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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Kraftmaschine
bzw. einen Motor.
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Es
ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung bekannt, bei der ein Anker
an einer Nadel zum Schließen
einer Kraftstoffeinspritzöffnung
angebracht ist und bei der die Öffnung
durch Zuführung
eines magnetischen Feldes zu dem Anker mittels eines elektrischen
Solenoids zur Bewegung der Nadel geschlossen wird. Bei dieser Einspritzeinrichtung
wird die Nadel durch eine Vorspannungskraft einer Feder, die die Nadel
vorspannt, und einen auf die Nadel wirkenden Kraftstoffdruck bewegt,
wenn die dem Anker zugeführte
Spannung null wird. Bei dieser Einspritzeinrichtungsart, bei der
die Kraftstoffeinspritzöffnung durch
die Nadel geschlossen wird, die mittels der Federvorspannungskraft
und des Kraftstoffdrucks bewegt wird, beginnt die Nadel sich nicht
sofort zu bewegen, wenn die dem Solenoid zugeführte Spannung null wird, und
daher wird die Kraftstoffeinspritzöffnung durch die Nadel nicht
unmittelbar geschlossen.
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Gemäß der ungeprüften japanischen
Patentveröffentlichung
Nr. 7-239 050 sind
elektrische Solenoide an der Kraftstoffeinspritzeinrichtung angebracht,
um das magnetische Feld an den Anker anzulegen, so dass sich die
Nadel zum Schließen
der Kraftstoffeinspritzöffnung
bewegt, und ist die Nadel für
eine unmittelbare Bewegung bei einem Sollzeitpunkt ausgelegt, indem
die dem Öffnungssolenoid zugeführte Spannung
zu null gemacht wird und eine Spannung dem Schließsolenoid
zugeführt
wird, so dass die Kraftstoffeinspritzöffnung komplett geschlossen
wird.
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Die
Werte des elektrischen Widerstands der Solenoide ändern sich
in Abhängigkeit
der Temperatur der Umgebung der Solenoide. Unterscheiden sich die
Werte des elektrischen Widerstands der Solenoide, steigen die Beträge des durch
die Solenoide fließenden
elektrischen Stroms unterschiedlich an, nachdem die Solenoide erregt
werden. Die an das Schließsolenoid
angelegte Spannung zu null zu machen, wenn eine vorbestimmte Zeitdauer
verstrichen ist, bedeutet daher, dass die dem Schließsolenoid
zugeführte
Spannung zu null gemacht wird, wenn der Wert des durch das Solenoid
fließenden
elektrischen Stroms einen notwendigen Wert zur vollständigen Bewegung
der Nadel für
einen kompletten Verschluss der Kraftstoffeinspritzöffnung nicht
erreicht. Somit beginnt die Nadel ihre Bewegung nicht an dem Sollzeitpunkt
und wird danach eine Sollkraftstoffmenge von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung
nicht zuverlässig
eingespritzt.
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In
der Druckschrift WO 96-17167 A1 sind ein Verfahren sowie ein System
für eine
Einspritzventilsteuerungsvorrichtung offenbart, wobei zwei Spulen verwendet
werden und für
die Öffnungs-
bzw. Schließfunktion
eines Einspritzventils angesteuert werden.
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In
der Druckschrift
DE
196 45 062 A1 ist ein Verfahren zur Erkennung des Schließens einer
Zylinderspule offenbart, wobei ein Spulenstrom oder eine Anstiegszeit
des Stromes gemessen wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist, die Sollmenge des Kraftstoffs von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung
sicher einzuspritzen.
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Zur
Lösung
des vorstehenden Problems wird gemäß einer ersten Ausgestaltung
der Erfindung eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Kraftmaschine
bereitgestellt, die ausgestattet ist mit einer Nadel zum Schließen einer
Kraftstoffeinspritzöffnung, einem
an der Nadel angebrachten Anker, einem elektrischen Öffnungssolenoid
zur Zuführung
eines magnetischen Feldes zu dem Anker, damit die Nadel zum Öffnen der
Kraftstoffeinspritzöffnung
bewegt wird, und einem elektrischen Schließsolenoid zur Zuführung eines
magnetischen Feldes zu dem Anker, damit die Nadel zum Schließen der
Kraftstoffeinspritzöffnung
bewegt wird, wobei dem Öffnungssolenoid eine
Spannung zugeführt
wird, wenn die Kraftstoffeinspritzöffnung geöffnet sein sollte, dem Schließsolenoid
eine Spannung zugeführt
wird, wenn die Kraftstoffeinspritzöffnung geschlossen sein sollte,
und die Kraftstoffeinspritzöffnung
geschlossen ist, wenn ein vorbestimmter Wert des elektrischen Stroms
durch das Schließsolenoid
fließt,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzeinrichtung eine Einheit
zur Erfassung einer Anstiegsrate des durch das Schließsolenoid
fließenden
elektrischen Stroms beinhaltet und eine Erregungsperiode für das Fließen des
elektrischen Stroms durch das Schließsolenoid auf der Grundlage
der erfassten Anstiegsrate des elektrischen Stroms gesteuert wird,
damit der Wert des durch das Schließsolenoid fließenden elektrischen Stroms
den vorbestimmten Wert erlangt.
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Nach
einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung gemäß der ersten Ausgestaltung
der Erfindung wird die Erregungsperiode lang, wenn die Anstiegsrate
des elektrischen Stroms gering wird.
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Nach
einer dritten Ausgestaltung der Erfindung gemäß der ersten Ausgestaltung
der Erfindung wird die Erregungsperiode auf der Grundlage eines Druckes
des Kraftstoffs in der Einspritzeinrichtung zusätzlich zu der Anstiegsrate
des elektrischen Stroms gesteuert.
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Nach
einer vierten Ausgestaltung der Erfindung gemäß der ersten Ausgestaltung
der Erfindung wird ein zusätzlicher
Erregungsvorgang des Schließsolenoids
gemäß einer
Arbeitszyklussteuerung ausgeführt,
wenn die Erregungsperiode beendet ist, und wird der Arbeitszyklus
während
der zusätzlichen
Erregungsperiode auf der Grundlage der Anstiegsrate des elektrischen
Stroms gesteuert.
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Nach
einer fünften
Ausgestaltung der Erfindung gemäß der vierten
Ausgestaltung der Erfindung wird der Arbeitszyklus groß, wenn
die Anstiegsrate des elektrischen Stroms klein wird.
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Nach
einer sechsten Ausgestaltung der Erfindung gemäß der vierten Ausgestaltung
der Erfindung wird der Zeitpunkt zur Beendigung der zusätzlichen
Erregungsperiode auf einen festen Zeitpunkt hin unabhängig von
der Anstiegsrate des elektrischen Stroms gesteuert.
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Nach
einer siebten Ausgestaltung der Erfindung gemäß der ersten oder vierten Ausgestaltung der
Erfindung erfasst die Einheit zur Erfassung der Anstiegsrate des
elektrischen Stroms die Anstiegsrate des elektrischen Stroms auf
der Grundlage eines Werts eines elektrischen Widerstands des Schließsolenoids.
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Nach
einer achten Ausgestaltung der Erfindung gemäß der siebten Ausgestaltung
der Erfindung erfasst die Einheit zur Erfassung der Anstiegsrate
des elektrischen Stroms den Wert des elektrischen Widerstands des
Schließsolenoids
auf der Grundlage einer Temperatur um die Einspritzeinrichtung.
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Nach
einer neunten Ausgestaltung der Erfindung gemäß der achten Ausgestaltung
der Erfindung wird die Temperatur um die Einspritzeinrichtung auf der
Grundlage einer Temperatur eines Kühlwassers zur Kühlung der
Kraftmaschine berechnet.
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Nach
einer zehnten Ausgestaltung der Erfindung gemäß der ersten oder vierten Ausgestaltung der
Erfindung erfasst die Einheit zur Erfassung der Anstiegsrate des
elektrischen Stroms die Anstiegsrate des elektrischen Stroms auf
der Grundlage eines Werts einer dem Schließsolenoid zugeführten Spannung.
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Nach
einer elften Ausgestaltung der Erfindung gemäß der ersten Ausgestaltung
der Erfindung wird ein Zeitpunkt zur Beendigung der Erregungsperiode
auf einen Zeitpunkt zur Beendigung einer Periode für eine Erregung
des Öffnungssolenoids
hin gesteuert.
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Die
Erfindung wird aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung zusammen mit der angefügten Zeichnung ersichtlich. Es
zeigen:
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1 eine
Gesamtansicht einer Kraftmaschine der Erfindung,
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2 eine
Schnittdarstellung einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung der Erfindung,
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3 eine
Darstellung einer Öffnungssteuerung
und einer Schließsteuerung
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung der Erfindung,
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4 eine
Darstellung von Koeffizienten, die für die Schließsteuerung
der Erfindung verwendet werden, und
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5 eine
Darstellung von Beispielen dreier verschiedener Schließsteuerungen,
die die Schließsteuerung
der Erfindung verwenden.
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Die
Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
detailliert beschrieben. Obwohl die Erfindung hauptsächlich durch
eine Schließvorgangssteuerung
bzw. eine Schließsteuerung
einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gekennzeichnet ist, wird zur
Erleichterung der Erläuterung zunächst eine
allgemeine Anordnung einer mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung
ausgestatteten Kraftmaschine bzw. eines derartigen Motors erläutert und werden
danach eine Anordnung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung und ihre Öffnungssteuerung
und Schließsteuerung
erläutert.
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1 zeigt
eine mit einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung
ausgestatteten Kraftmaschine. Die Kraftmaschine bzw. der Motor gemäß 1 entspricht
einer selbstzündenden Brennkraftmaschine,
d.h. einer Dieselkraftmaschine bzw. einem Dieselmotor. Gemäß 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 ein
Kraftmaschinengehäuse
bzw. einen Kraftmaschinenkörper,
bezeichnet Bezugszeichen 2 einen Zylinderblock, bezeichnet
Bezugszeichen 3 einen Zylinderkopf, bezeichnet Bezugszeichen 4 einen
Kolben, bezeichnet Bezugszeichen 5 einen Brennraum, bezeichnet
Bezugszeichen 6 eine elektrisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung, bezeichnet
Bezugszeichen 7 ein Einlassventil, bezeichnet Bezugszeichen 8 eine
Einlassöffnung
bzw. einen Einlasskanal, bezeichnet Bezugszeichen 9 ein Auslassventil
und bezeichnet Bezugszeichen 10 eine Auslassöffnung bzw.
einen Auslasskanal. Die Einlasskanäle 8 sind mit einem
Zwischenbehälter
bzw. Ansaugkrümmer 12 über jeweilige
Einlasszweigrohre 11 verbunden. Der Ansaugkrümmer 12 ist
mit einem Auslassabschnitt eines Kompressors 16 einer Aufladeeinrichtung
wie etwa einer Abgasturboaufladeeinrichtung 15 über eine
Einlassleitung 13 und einem Zwischenkühler 14 verbunden.
Ein Einlassabschnitt des Kompressors 16 ist über ein
Einlassrohr 17 mit einer Luftreinigungseinrichtung 18 verbunden.
Ein Drosselventil 20 ist in dem Einlassrohr 17 angeordnet,
wobei das Ventil durch einen Schrittmotor 19 angetrieben
wird. Ferner ist eine Mengendurchflussmesseinrichtung 21 in
dem Einlassrohr 17 stromaufwärts hinsichtlich des Drosselventils 20 zur
Erfassung eines Massendurchsatzes einer Einlassluft angeordnet.
Ein Temperatursensor 28 ist an dem Zylinderblock 2 angebracht.
Der Temperatursensor 28 erfasst eine Temperatur eines Kühlwassers
zur Kühlung
der Kraftmaschine.
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Die
Auslasskanäle 10 sind
mit einem Einlassabschnitt einer Abgasturbine 23 der Abgasturboaufladeeinrichtung 15 über einen
Abgaskanal 22 verbunden. Ein Auslassabschnitt der Ausgasturbine 23 ist
mit einem einen Katalysator 25 beinhalteten katalytischen
Wandler 26 mit einer Oxidationsfunktion über ein
Auslassrohr 24 verbunden. Ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 27 ist
an dem Abgaskanal 22 angeordnet.
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Ein
mit dem Auslassabschnitt des katalytischen Wandlers 26 verbundenes
Auslassrohr 28 und das Einlassrohr 17 stromabwärts des
Drosselventils 20 sind miteinander über einen Abschnitt 29 einer (nachstehend
als EGR bezeichneten) Abgasrückleitung
verbunden und ein EGR-Steuerventil 31 ist an dem EGR-Abschnitt 29 angeordnet,
wobei das Ventil 31 durch einen Schrittmotor 30 angetrieben
wird. Ferner ist an dem EGR-Abschnitt 29 ein Zwischenkühler 32 zur
Kühlung
eines durch den EGR-Abschnitt 29 fließenden EGR-Gases angeordnet.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel
von 1 wird Kraftmaschinenkühlwasser dem Zwischenkühler 32 zugeführt, wobei das
EGR-Gas danach durch das Kraftmaschinenkühlwasser gekühlt wird.
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Die
Kraftstoffeinspritzeinrichtung 6 ist mit einem Kraftstoffreservoir,
das heißt
einer gemeinsamen Druckleitung bzw. einer gemeinsamen Verteilerleiste
oder einem Common-Rail 34 über Kraftstoffzufuhrrohre 33 verbunden.
Kraftstoff wird dem Common-Rail 34 von einer elektrisch
gesteuerten und gemäß Kraftstoffeinspritzmengen
einstellbaren Kraftstoffpumpe 35 zugeführt. Der dem Common-Rail 34 zugeführte Kraftstoff
wird der Einspritzeinrichtung 6 über ein jeweiliges Kraftstoffzufuhrrohr 33 zugeführt. Ein
Kraftstoffdrucksensor 36 zur Erfassung des Kraftstoffdrucks
in dem Common-Rail 34 ist an dem Common-Rail 34 angebracht,
wobei auf der Grundlage des Ausgangssignals des Kraftstoffdrucksensors 36 die
Kraftstoffabgabemenge der Kraftstoffpumpe 35 so gesteuert
wird, dass der Kraftstoffdruck des Common-Rail 34 einen
Sollkraftstoffdruck erlangt.
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Eine
elektronische Steuereinheit 40 umfasst einen digitalen
Computer und ist mit einem (im weiteren als ROM bezeichneten) Nur-Lese-Speicher 42, einem
(im weiteren als RAM bezeichneten) Speicher mit wahlfreiem Zugriff 43,
einer (im weiteren als CPU bezeichneten) Zentraleinheit (Mikroprozessor) 44,
einem Eingangsport 45 und einem Ausgangsport 46 ausgestattet,
welche miteinander über
einen bidirektionalen Bus 41 verbunden sind. Ein Ausgangssignal der
Mengendurchflussmesseinrichtung 21 wird dem Eingangsport 45 über einen
entsprechenden Analog/Digital-Wandler
bzw. A/D-Wandler 47 eingespeist und Ausgangssignale des
Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 27,
des Temperatursensors 28 und des Kraftstoffdrucksensors 36 werden
jeweils dem Eingangsport 45 über entsprechende A/D-Wandler 47 eingespeist.
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Ein
Kraftmaschinenlastsensor 51 ist mit einem Gaspedal 50 zur
Erzeugung einer Ausgangsspannung proportional zu einem Betätigungsmaß L des
Gaspedal 50 verbunden. Eine Ausgangsspannung eines Kraftmaschinenlastsensors 51 wird
dem Eingangsport 45 über
einen entsprechenden A/D-Wandler 47 eingespeist. Ferner
ist ein Kurbelwinkelsensor 52 zur Erzeugung eines Ausgangsimpulses
alle beispielsweise 30° einer
Kurbelwellendrehung mit dem Eingangsport 45 verbunden.
Andererseits ist der Ausgangsport 46 mit der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 6,
dem Schrittmotor 19 für
das Drosselventil, dem Schrittmotor 30 für das EGR-Steuerventil
und die Kraftstoffpumpe 35 über entsprechende Ansteuerschaltungen 48 verbunden.
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Eine
Anordnung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung der Erfindung wird
nachstehend detailliert beschrieben. 2 zeigt
die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung.
Gemäß 2 umfasst die
Kraftstoffeinspritzeinrichtung 6 einen Kraftstoffraum 55 zur
temporären
Aufbewahrung von Kraftstoff darin, eine Kraftstoffeinspritzöffnung 56 zur
Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum 5 und eine stabartige
Nadel 57 zum Verschließen
der Öffnung 56.
Ein Anker 58 ist an einem der Öffnung 56 gegenüberliegenden
Ende der Nadel 57 angebracht. Der Anker 58 ist
im Wesentlichen ringförmig.
Ein (nachstehend als Schließsolenoid
bezeichnetes) elektrisches Solenoid 59 für eine Bewegung
der Nadel 57 zum Schließen der Öffnung 56 ist an der
Seite der Kraftstoffeinspritzöffnung 56 des
Ankers 58 angeordnet. Das Schließsolenoid 59 ist im
Wesentlichen ringförmig
und umringt die Nadel 57. Ein magnetisches Feld wird durch
Erregung des Schließsolenoids 59 erzeugt,
so dass ein elektrischer Strom hindurch fließt, und der Anker 58 wird
danach infolge des magnetischen Felds zu der Öffnung 56 hin bewegt.
Auf diese Weise wird die Öffnung 56 geschlossen.
Andererseits ist ein (nachstehend als Öffnungssolenoid bezeichnetes)
elektrisches Solenoid 60 für eine Bewegung der Nadel 57 zum Öffnen der Öffnung 56 an der
Seite des Kraftstoffraums 55 des Ankers 58 angebracht.
Das Öffnungssolenoid 60 ist
im Wesentlichen ringförmig.
Ein magnetisches Feld wird durch Erregung des Öffnungssolenoids 60 erzeugt,
so dass ein elektrischer Strom hindurch fließt, und der Anker 58 wird
danach infolge das magnetische Feld zu dem Kraftstoffraum 55 hin
bewegt. Somit wird die Öffnung 56 geöffnet.
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Ein
erster Isolator 61 ist zwischen dem Schließsolenoid 59 und
dem Anker 58 angeordnet. Andererseits ist ein zweiter Isolator 62 zwischen
dem Öffnungssolenoid 60 und
dem Anker 58 angeordnet. Die Isolatoren 61, 62 sind
im Wesentlichen ringförmig und
dienen dazu, dass das durch ein jedes Solenoid 59, 60 erzeugte
magnetische Feld sicher zu dem Anker 58 geführt wird.
Ferner ist das Schließsolenoid 59 durch
einen ersten Gehäuseabschnitt 63 umgeben. Andererseits
ist das Öffnungssolenoid 60 durch
einen zweiten Gehäuseabschnitt 64 umgeben.
Die Gehäuseabschnitte 63, 64 sind
voneinander beabstandet und ein Isolationsraum ist zwischen den
Gehäuseabschnitten 63, 64 ausgebildet.
Gleichartig zu den vorstehend angeführten Isolatoren 61, 62 dient
der Isolationsraum 65 dazu, dass das durch ein jedes Solenoid 59, 60 erzeugte
magnetische Feld sicher zu dem Anker 58 geführt wird.
Ferner ist ein nicht magnetischer Körper 66 zwischen dem
ersten Gehäuseabschnitt 63 und
dem zweiten Gehäuseabschnitt 64 angeordnet.
Der nicht magnetische Körper 66 ist
im Wesentlichen ringförmig.
Ferner dient der nicht magnetische Körper 66 dazu, zu verhindern,
dass die durch die Solenoide 59, 60 erzeugten
magnetischen Felder sich gegenseitig überlappen.
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Die
Nadel 57 ist durch eine Schraubenfeder 67 über den
Anker 58 vorgespannt. Die Schraubenfeder 67 spannt
die Nadel 57 so vor, dass die Nadel 57 die Kraftstoffeinspritzöffnung 56 schließt.
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Öffnungs-
und Schließsteuerungen
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 6 der Erfindung werden nachstehend
beschrieben. Zunächst
werden grundlegende Öffnungs- und Schließsteuerungen
der Einspritzeinrichtung 6 erläutert, welche unabhängig von der
die Einspritzeinrichtung 6 umschließenden Umgebung ausgeführt werden,
wobei in der nachstehenden Erläuterung
eine "Öffnungsspannung" einer Spannung entspricht,
die dem Öffnungssolenoid 60 zum Öffnen der
Einspritzeinrichtung 6 zugeführt wird, ein "Öffnungssignal" einem Signal entspricht,
das zur Beaufschlagung des Öffnungssolenoids 60 mit
der Öffnungsspannung
erzeugt wird, ein "elektrischer Öffnungsstrom" einem elektrischen
Strom entspricht, der durch das Öffnungssolenoid 60 fließt, ein "vorbestimmter Wert
des elektrischen, Öffnungsstroms" einem vorbestimmten
Wert eines notwendigen elektrischen Stroms entspricht, um die Einspritzeinrichtung 6 vollständig zu öffnen, und
ein "Öffnungszustand-haltender
Arbeitszyklus" einem
notwendigen Arbeitszyklus (duty cycle) entspricht, um den vorbestimmten
Wert des elektrischen Öffnungsstroms
zu halten. Ferner entspricht eine "Schließspannung" einer Spannung, die dem Schließsolenoid 59 zum Schließen der
Einspritzeinrichtung 6 zugeführt wird, ein "Schließsignal" einem Signal, das
zur Beaufschlagung des Schließsolenoids 59 mit
der Schließspannung
erzeugt wird, ein "elektrischer
Schließstrom" einem elektrischen
Strom, der durch das Schließsolenoid 59 fließt, entspricht
ein "vorbestimmter
Wert des elektrischen Schließstroms" einem vorbestimmten
Wert eines notwendigen elektrischen Stroms, um die Einspritzeinrichtung 6 vollständig zu schließen, und
entspricht ein "Schließzustand-haltender
Arbeitszyklus" einem
notwendigen Arbeitszyklus (duty cycle), um den vorbestimmten Wert
des elektrischen Schließstroms
zu halten. Ferner entsprechen ein "erster Zeitpunkt" bis zu einem "siebten Zeitpunkt" vorbestimmten Zeitpunkten während eines
Kraftmaschinentaktes.
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Wie
in den 3(A) und 3(B) gezeigt, wird
gemäß dem Ausführungsbeispiel
das Öffnungssignal
bei dem ersten Zeitpunkt ta zur Beaufschlagung des Öffnungssolenoids 60 mit
der Öffnungsspannung
erzeugt. Nach dem ersten Zeitpunkt ta steigt der elektrische Öffnungsstrom
OI leicht an und erreicht den Wert POI des elektrischen Öffnungsstroms
bei dem zweiten Zeitpunkt tb. Daher ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 6 bei
dem zweiten Zeitpunkt tb vollständig
geöffnet.
Ferner wird die Erzeugung des Öffnungssignals
bei dem zweiten Zeitpunkt tb einmal gestoppt, wobei die Öffnungssignale
intermittierend gemäß dem Öffnungszustand-haltenden Arbeitszyklus
von dem zweiten Zeitpunkt tb bis zu dem vierten Zeitpunkt td erzeugt
werden, um den kompletten Öffnungszustand
der Einspritzeinrichtung 6 beizubehalten. Bei dem vierten
Zeitpunkt td wird die Erzeugung der Öffnungssignale gestoppt. Somit
wird die Öffnungssteuerung
der Einspritzeinrichtung 6 eines Kraftmaschinentaktes beendet.
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Ferner
wird gemäß dem Ausführungsbeispiel
die nachstehend erläuterte
Schließsteuerung zusätzlich zu
der vorstehend erläuterten Öffnungssteuerung
der Einspritzeinrichtung 6 ausgeführt. Wie in den 3(C) und 3(D) gezeigt,
wird das Schließsignal
zur Beaufschlagung des Schließsolenoids 59 mit
der Schließspannung
bei dem dritten Zeitpunkt tc nach dem zweiten Zeitpunkt tb und vor dem
vierten Zeitpunkt td erzeugt. Daher steigt der elektrische Schließstrom CI
nach dem dritten Zeitpunkt tc leicht an und erreicht den vorbestimmten Wert
PCI des elektrischen Schließstroms
bei dem fünften
Zeitpunkt te. Dabei ist anzumerken, dass der fünfte Zeitpunkt te gemäß dem Ausführungsbeispiel zur
selben Zeit wie der vierte Zeitpunkt td vorgesehen ist, obwohl der
fünfte
Zeitpunkt te in Abhängigkeit
der Umgebung um die Einspritzeinrichtung 6 wie im weiteren
erläutert
geändert
werden kann.
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Da
wie vorstehend erläutert
die Erzeugung der Öffnungssignale
bei dem vierten Zeitpunkt td gestoppt wird und der elektrische Schließstrom CI
den vorbestimmten Wert PCI des elektrischen Schließstroms
bei dem fünften
Zeitpunkt te erreicht, der zur gleichen Zeit wie der vierte Zeitpunkt
td vorgesehen ist, wird die Einspritzeinrichtung 6 komplett
geschlossen. Somit wird bei dem fünften Zeitpunkt te die Erzeugung
des Schließsignals
einmal gestoppt und werden danach die Schließsignale intermittierend gemäß dem Schließzustand-haltenden Arbeitszyklus von
dem fünften
Zeitpunkt te bis zu dem sechsten Zeitpunkt tf zur Beibehaltung des
kompletten Schließzustands
der Einspritzeinrichtung 6 erzeugt. Ferner wird die Erzeugung
der Schließsignale
bei dem sechsten Zeitpunkt tf gestoppt. Somit ist die Schließsteuerung
der Einspritzeinrichtung 6 eines Kraftmaschinentaktes beendet.
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Die
Einspritzeinrichtung 6 wird durch Hinzufügung der
Schließsteuerung
zu der Öffnungssteuerung
wie vorstehend angeführt
bei dem Sollzeitpunkt zuverlässig
geschlossen. Daher wird die Sollmenge des Kraftstoffs zuverlässig von
der Einspritzeinrichtung 6 eingespritzt. Ferner wird die
Sollmenge des Kraftstoffs von der Einspritzeinrichtung 6 durch
Halten des vollständigen
Schließzustands
der Einspritzeinrichtung 6 von dem fünften Zeitpunkt te bis zu dem sechsten
Zeitpunkt tf aus nachstehenden Gründen zuverlässig eingespritzt. Die Nadel 57 stößt gegen eine
Innenwandfläche
der Einspritzeinrichtung 6, wenn die Einspritzeinrichtung 6 geschlossen
wird. Bleibt die Nadel 57 ungesteuert, prellt die Nadel 57 an
der Innenwandfläche
der Einspritzeinrichtung 6 und öffnet danach die Einspritzeinrichtung 6 leicht,
so dass unerwünschterweise
Kraftstoff von der Einspritzeinrichtung 6 eingespritzt
wird. Jedoch wird das Prellen verhindert, wenn die Einspritzeinrichtung 6 zum
Halten des kompletten Schließzustands
der Einspritzeinrichtung 6 gesteuert wird.
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Eine
Schließsteuerung
der Einspritzeinrichtung 6 gemäß einem Hauptkennzeichen der
Erfindung wird nachstehend detailliert beschrieben. In der nachstehenden
Erläuterung
entspricht eine "kontinuierliche
Erregungsperiode" einer
Periode von dem dritten Zeitpunkt bis zu dem fünften Zeitpunkt und entspricht
eine "intermittierende
Erregungsperiode" einer
Periode von dem fünften
Zeitpunkt bis zu dem sechsten Zeitpunkt.
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Wie
vorstehend beschrieben ist es Aufgabe der Erfindung, sicher die
Sollmenge des Kraftstoffs von der Einspritzeinrichtung 6 einzuspritzen.
Zur Lösung
der Aufgabe ist es notwendig, dass der fünfte Zeitpunkt te exakt dem
Zeitpunkt entspricht, bei dem der elektrische Schließstrom CI
den vorbestimmten Wert PCI des elektrischen Schließstroms
erreicht. Somit ist die Einspritzeinrichtung 6 nicht komplett
geschlossen, bis der elektrische Schließstrom CI den vorbestimmten
Wert PCI des elektrischen Schließstroms erreicht. Die Notwendigkeit
zur Änderung
des fünften
Zeitpunkts te ist von der Variation der Anstiegsrate bzw. Anstiegsgeschwindigkeit
des elektrischen Schließstroms
CI (nachstehend als "Anstiegsgeschwindigkeit
(Anstiegrate) des elektrischen Schließstroms" bezeichnet) in Abhängigkeit von der Umgebung um
die Einspritzeinrichtung 6, nachdem die Erregung des Schließsolenoids 59 gestartet
wurde, und von der Variation des vorbestimmten Werts PCI des elektrischen
Schließstroms
hergeleitet. Wird im einzelnen die Temperatur der Umgebung um die Einspritzeinrichtung 6 (nachstehend
als "Umgebungstemperatur" bezeichnet) hoch,
wird der Wert des elektrischen Widerstands des Schließsolenoids 59 groß und wird
somit die Anstiegsgeschwindigkeit des elektrischen Schließstroms
gering. Wird andererseits der dem Schließsolenoid 59 zugeführte Spannungswert
(nachstehend als "zugeführter Spannungswert" bezeichnet) klein,
wird die Anstiegsgeschwindigkeit des elektrischen Schließstroms
gering. Obwohl ferner der Kraftstoffdruck des Kraftstoffraums 55 der
Einspritzeinrichtung 6 (nachstehend als "Kraftstoffdruck" bezeichnet) die
Anstiegsgeschwindigkeit des elektrischen Schließstroms nicht beeinflusst,
wirkt der Kraftstoffdruck an dem Schließvorgang der Einspritzeinrichtung 6 mit
und ist die Einspritzeinrichtung 6 schwierig zu öffnen, wenn
der Kraftstoffdruck gering wird, und wird daher der vorbestimmte
Wert PCI des elektrischen Schließstroms hoch.
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Unter
Berücksichtigung
des vorstehend genannten kann die Sollmenge des Kraftstoffs von
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 6 durch Steuerung des fünften Zeitpunkts
te als eine Funktion der Umgebungstemperatur T, des Werts V der
zugeführten Spannung
und des Kraftstoffdrucks P zuverlässig eingespritzt werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird
der fünfte
Zeitpunkt te aus einer Formel te = α·K1·K2·K3 berechnet. Der Wert α entspricht
einer Konstanten, der Wert K1 entspricht einem durch die Umgebungstemperatur
T festgelegten Umgebungstemperaturkoeffizienten und wird groß, wenn
die Umgebungstemperatur T hoch wird, wie es gemäß 4(A) gezeigt
ist, der Wert K2 entspricht einem Koeffizienten eines zugeführten Spannungswerts, der
durch den Wert V der zugeführten
Spannung bestimmt ist, und wird gering, wenn der Wert V der zugeführten Spannung
hoch wird, wie es gemäß 4(B) gezeigt ist, und der Wert K3 entspricht einem
Kraftstoffdruckkoeffizienten, der durch den Kraftstoffdruck P bestimmt
ist, und wird gering, wenn der Kraftstoffdruck P groß wird.
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Entsprechend
der vorstehenden Formel wird die kontinuierliche Erregungsperiode
CP groß,
da der fünfte
Zeitpunkt te verzögert
wird, wenn die Umgebungstemperatur T hoch wird. Obwohl gemäß vorstehender
Erläuterung
der Wert des elektrischen Widerstands des Schließsolenoids 59 groß wird,
wenn die Umgebungstemperatur T hoch wird, und somit die Anstiegsgeschwindigkeit
des elektrischen Schließstroms
gering wird, wird entsprechend die kontinuierliche Erregungsperiode
CP in dem Ausführungsbeispiel
lang, wodurch die Reduzierung der Anstiegsgeschwindigkeit des elektrischen
Schließstroms
kompensiert wird, und womit die Einspritzeinrichtung 6 komplett
geschlossen wird, wenn der elektrische Schließstroms CI den vorbestimmten
Wert PCI des elektrischen Schließstroms erreicht.
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Gemäß der vorstehend
angeführten
Formel wird die kontinuierliche Erregungsperiode CP ferner lang,
da der fünfte
Zeitpunkt te verzögert
wird, wenn der Wert V der zugeführten
Spannung gering wird. Obwohl gemäß vorstehend
angeführter
Erläuterung die
Anstiegsgeschwindigkeit des elektrischen Schließstroms gering wird, wenn der
Wert V der zugeführten
Spannung gering wird, wird entsprechend die kontinuierliche Erregungsperiode
CP in dem Ausführungsbeispiel
lang, wodurch die Reduzierung der Anstiegsgeschwindigkeit des elektrischen Schließstroms
kompensiert wird, und wodurch die Einspritzeinrichtung 6 komplett
geschlossen wird, wenn der elektrische Schließstrom CI den vorbestimmten
Wert PCI des elektrischen Schließstroms erreicht.
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Ferner
wird die kontinuierliche Erregungsperiode CP gemäß der vorstehend angeführten Formel lang,
da der fünfte
Zeitpunkt te verzögert
wird, wenn der Kraftstoffdruck P gering wird. Obwohl gemäß vorstehender
Erläuterung
der vorbestimmte Wert PCI des elektrischen Schließstroms
groß wird,
wenn der Kraftstoffdruck P gering wird, während der Wert des Kraftstoffdrucks
P die Anstiegsgeschwindigkeit des elektrischen Schließstroms
nicht beeinflusst, wird entsprechend die kontinuierliche Erregungsperiode CP
in dem Ausführungsbeispiel
groß,
wodurch der Anstieg des vorbestimmten Werts PCI des elektrischen
Schließstroms
kompensiert wird, und wodurch die Einspritzeinrichtung 6 komplett
geschlossen wird, wenn der elektrische Schließstrom CI den vorbestimmten
Wert PCI des elektrischen Stroms erreicht.
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Eine
Steuerung der Intermittierungserregungsperiode bzw. intermittierenden
Erregungsperiode IP als einem weiteren Kennzeichen der Erfindung
wird nachstehend erläutert.
Wie vorstehend erläutert
wird die Intermittierungserregungsperiode IP verwendet, um das Ziel
zu erreichen, zu verhindern, dass die Einspritzeinrichtung 6 durch
das Prellen der Nadel 57 leicht geöffnet wird. Zum zufriedenstellenden
Erreichen des Ziels wird bevorzugt, die Intermittierungserregungsperiode
IP konstant einzustellen. Unter Berücksichtigung des Umstands,
dass die kontinuierliche Erregungsperiode CP in Abhängigkeit
der Umgebung um die Einspritzeinrichtung 6 groß wird, nähert sich
jedoch entsprechend vorstehender Erläuterung der Endzeitpunkt des
Schließvorgangs
der Einspritzeinrichtung 6 des gegenwärtigen Kraftmaschinentaktes
dem Öffnungszeitpunkt
der Einspritzeinrichtung 6 des nächsten Kraftmaschinentaktes oder
kann diesen überlappen,
wenn die intermittierende Erregungsperiode IP konstant eingestellt
ist. Wird die kontinuierliche Erregungsperiode CP groß, wird
gemäß dem Ausführungsbeispiel
die intermittierende Erregungsperiode IP kurz gemacht, um den Endzeitpunkt
der Intermittierungsperiode IP, das heißt den sechsten Zeitpunkt tf
als einen fixen bzw. feststehenden Zeitpunkt zu erlangen. Dadurch
wird der Einfluss auf den Öffnungsvorgang
des nächsten Kraftmaschinentaktes
ausgeschlossen. Somit wird die Sollmenge des Kraftstoffs von der
Einspritzeinrichtung 6 sicher eingespritzt.
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Die
Steuerung der Intermittierungserregungsperiode IP als einem weiteren
Kennzeichen der Erfindung wird darüber hinaus nachstehend erläutert. Gemäß vorstehender
Erläuterung
wird die Anstiegsgeschwindigkeit des elektrischen Schließstroms
in Abhängigkeit
der Umgebungstemperatur T und des Werts V der zugeführten Spannung
geändert.
Jedoch ist die Abnahmegeschwindigkeit des elektrischen Schließstroms
CI im Wesentlichen unabhängig
von der Umgebungstemperatur T und dem Wert V der zugeführten Spannung
konstant, wenn die dem Schließsolenoid 59 zugeführte Spannung null
wird. Unter Berücksichtigung
dessen kann es nicht möglich
sein, den elektrischen Schließstrom
CI während
der Intermittierungsperiode IP um den vorbestimmten Wert PCI des
elektrischen Schließstroms herum
zu halten, wenn der Schließzustand-haltende Arbeitszyklus
während
der Intermittierungserregungsperiode IP konstant gehalten wird,
wie es nachstehend begründet
wird. Das heißt,
obwohl im Falle einer Reduzierung der Anstiegsgeschwindigkeit des elektrischen
Schließstroms
der elektrische Schließstrom
CI noch relativ stark abnimmt, wenn die zugeführte Spannung null wird, steigt
der elektrische Schließstrom
CI relativ wenig an, wenn die Spannung wieder angelegt wird, und
nimmt somit der elektrische Schließstrom CI allmählich ab.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel
wird der Schließzustand-haltende
Arbeitszyklus während
der Intermittierungserregungsperiode IP nach einer Funktion bezüglich der
Umgebungstemperatur T und dem wert V der zugeführten Spannung gesteuert. Im einzelnen
wird der Schließzustand-haltende
Arbeitszyklus DR gemäß dem Ausführungsbeispiel
durch eine Formel DR = β·K1·K2 berechnet.
Der Wert ß entspricht
einer Konstanten, der Wert K1 entspricht dem vorstehend angeführtem Umgebungstemperaturkoeffizienten
und der Wert K2 entspricht einem Koeffizienten des Werts der zugeführten Spannung.
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Entsprechend
der vorstehend angeführten Formel
wird der Schließzustand-haltende
Arbeitszyklus groß,
wenn die Umgebungstemperatur T hoch wird. Obwohl wie vorstehend
angeführt
die Anstiegsgeschwindigkeit des elektrischen Schließstroms
gering wird, wenn die Umgebungstemperatur T hoch wird, wird entsprechend
der Schließzustand-haltende
Arbeitszyklus in dem Ausführungsbeispiel
groß, wodurch
die Reduzierung der Anstiegsgeschwindigkeit des elektrischen Schließstroms
kompensiert wird, und womit der elektrische Schließstrom CI
zuverlässig
bei dem vorbestimmten Wert PCI des elektrischen Schließstroms
gehalten wird.
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Gemäß der vorstehend
angeführten
Formel wird der Schließzustand-haltende
Arbeitszyklus ferner groß,
wenn der Wert V der zugeführten
Spannung gering wird. Obwohl wie vorstehend angeführt die
Anstiegsgeschwindigkeit des elektrischen Schließstroms gering wird, wenn der
Wert V der zugeführten
Spannung gering wird, wird entsprechend der Schließzustand-haltende
Arbeitszyklus in dem Ausführungsbeispiel
lang, wodurch die Reduzierung der Anstiegsgeschwindigkeit des elektrischen Schließstroms
kompensiert wird, und womit der elektrische Schließstrom CI
zuverlässig
bei dem vorbestimmten Wert PCI des elektrischen Schließstroms gehalten
wird.
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5 zeigt
ein Beispiel der Schließsteuerung,
die die vorstehend angeführten
drei Steuerungen verwendet. Die 5(A) und 5(B) zeigen ein Beispiel einer Schließsteuerung,
wenn die Anstiegsgeschwindigkeit des elektrischen Schließstroms
relativ groß ist
(nachstehend als erstes Beispiel bezeichnet), die 5(C) und 5(D) zeigen ein
Beispiel einer Schließsteuerung,
wenn die Anstiegsgeschwindigkeit des elektrischen Schließstroms
relativ gering ist (nachstehend als zweites Beispiel bezeichnet)
und die 5(E) und 5(F) zeigen
ein Beispiel einer Schließsteuerung,
wenn die Anstiegsgeschwindigkeit des elektrischen Schließstroms
noch geringer ist (nachstehend als drittes Beispiel bezeichnet).
Die Figuren zeigen den Umstand, dass die Anstiegsgeschwindigkeiten
des elektrischen Schließstroms
verschieden sind und zeigen nicht den Umstand, dass die vorbestimmten
Werte PCI des elektrischen Schließstroms unterschiedlich sind. Nachstehend
wird die Schließsteuerung
gemäß 5 kurz
erläutert.
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Gemäß allen
in den 5(A) bis 5(F) gezeigten
Beispielen wird das Schließsignal
bei dem dritten Zeitpunkt tc erzeugt. Da die Anstiegsgeschwindigkeit
des elektrischen Schließstroms
in dem ersten Beispiel größer als
die Anstiegsgeschwindigkeiten in den weiteren Beispielen ist, ist
seine kontinuierliche Erregungsperiode CP kürzer als die der weiteren Beispiele,
ist seine Intermittierungserregungsperiode IP länger als die der weiteren Beispiele und
ist sein Schließzustand-haltender
Arbeitszyklus kleiner als die der weiteren Beispiele. Da die Anstiegsgeschwindigkeit
des elektrischen Schließstroms
in dem . zweiten Beispiel geringer als die des ersten Beispiels
und größer als
die des dritten Beispiels ist, ist seine kontinuierliche Erregungsperiode CP
größer als
die des ersten Beispiels und kürzer
als die des dritten Beispiels, ist die Intermittierungserregungsperiode
IP kürzer
als die des ersten Beispiels und länger als die des dritten Beispiels
und ist sein Schließzustand-haltende
Arbeitszyklus größer als der
des ersten Beispiels und geringer als der des dritten Beispiels.
Da die Anstiegsgeschwindigkeit des elektrischen Schließstroms
in dem dritten Beispiel geringer als die der weiteren Beispiele
ist, ist seine kontinuierliche Erregungsperiode CP länger als
die der weiteren Beispiele, ist seine Intermittierungserregungsperiode
IP kürzer
als die der weiteren Beispiele und ist der Schließzustand-haltende
Arbeitszyklus größer als
die der weiteren Beispiele.
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Obwohl
der fünfte
Zeitpunkt te einem Zeitpunkt entspricht, bei dem die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 6 komplett
geschlossen ist, wird der fünfte Zeitpunkt
te in Abhängigkeit
der Umgebung um die Einspritzeinrichtung 6 verändert. Um
jedoch die Einspritzeinrichtung 6 bei dem gewünschten
Zeitpunkt komplett zu schließen,
wird bevorzugt, den fünften Zeitpunkt
te dem vierten Zeitpunkt möglichst
nahe zu bringen. Entsprechend kann eine Steuerung zur Änderung
des dritten Zeitpunkts tc zusätzlich
zu den vorstehend erläuterten
drei Schließsteuerungen
ausgeführt
werden. Wenn im einzelnen die kontinuierliche Erregungsperiode CP
länger
wird, wird der dritte Zeitpunkt tc vorverlegt, um den fünften Zeitpunkt
te zeitgleich zu dem vierten Zeitpunkt td zu legen. Somit wird die
Sollmenge des Kraftstoffs von der Einspritzeinrichtung 6 sicher
eingespritzt.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel
wird die Umgebungstemperatur T auf der Grundlage der durch den Wassertemperatursensor 28 erfassten Temperatur
angenommen und wird der Kraftstoffdruck P durch den Kraftstoffdrucksensor 36 erfasst. Daher
entsprechen der Wassertemperatursensor 28 und der Kraftstoffdrucksensor 36 bzw.
korrespondieren der Wassertemperatursensor 28 und der Kraftstoffdrucksensor 36 mit
einer Einrichtung zur Erfassung der Anstiegsgeschwindigkeit des
elektrischen Schließstroms.
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Während die
Erfindung durch Bezugnahme auf spezielle, zum Ziel der Veranschaulichung
ausgewählte
Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, sollte es verständlich sein, dass eine Vielzahl
von Modifikationen hierzu durch einen Fachmann erfolgen können, ohne
von dem grundlegendem Konzept und dem Schutzbereich der Erfindung
abzuweichen.
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Wie
vorstehend angeführt
wird eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Kraftmaschine bereitgestellt,
mit einer Nadel zum Schließen
einer Kraftstoffeinspritzöffnung,
einem an der Nadel angebrachten Anker, einem elektrischen Öffnungssolenoid
zur Zuführung
eines magnetischen Feldes zu dem Anker, um die Nadel zum Öffnen der
Kraftstoffeinspritzöffnung
zu bewegen, und einem elektrischen Schließsolenoid zur Zuführung eines
magnetischen Feldes zu dem Anker, um die Nadel zum Schließen der
Kraftstoffeinspritzöffnung
zu bewegen. Eine Spannung wird dem Öffnungssolenoid zugeführt, wenn
die Kraftstoffeinspritzöffnung
geöffnet
sein sollte. Eine Spannung wird dem Schließsolenoid zugeführt, wenn
die Kraftstoffeinspritzöffnung
geschlossen sein sollte. Die Kraftstoffeinspritzöffnung ist geschlossen, wenn
ein vorbestimmter Wert des elektrischen Stroms durch das Schließsolenoid
fließ.
Eine Erregungsperiode für
das Fließen
des elektrischen Stroms durch das Schließsolenoid wird auf der Grundlage
der erfassten Anstiegsgeschwindigkeit des elektrischen Stroms gesteuert,
damit der Betrag des durch das Schließsolenoid fließenden elektrischen
Stroms den vorbestimmten Wert erlangt.