетаемой жидкости, установление прогнозируемого количества с обратной подачей для количества нагнетаемой жидкости на основании заданного значения давления и прогнозируемого давления в камере аккумулирования давления таким образом, чтобы давление в камере аккумулирования давления, возникающее во время окончания следующего такта нагнетания жидкости, стало по существу равным заданному значению давления, и корректировки установленного значения количества нагнетаемой жидкости, подлежащего нагнетанию во время следующего такта посредством использования прогнозируемого количества с обратной подачей. 13. Способ управления жидкостным насосом по п.9, отличающийся тем, что коррекционное количество с обратной подачей для количества нагнетаемой жидкости устанавливают на основании заданного значения давления и текущего действительного давления в камере аккумулирования давления таким образом, чтобы действительное давление в камере аккумулирования давления стало по существу равным заданному значению давления, при этом, если требуемое количество нагнетаемой жидкости равно предварительно определенному количеству или превышает его, а полное требуемое количество жидкости равно предварительно определенному количеству или превышает его, то корректируемое количество с обратной подачей устанавливают так, что коррекционное количество с обратной подачей становится меньше, при условии, если полное требуемое количество жидкости меньше предварительно определенного количества, а в качестве установленного значения количества нагнетаемой жидкости устанавливают сумму базового количества нагнетаемой жидкости, полного требуемого количества жидкости и коррекционного количества с обратной подачей. 14. Способ управления жидкостным насосом по п.9, отличающийся тем, что коррекционное количество с обратной подачей для количества нагнетаемой жидкости устанавливают на основании заданного значения давления и текущего действительного давления в камере аккумулирования давления таким образом, действительное давление в камере аккумулирования давления становится по существу равным заданному значению давления, а сумму базового количества нагнетаемой жидкости и коррекционного количества с обратной подачей устанавливают в качестве установленного значения количества нагнетаемой жидкости, когда полное требуемое количество жидкости меньше, чем предварительно определенное количество. 15. Способ управления жидкостным насосом для жидкостного насоса для нагнетания жидкости под давлением в камеру аккумулирования давления, соединенную с жидкостным инжекторным клапаном двигателя внутреннего сгорания, отличающийся тем, что включает следующие этапы: установление количества нагнетаемой жидкости, подлежащего нагнетанию посредством жидкостного насоса благодаря управлению с обратной подачей на основании заданного значения давления в камере аккумулирования давления и действительного давления в камере аккумулирования давления таким образом, что действительное давление в камере аккумулирования давления становится по существу равным заданному значению давления, и прогнозирование давления в камере аккумулирования давления, которое осуществляют перед началом следующего такта нагнетания жидкости, на основании количества впрыскиваемой жидкости, количества нагнетаемой жидкости и давления в камере аккумулирования давления, возникающее перед началом текущего такта нагнетания жидкости, причем при управлении с обратной подачей используют давление в камере аккумулирования давления, прогнозируемое на этапе прогнозирования, вместо действительного давления в камере аккумулирования давления, для установки количества нагнетаемой жидкости, подлежащего нагнетанию посредством следующего такта нагнетания жидкости. 16. Способ управления жидкостным насосом по п.15, отличающийся тем, что при управлении с обратной подачей используют действительное давление в камере аккумулирования давления для установки количества нагнетаемой жидкости, подлежащего нагнетанию посредством следующего такта нагнетания жидкости, если отклонение действительного давления в камере аккумулирования давления от заданного значения давления меньше, чем предварительно определенное значение давления.