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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzsystem
zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor.
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Ein
herkömmliches Kraftstoffeinspritzsystem steuert einen Ventilöffnungsvorgang/Ventilschließvorgang
einer Düse durch die Anwendung eines piezoelektrischen
Stapels, der sich auf Grund einer Aufladung/Entladung einer elektrischen
Last ausdehnt/zusammenzieht (siehe beispielsweise die Patentdruckschrift
JB-A-S58-152 161).
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Jedoch
variiert bei dem herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsystem
eine Beziehung zwischen einer an dem piezoelektrischen Stapel angelegten Aufladespannung
(nachstehend ist diese als eine piezoelektrische Spannung bezeichnet)
und einem Ausdehnungsbetrag/Zusammenziehbetrag (Kontraktionsbetrag)
des piezoelektrischen Stapels zwischen einzelnen piezoelektrischen
Stapeln und ändert sich auf Grund einer Alterungsverschlechterung.
Aus diesem Grund weicht die Einspritzstartzeit von einer Solleinspritzstartzeit
auf Grund der Schwankung zwischen den einzelnen piezoelektrischen
Stapeln, oder die Einspritzstartsteuerung wird sich mit der Zeit
auf Grund der Alterungsverschlechterung ändern, was eine
genaue Steuerung der Einspritzstartzeit und einer Einspritzmenge
ausschließt.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine genaue Steuerung
der Einspritzstartzeit und einer Einspritzmenge unabhängig
von einer Schwankung von Eigenschaften eines piezoelektrischen Stapels
zwischen einzelnen piezoelektrischen Stapeln oder einer Alterungsverschlechterung
zu ermöglichen.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Kraftstoffeinspritzsystem
eine Einspritzeinrichtung auf, in der ein Steuerventil eine Verbindung
zwischen einer Ventilkammer und einem Hochdruckkraftstoffkanal unterbricht,
um eine Düse zu öffnen, wenn ein piezoelektrischer
Stapel aufgeladen wird. Das System hat einen Lastsensor zum Erfassen
einer Last, die durch den piezoelektrischen Stapel erzeugt wird,
eine Antriebsschaltung zum Liefern eines elektrischen Aufladestroms
zu dem piezoelektrischen Stapel, eine Steuereinheit zum Ausgeben
eines Antriebssignals zu der Antriebsschaltung zum Steuern des Betriebs
der Antriebsschaltung, eine Ansprechzeitausgabeeinrichtung zum Berechnen
einer Steuerventilansprechzeit seit dem Start des Aufladens des
piezoelektrischen Stapels bis zu dem Zeitpunkt, bei dem die Last
des piezoelektrischen Stapels einen Grenzwert erreicht, und eine
Ansprechzeitkorrigiereinrichtung zum Korrigieren des Antriebssignals
derart, dass die Steuerventilansprechzeit mit einer Sollsteuerventilansprechzeit übereinstimmt.
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In
einem Zeitintervall ab dem Beginn des Aufladens des piezoelektrischen
Stapels bis zu dem Beginn des Einspritzens wird ein Zeitintervall
ab dem Beginn des Aufladens des piezoelektrischen Stapels bis zu
dem Zeitpunkt, bei dem das Ventilelement die Verbindung zwischen
der Ventilkammer und dem Hochdruckkraftstoffkanal unterbricht, durch
die Eigenschaften des piezoelektrischen Stapels beeinflusst, jedoch
wird ein Zeitintervall ab dem Zeitpunkt, bei dem das Ventilelement
die Verbindung zwischen der Ventilkammer und dem Hochdruckkraftstoffkanal unterbricht,
bis zu dem Beginn des Einspritzens nicht durch die Eigenschaften
des piezoelektrischen Stapels beeinflusst.
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Gemäß diesem
Aspekt bestimmt das System, dass das Steuerventil die Verbindung
zwischen der Ventilkammer und dem Hochdruckkraftstoffkanal unterbricht
und eine Steuerventilansprechzeit berechnet, wenn die Last des piezoelektrischen
Stapels den Grenzwert erreicht. Demgemäß kann
die Steuerventilansprechzeit mit der Sollsteuerventilansprechzeit
in Übereinstimmung gebracht werden und zwar unabhängig
von einer Schwankung der Eigenschaften des piezoelektrischen Stapels
zwischen den einzelnen piezoelektrischen Stapeln oder einer Alterungsverschlechterung.
Als ein Ergebnis kann die Einspritzstartzeit und die Einspritzmenge
mit einer hohen Genauigkeit unabhängig von der Schwankung der
Eigenschaften des piezoelektrischen Stapels zwischen den einzelnen
piezoelektrischen Stapeln oder der Alterungsverschlechterung gesteuert
werden.
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Bei
dem vorstehend dargelegten Aufbau kann das Antriebssignal korrigiert
werden, um die Aufladegeschwindigkeit des piezoelektrischen Stapels
zu ändern. Somit kann die Steuerventilansprechzeit mit
Leichtigkeit reguliert werden.
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In
einem Zustand, bei dem das Steuerventil mit der Sitzfläche
der Hochdruckseite in Kontakt steht, wird das Steuerventil in einer
Richtung, in der es sich von der Sitzfläche der Hochdruckseite
trennt, durch den in einem Hochdruckkraftstoffkanal herrschenden
Kraftstoffdruck vorgespannt. Daher muss, um mit Sicherheit die Verbindung
zwischen der Ventilkammer und dem Hochdruckkraftstoffkanal zu unterbrechen,
das Steuerventil gegen die Sitzfläche der Hochdruckseite
durch eine größere Kraft gedrückt werden,
wenn der Kraftstoffdruck zunimmt.
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Daher
kann bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau der Grenzwert erhöht
werden, wenn der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckkraftstoffkanal
zunimmt. Somit kann der Zeitpunkt, bei dem das Steuerventil im Wesentlichen
die Verbindung zwischen der Ventilkammer und dem Hochdruckstoffkanal
unterbricht, genau erfasst werden, und schließlich kann die
Steuerventilansprechzeit mit einer hohen Genauigkeit berechnet werden.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann bestimmt werden, dass ein
anormaler Zustand bewirkt wird, wenn das zu einem zweiten Zeitpunkt gleich
wie oder größer als eine Last bei einem ersten Zeitpunkt
ist. Die Last bei einem ersten Zeitpunkt ist eine Last des piezoelektrischen
Stapels, die mit dem Lastsensor dann erfasst wird, wenn eine bestimmte Zeitspanne
nach einer Aufladestartzeit verstrichen ist. Die Last bei dem zweiten
Zeitpunkt ist eine Last des piezoelektrischen Stapels, die mit dem Lastsensor
dann erfasst wird, wenn eine andere bestimmte Zeitspanne nach dem
Ablauf der bestimmten Zeitspanne verstrichen ist.
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Die
Last bei dem ersten Zeitpunkt entspricht der Last des piezoelektrischen
Stapels in der Nähe des Zeitpunktes, bei dem das Steuerventil
sich von der Sitzfläche der Niedrigdruckseite trennt, und
die Last bei dem zweiten Zeitpunkt entspricht der Last des piezoelektrischen
Stapels unmittelbar vor dem Zeitpunkt, bei dem das Steuerventil
mit der Sitzfläche der Hochdruckseite in Kontakt gelangt.
Daher kann ein fehlerhafter Betrieb des Steuerventils, der durch eine
Anormalität oder dergleichen in dem piezoelektrischen Stapel
bewirkt wird, erfasst werden.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann bestimmt werden, dass eine
Anormalität bewirkt wird, wenn die Steuerventilansprechzeit
außerhalb eines zulässigen Zeitbereiches ist.
Somit kann der fehlerhafte Betrieb des Steuerventils, der durch eine
Anormalität oder dergleichen in dem piezoelektrischen Stapel
bewirkt wird, erfasst werden.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann das Antriebssignal derart
korrigiert werden, dass eine Nachaufladelast in einen zulässigen
Lastbereich fällt. Die Nachaufladelast ist eine Last des
piezoelektrischen Stapels, die durch den Lastsensor erfasst wird,
nachdem das Aufladen des piezoelektrischen Stapels vollendet ist.
In diesem Fall kann ein fehlerhaftes Abdichten, das dann bewirkt
werden kann, wenn eine Last zum Drücken des Steuerventils gegen
die Sitzfläche der Hochdruckseite unzureichend ist, verhindert
werden und ein Verschleiß des Steuerventils oder der Hochdruckseitensitzfläche (der
Sitzfläche der Hochdruckseite), die durch eine übermäßige Last
zum Drücken des Steuerventils bewirkt werden können,
können verhindert oder unterdrückt werden.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann das Antriebssignal korrigiert
werden, um einen Aufladeenergiebetrag (Energiemenge) des piezoelektrischen
Stapels zu ändern. Somit kann die Nachaufladelast mit Leichtigkeit
reguliert werden.
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Darüber
hinaus kann bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau bestimmt werden,
dass ein anormaler Zustand bewirkt wird, wenn ein Korrekturwert
der Aufladeenergiemenge des piezoelektrischen Stapels außerhalb
eines zulässigen Bereiches ist. Somit kann eine Anormalität
oder dergleichen in dem piezoelektrischen Stapel erfasst werden.
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Die
Merkmale und Vorteile eines Ausführungsbeispiels und auch
die Betriebsverfahren und die Funktion der zugehörigen
Teile gehen aus der nachstehend dargelegten Beschreibung, den beigefügten
Ansprüchen und den Zeichnungen hervor, die sämtlich
miteinander einen Teil der vorliegenden Anmeldung bilden.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
eine vergrößerte Schnittansicht von einem Abschnitt
A aus 1.
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Lastsensors und eines piezoelektrischen
Stapels gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
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4 zeigt
ein Flussdiagramm eines Steuerablaufs, der durch eine ECU gemäß diesem
Ausführungsbeispiel ausgeführt wird.
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5 zeigt
ein Zeitablaufdiagramm eines Betriebsbeispiels des Steuerprozesses
von 4.
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6 zeigt
ein charakteristisches Diagramm einer Beziehung zwischen einem Common-Rail-Druck
und einem Grenzwert gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
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7 zeigt
ein charakteristisches Diagramm einer Beziehung zwischen einer Steuerventilansprechzeit
und einer Aufladegeschwindigkeit gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel.
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8 zeigt
ein charakteristisches Diagramm einer Beziehung zwischen einem Lastfehler
und einem Aufladeenergiekorrekturwert gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel.
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Nachstehend
ist ein Kraftstoffeinspritzsystem gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme
auf die 1 bis 3 beschrieben. 1 zeigt
eine schematische Aufbauansicht des Kraftstoffeinspritzsystems in einer
Querschnittsansicht eines allgemeinen Aufbaus einer Einspritzeinrichtung
gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. 2 zeigt
eine vergrößerte Schnittansicht von einem Abschnitt
A aus 1. 3 zeigt eine perspektivische
Ansicht eines Lastsensors und eines piezoelektrischen Stapels aus 1.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem des vorliegenden Ausführungsbeispiels
hat eine Einspritzeinrichtung 1 (ein Kraftstoffeinspritzventil),
die an einem Zylinderkopf eines Mehrzylinderverbrennungsmotors (genauer
gesagt ein Dieselmotor, wobei dies nicht gezeigt ist) montiert ist
und die unter hohem Druck stehenden Kraftstoff, der in einem (nicht
dargestellten) Druckspeicher gespeichert wird, in einen Zylinder
des Verbrennungsmotors einspritzt.
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Wie
dies in den 1 bis 3 dargestellt ist,
weist ein Körper 1a der Einspritzeinrichtung 1 einen
Kraftstoffeinlassabschnitt 11, durch den der unter hohem
Druck stehende Kraftstoff von dem Druckspeicher eingeleitet wird,
und einen Kraftstoffauslassabschnitt 12 auf, durch den
der in der Einspritzeinrichtung 1 befindliche Kraftstoff
dazu gebracht wird, dass er zu einem Kraftstofftank 100 hinaus
strömt.
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Eine
Düse 2 zum Einspritzen des Kraftstoffs während
einer Ventilöffnungsperiode ist an einer axialen Endseite
des Körpers 1a angeordnet. Die Düse 2 hat
eine Nadel 21, die durch den Körper 1a gleitfähig
gehalten wird, eine Düsenfeder 22 zum Vorspannen
der Nadel 21 in einer Ventilschließrichtung, und einen
Düsenzylinder 23, in dem ein Kolbenabschnitt 21a der
Nadel 21 eingeführt ist.
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Ein
Einspritzloch 24, das mit dem Kraftstoffeinlassabschnitt 11 über
einen Hochdruckkraftstoffkanal 13 in Verbindung steht,
ist in einem axialen Ende des Körpers 1a ausgebildet,
und der unter hohem Druck stehende Kraftstoff wird aus dem Einspritzloch 24 in
den Zylinder des Verbrennungsmotors eingespritzt. Ein abgeschrägter
Ventilsitz 25 ist stromaufwärtig des Einspritzlochs 24 ausgebildet
und ein Sitzabschnitt 21b, der an der Nadel 21 ausgebildet
ist, wird auf den Ventilsitz 25 gesetzt und von diesem
getrennt, wodurch das Einspritzloch 24 geschlossen und
geöffnet wird.
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Der
Kolbenabschnitt 21a ist in den Düsenzylinder 23 gleitfähig
und fluiddicht eingeführt, und der Kolbenabschnitt 21a und
der Düsenzylinder 23 definieren eine Steuerkammer 26,
deren interner Kraftstoffdruck zwischen einem hohen Druck und einem niedrigen
Druck geschaltet wird. Die Nadel 21 wird in einer Ventilschließrichtung
durch den Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 26 vorgespannt
und wird in einer Ventilöffnungsrichtung durch den unter
hohem Druck stehenden Kraftstoff, der von dem Kraftstoffeinlassabschnitt 11 zu
dem Einspritzloch 24 über den Hochdruckkraftstoffkanal 13 eingeleitet
wird, vorgespannt.
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Eine
Ventilkammer 14, in der ein Steuerventil 3 untergebracht
ist, das den Druck in der Steuerkammer 26 steuert, ist
an einem axial mittleren Abschnitt des Körpers 1a ausgebildet.
Die Steuerkammer 26 steht ständig mit der Ventilkammer 14 über
einen Verbindungskanal 15 in Verbindung. Die Steuerkammer 26 steht
lediglich mit der Ventilkammer 14 in Verbindung. Eine gewöhnliche
Blende 50 ist in dem Verbindungskanal 15 vorgesehen.
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Die
Ventilkammer 14 steht mit einem Hochdruckverbindungskanal 13a in
Verbindung, der von dem Hochdruckkraftstoffkanal 13 abzweigt.
Die Ventilkammer 14 steht mit dem Kraftstoffauslassabschnitt 12 über
einen Niedrigdruckkraftstoffkanal 16 in Verbindung. Eine
Ausgangsblende 60 ist in dem Niedrigdruckkraftstoffkanal 16 vorgesehen.
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Das
Steuerventil 3 hat ein Ventilelement 31 und eine
Ventilfeder 32. Das Ventilelement 31 wird auf
eine Niedrigdruckseitensitzfläche 33 (eine Sitzfläche
der Niedrigdruckseite) gesetzt und von dieser getrennt, um die Verbindung
zwischen der Ventilkammer 14 und dem Niedrigdruckkraftstoffkanal 16 zu unterbrechen/vorzusehen.
Das Steuerventil 3 wird auf eine Hochdruckseitensitzfläche 34 (eine
Sitzfläche der Hochdruckseite) gesetzt und von dieser getrennt,
um die Verbindung zwischen der Ventilkammer 14 und dem
Hochdruckkraftstoffkanal 13a zu unterbrechen/vorzusehen.
Die Ventilfeder 32 spannt das Ventilelement 31 in
einer Richtung vor, in der die Verbindung zwischen der Ventilkammer 14 und
dem Hochdruckverbindungskanal 13a vorgesehen wird und in
der die Verbindung zwischen der Ventilkammer 14 und dem
Niedrigdruckkraftstoffkanal 16 unterbrochen wird.
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Eine
Aktuatorkammer 17 zum Unterbringen eines Aktuators (Stellglied) 4,
der das Steuerventil 3 antreibt, ist an der anderen axialen
Endseite des Körpers 1a ausgebildet. Die Aktuatorkammer 17 steht mit
dem Niedrigdruckkraftstoffkanal 16 über einen Niedrigdruckverbindungskanal 16a in
Verbindung.
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Der
Aktuator 4 weist einen piezoelektrischen Stapel 41 und
einen Übertragungsabschnitt auf. Der piezoelektrische Stapel 41 ist
aus einer Vielzahl an Lagen von piezoelektrischen Elementen gestaltet, die
sich auf Grund einer durch eine elektrische Last bewirkten Aufladung/Entladung
ausdehnen/zusammenziehen. Der Übertragungsabschnitt überträgt
einen Versatz auf Grund des Ausdehnens oder Zusammenziehens des
piezoelektrischen Stapels 41 zu dem Ventilelement 31 des
Steuerventils 3.
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Der Übertragungsabschnitt
ist wie folgt aufgebaut. Ein erster Kolben 43 und ein zweiter
Kolben 44 sind in einen Aktuatorzylinder 42 gleitfähig
und fluiddicht eingeführt. Eine Flüssigkeitskammer 45,
die mit dem Kraftstoff gefüllt ist, ist zwischen dem ersten Kolben 43 und
dem zweiten Kolben 44 ausgebildet.
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Der
erste Kolben 43 wird zu dem piezoelektrischen Stapel 41 hin
durch eine erste Feder 46 vorgespannt und wird durch den
piezoelektrischen Stapel 41 direkt angetrieben. Wenn sich
der piezoelektrische Stapel 41 ausdehnt, wird der Druck
in der Flüssigkeitskammer 45 durch den ersten
Kolben 43 erhöht.
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Der
zweite Kolben 44 wird durch eine zweite Feder 47 zu
dem Ventilelement 31 des Steuerventils 3 hin vorgespannt
und wird durch den Druck der Flüssigkeitskammer 45 bewegt,
um das Ventilelement 31 anzutreiben. Wenn der piezoelektrische
Stapel 41 sich ausdehnt, wird der zweite Kolben 44 durch
den erhöhten Druck der Flüssigkeitskammer 45 bewegt, um
das Ventilelement 31 zu einer Position anzutreiben, an
der die Verbindung zwischen der Ventilkammer 14 und dem
Hochdruckverbindungskanal 13a unterbrochen wird und die
Verbindung zwischen der Ventilkammer 14 und dem Niedrigdruckkraftstoffkanal 16 bewirkt
wird. Wenn der piezoelektrische Stapel 41 sich zusammenzieht,
das heißt wenn der Druck der Flüssigkeitskammer 45 gering
ist, wird der zweite Kolben 44 durch die Ventilfeder 32 des
Steuerventils 3 zu dem ersten Kolben 43 hin entgegen
der zweiten Feder 47 zurück gedrückt.
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Ein
Lastsensor 7 zum Erfassen einer Last, die durch den piezoelektrischen
Stapel 41 erzeugt wird, ist benachbart zu dem piezoelektrischen
Stapel 41 an einer Seite angeordnet, die zu dem Übertragungsabschnitt
des piezoelektrischen Stapels 41 entgegengesetzt ist. Der
Lastsensor 7 besteht aus einer Vielzahl an piezoelektrischen
Elementen und erfasst die Last durch die Anwendung des piezoelektrischen
Effekts der piezoelektrischen Elemente.
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Ein
Gegendruckelement 120 zum Steuern des Drucks an der Seite
des Niedrigdruckkraftstoffkanals 16 ist in einem Rücklaufkanal 110 angeordnet, der
den Kraftstofftank 100 und den Kraftstoffauslassabschnitt 12 verbindet.
Der Druck des in dem Druckspeicher untergebrachten Hochdruckkraftstoffs
beträgt 100 MPa oder mehr, wohingegen das Gegendruckventil 120 den
Druck der Seite des Niedrigdruckkraftstoffkanals 16 auf
ungefähr 1 MPa steuert.
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Der
piezoelektrische Stapel 41 wird mit einer elektrischen
Aufladestromstärke über eine Antriebsschaltung 130 beliefert.
Die Antriebsschaltung 130 wird durch eine elektronische
Steuereinheit 140 (die nachstehend als ECU bezeichnet ist)
gesteuert.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der piezoelektrische
Stapel
41 in einem Mehrschaltmodus (nachstehend ist dieser
als ein MS-Modus bezeichnet) angetrieben. Das heißt, die
Antriebsschaltung
130 hat ein (nicht dargestelltes) Schaltelement
in einem Pfad für ein Passieren des elektrischen Stroms
von einer Gleichstromenergiequelle (die nicht gezeigt ist) zu dem
piezoelektrischen Stapel
41 über einen (nicht
gezeigten) sogenannten Induktor (Induktorspule). Das Schaltelement
kann die Gleichstromenergiequelle direkt abtrennen. Der MS-Modus
schaltet das Schaltelement mehrmals auf der Grundlage eines Aufladesteuersignals
ein/aus, das von der ECU
140 ausgegeben wird, um den piezoelektrischen
Stapel
41 mehrere Male aufzuladen. Während das
Schaltelement eingeschaltet ist, strömt eine allmählich
zunehmende Aufladestromstärke durch den piezoelektrischen
Stapel
41. Wenn das Schaltelement ausgeschaltet ist, strömt
eine allmählich abnehmende Aufladestromstärke
durch den piezoelektrischen Stapel
41 auf Grund eines Schwungradeffekts.
Somit wird, während die Aufladestromstärke durch
den piezoelektrischen Stapel
41 in dieser Weise fließt,
die piezoelektrische Spannung so gehalten, dass sie zunimmt. Ein
detailliertes Antriebsverfahren und ein detaillierter Schaltungsaufbau
in Bezug auf den MS-Modus sind beispielsweise aus der Druckschrift
JP-A-2001-53 348 gut
bekannt.
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Die
elektrische Ladung Q und das elektrische Spannungssignal V von dem
Lastsensor 7 werden zu der ECU 140 über
die Antriebsschaltung 130 eingegeben. Die ECU 140 ist
aus einer MPU 1401, einem AD-Wandler 1402, einem
DSP 1403 und dergleichen aufgebaut. Die ECU 140 berechnet
die Last, die durch den piezoelektrischen Stapel 41 erzeugt wird,
durch einen in Hochgeschwindigkeit ablaufenden A/D-Umwandlungsprozess
der eingegebenen elektrischen Ladung Q und des Spannungssignals
V.
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Die
ECU 140 weist einen ROM, einen EEPROM und einen RAM (nicht
gezeigt) auf. Die MPU 1401 führt einen Berechnungsprozess
gemäß einem Programm aus, das in dem ROM gespeichert
ist. Die ECU 140 empfängt Signale von verschiedenen
(nicht dargestellten) Sensoren zum Erfassen einer Einlassluftmenge,
einem Niederdrückbetrag eines Gaspedals, einer Drehzahl
des Verbrennungsmotors, eines Kraftstoffdrucks in dem Druckspeicher
und dergleichen.
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Nachstehend
ist der Betrieb des vorstehend erwähnten Kraftstoffeinspritzsystems
beschrieben. Der piezoelektrische Stapel 41 dehnt sich
aus und treibt den ersten Kolben 43 an, wenn der Aufladestrom
zu dem piezoelektrischen Stapel 41 über die Antriebsschaltung 130 geliefert
wird und die piezoelektrische Spannung zunimmt. Somit wird der Druck in
der Flüssigkeitskammer 45 durch den ersten Kolben 43 erhöht.
Der zweite Kolben 44 wird zu dem Ventilelement 31 des
Steuerventils 3 hin durch den erhöhten Druck in
der Flüssigkeitskammer 45 angetrieben.
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Wenn
das Ventilelement 31 durch den zweiten Kolben 44 angetrieben
wird, gelangt das Ventilelement 31 mit der Hochdruckseitensitzfläche 34 (Sitzfläche
der Hochdruckseite) in Kontakt, um die Verbindung zwischen der Ventilkammer 14 und
dem Hochdruckverbindungskanal 13a zu unterbrechen, und das
Ventilelement 31 trennt sich von der Niedrigdruckseitensitzfläche 33 (Sitzfläche
der Niedrigdruckseite), um die Verbindung zwischen der Ventilkammer 14 und
dem Niedrigdruckkraftstoffkanal 16 zu bewirken. Demgemäß kehrt
der in der Steuerkammer 26 befindliche Kraftstoff zu dem
Kraftstofftank 100 über die gewöhnliche
Blende 50, den Verbindungskanal 15, die Ventilkammer 14,
die Ausgangsblende 60 und den Niedrigdruckkraftstoffkanal 16 zurück.
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Somit
nimmt der Druck in der Steuerkammer 26 ab und die Kraft,
die die Nadel 21 in der Ventilschließrichtung
vorspannt, nimmt ab. Demgemäß bewegt sich die
Nadel 21 in der Ventilöffnungsrichtung und folglich
wird der Sitzabschnitt 21b von dem Ventilsitz 25 getrennt,
um das Einspritzloch 24 zu öffnen. Somit wird
der Kraftstoff in den Zylinder des Verbrennungsmotors aus dem Einspritzloch 24 eingespritzt.
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Wenn
die elektrische Ladung von dem piezoelektrischen Stapel 41 entladen
wird und folglich die piezoelektrische Spannung abnimmt, zieht sich
der piezoelektrische Stapel 41 zusammen, und folglich kehrt
der erste Kolben 43 zu der Seite des piezoelektrischen
Stapels 41 durch die erste Feder 46 zurück. Darüber
hinaus kehren das Ventilelement 31 und der zweite Kolben 44 zu
der Seite des ersten Kolbens 43 durch die Ventilfeder 32 zurück.
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Somit
trennt sich das Ventilelement 31 von der Sitzfläche 34 der
Hochdruckseite, um die Verbindung zwischen der Ventilkammer 14 und
dem Hochdruckverbindungskanal 13a vorzusehen, und das Ventilelement 31 gelangt
mit der Sitzfläche 33 der Niedrigdruckseite in
Kontakt, um die Verbindung zwischen der Ventilkammer 14 und
dem Niedrigdruckkraftstoffkanal 16 zu unterbrechen. Demgemäß wird der
unter hohem Druck stehende Kraftstoff aus dem Druckspeicher in die
Steuerkammer 26 über den Hochdruckkraftstoffkanal 13,
den Hochdruckverbindungskanal 13a, die Ventilkammer 14,
den Verbindungskanal 16 und die gewöhnliche Blende 50 eingeleitet.
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Somit
nimmt der Druck in der Steuerkammer 26 zu und die Kraft
zum Vorspannen der Nadel 21 in der Ventilschließrichtung
nimmt zu. Demgemäß bewegt sich die Nadel 21 in
der Ventilschließrichtung und der Sitzabschnitt 21b wird
auf den Ventilsitz 25 gesetzt, um das Einspritzloch 24 zu
schließen. Somit endet das Kraftstoffeinspritzen.
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Nachstehend
ist die Steuerung in dem Fall des Antriebs des piezoelektrischen
Stapels 41 des vorstehend erwähnten Kraftstoffeinspritzsystems
detailliert unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben. 4 zeigt
ein Flussdiagramm eines Steuerprozesses, der durch die ECU 140 ausgeführt wird. 5 zeigt
ein Zeitablaufdiagramm eines Betriebsbeispiels zu dem Zeitpunkt,
bei dem der in 4 gezeigte Steuerprozess ausgeführt
wird. Der in 4 gezeigte Prozess wird gestartet,
wenn ein Einspritzermöglichungssignal Si zum Ermöglichen (Gestatten),
dass die Einspritzeinrichtung 1 den Kraftstoff einspritzt,
eingeschaltet ist. Wie dies in 4 dargestellt
ist, wird, wenn das Einspritzermöglichungssignal Si eingeschaltet
ist, bei einem Schritt S100 ein Aufladesteuersignal Sc (das heißt
ein Antriebssignal) zum Steuern des Betriebs der Antriebsschaltung 130 zu
der Antriebsschaltung 130 ausgegeben. Während
das Aufladesteuersignal Sc anliegt, wird das vorstehend erwähnte
Schaltelement eingeschaltet und eine allmählich zunehmende
Aufladestromstärke I (Aufladestrom) fließt durch
den piezoelektrischen Stapel 41. Wenn das Aufladesteuersignal Sc
ausgeschaltet wird, wird das Schaltelement ausgeschaltet und ein
allmählich abnehmender Aufladestrom I fließt durch
den piezoelektrischen Stapel 41 auf Grund des Schwungradeffekts,
wodurch die piezoelektrische Spannung Vp weiterhin zunimmt.
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Bei
dem nächsten Schritt S101 werden die Belastungen (Lasten),
die durch den piezoelektrischen Stapel 41 zu einem ersten
Zeitpunkt Ta und einem zweiten Zeitpunkt Tb gemäß 5 erzeugt
werden, durch den Lastsensor 7 erfasst. Nachstehend ist die
durch den piezoelektrischen Stapel 41 erzeugte Last als
eine piezoelektrische Last F bezeichnet. Der in 5 gezeigte
Zeitpunkt T0 ist ein Zeitpunkt, bei dem die Lieferung des Aufladestroms
I zu dem piezoelektrischen Stapel 41 von der Antriebsschaltung 130 gestartet
wird, und nachstehend ist dieser als Aufladestartzeitpunkt T0 bezeichnet.
Der erste Zeitpunkt Ta ist der Zeitpunkt, bei dem eine bestimmte
Zeitspanne nach dem Aufladestartzeitpunkt T0 verstrichen ist, und
sie ist zuvor nahe zu dem Zeitpunkt eingestellt worden, bei dem
das Ventilelement 31 sich von der Sitzfläche 33 der
Niedrigdruckseite trennt. Der erste Zeitpunkt Ta wird in dem ROM
der ECU 140 gespeichert. Die bei dem ersten Zeitpunkt Ta
erfasste piezoelektrische Last Fa ist nachstehend als eine Last
Fa bei einem ersten Zeitpunkt bezeichnet. Mit POV in ist 5 die
Position des Ventilelements 31 bezeichnet. Eine durchgehende
Linie L in 5 zeigt den Zustand, bei dem
das Ventilelement 31 mit der Sitzfläche 33 der
Niedrigdruckseite in Kontakt steht.
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Der
zweite Zeitpunkt Tb ist der Zeitpunkt, bei dem eine bestimmte Zeitspanne
nach dem ersten Zeitpunkt Ta weiter verstrichen ist, und er wird
zuvor auf einen Zeitpunkt unmittelbar vor dem Zeitpunkt eingestellt,
bei dem das Ventilelement 31 mit der Sitzfläche 34 der
Hochdruckseite in Kontakt gelangt. Der zweite Zeitpunkt Tb wird
in dem ROM der ECU 140 gespeichert. Die piezoelektrische
Last Fb, die bei dem zweiten Zeitpunkt Tb erfasst wird, ist nachstehend
als die Last Fb bei dem zweiten Zeitpunkt bezeichnet. Eine durchgehende
Linie H in 5 zeigt den Übergang
des Ventilelements 31 für einen Kontakt mit der
Sitzfläche 34 der Hochdruckseite.
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Bei
dem folgenden Schritt S102 (die erste Anormalitätsbestimmungseinrichtung)
wird die Last Fa des ersten Zeitpunkts mit der Last Fb des zweiten Zeitpunkts
verglichen, um zu bestimmen, ob das Ventilelement 31 von
der Sitzfläche 33 der Niedrigdruckseite getrennt
ist oder nicht. In dem Zustand, bei dem das Ventilelement 31 mit
der Sitzfläche 33 der Niedrigdruckseite in Kontakt
steht, wird das Ventilelement 31 zu der Seite der Sitzfläche 33 der
Niedrigdruckseite durch die Druckdifferenz zwischen der Ventilkammer 14 und
dem Niedrigdruckkraftstoffkanal 16 hin vorgespannt. In
dem Zustand, bei dem das Ventilelement 31 mit weder der
Sitzfläche 33 der Niedrigdruckseite noch der Sitzfläche 34 der
Hochdruckseite in Kontakt steht, wird die Kraft zum Vorspannen des
Ventilelements 31 zu der Seite der Sitzfläche 33 der
Niedrigdruckseite nicht durch die Druckdifferenz erzeugt. Daher
wird, wenn Fa größer Fb ist (wenn das Bestimmungsergebnis
bei dem Schritt S102 JA lautet), bestimmt, dass das Ventilelement 31 normal
arbeitet, und der Ablauf geht zu dem Schritt S103 weiter.
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Bei
dem Schritt S103 wird ein Zeitpunkt Tc (nachstehend ist dieser als
der Hochdruckseitenschließzeitpunkt Tc bezeichnet), bei
dem das Ventilelement 31 mit der Sitzfläche 34 der
Hochdruckseite in Kontakt gelangt und die Verbindung zwischen der Ventilkammer 14 und
dem Hochdruckkraftstoffkanal 13 unterbricht, erfasst. Die
piezoelektrische Last F nimmt zu, wenn das Ventilelement 31 mit
der Sitzfläche 34 der Hochdruckseite in Kontakt
gelangt. Daher wird abgeschätzt, dass das Ventilelement 31 die
Sitzfläche 34 der Hochdruckseite schließt,
wenn die piezoelektrische Last F einen Grenzwert Fc nach dem zweiten
Zeitpunkt Tb erreicht.
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In
einem Zustand, bei dem das Ventilelement 31 mit der Sitzfläche 34 der
Hochdruckseite in Kontakt steht, wird das Ventilelement 31 in
einer Richtung vorgespannt, in der das Ventilelement 31 sich
von der Sitzfläche 34 der Hochdruckseite trennt,
und zwar durch den Kraftstoffdruck in den Hochdruckkraftstoffkanal 13.
Daher muss, um die Verbindung zwischen der Ventilkammer 14 und
dem Hochdruckkraftstoffkanal sicher zu unterbrechen, das Ventilelement 31 gegen
die Sitzfläche 34 der Hochdruckseite durch eine größere
Kraft gedrückt werden, wenn der Kraftstoffdruck zunimmt.
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Daher
wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie dies
in 6 gezeigt ist, der Grenzwert Fc erhöht,
wenn der Kraftstoffdruck Pc (nachstehend ist dieser als der Common-Rail-Druck Pc
bezeichnet) in dem Druckspeicher zunimmt. Somit kann der Zeitpunkt,
bei dem das Ventilelement 31 im Wesentlichen die Verbindung
zwischen der Ventilkammer 14 und dem Hochdruckkraftstoffkanal 13 unterbricht,
genau erfasst werden. Eine Zuordnung, die die Beziehung gemäß 6 definiert,
ist in dem ROM der ECU 140 gespeichert.
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Bei
dem Schritt S104 (eine Ansprechzeitberechnungseinrichtung) wird
das Zeitintervall ΔT (nachstehend ist es als eine Steuerventilansprechzeit
bezeichnet) seit dem Beginn des Aufladens des piezoelektrischen
Stapels 41 bis zu dem Zeitpunkt, bei dem das Ventilelement 31 die
Verbindung zwischen der Ventilkammer 14 und dem Hochdruckkraftstoffkanal 13 unterbricht,
berechnet. Die Steuerventilansprechzeit ΔT ist ein Zeitintervall
von dem Aufladestartzeitpunkt T0 bis zu dem Hochdruckseitenschließzeitpunkt
Tc (das heißt ΔT = Tc – T0).
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Bei
dem folgenden Schritt S105 (eine zweite Anormalitätsbestimmungseinrichtung)
wird bestimmt, ob die Steuerventilansprechzeit ΔT innerhalb eines
vorbestimmten zulässigen Bereichs ist oder nicht (ΔTmin ≤ ΔT ≤ ΔTmax).
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Steuerventilansprechzeit ΔT
mit einer Sollsteuerventilansprechzeit ΔTp in Übereinstimmung
gebracht, indem in geeigneter Weise die zunehmende Geschwindigkeit
der piezoelektrischen Spannung Vp (nachstehend ist diese als Aufladegeschwindigkeit
Vc bezeichnet), wenn der piezoelektrische Stapel 41 aufgeladen
wird, korrigiert wird. Wie dies in 7 gezeigt
ist, ist ΔTmin der zulässige minimale Wert der
korrigierbaren Steuerventilansprechzeit ΔT, und ΔTmax
ist der zulässige maximale Wert der korrigierbaren Steuerventilansprechzeit ΔT.
Der zulässige minimale Wert ΔTmin und der zulässige
maximale Wert ΔTmax der korrigierbaren Steuerventilansprechzeit ΔT
sind in dem ROM der ECU 140 gespeichert.
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Wenn
die Steuerventilansprechzeit ΔT innerhalb des zulässigen
Bereichs ist (ΔTmin ≤ ΔT ≤ ΔTmax,
das heißt wenn das Bestimmungsergebnis bei dem Schritt
S105 JA lautet), geht die Routine zu dem Schritt S106 weiter.
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Bei
dem Schritt S106 (eine Ansprechzeitkorrigiereinrichtung) werden
die Aufladegeschwindigkeit Vc der nächsten Einspritzung
und das Aufladesteuersignal Sc der nächsten Einspritzung
(das heißt ein Aufladesteuersignal Sc nach der Korrektur)
berechnet. Genauer gesagt wird die Aufladegeschwindigkeit Vc der
nächsten Einspritzung auf der Grundlage der Sollsteuerventilansprechzeit ΔTp
der nächsten Einspritzung so berechnet, dass die Steuerventilansprechzeit ΔT
mit der Sollsteuerventilansprechzeit ΔTp in Übereinstimmung
gebracht wird. Außerdem wird das Aufladesteuersignal Sc
nach der Korrektur zum Verwirklichen der Aufladegeschwindigkeit
Vc der nächsten Einspritzung berechnet.
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Beispielsweise
nimmt die Aufladegeschwindigkeit Vc der nächsten Einspritzung
dann zu, wenn die Sollsteuerventilansprechzeit ΔTp der
nächsten Einspritzung kürzer als die Steuerventilansprechzeit ΔT
der gegenwärtigen Einspritzung ist. Insbesondere wird,
wie dies durch gestrichelte Linien in 5 dargestellt
ist, die Zeitspanne, in der das erste Aufladesteuersignal Sc der
nächsten Einspritzung anliegt, verlängert, um
die Zeitspanne zu verlängern, in der der allmählich
zunehmende elektrische Aufladestrom durch den piezoelektrischen
Stapel 41 fließt. In diesem Fall wird die Zeitspanne,
in der das zweite oder anschließende Aufladesteuersignal
Sc der nächsten Einspritzung anliegt, verkürzt,
um eine Gesamtaufladeenergiemenge bei der nächsten Einspritzung
und eine Gesamtaufladeenergiemenge bei der gegenwärtigen
Einspritzung gleich zu gestalten. Wenn die Sollsteuerventilansprechzeitspanne ΔTp
der nächsten Einspritzung länger als die Steuerventilansprechzeitspanne ΔT
der gegenwärtigen Einspritzung ist, wird die Zeitspanne,
in der das erste Aufladesteuersignal Sc der nächsten Einspritzung
anliegt, verkürzt, um die Aufladegeschwindigkeit Vc der
nächsten Einspritzung zu verringern.
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Die
Aufladegeschwindigkeit Vc wird erhalten durch eine Berechnungsformel,
die in dem ROM der ECU 140 gespeichert ist. Eine Zuordnung,
die die Beziehung zwischen der Aufladegeschwindigkeit Vc und dem
Aufladesteuersignal Sc definiert, ist in dem ROM der ECU 140 gespeichert,
und das Aufladesteuersignal Sc, das der Aufladegeschwindigkeit Vc der
nächsten Einspritzung entspricht, wird durch die Anwendung
dieser Zuordnung erhalten.
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Bei
dem folgenden Schritt S107 wird eine piezoelektrische Last F1 (nachstehend
ist diese als eine Nachaufladelast bezeichnet) bei einem dritten Zeitpunkt
Td, bei dem die piezoelektrische Last F nach der Vollendung des
Aufladens des piezoelektrischen Stapels 41 stabilisiert
ist, gemessen. Der dritte Zeitpunkt Td wird in dem ROM der ECU 140 gespeichert.
Bei dem folgenden Schritt S108 wird ein Lastfehler ΔF zwischen
der Nachaufladelast F1 und einer Sollnachaufladelast F0 berechnet
(ΔF = F1 – F0). Die Sollnachaufladelast F0 wird
in dem ROM der ECU 140 gespeichert. Bei dem folgenden Schritt
S109 wird bestimmt, ob der Lastfehler ΔF innerhalb eines bestimmten
Bereichs ist oder nicht (ΔFmin ≤ ΔF ≤ ΔFmax).
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das bei dem
Schritt S106 erhaltene Aufladesteuersignal Sc weiter korrigiert,
um die Aufladeenergiemenge in geeigneter Weise zu korrigieren.
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Somit
wird die Nachaufladelast F1 zu einer geeigneten Größe
gestaltet (das heißt eine Größe innerhalb
eines zulässigen Lastbereichs). Wie dies in 8 gezeigt
ist, ist ΔFmin der zulässige minimale Wert des
Lastfehlers ΔF, und ΔFmax ist der zulässige maximale
Wert des Lastfehlers ΔF. Der zulässige minimale
Wert ΔFmin und der zulässige maximale Wert ΔFmax
des Lastfehlers ΔF werden in dem ROM der ECU 140 gespeichert.
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Wenn
der Lastfehler ΔF innerhalb des bestimmten Bereichs ist
(wenn ein Bestimmungsergebnis bei dem Schritt S109 JA lautet), das
heißt wenn die Nachaufladelast F1 innerhalb des zulässigen Lastbereichs
ist, geht die Routine zu dem Schritt S110 weiter. Bei dem Schritt
s110 wird der Wert der Aufladeenergiemenge E0 zu diesem Zeitpunkt
gehalten und die Aufladeenergiemenge E1 der nächsten Einspritzung
wird auf E0 gesetzt. Somit wird das bei dem Schritt S106 erhaltene
Aufladesteuersignal Sc nicht korrigiert und die Nachaufladelast
F1 der nächsten Einspritzung bleibt unverändert.
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Wenn
das Bestimmungsergebnis bei dem Schritt S109 NEIN lautet, das heißt
wenn der Lastfehler ΔF außerhalb des bestimmten
Bereichs ist, geht die Routine zu dem Schritt S111 weiter. Bei dem Schritt
S111 wird ein Aufladeenergiekorrekturwert ΔE (eine Funktion
des Lastfehlers ΔF) auf der Grundlage des Lastfehlers ΔF
berechnet. Eine Zuordnung, die die Beziehung zwischen dem Lastfehler ΔF
und dem Aufladeenergiekorrekturwert ΔE definiert, ist in
dem ROM der ECU 140 gespeichert (siehe 8),
und der Aufladeenergiekorrekturwert ΔE wird unter Verwendung
der Zuordnung erhalten.
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Bei
dem nachfolgenden Schritt S112 (eine dritte Anormalitätsbestimmungseinrichtung)
wird bestimmt, ob der Aufladeenergiekorrekturwert ΔE innerhalb
eines vorbestimmten Bereiches ist oder nicht (ΔEmin ≤ ΔE ≤ ΔEmax).
Wie dies in 8 gezeigt ist, ist ΔEmin
der zulässige minimale Wert des Aufladeenergiekorrekturwerts ΔE
und ΔEmax ist der zulässige maximale Wert des
Aufladeenergiekorrekturwerts ΔE. Der zulässige
minimale Wert ΔEmin und der zulässige maximale
Wert ΔEmax des Aufladeenergiekorrekturwerts ΔE
werden in dem ROM der ECU 140 gespeichert.
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Wenn
der Aufladeenergiekorrekturwert ΔE innerhalb des vorbestimmten
Bereichs ist (ΔEmin ≤ ΔE ≤ ΔEmax)
(wenn das Bestimmungsergebnis bei dem Schritt S112 JA lautet), geht
die Routine zu dem Schritt S113 weiter. Bei dem Schritt S113 (eine
Nachaufladelastkorrektureinrichtung) werden die Aufladeenergiemenge
E1 und das Aufladesteuersignal Sc der nächsten Einspritzung
(das heißt ein Aufladesteuersignal Sc nach der Korrektur)
berechnet. Genauer gesagt wird ein Wert, der erhalten wird, indem der
Aufladeenergiekorrekturwert ΔE zu der Aufladeenergiemenge
E0 der gegenwärtigen Einspritzung hinzu addiert wird, auf
die Aufladeenergiemenge E1 der nächsten Einspritzung eingestellt.
Das bei dem Schritt S106 erhaltene Aufladesteuersignal Sc wird weiter
korrigiert, um die Aufladeenergiemenge E1 der nächsten
Einspritzung zu verwirklichen. Wenn beispielsweise der Aufladeenergiekorrekturwert ΔE positiv
ist, wird die Zeitspanne, in der das letzte Aufladesteuersignal
Sc in dem Aufladesteuersignal Sc, das bei dem Schritt S106 erhalten
wird, anliegt, verlängert. Wenn der Aufladeenergiekorrekturwert ΔE negativ
ist, wird die Zeitspanne, in der das letzte Aufladesteuersignal
Sc in dem Aufladesteuersignal Sc, das bei dem Schritt S106 erhalten
wird, anliegt, verkürzt. Eine Zuordnung, die die Beziehung
zwischen der Aufladeenergiemenge E1 der nächsten Einspritzung
und dem Korrekturwert des Aufladesteuersignals Sc definiert, ist
in dem ROM der ECU 140 gespeichert, und der Korrekturwert
des Aufladesteuersignals Sc wird durch die Anwendung der Zuordnung erhalten.
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Bei
dem Schritt S100 des nächsten Ablaufs wird das bei dem
Schritt S106 erhaltene Aufladesteuersignal Sc oder das bei dem Schritt
S113 weiter korrigierte Aufladesteuersignal Sc zu der Antriebsschaltung 130 ausgegeben.
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In
einem Zeitintervall seit dem Beginn des Aufladens des piezoelektrischen
Stapels 41 bis zu dem Zeitpunkt, bei dem das Einspritzen
beginnt, wird ein Zeitintervall seit dem Beginn des Aufladens des piezoelektrischen
Stapels 41 bis zu dem Zeitpunkt, bei dem das Ventilelement 31 die
Verbindung zwischen der Ventilkammer 14 und dem Hochdruckkraftstoffkanal 13 unterbricht,
durch die Eigenschaften des piezoelektrischen Stapels 41 beeinflusst,
jedoch wird ein Zeitintervall seit dem Zeitpunkt, bei dem das Ventilelement 31 die
Verbindung zwischen der Ventilkammer 14 und dem Hochdruckkraftstoffkanal 13 unterbricht,
bis zu dem Zeitpunkt, bei dem das Einspritzen beginnt, nicht durch
die Eigenschaften des piezoelektrischen Stapels 41 beeinflusst.
Daher kann, indem das Aufladen des piezoelektrischen Stapels 41 auf
der Grundlage des bei dem Schritt S106 erhaltenen Aufladesteuersignals
Sc gesteuert wird, die Steuerventilansprechzeit ΔT seit
dem Zeitpunkt, bei dem das Aufladen des piezoelektrischen Stapels 41 beginnt,
bis zu dem Zeitpunkt, bei dem das Ventilelement 31 die
Verbindung zwischen der Ventilkammer 14 und dem Hochdruckkraftstoffkanal 13 unterbricht, mit
der Sollsteuerventilansprechzeit ΔTp in Übereinstimmung
stehen und zwar unabhängig von einer Schwankung der Eigenschaften
des piezoelektrischen Stapels 41 und der einzelnen piezoelektrischen
Stapeln oder unabhängig von einer Alterungsverschlechterung.
Demgemäß können die Einspritzstartzeit
und die Einspritzmenge mit einer hohen Genauigkeit unabhängig
von der Schwankung der Eigenschaften des piezoelektrischen Stapels 41 zwischen
den einzelnen piezoelektrischen Stapeln 41 oder unabhängig
von der Alterungsverschlechterung gesteuert werden.
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Die
Nachaufladelast F1 wird innerhalb des zulässigen Lastbereichs
reguliert, indem das Aufladen des piezoelektrischen Stapels 41 auf
der Grundlage des bei dem Schritt S113 korrigierten Aufladesteuersignals
Sc gesteuert wird. Demgemäß kann ein fehlerhaftes
Abdichten, das dann bewirkt wird, wenn eine Last, die das Ventilelement 31 gegen
die Sitzfläche 34 der Hochdruckseite drückt,
unzureichend ist, verhindert werden, und der Verschleiß des Ventilelements 31 oder
der Sitzfläche 34 der Hochdruckseite, der durch
eine übermäßige Last zum Drücken
des Ventilelements 31 bewirkt werden kann, kann verhindert
oder minimal gestaltet werden.
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Bei
dem Schritt S114, der so ausgeführt wird, dass er dem Schritt
S110 oder dem Schritt S113 folgt, wird bestimmt, ob das Einspritzermöglichungssignal Si
ausgeschaltet ist (OFF) oder nicht. Wenn bei dem Schritt S114 bestimmt
wird, dass das Einspritzermöglichungssignal Si nicht ausgeschaltet
ist, wird fortlaufend überwacht, ob das Einspritzermöglichungssignal
Si ausgeschaltet ist oder nicht. Wenn bei dem Schritt S114 bestimmt
wird, dass das Einspritzermöglichungssignal Si ausgeschaltet
ist (OFF), geht die Routine zu dem Schritt S115 weiter.
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Bei
dem Schritt S115 wird ein Aufladesteuersignal Sd zu der Antriebsschaltung 130 ausgegeben, um
die in dem piezoelektrischen Stapel 41 aufgeladene elektrische
Ladung durch ein bekanntes Verfahren zu entladen. Somit trennt sich
das Ventilelement 31 von der Sitzfläche 34 der
Hochdruckseite, um die Verbindung zwischen der Ventilkammer 14 und
dem Hochdruckverbindungskanal 13a zu bewirken, und das
Ventilelement 31 gelangt mit der Sitzfläche 33 der
Niedrigdruckseite in Kontakt, um die Verbindung zwischen der Ventilkammer 14 und
dem Niedrigdruckkraftstoffkanal 16 zu unterbrechen, wodurch
das Kraftstoffeinspritzen endet. Nachdem der Prozess des Schrittes
S115 ausgeführt worden ist, endet der Steuerablauf.
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Wenn
das Bestimmungsergebnis bei dem Schritt S102 NEIN lautet (das heißt
Fa ≤ Fb), wenn das Bestimmungsergebnis bei dem Schritt
S105 NEIN lautet (das heißt ΔTmin > ΔT oder ΔT > ΔTmax) oder
wenn das Bestimmungsergebnis bei dem Schritt S112 NEIN lautet (das
heißt ΔEmin > ΔE oder ΔE > ΔEmax), wird
bestimmt, dass ein fehlerhafter Betrieb des Steuerventils 3 durch
eine Anormalität in dem piezoelektrischen Stapel 41 oder
dem Übertragungsabschnitt bewirkt wird, und die Routine geht
zu dem Schritt S116 weiter. Bei dem Schritt S116 wird eine Information
darüber, welcher Zylinder die Einspritzeinrichtung 1 aufweist,
bei der eine Anormalität bei den Schritten S102, S105 oder
S112 bestimmt worden ist, in dem EEPROM der ECU 140 gespeichert,
und der Prozess zum Verhindern des Kraftstoffeinspritzens in den
Zylinder wird ausgeführt.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf das offenbarte Ausführungsbeispiel
beschränkt, sondern kann in vielen anderen Weisen ausgeführt
werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der in den beigefügten
Ansprüchen definiert ist.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem hat die Einspritzeinrichtung 1,
in der ein Steuerventil 3 eine Verbindung zwischen der Ventilkammer 14 und
dem Hochdruckkraftstoffkanal 13 unterbricht, um die Düse 2 zu öffnen,
wenn der piezoelektrische Stapel 41 aufgeladen wird. Eine
durch den piezoelektrischen Stapel 41 erzeugte Last wird
durch den Lastsensor 7 erfasst. Das System bestimmt, dass
das Steuerventil 3 die Verbindung zwischen der Ventilkammer 14 und dem
Hochdruckkraftstoffkanal 13 unterbricht, und berechnet
eine Ansprechzeit des Steuerventils 3, wenn die durch den
piezoelektrischen Stapel 41 erzeugte Last einen Grenzwert
erreicht. Das System korrigiert die Aufladegeschwindigkeit des piezoelektrischen Stapels 41,
so, dass die Ansprechzeit des Steuerventils 3 mit einer
Sollsteuerventilansprechzeit übereinstimmt. Somit kann
die Einspritzstartzeit und eine Einspritzmenge genau gesteuert werden
und zwar unabhängig von einer Schwankung der Eigenschaften
des piezoelektrischen Stapels 41 zwischen einzelnen piezoelektrischen
Stapeln oder unabhängig von einer Alterungsverschlechterung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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