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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem,
das eine Kraftstoffeinspritzung durch eine Einspritzvorrichtung
steuert, sowie ein Kraftstoffeinspritzsystem.
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Eine
herkömmliche allgemeine Einspritzvorrichtung umfasst einen
Ventilkörper mit einem Düsenloch, durch das Kraftstoff
eingespritzt wird, ein Ventilelement, das in dem Ventilkörper
aufgenommen ist, um das Düsenloch zu öffnen und
zu schließen, und eine Betätigungseinrichtung
zum öffnen und Schließen des Ventilelements. Beispielsweise wird
in der
JP2003-254139A die
Betätigungseinrichtung gesteuert, um eine gewünschte
Kraftstoffeinspritzmenge zu erhalten. Ein Ansteuerungsimpulssignal,
das die Betätigungseinrichtung anweist, das Ventilelement
zu öffnen oder zu schließen, wird ausgegeben,
und eine Ventilöffnungszeit des Ventilelements wird gesteuert,
indem eine Impulsbreite des Signals gesteuert wird, so dass die
Kraftstoffeinspritzmenge gesteuert wird.
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Wenn
es zu einer altersbedingten Verschlechterung der Einspritzvorrichtung
aufgrund einer Abnutzung oder Verstopfung des Düsenloches kommt,
variiert eine Einspritzkennlinie (eine Beziehung zwischen der Impulsbreite
Tq und der Einspritzmenge Q). Dementsprechend wird in einem Steuerungssystem
gemäß der
JP2003-254139A eine Rückführungskorrektur
bei der Impulsbreite des Ansteuerungsimpulssignals auf der Grundlage
einer Differenz zwischen der tatsächlichen Einspritzmenge und
der Soll-Einspritzmenge ausgeführt. Die Differenz zwischen
der tatsächlichen Einspritzmenge und der Soll-Einspritzmenge
wird auf der Grundlage einer Differenz zwischen einer tatsächlichen
Kraftmaschinendrehzahl und einer Solldrehzahl der Kraftmaschine
geschätzt.
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Die
tatsächliche Kraftmaschinendrehzahl variiert jedoch ebenso
entsprechend anderer Verschlechterungen, die unterschiedlich zu
der altersbedingten Verschlechterung der Einspritzvorrichtung sind
(nachstehend als externe altersbedingte Verschlechterung bezeichnet).
Die externe altersbedingte Verschlechterung wird spezifisch verursacht,
wenn Ablagerungen an einem Drosselventil zur Steuerung einer Einlassluftmenge
oder einer Abgasöffnung anhaften. Die Ablagerungen sind
abgelagerte Stoffe, die durch zu einer Verbrennung unterschiedliche chemische
Reaktionen von unverbranntem Restkraftstoff erzeugt werden, oder
wenn sich Unreinheiten in dem Kraftstoff ablagern.
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Durch
das vorstehend beschriebene Korrekturverfahren wird die Rückführungskorrektur
bei der Impulsbreite des Ansteuerungsimpulssignals auf der Grundlage
der Differenz zwischen der tatsächlichen Kraftmaschinendrehzahl
und der Solldrehzahl der Kraftmaschine ausgeführt. Dementsprechend
wird die Korrektur nicht nur unter Einbeziehung der altersbedingten
Verschlechterung der Einspritzvorrichtung sondern auch der externen
altersbedingten Verschlechterung ausgeführt. Folglich ist
es schwierig, die altersbedingte Verschlechterung der Einspritzvorrichtung
und die externe altersbedingte Verschlechterung für die
Korrektur getrennt zu behandeln, wobei somit eine genaue Korrektur
bisweilen schwierig ist.
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Die
vorliegende Erfindung befasst sich mit den vorstehend genannten
Schwierigkeiten. Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem und ein Kraftstoffeinspritzsystem
bereitzustellen, die eine altersbedingte Verschlechterung der Einspritzvorrichtung und
eine externe altersbedingte Verschlechterung getrennt für
eine Korrektur behandeln.
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Zur
Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem zur
Steuerung einer Einspritzvorrichtung bereitgestellt, die einen Ventilkörper
mit einem Düsenloch, durch das Kraftstoff eingespritzt
wird, ein Ventilelement, das in dem Ventilkörper aufgenommen
ist und eingerichtet ist, das Düsenloch zu öffnen
und zu schließen, und eine Betätigungseinrichtung
umfasst, die eingerichtet ist, das Ventilelement zum Öffnen und
Schließen des Düsenlochs zu betätigen.
Das Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem steuert die Betätigungseinrichtung
der Einspritzvorrichtung, um eine Kraftstoffeinspritzung zu steuern,
und umfasst eine Ausgabeeinrichtung, eine Endzeiterfassungseinrichtung
und eine Korrektureinrichtung. Die Ausgabeeinrichtung dient zum
Einstellen und Ausgeben eines Anweisungssignals auf der Grundlage
einer erforderlichen Einspritzmenge. Das Anweisungssignal weist die
Betätigungseinrichtung an, das Düsenloch zu öffnen
und zu schließen. Die Endzeiterfassungseinrichtung dient
zum Erfassen einer Endzeit, zu der das Ventilelement betätigt
wird, um das Düsenloch zu schließen, wobei hierdurch
die Kraftstoffeinspritzung tatsächlich beendet wird. Die
Korrektureinrichtung dient zum Korrigieren des Anweisungssignals
entsprechend der Endzeit.
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Zur
Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ebenso
ein Kraftstoffeinspritzsystem bereitgestellt, das eine Einspritzvorrichtung
und das Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem umfasst. Die Einspritzvorrichtung
umfasst einen Ventilkörper mit einem Düsenloch,
durch das Kraftstoff eingespritzt wird, ein Ventilelement, das in
dem Ventilkörper aufgenommen ist und eingerichtet ist,
das Düsenloch zu öffnen und zu schließen,
und eine Betätigungseinrichtung, die eingerichtet ist,
das Ventilelement zum Öffnen und Schließen des
Düsenloches zu betätigen.
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Die
Erfindung wird zusammen mit zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen
und zugehörigen Vorteilen am besten aus der nachstehenden
Beschreibung, den beigefügten Patentansprüchen
und der beigefügten Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung, die einen Gesamtaufbau eines Kraftmaschinensystems gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
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2 eine
Schnittansicht, die einen Aufbau einer Piezo-Einspritzvorrichtung
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
veranschaulicht,
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3 ein
schematisches Diagramm, das Konfigurationen einer Ansteuerungseinheit
und einer elektronischen Steuerungseinheit gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
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4A ein
Zeitdiagramm, das einen Übergang einer Ausgabebetriebsart
eines Ansteuerungsimpulssignals gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
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4B ein
Zeitdiagramm, das einen Übergang einer Betätigungsbetriebsart
eines Ladeschalters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
veranschaulicht,
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4C ein
Zeitdiagramm, das einen Übergang einer Betätigungsbetriebsart
eines Entladeschalters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
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4D ein
Zeitdiagramm, das einen Übergang eines durch ein piezoelektrisches
Element hindurchgehenden Betriebsstroms gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
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4E ein
Zeitdiagramm, das einen Übergang einer Betriebsspannung
des piezoelektrischen Elements gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
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5 einen
Graphen, der eine Einspritzkennlinie dreier Piezo-Einspritzvorrichtungen
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
veranschaulicht,
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6A einen
Graphen, der eine Variation einer Piezo-Spannung gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
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6B einen
Graphen, der eine Variation eines Piezo-Stroms gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
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6C einen
Graphen, der eine Variation einer Einspritzrate gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
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7 einen
vergrößerten Graphen eines Bereichs I gemäß 6,
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8 ein
Flussdiagramm, das Abbildungslernbetriebsprozeduren gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
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9 ein
Flussdiagramm, das Betriebsprozeduren zur Erfassung einer Einspritzendzeit
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
veranschaulicht,
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10A eine Abbildung bzw. ein Kennfeld, die in den
Betriebsprozeduren gemäß 8 verwendet
wird, und die ein Graph ist, der eine Beziehung zwischen einem Ansteuerungsimpulsbreiteanweisungswert,
einer Einspritzendzeitdifferenz und einer Leitungsdruckdifferenz
veranschaulicht,
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10B die Abbildung, die ein Graph ist, der eine
Beziehung zwischen dem Ansteuerungsimpulsbreitebefehlswert und der
Einspritzendzeitdifferenz in einem Fall veranschaulicht, bei dem
eine Leitungsdruckdifferenzachse in 10A bei
einem Leitungsdruck festgelegt ist, wenn der Ansteuerungsimpulsbreitebefehlswert
ausgegeben wird,
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11A ein Zeitsteuerungsdiagramm, das eine Variation
der Piezo-Spannung in den Betriebsprozeduren gemäß 8 veranschaulicht,
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11B ein Zeitsteuerungsdiagramm, das eine Variation
des Piezo-Stroms in den Betriebsprozeduren gemäß 8 veranschaulicht,
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11C ein Zeitsteuerungsdiagramm, das eine Variation
der Einspritzrate in den Betriebsprozeduren gemäß 8 veranschaulicht,
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12A ein Zeitsteuerungsdiagramm, das eine Variation
einer Piezo-Spannung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung veranschaulicht,
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12B ein Zeitsteuerungsdiagramm, das eine Variation
eines Piezo-Stroms gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
veranschaulicht,
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12C ein Zeitsteuerungsdiagramm, das eine Variation
einer Hubgröße gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
veranschaulicht, und
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12D ein Zeitsteuerungsdiagramm, das eine Variation
einer Einspritzrate gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
veranschaulicht.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Ein
erstes Ausführungsbeispiel, in dem ein Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem
gemäß der Erfindung bei einem Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem
angewendet wird, das eine in einer Diesel-Kraftmaschine eingebaute
Piezo-Einspritzvorrichtung verwendet, ist nachstehend unter Bezugnahme
auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, wird ein aus einem Kraftstofftank 2 gesogener
Kraftstoff in einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 4 unter Druck
gesetzt, um einer gemeinsamen Kraftstoffleitung bzw. einem Common-Rail 6 mit
hohem Druck zugeführt zu werden. Der Common-Rail 6 speichert
den durch die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 4 zugeführten
Kraftstoff mit hohem Druck und führt den Kraftstoff einer
Piezo-Einspritzvorrichtung 10 durch einen Hochdruck-Kraftstoffkanal 8 zu.
Die Piezo-Einspritzvorrichtung 10 ist ebenso mit einem
Niedrigdruck-Kraftstoffkanal 12 verbunden, wobei Kraftstoff
durch den Niedrigdruck-Kraftstoffkanal 12 zu dem Kraftstofftank 2 zurückgeführt
wird.
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Eine
elektronische Steuerungseinheit (ECU) 60 umfasst einen
Mikrocomputer und einen Speicher, und steuert eine Ausgabe der Diesel-Kraftmaschine. Die
ECU 60 lädt und nimmt Bezug auf Erfassungsergebnisse
von verschiedenen Sensoren, wie beispielsweise einem Kraftstoffdrucksensor 14,
einem Kurbelwinkelsensor 16 und einem Beschleunigungseinrichtungssensor 18.
Der Kraftstoffdrucksensor 14 erfasst einen Kraftstoffdruck
in dem Common-Rail 6. Der Kurbelwinkelsensor 16 erfasst
einen Drehwinkel einer Kurbelwelle der Diesel-Kraftmaschine. Der
Beschleunigungseinrichtungssensor 18 erfasst eine Niederdrückgröße
eines Beschleunigungseinrichtungspedals durch einen Benutzer.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, umfasst die Piezo-Einspritzvorrichtung 10 Ventilkörper 30a, 30b, 30c, 30d.
Ein Düsenloch 32, durch das ein innerer Abschnitt
des Ventilkörpers 30d und die Außenseite der
Piezo-Einspritzvorrichtung 10 in Verbindung stehen, ist
bei einem Endabschnitt des Ventilkörpers 30d ausgebildet.
Eine Düsennadel 34, ein Nadelanschlag 36 und
ein Ausgleichskolben 38 als Ventilelemente sind in dem
Ventilkörper 30c und dem Ventilkörper 30d in
dieser Reihenfolge in einer Richtung von einem Endabschnitt angeordnet,
so dass sie in einer zugehörigen axialen Richtung entlang
Innenwänden des Ventilkörpers 30c und
des Ventilkörpers 30d versetzt werden können.
Ein Hochdruckkraftstoff wird einer Nadelkammer 35 und einer
Ausgleichskammer 39 von dem Hochdruck-Kraftstoffkanal 8 zugeführt.
Die Nadelkammer 35 ist durch die Düsennadel 34 und
die Innenwand des Ventilkörpers 30d definiert.
Die Ausgleichskammer 39 ist auf einer Rückseite
des Ausgleichskolbens 38 angeordnet.
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Eine
Gegendruckkammer 41, die durch die Innenwand des Ventilkörpers 30c und
eine Oberfläche des Nadelanschlags 36 auf einer
entgegengesetzten Seite des Düsenlochs 32 (nachstehend
als hintere Seite bezeichnet) definiert ist, steht mit dem Niedrigdruck-Kraftstoffkanal 12 in
Verbindung. Kraftstoff aus dem Niedrigdruck-Kraftstoffkanal 12 wird der
Gegendruckkammer 41 zugeführt. Eine Feder 40 ist
in der Gegendruckkammer 41 angeordnet. Der Nadelanschlag 36 wird
zu einer Seite des Düsenlochs 32 (nachstehend
als eine vordere Endseite bezeichnet) des Ventilkörpers 30c gedrückt.
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Die
Innenwand des Ventilkörpers 30c und eine Oberfläche
des Nadelanschlags 36 auf der vorderen Endseite definieren
eine erste öldichte Kammer 42. Die erste öldichte
Kammer 42 ist mit einer zweiten öldichten Kammer 46 durch
einen Verbindungskanal 44 verbunden. Die zweite öldichte
Kammer 46 ist weiter bei der hinteren Seite als der Ausgleichskolben 38 angeordnet.
Die erste öldichte Kammer 42, der Verbindungskanal 44 und
die zweite öldichte Kammer 46 sind mit Kraftstoff
als ein Medium gefüllt, das eine Kraft überträgt.
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Die
zweite öldichte Kammer 46 ist ein Raum, der durch
eine Innenwand des Ventilkörpers 30b und einer
Oberfläche eines Piezo-Kolbens 48 auf der vorderen
Endseite des Ventilkörpers 30b definiert ist. Der
Piezo-Kolben 48 weist in sich ein Rückschlagventil 50 auf,
wobei hierdurch Kraftstoff von dem Niedrigdruck-Kraftstoffkanal 12 zu
der zweiten öldichten Kammer 46 zugeführt
wird. Ein hinterer Seitenabschnitt des Piezo-Kolbens 48 ist
mit einem piezoelektrischen Element 52 verbunden.
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Die
piezoelektrischen Elemente 52 sind gestapelt, um einen
geschichteten Körper (Piezo-Stapel) zu bilden. Der geschichtete
Körper dient als eine Betätigungseinrichtung,
wenn sie durch einen inversen piezoelektrischen Effekt ausgedehnt
oder zusammengezogen wird. Genauer gesagt ist das piezoelektrische
Element 52 eine kapazitive Last. Das piezoelektrische Element 52 wird
ausgedehnt, wenn es geladen wird, und zusammengezogen, wenn es Elektrizität
entlädt. Ein aus piezoelektrischen Materialien, wie beispielsweise
Blei-Zirkonat-Titanat (PZT), hergestelltes piezoelektrisches Element
wird als das piezoelektrische Element 52 gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel verwendet.
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Wenn
das piezoelektrische Element 52 bei einer Energiezufuhr
zu dem piezoelektrischen Element 52 ausgedehnt wird, wir
der Piezo-Kolben 48 zu einer vorderen Endseite des Ventilkörpers 30b versetzt
bzw. ausgelenkt. Dementsprechend wird ein Kraftstoffdruck in der
zweiten öldichten Kammer 46, dem Verbindungskanal 44 und
der ersten öldichten Kammer 42 erhöht.
Wenn eine Kraft für den Hochdruckkraftstoff in der Nadelkammer 35 zum
Drücken der Düsennadel 34 zu der hinteren
Seite und eine Kraft für einen Kraftstoff in der ersten öldichten
Kammer 42 zum Drücken des Nadelanschlags 36 zu
der hinteren Seite größer sind als eine Kraft
für die Feder 40 und einen Niedrigdruckkraftstoff
zum Drücken des Nadelanschlags 36 zu der vorderen
Endseite sowie eine Kraft für einen Hochdruckkraftstoff
in der Ausgleichskammer 39 zum Drücken der rückseitigen Oberfläche
des Ausgleichskolbens 38 zu der vorderen Endseite, wird
die Düsennadel 34 zu der hinteren Seite des Ventilkörpers 30d versetzt,
wobei hierdurch die Piezo-Einspritzvorrichtung 10 geöffnet
wird. Als Ergebnis wird Kraftstoff in dem Ventilkörper 30d über das
Düsenloch 32 nach außen gespritzt.
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Wenn
das piezoelektrische Element 52 nach der Energieversorgung
des piezoelektrischen Elements 52 Elektrizität
entlädt, wird das piezoelektrische Element 52 zusammengezogen,
wobei dementsprechend der Piezo-Kolben 48 zu der hinteren
Seite des Ventilkörpers 30a versetzt wird. Somit
wird der Kraftstoffdruck in der zweiten öldichten Kammer 46, dem
Verbindungskanal 44 und der ersten öldichten Kammer 42 verkleinert.
Wenn die Kraft für die Feder 40 und den Niedrigdruckkraftstoff
zum Drücken des Nadelanschlags 36 zu der vorderen
Endseite und die Kraft für einen Hochdruckkraftstoff in
der Ausgleichskammer 39 zum Drücken einer rückseitigen
Oberfläche des Ausgleichskolbens 38 zu der vorderen
Endseite größer sind als die Kraft für
den Hochdruckkraftstoff in der Nadelkammer 35 zum Drücken
der Düsennadel 34 zu der hinteren Endseite und
die Kraft für den Kraftstoff in der ersten öldichten
Kammer 42 zum Drücken des Nadelanschlags 36 zu
der hinteren Seite, findet eine Beschleunigung der Düsennadel 34 in
eine Richtung der vorderen Endseite des Ventilkörpers 30d statt,
wobei hierdurch die Piezo-Einspritzvorrichtung 10 geschlossen
wird. Als Ergebnis wird die Kraftstoffeinspritzung beendet.
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In
der Piezo-Einspritzvorrichtung 10 variiert eine Hubgröße,
die eine Größe eines Versetzens bzw. Auslenkens
der Düsennadel 34 zu der hinteren Seite ist, entsprechend
einer Größe eines Versetzens bzw. Auslenkens des
piezoelektrischen Elements 52. Die Hubgröße
ist proportional zu der Größe des Versetzens des
piezoelektrischen Elements 52. Dementsprechend wird die
Hubgröße beliebig zwischen einer 0-(Null-)Hubgröße,
die dem Schließen der Piezo-Einspritzvorrichtung 10 entspricht,
und einer vollen Hubgröße gesteuert, die eine
maximale Hubgröße ist.
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Bei
einer Steuerung einer elektrischen Zustandsgröße
des piezoelektrischen Elements 52 durch die Energieversorgung
des piezoelektrischen Elements 52 steht die Düsennadel 43 bei
einer Zwischenhubgröße durch Einstellen einer
Zeitdauer, während der die Zustandsgröße
konstant ist. Somit wird, wenn die Steuerung der Energiezufuhr anschließend
fortgesetzt wird, die Hubsteuerung in einer zweistufigen Hubgröße
ermöglicht. Auf diese Art und Weise wird die Hubgröße
unter Verwendung der Piezo-Einspritzvorrichtung 10 frei
gesteuert. Als Ergebnis wird nicht nur eine Kraftstoffeinspritzmenge, sondern
auch ein Kraftstoffeinspritzratensignalverlauf bei einer Kraftstoffeinspritzung
frei gesteuert. Die Kraftstoffeinspritzrate ist eine Menge von Kraftstoff pro
Einheitszeit, die aus der Piezo-Einspritzvorrichtung 10 eingespritzt
wird.
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Eine
Konfiguration einer Ansteuerungseinheit 20, die als eine
Ansteuerungsschaltung für das piezoelektrische Element 52 gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel dient, ist in 3 gezeigt.
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Wie
es in 3 gezeigt ist, wird elektrische Energie, die von
einer Batterie B der Ansteuerungseinheit 20 zugeführt
wird, zuerst einem Gleichstromwandler bzw. DC/DC-Wandler 21 zugeführt,
der eine Verstärkerschaltung ist. Der Gleichstromwandler 21 verstärkt
eine Spannung (beispielsweise 12 V) der Batterie B auf eine hohe
Spannung (beispielsweise 200 bis 300 V), mit der das piezoelektrische
Element 52 geladen wird.
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Die
verstärkte Spannung des Gleichstromwandlers 21 wird
an einen Kondensator 22 angelegt. Ein Anschluss des Kondensators 22 ist
mit dem Gleichstromwandler 21 verbunden und der andere Anschluss
des Kondensators 22 ist mit Masse verbunden bzw. geerdet.
Wenn die verstärkte Spannung des Gleichstromwandlers 21 an
den Kondensator 22 angelegt ist, speichert der Kondensator 22 eine
elektrische Ladung, die dem piezoelektrischen Element 52 zugeführt
wird.
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Eine
Hochpotentialanschlussseite des Kondensators 22, d. h.
eine Seite des Kondensators 22 zu dem Gleichstromwandler 21 ist
mit einer Hochpotentialanschlussseite des piezoelektrischen Elements 52 über
einen in Reihe angeschlossenen Abschnitt eines Ladeschalters 23 und
eine Lade- und Entladespule 24 verbunden. Eine Niedrigpotentialanschlussseite
des piezoelektrischen Elements 52 ist mit Masse verbunden
bzw. geerdet. Ein Anschluss eines Entladeschalters 25 ist
mit einem Abschnitt zwischen dem Ladeschalter 23 und der
Lade- und Entladespule 24 verbunden. Der andere Anschluss
des Entladeschalters 25 ist mit Masse verbunden bzw. geerdet.
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Eine
Diode 26 ist parallel zu dem Entladeschalter 25 derart
angeschlossen, dass eine Richtung von einer Masseseite des Entladeschalters 25 zu
einem Abschnitt zwischen dem Kondensator 22 und der Lade-
und Entladespule 24 eine Vorwärtsrichtung bzw.
Durchlassrichtung ist. Die Diode 26, der Kondensator 22,
der Ladeschalter 23, die Lade- und Entladespule 24 bilden
eine Taktschaltung bzw. Chopperschaltung zum Laden des piezoelektrischen Elements 52.
Die Diode 26 dient als eine Freilaufdiode.
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Eine
Diode 27 ist parallel zu dem Ladeschalter 23 derart
angeschlossen, dass eine Richtung von einer Seite des Entladeschalters 25 zu
einer Seite des Kondensators 22 des Ladeschalters eine
Vorwärtsrichtung bzw. Durchlassrichtung ist. Die Diode 27,
der Kondensator 22, die Lade- und Entladespule 24 und
der Entladeschalter 25 bilden eine Taktschaltung bzw. Chopperschaltung
zum Entladen einer elektrischen Ladung des piezoelektrischen Elements 52.
Die Diode 27 dient als eine Freilaufdiode.
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Ein
Stromwert, der in einem Erfassungselement 29 erfasst wird,
wird der ECU 60 eingegeben. Die Ansteuerungsschaltung mit
dem vorstehend genannten Aufbau wird durch eine Steuerungseinrichtung 28 angesteuert,
die durch die ECU 60 gesteuert wird. Genauer gesagt werden
der ECU 60 Erfassungswerte von verschiedenen Sensoren zur
Erfassung von Betriebszuständen der Diesel-Kraftmaschine
eingegeben. Ein Wert eines elektrischen Stroms, der dem piezoelektrischen
Element 52 durch die vorstehend beschriebene Schaltung
zugeführt wird, wird in dem Erfassungselement 29 erfasst
und der ECU 60 eingegeben. Auf der Grundlage dieser Erfassungswerte
erzeugt die ECU 60 ein Ansteuerungsimpulssignal, das die
Einspritzung der Piezo-Einspritzvorrichtung 10 anweist,
und gibt den Ansteuerungsimpuls an die Steuerungseinrichtung 28 aus.
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Die
Steuerungseinrichtung 28 führt dem piezoelektrischen
Element 52 eine elektrische Ansteuerungsenergie zu, um
das piezoelektrische Element 52 entsprechend der Einspritzanweisung
durch das Ansteuerungsimpulssignal auszudehnen oder zusammenzuziehen.
Genauer gesagt steuert die Steuerungseinrichtung 28 den
Ladeschalter 23 oder den Entladeschalter 25 auf
der Grundlage einer Spannung des piezoelektrischen Elements 52,
die durch einen Knoten N1 erfasst wird, und eines Stroms des piezoelektrischen
Elements 52, der durch einen Knoten N2 erfasst wird. Des
Weiteren steuert die Steuerungseinrichtung 28 den Ladeschalter 23 oder
den Entladeschalter 25 auf der Grundlage des Ansteuerungsimpulssignals.
Diese Steuerungen entsprechend dem Ansteuerungsimpulssignal werden
wie in den 4A, 4B, 4C, 4D, 4E gezeigt
ausgeführt. Zusätzlich kann ein Signal, das zumindest
eines einer Öffnungs- und Schließbetätigungsgröße
durch das piezoelektrische Element 52 und der Öffnungs-
und Schließzeit anweist, ein spezifisches Beispiel des
Ansteuerungsimpulssignals sein.
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Wie
es in den 4A, 4B, 4C, 4D, 4E gezeigt
ist, weist das Ansteuerungsimpulssignal die Piezo-Einspritzvorrichtung 10 an, Kraftstoff
für eine Impuls-Ein-Zeitdauer (logischer Wert: H) einzuspritzen.
Die Zeitdauer des logischen Werts H wird als eine Ansteuerungsimpulsbreite
tq (ms) bezeichnet. Eine Einspritzmenge Q (mm3/st) von
Kraftstoff, der eingespritzt wird, wenn die Piezo-Einspritzvorrichtung 10 das
Düsenloch 32 einmal öffnet und dann schließt,
wird durch die Ansteuerungsimpulsbreite tq gesteuert. Wenn die Ansteuerungsimpulsbreite
tq länger ist, ist die Einspritzmenge Q größer.
Kennlinien, die eine Beziehung zwischen der Ansteuerungsimpulsbreite
tq und der Einspritzmenge Q zeigen, werden als Einspritzkennlinien
der Piezo-Einspritzvorrichtung 10 bezeichnet.
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Wenn
ein Impuls des Ansteuerungsimpulssignals ansteigt, um die Einspritzung
anzuweisen, wird das piezoelektrische Element 52 mit einem
Betriebsstrom geladen, der durch eine Taktsteuerung bzw. Choppersteuerung über
eine Ein-/Aus-Betätigung des Ladeschalters 23 zunimmt
und abnimmt. Genauer gesagt wird, wenn der Ladeschalter 23 eingeschaltet
wird, ein geschlossener Kreis gebildet, der den Kondensator 22,
den Ladeschalter 23, die Lade- und Entladespule 24 und
das piezoelektrische Element 52 umfasst. Dementsprechend
wird das piezoelektrische Element 52 mit einer elektrischen
Ladung des Kondensators 22 geladen. Unterdessen nimmt eine Größe
des durch das piezoelektrische Element 52 hindurchgehenden
Stroms zu. Demgegenüber wird, wenn der Ladeschalter 23 nach
dem Einschalten des Ladeschalters 23 ausgeschaltet wird,
ein geschlossener Kreis gebildet, der die Lade- und Entladespule 24,
das piezoelektrische Element 52 und die Diode 26 umfasst.
Dementsprechend wird das piezoelektrische Element 52 mit
einer Schwungradenergie bzw. Flywheel-Energie der Lade- und Entladespule 24 geladen.
Unterdessen nimmt die Größe des durch das piezoelektrische
Element 52 hindurchgehenden Stroms ab.
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Durch
eine Tiefsetzsteller-Steuerung bzw. Step-Down-Chopper-Steuerung,
durch die der Ladeschalter 23 in der vorstehend beschriebenen
Art und Weise gesteuert wird, wird das piezoelektrische Element 52 geladen,
wobei hierdurch ein elektrisches Potential auf der Hochpotentialsanschlussseite
des piezoelektrischen Elements 52 vergrößert
wird.
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Wenn
der Impuls des Ansteuerungsimpulssignals abfällt, um einen
Einspritzstopp anzuweisen, entlädt das piezoelektrische
Element 52 Elektrizität mit dem Betriebsstrom,
der durch eine Chopper-Steuerung durch einen Ein-/Aus-Betrieb des
Entladeschalters 25 zunimmt und abnimmt. Genauer gesagt
wird, wenn der Entladeschalter 25 eingeschaltet wird, ein
geschlossener Kreis aus dem Entladeschalter 25, der Lade-
und Entladespule 24 und dem piezoelektrischen Element 52 gebildet.
Dementsprechend entlädt das piezoelektrische Element 52 Elektrizität.
Unterdessen nimmt die Größe des durch das piezoelektrische
Element 52 hindurchgehenden Stroms zu. Des Weiteren wird,
wenn der Entladeschalter 25 nach dem Einschalten des Entladeschalters 25 ausgeschaltet
wird, ein geschlossener Kreis aus dem Kondensator 22, der
Diode 27, der Lade- und Entladespule 24 und dem
piezoelektrischen Element 52 gebildet. Dementsprechend
wird die Schwungradenergie bzw. Flywheel-Energie der Lade- und Entladespule 24 durch
den Kondensator 22 wiederhergestellt.
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Durch
eine Hochsetzstellersteuerung bzw. Step-Up-Chopper-Steuerung, durch
die der Entladeschalter 25 in der vorstehend beschriebenen
Art und Weise gesteuert wird, entlädt das piezoelektrische Element 52 Elektrizität,
wobei hierdurch das elektrische Potential auf der Hochpotentialsanschlussseite des
piezoelektrischen Elements 52 verkleinert wird.
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Die
nachstehend beschriebenen Prüfungen sind bei den Piezo-Einspritzvorrichtungen 10 mit
zueinander unterschiedlichen Einspritzkennlinien ausgeführt
worden, wobei Ergebnisse erhalten werden, wie sie in den 5, 6, 7 gezeigt
sind. Die Piezo-Einspritzvorrichtungen 10 weisen unterschiedliche
Einspritzkennlinien auf, insbesondere da sich die Piezo-Einspritzvorrichtung 10 altersbedingt
verschlechtert oder die Piezo-Einspritzvorrichtungen 10 variierende
Einspritzkennlinien unter einzelnen Teilen bei zugehörigen
Herstellungsvorgängen aufweisen.
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In 5 ist
ein Ergebnis einer Prüfung einer Einspritzkennlinie bei
drei Piezo-Einspritzvorrichtungen 10 mit einem internen
Druck in dem Common-Rail 6 gezeigt, der auf 200 MPa eingestellt
ist. Die Einspritzmenge Q variiert am deutlichsten, wenn die Ansteuerungsimpulsbreite
tq näherungsweise 0,32 ms ist und ein Bereich der Variation
11,3 (mm3/st) ist.
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Eine
Prüfung wird bei den drei Piezo-Einspritzvorrichtungen 10 mit
unterschiedlichen Einspritzkennlinien ausgeführt, wobei
Variationen einer Spannung (V), die an das piezoelektrische Element 52 angelegt
wird, eines Stroms (A), der durch das piezoelektrische Element 52 hindurchgeht,
und einer Einspritzrate (mm3/ms) der Piezo-Einspritzvorrichtungen 10 bezüglich
der Zeit, wenn Kraftstoff mit der Ansteuerungsimpulsbreite tq von
0,32 ms eingespritzt wird, gemessen werden. Wie es in 6C gezeigt
ist, sind eine Startzeit einer Zunahme der Einspritzrate und ein
maximaler Wert der Einspritzrate zwischen den drei Piezo-Einspritzvorrichtungen 10 näherungsweise
gleich. Eine Endzeit einer Abnahme der Einspritzrate variiert jedoch
zwischen ihnen. Somit hängen die Differenzen in den Einspritzkennlinien,
die in 5 gezeigt sind, in großem Maße
von der Endzeit einer Abnahme der Einspritzrate ab. Dementsprechend
wird bei einer Erfassung der Endzeit einer Abnahme der Einspritzrate
die Einspritzmenge Q (eine durch die Einspritzrate umschlossene Fläche
in 6C) des tatsächlich eingespritzten Kraftstoffes
genau erhalten. Nachfolgend wird eine Differenz zwischen einer erforderlichen
Einspritzmenge und einer tatsächlichen Einspritzmenge erhalten,
und eine Rückführungskorrektur wird bei der erforderlichen
Einspritzmenge auf der Grundlage der Differenz ausgeführt.
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Unter
Bezugnahme auf 7 ist beschrieben, wie die Endzeit
einer Abnahme der Einspritzrate erfasst wird. Wie es in 7 gezeigt
ist, tritt ein Spitzensignalverlauf, der zu einer negativen Seite
gewölbt ist, in einem Signalverlauf des Stromwerts in Erscheinung,
nachdem das piezoelektrische Element 52 Elektrizität
entlädt. Gestrichelte Linien t1, t2, t3 in 7 zeigen
jeweilige Zeiten an, wenn die Spitze in Bezug auf die drei Piezo-Einspritzvorrichtungen 10 erscheint.
Wie es in den 6B, 6C gezeigt
ist, entsprechen die Spitzenerscheinungszeiten t1, t2, t3 im Allgemeinen
jeweiligen Endzeiten einer Abnahme der Einspritzraten. Dementsprechend
werden bei einer Erfassung der Zeiten t1, t2, t3, wenn die Spitzen in
den Stromsignalverläufen erscheinen, jeweilige Endzeiten
einer Abnahme der Einspritzraten geschätzt.
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Gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel erhält die ECU 60 die
Differenz zwischen der erforderlichen Einspritzmenge und der tatsächlichen
Einspritzmenge wie vorstehend beschrieben und führt die
Rückführungskorrektur bei der erforderlichen Einspritzmenge
auf der Grundlage der Differenz aus. Genauer gesagt weist die ECU 60 eine
Abbildung bzw. ein Kennfeld als eine Einspritzanweisungskennlinie
entsprechend der Piezo-Einspritzvorrichtung 10 in jedem
Zylinder auf. In Anbetracht der berechneten erforderlichen Einspritzmenge
bestimmt die ECU 60, welcher eingestellte Wert der Ansteuerungsimpulsbreite
tq auf die Abbildung zurückgeführt wird. Da Einspritzkennlinien
entsprechend der altersbedingten Verschlechterung der Piezo-Einspritzvorrichtung 10 variieren,
muss die Abbildung durch eine Erfassung der Variation gelernt werden.
Die Rückführungskorrektur wird bei dem Abbildungslernen
verwendet.
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In
den 8, 9 sind Prozeduren für
eine Abbildungslernverarbeitung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel gezeigt. Die in den 8, 9 gezeigte
Verarbeitung wird in der ECU 60 beispielsweise bei vorbestimmten
Intervallen wiederholt ausgeführt.
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In
einem Verarbeitungsablauf gemäß 8 wird
in Schritt 10 (S10) die erforderliche Einspritzmenge Q,
um eine gewünschte Kraftmaschinenausgabe zu erhalten, auf
der Grundlage einer Kraftmaschinendrehzahl und einer Niederdrückgröße
des Beschleunigungseinrichtungspedals berechnet. Ein Druck (Leitungsdruck
bzw. Schienendruck Pc) eines Hochdruckkraftstoffs in dem Common-Rail 6 wird
in einem Schritt 11 (S11) gemessen. Der Leitungsdruck Pc
(ein Leitungsdruck, wenn ein Ansteuerungsimpulsbreitenanweisungswert
Tq_com ausgegeben wird), der in S11 gemessen wird, wird nachstehend als
Pc_com bezeichnet.
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Eine
erste Abbildung M1 ist im Voraus in dem Speicher der ECU 60 gespeichert.
Die erste Abbildung M1 speichert eine Einspritzendzeit entsprechend
der erforderlichen Einspritzmenge Q und dem Leitungsdruck Pc. Die
Einspritzendzeit entspricht der vorstehend genannten Endzeit einer
Abnahme der Einspritzrate. Die Einspritzendzeit, die in der ersten Abbildung
M1 gespeichert ist, wird nachstehend als ein Einspritzendzeitanweisungswert
Tfin_com bezeichnet.
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In
einem Schritt 12 (S12) wird der Einspritzendzeitanweisungswert
Tfin_com, der der erforderlichen Einspritzmenge Q, die in S10 berechnet
wird, und dem Leitungsdruck Pc_com, der in S11 gemessen wird, entspricht,
aus der ersten Abbildung M1 ausgelesen. Entsprechend der ersten
Abbildung M1 ist, wenn die erforderliche Einspritzmenge Q größer ist,
der Einspritzendzeitanweisungswert Tfin_com größer.
Wenn der Leitungsdruck Pc_com größer ist, ist
der Einspritzendzeitbefehlswert Tfin_com kleiner.
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Eine
zweite Abbildung M2 ist im Voraus in dem Speicher der ECU 60 gespeichert.
Eine Ansteuerungsimpulsbreite, die dem Einspritzendzeitanweisungswert
Tfin_com und dem Leitungsdruck Pc_com entspricht, ist in der zweiten
Abbildung M2 gespeichert. Die in der zweiten Abbildung M2 gespeicherte Ansteuerungsimpulsbreite
wird nachstehend als ein Ansteuerungsimpulsbreitenanweisungswert
Tq_com bezeichnet.
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In
einem Schritt 13 (S13) wird der Ansteuerungsimpulsbreitenanweisungswert
Tq_com entsprechend dem Einspritzendzeitanweisungswert Tfin_com,
der in S12 ausgelesen wird, und dem Leitungsdruck Pc_com, der in
S11 ausgelesen wird, aus der zweiten Abbildung M2 ausgelesen. Entsprechend
der zweiten Abbildung M2 ist, wenn der Einspritzendzeitanweisungswert
Tfin_com größer ist, der Ansteuerungsimpulsbreitenbefehlswert
Tq_com größer. Wenn der Leitungsdruck Pc_com größer
ist, ist der Ansteuerungsimpulsbreitenanweisungswert Tq_com kleiner.
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In
einem Schritt 14 (S14) werden verschiedene Korrekturen,
wie beispielsweise eine Korrektur entsprechend der Länge
eines Pilotintervalls, das eine Entfernung zwischen einer Piloteinspritzung
und einer Haupteinspritzung ist, bei dem in S13 ausgelesenen Ansteuerungsimpulsbreitenanweisungswert Tq_com
ausgeführt. In einem Schritt 15 (S15) wird der
Ansteuerungsimpulsbreitenanweisungswert Tq_com an die Steuerungseinrichtung 28 als
das Ansteuerungsimpulssignal ausgegeben. Dann lädt die Ansteuerungseinheit 20 das
piezoelektrische Element 52 und steuert das piezoelektrische
Element 52 auf der Grundlage des Ansteuerungsimpulsbreitenanweisungswerts
Tq_com, Elektrizität zu entladen. Als Ergebnis spritzt
die Piezo-Einspritzvorrichtung 10 Kraftstoff mit einer
zugehörigen Einspritzmenge ein, die dem Ansteuerungsimpulsbreitenanweisungswert Tq_com
entspricht.
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In
einem Schritt 16 (S16) wird eine Einspritzendzeit Tfin
ausgelesen, die in einer Verarbeitung gemäß 9 erfasst
wird, die nachstehend ausführlicher beschrieben ist. Die
Einspritzendzeit Tfin ist gleich einer abgelaufenen Zeit von dem
Einschalten des Ansteuerungsimpulssignals bis zu dem Zeitpunkt,
wenn ein negativer Stromspitzenwert erscheint.
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In
einem Schritt 17 (S17) wird eine Differenz dif_Tfin = Tfin – Tfin_com
zwischen der erfassten Einspritzendzeit Tfin und dem Einspritzendzeitanweisungswert
Tfin_com berechnet. Zusätzlich wird eine Differenz dif_Pc
= Pc – Pc_com zwischen dem Leitungsdruck Pc, wenn die Einspritzendzeit
Tfin erfasst wird, und dem in S11 ausgelesenen Leitungsdruck Pc_com
berechnet.
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In
einem Schritt 18 (S18) wird eine Beziehung zwischen dem
Ansteuerungsimpulsbreitenanweisungswert Tq_com, der in Schritt S15
ausgegeben wird, und der Einspritzendzeitdifferenz dif_Tfin, die
in S17 berechnet wird, in dem Speicher der ECU 60 als Abtastdaten
mem (Pc, I) für jede Leitungsdruckdifferenz dif_Pc gespeichert.
Eine Verarbeitung von S10 bis S18 wird wiederholt, bis die Zahl
I der Abtastdaten mem (Pc, I) größer oder gleich
einer vorbestimmten Zahl N ist. Genauer gesagt wird, wenn in einem
Schritt 19 (S19) bestimmt wird, dass die Abtastdatenzahl
I nicht größer oder gleich der vorbestimmten Zahl
N ist (NEIN), die Verarbeitung beendet. Wenn bestimmt wird, dass
die Abtastdatenzahl I größer oder gleich der vorbestimmten
Zahl N ist (JA), schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt 20 (S20) voran.
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In
S20 wird bestimmt, ob ein maximaler Wert und ein minimaler Wert
der Ansteuerungsimpulsbreitenanweisungswerte Tq_com, die in dem
Speicher gespeichert sind, außerhalb eines vorbestimmten korrigierten
Tq-Bereichs sind (10B). Wenn bestimmt wird, dass
der maximale Wert und der minimale Wert nicht außerhalb
des vorbestimmten korrigierten Tq-Bereichs sind (NEIN), wird die
Verarbeitung beendet. Somit wird die Verarbeitung von S10 bis S20
wiederum wiederholt, bis der maximale Wert und der minimale Wert
außerhalb des vorbestimmten korrigierten Tq-Bereichs sind.
Wenn bestimmt wird, dass der maximale Wert und der minimale Wert
außerhalb des vorbestimmten korrigierten Tq-Bereichs sind
(JA), schreitet die Steuerung zu einem Schritt 21 (S21)
voran. In S21 wird eine Näherungskurve aus allen Abtastdaten
mem (Pc, I) in dem Speicher als Grundgesamtheit gebildet (10A, 10B).
Die Näherungskurve ist eine Funktion func (Tq_com, dif_Pc)
mit dem Ansteuerungsimpulsbreitenanweisungswert Tq_com und der Leitungsdruckdifferenz dif_Pc
als zugehörige Variable, wobei sie die Einspritzendzeitdifferenz
dif_Tfin ausdrückt.
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In
einem Schritt 22 (S22) wird auf der Grundlage der in S21
gebildeten Näherungskurve bestimmt, ob ein Korrelationsgrad
zwischen dem Ansteuerungsimpulsbreitenanweisungswert Tq_com und
der Einspritzendzeitdifferenz dif_Tfin signifikant ist. Genauer
gesagt wird, wenn ein Absolutwert eines Korrelationskoeffizienten,
der aus der Näherungskurve erhalten wird, größer
oder gleich einem vorbestimmten Wert ist (beispielsweise 0,2), bestimmt, dass
der Korrelationsgrad signifikant ist. Wenn bestimmt wird, dass der
Korrelationsgrad nicht signifikant ist (NEIN), wird die Verarbeitung
beendet. Dementsprechend wird die Verarbeitung von S10 bis S21 wiederum
wiederholt, bis der Korrelationsgrad signifikant ist.
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Wenn
bestimmt wird, dass der Korrelationsgrad signifikant ist (JA), schreitet
die Verarbeitung zu einem Schritt 23 (S23) voran, in dem
die erste Abbildung M1, die in S21 verwendet wird, neu geschrieben
wird. Genauer gesagt wird die Einspritzendzeitdifferenz dif_Tfin
(= func (Tq_com, dif_Pc)), die auf der Grundlage der in S21 gebildeten
Näherungskurve berechnet wird, zu dem Einspritzendzeitanweisungswert
Tfin_com in der ersten Abbildung M1 addiert, wobei hierdurch die
erste Abbildung M1 neu geschrieben wird und entsprechend gelernt
wird. Zusätzlich kann an Stelle eines Korrigierens des
Ansteuerungsimpulssignals durch Ausführen eines Lernens
der ersten Abbildung M1 das Ansteuerungsimpulssignal direkt korrigiert
werden.
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Nachdem
die Verarbeitung in S23, in der die erste Abbildung M1 neu geschrieben
wird, beendet ist, schreitet die Steuerung zu einem Schritt 24 (S24) voran,
in dem alle in dem Speicher gespeicherten Abtastdaten mem (Pc, I)
gelöscht werden und dadurch die Abtastdatenzahl I auf Null
gesetzt wird.
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In
einem Verarbeitungsablauf gemäß 9 wird
die Endzeit einer Abnahme der Einspritzrate auf der Grundlage der
vorstehend beschriebenen Resultate aus den in 7 gezeigten
Prüfungsergebnissen geschätzt, indem die Zeit
erfasst wird, wenn der negative Spitzenwert in dem Stromsignalverlauf
erscheint. Die Zeit, wenn der negative Spitzenwert erscheint, entspricht
der Einspritzendzeit Tfin, die in S16 verwendet wird.
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Bei
einem Erfassen des Ausschaltens des Ansteuerungsimpulssignals in
einem Schritt 30 (S30) wird durch einen Zähler
in Schritt 31 (S31) das Zählen gestartet. Genauer
gesagt wird das Zählen bei einer Zeit t4 (11A bis 11C)
gestartet, wenn das Ansteuerungsimpulssignal ausgeschaltet ist. Wenn
der Zählwert in einem vorbestimmten Bestimmungszeitbereich
W1 liegt (11B), wird eine Verarbeitung
in einem Schritt 33 (S33), einem Schritt 34 (S34)
und einem Schritt 35 (S35) ausgeführt, um die Erscheinungszeit
des negativen Spitzenwerts des in dem Erfassungselement 29 erfassten
Stroms zu erfassen. Der Bestimmungszeitbereich W1 ist derart eingestellt,
dass er nicht mit einer Entladezeit W2 (11B)
des piezoelektrischen Elements 52 überlappt.
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Da
der Spitzensignalverlauf während der Zeitdauer W2 von der
Zeit, bei der das Ansteuerungsimpulssignal das piezoelektrische
Element 52 anweist, das Düsenloch 32 zu
schließen, zu der Zeit, bei der die den piezoelektrischen
Element 52 zugeführte elektrische Energie entladen
ist, nicht erzeugt wird, wird eine Erfassung von unnötigem
Rauschen vermieden, indem der Spitzensignalverlauf erfasst wird,
nachdem die vorbestimmte Entladezeit W2 abgelaufen ist.
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Wenn
in einer Bestimmungsverarbeitung in einem Schritt 32 (S32)
bestimmt wird, dass der Zählwert nicht vor dem Bestimmungszeitbereich
W1 liegt (NEIN), wird ein Stromwert Icur zu dem augenblicklichen
Zeitpunkt, der in dem Erfassungselement 29 erfasst wird,
in S33 erfasst. Wenn bestimmt wird, dass der erfasste Stromwert
Icur größer als ein maximaler Wert Tour max ist
(S34: JA), wird der maximale Wert Icur max auf den Stromwert Icur
in S35 aktualisiert und der Zählwert ab der Aktualisierung
wird gespeichert. Wenn bestimmt wird, dass der Stromwert Icur kleiner
oder gleich dem maximalen Wert Icur max ist (S34: NEIN), schreitet
die Steuerung zu einem Schritt 36 (S36) ohne Aktualisierung
voran.
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Wenn
in einer Bestimmungsverarbeitung in S36 bestimmt wird, dass der
Zählwert nicht nach dem Bestimmungszeitbereich W1 liegt
(NEIN), springt die Steuerung zu S33 zurück. Wenn bestimmt
wird, dass der Zählwert nach dem Bestimmungszeitbereich
W1 liegt (S36: JA), wird die Negative-Spitzenwert-Erfassungsverarbeitung
in S33, S34, S35 beendet und die Steuerung schreitet zu einem Schritt 37 (S37)
voran.
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In
der Verarbeitung in S33, S34, S35 wird ein Zählwert Tfin_cnt
erfasst, wenn ein negativer Stromspitzenwert 21 (11B) in dem Bestimmungszeitbereich W1 erscheint.
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In
S37 wird der in S35 gespeicherte Zählwert Tfin_cnt zu dem
in S15 ausgegebenen Ansteuerungsimpulsbreitenanweisungswert Tq_com addiert,
um die in S16 verwendete Einspritzendzeit Tfin zu berechnen. In
einem Schritt 38 (S38) wird die in S37 berechnete Einspritzendzeit
Tfin in dem Speicher zusammen mit dem entsprechenden Ansteuerungsimpulsbreitenanweisungswert
Tq_com und dem entsprechenden Leitungsdruck Pc gespeichert, wobei
dann die Steuerung beendet wird.
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Die
in den 8, 9 gezeigte Verarbeitung wird
bei jeder Piezo-Einspritzvorrichtung 10 in 1 ausgeführt.
Die ECU 60 und das Erfassungselement 29, die die
Verarbeitung gemäß 9 ausführen,
dienen als eine Endzeiterfassungseinrichtung. Die ECU 60,
die das Ansteuerungsimpulssignal ausgibt, dient als eine Ausgabeeinrichtung.
Die ECU 60, die die erste Abbildung M1 unter Verwendung
der in der Verarbeitung gemäß 9 erfassten
Einspritzendzeit Tfin lernt, dient als eine Korrektureinrichtung.
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Gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel wird, wenn sich die Piezo-Einspritzvorrichtung 10 alterbedingt
verschlechtert und dadurch die Einspritzmenge Q, die der Ansteuerungsimpulsbreite
Tq entspricht, verkleinert wird, die Einspritzendzeit Tfin, die in
der Verarbeitung gemäß 9 erfasst
wird, im Vergleich zu der Einspritzendzeit Tfin, die in der ersten
Abbildung M1 gespeichert ist, aufgrund des Zählwerts Tfin_cnt
verzögert, so dass eine Zeit (die der Einspritzendzeit
Tfin entspricht) von der Einspritzanweisung durch das Ansteuerungsimpulssignal
bis zu der tatsächlichen Beendigung der Einspritzung länger
gemacht wird. Da die erste Abbildung M1 in S23 auf der Grundlage
der verlängerten Einspritzendzeit Tfin gelernt wird, wird
die der erforderlichen Einspritzmenge Q entsprechende Ansteuerungsimpulsbreite Tq
bestimmt, nachdem diese Variation der Einspritzkennlinien aufgrund
der alterbedingten Verschlechterung der Piezo-Einspritzvorrichtung 10 gelernt
ist.
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Gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel wird die Einspritzendzeit Tfin,
wenn die Einspritzung tatsächlich beendet ist, in der Verarbeitung
gemäß 9 erfasst, und die erste Abbildung
M1 wird unter Verwendung der erfassten Einspritzendzeit Tfin gelernt.
Da die Einspritzendzeit Tfin lediglich entsprechend der altersbedingten
Verschlechterung der Piezo-Einspritzvorrichtung 10 variiert,
wird die erste Abbildung M1 unabhängig von einer externen
alterbedingten Verschlechterung gelernt. Dementsprechend wird die
alterbedingte Verschlechterung der Piezo-Einspritzvorrichtung 10 getrennt
von der externen altersbedingten Verschlechterung gelernt oder für eine
Korrektur behandelt.
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In
der herkömmlichen Steuerung, die in der
JP2003-254139A beschrieben
ist, wird die Ansteuerungsimpulsbreite Tq auf der Grundlage einer
Variation der Kraftmaschinendrehzahl korrigiert, wenn sich eine
Einspritzkennlinie der Einspritzvorrichtung altersbedingt verschlechtert.
Dementsprechend wird, obwohl eine tatsächliche Einspritzrate
kleiner ist als ein geeigneter Wert, da das Düsenloch
32 beispielsweise
blockiert ist, die erforderliche Einspritzmenge Q erfüllt,
da die Ansteuerungsimpulsbreite tq durch die vorstehend beschriebene
Korrektur korrigiert wird, um eine längere Zeitdauer aufzuweisen.
Folglich kann nicht bestimmt werden, ob die tatsächliche Einspritzrate
kleiner als der geeignete Wert ist, so dass eine Emissionsverschlechterungsbedingung aufgrund
einer Kraftstoffeinspritzung mit einer tatsächlichen Einspritzrate,
die kleiner als der geeignete Wert ist, nicht erfasst werden kann.
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Gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel wird, da eine Verkleinerung
der Kraftmaschinendrehzahl aufgrund der kleineren tatsächlichen
Einspritzrate in dem Lernen der ersten Abbildung M1 nicht reflektiert
wird, eine Einspritzmenge von Kraftstoff, der tatsächlich
eingespritzt wird, kleiner als die erforderliche Einspritzmenge
Q. Dementsprechend ist die Kraftmaschinendrehzahl kleiner als die
gewünschte Drehzahl aufgrund eines mangelnden Drehmoments der
Kraftmaschine, wobei hierdurch die kleinere tatsächliche
Einspritzrate erfasst wird, indem erfasst wird, ob die Kraftmaschinendrehzahl
verkleinert ist. Zusätzlich kann, wenn die ECU 60 die
Emissionsverschlechterungsbedingung in dieser Art und Weise erfasst,
ein Fahrer vorzugsweise über einen Evakuierungsbetrieb
aufgrund der Emissionsverschlechterungsbedingung sowie das mangelnde
Drehmoment informiert werden, indem ein Warnalarm 61 (3), wie
beispielsweise eine Warnlampe, betätigt wird.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend
unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben,
wobei eine Konzentration auf Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel
erfolgt.
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Bei
einer Steuerung der Einspritzmenge Q gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel wird eine Einspritzzeit eingestellt,
indem eine Ansteuerungsimpulsbreite tq des Ansteuerungsimpulssignals
reguliert wird. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird
die Einspritzzeit eingestellt, indem die an das piezoelektrische
Element 52 angelegte Spannung reguliert wird, wobei die
Ansteuerungsimpulsbreite tq konstant bleibt.
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Genauer
gesagt wird, wenn die an das piezoelektrische Element 52 angelegte
Spannung vergrößert wird, wobei die Ansteuerungsimpulsbreite
tq konstant ist, ein zugehöriger Spannungssignalverlauf von
einer durchgezogenen Linie zu einer abwechselnd lang- und kurzgestrichelten
Linie L3 verschoben (12D). Anders ausgedrückt
wird die Einspritzzeit verlängert. Somit wird, wenn beispielsweise die
Einspritzmenge Q gesteuert wird, um sich zu vergrößern,
die Einspritzzeit verlängert, indem die Spannung vergrößert
wird.
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Gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel wird ebenso ähnlich
zu dem ersten Ausführungsbeispiel die Einspritzendzeit
Tfin geschätzt, indem eine Zeit erfasst wird, bei der ein negativer
Spitzenwert in einem Stromsignalverlauf erscheint, wobei die erste Abbildung
M1 auf der Grundlage der geschätzten Einspritzendzeit Tfin
gelernt wird. Somit werden ähnliche Wirkungen wie bei dem
ersten Ausführungsbeispiel erzeugt.
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(Weitere Ausführungsbeispiele)
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Die
Erfindung ist nicht auf die Beschreibungen in den vorstehenden Ausführungsbeispielen
begrenzt, wobei charakteristische Konfigurationen der vorstehenden
Ausführungsbeispiele beliebig kombiniert werden können.
Zusätzlich kann die Erfindung beispielsweise in der nachstehend
beschriebenen Art und Weise verkörpert werden.
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Wie
vorstehend beschrieben entspricht die Zeit, bei der der negative
Spitzenwert des Stroms, der dem piezoelektrischen Element 52 zugeführt wird,
erscheint, im Allgemeinen der Endzeit einer Abnahme der Einspritzrate.
Zusätzlich erscheint ein positiver Spitzenwert P2 (11A) der an das piezoelektrische Element 52 angelegten
Spannung bei der Einspritzendzeit. Dementsprechend wird an Stelle
einer Erfassung des Stromwerts in dem Erfassungselement 29 der
Spannungswert erfasst, wobei die Einspritzendzeit Tfin erfasst werden
kann, indem der positive Spitzenwert P2 der Spannung in der Verarbeitung
gemäß 9 erfasst wird.
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Ein
Phänomen der Variation der Einspritzmenge entsprechend
der Einspritzendzeit Tfin tritt deutlicher auf, wenn das piezoelektrische
Element 52 für die Betätigungseinrichtung
verwendet wird, als wenn ein Elektromagnet für die Betätigungseinrichtung
verwendet wird. Dementsprechend wird, wenn das piezoelektrische
Element 52 für die Betätigungseinrichtung
verwendet wird, die Steuerung der Betätigungseinrichtung
zuverlässiger unabhängig von der externen altersbedingten
Verschlechterung korrigiert.
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In
den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird
das piezoelektrische Element 52 als eine Betätigungseinrichtung
zum Öffnen und Schließen der Düsennadel 34 verwendet.
Alternativ hierzu kann ein Elektromagnet verwendet werden. Wenn
der Elektromagnet verwendet wird, ist eine andere Endzeiterfassungseinrichtung
erforderlich, da ein Strom und eine Spannung keine Spitzenwerte aufweisen.
Beispielsweise kann ein Sensor zur Erfassung der Hubgröße
der Düsennadel 34 bereitgestellt sein, und die
Zeit, bei der die Düsennadel 34 das Düsenloch 32 schließt,
muss durch diesen Sensor erfasst werden.
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Gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel wird die Einspritzzeit eingestellt,
indem die an das piezoelektrische Element 52 angelegte
Spannung reguliert wird. Alternativ hierzu kann die Einspritzzeit eingestellt
werden, indem der Stromwert ebenso reguliert wird.
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Zusätzliche
Vorteile und Modifikationen sind für einen Fachmann ersichtlich.
Die Erfindung in ihren breiteren Begriffen ist folglich nicht auf
spezifische Details, ein repräsentatives Gerät
und auf gezeigte und beschriebene Veranschaulichungsbeispiele begrenzt.
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Wie
es vorstehend beschrieben ist, steuert ein Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem
eine Einspritzvorrichtung (10), die einen Ventilkörper
(30a, 30b, 30c, 30d) mit einem
Düsenloch (32), ein Ventilelement (34, 36, 38),
das in dem Ventilkörper aufgenommen ist und eingerichtet
ist, das Düsenloch zu öffnen und zu schließen,
und eine Betätigungseinrichtung (52) umfasst,
die das Ventilelement zum Öffnen und Schließen
des Düsenlochs betätigt. Das System steuert die
Betätigungseinrichtung, um eine Kraftstoffeinspritzung
zu steuern, und umfasst eine Ausgabevorrichtung (60), eine
Endzeiterfassungsvorrichtung (60, 29) und eine
Korrekturvorrichtung (60). Die Ausgabevorrichtung (60)
stellt ein Anweisungssignal auf der Grundlage einer erforderlichen Einspritzmenge
(Q) ein und gibt dieses aus. Das Signal weist die Betätigungseinrichtung
an, das Düsenloch zu öffnen und zu schließen.
Die Endzeiterfassungsvorrichtung erfasst eine Endzeit (Tfin), zu
der das Ventilelement betätigt wird, um das Düsenloch
zu schließen, wobei hierdurch die Kraftstoffeinspritzung tatsächlich
beendet wird. Die Korrekturvorrichtung (60) korrigiert
das Signal entsprechend der Endzeit (Tfin).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2003-254139
A [0002, 0003, 0088]