DE10164316A1 - Hydraulische Steuervorrichtung, System und Verfahren zum Steuern einer Stellgliedvorrichtung - Google Patents

Hydraulische Steuervorrichtung, System und Verfahren zum Steuern einer Stellgliedvorrichtung

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Abstract

Eine Zufuhreinheit führt Energie zu einem Stellglied zu, so daß die zugeführte Energie darin gehalten wird, die eine Versetzung des Stellglieds veranlaßt. Eine Unterbrechungseinheit unterbricht die Zufuhr der Energie, um eine Abgabe der gehaltenen Energie des Stellglieds zu veranlassen, wodurch eine Versetzung des Stellglieds veranlaßt wird. Eine Umwandlungseinheit ist geeignet, um die Versetzung des Stellglieds umzuwandeln in Übereinstimmung mit der gehaltenen Energie in einen hydraulischen Druck, der auf das Ventilelement aufgebracht wird, das Ventilelement bewegt, um den Niederdruckanschluß zu öffnen und den Hochdruckanschluß zu schließen. Diese Umwandlungseinheit wandelt die Versetzung des Stellglieds in Übereinstimmung mit der abgegebenen Energie in einen hydraulischen Druck um, der aufgebracht wird auf das Ventilelement, das Ventilelement bewegt, um den Hochdruckanschluß zu öffnen und den Niederdruckanschluß zu schließen. Energie, die das Stellglied erfordert zum Bewegen des Ventilelements, um den Hochdruckanschluß zu schließen, ist größer als Energie, die das Stellglied erfordert zum Bewegen des Ventilelements, um den Niederdruckanschluß zu öffnen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stellgliedvorrichtung, wie beispielsweise eine hydraulische Steuervorrichtung, in die ein Stellglied eingebaut ist, ein Steuersystem und ein Verfahren für die Stellgliedvorrichtung.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Stellgliedvorrichtung, beispielsweise eine hydraulische Vorrichtung, die beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine wie beispielsweise einem Dieselmotor angewandt wird, einem Steuersystem oder einem Verfahren für die Stellgliedvorrichtung.
Herkömmliche Stellglieder, deren Erregung eine Betätigung veranlassen kann, umfassen ein Stellglied, wie beispielweise ein piezoelektrisches Stellglied ein magnetostriktives Stellglied oder dergleichen, das sich gemäß einem Energiebetrag verformt auf der Grundlage der Erregung und bei sich selbst gehalten wird, wodurch eine Antriebskraft wie beispielsweise eine Druckkraft erzeugt wird. Herkömmliche Stellgliedvorrichtungen, wobei das vorstehende Stellglied eingebaut ist, sind bereits vorgeschlagen, wie beispielsweise hydraulische Steuerventile, Kraftstoffeinspritzeinrichtungen usw.
Die Stellgliedvorrichtungen werden beispielsweise auf ein common-rail-Kraftstoffeinspritzsystem eines Dieselmotors angewandt (gemeinsame Hochdruckleitung). Das Stellglied von jeder Stellgliedvorrichtung wird verwendet zum Erzeugen einer Antriebskraft auf eine Nadel zum Ändern des Kraftstoffeinspritzsystems zwischen einem Zustand des Einspritzens von Kraftstoff und dem des Anhaltens des Einspritzvorgangs des Kraftstoffs.
Das Stellglied von jeder Stellgliedvorrichtung, das als ein hydraulisches Steuerventil auf ein common-rail-Kraftstoff­ einspritzsystem eines Dieselmotors angewandt wird, wird auch verwendet zum Antrieb eines Ventilelements, um einen Kraftstoffdruck in einer Rückdruckkammer zu steuern, die an einer Rückseite der Nadel ausgebildet ist, wodurch eine Verschiebung der Nadel geändert wird.
Wenn die Stellgliedvorrichtung auf das hydraulische Steuerventil angewandt wird, ist das Ventilelement so konfiguriert, daß es einen aus einem Hochdruckanschluß, der mit einem Druckspeicher verbunden ist (der auch als common-rail bezeichnet wird), und einem Niederdruckanschluß schließt, der mit einem Ablaufkanal verbunden ist, wodurch ein Kraftstoffdruck in der Rückkammer gesteuert wird, der als Hochdruck zu der Nadel zugeführt wird.
D. h., daß das Stellglied so betätigt wird, daß das Ventilelement das Öffnen des Niederdruckanschlusses und das Schließen des Hochdruckanschlusses veranlaßt, wodurch ein Abfall des Kraftstoffdrucks in der Rückdruckkammer veranlaßt wird, wodurch die Nadel angehoben wird. Der Hubvorgang der Nadel veranlaßt das Einspitzen des Kraftstoffs über eine Einspritzöffnung des hydraulischen Steuerventils. Das Stellglied wird auch so betätigt, daß das Ventilelement das Öffnen des Hochdruckanschlusses und das Schließen des Niederdruckanschlusses veranlaßt, wodurch ein erneuter Anstieg des Drucks in der Rückdruckkammer veranlaßt wird. Der Anstieg des Rückdrucks veranlaßt eine Abwärtsbewegung der Nadel, wodurch der Einspritzvorgang des Kraftstoffs unterbrochen wird.
Bei diesen Kraftstoffeinspritzsystemen wird das Stellglied so betätigt, daß die Antriebskraft des Kraftstoffdrucks bezüglich der Nadel geändert wird, so daß die Einspritzzeitgebung des Kraftstoffs oder dessen Einspritzmenge bestimmt wird durch die Änderungszeitgebung der Stellgliedbetätigung. Eine ECU (elektronische Steuereinheit) steuert die Änderungszeitgebung der Stellgliedbetätigung.
Um bei dem vorstehend beschriebenen common-rail- Kraftstoffeinspritzsystem den Kraftstoffeinspritzvorgang gemäß dem Betriebszustand des Motors auszuführen, ist es wichtig, die Steuereigenschaften des Kraftstoffeinspritzdrucks (common-rail- Druck) und eine Kraftstoffeinspritzrate (Kraftstoff­ einspritzmenge pro Zeiteinheit) zu verbessern. Die Menge des zu der common-rail gelieferten Kraftstoffs durch die Hochdruckpumpe steuert gewöhnlich den common-rail-Druck und ein spezielles Entlastungsventil, das für die common-rail vorgesehen ist, und steuert den common-rail-Druck gemäß der Anforderung der plötzlichen Druckentlastung des common-rail- Drucks. Kürzlich wurde jedoch geprüft, die Entlastungssteuerung für das hydraulische Steuerventil auszuführen ohne Vorsehen des speziellen Entlastungsventils. Diese Entlastungssteuerung kann durchgeführt werden durch Bewegen des Ventilelements des hydraulischen Steuerventils nach oben zu einer mittleren Position (Halbposition) zwischen dem Niederdruckanschluß und dem Hochdruckanschluß, wodurch eine Entlastung des Kraftstoffs in der common-rail veranlaßt wird. Außerdem ermöglicht das hydraulische Steuerventil, daß das Ventilelement zwischen dem Niederdruckanschluß und dem Hochdruckanschluß angeordnet wird, wodurch ermöglicht wird, den Druck in der Rückdruckkammer einfach zu steuern. Es wird erwartet, eine kleine Kraftstoffmenge genau einzuspritzen und die Eigenschaften des Kraftstoffeinspritzsystems zu verbessern.
Änderungen der Eigenschaften der Stellgliedvorrichtungen werden erzeugt untereinander aufgrund Ungleichheiten zwischen den Gestaltungen oder Qualitäten der hergestellten Stellgliedvorrichtungen.
Selbst wenn die Stellglieder der Stellgliedvorrichtung gleichzeitig erregt werden, sind deshalb die Zeitgebungen der Kraftstoffeinspritzvorgänge der Stellgliedvorrichtungen oder deren Kraftstoffmengen, die davon eingespritzt werden, relativ unterschiedlich voneinander, so daß es unmöglich ist, eine Anforderung zum Vermindern der Abgase der letzten Jahre oder andere ähnliche Anforderungen vollständig handzuhaben. Dann ist ein Ansatz zum Lösen des Problems bezüglich der Änderungen der Stellgliedvorrichtungen offenbart.
D. h., daß dieser Ansatz derart ist, wie in dem US-Patent Nr. 5634448 beschrieben ist, daß die Einspritzeigenschaften der Einspritzeinrichtungen jeweils vorher gemessen werden, um die Betriebsparameter gemäß den gemessenen Einspritzeigenschaften von jedem der Stellglieder der Einspritzeinrichtungen zu korrigieren, die die Betriebszeitgebung und die Betriebszeit von jedem der Stellglieder bestimmen. Die Versatzwerte der Betriebsparameter werden in einen Speicher oder dergleichen der ECU geschrieben, so daß die ECU die Versatzparameter aus ihrem Speicher ausliest. Das Schreiben der Versatzwerte in den Speicher oder dergleichen wird durchgeführt durch Abtasten der Versatzwerte, die sich als Strichcode auf der jeweiligen Einspritzeinrichtung befinden, bei der die Messung des Versatzwerts bereits abgeschlossen ist, wodurch der abgetastete Versatzwert in den Speicher geschrieben wird.
Das vorstehende herkömmliche Kraftstoffeinspritzsystem erfordert jedoch die große Energie zum Anheben des Ventilelements, das dem Kraftstoffdruck ausgesetzt ist, von dem Niederdruckanschluß zu dem Hochdruckanschluß. Wenn das Ventilelement einmal angehoben ist, wird außerdem der Kraftstoffdruck auch auf das Ventilelement in der Hubrichtung aufgebracht. Die Anforderung der großen Energie und das Aufbringen des Kraftstoffdrucks in der Hubrichtung machen es äußerst schwierig, das Ventilelement stabil zu steuern, um es bei der halb angehobenen Position zwischen dem Niederdruckanschluß und dem Hochdruckanschluß zu halten.
Bei den vorliegenden Umständen ist es deshalb schwierig, die Halbhubsteuerung des Ventilelements bei dem herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsystem auszuführen, auf das das hydraulische Steuerventil mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration angewandt ist.
Wenn die Betätigungseigenschaften der Stellglieder selbst die Betätigungsbedingungen einiger Stellgliedvorrichtungen bestimmen, in denen die Stellglieder jeweils eingebaut sind, ändern sich die Betätigungsbedingungen einiger Stellgliedvorrichtungen nicht untereinander. Wenn jede der Stellgliedvorrichtungen eine komplizierte Konfiguration hat, wie beispielsweise die vorstehende Einspritzeinrichtung oder wenn jede hydraulischen Druck enthält, der zwischengesetzt ist zwischen dem Stellglied und dem Ventilelement oder der Nadel, ändern sich die Betätigungsbedingungen der anderen Stellgliedvorrichtungen leicht untereinander.
Beispielsweise ist bei einem Teil der Einspritzeinrichtungen die Druckkraft des Stellglieds relativ unzureichend, die erforderlich ist zum Bewegen des Ventilelements oder der Nadel weg von der Position, bei der das Ventilelement oder die Nadel sitzt, wodurch veranlaßt wird, daß das Sitzen des Ventilelements oder der Nadel instabil wird. Dabei wird davon ausgegangen, die Energiemenge so einzurichten, die zu dem Stellglied geliefert wird, daß sie ausreichend groß genug ist für die Bewegung des Ventilelements oder der Nadel weg von der sitzenden Position, wodurch ermöglicht wird, die Druckkraft zu gewährleisten, die für die Bewegung des Ventilelements oder der Nadel erforderlich ist.
Bei einigen Stellgliedvorrichtungen wie beispielsweise Motoren, die eine große Anzahl an Kraftstoffeinspritzeinrichtungen durchführen, deren Stellglieder häufig betrieben werden, die eine äußerst große Energiemenge liefern zu den Stellgliedern, verursachen jedoch einen großen Energieverlust. Dabei verursacht das Liefern der äußerst großen Energiemenge zu den Stellgliedern eine Erzeugung von Wärme in einigen Stellgliedervorrichtungen und verursacht eine Beschleunigung übermäßigen Verschleißes von jeder Komponente einiger Stellgliedvorrichtungen. Diese Probleme bringen Änderungen der Einspritzeigenschaften der Einspritzeinrichtungen nach einiger Zeit mit sich, so daß es nicht mehr möglich ist, eine Kraftstoffeinspritzung mit einem hohen Genauigkeitsgrad durchzuführen, selbst wenn die Technik bei der Stellgliedvorrichtung eingesetzt wird, die in dem US- Patent Nr. 5634448 beschrieben ist.
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf Überwindung der vorangegangenen Probleme. Demgemäß besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer hydraulischen Steuervorrichtung, die ein Ventilelement stabil steuern kann, so daß es bei der Halbhubposition gehalten wird, wodurch die Steuereigenschaften der Einspritzrate des Kraftstoffeinspritzsystems verbessert werden, wie beispielsweise eine Dekompressionssteuerung der common-rail oder dergleichen.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Systems und eines Verfahrens für eine Stellgliedvorrichtung, die die Energie, die zu einem Stellglied geliefert wird, einfach steuern kann, um sie auf eine geeignete Energie einzurichten.
Um zumindest eine der Aufgaben zu lösen, wird gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ein hydraulisches Steuerventil geschaffen, in dem ein Stellglied eingebaut ist mit einem Gehäuse mit einer darin ausgebildeten Steuerkammer, einem Hochdruckkanal, in dem ein mit hohem Druck beaufschlagter Kraftstoff zugeführt wird, einem Hochdruckanschluß, der mit der Steuerkammer verbunden ist und dem Hochdruckkanal, einem Niederdruckkanal und einem Niederdruckanschluß, der mit der Steuerkammer und dem Niederdruckkanal verbunden ist; einem Ventilelement, das zwischengesetzt ist zwischen dem Hochdruckanschluß und dem Niederdruckanschluß, um dazwischen beweglich zu sein, wobei das Ventilelement durch einen Druck in der Steuerkammer beeinflußt wird; einer Einrichtung für die Zufuhr von Energie zu dem Stellglied, so daß die zugeführte Energie darin gehalten wird, wodurch eine Versetzung des Stellglieds veranlaßt wird; einer Einrichtung zum Unterbrechen der Zufuhr der Energie, um eine Abgabe der gehaltenen Energie des Stellglieds zu veranlassen, wodurch eine Versetzung des Stellglieds veranlaßt wird; und einer Umwandlungseinrichtung, die wirkverbunden ist mit dem Stellglied und dem Ventilelement und geeignet ist zum Umwandeln der Versetzung des Stellglieds in Übereinstimmung mit der gehaltenen Energie in einen hydraulischen Druck, der aufgebracht wird auf das Ventilelement, wodurch das Ventilelement bewegt wird, um den Niederdruckanschluß zu öffnen und den Hochdruckanschluß zu schließen, wobei die Umwandlungseinrichtung die Versetzung des Stellglieds in Übereinstimmung mit der abgegebenen Energie in einen hydraulischen Druck umwandelt, der auf das Ventilelement aufgebracht wird, wodurch das Ventilelement bewegt wird, um den Hochdruckanschluß zu öffnen und den Niederdruckanschluß zu schließen, wobei Energie, die das Stellglied erfordert zum Bewegen des Ventilelements, um den Hochdruckanschluß zu schließen, größer ist als Energie, die das Stellglied erfordert zum Bewegen des Ventilelements, um den Niederdruckanschluß zu öffnen.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung veranlaßt das Stellglied eine Bewegung (Hub) des Ventilelements in Richtung auf den Hochdruckanschluß, wenn Energie zugeführt wird, die das Stellglied erfordert, um das Ventilelement zum Öffnen des Niederdruckanschlusses zu bewegen. Die zugeführte Energie ist jedoch kleiner als die Energie, die das Stellglied erfordert zum Bewegen des Ventilelements, um den Hochdruckanschluß zu schließen, so daß es unmöglich ist, den Hochdruckanschluß durch das Ventilelement zu schließen. D. h., das Einrichten der zu dem Stellglied zugeführten Energie auf eine geeignete Energie, die kleiner ist als die zum Schließen des Hochdruckanschlusses erforderliche Energie, ermöglicht, daß das Ventilelement bei einer Halbhubposition gehalten wird zwischen dem Niederdruckanschluß und dem Hochdruckanschluß, wodurch ermöglicht wird, einen Hubbetrag des Ventilelements stabil zu steuern, das zu der Halbhubposition bewegt wird durch einen Energiebetrag, der zu dem Stellglied zugeführt wird, oder durch eine zugeführte Spannung.
Um zumindest eine der Aufgaben oder andere Aufgaben gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird ein Steuersystem zum Steuern einer Vielzahl an Stellgliedvorrichtungen geschaffen, wobei in jeder derselben ein Stellglied eingebaut ist, wobei das Stellglied verformt wird gemäß einem Energiebetrag, wobei die Energie in dem Stellglied durch die Erregung gehalten wird, wobei das Steuersystem folgendes aufweist: eine Einrichtung zum Speichern von individuellen Daten darauf, die jeweils einen Zustand der Erregung von jeder der Stellgliedvorrichtungen spezifiziert, wobei der Zustand der Erregung ermöglicht, daß Energie zu jeder der Stellgliedvorrichtungen zugeführt wird, wobei die Energie erforderlich ist zum Überführen jeder der Stellgliedvorrichtungen in einen vorgegebenen Betriebszustand; und eine Einrichtung zum Einstellen des Erregungszustands jeder der Stellgliedvorrichtungen gemäß jeder der individuell gespeicherten Daten.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieses anderen Gesichtspunkts ist die Einstelleinrichtung so wirkend, daß sie die individuellen Daten in Ist-Daten umwandelt gemäß einer Differenz zwischen einem Ist-Betriebszustand von jeder der Stellgliedvorrichtungen und deren Referenzbetriebszustand, wobei die Ist-Daten mit dem Ist-Betriebszustand von jeder der Stellgliedvorrichtungen übereinstimmen.
Um zumindest eine der Aufgabe oder andere Aufgaben zu lösen, wird gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Steuern einer Vielzahl an Stellgliedvorrichtungen geschaffen, wobei ein Stellglied in diese eingebaut ist, wobei das Stellglied verformt wird gemäß einem Energiebetrag, wobei die Energie in dem Stellglied gehalten wird durch Erregung, wobei das Steuersystem des Verfahrens folgendes aufweist: Speichern auf einem Speicher von individuellen Daten, die jeweils einen Zustand der Erregung von jeder der Stellgliedvorrichtungen spezifizieren, wobei der Zustand der Erregung eine Zufuhr von Energie zu jeder der Stellgliedvorrichtungen ermöglicht, wobei die Energie erforderlich ist zum Veranlassen, daß jede der Stellgliedvorrichtungen in einen vorgegebenen Betriebszustand kommt; und Einrichten des Zustands der Erregung jeder der Stellgliedvorrichtungen gemäß jeder der gespeicherten individuellen Daten.
Gemäß einem anderen und weiteren Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung werden die individuellen Daten, die jeweils einen Zustand der Erregung von jedem der Stellgliedvorrichtungen spezifizieren, auf der Speichereinrichtung gespeichert, und der Zustand der Erregung ermöglicht eine Zufuhr der Energie zu jeder der Stellgliedvorrichtungen, wobei die Energie erforderlich ist zum Veranlassen, daß jede der Stellgliedvorrichtungen zu einem vorgegebenen Betriebszustand gebracht wird.
Deshalb wird der Zustand der Erregung von jeder der Stellgliedvorrichtungen gemäß den gespeicherten individuellen Daten eingerichtet.
Selbst wenn die individuellen Differenzen der Stellgliedvorrichtungen auftreten, ist es infolgedessen möglich, die Änderungen der Stellgliedvorrichtungen, den Energieverlust und die Änderung der Einspritzeigenschaften nach einer gewissen Zeit aufgrund des Verschleißes zu verhindern. Wenn außerdem gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieses anderen Gesichtspunkts der vorliegenden Erfindung die Ist- Betriebszustände sich ändern, ist es möglich, den Zustand der Erregung einzurichten in Übereinstimmung mit den geänderten Betriebszuständen, dem Zustand der Erregung, der eine Zufuhr der Energie zu jeder der Stellgliedvorrichtungen ermöglicht, wobei die Energie erforderlich ist zum Überführen der Stellgliedvorrichtungen in den vorgegebenen Betriebszustand bei den sich ändernden Betriebszuständen.
Andere Aufgaben und Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
Fig. 1 zeigt eine Ansicht einer Konfiguration eines common-rail-Kraftstoffeinspritzsystems, auf das ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewandt ist.
Fig. 2A zeigt eine Ansicht einer Konfiguration eines Hauptteils eines Motorkörpers des Kraftstoffeinspritzsystems, in das die in Fig. 1 gezeigte Einspritzeinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eingebaut ist.
Fig. 2B zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Verbinderabschnitts, eines QR-Codemusters und eines Verbindungsanschlusses des in Fig. 2A gezeigten Motorkörpers.
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten Einspritzeinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 4 zeigt eine Ansicht der Einspritzeinrichtung, die ein Ventilelement steuern kann, um es bei der Halbhubposition gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zu halten.
Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm von Steuerprozeduren, die durch eine ECU eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden.
Fig. 6 zeigt einen Verlauf zum Erläutern von Wirkungen bezüglich dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 7 zeigt einen Verlauf zum Erläutern von Wirkungen bezüglich dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 8 zeigt einen Verlauf zum Erläutern von Wirkungen bezüglich dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9 zeigt eine Ansicht zum Erläutern eines Einstellverfahrens gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 10 zeigt eine Schnittansicht einer Abwandlung der Einspritzeinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
Fig. 1 zeigt eine Konfiguration eines common-rail- Kraftstoffeinspritzsystems, auf das ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewandt ist.
Das common-rail-Kraftstoffeinspritzsystem weist Einspritzeinrichtungen 1 (Kraftstoffeinspritzventile) für jeweilige Zylinder des common-rail-Kraftstoffeinspritzsystems auf. Eine Anzahl an Einspritzeinrichtungen entspricht der von Zylindern des common-rail-Kraftstoffeinspritzsystems. In Fig. 1 ist übrigens nur eine Einspritzeinrichtung 1 gezeigt.
Die Einspritzeinrichtung 1 ist über eine Zufuhrleitung 25 mit einer common-rail 24 verbunden, die für die Zylinder gemeinsam ist. Die Einspritzeinrichtung 1 ist dem von der common-rail 24 gelieferten Kraftstoff ausgesetzt, um Kraftstoff mit einem Einspritzdruck in eine Brennkammer des jeweiligen Zylinders einzuspritzen, wobei der Einspritzdruck im wesentlichen gleich einem Kraftstoffdruck in der common-rail 24 ist.
Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 21 wird durch den Druck einer Hochdruckpumpe zu einer common-rail 24 geliefert, um darin mit einem hohen Druck gespeichert zu werden.
Von der common-rail 24 zu der Einspritzeinrichtung 1 gelieferter Kraftstoff dient auch als ein hydraulischer Druck zum Steuern der Einspritzeinrichtung 1 zusätzlich zu dem Einspritzvorgang in die Brennkammer hinein. Der zu der Einspritzeinrichtung 1 gelieferte Kraftstoff fließt über eine Ablaufleitung 26 in den Kraftstofftank 21 als eine Niederdruckquelle zurück.
Fig. 2A und 2B zeigen eine Konfiguration eines Hauptteils eines Motorkörpers des Einspritzsystems, in das die Einspritzeinrichtung 1 eingebaut ist. Der Motorkörper ist mit einem Zylinderblock 31 und einem Zylinderkopf 32 versehen, der an einem oberen Abschnitt des Zylinderblocks 31 montiert ist, so daß dessen oberer Abschnitt mit dem Zylinderkopf 32 bedeckt ist. Ein Kolben 41 wird in einem Zylinder 301 gehalten, der in dem Zylinderblock 31 ausgebildet ist, um gleitfähig zu sein.
Eine Brennkammer 302 ist zwischen dem Kolben 41 und dem Zylinderkopf 32 ausgebildet. Der Zylinderkopf 32 ist mit einem Einlaßanschluß 303 ausgebildet, der mit einem Ansaugkrümmer verbunden ist, und einem Auslaßanschluß 304, der mit einem Abgaskrünimer verbunden ist. Ein Einlaßventil 42 ist in dem Zylinderkopf 32 vorgesehen zum Ändern des Einlaßanschlusses 303 zwischen einem Zustand, wobei er mit dem Zylinder 301 verbunden ist, und dem einer Unterbrechung von diesem. Ein Auslaßventil 43 ist auch in dem Zylinderkopf 32 vorgesehen zum Ändern des Auslaßanschlusses 304 zwischen einem Zustand der Verbindung mit dem Zylinder 301 und einem der Unterbrechung von diesem.
Jedes Einlaßventil 42 und Auslaßventil 43 ist gestaltet, um von außen öffenbar zu sein und weist einen Tellerkopf und einen Stangenstiel auf. Der Einlaßanschluß 303 und der Auslaßanschluß 304 sind bei ihren oberen Wandabschnitten jeweils mit rohrförmigen Führungselementen 34, 35 ausgebildet, so daß die rohrförmigen Führungselemente 34, 35 die oberen Wandabschnitte durchdringen. Jeder der Stiele des Einlaßventils 42 und des Auslaßventils 43 ist jeweils in das Führungselement 34, 35 eingesetzt, um oberhalb des Zylinderkopfes 32 vorzustehen.
Ventilantriebseinheiten 44 und 45 sind an dem Zylinderkopf 32 montiert und betriebsfähig, um zum Schließen und Öffnen das Einlaßventil 42 und das Auslaßventil 43 anzutreiben. Eine von Nockenwellen 46, 47 gelieferte Kraft veranlaßt die Betätigung der Ventilantriebseinheiten 44, 45.
Ein Kopfdeckelelement 33 ist an einem oberen Abschnitt des Zylinderkopfs 32 montiert, um diesen zu bedecken. Das Kopfdeckelelement 33 ist mit zwei Deckelelementen 331, 332 versehen, die in axialen Richtungen der Nockenwellen 46, 47 lang sind. Das Deckelelement 331 bedeckt die Ventilantriebseinheit 44 für das Einlaßventil 42 und die Nockenwelle 46 und das Deckelelement 332 bedeckt die Ventilantriebseinheit 45 für das Auslaßventil 43 und die Nockenwelle 47.
Der Zylinderkopf 32 ist bei seinem Zentralabschnitt mit einer Einbauöffnung 305 ausgebildet, wobei der Zentralabschnitt zwischen der Ventilantriebseinheit 44 und der Ventilantriebseinheit 45 zwischengesetzt ist. Die Einbauöffnung 305 durchdringt vertikal den Zylinderkopf 32, so daß die Einspritzeinrichtung 1 in die Einbauöffnung 305 eingebaut wird. Die Einbauöffnung 305 ist bei ihrem Bodenendabschnitt mit einem abgestuften Abschnitt 305a mit einem kleinen Durchmesser ausgebildet. Die Einspritzeinrichtung 1 ist mit einem Spitzenendabschnitt mit einem kleinen Durchmesser ausgebildet.
Beim Einsetzen der Einspritzeinrichtung 1 von ihrem einen Spitzenendabschnitt in die Einbauöffnung 305 hinein sitzt die Einspritzeinrichtung 1 auf dem abgestuften Abschnitt 305a der Einbauöffnung 305 auf, um positioniert zu werden, und nur der eine Spitzenendabschnitt der Einspritzeinrichtung 1 steht in die Brennkammer 302 vor. Eine Dichtung 37 ist an dem abgestuften Abschnitt 305a montiert, auf dem die Einspritzeinrichtung 1 aufsitzt, um die Luftdichtigkeit der Brennkammer 301 aufrecht zu erhalten.
Die Einspritzeinrichtung 1 ist auch mit einem Vorsprungabschnitt 12 versehen, der durch den oberen Abschnitt des Zylinderkopfs 32 vorsteht und durch eine Klemme 36 gestützt ist.
Außerdem ist die Einspritzeinrichtung 1 mit einem Einlaßabschnitt 13 versehen zum Aufnehmen des zugeführten Kraftstoffs zu der Einspritzeinrichtung 1 und mit einem Rücklaufabschnitt 14 zum Zurückleiten von überschüssigem Kraftstoff, so daß der Einlaßabschnitt 13 und der Rücklauf­ abschnitt 14 mit einer seitlichen Erstreckung angeordnet sind. Die Einspritzeinrichtung 1 ist bei ihrer Oberseite mit einem Verbinderabschnitt 15 versehen. Der Verbinderabschnitt 15 ist beispielsweise aus einem Kunstharzguß hergestellt und bei seinem Seitenabschnitt mit einem Verbindungsanschluß 151 versehen, der in der Querrichtung davon vorsteht. Der Verbindungsanschluß 151 ist geeignet zum Verbinden mit einem Stecker, der an einem Endabschnitt eines Drahts angeordnet ist, der sich von einem Stellgliedtreiberschaltkreis 28 erstreckt, der in Fig. 1 gezeigt ist.
Wie in Fig. 2B gezeigt ist, ist ein Schnellansprechcodemuster 16 an einer oberen Fläche des Verbinderabschnitts 15 ausgebildet (QR-Muster). Das QR- Codemuster 16 ist ein zweidimensionales Codemuster und kann mit einer Lasermarkiervorrichtung oder ähnlichen Vorrichtungen aufgedruckt werden. Das QR-Codemuster 16 kann gelesen werden mit einer optischen Abtasteinrichtung (Scanner) oder einer ähnlichen Vorrichtung, die nachfolgend beschrieben wird.
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht der Einspritzeinrichtung 1. Die Einspritzeinrichtung 1 weist eine Vielzahl an Gehäuseelementen 51, 52, 53, 54 und einen Halter 55 auf. Jedes der Gehäuseelemente 51 bis 54 hat im wesentlichen eine Zylinder- oder Scheibenform. Die Gehäuseelemente 51, 52, 53 und 54 sind entlang ihrer Axialrichtung geschichtet, um einstückig mit dem Halter 55 zu sein, wobei sie innerhalb der einstückigen Gehäuseelemente 51 bis 54 Räume bilden, von denen einer einen Kanal 101 für Kraftstoff usw. bildet und ein anderer eine Nadel 61 oder dergleichen aufnimmt.
D. h., daß das Gehäuseelement 51, das auf der Bodenseite der Gehäuseelemente 52 bis 54 positioniert ist, ein Düsenkörper ist und die Gehäuseelemente 52 und 53 Blendenplatten sind. Das Gehäuseelement (Düsenkörper) 51 ist an einer Bodenseite des Gehäuseelements 54 angeordnet, über die Gehäuseelemente (Blendenplatten) 52 und 53. Die Gehäuseelemente 51 bis 54 sind mit dem Halter 55 fixiert, um öldicht in den Gehäuseelementen 51 bis 54 gehalten zu werden.
Das Gehäuseelement 51 ist mit einer Führungsöffnung 501, einem Saugabschnitt 103 und einer Einspritzöffnung 104 ausgebildet. Ein oberer Abschnitt der Führungsöffnung 501 ist mit dem Gehäuseelement 52 geschlossen und ein Bodenabschnitt derselben ist mit dem Saugabschnitt 103 verbunden. Der Saugabschnitt 103 ist mit der Einspritzöffnung 104 verbunden.
Die Einspritzeinrichtung 1 umfaßt auch eine Nadel 61, die in der Führungsöffnung 501 untergebracht ist. Die Nadel 61 ist mit einem großdurchmessrigen Abschnitt und einem kleindurchmessrigen Abschnitt versehen, der bei einer unteren Seite des großdurchmessrigen Abschnitts angeordnet ist, dessen Durchmesser klein ist im Vergleich mit dem großdurchmessrigen Abschnitt, wodurch ein kreisförmiger abgestufter Abschnitt 61a an einer Bodenseite des großdurchmessrigen Abschnitts und einer Oberseite des kleindurchmessrigen Abschnitts ausgebildet ist. Der kleindurchmessrige Abschnitt der Nadel 61 hat im wesentlichen eine kreisförmige Stangenform.
Der großdurchmessrige Abschnitt der Nadel 61 ist gleitfähig gestützt in der Führungsöffnung 501, so daß die Nadel 61 verschoben werden kann innerhalb eines Bereichs, der durch eine Differenz zwischen der axialen Länge der Nadel 61 und der der Führungsöffnung 501 bestimmt ist. D. h., wenn die Nadel 61 bei der unteren Endposition innerhalb des Bereichs positioniert ist, sitzt die Nadel 61 an einem Düsensitz 103a, der an einer Oberseite des Saugabschnitts 103 ausgebildet ist, wodurch ein geschlossener Zustand des Saugabschnitts 103 veranlaßt wird.
Die Führungsöffnung 501 ist mit einem ringförmigen Kraftstoffspeicher 102 ausgebildet, um einen Außenumfang der Nadel 61 zu umgeben. Ein Hochdruckkanal 101 ist mit dem Kraftstoffspeicher 102 verbunden und erstreckt sich aufwärts durch die Gehäuseelemente 52, 53 und 54 hindurch, wodurch er mit der common-rail 24 verbunden ist.
Mit Druck beaufschlagter Kraftstoff wird von der common­ rail 24 in den Hochdruckkanal 101 hin geliefert und der gelieferte Kraftstoff wird auf den kreisförmigen abgestuften Abschnitt 61a der Nadel 61 aufgebracht, wodurch die Nadel 61 konstant aufwärts gedrängt wird. Das Anheben der Nadel 61 veranlaßt ein Öffnen des Saugabschnitts 103, wodurch der gelieferte Kraftstoff über den Saugabschnitt 103 und die Einspritzöffnung 104 eingespritzt wird.
Die Einspritzeinrichtung 1 umfaßt eine Schraubenfeder 71 in der Führungsöffnung 501, die an einer Oberseite der Nadel 61 angeordnet ist. Die Schraubenfeder 71 drängt die Nadel 61 abwärts. Die Führungsöffnung 501 ist zwischen der Oberseite der Nadel 61 und dem Gehäuseelement 52 mit einer Rückdruckkammer (Steuerkammer) 105 ausgebildet, in die der mit Druck beaufschlagte Kraftstoff konstant geliefert wird von dem Hochdruckkanal 101 über eine Nebenblende 106. Der Kraftstoffdruck in der Rückdruckkammer 105 verursacht, daß eine obere Endfläche 61b der Nadel 61 abwärts gedrängt wird.
Die Einspritzeinrichtung 1 umfaßt ein hydraulisches Steuerventil 80, das einen Zustand des Kraftstoffs ändern kann, der in der Rückdruckkammer 105 gespeichert ist. Das hydraulische Steuerventil 80 ist an einer Unterseite des Gehäuseelements 54 ausgebildet. Das hydraulische Steuerventil 80 umfaßt eine Ventilkammer 108, die über eine Hauptblende 107 mit der Rückdruckkammer 105 verbunden ist und ein im wesentlichen kugeliges Ventilelement 62 ist in der Ventilkammer 108 angeordnet.
Die Ventilkammer 108 ist bei ihrer konischen oberen Fläche mit einem Ablaßanschluß 109 ausgebildet, der öffnet. Das hydraulische Steuerventil 80 umfaßt auch einen Hochdruckanschluß 110, eine Überlaufkammer 111 und einen Ablaufkanal 112 als einen Niederdruckkanal zum Zurückleiten des Kraftstoffs. Der Ablaß- oder Ablaufanschluß 109 ist über die Überlaufkammer 111 und den Ablaufkanal 112 mit dem Kraftstofftank 21 verbunden. Die Ventilkammer 108 ist bei ihrer Bodenfläche mit dem Hochdruckkanal 110 ausgebildet, der öffnet und mit dem Hochdruckkanal 101 verbunden ist über einen Schlitz, der radial an der Bodenfläche des Gehäuseelements 52 ausgebildet ist. Der Hochdruckanschluß 110 ist unterhalb des Ablaufabschlusses 109 angeordnet.
Der Außenumfang des Öffnungsabschnitts des Ablaufkanals 109, der der Ventilkammer 108 zugewandt ist, bildet einen konischen oder ringförmigen Ablaufsitz 108a und der Außenumfang des Öffnungsabschnitts des Hochdruckanschlusses 110, der der Ventilkammer 108 zugewandt ist, bildet einen ringförmigen Hochdrucksitz 108b. Das Ventilelement 62 bewegt sich aufwärts, um auf dem Ablaufsitz 108a aufzusitzen, schließt den Ablaufanschluß 109 und bewegt sich abwärts, um auf dem Hochdrucksitz 108b aufzusitzen, schließt den Hochdruckanschluß 110. Einer aus dem Ablaufsitz 108a oder dem Hochdrucksitz 108b hat im wesentlichen eine flache Form wegen dem Ermöglichen, daß das Ventilelement 62 von einer axialen Richtung des Ventils 80 verschoben wird.
Das Schließen des Ablaufanschlusses 109 durch das Ventil­ element 62 verhindert die Abgabe des Kraftstoffs von der Rückdruckkammer 105 und der Kraftstoff wird von dem Hochdruckanschluß 110 in die Rückdruckkammer 105 hinein geliefert, veranlaßt eine Erhöhung des Kraftstoffdrucks der Rückdruckammer 105 auf einen Hochdruck, der im wesentlichen gleich dem common-rail-Druck ist. Die Erhöhung des Kraftstoffdrucks in der Rückdruckkammer 105 veranlaßt eine Abwärtsbewegung der Nadel 61, um auf dem Düsensitz 103a aufzusitzen.
Andererseits veranlaßt das Öffnen des Ablaufanschlusses 109 durch das Ventilelement 62 das Schließen des Hochdruckanschlusses 110, so daß der Kraftstoff in der Rückdruckkammer 105 über den Ablaufanschluß 109 in den Kraftstofftank 21 hinein zurückfließt. Dies vermindert den Kraftstoffdruck in der Rückdruckkammer 105 auf den Kraftstoffdruck, der gemäß einer davon abgegebenen Kraftstoffmenge bestimmt ist, die von einem Drosselbetrag der Nebenblende 106 oder der Hauptblende 107 abhängt.
Der Drosselbetrag der Nebenblende 106, der der Hauptblende 107 oder dergleichen ist so eingerichtet, daß die abwärts drängende Kraft, die auf die Nadel 61 aufgebracht wird, sich gegenüber der darauf aufgebrachten Aufwärtskraft verschlechtert, wenn der Hochdruckkanal 110 geschlossen ist, wodurch ein Anheben der Nadel 61 ermöglicht wird.
Die Rückdruckkammer 105 ist übrigens konstant mit dem Hochdruckkanal 101 verbunden über die Nebenblende 106 anstatt der Ventilkammer 108 und dem Ventilelement 62. Die Nebenblende 106 ermöglicht, daß beim Start des Einspritzvorgangs der Kraftstoff von dem Hochdruckkanal 101 in die Rückdruckkammer 105 fließt, wodurch die Abnahme des Drucks in die Rückdruckkammer 105 veranlaßt wird, um sich zu entspannen, wodurch die Nadel 61 graduell geöffnet wird. Bei dem Stopp des Einspritzvorgangs ermöglicht die Nebenblende 106 den Anstieg des Drucks in der Hochdruckkammer 105, um beschleunigt zu werden, wodurch die Nadel 61 schnell geschlossen wird.
Als nächstes wird eine Treibereinheit 81 für das hydraulische Steuerventil 1a nachfolgend beschrieben.
Die Treibereinheit 81 weist einen piezoelektrischen Zylinder H1, ein piezoelektrisches Stellglied 67 und ein Kolbenelement 66 auf. Der piezoelektrische Zylinder H1 ist in dem Gehäuseelement 54 untergebracht, um an einer Oberseite der Überlaufkammer 111 angeordnet zu sein. Der piezoelektrische Zylinder H1 enthält das piezoelektrische Stellglied 67, um an seiner Oberseite angeordnet zu sein. Das piezoelektrische Stellglied 67 wird betrieben, um das hydraulische Steuerventil 80 anzutreiben. Das Kolbenelement 66 ist an einer Bodenfläche des piezoelektrischen Stellglieds 67 montiert, um dieses zu stützen.
Der piezoelektrische Zylinder H1 enthält ein Zylinderelement H2, das mit einem großdurchmessrigen Zylinder H3 und einem kleindurchmessrigen Zylinder H4 ausgebildet ist. Der großdurchmessrige Zylinder H3 ist an einer Oberseite der Überlaufkammer 111 ausgebildet, um koaxial angeordnet zu sein, und der kleindurchmessrige Zylinder H4 ist an einer Oberseite des großdurchmessrigen Zylinders H3 ausgebildet, um koaxial dazu angeordnet zu sein. Die vertikalen Bohrungen 502 und 503 innerhalb des Zylinders H4 und H3 sind mit der Überlaufkammer 111 verbunden.
Die Antriebseinheit 81 weist einen kleindurchmessrigen Kolben 63 auf, der in der vertikalen Bohrung 502 gehalten wird, um gleitfähig zu sein. Die Antriebseinheit 81 weist einen großdurchmessrigen Kolben 64 auf, der in der vertikalen Bohrung 503 gehalten wird, um gleitfähig zu sein. Ein Dornbodenendabschnitt des kleindurchmessrigen Kolbens 63 steht durch den Ablaufanschluß 109 in die Ventilkammer 108 hinein vor, wodurch ermöglicht wird, daß er sich in Kontakt mit dem Ventilelement 62 befindet. Beide Kolben 63, 64 unterteilen einen Raum innerhalb der vertikalen Bohrungen 502 und 503 und der unterteilte Raum ist mit Kraftstoff gefüllt, wodurch eine hydraulische Kammer 113 gebildet wird.
Die Antriebseinheit 81 weist auch eine Stange 75 auf, die an einem oberen Abschnitt des großdurchmessrigen Kolbens 64 angeordnet ist, um sich von dessen oberer Fläche zu erstrecken. Die Stange 75 ist starr in das Kolbenelement 66 eingepreßt, so daß das Kolbenelement 66 und der großdurchmessrige Kolben 64 durch die Stange 75 gekoppelt sind.
Das Kolbenelement 66 ist geeignet, um Räume einer Seite des großdurchmessrigen Kolbens und einer Seite der Piezoelektrizität in der vertikalen Bohrung 503 zu trennen.
Das Kolbenelement 66 ist an seinem Außenumfang mit einer ringförmigen Nut ausgebildet und ein O-Ring 73 ist in der ringförmigen Nut angeordnet und zwischen einem Innenumfang des piezoelektrischen Zylinders H1 und dem Außenumfang des Kolbenelements 66 angeordnet. Der O-Ring 73 dichtet einen Raum zwischen dem Innenumfang des piezoelektrischen Zylinders H1 und dem Außenumfang des Kolbenelements 66 ab, um die Flüssigkeitsdichtigkeit dazwischen aufrecht zu erhalten.
Das piezoelektrische Stellglied 67 hat eine gewöhnliche Struktur, so daß piezoelektrische Schichten, wie beispielweise PZT oder dergleichen und Elektrodenschichten abwechselnd geschichtet sind in einer Bewegungsrichtung des Kolbenelements 66. Eine Ladung des piezoelektrischen Stellglieds 67 von der Stellgliedtreiberschaltung 28 und die Abgabe von dem piezoelektrischen Stellglieds 67 veranlaßt eine Erweiterung und Kontraktion dessen. Die Verformung des piezoelektrischen Stellglieds 67 wird an das Kolbenelement 66 abgegeben und wird über den großdurchmessrigen Kolben 64 und die hydraulische Kammer 113 an den kleindurchmessrigen Kolben 63 abgegeben.
Der piezoelektrische Zylinder H1 ist an einer Unterseite des Kolbenelements 66 mit einer Federkammer 114 ausgebildet, in der eine Feder 72 angeordnet ist. Die Feder 72 drängt das Kolbenelement 66 aufwärts, um das Kolbenelement 66 und das piezoelektrische Stellglied 67 in Kontakt miteinander zu halten und bringt eine konstante Last auf das piezoelektrische Stellglied 67 auf.
Der großdurchmessrige Kolben 64, der einstückig mit dem Kolbenelement 66 gekoppelt ist, wird der drängenden Kraft der Feder 72 ausgesetzt, die veranlaßt, daß das Kolbenelement 66 und der großdurchmessrige Kolben 64 sich einstückig vertikal bewegen kann gemäß der Erweiterung und Kontraktion des piezoelektrischen Stellglieds 67.
Die Federkammer 114 ist mit einem im wesentlichen T- förmigen Kanal 115 verbunden, der an dem großdurchmessrigen Kolben 64 ausgebildet ist. Die Federkammer 114 ist auch mit dem Ablaufkanal 112 verbunden, der eine Speicherkammer bildet. Ein Umkehrventil 65 ist in dem T-förmigen Kanal 115 vorgesehen und an einer unteren Endfläche des großdurchmessrigen Kolbens 64 angebracht. Das Umkehrventil 65 wird betrieben, um den Kraftstoff von der Federkammer in die hydraulische Kammer 113 hinein aufzufüllen, wenn der Kraftstoff in der hydraulischen Kammer 113 aufgrund eines Lecks des Kraftstoffs oder dergleichen sich verringert.
D. h., daß das Umkehrventil 65 mit einem flachen Ventil 651 versehen ist zum Schließen einer geöffneten Bodenfläche des T- förmigen Kanals 114. Das flache Ventil 651 ist mit einer Stiftöffnung 116 ausgebildet, durch die sich der T-förmige Kanal 114 aufwärts erstrecken kann. Das Umkehrventil 65 ist auch mit einer Tellerfeder 652 versehen, die das flache Ventil 651 aufwärts drängt.
Das Gehäuseelement 54 ist auch mit einem Kanal 117 ausgebildet, der eine Verbindung zwischen der Federkammer 114 und dem Ablaufkanal 112 herstellt und mit einem Leerstopfen 56 versehen, mit dem der Kanal 117 gefüllt ist.
Das Zylinderelement H2 ist mit einem kleindurchmessrigen Kanal (Stiftöffnung) bei einer oberen Seite des kleindurchmessrigen Kolbens 63 ausgebildet, der als ein Anschlag dient, der die Stiftöffnung 116 ist zum Steuern der Aufwärtsbewegung des kleindurchmessrigen Kolbens 63. Der große Zylinder H3 und der kleine Zylinder H4 sind miteinander verbunden über den kleindurchmessrigen Kanal. Eine hydraulische Kammer 85, die zwischen dem kleindurchmessrigen Kanal und dem kleindurchmessrigen Kolben 63 angeordnet ist, und die hydraulische Kammer 113, die zwischen der hydraulischen Kammer 85 und dem großdurchmessrigen Kolben 64 angeordnet ist, bilden eine Versetzungsexpansionskammer 86. Die Versetzungsexpansionskammer 86 wandelt die Versetzung des piezoelektrischen Stellglieds 67 in Hydraulik um, wodurch die Hydraulik verstärkt wird beispielsweise auf das zwei- bis dreifache der Versetzung des großdurchmessrigen Kolbens 64 aufgrund des Verhältnisses der Querschnittsfläche des großdurchmessrigen Kolbens 64 gegenüber der des kleindurchmessrigen Kolbens 63. Die verstärkte Hydraulik wird zu dem kleindurchmessrigen Kolben 63 geliefert.
Der Bodenabschnitt des kleindurchmessrigen Kolbens 63 ist in der Überlaufkammer 111 angeordnet, die an einer unteren Seite des Zylinderelements H2 angeordnet ist. Ein Spitzenende des Bodenabschnitts hat einen kleineren Durchmesser als der verbleibende Abschnitt und ist in den Ablaufanschluß 109 eingesetzt, wodurch er in Kontakt tritt mit dem Ventilelement 62.
Das flache Ventil 651 und die Tellerfeder 652 sind enthalten, um in einem Halter 87 gehalten zu werden, der eine Röhrenform mit einem Boden hat und auf einen Außenumfang des Bodenabschnitts des großdurchmessrigen Kolbens 64 aufgepreßt ist. Eine Bodenfläche des Halters 87 ist mit einer Durchgangsöffnung 88 ausgebildet, die sich durch diese hindurch erstreckt, und der Kraftstoff fließt frei zwischen einem Innenraum des Halters 87 und der Versetzungsexpansionskammer 86.
Die Stiftkammer (Anschlag) 116 ermöglicht ein Lecken des Kraftstoffs von der Verschiebeexpansionskammer 86 in die Federkammer 114 hinein, selbst wenn ein Fehler in dem Stellgliedtreiberschaltkreis 28 während der Kraftstoffeinspritzung auftritt, wodurch eine Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung veranlaßt wird. Außerdem ermöglicht die Stiftöffnung 116 nach der Montage der Einspritzeinrichtung 1, daß die Verschiebeexpansionskammer 86 einfach entlüftet wird, wodurch der Kraftstoff in die entlüftete Verschiebe­ expansionskammer 86 eingefüllt wird. Deshalb bleibt keine Luft in der Verschiebeexpansionskammer 86, so daß keine Fehlfunktion in der Einspritzeinrichtung 1 auftritt.
Die Betriebe des vorstehend konfigurierten Kraftstoffeinspritzsystems mit der Einspritzeinrichtung 1 werden nachfolgend erläutert.
Beim Veranlassen der vollständigen Öffnung des Ventilelements 61, um es bei der Vollhubposition anzuordnen, führt der Stellgliedtreiberschaltkreis 28 eine ausreichende Spannung zum Öffnen des Ablaufanschlusses 109 und Schließen des Hochdruckkanals 110 zu, wobei das piezoelektrische Stellglied 67 durch die zugeführte Spannung geladen wird, um demgemäß erweitert zu werden. Die Erweiterung des piezoelektrischen Stellglieds 67 veranlaßt eine Abwärtsbewegung des Kolbenelements 66 und des großdurchmessrigen Kolbens 64 um denselben Verschiebebetrag, wobei eine Erhöhung des Hydraulikdrucks in der Verschiebeexpansionskammer 86 veranlaßt wird. Die Erhöhung des Hydraulikdrucks in der Verschiebeexpansionskammer 86 veranlaßt eine Abwärtsversetzung des kleindurchmessrigen Kolbens 63. Der Verschiebebetrag des kleindurchmessrigen Kolbens 63 hängt von dem Verhältnis der Querschnittsfläche des großdurchmessrigen Kolbens 64 gegenüber der des kleindurchmessrigen Kolbens 63 ab.
Die Abwärtsverschiebung des kleindurchmessrigen Kolbens 63 drückt das Ventilelement 62 abwärts, um es abwärts zu bewegen von dem Ablaufsitz 108a, so daß das Ventilelement 62 auf dem Hochdrucksitz 108b aufsitzt, d. h., das Ventilelement 62 befindet sich bei einer Vollhubposition.
Die Abwärtsbewegung des Ventilelements 62 veranlaßt ein Öffnen des Ablaufanschlusses 109 und ein Schließen des Hochdruckanschlusses 110, wodurch der Druck in der Ventilkammer 108 vermindert wird.
Wenn der hydraulische Druck in den Kraftstoffspeicher 102, dem die Nadel in der Aufwärtsrichtung ausgesetzt ist, den hydraulischen Druck in der Rückdruckkammer 105 und die Federkraft der Feder 71 überschreitet, wird die Nadel 61 von dem Düsensitz 103a angehoben, wodurch der Einspritzvorgang des Kraftstoffs gestartet wird.
Wenn andererseits ein vollständiges Schließen des Ventil­ elements 61 veranlaßt wird, um es bei der voll geschlossenen Position anzuordnen, veranlaßt der Stellgliedtreiberschaltkreis 28 eine Entladung des piezoelektrischen Stellglieds 67, so daß während der Entladung des piezoelektrischen Stellglieds 67 das piezoelektrische Stellglied sich zusammenzieht gegenüber der erweiterten Verschiebung der Zufuhr der Spannung, um zu seiner ursprünglichen Länge zurückzukehren, wodurch das Kolbenelement 66 aufwärts bewegt wird durch die drängende Kraft der Feder 72. Der großdurchmessrige Kolben 64, der über die Stange 75 mit dem Kolbenelement 66 gekoppelt ist, bewegt sich mit dem Kolbenelement 66 aufwärts, wodurch eine Verminderung des hydraulischen Drucks in der Verschiebeexpansionskammer 86 veranlaßt wird. Die Abnahme des hydraulischen Drucks in der Verschiebeexpansionskammer 86 veranlaßt, daß der kleindurchmessrige Kolben 63 nicht der Kraft ausgesetzt wird, die veranlaßt wird durch die Erhöhung des hydraulischen Drucks in der Verschiebeexpansionskammer 86, und ermöglicht, daß das Ventilelement 62 auf den Hochdrucksitz 108b gedrückt wird gegen den Hochdruck in dem Hochdruckanschluß 110, wodurch der kleindurchmessrige Kolben 63 sich mit dem Ventilelement 62 aufwärts bewegt.
Infolgedessen sitzt das Ventilelement 62 auf dem Ablaufsitz 108a auf, so daß das Ventilelement 62 wieder zu einer ursprünglichen Position zurückkehrt (vollständig geschlossene Position). Die Rückkehr des Ventilelements 62 zu der ursprünglichen Position veranlaßt ein Öffnen des Hochdruckanschlusses 110 und ein Schließen des Ablaufabschlusses 109, wodurch der Druck in der Ventilkammer 108 und der Rückdruckkammer 105 wiederhergestellt wird (erhöht wird).
Wenn der erhöhte Druck in der Rückdruckkammer 105 und die Federkraft der Feder 71, der die Nadel 61 ausgesetzt ist in der Abwärtsrichtung den hydraulischen Druck in dem Kraftstoffspeicher 102 überschreitet, bewegt sich die Nadel 61 abwärts, um wieder auf dem Düsensitz 103a aufzusitzen, wodurch die Kraftstoffeinspritzung unterbrochen wird.
Der Stellgliedtreiberschaltkreis 28 umfaßt beispielsweise einen Gleichstrom-Gleichstromumwandler, der auf der Grundlage einer (nicht gezeigten) Batterie als eine Stromquelle betrieben werden kann. Der Stellgliedtreiberschaltkreis 28 ändert das piezoelektrische Stellglied 67 zwischen einem Zustand, daß es geladen ist, und daß es entladen ist, gemäß einem von der ECU 27 übertragenen Steuersignal. Das Steuersignal ist beispielsweise ein binäres Signal, das aus einer großen Höhe und einer niedrigen Höhe besteht, so daß der Stellgliedtreiberschaltkreis 28 die Ladung des piezoelektrischen Stellglieds 67 ausführt ansprechend auf den Anstieg des Steuersignals von der niedrigen Höhe zu der großen Höhe, und dessen Entladung ausführt ansprechend auf den Abfall des Steuersignals von der großen Höhe auf die niedrige Höhe. Die Ladung des piezoelektrischen Stellglieds 67 wird mit der Spannung zwischen dessen beiden Endabschnitten auf überwachte Weise durchgeführt. Die Spannung zwischen beiden Endabschnitten des piezoelektrischen Stellglieds 67 kann nachfolgend als eine Piezostellgliedspannung bezeichnet werden. Wenn die überwachte Piezostellgliedspannung sich an eine Sollspannung angleicht, ist die Ladung des Stellglieds 67 abgeschlossen. Die Sollspannung kann änderbar sein gemäß einem Sollspannungssignal, das von der ECU 27 eingespeist wird. Das Sollspannungssignal wird durch den Stellgliedtreiberschaltkreis 28 empfangen als ein Signal, das beispielsweise proportional zu der Sollspannung ist. Der Stellgliedtreiberschaltkreis 28 erkennt die Vollendung der Ladung gemäß einem binären Ausgangssignal, das von einer Vergleichseinrichtung abgegeben wird, die den Wert des Sollspannungssignals mit dem Wert der überwachten Spannung vergleicht.
Die ECU 27 ist so konfiguriert, daß sie gewöhnlich einen Computer usw. umfaßt. Das heißt, daß die ECU 27 folgendes aufweist: eine CPU 271, einen RAM (Random Access Memory = flüchtiger Zugriffsspeicher), der als ein Arbeitsbereich der CPU 271 dient, einen ROM (Read only Memory = nur Lesespeicher) als ein nichtflüchtiger Speicher, auf dem ein Steuerprogramm gespeichert ist, das die CPU 271 ausführen kann.
In Übereinstimmung mit dem Steuerprogramm des ersten Ausführungsbeispiels kann die CPU 271 der ECU 27 das Steuerprogramm ausführen, um die Einspritzzeitgebungen und die Einspritzmenge des Kraftstoffs für jeden Einspritzvorgang gemäß Erfassungssignalen zu berechnen einschließlich eines Kurbelwinkels usw., wodurch das Steuersignal bei jeder der Einspritzzeitgebungen abgegeben wird. Die CPU 271 kann auch die Sollspannung einrichten als ein Zustand der Erregung des piezoelektrischen Stellglieds 67, um ein Sollspannungssignal in Übereinstimmung mit der eingerichteten Sollspannung abzugeben.
Wenn als nächstes das Ventilelement 61 bei einer Halbhubposition gehalten wird, zwischen der Vollhubposition und der vollständig geschlossenen Position, werden die Betriebe der vorstehend konfigurierten Einspritzeinrichtung 1 nachfolgend erläutert.
D. h., daß bei diesem Ausführungsbeispiel die Einspritzeinrichtung so konfiguriert ist, daß die Energie E, die erforderlich ist zum Öffnen des Ablaufanschlusses 109 durch das piezoelektrische Stellglied 67, kleiner als die Energie E' ist, die erforderlich ist zum Schließen des Hochdruckanschlusses 110 dadurch.
Außerdem richtet der Stellgliedtreiberschaltkreis 28 die Spannungsenergie ein, die zu dem Stellglied 67 zugeführt wird, auf die Energie, die nicht geringer als die Energie E ist, die erforderlich ist, zum Öffnen des Ablaufanschlusses 109 durch das piezoelektrische Stellglied 67, und nicht größer ist als die Energie E', die erforderlich ist zum Schließen des Hochdruckanschlusses 110 dadurch, so daß der hydraulische Druck in dem Hochdruckanschluß 110 ermöglicht, daß das Ventilelement 62, das von dem Ablaufsitz 108a angehoben ist, nicht auf dem Hochdrucksitz 108b aufsitzt, während die Nadel 61 auf dem Düsensitz 103a aufsitzt, da der Hochdruckanschluß nicht geschlossen ist.
Fig. 4 zeigt die Einspritzeinrichtung 1, die steuern kann, dass das Ventilelement 62 bei einer Halbhubposition gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gehalten wird.
In Fig. 4 sind als die Hauptelemente der Einspritzeinrichtung 1, die erforderlich sind für das Liefern der Versetzung des piezoelektrischen Stellglieds 67 an das Ventilelement 62, der großdurchmessrige Kolben 64, die Verschiebeexpansionskammer 86, der kleindurchmessrige Kolben 63 usw. dargestellt.
Dann wird eine Sitzfläche des Ablaufanschlusses 109, die durch das Ventilelement 62 geöffnet und geschlossen wird, durch SL (mm2) ausgedrückt, eine Sitzfläche des Hochdruckanschlusses 110, die durch das Ventilelement 62 geöffnet und geschlossen wird, wird als SH (mm2) ausgedrückt, und ein Durchmesser des Hochdruckanschlusses 110 wird als dH (mm) ausgedrückt.
Außerdem wird ein Volumen der Verschiebeexpansionskammer 86 als V (mm3) ausgedrückt, ein Betriebsdruck der Verschiebeexpansionskammer 86 während der Ablaufanschluß 109 geöffnet ist, wird als PA (kg/mm2) ausgedrückt, ein Betriebsdruck der Verschiebeexpansionskammer, während der Hochdruckanschluß 110 geschlossen ist, wird als PA' (kg/mm2) ausgedrückt, und ein Volumenmodul der Betriebshydraulik in der Verschiebeexpansionskammer 86 wird als γ (kg/mm2) ausgedrückt.
Darüberhinaus wird eine Fläche des kleindurchmessrigen Kolbens 63, an der der hydraulische Druck aufgenommen wird, als SA (mm2) ausgedrückt, ein Durchmesser davon wird als d (mm) ausgedrückt und eine Fläche des großdurchmessrigen Kolbens 64, an der der hydraulische Druck aufgenommen wird, wird als S (mm2) ausgedrückt.
Darüberhinaus wird noch ein Betrag der Hubbewegung des Ventilelements 62 von dem Ablaufsitz 108a zu dem Hochdrucksitz 108b als L (mm) ausgedrückt, ein Druck in dem Hochdruckkanal 3, der sich an einen Druck in der common-rail 24 angleicht, wird als P (kg/mm2) ausgedrückt, ein Verschiebebetrag des piezoelektrischen Stellglieds 67, der zum Öffnen des Ablaufanschlusses 109 erforderlich ist, wird als δ ausgedrückt, und ein Verschiebebetrag des piezoelektrischen Stellglieds 67, der erforderlich ist zum Schließen des Hochdruckanschlusses 110, wird als δ' ausgedrückt.
Dann wird die zum Öffnen des Ablaufanschlusses 109 erforderliche Kraft F durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt:
F = SL.P = SA.PA = SA.γ.(S.δ/V) (1)
Bei einem derartigen Zustand wird die für das piezoelektrische Stellglied 67 erforderliche Energie E durch die folgende Gleichung 102 ausgedrückt:
E = ½.δ.p
= ½.(V.SL.P/SA.γ.S).(SL.P/SA)
= ½.(SL.P/SA)2.V/γ (2)
Andererseits wird die zum Schließen des Hochdruckanschlusses 110 erforderliche Kraft F' durch die folgende Gleichung Nr. 3 ausgedrückt:
F' = SH.P = SA.PA' = SA.γ.(S.δ'/V) (3)
Bei einem derartigen Zustand wird die für das piezoelektrische Stellglied 67 erforderliche Energie E' durch die folgende Gleichung Nr. 4 ausgedrückt:
E' = PA'.SA.L + ½.δ'.S.p'
= ½.(V.SL.P/SA.γ.S).S.(SL.P/SA)
= SH.P.L + ½.(SH.P/SA)2.V/γ (4)
wobei in der Gleichung Nr. 4 SH.P.L die durch das Ventilelement 62 verursachte Betriebslast wiederspiegelt und ½.(SH.P/s)2.V/γ spiegelt die Betriebslast der Erhöhung des hydraulischen Drucks wieder.
Eine Beziehung zwischen diesen Parametern SL, SH, V, SA und L, die erforderlich ist zum Erfüllen der Gleichung E' < E wird durch die folgende Gleichung Nr. 5 ausgedrückt:
SH.P.L + ½.(SH.P/SA)2.V/γ < ½.(SL.P/SA)2.V/γ (5)
Das Einrichten dieser Parameter SL, SH, V, SA und L zum Erfüllen der Gleichung Nr. 5 verursacht deshalb, daß die für das Öffnen des Ablaufanschlusses 109 erforderliche Energie E' größer als die für das Schließen des Hochdruckanschlusses 110 erforderliche Energie E ist, wodurch ermöglicht wird, die Halbhubsteuerung des Haltens des Ventilelements 62 bei einer Halbhubposition zwischen dem Ablaufsitz 108a des Ablaufanschlusses 109 und dem Hochdrucksitz 108b des Hochdruckanschlusses 110 einfach durchzuführen.
Ein konkretes Beispiel der Einspritzeinrichtung 1 ist nachfolgend hier gezeigt.
Beispielsweise beim Einrichten des Durchmessers dH des Hochdruckanschlusses 110 auf etwa 0,5 mm, Einrichten des Drucks P in der common-rail 24 auf etwa 20 (kg/mm2), das heißt ungefähr 2000 (kg/cm2), Einrichten des Betrags L der Hubbewegung des Ventilelements auf etwa 0,03 (mm), Einrichten des Durchmessers dS des kleindurchmessrigen Kolbens 63 auf etwa 5 (mm), Einrichten des Volumens V der Verschiebeexpansionskammer 86 auf etwa 5 (mm3) und Einrichten des Volumenmoduls γ der Betriebshydraulik in der Verschiebeexpansionskammer 86 auf etwa 100 (kg/mm2), wird ein Sitzdurchmesser dL des Ablaufsitzes 108a bestimmt.
Außerdem werden die Sitzfläche SH des Hochdruckanschlusses 110 und die Fläche s des kleindurchmessrigen Kolbens 63 auf der Grundlage der folgenden Gleichungen 6 und 7 berechnet:
SH = π/4.dH 2 = π × (0,5)2/4 = 0,196 (mm2) (6)
S = π/4.dS 2 = π × (5)2/4 = 19,6 (mm2) (7)
Beim Einsetzen dieser Werte SH, V, P, SA, L und γ in die Gleichung Nr. 5 wird die Gleichung Nr. 5 als die Gleichung Nr. 8 wiedergespiegelt:
{0,196 × 20 × 0,03 + ½ × (0,196 × 20/19,6)2 × 100/5} < {1/2 × (SL × 20/19,6)2 × 100/5} (8)
Diese Gleichung kann die Sitzfläche SL des Ablaufanschlusses 109 und den Durchmesser dL des Ablaufsitzes 108a als die folgende Gleichung Nr. 9 bis Nr. 11 wiederspiegeln:
0,18 × 0,001 < 0,026 × SL 2 < 0,026 × SL 2 (9)
SL < √(0,119/0,026) = 2,14 (mm2) (10)
dL < √(4 × 2,14/π) = 1,65 (mm) (11)
Wenn die Einspritzeinrichtung, wie vorstehend beschrieben ist, so gestaltet ist, daß der Durchmesser dH auf etwa 0,5 mm eingerichtet ist, der Druck P auf etwa 20 (kg/mm2) eingerichtet ist, der Betrag L auf etwa 0,03 (mm) eingerichtet ist, der Durchmesser dS auf etwa 5 (mm) eingerichtet ist, das Volumen V auf etwa 5 (mm3) eingerichtet ist und das Volumenmodul γ auf etwa 100 (kg/mm2) eingerichtet ist, kann die Gleichung Nr. 5 erfüllt werden durch Einrichten des Durchmessers dH des Ablaufsitzes 108a auf einen Durchmesser von weniger als 1,65 (mm).
Der Stellgliedtreiberschaltkreis 28 richtet deshalb die zu dem Stellglied 67 zugeführte Spannungsenergie auf die Energie ein, die nicht geringer als die Energie E ist, die erforderlich ist zum Öffnen des Ablaufanschlusses 109 durch das piezoelektrische Stellglied 67, und nicht höher als die Energie E', die erforderlich ist, zum Schließen des Hochdruckanschlusses 111, wodurch ein Schließen des Hochdruckanschlusses 110 verhindert wird, wodurch ermöglicht wird, das Ventilelement 62 auf sichere Weise bei einer Halbhubposition zu halten zwischen dem Ablaufsitz 108a und dem Hochdrucksitz 108b. Dies ermöglicht, daß der Druck in der Rückdruckkammer 105 einfach gesteuert wird, wodurch ermöglicht wird, eine kleine Kraftstoffmenge genau einzuspritzen und die Eigenschaften der Einspritzeinrichtung 1 zu verbessern.
Das Halten des Ventilelements 62 auf sichere Weise bei einer Halbhubposition zwischen dem Ablaufsitz 108a und dem Hochdrucksitz 108b ermöglicht außerdem, daß der Kraftstoff in der common-rail 24 in den Ablaufkanal 112 hinein entlastet wird, wodurch ermöglicht wird, den Druck in der Rückdruckkammer einfach zu steuern, während die Nadel 61 bei dem geschlossenen Zustand gehalten wird.
Infolgedessen ermöglicht die Konfiguration der Einspritz­ einrichtung 1 die Halbhubsteuerung des Ventilelements 62 ohne zusätzliches Vorsehen eines speziellen Druckentlastungsventils, wodurch eine kompakte Größe der Einspritzeinrichtung 1 und die Verbesserung deren Eigenschaften möglich ist.
Zweites Ausführungsbeispiel
Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Konfigurationen des Kraftstoffeinspritzsystems und der Einspritzeinrichtung 1A im wesentlichen dieselben wie jene des Kraftstoffeinspritzsystems und der Einspritzeinrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels und deshalb sind die Elemente des Kraftstoffeinspritzsystems und der Einspritzeinrichtung 1A des zweiten Ausführungsbeispiels, die dieselben wie jene des Kraftstoffeinspritzsystems und der Einspritzeinrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels sind, mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 bis 3 bezeichnet.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind in dem ROM 273A Referenzspannungen VO der entsprechenden Einspritzeinrichtungen 1A, Referenzstellgliedtemperaturen TO, ein Referenz-common- rail-Druck PO und ein Referenzhubbetrag LO im Voraus als Daten zusätzlich zu dem Programm gespeichert.
Darüberhinaus führt gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die CPU 271A der ECU 27A ein Steuerprogramm aus, das unterschiedlich ist von dem des ersten Ausführungsbeispiels, um das piezoelektrische Stellglied 67 zu steuern.
Fig. 5 zeigt Steuerprozeduren, die durch die CPU 271A der ECU 27A ausgeführt werden. Zunächst liest die CPU 271A eine Stellgliedtemperatur T, einen common-rail-Druck P und einen Hubbetrag L (Schritt S11).
Die Stellgliedtemperatur T ist eine Temperatur des piezoelektrischen Stellglieds 67 und bei diesem Ausführungsbeispiel kann ein Temperatursensor direkt an dem piezoelektrischen Stellglied 67 angeordnet sein, so daß die CPU 271A die Stellgliedtemperatur T von dem Temperatursensor liest.
Außerdem kann ein Temperatursensor an der Oberfläche der Einspritzeinrichtung 1A montiert sein, so daß die CPU 271A die erfaßte Temperatur des Temperatursensors in die Stellgliedtemperatur T des Stellglieds 67 umwandeln kann.
Außerdem kann die Stellgliedtemperatur T erhalten werden durch die Temperatur des Kühlwassers oder geschätzt werden durch den Betriebszustand des Stellglieds 67.
Darüberhinaus hängt die Kapazitanz des piezoelektrischen Stellglieds 67 von der Stellgliedtemperatur T ab, so daß die Stellgliedtemperatur T erhalten werden kann gemäß der Kapazitanz des Stellglieds 67, die berechnet wird durch Ansprecheigenschaften des Stellglieds 67, das schwachen Wechselströmen ausgesetzt wird.
Die CPU 271A liest einen erfaßten Druck als den common- rail-Druck P durch einen Drucksensor 29.
Der Hubbetrag L ist ein Verschiebebetrag des großdurchmessrigen Kolbens 64. L ist ein Hubbetrag L0, während Kraftstoff gewöhnlich eingespritzt wird.
Beim Entlasten des Drucks des common-rail-Drucks in der common-rail 24 beispielsweise beim Absperren des Kraftstoffs bei einem Schubbetrieb oder Verzögerungsbetrieb oder beim Durchführen des Druckentlastungsbetriebs des common-rail-Drucks in Abständen der Einspritzsteuerungen, da der Ist-common-rail- Druck höher als der Solldruck ist, ist der Hubbetrag L = n × L0, das erhalten wird durch Multiplizieren des Referenzhubbetrags L mit einem Koeffizienten n, so daß der Hubbetrag L (nL0) kleiner als der Referenzhubbetrag L0 ist.
Die CPU 271A subtrahiert die entsprechenden Referenzwerte T0, P0 und L0, die von dem ROM 273 gelesen werden, von der erfaßten Stellgliedtemperatur T, dem erfaßten common-rail-Druck P und dem erfaßten Hubbetrag L, um Änderungen ΔT, ΔP und ΔL von den entsprechenden Referenzwerten T0, P0 und L0 zu berechnen (Schritt S12). Dann werden die Referenzstellgliedtemperatur T0, der Referenz-common-rail-Druck P0 und der Referenzhubbetrag L0 vorher in dem ROM 273 zusammengespeichert.
Die CPU 271A berechnet die Sollspannung V auf der Grundlage der Gleichung Nr. 12 (Schritt S13):
wobei V0 eine Referenzspannung ist und α, β und γ sind konstante Werte.
Die CPU 271A gibt ein Sollspannungssignal proportional zu der Sollspannung V an den Stellgliedtreiberschaltkreis 28 ab.
Die Referenzspannung V0 und die konstanten Werte α, β und γ werden übrigens auch vorher in dem ROM 273 gespeichert. Die Referenzspannung V0, die nachfolgend beschrieben wird, ist eine Ladespannung, die erforderlich ist, wenn die Stellgliedtemperatur T, der common-rail-Druck P und der Hubbetrag L die Referenzwerte T0, P0 und L0 werden. Die Ladespannung V0 von jedem piezoelektrischen Stellglied 67 wird individuell gemessen. Jede Referenzspannung V0 und jede Referenzstellgliedtemperatur T0, die durch die CPU 271A gelesen wird, entspricht jeder Einspritzeinrichtung 1A (Einspritzzylinder) des Kraftstoffeinspritzsystems. Die Referenzwerte P0 und T0 sind übrigens gemeinsam für alle Einspritzeinrichtungen 1A.
Dann werden Meßprozeduren des Messens der Referenzspannung V0 und der Referenzstellgliedtemperatur T0 erläutert. Wenn die Montage von jeder Einspritzeinrichtung 1A durch den Einspritzeinrichtungshersteller abgeschlossen ist, wird jede Einspritzeinrichtung 1A an einem Einspritzeinrichtungsteststand eingerichtet, um jede Einspritzeinrichtung 1A bei dem Referenz- common-rail-Druck P0 anzusteuern, wodurch veranlaßt wird, daß jede Einspritzeinrichtung den nächsten vorgegebenen Betrieb durchführt. Wenn jede Einspritzeinrichtung 1A den vorgegebenen Betrieb durchführt, wird die erreichte Ladespannung V0 jeder Einspritzeinrichtung gemessen. Dieser Meßprozeß wird durchgeführt bei einem abschließenden Prozeß bei dem Einspritzeinrichtungshersteller.
Dann ist gewöhnlich der Hubbetrag des Ventilelements 62 umso größer je größer die Ladespannung ist, aber bei dem Meßprozeß ist der Zustand des vorgegebenen Betriebs der Zustand, daß das Ventilelement vollständig angehoben ist. Die Referenzspannung V0 wird bestimmt auf der Grundlage der folgenden Prozeduren.
D. h., daß die Kraftstoffeinspritzvorgänge so wiederholt werden, daß die Einspritzmenge von jedem Kraftstoffeinspritzvorgang gemessen wird. Bei dem Zustand, daß die durchschnittliche Einspritzmenge in dem Bereich einer Gestaltungstoleranz von jeder Einspritzeinrichtung liegt wird das Minimum der Ladewerte, die ermöglichen, daß die Änderungen der Einspritzmenge nicht mehr als ein vorgegebener stabiler Grenzwert ist, als die Referenzspannung V0 bestimmt.
Während die Ladespannung die Spannung V0 erreicht, wird der Ladestrom zu dem piezoelektrischen Stellglied 67 gemessen, um integriert zu werden, wodurch die zu dem piezoelektrischen Stellglied 67 zugeführte Ladung erhalten wird. Die Ladespannung V0 teilt die erhaltene Ladung, um die Referenzstellgliedtemperatur P0 zu erhalten. Dies bedeutet die direkte Berechnung der Kapazitanz des piezoelektrischen Stellglieds 67, da aber die Kapazitanz sich proportional zu der Stellgliedtemperatur erhöht, ist die Kapazitanz des piezoelektrischen Stellglieds 67 der Indikator der Stellgliedtemperatur.
Der Hubbetrag L, der sich nL0 angleicht, entspricht dem halben Hub des Ventilelements 62 und die Sollspannung bei dem Hubbetrag L, die gleich nL0 ist, wird so eingerichtet, daß eine Spannung gegeben ist, die ermöglicht, daß die Einspritzmenge der Einspritzeinrichtung auf Null eingerichtet wird und die Ablaufmenge von der Rückdruckkammer 105 der Einspritzeinrichtung 1A maximiert wird. Ein Verhältnis dieser Spannung (Sollspannung) gegenüber der Ladespannung (Referenzspannung V0) in Übereinstimmung mit dem vollen Hub des Ventilelements 62 ist konstant, so daß der Koeffizient n, der den Hubbetrag des Ventilelements 62 bestimmt, das sich zu einer Halbhubposition bewegt, sich nahezu unter den Einspritzeinrichtungen 1A ändert. Der gemeinsame Hubbetrag L (= nL0) unter den Einspritzeinrichtungen 1A wird in dem ROM 273 der ECU 27 gespeichert.
Die Schreibprozeduren des Schreibens der gemessenen Referenzspannung V0 und der Referenzstellgliedtemperatur T0 in den ROM 273 wird übrigens nachfolgend beschrieben.
Darüberhinaus sind α, β und γ Koeffizienten zum Berechnen der Sollspannung gemäß den Änderungen ΔT, ΔP und ΔL.
Die ECU 27A richtet die Sollspannung V des Stellglieds 67 ein in Übereinstimmung mit Gleichung Nr. 12 auf der Grundlage der Referenzspannung V0 und der Referenzstellgliedtemperatur T0, wodurch die nächsten Wirkungen erhalten werden.
Einfluß der Stellgliedtemperatur
Der Expansionsbetrag des piezoelektrischen Stellglieds 67 wird durch die darin gehaltene Energie bestimmt. Das Vollenden des Ladens des piezoelektrischen Stellglieds 67 wird bestimmt, ob die Spannung des piezoelektrischen Stellglieds 67 die Sollspannung V erreicht hat oder nicht. Fig. 7 zeigt einen Verlauf der Ladespannungen für die Zufuhr von erforderlichen Energien E0 zu der Vielzahl der Einspritzeinrichtungen gemäß der Stellgliedtemperatur T.
Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wird beachtet, daß die Ladespannungen für die Zufuhr der erforderlichen Energie E0 zu der Vielzahl der Einspritzeinrichtungen, die jede dieselbe Spezifikation hat, sich ändern gemäß ihren Stellgliedtemperaturen T. Dies kommt daher, da die gehaltenen Energien in den Stellgliedern 67 unterschiedlich voneinander sind aufgrund Differenzen ihrer Kapazitanzen C.
Dann unter der Annahme, daß die Energie, die erforderlich ist, zum Veranlassen des vorgegebenen Betriebszustands (Vollhub), gleich E0 ist, wenn die Stellgliedtemperatur T sich von der Referenztemperatur T um ΔT unterscheidet, kann die Kapazitanz C als C0 (1 + αΔT) wiedergespiegelt werden, so daß, wenn nur die Stellgliedtemperatur T sich von einem Referenzbetriebszustand unterscheidet, die Ladespannung V, die erforderlich ist für die Energie E0 zu dem Stellglied 67, mit der Gleichung Nr. 13 wiedergespiegelt werden kann:
Das Einrichten der Sollspannung V der Ladespannung gemäß der Gleichung 12 ermöglicht deshalb, daß die Energie geeignet zugeführt wird zu dem piezoelektrischen Stellglied 67, selbst wenn die Stellgliedtemperatur T sich ändert, da die Sollspannung V sanft der Änderung der Iststellgliedtemperatur T folgt.
Wie außerdem in Fig. 6 bemerkt ist, ändert sich die Ladespannung, zu der die erforderliche Energie E0 zugeführt wird, in Abhängigkeit von den individuellen Differenzen zwischen den Einspritzeinrichtungen, aber die Referenzspannungen V0 der jeweiligen Einspritzeinrichtungen werden gemessen, wodurch die individuellen Referenzen der Einspritzeinrichtungen ausgeglichen werden. Außerdem ist es möglich, die Änderungen der Kapazitanzen der Stellglieder 67 auszugleichen.
Einfluß des common-rail-Drucks
Je größer der common-rail-Druck P ist, umso größer ist die drängende Kraft aufwärts, die auf das Ventilelement 62 aufgebracht wird, d. h. umso größer ist die Last der Verlängerung des piezoelektrischen Stellglieds 67, umso größer ist die proportional erforderliche Energie E0. Fig. 7 zeigt einen Verlauf einer Beziehung zwischen den Hubbeträgen der Vielzahl der Einspritzeinrichtungen, von denen jede dieselbe Spezifikation und dessen Ladespannung hat.
Die Energie E wird als "E0(1 + βΔL)" wiedergespiegelt, wobei β den Koeffizienten des Hubbetrags der Energie andeutet, so daß die erforderliche Ladespannung durch die Gleichung Nr. 14 wiedergespiegelt wird, wenn nur der common-rail-Druck von dem entsprechenden Referenzbetriebszustand abweicht:
Deshalb ermöglicht das Einrichten der Sollspannung V der Ladespannung gemäß der Gleichung Nr. 12, daß die Energie geeignet zugeführt wird zu dem piezoelektrischen Stellglied 67, selbst wenn sich der common-rail-Druck P verändert, da die Sollspannung V sanft der Änderung des Ist-common-rail-Drucks P folgt.
Wie außerdem in Fig. 7 angemerkt ist, ändert sich die Ladespannung, der die erforderliche Energie E0 zugeführt wird, in Abhängigkeit von den individuellen Differenzen zwischen den Einspritzeinrichtungen, aber die Referenzspannungen V0 der jeweiligen Einspritzeinrichtungen werden gemessen, wodurch die individuellen Differenzen der Einspritzeinrichtungen ausgeglichen werden. Außerdem ist es möglich, die Änderungen der Kapazitanzen der Stellglieder 67 auszugleichen.
Einfluß des Hubbetrags
Je größer der erforderliche Hubbetrag des großdurchmessrigen Kolbens 64 ist, d. h. je größer der Verlängerungsbetrag des piezoelektrischen Stellglieds 67 ist, umso größer ist die proportional erforderliche Energie E0. Fig. 8 zeigt einen Verlauf einer Beziehung zwischen den Hubbeträgen der Vielzahl der Einspritzeinrichtungen, von denen jede dieselbe Spezifikation und dessen Ladespannungen hat.
Die Energie E wird wiedergespiegelt als "E0 (1 + γΔL)", wobei γ den Koeffizienten des Betrags der Energie andeutet, so daß die erforderliche Ladespannung als die Gleichung Nr. 15 wiedergespiegelt wird, wenn nur der Hubbetrag von dem entsprechenden Referenzbetriebszustand abweicht:
Deshalb ermöglicht das Einrichten der Sollspannung V der Ladespannung gemäß der Gleichung Nr. 12, daß die Energie geeignet zugeführt wird zu dem piezoelektrischen Stellglied 67, selbst wenn der Hubbetrag L sich mit der durchgeführten Druckentlastungsteuerung ändert, da die Sollspannung V sanft der Änderung des Ist-Hubbetrags L folgt.
Wie außerdem in Fig. 8 angemerkt ist, ändert sich die Ladespannung, der die erforderliche Energie E0 zugeführt wird, in Abhängigkeit von den individuellen Differenzen zwischen den Einspritzeinrichtungen, aber die Referenzspannungen V0 der jeweiligen Einspritzeinrichtungen werden gemessen, wodurch die individuellen Differenzen der Einspritzeinrichtungen ausgeglichen werden.
Übrigens macht das Verhältnis des Hubbetrags L zu der Referenz L0 in der Gleichung Nr. 15 Sinn, so daß es nicht notwendig ist, den Isthubbetrag zu verwenden. Beispielsweise kann L0 als 1 angenommen werden, um die Gleichung Nr. 12 zu berechnen. Das Ventilelement 62 kann sich nur zwischen der Vollhubposition in Übereinstimmung mit der gewöhnlichen Kraftstoffeinspritzsteuerung und einer Halbhubposition in Übereinstimmung mit der Druckentlastungssteuerung des common­ rail-Drucks bewegen, so daß zwei Koeffizienten in Übereinstimmung mit der Vollhubposition und der Halbhubposition, mit denen die Referenzspannung multipliziert wird, in dem Rom 273 gespeichert werden.
Es ist möglich, den vorgegebenen Betriebszustand der Einspritzeinrichtung 1A zu veranlassen ohne Abhängigkeit von den individuellen Referenzen der Einspritzeinrichtung 1 und den Änderungen der Betriebszustände, wodurch der Hubbetrag des Ventilelements 62 einfach gesteuert wird. Darüberhinaus ist es möglich, eine Änderung der Einspritzeigenschaft über die Zeit zu verhindern.
Die Stellgliedtemperatur T ändert sich nicht schnell, so daß das Aufnehmen der Stellgliedtemperatur nach jeder vorgegebenen Spanne durchgeführt werden kann, die länger ist als jene des common-rail-Drucks oder dergleichen.
Die Referenzspannung V0 wird erhalten durch Messen derselben mit dem Ventilelement 62 bei der Vollhubposition, bei der die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, wohingegen die Referenzspannung V0 erhalten werden kann durch Messen derselben mit dem Ventilelement 62 in der Halbhubposition bei dem vorgegebenen Betriebszustand. D. h., wenn die Ladespannung des piezoeelektrischen Stellglieds 67 bei einem gegebenen Zustand verändert wird, wird die Ablaufmenge des Kraftstoffs aus der Einspritzeinrichtung 1A gemessen. Dabei wird dies Spannung als V0 angenommen, bei der die Ablaufmenge maximal ist. Dabei ist das Verhältnis der Ladespannung in Übereinstimmung mit dem Halbhub zu der in Übereinstimmung mit dem Vollhub konstant ohne einen Einfluß der individuellen Differenzen der Einspritzeinrichtungen 1A, so daß die Sollspannung V0 für die Fälle des Bewegens des Ventilelements 62 bei einer Halbhubposition beispielsweise beim Absperren des Kraftstoffs bei der Verzögerung oder dem Schubbetrieb berechnet wird unter Berücksichtigung des Hubbetrags L als der vorgegebene Referenzhubbetrag wie beispielsweise 1. Die Sollspannung V beim Durchführen der gewöhnlichen Kraftstoffeinspritzung, d. h. Steuern des Ventilelements 62, um es bei der Vollhubposition anzuordnen, wird berechnet gemäß dem Verhältnis des Hubbetrags des Ventilelements 62 in Fällen der Bewegung zu der Vollhubposition um den Referenzhubbetrag.
Die Referenzspannung kann ermittelt werden auf Grundlage der Ladespannung, die erforderlich ist zum Überführen des Ventilelements 62 in einen anderen Zustand, der unterschiedlich ist vom Vollhubzustand und dem Halbhubzustand. Beispielsweise kann die Referenzspannung ermittelt werden als eine maximale Spannung in Fällen, wobei die Einspritzmenge gleich 0 wird und die Ablaufmenge von den Einspritzeinrichtungen 1A ein minimaler Wert wird bei einem Zustand, daß nur Kraftstoff von jedem Teil der Einspritzeinrichtung 1A auf natürliche Weise leckt, eine maximale Spannung, die eine Spannung bei einem Zustand ist (ein vorgegebener Betriebszustand), wobei die Ablaufmenge minimal ist und der Hubbetrag des Ventilelements 62 maximal ist. In diesen Fällen wird jede 24658 00070 552 001000280000000200012000285912454700040 0002010164316 00004 24539Sollspannung V von jedem des Vollhubzustands und des Halbhubzustands gemäß dem Verhältnis des Hubbetrags des Ventilelements 62 zu dem des Ventilelements 62 eingerichtet, das bei dem vorgegebenen Betriebszustand betrieben wird.
Als nächstes werden die Prozeduren zum Schreiben der Referenzspannung V0 und der Referenzstellgliedtemperatur T0 nachfolgend beschrieben.
Das QR-Codemuster 16 ist an der oberen Fläche des Verbinderabschnitts 15 ausgebildet. Das QR-Codemuster 16 umfaßt individuelle Daten, wie beispielsweise die Referenzspannung V0 und die Referenzstellgliedtemperaturen T0 der jeweiligen Einspritzeinrichtungen 1A. Die Markierung des QR-Codemusters 16 ist ausgebildet beispielsweise durch einen Laser bei einer Herstellprozedur oder dergleichen nachdem die Referenzspannungen V0 und die Referenzstellgliedtemperaturen T0 gemessen wurden.
Das Lesen des QR-Codemusters 16 wird durchgeführt bei einem Zustand, wobei die Montage des Motors abgeschlossen ist, so daß es möglich ist, daß der Motor zu einer abschließenden Inspektionsprozedur übertragen wird. Fig. 9 zeigt die Leseprozeduren. In Fig. 9 sind Abschnitte der Einspritzeinrichtung 1A außer dem Motor 1 im wesentlichen weggelassen. Zunächst liest die optische Abtasteinrichtung das QR-Codemuster 16, das an der oberen Fläche des Verbinderabschnitts 15 ausgebildet ist, um das gelesene QR- Codemuster 16 in Codesignale umzuwandeln, wodurch die Codesignale zu einem Datentransfersystem 82 übertragen werden. Das Datentransfersystem 82 weist einen Computer, einen ROM- Schreiber, ein Speichermedium, eine CRT (Kathodenstrahlröhre) usw. auf und beispielweise zeigt es eine Anzahl der Zylinder an in Übereinstimmung mit zumindest einer der Einspritzeinrichtungen, um zumindest die eine der Einspritzeinrichtungen 1A einem Betreiber anzuzeigen, zumindest eine der Einspritzeinrichtungen 1A, von denen der Betreiber das QR-Codemuster 16 lesen sollte. Die QR-Codemuster 16 aller Zylinder werden vorläufig auf dem Speichermedium gespeichert. Als nächstes wird die Referenzspannung V0 von jeder Einspritzeinrichtung 1 in Übereinstimmung mit der Information von jedem QR-Codemuster 16 in den ROM 273 der ECU 27A geschrieben mit dem ROM-Schreiber, so daß als der ROM 273 ein nichtflüchtiger Speicher wie beispielweise ein EEPROM (elektrisch löschbarer programmierbarer Nurlesespeicher), ein flash memory oder dergleichen verwendet wird.
Bei dem Motor E mit der in Fig. 2 gezeigten Konfiguration sind die Ventilantriebseinheiten 44, 45, die Nockenwellen 46, 47 und die Einspritzeinrichtung am Zylinderkopf 32 montiert. Der Verbinderabschnitt 15, an dem das QR-Codemuster 16 ausgebildet ist, ist ausgesetzt, selbst wenn der Kopfdeckel 33 den oberen Abschnitt des Zylinderkopfes 32 bedeckt, so daß das QR-Codemuster 16 gelesen werden kann wobei die Bearbeitungsfähigkeit hervorragend ist bei einem Zustand, wobei die Montage des Motors E abgeschlossen wird, so daß der Motor E zu einer abschießenden Inspektionsprozedur übertragen werden kann. Wenn außerdem das Fahrzeug, in das der Motor E eingebaut ist, tatsächlich fahren kann, kann das QR-Codemuster 16 auch wiedergelesen werden, ohne den Motor E auszubauen, wodurch die Wartungseigenschaften des Motors E verbessert werden.
Das Codemuster ist übrigens nicht auf das QR-Codemuster beschränkt. Ein anderer zweidimensionaler Code, ein eindimensionaler Code wie beispielsweise ein Strichcode oder andere Arten von Symbolen können als das Codemuster verwendet werden.
Das Codemuster ist nicht auf die Struktur des direkten Markierens (Druckens) auf die Oberfläche der Einspritzeinrichtung 1A durch den Laser beschränkt. D. h., daß ein Schild, auf das das Codemuster aufgedruckt ist, aufgeklebt werden kann.
Als ein Informationsspeichermedium einschließlich einer Information in Übereinstimmung mit der Referenzspannung und so weiter kann ein Widerstand anstelle des Codemusters vorgesehen sein. Bei dieser Struktur kann die ECU einen Widerstand des Widerstands messen, um die Referenzspannung usw. gemäß dem gemessenen Widerstand zu erfassen. Außerdem kann als ein Informationsspeichermedium ein IC-Chip verwendet werden.
Darüberhinaus kann ein Verfahren des Übertragens der Daten einschließlich der Referenzspannung V0, der Referenzstellgliedtemperatur T0 usw. zu dem ROM 273 zufällig gewählt werden. Beispielsweise in Fällen, wobei die ECU 27A bestimmt werden kann, an der die Einspritzeinrichtung 1A montiert ist, können die Daten einschließlich der Referenzspannung V0, der Referenzstellgliedtemperatur T0 usw., die vorher auf einer Datenbasis gespeichert sind, in den ROM 273 derselben geschrieben werden.
Natürlich können Sammelwerte einschließlich einer Abgabezeitgebung und einer Abgabezeit des Steuersignals an dem Codemuster gehalten werden, Korrekturwerte, die ermöglichen, daß die individuellen Differenzen der Einspritzeinrichtungen 1A ihrer Einspritzeigenschaften gelöscht werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Sollspannung V eingerichtet auf der Grundlage der Betriebszustände einschließlich der Stellgliedtemperatur T, dem common-rail- Druck P und dem Hubbetrag L zusätzlich zu der Referenzspannung V0, wohingegen die Sollspannung V eingerichtet werden kann gemäß zumindest einer aus der Stellgliedtemperatur T, dem common-rail-Druck P und dem Hubbetrag L oder zumindest zwei davon in Übereinstimmung mit der erforderlichen Spezifikation des Einspritzsystems.
Die Betriebszustände können bestimmt werden gemäß anderen Parametern.
In Fällen des Ermöglichens, daß die Stellgliedtemperatur T konstant ist beim Messen der Ladespannung, die erforderlich ist, zum Überführen der Einspritzeinrichtung 1A in einen vorgegebenen Betriebszustand, ist die individuelle Information der Einspritzeinrichtung 1A, die codiert werden soll, nur die Referenzspannung, so daß das Referenzstellglied T0 gleichförmig in der ECU 27A gespeichert werden kann zusammen mit dem Referenz-common-rail-Druck P0 und dem Referenzhubbetrag L0.
Bei diesem Ausführungsbeispiel veranlaßt das Umwandeln der einzelnen Referenzspannung V0 in die Daten bei den tatsächlichen Betriebszuständen gemäß den Spalten (ΔT, ΔP und ΔL) das abschließende Einrichten der Sollspannung V, wohingegen die Sollspannung auf eine andere Weise eingerichtet werden kann.
Das heißt auf eine andere Weise wird die Ladespannung, die ermöglicht, daß die Einspritzeinrichtung 1A den vorgegebenen Betriebszustand erhält, gemessen, um in dem ROM geschrieben zu werden, so daß eine interne Interpolation veranlassen kann, daß die Sollspannung mit den Ist-Betriebszuständen übereinstimmt.
Dieses Ausführungsbeispiel wird auf die Konfiguration des Stellglieds angewandt, die veranlaßt, daß sich das Ventil­ element 62 zwischen der Vollhubposition und der Halbhubposition bewegt, um den Hubbetrag zu Steuern, aber die vorliegende Erfindung kann auf das Kraftstoffeinspritzsystem angewandt werden, das nur die Steuerung des piezoelektrischen Stellglieds 67 durchführt, um den Zustand der Kraftstoffeinspritzung und den des Unterbrechens der Kraftstoffeinspritzung zu ändern.
Anstelle der änderbaren Sollspannung gemäß den Betriebszuständen können die Referenzspannungsdaten, die von dem QR-Codemuster der Einspritzeinrichtung 1A gelesen werden, als die Sollspannung eingerichtet werden in Übereinstimmung mit der erforderlichen Spezifikation des Einspritzsystems. Diese Konfiguration verhindert die Änderungen der Hubbeträge der Ventilelemente 62 aufgrund der individuellen Differenzen der Einspritzeinrichtung 1A, dem Energieverlust und der Änderung der Einspritzeigenschaft über die Zeit aufgrund des Verschleißes.
Dabei wird die Referenzspannung als die Daten genommen, die gemessen werden bei den vorgegebenen Referenzbetriebszuständen, die veranlassen, daß die Betriebe der Stellglieder synchronisiert werden miteinander ohne Speichern in dem ROM der Betriebszustände beim Messen der Referenzspannung.
Bei der vorstehenden Beschreibung veranlaßt übrigens das piezoelektrische Stellglied den Betrieb des hydraulischen Steuerventils der Einspritzeinrichtung, wohingegen die vorliegende Erfindung auf die Konfiguration angewandt werden kann, so daß das piezoelektrische Stellglied die Antriebskraft der Einspritzeinrichtungsnadel erzeugt, die in Fig. 10 gezeigt ist. In Fig. 10 sind Elemente, die im wesentlichen ähnlich wie jene von Fig. 3 betrieben werden, mit denselben Bezugszeichen der Elemente von Fig. 3 bezeichnet, wobei hauptsächlich unterschiedliche Punkte davon erläutert werden.
Wie in Fig. 10 gezeigt ist, enthält die Einspritzeinrichtung 1B einen Nadelführungszylinder 504 mit einer Nadel 68. Eine vertikale Bohrung 505, die sich von dem Nadelführungszylinder 504 fortsetzt, ist ausgebildet, um koaxial zu dem Nadelführungszylinder 504 angeordnet zu sein, und ein Durchmesser der vertikalen Bohrung 505 ist größer als der des Nadelführungszylinders 504. Ein Grundabschnitt 682 der Nadel 68 steht in die vertikale Bohrung 505 hinein vor. Der Grundabschnitt 682 der Nadel 68 hat einen Durchmesser, der größer ist als der ihres Gleitabschnitts, um dadurch als ein Steuerkolben 682 gestaltet zu sein. Der Steuerkolben 682 ist in der vertikalen Bohrung 505 gleitfähig gestützt.
Die vertikale Bohrung 505 ist bei einer oberen Seite des Steuerkolbens 682 mit einer Federkammer 118 ausgebildet, in der eine Feder 74 untergebracht ist. Die Feder 74 ist zwischengesetzt zwischen eine obere Fläche des Steuerkolbens 682 und eine Deckenfläche der vertikalen Bohrung 505, um den Steuerkolben 682 kontinuierlich abwärts zu drängen. Die Federkammer 118 ist mit einem Ablaufkanal 112 verbunden.
Die vertikale Bohrung 505 ist bei einer unteren Seite des Steuerkolbens 682 mit einer Steuerkammer 119 ausgebildet, die über einen Verbindungskanal 120 mit einer später beschriebenen hydraulischen Kammer verbunden ist. Ein Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 119 drängt den Steuerkolben 682 aufwärts, d. h. die Nadel 68. Eine Erhöhung und Verminderung des Kraftstoffdrucks in der Steuerkammer 119 veranlaßt einen Hub und ein Aufsitzen der Nadel 68 und steuert auf variable Weise den Hub der Nadel 68.
Die hydraulische Kammer 121 ist in einem Raum einer vertikalen Bohrung 506 ausgebildet, in der ein Piezokolben 69 gehalten wird, wobei der Raum durch den Piezokolben 69 unterteilt ist. An der der hydraulischen Kammer 121 entgegengesetzten Seite des Piezokolbens 69 ist ein piezoelektrisches Stellglied 67 in der vertikalen Bohrung 506 untergebracht und kann den Piezokolben 69 drücken. Eine Tellerfeder 75 ist in der hydraulischen Kammer 121 untergebracht, um den Steuerkolben 682 und das piezoelektrische Stellglied 67 in Kontakt zu bringen und immer eine Anfangslast auf das piezoelektrische Stellglied 67 aufzubringen.
Gemäß der Einspritzeinrichtung 1B wird das piezoelektrische Stellglied 67 geladen, um den Kolben 69 abwärts zu drücken, so daß der hydraulische Druck in der hydraulischen Kammer 121 erhöht wird. Die Erhöhung des hydraulischen Drucks wird zu der Steuerkammer 119 zugeführt, wodurch er auf eine Bodenfläche des Steuerkolbens 682 aufgebracht wird, was ein Heben der Nadel 68 veranlaßt. Der Hub der Nadel 68 veranlaßt das Einspritzen des Hochdruckkraftstoffs von dem hydraulischen Speicher 102 über den Saugabschnitt 103. Eine Entladung des piezoelektrischen Stellglieds 67 veranlaßt eine Reduktion des piezoelektrischen Stellglieds 67, um den hydraulischen Druck zu vermindern, wodurch ein erneutes Aufsitzen der Nadel 68 veranlaßt wird.
Bei der Einspritzeinrichtung 1B ist der QR-Code an der oberen Fläche des (nicht gezeigten) Verbinderabschnitts ausgebildet, so daß individuelle Daten bei jeweiligen Einspritzeinrichtungen in die ECU eingelesen werden können. Die individuellen Daten umfassen die Referenzspannungen V0 und die Referenzstellgliedtemperaturen T und sie werden erhalten nachdem die Einspritzeinrichtung 1B an dem Motor montiert ist durch Durchführen des vorgegebenen Meßvorgangs der jeweiligen Einspritzeinrichtungen 1B. Während die Ladespannung für eine vorgegebene Periode gehalten wird, wird eine minimale Spannung gemessen, wenn eine Gestaltungsmaximaleinspritzmenge erhalten wird, so daß die minimale Spannung als eine Referenzspannung V0 angenommen wird. Der Betriebszustand des Einspritzens der maximalen Einspritzmenge ist ein Zustand, so daß die Nadel 68 die Vollhubposition hält. Auf ähnliche Weise wie bei der Einspritzeinrichtung 1A wird die Referenzstellgliedtemperatur T0 erhalten gemäß dem Integralwert des Stroms und der Referenzstellgliedtemperatur T0.
Ein Laser markiert die Referenzspannung V0 und die Referenzstellgliedtemperatur T0 an der Einspritzeinrichtung 1B als ein QR-Code und der QR-Code wird in dem ROM der ECU gelesen nachdem der Motor montiert ist.
Die ECU richtet die Sollspannung ein gemäß der Stellgliedtemperatur T, dem common-rail-Druck P und dem Betriebszustand, wodurch der Hubbetrag der Nadel 68 geändert wird, die die Einspritzrate der Einspritzeinrichtung 1B sehr präzise steuert. D. h., wenn der Motor mit hoher Drehzahl betrieben wird und mit einer hohen Last, wird L als L0 genommen und die ECU nimmt den common-rail-Druck P und die Stellgliedtemperatur T, um eine Differenz zu berechnen zwischen dem Druck P und dem Referenz-common-rail-Druck P0 und die zwischen der Temperatur T und der Referenzstellgliedtemperatur T0 jeweils, wodurch die Sollspannung eingerichtet wird in Übereinstimmung mit einer Gleichung ähnlich der Gleichung Nr. 12. Dies ermöglicht, daß ein geeigneter Energiebetrag zu dem piezoelektrischen Stellglied 67 zugeführt wird, wodurch die Nadel 68 in den Vollhubzustand gebracht wird.
Wenn der Motor nicht mit einer hohen Drehzahl und einer hohen Last betrieben wird, wird L als mL0 genommen, wobei m eine Spannung liefert, wenn die vorgegebene Einspritzmenge, die kleiner als die maximale Einspritzmenge ist, erhalten wird, wenn die Nadel 68 bei einer Halbhubposition gehalten wird. Die Spannung m wird vorher in der ECU gespeichert. Auf ähnliche Weise wie bei der Vollhubposition richtet die ECU die Sollspannung ein gemäß der Stellgliedtemperatur T und dem common-rail-Druck P, wodurch der geeignete Energiebetrag zu dem piezoelektrischen Stellglied 67 zugeführt wird, wodurch ein vorgegebener Hubbetrag der Nadel 68 veranlaßt wird, um sie bei dem Halbhubzustand zu halten.
Bei dieser Abwandlung muß übrigens die Referenzspannung V0 nicht bestimmt werden als eine Ladespannung, wenn die maximale Einspritzmenge erhalten wird, wohingegen die Referenzspannung bestimmt werden kann als eine Ladespannung in Fällen, wobei die Einspritzmenge gleich 0 wird. Während beispielsweise die Ladespannung für eine vorgegebene Periode gehalten wird, wird eine maximale Spannung gemessen bei dem Referenz-common- rail P0, wenn die Einspritzmenge gleich 0 wird, so daß die maximale Spannung als eine Referenzspannung V0' genommen wird.
Das Verhältnis der Referenzspannung V0' zu der Referenzspannung, durch die die Nadel 68 sich zu der Vollhubposition bewegt, d. h. die minimale Spannung, durch die die konstruktive maximale Einspritzmenge erhalten wird bei dem Referenz-common-rail-Druck P ist konstant. Auf ähnliche Weise ist das Verhältnis der Referenzspannung V0' zu der Spannung konstant, durch die die Nadel 68 sich zu dem Halbhub bewegt, so daß die vorgegebene Einspritzmenge erhalten wird. Die Sollspannungen des Vollhubzustands und des Halbhubzustands werden erhalten durch Einrichten von L auf m1L0 und L auf m2L0. Eine Spannung, durch die, während die Ladespannung für eine vorgegebene Periode gehalten wird, eine vorgegebene Einspritzmenge, die kleiner als die maximale Einspritzmenge ist, erhalten wird, wird als die Referenzspannung P0 bestimmt, so daß die Sollspannung beim Halten der Nadel 68 bei dem Vollhub eingerichtet werden kann gemäß dem Verhältnis des Hubbetrags bei dem Vollhubzustand zu dem des Halbhubzustands.
Bei den Einspritzeinrichtungen 1A und 1B werden übrigens der Betriebszustand von jeder Einspritzeinrichtung 1A, 1B während der Messung der Referenzspannung als ein Zustand genommen, selbst wenn das Ventilelement 62 oder die Nadel 68 zu einer Vielzahl an Zuständen genommen werden einschließlich dem Vollhubzustand und dem Halbhubzustand, aber bei der vorliegenden Erfindung kann unter Berücksichtigung der individuellen Referenzen der Einspritzeinrichtungen 1A (1B) die Referenzspannungen erhalten werden gemäß der Vielzahl der Betriebszustände, die unterschiedliche Hubbeträge haben, wie beispielweise der Vollhubzustand und der Halbhubzustand, um in der ECU gespeichert zu werden. Außerdem können Koeffizienten n oder m für jede Einspritzeinrichtung gegeben sein.
Darüberhinaus werden die Referenzspannungen gemessen bezüglich der Vielzahl der Betriebszustände mit unterschiedlichen Stellgliedtemperaturen T oder unterschiedlichen common-rail-Drücken P, so daß der vorgegebene Betriebszustand genommen werden kann als die Vielzahl der vorgegebenen Betriebszustände mit unterschiedlichen Stellgliedtemperaturen T oder unterschiedlichen common-rail- Drücken P. Dabei kann das Steuersystem die Sollspannung einrichten in Übereinstimmung mit den Ist-Betriebszuständen unter Verwendung beispielsweise einer Interpolationskorrektur.
Das Einrichten des Koeffizienten n oder m kann ermöglichen, daß der Hubbetrag des Ventilelements oder der Nadel graduell eingestellt wird zwischen der Vollhubposition und der Position, bei der das Ventilelement oder die Nadel aufsitzen, wodurch auf genaue Weise die Ablaufmenge aus der Einspritzeinrichtung 1A und deren Einspritzrate während der Druckentlastungssteuerung der common-rail gesteuert wird.
Darüberhinaus wird bei diesen Beschreibungen das piezoelektrische Stellglied verwendet als das Stellglied, aber ein Stellglied kann verwendet werden, das in der Lage ist, sich gemäß der darin gehaltenen Energie durch Erregung zu verformen. Beispielsweise kann ein magnetostriktives Stellglied als das Stellglied verwendet werden, dessen ferromagnetisches Material für die Verformung magnetisiert werden kann.
Dabei hängt die Energie, die in dem Stellglied gehalten wird, die den Betrag der Magnetostriktion des magnetostriktiven Stellglieds bestimmt, d. h. dessen Verlängerungsbetrag von der Stromintensität ab, die durch den Elektromagneten des magnetostriktiven Stellglieds fließt, die das magnetische Feld für die Magnetisierung bildet, so daß das Steuersystem zum Steuern des magnetostriktiven Stellglieds den Strom als den Erregungsinhalt des Stellglieds steuert. Selbst wenn das Fließen desselben Stroms durch jedes Stellglied veranlaßt wird, sind die magnetischen Felder, die durch die magnetostriktiven Stellglieder gebildet werden, unterschiedlich voneinander gemäß den individuellen Differenzen der magnetostriktiven Stellglieder und wesentliche Induktanzen der Elektromagnete sind unterschiedlich voneinander. Dies verursacht, daß die Veränderungsbeträge oder die gehaltenen Energien sich unter den hydraulischen Steuerventilen oder Einspritzeinrichtungen ändern.
Dann bei der Verwendung des magnetostriktiven Stellglieds erhält die ECU einen Strom, der erforderlich ist zum Halten der notwendigen Energie darin, daß das magnetostriktive Stellglied das hydraulische Steuerventil oder die Einspritzeinrichtung zu dem vorgegebenen Betriebszustand veranlassen kann, um den erhaltenen Strom zu speichern als den Referenzstrom anstelle der Referenzspannung, wodurch ein Sollstrom anstelle der Sollspannung gemäß dem Referenzstrom eingerichtet wird. Der Sollstrom kann erhalten werden durch Korrigieren des Referenzstroms gemäß den Ist-Betriebsbedingungen einschließlich der Stellgliedtemperatur usw. Selbst wenn die Beziehung zwischen der Energie und dem Strom gemäß der Änderung der Betriebszustände ist es möglich, die geeignete Energie zu dem magnetostriktiven Stellglied zuzuführen in Abhängigkeit von der Änderung.
Diese Erfindung kann angewandt werden auf eine Stellgliedvorrichtung, wobei ein piezoelektrisches Stellglied oder ein magnetostriktives Stellglied eingebaut ist anstelle des hydraulischen Steuerventils oder der Einspritzeinrichtung. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung vorzugsweise auf eine Stellgliedvorrichtung angewandt werden, die komplizierte Mechanismen hat und einen hydraulischen Druck, der zwischengesetzt ist zwischen das Stellglied und ein bewegliches Element der Vorrichtung.
Bei der Stellgliedvorrichtung können die Betriebszustände nicht auf die Stellgliedtemperatur, die Last und den Hubbetrag beschränkt sein und können eingerichtet werden gemäß jeder der Aufgaben, auf die die Stellgliedvorrichtung angewandt wird auf der Grundlage der individuellen Differenzen der Einspritzeinrichtungen, Umweltfaktoren, die die Betriebseigenschaften des Stellglieds beeinflussen, usw.
Während hier beschrieben ist, was momentan als die bevorzugten Ausführungsbeispiele und Abwandlungen der vorliegenden Erfindung betrachtet wird, ist es verständlich, daß verschiedene Abwandlungen, die noch nicht hier beschrieben sind, durchgeführt werden können, und es ist beabsichtigt, daß die beigefügten Ansprüche alle derartigen Abwandlungen abdecken, die in den wahren Kern und Umfang der Erfindung fallen.
Eine Zufuhreinheit führt Energie zu einem Stellglied zu, so daß die zugeführte Energie darin gehalten wird, die eine Versetzung des Stellglieds veranlaßt. Eine Unterbrechungseinheit unterbricht die Zufuhr der Energie, um eine Abgabe der gehaltenen Energie des Stellglieds zu veranlassen, wodurch eine Versetzung des Stellglieds veranlaßt wird. Eine Umwandlungseinheit ist geeignet, um die Versetzung des Stellglieds umzuwandeln in Übereinstimmung mit der gehaltenen Energie in einen hydraulischen Druck, der auf das Ventilelement aufgebracht wird, das Ventilelement bewegt, um den Niederdruckanschluß zu öffnen und den Hochdruckanschluß zu schließen. Diese Umwandlungseinheit wandelt die Versetzung des Stellglieds in Übereinstimmung mit der abgegebenen Energie in einen hydraulischen Druck um, der aufgebracht wird auf das Ventilelement, das Ventilelement bewegt, um den Hochdruckanschluß zu öffnen und den Niederdruckanschluß zu schließen. Energie, die das Stellglied erfordert zum Bewegen des Ventilelements, um den Hochdruckanschluß zu schließen, ist größer als Energie, die das Stellglied erfordert zum Bewegen des Ventilelements, um den Niederdruckanschluß zu öffnen.

Claims (21)

1. Hydraulisches Steuerventil, in das ein Stellglied eingebaut ist, mit:
einem Gehäuse mit einer darin ausgebildeten Steuerkammer,
einem Hochdruckkanal, in dem ein mit hohem Druck beaufschlagter Kraftstoff zugeführt wird,
einem Hochdruckanschluß, der mit der Steuerkammer verbunden ist und dem Hochdruckkanal,
einem Niederdruckkanal und einem Niederdruckanschluß, der mit der Steuerkammer und dem Niederdruckkanal verbunden ist;
einem Ventilelement, das zwischengesetzt ist zwischen dem Hochdruckanschluß und dem Niederdruckanschluß, um dazwischen beweglich zu sein, wobei das Ventilelement durch einen Druck in der Steuerkammer beeinflußt wird;
einer Einrichtung für die Zufuhr von Energie zu dem Stellglied, so daß die zugeführte Energie darin gehalten wird, wodurch eine Versetzung des Stellglieds veranlaßt wird;
einer Einrichtung zum Unterbrechen der Zufuhr der Energie, um eine Abgabe der gehaltenen Energie des Stellglieds zu veranlassen, wodurch eine Versetzung des Stellglieds veranlaßt wird; und
einer Umwandlungseinrichtung, die wirkverbunden ist mit dem Stellglied und dem Ventilelement und geeignet ist zum Umwandeln der Versetzung des Stellglieds in Übereinstimmung mit der gehaltenen Energie in einen hydraulischen Druck, der aufgebracht wird auf das Ventilelement, wodurch das Ventilelement bewegt wird, um den Niederdruckanschluß zu öffnen und den Hochdruckanschluß zu schließen,
wobei die Umwandlungseinrichtung die Versetzung des Stellglieds in Übereinstimmung mit der abgegebenen Energie in einen hydraulischen Druck umwandelt, der auf das Ventilelement aufgebracht wird, wodurch das Ventilelement bewegt wird, um den Hochdruckanschluß zu öffnen und den Niederdruckanschluß zu schließen,
wobei Energie, die das Stellglied erfordert zum Bewegen des Ventilelements, um den Hochdruckanschluß zu schließen, größer ist als Energie, die das Stellglied erfordert zum Bewegen des Ventilelements, um den Niederdruckanschluß zu öffnen.
2. Hydraulisches Steuerventil nach Anspruch 1, wobei die Umwandlungseinrichtung eine hydraulische Kammer aufweist zum Erhöhen und Vermindern des hydraulischen Drucks darin gemäß den Versetzungen des Stellglieds und ein Kolbenelement, das dem hydraulischen Druck in der hydraulischen Kammer ausgesetzt ist, um das Ventilelement zu bewegen, und
wobei der Niederdruckanschluß eine Fläche hat, die ausgedrückt wird als SL (mm2), wobei der Hochdruckanschluß eine Fläche hat, die ausgedrückt wird als SH (mm2), wobei die hydraulische Kammer ein Volumen hat, das ausgedrückt wird als V (mm3), wobei ein Volumenmodul der Betriebshydraulik in der hydraulischen Kammer ausgedrückt wird als γ (kg/mm2), wobei das Kolbenelement eine Fläche hat, auf der der hydraulische Druck aufgenommen wird, und ausgedrückt wird als SA (mm2), wobei ein Hubbetrag des Ventilelements bei der Bewegung von dem Niederdruckanschluß zu dem Hochdruckanschluß ausgedrückt wird als L (mm) und ein Druck in dem Hochdruckkanal ausgedrückt wird als P (kg/mm2), wodurch SH, V, γ, SA, L und P erfüllt sind mit der Beziehung durch die folgende Gleichung:
SH.P.L + ½.(SH.PI/SA)2.V/γ < ½.(SL.P/SA)2.V/γ.
3. Hydraulisches Steuerventil nach Anspruch 1, wobei die Zufuhreinrichtung zu dem Stellglied Energie zuführt, die nicht geringer als die Energie ist, die das Stellglied erfordert zum Bewegen des Ventilelements, um den Niederdruckanschluß zu öffnen, und kleiner als die Energie, die es erfordert zum Bewegen des Ventilelements, um den Hochdruckanschluß zu schließen, so daß die Umwandlungsein­ richtung die Versetzung des Stellglieds in Übereinstimmung mit der zugeführten Energie umwandelt, wodurch das Ventilelement bei einer Halbhubposition angeordnet wird, wobei die Halbhubposition zwischen dem Hochdruckanschluß und dem Niederdruckanschluß positioniert ist.
4. Hydraulisches Steuerventil nach Anspruch 1, wobei das Öffnen des Niederdruckanschlusses und das Schließen des Hochdruckanschlusses eine Abnahme des Drucks in der Steuerkammer veranlassen und das Öffnen des Hochdruckanschlusses und das Schließen des Niederdruckanschlusses eine Erhöhung des Drucks darin veranlassen, und
wobei das Gehäuse im Inneren eine Öffnung bildet, die mit der Steuerkammer verbunden ist und mit einem Sitzabschnitt versehen ist über den eine Einspritzöffnung ausgebildet ist, wobei die Einspritzöffnung mit der Öffnung verbunden ist, wobei es des weiteren folgendes aufweist:
eine Nadel, die in der Öffnung enthalten ist, um beweglich zu sein, um das Aufsitzen der Nadel auf dem Sitzabschnitt zu ermöglichen, wodurch die Einspritzöffnung geschlossen wird,
wobei die Abnahme des Drucks in der Steuerkammer auf die Nadel aufgebracht wird, so daß die Nadel sich entgegengesetzt zu dem Sitzabschnitt zum Öffnen bewegt, wodurch ein Einspritzvorgang des von dem Hochdruckkanal zugeführten Kraftstoffs gestartet wird, und
wobei die Erhöhung des Drucks in der Steuerkammer aufgebracht wird auf die Nadel, so daß die Nadel sich zu dem Sitzabschnitt zum Schließen bewegt, wodurch ein Einspritzvorgang des von dem Hochdruckkanal zugeführten Kraftstoffs unterbrochen wird.
5. Steuersystem zum Steuern einer Vielzahl an Stellgliedvorrichtungen, in denen jeweils ein Stellglied eingebaut ist, wobei das Stellglied verformt wird gemäß einem Energiebetrag, wobei die Energie in dem Stellglied durch die Erregung gehalten wird, wobei das Steuersystem folgendes aufweist:
eine Einrichtung zum Speichern von individuellen Daten darauf, die jeweils einen Zustand der Erregung von jeder der Stellgliedvorrichtungen spezifiziert, wobei der Zustand der Erregung ermöglicht, daß Energie zu jeder der Stellgliedvorrichtungen zugeführt wird, wobei die Energie erforderlich ist zum Überführen jeder der Stellgliedvorrichtungen in einen vorgegebenen Betriebszustand; und
eine Einrichtung zum Einstellen des Erregungszustands jeder der Stellgliedvorrichtungen gemäß jeder der individuell gespeicherten Daten.
6. Steuersystem zum Steuern einer Vielzahl an Stellgliedvorrichtungen nach Anspruch 5, wobei die Einstelleinrichtung betreibbar ist zum Umwandeln der individuellen Daten in Ist-Daten gemäß einer Differenz zwischen einem Ist-Betriebszustand von jeder der Stellglied­ vorrichtungen und einem Referenzbetriebszustand derselben, wobei die Ist-Daten mit dem Ist-Betriebszustand jeder der Stellgliedvorrichtungen übereinstimmen.
7. Steuersystem zum Steuern einer Vielzahl an Stellgliedvorrichtungen nach Anspruch 6, wobei der Ist- Betriebszustand eine Ist-Temperatur von jedem der Stellglieder umfaßt, und wobei der Referenzbetriebszustand eine Referenztemperatur davon umfaßt.
8. Steuersystem zum Steuern einer Vielzahl an Stellgliedvorrichtungen nach Anspruch 6, wobei der Ist- Betriebszustand einen Ist-Lastbetrag umfaßt, der auf das Stellglied aufgebracht wird, und wobei der Referenzbetriebszustand einen darauf aufgebrachten Referenzlastbetrag umfaßt.
9. Steuersystem zum Steuern einer Vielzahl an Stellgliedvorrichtungen nach Anspruch 6, wobei der Ist- Betriebszustand einen Ist-Verlängerungsbetrag des Stellglieds umfaßt, und wobei der Referenzbetriebszustand einen Referenzverlängerungsbetrag davon umfaßt.
10. Steuersystem zum Steuern einer Vielzahl an Stellgliedvorrichtungen nach Anspruch 6, wobei jeder der Referenzbetriebszustände der Stellgliedvorrichtungen ein gemeinsamer Betriebszustand unter den Stellgliedvorrichtungen ist.
11. Steuersystem zum Steuern einer Vielzahl an Stellgliedvorrichtungen nach Anspruch 5, wobei das Stellglied von jeder der Stellgliedvorrichtungen ein piezoelektrisches Stellglied ist, und wobei der Zustand der Erregung eine Ladespannung des piezoelektrischen Stellglieds umfaßt.
12. Steuersystem zum Steuern einer Vielzahl an Stellgliedvorrichtungen nach Anspruch 11, wobei jede der Stellgliedvorrichtungen einen Hochdruckanschluß, einen Niederdruckanschluß und ein Bewegungselement umfaßt, das zwischengesetzt ist zwischen dem Hochdruckanschluß und dem Niederdruckanschluß und verbunden ist mit einer common-rail, wobei jedes der Stellglieder eine Versetzung des Bewegungselements veranlaßt zwischen dem Hochdruckanschluß und dem Niederdruckanschluß,
wobei der Ist-Betriebszustand von jeder der Stellgliedvorrichtungen eine Ist-Temperatur von jedem der Stellglieder umfaßt, einen Ist-Druck in der common-rail und einen Ist-Versetzungsbetrag des Bewegungselements, wobei der Referenzbetriebszustand eine Referenztemperatur des Stellglieds umfaßt, einen Referenzdruck in der common-rail, einen Referenz- Ist-Versetzungsbetrag des Bewegungselements und eine Referenzspannung des Stellglieds, und
wobei die Einstelleinrichtung Differenzwerte berechnet zwischen der Ist-Temperatur und der Referenztemperatur, dem Ist-common-rail-Druck und dem Referenz-common-rail-Druck und dem Ist-Versetzungsbetrag und dem Referenzversetzungsbetrag, um eine Sollspannung zu berechnen, durch die das Stellglied geladen wird gemäß den berechneten Differenzwerten und der Referenzspannung.
13. Steuersystem zum Steuern einer Vielzahl an Stellgliedvorrichtungen nach Anspruch 12, wobei die Referenzspannung und die Referenztemperatur gemessen werden von jeder der Stellgliedvorrichtungen, die bei dem Referenz-common- rail-Druck und dem Referenzversetzungsbetrag betrieben werden, so daß die gemessene Referenzspannung und die Referenztemperatur in der Speichereinrichtung gespeichert werden.
14. Steuersystem zum Steuern einer Vielzahl an Stellgliedvorrichtungen nach Anspruch 13, wobei die Referenzversetzung einem Versetzungsbetrag des Bewegungselements entspricht, wenn es zu einer Vollhubposition bewegt wird, so daß das Bewegungselement bei dem Hochdruckanschluß aufsitzt.
15. Steuersystem zum Steuern einer Vielzahl an Stellgliedvorrichtungen nach Anspruch 13, wobei die Referenzversetzung einem Versetzungsbetrag des Bewegungselements entspricht, wenn es zu einer Halbhubposition bewegt wird, so daß das Bewegungselement sich zwischen dem Hochdruckanschluß und dem Niederdruckanschluß befindet.
16. Steuersystem zum Steuern einer Vielzahl an Stellgliedvorrichtungen nach Anspruch 5, wobei das Stellglied von jeder der Stellgliedvorrichtungen ein magnetostriktives Stellglied ist, und wobei der Zustand der Erregung einen Strom umfaßt zum Veranlassen, daß das Stellglied ein magnetisches Feld erzeugt.
17. Steuersystem zum Steuern einer Vielzahl an Stellgliedvorrichtungen nach Anspruch 5, wobei jede der Stellgliedvorrichtungen eine Einspritzeinrichtung mit einem Ventilelement oder einer Nadel für die Hubsteuerung ist, wobei die Einspritzeinrichtung so konfiguriert ist, daß das Stellglied eine Versetzung des Ventilelements oder der Nadel veranlaßt.
18. Steuersystem zum Steuern einer Vielzahl an Stellgliedvorrichtungen nach Anspruch 5, wobei jede der Stellgliedvorrichtungen mit einer common-rail verbunden ist, und wobei das Stellglied von jeder der Stellgliedvorrichtungen einem Kraftstoffdruck ausgesetzt ist, der von der common-rail zugeführt wird, und
wobei die Einstelleinrichtung betreibbar ist zum Korrigieren des Zustands der Erregung von jeder der Stellglied­ vorrichtungen gemäß einer Differenz zwischen einem Ist- Kraftstoffdruck und einem Kraftstoffdruck bei einem Referenzbetriebszustand.
19. Steuersystem zum Steuern einer Vielzahl an Stellgliedvorrichtungen nach Anspruch 5, das des weiteren eine Vielzahl an Speichermedien aufweist, die jeweils für die Stellglieder vorgesehen sind, wobei jedes der Speichermedien Informationen speichert in Übereinstimmung mit jeder der individuellen Daten, und eine Einrichtung zum Übertragen der Information jeder der Speichermedien zu der Speichereinrichtung.
20. Steuersystem zum Steuern einer Vielzahl an Stellgliedvorrichtungen nach Anspruch 19, wobei die Einstelleinrichtung zu einem nichtflüchtigen Speicher konfiguriert ist, wobei jedes Speichermedium konfiguriert ist zu einem Codemuster, wobei das Codemuster an dem entsprechenden Stellglied oder der Stellgliedvorrichtung ausgebildet ist und optisch gelesen werden kann, wobei jedes der Codemuster jede der individuellen Daten umfaßt, und
wobei die Übertragungseinrichtung eine optische Abtasteinrichtung aufweist zum Lesen jeder der individuellen Daten von jedem der Codemuster, um jede der individuellen Daten in die Speichereinrichtung zu schreiben.
21. Verfahren zum Steuern einer Vielzahl an Stellgliedvorrichtungen, wobei ein Stellglied in diese eingebaut ist, wobei das Stellglied verformt wird gemäß einem Energiebetrag, wobei die Energie in dem Stellglied gehalten wird durch Erregung, wobei das Steuersystem des Verfahrens folgendes aufweist:
Speichern auf einem Speicher von individuellen Daten, die jeweils einen Zustand der Erregung von jeder der Stellgliedvorrichtungen spezifizieren, wobei der Zustand der Erregung eine Zufuhr von Energie zu jeder der Stellgliedvorrichtungen ermöglicht, wobei die Energie erforderlich ist zum Veranlassen, daß jede der Stellgliedvorrichtungen in einen vorgegebenen Betriebszustand kommt; und
Einrichten des Zustands der Erregung jeder der Stellgliedvorrichtungen gemäß jeder der gespeicherten individuellen Daten.
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