DE102009000986A1

DE102009000986A1 - Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung und Einspritzeinrichtungssteuerungssystem

Info

Publication number: DE102009000986A1
Application number: DE200910000986
Authority: DE
Inventors: Hideo Kariya Naruse; Yusuke Kariya Majima
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-02-19
Filing date: 2009-02-18
Publication date: 2009-08-20
Also published as: JP2009197600A

Abstract

Eine Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung wird bei einer Einspritzeinrichtung (PI) angewendet, die ein Gegendrucksteuerungsventil (13) aufweist, das einen Ventilöffnungsbetrieb aufgrund einer Ausdehnung eines piezoelektrischen Elements (PE) startet, wenn eine Piezospannung, die zunimmt, wenn das piezoelektrische Element (PE) geladen wird, einen Schwellenwert überschreitet. Die Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung weist eine Ladeschaltung (22, 23) auf, die die Piezospannung schrittweise vergrößert, indem wiederholt eine Vergrößerung und Verkleinerung eines Ansteuerungsstroms, der veranlasst wird, zu dem piezoelektrischen Element (PE) zu fließen, mehrere Male veranlasst werden, wenn das piezoelektrische Element (PE) geladen wird. Die Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung steuert einen Betrieb der Ladeschaltung (22, 23) derart, dass eine Vergrößerungsgeschwindigkeit der Piezospannung, die eine spezifische n-te Stromvergrößerung begleitet, welche eine zweite oder spätere Vergrößerung unter mehreren Vergrößerungen des Ansteuerungsstroms ist, höher ist als die Vergrößerungsgeschwindigkeit der Piezospannung, die die Stromvergrößerung unmittelbar vor der spezifischen n-ten Stromvergrößerung begleitet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung und ein Einspritzeinrichtungssteuerungssystem, die bei einer Einspritzeinrichtung mit einem piezoelektrischen Element als eine Betätigungseinrichtung angewendet werden.
Diese Art von Einspritzeinrichtung weist ein Ventilelement zum Öffnen und Schließen eines Einspritzloches eines Kraftstoffs, ein Gegendrucksteuerungsventil zur Steuerung eines Gegendrucks des Ventilelements und ein piezoelektrisches Element zum Betätigen des Gegendrucksteuerungsventils auf. Wenn das piezoelektrische Element geladen und ausgedehnt ist, startet das Gegendrucksteuerungsventil einen Ventilöffnungsbetrieb aufgrund des piezoelektrischen Elements, und der Gegendruck des Ventilelements verkleinert sich. Somit führt das Ventilelement einen Ventilöffnungsbetrieb aus und der Kraftstoff wird aus dem Einspritzloch eingespritzt.
Beispielsweise beschreibt die Patentdruckschrift JP-A-2003-319667 eine Steuerung zur schrittweisen Vergrößerung eines Spannungswerts des piezoelektrischen Elements (nachstehend als Piezospannung bezeichnet), indem wiederholt eine Vergrößerung und Verkleinerung eines Ansteuerungsstroms, der veranlasst wird, zu dem piezoelektrischen Element zu fließen, mehrere Male veranlasst wird, wenn das piezoelektrische Element geladen wird. Durch die Steuerung startet, nachdem das Laden des piezoelektrischen Elements gestartet ist, das Gegendrucksteuerungsventil den Ventilöffnungsbetrieb, wenn die Piezospannung einen Schwellenwert Vth überschreitet.
Der Wert der Piezospannung, der erforderlich ist, damit das Gegendrucksteuerungsventil den Ventilöffnungsbetrieb startet, d. h. der vorstehend genannte Schwellenwert Vth variiert mit einer Temperatur des piezoelektrischen Elements bezogen auf die Zeit. Außerdem variiert der Schwellenwert Vth ebenso mit einer altersbedingten Veränderung, wie beispielsweise einer Abnutzung des Ventilelements und eines Ventilsitzabschnitts des Gegendrucksteuerungsventils, und mit einem Druck des zugeführten Kraftstoffs. Da der Schwellenwert Vth in dieser Art und Weise variiert, kann eine Zeitsteuerung bzw. ein Zeitpunkt für das Gegendrucksteuerungsventil zum Starten des Ventilöffnungsbetriebs variieren. Als Ergebnis wird eine Variation in der Ventilöffnungsbetriebszeitsteuerung des Ventilelements (d. h. einer Einspritzstartzeitsteuerung) verursacht.
Als Maßnahmen gegen diese Schwierigkeit stellt die in der vorstehend genannten Patentdruckschrift JP-A-2003-319667 beschriebene Steuerung eine Ladegröße, die die erste der mehreren Vergrößerungen des Ansteuerungsstroms betrifft, so ein, dass sie größer als die Ladegröße ist, die die zweite oder eine spätere Stromvergrößerung betrifft. Das heißt, die Steuerung wird ausgeführt, um eine Geschwindigkeit der Piezospannung (d. h. eine Spannungssteigung), die die erste Stromvergrößerung begleitet, so einzustellen, dass sie höher (d. h. steiler) als die Vergrößerungsgeschwindigkeit der Piezospannung ist, die die zweite oder eine spätere Stromvergrößerung begleitet. Mit diesem Aufbau kann eine Variationsbreite Tσ1, Tσ2 der Ventilöffnungsbetriebsstartzeitsteuerung in Bezug auf die Variationsgröße Vσ des Schwellenwerts Vth verringert werden, wie es durch ein Bezugszeichen Tσ1 in 8 gezeigt ist. Eine durchgezogene Linie a in 8 zeigt die steile Spannungssteigung und eine durchgezogene Linie b zeigt die sanfte Spannungssteigung. V stellt die Piezospannung dar.
Wenn jedoch die Ladegröße in einer frühen der mehreren Stromvergrößerungen vergrößert wird, fließt ein hoher Ansteuerungsstrom zu dem piezoelektrischen Element. Spezifisch fließt, wenn die Ladegröße bei der ersten Ladung vergrößert wird, ein extrem hoher Ansteuerungsstrom zu dem piezoelektrischen Element. Dies ist darin begründet, dass eine Energie E, die dem piezoelektrischen Element zugeführt wird, der Ansteuerungsstrom I und die Piezospannung V eine Beziehung aufweisen, die durch eine nachstehende Gleichung 1 gezeigt ist, wobei der Ansteuerungsstrom I bei der frühen (spezifisch bei der ersten) der mehreren Ladeereignisse hoch wird, wo die Piezospannung V niedrig ist. E = ∫(I × V)dt (Gleichung 1)
Wenn der Ansteuerungsstrom in dieser Art und Weise hoch wird, wird eine deutliche Vergrößerung eines Leistungsverlustes (Verlust-W = I²R) in einem Widerstand R1 in einer Schaltung und dergleichen verursacht. Zusätzlich arbeiten Antriebsteile, wie beispielsweise das Gegendrucksteuerungsventil, schnell und kollidieren mit dem Ventilsitzabschnitt und dergleichen, wodurch Geräusche erzeugt werden.
Derartige Schwierigkeiten bezüglich des Leistungsverlustes, der Geräuscherzeugung und der Variation der Einspritzstartzeitsteuerung sind nicht auf eine Einspritzeinrichtung begrenzt, die das Gegendrucksteuerungsventil aufweist. Vielmehr werden derartige Schwierigkeiten gleichsam in einer Einspritzeinrichtung des Direktwirkungstyps verursacht, die das Ventilelement direkt mit dem piezoelektrischen Element zum Öffnen/Schließen des Einspritzloches betätigt. In dem Fall einer Einspritzeinrichtung, die die Einspritzung stoppt, indem das piezoelektrische Element ausgedehnt wird, variiert eine Einspritzstoppzeitsteuerung.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung und ein Einspritzeinrichtungssteuerungssystem bereitzustellen, um gleichzeitig sowohl eine Verringerung einer Variationsbreite einer Einspritzschaltzeitsteuerung als auch eine Verhinderung eines Leistungsverlustes und einer Geräuscherzeugung in einer Einspritzeinrichtung mit einem piezoelektrischen Element als eine Betätigungseinrichtung zu erreichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und ein Einspritzeinrichtungssteuerungssystem gemäß Patentanspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Nachstehend sind Mittel zur Behebung der vorstehend genannten Schwierigkeiten sowie zugehörige Aktionen und Wirkungen beschrieben. Wie es vorstehend beschrieben ist, fließt, wenn die Vergrößerungsgeschwindigkeit der Piezospannung bei dem ersten Laden hoch eingestellt ist, ein extrem hoher Ansteuerungsstrom zu dem piezoelektrischen Element, da die Piezospannung niedrig ist. Im Gegensatz dazu wird bei dem zweiten oder einem späteren Laden der Ansteuerungsstrom nicht übermäßig hoch, da die Piezospannung bereits einigermaßen vergrößert worden ist. Nachstehend beschriebene Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind unter Berücksichtigung dieses Punktes gebildet worden.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung bei einer Einspritzeinrichtung angewendet, die einen Öffnungs-Schließ-Mechanismus zum Öffnen und Schließen eines Einspritzloches eines Kraftstoffs und ein piezoelektrisches Element zur Betätigung des Öffnungs-Schließ-Mechanismus aufweist und die derart aufgebaut ist, dass der Öffnungs-Schließ-Mechanismus einen Betrieb aufgrund einer Ausdehnung des piezoelektrischen Elements startet, wenn ein Spannungswert (Piezospannung) des piezoelektrischen Elements, der zunimmt, wenn das piezoelektrische Element geladen wird, einen Schwellenwert überschreitet. Die Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung weist eine Ladeschaltung auf, die den Spannungswert schrittweise vergrößert, indem wiederholt eine Vergrößerung und eine Verkleinerung eines Ansteuerungsstroms, der veranlasst wird, zu dem piezoelektrischen Element zu fließen, mehrere Male veranlasst wird, wenn das piezoelektrische Element geladen wird. Die Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung steuert einen Betrieb der Ladeschaltung derart, dass eine Vergrößerungsgeschwindigkeit des Spannungswerts, der eine spezifische n-te Stromvergrößerung begleitet, die eine zweite oder eine spätere Stromvergrößerung unter mehreren Vergrößerungen des Ansteuerungsstroms ist, höher ist als die Vergrößerungsgeschwindigkeit des Spannungswerts, der die Stromvergrößerung unmittelbar vor der spezifischen n-ten Stromvergrößerung begleitet.
Mit diesem Aufbau wird die Vergrößerungsgeschwindigkeit der Piezospannung, die die spezifische n-te Stromvergrößerung begleitet, höher als die Vergrößerungsgeschwindigkeit der Piezospannung eingestellt, die die Stromvergrößerung unmittelbar vor der spezifischen n-ten Stromvergrößerung begleitet. Folglich kann in dem Fall, bei dem die Einstellung derart gemacht wird, dass die Piezospannung den Schwellenwert Vth bei der spezifischen n-ten Stromvergrößerung überschreitet, die Variationsbreite Tσ1, Tσ2 der Betriebsstartzeitsteuerung des Öffnungs-Schließ-Mechanismus in Bezug auf die Variationsgröße Vσ des Schwellenwerts Vth verringert werden, wie es durch ein Bezugszeichen Tσ1 in 8 gezeigt ist. Folglich kann, wenn beispielsweise der Öffnungs-Schließ-Mechanismus den Einspritzbetrieb mit der Ausdehnung des piezoelektrischen Elements ausführt, die Variation der Einspritzstartzeitsteuerung verringert werden. Zusätzlich kann, beispielsweise in dem Fall, bei dem der Öffnungs-Schließ-Mechanismus die Einspritzung mit der Ausdehnung des piezoelektrischen Elements stoppt, die Variation der Einspritzstoppzeitsteuerung verringert werden.
Des Weiteren wird gemäß der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung die spezifische n-te Stromvergrößerung als die zweite oder eine spätere Stromvergrößerung eingestellt. Folglich kann der Spitzenwert des Ansteuerungsstroms im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Vergrößerungsgeschwindigkeit der Piezospannung bei der ersten Stromvergrößerung hoch eingestellt ist, niedrig gehalten werden. Dementsprechend kann die Schwierigkeit des Leistungsverlustes und der Geräuscherzeugung, die verursacht werden, wenn der Spitzenwert des Ansteuerungsstroms hoch wird, gelöst werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung steuert die Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung die Vergrößerungsgeschwindigkeit des Spannungswerts, indem die Ladeschaltung derart gesteuert wird, dass eine Ladeenergie, die dem piezoelektrischen Element pro Einheitszeit bei der spezifischen n-ten Stromvergrößerung zugeführt wird, größer ist als die bei der Stromvergrößerung unmittelbar vor der spezifischen n-ten Stromvergrößerung.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung steuert die Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung die Vergrößerungsgeschwindigkeit des Spannungswerts, indem die Ladeschaltung derart gesteuert wird, dass eine Vergrößerungsgeschwindigkeit einer elektrischen Ladung, die in das piezoelektrische Element bei der spezifischen n-ten Stromvergrößerung geladen wird, höher ist als bei der Stromvergrößerung unmittelbar vor der spezifischen n-ten Stromvergrößerung.
Die Steuerung gemäß jeder dieser zwei Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung verwirklicht vorzugsweise die Steuerung der Vergrößerungsgeschwindigkeit des Spannungswerts gemäß der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
Genauer gesagt kann, wie es beispielsweise in 5(b) gezeigt ist, in dem Fall, bei dem die Schaltsteuerung ausgeführt wird, um den Ansteuerungsstrom I unter der Bedingung zu verkleinern, dass die elektrische Ladung Q, die in das piezoelektrische Element mit der Vergrößerung des Ansteuerungsstroms I zu dem piezoelektrischen Element geladen wird, einen Schwellenwert Qth überschreitet, die Vergrößerungsgeschwindigkeit der elektrischen Ladung vergrößert werden, indem der Schwellenwert Qth so eingestellt wird, dass er bei der spezifischen n-ten Stromvergrößerung groß ist. Schließlich kann die Steuerung ausgeführt werden, um die Spannungswertvergrößerungsgeschwindigkeit bei der spezifischen n-ten Stromvergrößerung zu vergrößern.
Verschiedene Steuerungsverfahren können verwendet werden, um wiederholt die Vergrößerung und die Verkleinerung des Ansteuerungsstroms, der veranlasst wird, zu dem piezoelektrischen Element zu fließen, mehrere Male zu veranlassen. Beispielsweise können eine Steuerung zum Schalten zu der Verkleinerung des Ansteuerungsstroms unter der Bedingung, dass der Wert des sich vergrößernden Ansteuerungsstroms einen oberen Grenzwert überschreitet, eine Steuerung zum Schalten zu der Vergrößerung des Ansteuerungsstroms unter der Bedingung, dass der Wert des sich verkleinernden Ansteuerungsstroms unter einen unteren Grenzwert fällt, eine Steuerung zum Schalten zu der Vergrößerung des Ansteuerungsstroms unter der Bedingung, dass der Wert des sich verkleinernden Ansteuerungsstroms Null erreicht, und dergleichen verwendet werden. Mit diesen Steuerungsverfahren wird jedoch die Startzeitsteuerung der spezifischen n-ten Stromvergrößerung dem Zufall überlassen. Als Ergebnis ist die Sicherheit des Überschreitens des Schwellenwerts Vth durch die Piezospannung bei der n-ten Stromvergrößerung niedrig. Wenn die Piezospannung den Schwellenwert Vth bei der spezifischen n-ten Stromvergrößerung nicht überschreitet, wird die vorstehend beschriebene Wirkung einer Verringerung der Variationsbreite der Betriebsstartzeitsteuerung, die durch eine Vergrößerung der Vergrößerungsgeschwindigkeit des Spannungswerts bei der spezifischen n-ten Stromvergrößerung erreicht wird, nicht zur Geltung gebracht.
Folglich steuert gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung die Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung einen Betrieb der Ladeschaltung, um eine Startzeitsteuerung der spezifischen n-ten Stromvergrößerung an eine voreingestellte Startzeitsteuerung anzupassen. Somit kann die Sicherzeit des Überschreitens des Schwellenwerts durch die Piezospannung bei der spezifischen n-ten Stromvergrößerung verbessert werden. Als Ergebnis kann die Sicherheit eines Veranlassens des Öffnungs-Schließ-Mechanismus, den Betrieb bei der spezifischen n-ten Stromvergrößerung zu starten, verbessert werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung steuert die Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung die Vergrößerungsgeschwindigkeit des Spannungswerts, indem ein Druck eines Hochdruckkraftstoffs, der dem Einspritzloch zugeführt wird, und/oder eine Last, die auf das piezoelektrische Element durch den Hochdruckkraftstoff aufgebracht wird, und/oder eine Temperatur des piezoelektrischen Elements, und/oder eine individuelle Information der Einspritzeinrichtung als ein Parameter verwendet wird/werden.
Der Wert der Piezospannung, der für den Öffnungs-Schließ-Mechanismus erforderlich ist, um den Kraftstoffeinspritzbetrieb oder den Stoppbetrieb zu starten (d. h. der Schwellenwert), variiert entsprechend den vorstehend beschriebenen Parametern (der Druck, die Last, die Temperatur oder der individuelle Unterschied der Einspritzeinrichtung). Beispielsweise variiert in dem Fall, dass der Öffnungs-Schließ-Mechanismus aus einem Ventilelement und einem Gegendrucksteuerungsventil besteht, der Schwellenwert wie nachstehend beschrieben.
Das heißt, wenn der Druck des Hochdruckkraftstoffs zunimmt, nehmen die Last, die von dem Hochdruckkraftstoff auf das piezoelektrische Element aufgebracht wird, und die Kraft, die für den Betrieb des Gegendrucksteuerungsventils erforderlich ist, zu, so dass der Schwellenwert zunimmt.
Eine Kapazität des piezoelektrischen Elements ändert sich mit der Temperatur des piezoelektrischen Elements. Folglich variiert der Schwellenwert mit der Temperatur, auch wenn die Ladeenergie, die dem piezoelektrischen Element zugeführt wird, die gleiche ist.
Beispielsweise variiert eine Druckempfangsfläche eines Abschnitts des Gegendrucksteuerungsventils, bei der das Gegendrucksteuerungsventil den Hochdruckkraftstoffdruck empfängt, unter den individuellen Einspritzeinrichtungen. Verschiedene Gleitwiderstände des Ventilelements und dergleichen unterscheiden sich zwischen den individuellen Einspritzeinrichtungen. Ein individueller Unterschied wird in dem Schwellenwert aufgrund derartiger individueller Unterschiede der Einspritzeinrichtung verursacht.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, die die Vergrößerungsgeschwindigkeit des Spannungswerts entsprechend dieser Parameter steuert, kann die Steuerung der Ladeschaltung zur Veranlassung der Piezospannung, den Schwellenwert bei der spezifischen n-ten Stromvergrößerung zu überschreiten, in geeigneter Weise verwirklicht werden. Beispielsweise kann in dem Beispiel gemäß 5(b) der Schwellenwert Qth entsprechend den vorstehend genannten Parametern geändert werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die individuelle Information eine Information, die ein tatsächlicher bzw. Ist-Messwert ist, der durch eine im Vorfeld ausgeführte Überprüfung erhalten wird, und der die Vergrößerungsgeschwindigkeit des Spannungswerts oder eine physikalische Größe, die mit der Vergrößerungsgeschwindigkeit des Spannungswert in Wechselbeziehung steht bzw. korreliert ist, zu der Zeit ist, wenn die Einspritzstartzeitsteuerung mit einer Solleinspritzzeitsteuerung übereinstimmt. Mit einem derartigen Aufbau kann, wenn die Ladeschaltung derart gesteuert wird, dass die Piezospannung den Schwellenwert bei der spezifischen n-ten Stromvergrößerung überschreitet, die Steuerung auf der Grundlage des Ist-Messwerts ausgeführt werden, der durch die Überprüfung erhalten wird. Dementsprechend kann die Sicherheit des Oberschreitens des Schwellenwerts durch die Piezospannung bei der spezifischen n-ten Stromvergrößerung verbessert werden. Schließlich kann die Sicherheit der Ausführung des Betriebsstarts des Öffnungs-Schließ-Mechanismus bei der spezifischen n-ten Stromvergrößerung verbessert werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die individuelle Information eine Kapazität des piezoelektrischen Elements oder eine Kennlinie, die eine Beziehung zwischen der Kapazität und der Temperatur des piezoelektrischen Elements angibt. Mit einem derartigen Aufbau kann, wenn die Ladeschaltung derart gesteuert wird, dass die Piezospannung den Schwellenwert bei der spezifischen n-ten Stromvergrößerung überschreitet, die Steuerung auf der Grundlage der Temperaturkennlinie des piezoelektrischen Elements ausgeführt werden.
Dementsprechend kann die Sicherheit des Überschreitens des Schwellenwerts durch die Piezospannung bei der spezifischen n-ten Stromvergrößerung verbessert werden. Schließlich kann die Sicherheit der Ausführung des Betriebsstarts des Öffnungs-Schließ-Mechanismus bei der spezifischen n-ten Stromvergrößerung verbessert werden.
Es ist zu bevorzugen, die vorstehend genannten verschiedenen Typen von individuellen Informationen in einem Speicherabschnitt, wie beispielsweise einem QR-Code (der eine eingetragen Handelsmarke ist), einem IC-Speicher oder einem Korrekturwiderstand, zu speichern und die Einspritzeinrichtung mit dem Speicherabschnitt auszustatten.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Öffnungs-Schließ-Mechanismus ein Ventilelement zum Öffnen und Schließen des Einspritzloches und ein Gegendrucksteuerungsventil auf, das durch eine Antriebskraft des piezoelektrischen Elements betrieben wird und das einen Gegendruck des Ventilelements steuert. Das Gegendrucksteuerungsventil startet einen Betrieb zur Verringerung des Gegendrucks, um einen Ventilöffnungsbetrieb des Ventilelements auszuführen, wenn der Spannungswert des piezoelektrischen Elements einen Schwellenwert überschreitet.
Zusätzlich zu dem Aufbau gemäß der vorstehend genannten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die vorliegende Erfindung ebenso bei einer Einspritzeinrichtung eines Direktwirkungstyps angewendet werden, die das Ventilelement direkt mit dem piezoelektrischen Element betätigt, um das Einspritzloch zu öffnen/zu schließen. Zusätzlich zu der Einspritzeinrichtung, die den Ventilöffnungsbetrieb des Ventilelements mit der Ausdehnung des piezoelektrischen Elements ausführt, die durch ein Laden des piezoelektrischen Elements verursacht wird, kann die vorliegende Erfindung ebenso bei einer Einspritzeinrichtung angewendet werden, die einen Ventilschließbetrieb des Ventilelements mit einem Zusammenziehen des piezoelektrischen Elements ausführt, das durch ein Entladen des piezoelektrischen Elements verursacht wird.
Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist ein Einspritzeinrichtungssteuerungssystem eine Einspritzeinrichtung und die Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung gemäß jeder der vorstehend genannten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung auf. Ein derartiges Einspritzeinrichtungssteuerungssystem kann die vorstehend genannten unterschiedlichen Wirkungen auf ähnliche Weise zeigen.
Merkmale und Vorteile von Ausführungsbeispielen werden zusammen mit Betriebsverfahren und der Funktion der betreffenden Teile aus einem Studium der nachstehenden ausführlichen Beschreibung, der beigefügten Patentansprüche und der Zeichnung ersichtlich, die alle einen Teil dieser Anmeldung bilden. Es zeigen:
1 ein schematisches Diagramm, das einen Gesamtaufbau eines Kraftmaschinensystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
2 ein Querschnittsdiagramm, das eine Piezoeinspritzeinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
3 ein Blockschaltbild, das einen Aufbau einer Steuerungseinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
4 ein Schaltungsdiagramm, das einen Aufbau einer Ansteuerungsschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
5 ein Zeitablaufdiagramm, das eine Ladeverarbeitung und eine Entladeverarbeitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
6 ein Flussdiagramm, das eine Prozedur der Ladeverarbeitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
7 ein Blockschaltbild, das eine Steuerung-IC gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
8 ein Diagramm, das eine Wirkung eines Steilmachens einer Spannungssteigung während der Ladeverarbeitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
9 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Ausdehnungskraft, die zum Starten eines Ventilöffnungsbetriebs erforderlich ist, und einem Leitungsdruck gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
10 ein Diagramm, das einen Übergang einer durchschnittlichen elektrischen Ladungsgeschwindigkeit zeigt, die die Ladeverarbeitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel betrifft,
11 ein Zeitablaufdiagramm, das eine Ladeverarbeitung und eine Entladeverarbeitung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und
12 ein Blockschaltbild, das eine Steuerung-IC gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Zuerst wird eine Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Die Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird bei einer Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung einer Dieselkraftmaschine mit gemeinsamer Kraftstoffleitung bzw. einer Common-Rail-Dieselkraftmaschine angewendet, die in einem Fahrzeug eingebaut ist.
1 zeigt einen Gesamtaufbau eines Kraftmaschinensystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Wie es in 1 gezeigt ist, wird ein Kraftstoff in einem Kraftstofftank 1 durch eine Kraftstoffpumpe 3 über einen Kraftstofffilter 2 angesaugt. Die Kraftstoffpumpe 3 weist ein Kraftstoffdosierventil 4 auf. Durch einen Betrieb des Kraftstoffdosierventils 4 wird über eine Kraftstoffmenge entschieden, die nach außen ausgestoßen wird. Der Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe 3 wird zu einer gemeinsamen Kraftstoffleitung bzw. einem Common-Rail 5 unter Druck zugeführt (d. h. gepumpt). Der Common-Rail 5 speichert den von der Kraftstoffpumpe 3 gepumpten Kraftstoff in einem Hochdruckzustand auf. Der aufgespeicherte Hochdruckkraftstoff wird Piezoeinspritzeinrichtungen PI jeweiliger Zylinder (in 1 sind vier Zylinder als ein Beispiel gezeigt) durch Hochdruckkraftstoffkanäle 6 zugeführt. Die Piezoeinspritzeinrichtungen PI sind mit einem Niedrigdruckkraftstoffkanal 7 derart verbunden, dass die Piezoeinspritzeinrichtungen PI den Kraftstoff zu dem Kraftstofftank 1 durch den Niedrigdruckkraftstoffkanal 7 zurückführen können.
Als nächstes ist ein Aufbau der Piezoeinspritzeinrichtung PI unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Ein Nadelunterbringungsabschnitt 10a in der Form einer kreisförmigen Säule ist in einem Spitzenende eines Körpers 10 der Piezoeinspritzeinrichtung PI bereitgestellt. Eine Düsennadel 11 (ein Ventilelement) ist in dem Nadelunterbringungsabschnitt 10a untergebracht. Die Düsennadel 11 kann in einer axialen Richtung des Nadelunterbringungsabschnitts 10a versetzt werden. Der Hochdruckkraftstoff wird zu dem Nadelunterbringungsabschnitt 10a durch den vorstehend beschriebenen Hochdruckkraftstoffkanal 6 zugeführt. Wenn die Düsennadel 11 auf einen ringförmigen Nadelsitzabschnitt 10b gesetzt ist, der in einem Spitzenendabschnitt des Körpers 10 ausgebildet ist, sperrt die Düsennadel 11 den Nadelunterbringungsabschnitt 10a gegenüber dem Hochdruckkraftstoffkanal 6 ab. Wenn sich die Düsennadel 11 von dem ringförmigen Nadelsitzabschnitt 10b trennt, ermöglicht es die Düsennadel 11, dass der Nadelunterbringungsabschnitt 10a mit dem Hochdruckkraftstoffkanal 6 in Verbindung ist.
Eine hintere Seite der Düsennadel 11 (d. h. eine Seite, die zu einer Seite entgegengesetzt ist, die dem ringförmigen Nadelsitzabschnitt 10b gegenüber liegt) liegt einer Gegendruckkammer 10c gegenüber. Der Kraftstoff von dem Hochdruckkraftstoffkanal 6 wird der Gegendruckkammer 10c durch eine Öffnung 10d zugeführt. Die Gegendruckkammer 10c ist mit einer Nadelfeder 12 ausgestattet, die die Düsennadel 11 hin zu der Seite des ringförmigen Nadelsitzabschnitts 10b drückt.
Die Gegendruckkammer 10c ist aufgebaut, um in der Lage zu sein, mit dem Niedrigdruckkraftstoffkanal 7 durch ein Gegendrucksteuerungsventil 13 in Verbindung zu sein. Wenn eine hintere Seite des Gegendrucksteuerungsventils 13 auf einem ringförmigen oberen Ventilsitzabschnitt 10e gesetzt ist, unterbricht das Gegendrucksteuerungsventil 13 die Verbindung zwischen dem Niedrigdruckkraftstoffkanal 7 und der Gegendruckkammer 10c. Wenn das Gegendrucksteuerungsventil 13 hin zu der Spitzenendseite des Körpers 10 versetzt wird, ermöglicht das Gegendrucksteuerungsventil 13 die Verbindung zwischen dem Niedrigdruckkraftstoffkanal 7 und der Gegendruckkammer 10c. Wenn das Gegendrucksteuerungsventil 13 weiter zu der Spitzenseite des Körpers 10 versetzt wird und eine Oberfläche des Gegendrucksteuerungsventils 13 auf der Spitzenseite des Körpers 10 auf einen ringförmigen unteren Ventilsitzabschnitt 10g gesetzt wird, sperrt das Gegendrucksteuerungsventil 13 eine Ventilkammer, die das Gegendrucksteuerungsventil 13 unterbringt, gegenüber dem Hochdruckkraftstoffkanal 6 ab. Die Ventilkammer ist konstant mit der Gegendruckkammer 10c durch eine Öffnung 10h verbunden.
Eine Oberfläche des Gegendrucksteuerungsventils 13 auf der Seite des ringförmigen oberen Ventilsitzabschnitts 10e ist mit einem Kolben mit kleinem Durchmesser 15 über einen Druckstift 14 verbunden. Eine hintere Seite des Kolbens mit kleinem Durchmesser 15 liegt einem Spitzenende eines Kolbens mit großem Durchmesser 16 gegenüber, der einen größeren Durchmesser als der Kolben mit kleinem Durchmesser 15 aufweist. Eine Versatzübertragungskammer 10f ist durch innere Oberflächen des Kolbens mit kleinem Durchmesser 15, des Kolbens mit großem Durchmesser 16 und des Körpers 10 definiert. Die Versatzübertragungskammer 10f ist mit einer geeigneten Flüssigkeit, wie beispielsweise dem Kraftstoff, gefüllt. Eine Oberfläche des Kolbens mit großem Durchmesser 16 auf einer hinteren Seite des Körpers 10 ist mit einem piezoelektrischen Element PE verbunden. Eine hintere Seite des piezoelektrischen Elements PE, die zu einer Seite entgegengesetzt ist, die dem Kolben mit großem Durchmesser 16 gegenüber liegt, ist an dem Körper 10 fixiert. Ein Öffnungs-Schließ-Mechanismus entspricht der Düsennadel 11, der Nadelfeder 12, dem Gegendrucksteuerungsventil 13, dem Druckstift 14, dem Kolben mit kleinem Durchmesser 15, dem Kolben mit großem Durchmesser 16 und dergleichen.
Das piezoelektrische Element PE weist einen geschichteten Körper (einen Piezostapel) auf, der durch ein Stapeln einer Vielzahl von Schichten piezoelektrischer Elemente gebildet wird. Das piezoelektrische Element PE fungiert als eine Betätigungseinrichtung, da sich der Piezostapel aufgrund des inversen piezoelektrischen Effekts ausdehnt und zusammenzieht. Das piezoelektrische Element PE ist eine kapazitive Last. Das piezoelektrische Element PE dehnt sich aus, wenn es geladen wird, und zieht sich zusammen, wenn es entladen wird. Das piezoelektrische Element PE gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet ein piezoelektrisches Element, das aus einem piezoelektrischen Material, wie beispielsweise PZT (Blei-Zirkonat-Titanat), hergestellt ist.
Wenn der Strom dem piezoelektrischen Element PE nicht zugeführt wird und das piezoelektrische Element PE in dem zusammengezogenen Zustand ist, sind das Gegendrucksteuerungsventil 13 und der Kolben mit kleinem Durchmesser 15 in dem hinteren Abschnitt des Körpers 10 aufgrund einer Kraft angeordnet, die durch den Hochdruckkraftstoff des Hochdruckkraftstoffkanals 16 daran angelegt wird. Zu dieser Zeit ist die Gegendruckkammer 10c gegenüber dem Niedrigdruckkraftstoffkanal 7 durch das Gegendrucksteuerungsventil 13 abgesperrt. Dementsprechend wird aufgrund des Drucks des Kraftstoffs in der Gegendruckkammer 10c (d. h. des Drucks des Kraftstoffs in dem Common-Rail 5) und der elastischen Kraft der Nadelfeder 12 die Düsennadel 11 zu der Spitzenendseite des Körpers 10 gedrückt und in diesem Zustand (einem Ventilschließzustand) gehalten, wobei die Düsennadel 11 auf den ringförmigen Nadelsitzabschnitt 10b gesetzt ist.
Wenn der Strom dem piezoelektrischen Element PE zugeführt wird und das piezoelektrische Element PE in den ausgedehnten Zustand gebracht wird, bewegt sich das Gegendrucksteuerungsventil 13 hin zu der Spitzenendseite des Körpers 10. Somit wird die Verbindung zwischen der Gegendruckkammer 10c und dem Niedrigdruckkraftstoffkanal 7 hergestellt. Als Ergebnis nimmt der Druck des Kraftstoffs in der Gegendruckkammer 10c ab, wobei eine Kraft F1 des Hochdruckkraftstoffs in dem Nadelunterbringungsabschnitt 10a zum Drücken der Düsennadel 11 hin zu der hinteren Seite des Körpers 10 relativ groß wird. Wenn die Kraft F1, die die Düsennadel 11 hin zu der hinteren Seite drückt, um zumindest eine vorbestimmte Größe größer als eine Kraft F2 des Kraftstoffs in der Gegendruckkammer 10c und der Nadelfeder 12 zum Drücken der Düsennadel 11 hin zu der Vorderseite des Körpers 10 wird, wird die Düsennadel 11 in einen Zustand (d. h. einen Ventilöffnungszustand) gebracht, bei dem die Düsennadel 11 von dem ringförmigen Nadelsitzabschnitt 10b getrennt ist, und der Kraftstoff des Hochdruckkraftstoffkanals 6 wird aus einem Einspritzloch 10i eingespritzt, das in einen geöffneten Zustand gebracht ist.
Das in 1 gezeigte Kraftmaschinensystem weist verschiedene Sensoren zur Erfassung von Betriebszuständen der Dieselkraftmaschine auf, wie beispielsweise einen Kraftstoffdrucksensor 5a zur Erfassung eines Kraftstoffdrucks in dem Common-Rail 5 (Leitungsdruck PC) und einen Kurbelwinkelsensor 20a zur Erfassung eines Drehwinkels CA einer Ausgabewelle der Dieselkraftmaschine sowie einen Beschleunigungseinrichtungssensor 20b zur Erfassung einer Betriebsgröße ACCP einer Beschleunigungseinrichtung.
Erfassungsergebnisse der verschiedenen Sensoren werden einer Steuerungseinheit 20 zugeführt. Die Steuerungseinheit 20 betreibt verschiedene Betätigungseinrichtungen der Dieselkraftmaschine, wie beispielsweise die Piezoeinspritzeinrichtungen PI und das Kraftstoffdosierventil 4, auf der Grundlage der Erfassungswerte. Die Steuerungseinheit 20 führt eine Kraftstoffeinspritzsteuerung aus, indem die Piezoeinspritzeinrichtungen PI auf der Grundlage der Erfassungswerte der vorstehend beschriebenen verschiedenen Sensoren betrieben werden.
Als nächstes werden ein Aufbau und ein Betriebsüberblick der Steuerungseinheit 20 unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Ein Mikrocomputer 21 der Steuerungseinheit 20 berechnet eine Anforderungseinspritzmenge, die eine Anforderung eines Ausgabedrehmoments der Dieselkraftmaschine erfüllt, auf der Grundlage der Betriebsgröße ACCP der Beschleunigungseinrichtung, die mit dem Beschleunigungseinrichtungssensor 20b erfasst wird, und der Drehgeschwindigkeit der Ausgabewelle, die aus dem Erfassungswert des Kurbelwinkelsensors 20a bestimmt wird. Der Mikrocomputer 21 führt eine Kennfeldberechnung eines Einspritzbefehlswerts (d. h. eine Befehlseinspritzzeitdauer) der Piezoeinspritzeinrichtung PI auf der Grundlage der berechneten Anforderungseinspritzmenge und des Erfassungswerts des Kraftstoffdrucksensors 5a aus. Dann gibt der Mikrocomputer 21 ein Ansteuerungssignal IJT, das dem Befehlswert entspricht, an eine Steuerung-IC 22 aus.
Die Steuerung-IC 22 steuert eine Ansteuerungsschaltung 23 auf der Grundlage des eingegebenen Ansteuerungssignals IJT. Somit steuert die Steuerung-IC 22 einen Zustand einer Leistungszufuhr bzw. Stromzufuhr zu der Piezoeinspritzeinrichtung PI (d. h. ein Laden und Entladen der Piezoeinspritzeinrichtung PI). Somit dehnt sich die Piezoeinspritzeinrichtung PI aus und zieht sich zusammen, um die Anforderungseinspritzmenge des Kraftstoffs zu einer gewünschten Zeitsteuerung bzw. zu einem gewünschten Zeitpunkt einzuspritzen. Einspritzbetriebsarten, wie beispielsweise die Einspritzmenge des Kraftstoffs, die von der Piezoeinspritzeinrichtung PI eingespritzt wird, die Einspritzzeitsteuerung und die Einspritzstufenzahl, werden gesteuert. Die Steuerung-IC 22 und die Ansteuerungsschaltung 23 entsprechen einer Ladeschaltung.
Verschiedene Erfassungssignale werden von der Ansteuerungsschaltung 23 einem AD-Wandler und einem DSP 24 zugeführt. Die Erfassungssignale durchlaufen eine Eingangsverarbeitung und dergleichen in dem AD-Wandler und dem DSP 24 und werden dann zu dem Mikrocomputer 21 und der Steuerung-IC 22 übertragen.
Die Piezoeinspritzeinrichtung PI weist verschiedene individuelle Unterschiede auf, wie beispielsweise eine Einspritzkennlinie und eine Kapazität. Derartige spezifische Eigenschaften werden im Vorfeld bei dem Herstellungsprozess vor einer Auslieferung des Fahrzeugs an den Handel gemessen. Eine individuelle Information, die Einstellungsdaten umfasst, die derart eingestellt sind, dass jede Piezoeinspritzeinrichtung PI auf ähnliche Weise arbeitet, ist in einem QR-Code 10j (einem Speicherabschnitt) gespeichert. Der QR-Code 10j ist auf die Piezoeinspritzeinrichtung PI gedruckt. Ein IC-Speicher, ein Korrekturwiderstand oder dergleichen können anstelle des QR-Codes 10j als der Speicherabschnitt verwendet werden.
Die in dem QR-Codes 10j gespeicherte individuelle Information wird durch eine QR-Codeleseeinrichtung 30 in dem Kraftmaschinenherstellungsprozess oder bei einer Zweigstelle ausgelesen. Dann wird die individuelle Information in ein EEPROM 25 in der Steuerungseinheit 20 durch ein externes Arbeitsgerät 31 geschrieben. Wenn der Mikrocomputer 21 den Einspritzbefehlswert wie vorstehend beschrieben berechnet, korrigiert der Mikrocomputer 21 den Einspritzbefehlswert, der durch die Kennfeldberechnung erhalten wird, unter Verwendung der individuellen Information, die in das EEPROM 25 und dergleichen geschrieben ist.
Als nächstes werden ein Aufbau und eine Schaltungsaktion der Ansteuerungsschaltung 23 unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, das bei der Mehrzylinderkraftmaschine angewendet wird, sind die mehreren Piezoeinspritzeinrichtungen PI parallel geschaltet. Die Piezoeinspritzeinrichtung PI des Zylinders, der die Einspritzung ausführt, wird mit einem Auswahlschalter ausgewählt. Der Auswahlschalter ist in 4 nicht gezeigt.
Die Ansteuerungsschaltung 23 weist einen Gleichspannungswandler (eine Verstärkerschaltung) zum Verstärken bzw. Anheben einer Spannung einer Batterie Ba (beispielsweise 12 V) auf eine hohe Spannung (beispielsweise 200 bis 300 V) zum Laden des piezoelektrischen Elements PE auf. Der Gleichspannungswandler umfasst eine Verstärkerspule L1, einen Verstärkerschalter SW3, eine Gleichrichterdiode D3 und einen Pufferkondensator C1. Die Steuerung-IC 22 schaltet den Verstärkerschalter SW3 derart ein und aus, dass eine elektrische Ladung, die dem piezoelektrischen Element PE zuzuführen ist, in dem Pufferkondensator C1 bei der hohen Spannung, die mit der Verstärkerspule L1 verstärkt wird, gespeichert wird. Der Pufferkondensator C1 sollte vorzugsweise eine ausreichende Kapazität (beispielsweise 30 bis mehrere hundert μF) aufweisen, mit der die Spannung des Pufferkondensators C1 durch eine einmalige Ladeverarbeitung des piezoelektrischen Elements PE schwerlich geändert wird.
Ein Nebenschlusswiderstand R1 ist auf einer Massenseite des Pufferkondensators C1 bereitgestellt. Die Steuerung-IC 22 nimmt eine Spannung bei dem Nebenschlusswiderstand R1 ab. Somit erfasst die Steuerung-IC 22 den Strom, der mit der Ladung und der Entladung des Pufferkondensators C1 fließt.
Das piezoelektrische Element PE ist eine elektrisch kapazitive Last. Folglich führt, wenn die elektrische Ladung des Pufferkondensators C1 dem piezoelektrischen Element PE zugeführt wird, um das piezoelektrische Element PE zu laden, das piezoelektrische Element PE einen Ausdehnungsantrieb aus, um die Kraftstoffeinspritzung auszuführen. Wenn die elektrische Ladung, die in dem piezoelektrischen Element PE gespeichert ist, entladen wird, führt das piezoelektrische Element PE einen Zusammenziehantrieb aus, um die Kraftstoffeinspritzung zu stoppen. Nachstehend wird eine Versatzgrößensteuerung des piezoelektrischen Elements PE gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, d. h. die Schaltungsaktion zu der Zeit, wenn die Ladeverarbeitung und die Entladeverarbeitung ausgeführt werden, ausführlich beschrieben.
Zuerst wird die Schaltungsaktion zu der Zeit der Ladeverarbeitung beschrieben. Wenn das Ansteuerungssignal IJT von dem Mikrocomputer 21 zu der Steuerung-IC 22 zugeführt wird, startet die Steuerung-IC 22 eine Chopper-Steuerung unter Verwendung eines EIN-AUS-Betriebs eines Ladeschalters SW1. Genauer gesagt wird, wenn der EIN-Betrieb des Ladeschalters SW1 durch eine ansteigende Flanke eines Auslösesignals TRGG (nachstehend ausführlich beschrieben) ausgelöst und ausgeführt wird, ein geschlossener Schaltungskreis gebildet, der aus dem Pufferkondensator C1, dem Ladeschalter SW1, einer Lade-Entlade-Spule L2 und dem piezoelektrischen Element PE gebildet ist. Somit wird die elektrische Ladung des Pufferkondensators C1 zu dem piezoelektrischen Element PE geladen. Zu dieser Zeit nimmt die Größe des Stroms, der über das piezoelektrische Element PE fließt (nachstehend als Piezostrom I bezeichnet) allmählich zu. Dies wird als allmählicher Vergrößerungsbetrieb der Stromgröße I bezeichnet.
Wenn ein Integrationswert des Stroms, der durch den Nebenschlusswiderstand R1 geflossen ist (d. h. eine elektrische Ladungsgröße Qact, die aus dem Pufferkondensator C1 zu dem piezoelektrischen Element PE entladen wird), einen voreingestellten Schwellenwert Qth (siehe 5(b)) überschreitet, wird ein AUS-Betrieb des Ladeschalters SW1 ausgeführt. Folglich folgt das tatsächliche Verhalten der elektrischen Ladungsgröße Qact nicht einer gestrichelten Linie in 5(b), sondern es folgt einer durchgezogenen Linie, die auf den Schwellenwert Qth begrenzt ist oder unter dem Schwellenwert Qth liegt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Wert des Stroms von dem Pufferkondensator C1, der mit dem Nebenschlusswiderstand R1 erfasst wird, anstelle des Piezostroms I verwendet. Alternativ hierzu kann ebenso ein Nebenschlusswiderstand bei dem piezoelektrischen Element PE bereitgestellt werden, um den Ist-Piezostrom I zu erfassen.
Aufgrund des AUS-Betriebs des Ladeschalters SW1, der auf der Grundlage des Schwellenwerts Qth nach dem EIN-Betrieb des Ladeschalters SW1 ausgeführt wird, wird ein geschlossener Schaltungskreis gebildet, der aus der Lade-Entlade-Spule L2, dem piezoelektrischen Element PE und einer Freilaufdiode D2 besteht. Somit wird eine Freilaufenergie der Lade-Entlade-Spule L2 zu dem piezoelektrischen Element PE geladen. Zu dieser Zeit nimmt die Größe des Piezostroms I allmählich ab. Dies wird als allmählicher Verkleinerungsbetrieb der Stromgröße I bezeichnet. Der EIN-Betrieb des Ladeschalters SW1 wird durch die ansteigende Flanke des nächsten Auslösesignals TRGG ausgelöst und wieder ausgeführt.
Somit wird, wenn der Ladeschalter SW1 in der vorstehend beschriebenen Betriebsart betrieben wird, das piezoelektrische Element PE geladen, und ein elektrisches Potenzial auf einer Anschlussseite mit höherem elektrischen Potenzial des piezoelektrischen Elements PE (nachstehend als Piezospannung V bezeichnet) nimmt zu. Genauer gesagt werden, wenn der EIN-AUS-Betrieb des Ladeschalters SW1 ausgeführt wird, wie es in 5(c) gezeigt ist, die Vergrößerung und die Verkleinerung des Piezostroms I mehrere Male wiederholt, wie es in 5(e) gezeigt ist, und die Piezospannung V nimmt schrittweise zu, wie es in 5(f) gezeigt ist.
Als nächstes wird die Schaltungsaktion zu der Zeit der Entladeverarbeitung beschrieben. Wenn das Ansteuerungssignal IJT von dem Mikrocomputer 21 umgekehrt wird, startet die Steuerung-IC 22 eine Chopper-Steuerung unter Verwendung eines EIN-AUS-Betriebs eines Entladeschalters SW2. Spezifisch wird, wenn der EIN-Betrieb des Entladeschalters SW2 durch eine abfallende Flanke des Ansteuerungssignals IJT ausgelöst wird und ausgeführt wird, ein geschlossener Schaltungskreis gebildet, der aus dem piezoelektrischen Element PE, der Lade-Entlade-Spule L2 und dem Entladeschalter SW2 besteht. Somit wird das piezoelektrische Element PE entladen. Zu dieser Zeit nimmt die Größe des Piezostroms I allmählich ab. Dies wird als ein allmählicher Verkleinerungsbetrieb der Stromgröße I bezeichnet. Wenn der Piezostrom I unter einen Schwellenwert Ith1 fällt, wird ein AUS-Betrieb des Entladeschalters SW2 ausgeführt.
Da der AUS-Betrieb des Entladeschalters SW2 auf der Grundlage des Schwellenwerts Ith1 nach dem EIN-Betrieb des Entladeschalters SW2 ausgeführt wird, wird ein geschlossener Schaltungskreis gebildet, der aus dem piezoelektrischen Element PE, der Lade-Entlade-Spule L2, einer Sammeldiode D1 und dem Pufferkondensator C1 besteht. Somit wird die Freilaufenergie der Lade-Entlade-Spule L2 bei dem Pufferkondensator C1 gesammelt. Zu dieser Zeit nimmt die Entladungsgröße des Piezostroms I allmählich zu. Dies wird als ein allmählicher Vergrößerungsbetrieb der Stromgröße I bezeichnet. Wenn der Piezostrom I einen Schwellenwert Ith2 überschreitet, wird der EIN-Betrieb des Entladeschalters SW2 wieder ausgeführt.
Somit wird, wenn der Entladeschalter SW2 in der vorstehend beschriebenen Betriebsart betrieben wird, das piezoelektrische Element PE entladen und die Piezospannung V fällt. Spezifisch werden, wenn der EIN-AUS-Betrieb des Entladeschalters SW2 ausgeführt wird, wie es in 5(d) gezeigt ist, die Vergrößerung und die Verkleinerung des Piezostroms I (Ansteuerungsstrom) mehrere Male wiederholt, wie es in 5(e) gezeigt ist, und die Piezospannung V nimmt schrittweise ab, wie es in 5(f) gezeigt ist. Wenn die Spannung zwischen beiden Enden der Lade-Entlade-Spule L2 Null wird, stoppt der Fluss des Stroms I. Eine Klemmdiode D4 verhindert, dass die Piezospannung V eine negative Spannung wird.
Als nächstes werden Prozeduren der Ladeverarbeitung und der Entladeverarbeitung durch die Steuerung-IC 22 unter Bezugnahme auf die 5 bis 7 beschrieben. In dem Zeitablaufdiagramm gemäß 5 zeigt ein Teil (a) eine EIN-/AUS-Änderung des Ansteuerungssignals IJT, ein Teil (b) zeigt eine Änderung der elektrischen Ladungsgröße Qact, die durch den Nebenschlusswiderstand R1 geflossen ist, ein Teil (c) zeigt eine EIN-/AUS-Änderung des Ladeschalters SW1, ein Teil (d) zeigt eine EIN-/AUS-Änderung des Entladeschalters SW2, ein Teil (e) zeigt eine Änderung des Piezostroms I und ein Teil (f) zeigt eine Änderung der Piezospannung V. 6 zeigt ein Flussdiagramm, das die Verarbeitungsprozedur in dem Fall zeigt, bei dem die Steuerung-IC 22 die vorstehend genannte Ladeverarbeitung ausführt. 7 zeigt ein Blockschaltbild der Steuerung-IC 22 zu der Zeit, wenn die Steuerung-IC 22 arbeitet, um den Schwellenwert Qth und das Auslösesignal TRGG, die für die Ladeverarbeitung verwendet werden, zu berechnen.
Zuerst wird eine Steuerungsprozedur der Ladeverarbeitung beschrieben. Zuerst wird in S1 (S bedeutet "Schritt") des Flussdiagramms gemäß 6 bestimmt, ob das Ansteuerungssignal IJT, das von dem Mikrocomputer 21 in die Steuerung-IC 22 eingegeben wird, sich in einem EIN-Zustand befindet. Wenn das Ansteuerungssignal IJT in den EIN-Zustand gelangt und eine Anstiegsflanke des Ansteuerungssignals IJT erfasst wird (S1: JA) (siehe Bezugszeichen t1 in 5(a)), wird der Entladeschalter SW2 in einem nachfolgenden S2 (aus einem nachstehend beschriebenen Grund) ausgeschaltet, und das Auslösesignal TRGG wird in S3 auf Grundlage von Daten eines Blocks B9 erzeugt, der in 7 gezeigt ist.
Das Auslösesignal TRGG ist ein Signal, um die EIN-Zeitsteuerung bzw. den EIN-Zeitpunkt des Ladeschalters SW1 zu bestimmen. Der Ladeschalter SW1 wird durch die ansteigende Flanke des Auslösesignals TRGG eingeschaltet. Die in dem Block B9 gespeicherten Daten sind Daten zur Festlegung der EIN-Zeitsteuerung des Ladeschalters SW1 in einer einzelnen Ladezeitdauer (eine Zeitdauer von t1 bis t5, die in 5 gezeigt ist). Die Daten des Blocks B9 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel führen die Festlegung zum Einschalten des Ladeschalters SW1 in einem Zyklus gleicher Intervalle aus. Alternativ hierzu kann ein Zyklus ungleicher Intervalle verwendet werden. Der Ladeschalter SW1 wird zumindest dreimal während eines einzelnen Ladens eingeschaltet. Die Daten des Blocks B9 sind die Daten, die von dem Mikrocomputer 21 zu der Steuerung-IC 22 bei einer Initialisierung übertragen werden. Das Auslösesignal TRGG wird auf der Grundlage eines Taktsignals "Zeit" von dem Mikrocomputer 21 erzeugt.
In einem nachfolgenden S4 wird bestimmt, ob das Auslösesignal TRGG, das in S3 erzeugt wird, sich in einem EIN-Zustand befindet. Wenn die ansteigende Flanke (siehe 5(c)) des Auslösesignals TRGG erfasst wird und das Auslösesignal TRGG zu dem EIN-Zustand gelangt (S4: JA), wird der Ladeschalter SW1 in einem nachfolgenden S5 eingeschaltet.
In einem nachfolgenden S6 wird der Schwellenwert Qth (siehe 5(b)) durch Blöcke B1 bis B8 berechnet, die nachstehend ausführlich beschrieben sind. In einem nachfolgenden S7 wird bestimmt, ob die elektrische Ladungsgröße Qact, die erhalten wird, indem der durch den Nebenschlusswiderstand R1 fließende Strom integriert wird, den Schwellenwert Qth der elektrischen Ladung, der in S6 berechnet wird, überschritten hat. Wenn bestimmt wird, dass die elektrische Ladungsgröße Qact den Schwellenwert Qth überschritten hat (S7: JA), wird der Ladeschalter S1 in einem nachfolgenden S8 ausgeschaltet.
In einem nachfolgenden S9 wird bestimmt, ob eine vorbestimmte Zeit seit der Anstiegszeitsteuerung t1 des Ansteuerungssignals IJT (siehe 5(a)) vergangen ist und eine Zeit t5 erreicht ist. Nachdem das Einschalten und Ausschalten des Ladeschalters SW1 in S3 bis S8 wiederholt ist, wird eine Abfolge der Ladeverarbeitung, die in 6 gezeigt ist, beendet, wenn die Zeit t5 erreicht ist (S9: JA). Auch wenn die Zeit t5 nicht erreicht ist, bedeutet dies, dass, wenn die Erzeugung des EIN-Zustands des Auslösesignals TRGG in dem Block B9 beendet worden ist; die Ladeverarbeitung bereits bei einer Zeit t4 vor der Zeit t5 beendet worden ist. Der Wert der elektrischen Ladungsgröße Qact, der durch ein Ausführen der Integrationsberechnung des durch den Nebenschlusswiderstand R1 fließenden Stroms mit dem Integrator erhalten wird, wird Null, wenn der Integrator bei der Anstiegsflankenzeitsteuerung t1 des Auslösesignals TRGG oder bei der Zeit t5 des Ablaufs der vorbestimmten Zeit zurückgesetzt wird.
Als nächstes wird eine Steuerungsprozedur der Entladeverarbeitung beschrieben. Wenn das Ansteuerungssignal IJT, das von dem Mikrocomputer 21 in die Steuerung-IC 22 eingegeben wird, zu einer Zeit t6 ausgeschaltet wird, wird die Entladeverarbeitung zu der Zeit t6 gestartet. Die Entladeverarbeitung wird zu einer Zeit t7 beendet, wenn eine vorbestimmte Zeit nach dem Start der Entladeverarbeitung abgelaufen ist. Genauer gesagt wird zuerst der Entladeschalter SW2 eingeschaltet, wenn eine abfallende Flanke des Ansteuerungssignals IJT zu der Zeit t6 erfasst wird (siehe 5(d)). Wenn der Piezostrom I (der Nebenschlusswiderstand ist nicht gezeigt) aufgrund des Einschaltens des Entladeschalters SW2 abnimmt und niedriger als der Stromschwellenwert Ith1 wird (siehe 5(e)), wird der Entladeschalter SW2 ausgeschaltet.
Danach wird, wenn der Piezostrom I aufgrund des Ausschaltens des Entladeschalters SW2 zunimmt und höher als der Stromschwellenwert Ith2 wird, der Entladeschalter SW2 wieder eingeschaltet. Somit nimmt die Piezospannung V allmählich ab (siehe 5(f)), indem die elektrische Ladung des piezoelektrischen Elements PE durch die Wiederholung des Einschaltens und Ausschaltens des Entladeschalters SW2 entladen wird. Wenn die Piezospannung V bis zu einem gewissen Umfang abnimmt, nimmt die Potenzialdifferenz zwischen den beiden Enden der Lade-Entlade-Spule L2 ab. In diesem Fall nimmt der Piezostrom I nicht bis zu einem Umfang ab, bei dem der Piezostrom I unter den Schwellenwert Ith1 fällt. Folglich wird, wenn die EIN-Zeit des Entladeschalters SW2 eine vorbestimmte Zeit überschreitet, der Entladeschalter SW2 erzwungen ausgeschaltet, wodurch das Schalten ermöglicht wird.
Die restliche elektrische Ladung, die in dem piezoelektrischen Element PE bei der Endzeitsteuerung t7 der Entladeverarbeitung verbleibt, wird sorgfältig entladen, indem der Entladeschalter SW2 ab der Endzeitsteuerung t7 in dem EIN-Zustand gehalten wird. Folglich wird, wenn das Ansteuerungssignal IJT das nächste Mal eingegeben wird, der Entladeschalter SW2 zuerst ausgeschaltet, wie es in der Beschreibung von S2 gemäß 6 beschrieben ist.
Als nächstes wird eine Berechnungsprozedur des Schwellenwerts Qth beschrieben. Die Energie, die von dem Pufferkondensator C1 entladen wird, wird zu dem piezoelektrischen Element PE entsprechend dem Prinzip der Energieerhaltung geladen. Folglich kann gesagt werden, dass die Ladeenergie E gleich der Entladeenergie des Pufferkondensators C1 ist, wobei die Ladeenergie E durch eine nachstehende Gleichung 2 berechnet werden kann. In der Gleichung 2 stellt Ic1 einen Pufferkondensatorstrom dar, der von dem Pufferkondensator C1 zu dem piezoelektrischen Element PE fließt, und Vc1 ist eine Pufferkondensatorspannung. E = ∫(Vc1 × Ic1)dt (Gleichung 2)
Wie es vorstehend beschrieben ist, wird die Kapazität des Pufferkondensators C1 auf die ausreichende Kapazität eingestellt, mit der die Spannung des Pufferkondensators C1 durch eine einmalige Ladeverarbeitung des piezoelektrischen Elements PE schwerlich geändert wird. Folglich kann gesagt werden, dass die Pufferkondensatorspannung Vc1 im Wesentlichen konstant ist. Folglich kann die vorstehend beschriebene Gleichung 2 in eine nachstehende Gleichung 3 umgewandelt werden. E = Vc1 × ∫Ic1dt (Gleichung 3)
Da dt in der Gleichung 3 die EIN-Zeit des Ladeschalters SW1 ist, kann gesagt werden, dass der Ausdruck ∫Ic1dt in der Gleichung 3 die Größe Qact der elektrischen Ladung ist, die von dem Pufferkondensator C1 zu dem piezoelektrischen Element PE fließt. Das heißt, die vorstehend beschriebene Gleichung 3 kann in eine nachstehende Gleichung 4 umgewandelt werden. E = Vc1 × Qact (Gleichung 4)
Da die Pufferkondensatorspannung Vc1 in der Gleichung 4 im Wesentlichen konstant ist, kann gesagt werden, dass die Ladeenergie E ein Wert ist, der von der elektrischen Ladungsgröße Qact einmalig bestimmt wird. Folglich kann gesagt werden, dass eine Steuerung der elektrischen Ladungsgröße Qact, die von dem Pufferkondensator C1 zu dem piezoelektrischen Element PE entladen wird, mit dem Schwellenwert Qth eine Steuerung der Ladeenergie ist, die dem piezoelektrischen Element PE zugeführt wird. Folglich kann durch ein Erfassen des Pufferkondensatorstroms Ic1 mit dem Nebenschlusswiderstand R1 die Ladeenergie E in einfacher Weise auch ohne eine tatsächliche Messung der Energie erfasst werden.
In Anbetracht des vorstehend genannten Punkts wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Schwellenwert Qth, der für die Ladeverarbeitung verwendet wird, wie nachstehend beschrieben berechnet. Das heißt, in der Ladeverarbeitung gemäß 6 wird eine offene Steuerung des EIN-/AUS-Betriebs des Ladeschalters SW1 derart ausgeführt, dass die Ladeenergie E, die in das piezoelektrische Element PE durch die einmalige Ladung von t1 bis t5 eingegeben wird, mit einer Sollenergie Etrg übereinstimmt. Die Sollenergie Etrg wird hauptsächlich auf der Grundlage des Leitungsdrucks PC berechnet und auf der Grundlage der individuellen Information und der Temperaturkennlinie der Piezoeinspritzeinrichtung PI und dergleichen korrigiert. Der Schwellenwert Qth wird derart berechnet, dass die Ladungsgröße der einmaligen Ladung mit der Sollenergie Etrg übereinstimmt.
Nachstehend wird das Berechnungsverfahren des Schwellenwerts Qth ausführlich unter Bezugnahme auf die Blöcke B1 bis B8 gemäß 7 beschrieben. Zuerst wird in dem Block B1 ein Basiswert Ebas in Bezug auf die Sollenergie Etrg unter Verwendung eines Kennfelds bzw. einer Abbildung sowie auf der Grundlage des Leitungsdrucks PC und der individuellen Information der Piezoeinspritzeinrichtung PI berechnet. Wie es vorstehend beschrieben ist, wird der Ventilöffnungsbetrieb gestartet, wenn die Ausdehnungskraft des piezoelektrischen Elements PE die Kraft überschreitet, die von dem Hochdruckkraftstoff auf das Gegendrucksteuerungsventil 13 aufgebracht wird. Folglich nimmt, wie es in 9 gezeigt ist, die Ausdehnungskraft F, die zum Starten des Ventilöffnungsbetriebs erforderlich ist, zu, wenn der Leitungsdruck PC zunimmt. Folglich wird in einem vorbestimmten Bereich des Leitungsdrucks PC der Basiswert Ebas höher eingestellt, wenn der Leitungsdruck PC zunimmt. Zusätzlich wird der Wert des Basiswerts Ebas in Bezug auf den Leitungsdruck PC entsprechend dem individuellen Unterschied der Piezoeinspritzeinrichtung PI verändert. RANG in dem Block B1 gibt einen individuellen Rang an.
Die individuelle Unterschiedsinformation, die in den Blöcken B1, B5 und dergleichen verwendet wird, sollte vorzugsweise während des Herstellungsprozesses vor einer Auslieferung des Fahrzeugs an den Handel gemessen werden und in dem QR-Code 10j, der vorstehend genannt ist, im Voraus gespeichert werden. Alternativ hierzu kann die individuelle Unterschiedsinformation auf der Grundlage verschiedener Erfassungswerte während eines Betriebs des Fahrzeugs geschätzt werden.
Die Ausdehnungsgröße der Piezoeinspritzeinrichtung PI variiert mit der Temperatur TP' des piezoelektrischen Elements mit der Zeit, auch wenn die Ladeenergie E die gleiche ist. Folglich wird ein Korrekturwert ΔE unter Verwendung eines Kennfelds und auf der Grundlage der Temperatur TP' des piezoelektrischen Elements in dem Block B6 berechnet, wobei die endgültige Sollenergie Etrg berechnet wird, indem der Korrekturwert ΔE zu dem Basiswert Ebas in dem Block B2 addiert wird.
Die Temperatur TP' des piezoelektrischen Elements, die in dem Block B6 verwendet wird, wird in den Blöcken B4 und B5 unter Verwendung eines Kennfelds und auf der Grundlage einer Kapazität Cp des piezoelektrischen Elements PE, die getrennt berechnet wird, und der individuellen Information der Piezoeinspritzeinrichtung PI geschätzt. Da die Piezokapazität Cp die Eigenschaft aufweist, dass die Piezokapazität Cp sich in Abhängigkeit von der Temperatur ändert, kann die Temperatur TP des piezoelektrischen Elements auf der Grundlage der Piezokapazität Cp in dem Block 34 geschätzt werden. Die Temperatur TP des piezoelektrischen Elements, die in dem Block B4 geschätzt wird, wird korrigiert, indem die Temperatur TP des piezoelektrischen Elements mit einem Wert, der die individuelle Information der Piezoeinspritzeinrichtung PI betrifft, in dem Block B5 multipliziert wird.
Wie es vorstehend beschrieben ist, wird die Ladeenergie E gesteuert, indem der Schwellenwert Qth gesteuert wird. Folglich wird in den Blöcken B3, B7 und B8 die Sollenergie Etrg, die in dem Block B2 berechnet wird, in den Schwellenwert Qth umgewandelt, der in der Verarbeitung gemäß S7 der 6 zu verwenden ist. Genauer gesagt wird ein Basiswert Qbas in Bezug auf den Schwellenwert Qth in dem Block B7 bestimmt, und eine Verstärkung Kgain wird in dem Block 33 unter Verwendung eines Kennfelds und auf der Grundlage der Sollenergie Etrg berechnet. Dann wird der Schwellenwert Qth berechnet, indem der Basiswert Qbas mit der Verstärkung Kgain in dem Block B8 multipliziert wird.
Der Zeitpunkt, zu dem sich das Gegendrucksteuerungsventil 13 von dem ringförmigen oberen Ventilsitzabschnitt 10e trennt, um die Düsennadel 11 von dem ringförmigen Nadelsitzabschnitt 10b zu trennen und die Ventilöffnung des Einspritzlochs 10i auszuführen (d. h. der Zeitpunkt zum Starten des Ventilöffnungsbetriebs), stimmt nicht mit dem Zeitpunkt überein, zu dem das Laden des piezoelektrischen Elements PE gestartet wird. Das heißt, die Ausdehnungskraft des piezoelektrischen Elements PE nimmt allmählich zu, nachdem das Laden gestartet ist. Das Gegendrucksteuerungsventil 13 trennt sich von dem ringförmigen oberen Ventilsitzabschnitt 10e und startet den Ventilöffnungsbetrieb, wenn die Ausdehnungskraft die Kraft überschreitet, die von dem Hochdruckkraftstoff des Hochdruckkraftstoffkanals 6 auf das Gegendrucksteuerungsventil 13 aufgebracht wird.
Folglich startet das Gegendrucksteuerungsventil 13 den Ventilöffnungsbetrieb, wenn die Piezospannung V, die sich schrittweise vergrößert, da das Laden des piezoelektrischen Elements PE gestartet ist, den Schwellenwert Vth (durch eine gestrichelte Linie Vth in 5(f) gezeigt) überschreitet. Es kann gesagt werden, dass der Schwellenwert Vth die Spannung ist, die erforderlich ist, um das Gegendrucksteuerungsventil 13 zu veranlassen, den Ventilöffnungsbetrieb zu starten.
Der Schwellenwert Vth variiert jedoch aufgrund verschiedener Faktoren, die nachstehend als Beispiele beschrieben sind.
Die Last, die von dem Hochdruckkraftstoff auf das piezoelektrische Element PE durch das Gegendrucksteuerungsventil 13 und dergleichen aufgebracht wird, vergrößert sich, wenn der Hochdruckkraftstoffdruck zunimmt. Dementsprechend nimmt die Kraft, die für ein Starten des Ventilöffnungsbetriebs des Gegendrucksteuerungsventils 13 erforderlich ist, zu, wobei folglich der Schwellenwert Vth zunimmt.
Die Kapazität des piezoelektrischen Elements PE ändert sich mit der Temperatur des piezoelektrischen Elements PE. Folglich variiert der Schwellenwert Vth mit der Temperatur des piezoelektrischen Elements PE, auch wenn die Ladeenergie, die dem piezoelektrischen Element PE zugeführt wird, die gleiche ist.
Eine Druckempfangsfläche eines Abschnitts des Gegendrucksteuerungsventils 13, bei der das Gegendrucksteuerungsventil 13 den Hochdruckkraftstoffdruck empfängt, unterscheidet sich unter den individuellen Piezoeinspritzeinrichtungen PI. Außerdem unterscheiden sich jeweilige Gleitwiderstände der Düsennadel 11, des Kolbens mit großem Durchmesser 16 und dergleichen unter den individuellen Piezoeinspritzeinrichtungen PI. Aufgrund der individuellen Unterschiede der Piezoeinspritzeinrichtung PI tritt ein individueller Unterschied in dem Schwellenwert Vth auf.
Da der Schwellenwert Vth in dieser Art und Weise variiert, kann eine Variation in der Zeitsteuerung bzw. dem Zeitpunkt für das Gegendrucksteuerungsventil 13 zum Starten des Ventilöffnungsbetriebs verursacht werden. In diesem Fall wird eine Variation in der Ventilöffnungsbetriebszeitsteuerung (d. h. der Einspritzstartzeitsteuerung) der Düsennadel 11 verursacht, wobei schließlich die Zeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzung aus dem Einspritzloch 10i variiert.
In Bezug auf diese Schwierigkeit haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung ein nachstehend beschriebenes Schema erdacht. Das heißt, unter den mehreren Vergrößerungen des Piezostroms I wird eine Ladungsgröße, die eine spezifische n-te Vergrößerung aus den zweiten und nachfolgenden Vergrößerungen (die dritte Vergrößerung in dem Beispiel gemäß 5) größer eingestellt als eine Ladungsgröße, die die Vergrößerung (die zweite Vergrößerung in dem Beispiel gemäß 5) unmittelbar vor der spezifischen n-ten Vergrößerung betrifft. Das heißt, indem die Vergrößerungsgeschwindigkeit der Piezospannung V, die die dritte Stromvergrößerung begleitet (d. h. eine Spannungssteigung a3), eingestellt wird, um höher (d. h. steiler) als die Vergrößerungsgeschwindigkeit der Piezospannung V zu sein, die die zweite Stromvergrößerung begleitet (d. h. eine Spannungssteigung a2), kann eine Variationsbreite Tσ1, Tσ2 der Ventilöffnungsbetriebsstartzeitsteuerung in Bezug auf die Variationsgröße Vσ des Schwellenwerts Vth verringert werden, wie es durch ein Bezugszeichen Tσ1 in 8 gezeigt ist.
Unter Berücksichtigung dieses Punktes wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Schwellenwert für die elektrische Ladung Qth in dem Block B7 variabel eingestellt. Der Wert des Schwellenwerts für die elektrische Ladung Qth in der spezifischen n-ten Piezostromvergrößerung wird größer eingestellt als der Wert des Schwellenwerts der elektrischen Ladung Qth in der Piezostromvergrößerung (die erste und die zweite Vergrößerung in dem Beispiel gemäß 5) vor der spezifischen n-ten Vergrößerung. Mit diesem Aufbau ist die elektrische Ladungsgröße Qact, die zu dem piezoelektrischen Element PE pro Einheitszeit (d. h. eine durchschnittliche elektrische Ladungsgeschwindigkeit S) aufgrund einer spezifischen n-ten Energiezufuhr (dritte Energiezufuhr) fließt, größer als die der ersten Energieversorgung und der zweiten Energieversorgung (siehe 10). In 10 stellt N die Zeitzahl der Energieversorgung dar. Somit wird die spezifische n-te Spannungssteigung a3 (siehe 5(f)) steiler gemacht als die vorangegangenen (d. h. erste und zweite) Spannungssteigungen a1, a2. Dementsprechend kann die Variationsbreite Tσ der Ventilöffnungsbetriebsstartzeitsteuerung des Gegendrucksteuerungsventils 13 verringert werden, wobei schließlich die Variation in der Zeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzung aus dem Einspritzloch 10i verringert werden kann.
Wenn die Einstellung derart ausgeführt werden kann, dass die Variationsgröße Vσ des Schwellenwerts Vth innerhalb des Bereichs der spezifischen n-ten Spannungssteigung a3 bleibt, können die nachstehend genannten Effekte ausgeübt werden. Das heißt, wenn es eine Variationsbreite Tσ gibt, die über einem Bereich der mehreren benachbarten Spannungssteigungen a3, a4 vorhanden ist, umfasst die Variationsbreite Tσ eine Zeitdauer, in der der Piezostrom I abnimmt. Da die Piezospannung V während dieser Zeitdauer schwerlich zunimmt, nimmt die Variationsbreite Tσ der Ventilöffnungsbetriebsstartzeitsteuerung um eine Größe zu, die der Zeitdauer entspricht. Dementsprechend variiert die Zeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzung aus dem Einspritzloch 10i in großem Umfang.
Im Gegensatz dazu wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die durchschnittliche elektrische Ladungsgeschwindigkeit S der spezifischen n-ten Energieversorgung unter den zweiten und nachfolgenden Energieversorgungsereignissen maximiert (siehe 10). Dementsprechend kann eine Sicherheit des Überschreitens des Schwellenwerts Vth durch die Piezospannung V in dem n-ten Energieversorgungsereignis verbessert werden. Somit kann verhindert werden, dass die Variationsbreite Tσ der Ventilöffnungsbetriebsstartzeitsteuerung um die Größe zunimmt, die der vorstehend beschriebenen Zeitdauer entspricht. Als Ergebnis kann die Vergrößerung in der Variation der Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung vermieden werden.
Obwohl der Schwellenwert der elektrischen Ladung Qth auf eine fixierte Höhe in den dritten und nachfolgenden Energieversorgungsereignissen eingestellt ist und die Ladeenergie pro Schalten des Ladeschalters SW1 in den dritten und nachfolgenden Energieversorgungsereignissen gleichförmig eingestellt ist, fällt die durchschnittliche elektrische Ladungsgeschwindigkeit S allmählich ab, wie es in 10 gezeigt ist. Der Grund hierfür ist, dass die Piezospannung V allmählich über der Zeit zunimmt und der Piezostrom I allmählich entsprechend der Vergrößerung der Spannung V abnimmt.
Wenn die Einstellung derart ausgeführt wird, dass die Piezospannung V den Schwellenwert Vth durch die Ladung überschreitet, die entgegen dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein einmaliges Schalten ausgeführt wird, wird der Piezostrom I zu der Zeit der ersten Ladung außerordentlich hoch, wie es vorstehend unter Verwendung der Gleichung 1 beschrieben ist. Im Gegensatz dazu wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Schwellenwert der elektrischen Ladung Qth in dem Block B7 variabel eingestellt, so dass die Zeitsteuerung, bei der die Piezospannung V den Schwellenwert Vth überschreitet, bei der zweiten Ladung oder einer späteren Ladung (beispielsweise in der dritten Ladung) vorhanden ist. Somit kann der Spitzenwert des Piezostroms I verringert werden. Dementsprechend kann eine deutliche Vergrößerung des Leistungsverlustes (Verlust-W = I²R) in den verschiedenen Widerständen der Ansteuerungsschaltung 23 vermieden werden. Zusätzlich kann die Geräuscherzeugung verhindert werden, die verursacht werden kann, wenn das Gegendrucksteuerungsventil 13 den Ventilöffnungsbetrieb abrupt ausführt und mit dem ringförmigen unteren Ventilsitzabschnitt 10g kollidiert.
Des Weiteren wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Festlegungsverwaltung der EIN- Zeitsteuerung des Ladeschalters SW1 mit den in dem Block B9 gespeicherten Daten ausgeführt. Die EIN-Zeitsteuerung des Ladeschalters SW1 wird derart gesteuert, dass die Startzeitsteuerung der spezifischen n-ten Stromvergrößerung mit einer voreingestellten Zeitsteuerung übereinstimmt. Folglich kann die Sicherheit des Vorhandenseins der Variationsbreite Tσ1 der Ventilöffnungsbetriebsstartzeitsteuerung innerhalb des Bereichs der spezifischen n-ten Spannungssteigung a3 verbessert werden. Als Ergebnis kann die Sicherheit des Überschreitens des Schwellenwerts Vth durch die Piezospannung V in der n-ten Stromvergrößerung verbessert werden.
Als nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Daten des vorstehend beschriebenen Blocks B9 werden auf der Grundlage der Überprüfung, die während des Herstellungsprozesses ausgeführt wird, derart eingestellt, dass die Variationsbreite Tσ1 der Ventilsöffnungsbetriebsstartzeitsteuerung (nachstehend als Ventilöffnungszeit bezeichnet), bei der sich das Gegendrucksteuerungsventil 13 von dem ringförmigen oberen Ventilsitzabschnitt 10e trennt, innerhalb des Bereichs der spezifischen n-ten Spannungssteigung a3 vorhanden ist. Wenn jedoch die vorhandene Position der Variationsbreite Tσ1 sich aufgrund der Alterungsverschlechterung der Piezoeinspritzeinrichtung PI verschiebt, besteht eine Möglichkeit, dass die Variationsbreite Tσ1 über einem Bereich der mehreren benachbarten Spannungssteigungen a3, a4 vorhanden ist. Ein Beispiel der Alterungsverschlechterung ist eine Abnutzung des Gegendrucksteuerungsventils 13, des ringförmigen oberen Ventilsitzabschnitts 10e oder des ringförmigen unteren Ventilsitzabschnitts 10g des Körpers 10, der Düsennadel 11 und dergleichen.
In Bezug auf diese Schwierigkeit stellt das vorliegende Ausführungsbeispiel einen (nicht gezeigten) Abschnitt zur Erfassung der Ist-Ventilöffnungszeit bereit. Der Basiswert Ebas bezüglich der Sollenergie Etrg wird entsprechend einer Abweichung der erfassten Ventilöffnungszeit von einer Sollzeit korrigiert. Somit wird eine Regelung derart ausgeführt, dass die vorhandene Position der Variationsbreite Tσ1 in den Bereich der spezifischen n-ten Spannungssteigung a3 fällt.
Der Abschnitt zur Erfassung der Ventilöffnungszeit gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erfasst eine Last, die auf das piezoelektrische Element PE aufgebracht wird (nachstehend als eine Piezolast M bezeichnet), als eine physikalische Größe, die mit der Ventilöffnungszeit korreliert ist. 11 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das die vorstehend beschriebene Wechselbeziehung bzw. Korrelation zeigt. In 11 zeigt ein Teil (a) eine EIN-/-AUS-Änderung des Ansteuerungssignals IJT, ein Teil (b) zeigt eine Änderung des Piezostroms I, ein Teil (c) zeigt eine Änderung der Piezospannung V, ein Teil (d) zeigt eine Änderung der Versatzgröße D (Ausdehnungsgröße) des piezoelektrischen Elements PE, ein Teil (e) zeigt eine Änderung der Piezolast M und ein Teil (f) zeigt eine Änderung einer Hubgröße L des Gegendrucksteuerungsventils 13.
Wie es in 11 gezeigt ist, nimmt die Piezolast M mit der schrittweisen Vergrößerung der Piezospannung V beginnend von einer Ladungsstartzeit t1 zu. Dann startet das piezoelektrische Element PE mit einer Ausdehnung bei einer bestimmten Zeit. Nach dem Start der Ausdehnung erreicht der Wert der Piezolast M einen zugehörigen Spitzenwert zu einer Zeit (Ventilöffnungszeit "topen"), bei der sich das Gegendrucksteuerungsventil 13 von dem ringförmigen oberen Ventilsitzabschnitt 10e trennt. Dann nimmt der Wert der Piezolast M ab, bis das Gegendrucksteuerungsventil 13 auf den ringförmigen unteren Ventilsitzabschnitt 10g gesetzt wird (von topen zu t3). Wenn das Gegendrucksteuerungsventil 13 auf den ringförmigen unteren Ventilsitzabschnitt 10g gesetzt ist (zu einer Zeit "tclose"), steigt die Piezolast M wieder an.
Somit weisen in einem Bereich (von t1 bis t3), wo ein Vorhandensein der Ventilöffnungszeit topen erwartet wird, die Zeit, bei der der Spitzenwert der Piezolast M auftritt, und die Ventilöffnungszeit topen eine Wechselbeziehung auf und stimmen im Wesentlichen miteinander überein. Folglich wird die Ist-Ventilöffnungszeit topen durch ein Erfassen der Piezolast M während des Ventilöffnungszeiterwartungsbereichs A von t1 bis t3 erfasst. Genauer gesagt wird eine Verarbeitung zur Umwandlung des Erfassungswerts der Piezolast M in die Ventilöffnungszeit topen unter Verwendung des AD-Wandlers und des DSP 24 (siehe 3) ausgeführt. Ein schwarzer Kreis in 11(e) zeigt den Erfassungswert der Piezolast M. Die Piezolast M wird in einem vorbestimmten Zyklus während eines Ventilöffnungsbestimmungsbereichs A von t1 bis t3 erfasst.
Als ein Beispiel eines Piezolasterfassungsabschnitts kann in dem Fall, bei dem der Piezostapel (der geschichtete Körper) gebildet ist, indem die Vielzahl der piezoelektrischen Elemente PE gestapelt wird, eines der piezoelektrischen Elemente PE, die den Piezostapel bilden, als der Lasterfassungsabschnitt verwendet werden.
12 zeigt ein Blockschaltbild der Steuerung-IC 22 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Das Blockschaltbild der Steuerung-IC 22 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel fügt Blöcke B10, B11 und B12 zur Ausführung der vorstehend beschriebenen Regelung zu dem Blockschaltbild der 7 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hinzu. Zuerst wird in dem Block B10 eine Abweichung der erfassten Ventilöffnungszeit topen von einer Sollzeit Ttrg berechnet. In dem Block B11 wird ein Korrekturwert ΔE2 unter Verwendung eines Kennfelds bzw. einer Abbildung sowie auf der Grundlage der in dem Block B10 berechneten Abweichung berechnet. In dem Kennfeld des Blocks B11 wird der Korrekturwert ΔE2 eingestellt, um die Sollenergie Etrg zu vergrößern, wenn sich die erfasste Ist-Ventilöffnungszeit topen weiter zu der Sollzeit Ttrg verzögert. Wenn der Wert der Abweichung nahe an Null ist, wird der Korrekturwert ΔE2 auf Null eingestellt. Die obere Grenze und die untere Grenze werden für den Korrekturwert ΔE2 eingestellt.
In dem Block B2 wird die endgültige Sollenergie Etrg berechnet, indem ein Wert, der durch ein Ausführen einer Integrationsberechnung des Korrekturwerts ΔE2, der in dem Block B11 berechnet wird, in dem Block B12 erhalten wird, und der Korrekturwert ΔE, der in dem Block B6 berechnet wird, zu dem Basiswert Ebas addiert wird, der in dem Block B1 berechnet wird.
Somit wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Regelung ausgeführt, um die Abweichung der Ist-Ventilöffnungszeit topen von der Sollzeit Ttrg an Null anzunähern. Dementsprechend kann es, auch wenn die Piezoeinspritzeinrichtung PI die Alterungsverschlechterung verursacht, in einfacher Weise realisiert werden, dass die Variationsbreite Tσ1 der Ventilöffnungszeit topen veranlasst wird, innerhalb des Bereichs der spezifischen n-ten Spannungssteigung A3 vorhanden zu sein. Als Ergebnis kann die Sicherheit des Überschreitens des Schwellenwerts Vth durch die Piezospannung V in der n-ten Stromvergrößerung verbessert werden.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele können beispielsweise wie nachstehend beschrieben modifiziert und implementiert. werden. Außerdem ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt. Charakteristische Ausführungen der jeweiligen Ausführungsbeispiele können in beliebiger Weise kombiniert werden.
In jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele wird unter den mehreren Piezostromvergrößerungen die spezifische n-te Vergrößerung zur Maximierung der Ladungsgröße (d. h. der durchschnittlichen elektrischen Ladungsgeschwindigkeit S) auf die dritte Vergrößerung eingestellt. Alternativ hierzu kann die spezifische n-te Vergrößerung auf eine beliebige Vergrößerung eingestellt werden, solange die n-te Vergrößerung die zweite oder eine spätere Vergrößerung ist. Wenn jedoch die spezifische n-te Vergrößerung auf eine sehr späte Vergrößerung eingestellt wird, ist die Ventilöffnungszeit topen in Bezug auf die EIN-Anstiegszeit t1 des Ansteuerungssignals IJT zu spät, um die Antwort der Einspritzzeitsteuerung in Bezug auf den Einspritzbefehl sicherzustellen. Folglich ist es wünschenswert, die spezifische n-te Vergrößerung auf eine der zweiten bis vierten Vergrößerungen einzustellen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht darauf begrenzt, die spezifische n-te Spannungssteigung a3 unter allen Spannungssteigungen zu maximieren. Beispielsweise kann alternativ hierzu die spezifische n-te Spannungssteigung a3 unter den Spannungssteigungen a1, a2, a3 bis zu der spezifischen n-ten Spannungssteigung a3 auf das Maximum eingestellt werden, und die Spannungssteigung a4, die später als die spezifische n-te Spannungssteigung a3 ist, kann größer eingestellt werden als die spezifische n-te Spannungssteigung a3.
In jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele wird die spezifische n-te Spannungssteigung a3 steiler gemacht als die vorangegangenen Spannungssteigungen a1, a2 (d. h. die ersten und zweiten Spannungssteigungen). Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausführung begrenzt, die Spannungssteigung a3 um das doppelte oder mehr steiler als die Spannungssteigung a1 (die erste Vergrößerung in dem Ausführungsbeispiel) vor der spezifischen n-ten Spannungssteigung a3 zu machen. Es ist lediglich erforderlich, die spezifische n-te Spannungssteigung a3 steiler als die Spannungssteigung a2 unmittelbar vor der spezifischen n-ten Spannungssteigung a3 einzustellen.
Was den EIN-Auslöser des Ladeschalters SW1 betrifft, werden in jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele die EIN-Zeitsteuerungen des Ladeschalters SW1, die in dem Block B9 festgelegt werden, bei gleichen Intervallen eingestellt. Alternativ hierzu können die EIN-Zeitsteuerungen bei ungleichmäßigen Intervallen eingestellt sein. In jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele wird die Festlegung von allen der mehreren EIN-Auslösern in dem Block B9 ausgeführt. Alternativ hierzu kann, wenn die vorliegende Erfindung implementiert wird, die Festlegung lediglich eines spezifischen n-ten EIN-Auslösers ausgeführt werden, wobei das weitere Einschalten des Ladeschalters SW1 dem Zufall überlassen werden kann. Beispielsweise kann das weitere Einschalten des Ladeschalters SW1 ausgelöst werden, wenn der Wert des abnehmenden Piezostroms I Null wird.
In dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel wird die Piezolast M als eine physikalische Größe erfasst, die mit der Ventilöffnungszeit topen korreliert ist. Alternativ hierzu kann anstelle einer Erfassung der Piezolast M die Versatzgröße D des piezoelektrischen Elements PE oder die Hubgröße L des Gegendrucksteuerungsventils 13 erfasst werden. Das heißt, eine Zeit, bei der die Versatzgröße D des piezoelektrischen Elements PE, das sich ausdehnt, wenn es geladen wird, einen vorbestimmten Schwellenwert αth erreicht (siehe 11(d)), stimmt im Wesentlichen mit der Ventilöffnungszeit topen überein. Eine Zeit, bei der die Hubgröße L des Gegendrucksteuerungsventils 13, das von dem ringförmigen unteren Ventilsitzabschnitt 10g mit der Ladung abhebt, einen vorbestimmten Schwellenwert βth erreicht (siehe 11(f)), stimmt im Wesentlichen mit der Ventilöffnungszeit topen überein.
In jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele besteht die Ansteuerungsschaltung 23 aus dem Pufferkondensator C1, dem Ladeschalter SW1 und dergleichen. Das Entladen der elektrischen Ladung von dem Pufferkondensator C1 (d. h. die Ladeenergie, die dem piezoelektrischen Element PE zugeführt wird) wird gesteuert, indem der Ladeschalter SW1 mehrere Male während der einzelnen Ladezeitdauer (eine Zeitdauer von t1 bis t5, die in 5 gezeigt ist) ein- und ausgeschaltet wird. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ansteuerungsschaltung 23 des Mehrfachschalttyps begrenzt. Alternativ hierzu kann die vorliegende Erfindung beispielsweise bei einer Ansteuerungsschaltung angewendet werden, die ein System zum Ausführen einer Schaltsteuerung eines Primärstroms, der zu einem Transformator fließt, und zum Steuern der Energie, die in das piezoelektrische Element PE durch einen Sekundärstrom des Transformators geladen wird, verwendet. Alternativ hierzu kann die vorliegende Erfindung bei einer Ansteuerungsschaltung angewendet werden, die ein System zum Laden des piezoelektrischen Elements PE durch eine mehrmalige LC-Resonanz einer LC-Resonanzschaltung verwendet.
In dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel wird die Regelung aufgeführt, um auf die Alterungsverschlechterung der Piezoeinspritzeinrichtung PI zu reagieren. Alternativ hierzu kann anstelle der Regelung beispielsweise der Korrekturwert ΔE2 auf der Grundlage einer Betriebszeitzahl des Ladeschalters SW1 oder dergleichen eingestellt werden. Mit einem derartigen Aufbau kann die vorstehend beschriebene Alterungsverschlechterung gehandhabt werden, während das Erfordernis bezüglich der Erfassung der Ventilöffnungszeit topen beseitigt wird.
Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt werden, sondern kann in vielerlei Weise implementiert werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist.
Wie es vorstehend beschrieben ist, wird eine Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung bei einer Einspritzeinrichtung (PI) angewendet, die ein Gegendrucksteuerungsventil (13) aufweist, das einen Ventilöffnungsbetrieb aufgrund einer Ausdehnung eines piezoelektrischen Elements (PE) startet, wenn eine Piezospannung, die zunimmt, wenn das piezoelektrische Element (PE) geladen wird, einen Schwellenwert überschreitet. Die Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung weist eine Ladeschaltung (22, 23) auf, die die Piezospannung schrittweise vergrößert, indem wiederholt eine Vergrößerung und Verkleinerung eines Ansteuerungsstroms, der veranlasst wird, zu dem piezoelektrischen Element (PE) zu fließen, mehrere Male veranlasst werden, wenn das piezoelektrische Element (PE) geladen wird. Die Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung steuert einen Betrieb der Ladeschaltung (22, 23) derart, dass eine Vergrößerungsgeschwindigkeit der Piezospannung, die eine spezifische n-te Stromvergrößerung begleitet, welche eine zweite oder spätere Vergrößerung unter mehreren Vergrößerungen des Ansteuerungsstroms ist, höher ist als die Vergrößerungsgeschwindigkeit der Piezospannung, die die Stromvergrößerung unmittelbar vor der spezifischen n-ten Stromvergrößerung begleitet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2003-319667 A [0003, 0005]

Claims

Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung, die bei einer Einspritzeinrichtung (PI) angewendet wird, die einen Öffnungs-Schließ-Mechanismus (11, 12, 13, 14, 15, 16) zum Öffnen und Schließen eines Einspritzloches (10i) eines Kraftstoffs und ein piezoelektrischen Element (PE) zum Betreiben des Öffnungs-Schließ-Mechanismus (11–16) aufweist und die derart aufgebaut ist, dass der Öffnungs-Schließ-Mechanismus (11–16) einen Betrieb aufgrund einer Ausdehnung des piezoelektrischen Elements (PE) startet, wenn ein Spannungswert des piezoelektrischen Elements (PE), der zunimmt, wenn das piezoelektrische Element (PE) geladen wird, einen Schwellenwert überschreitet, gekennzeichnet durch: eine Ladeschaltung (22, 23), die den Spannungswert schrittweise vergrößert, indem wiederholt eine Vergrößerung und Verkleinerung des Ansteuerungsstroms, der veranlasst wird, zu dem piezoelektrischen Element (PE) zu fließen, mehrere Male veranlasst werden, wenn das piezoelektrische Element (PE) geladen wird, wobei die Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung einen Betrieb der Ladeschaltung (22, 23) derart steuert, dass eine Vergrößerungsgeschwindigkeit des Spannungswerts, der eine spezifische n-te Stromvergrößerung begleitet, die eine zweite oder spätere Stromvergrößerung unter mehreren Stromvergrößerungen des Ansteuerungsstroms ist, höher ist als die Vergrößerungsgeschwindigkeit des Spannungswerts, der die Stromvergrößerung unmittelbar vor der spezifischen n-ten Stromvergrößerung begleitet.
Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung die Vergrößerungsgeschwindigkeit des Spannungswert steuert, indem die Ladeschaltung (22, 23) derart gesteuert wird, dass eine Ladeenergie, die dem piezoelektrischen Element (PE) pro Einheitszeit in der spezifischen n-ten Stromvergrößerung zugeführt wird, größer ist als bei der Stromvergrößerung unmittelbar vor der spezifischen n-ten Stromvergrößerung.
Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung die Vergrößerungsgeschwindigkeit des Spannungswerts steuert, indem die Ladeschaltung (22, 23) derart gesteuert wird, dass eine Vergrößerungsgeschwindigkeit einer elektrischen Ladung, die in das piezoelektrische Element (PE) in der spezifischen n-ten Stromvergrößerung geladen wird, höher ist als die Stromvergrößerung unmittelbar vor der spezifischen n-ten Stromvergrößerung.
Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung einen Betrieb der Ladeschaltung (22, 23) steuert, um eine Startzeitsteuerung der spezifischen n-ten Stromvergrößerung an eine voreingestellte Zeitsteuerung anzupassen.
Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung die Vergrößerungsgeschwindigkeit des Spannungswerts steuert, indem ein Druck eines Hochdruckkraftstoffs, der dem Einspritzloch (10i) zugeführt wird, und/oder eine Last, die auf das piezoelektrische Element (PE) durch den Hochdruckkraftstoff aufgebracht wird, und/oder eine Temperatur des piezoelektrischen Elements (PE), und/oder eine individuelle Information der Einspritzeinrichtung (PI) als ein Parameter verwendet wird/werden.
Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die individuelle Information eine Information umfasst, die ein Ist-Messwert ist, der durch eine Überprüfung erhalten wird, die im Vorfeld ausgeführt wird, und die die Vergrößerungsgeschwindigkeit des Spannungswerts oder eine physikalische Größe ist, die mit der Vergrößerungsgeschwindigkeit des Spannungswert zu der Zeit, bei der die Einspritzstartzeitsteuerung mit der Solleinspritzstartzeitsteuerung übereinstimmt, korreliert ist.
Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die individuelle Information eine Kapazität des piezoelektrischen Elements (PE) oder eine Kennlinie umfasst, die eine Beziehung zwischen der Kapazität und der Temperatur des piezoelektrischen Elements (PE) angibt.
Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Öffnungs-Schließ-Mechanismus (11–16) ein Ventilelement (11) zum Öffnen und Schließen des Einspritzlochs (10i) und ein Gegendrucksteuerungsventil (13) aufweist, das durch eine Antriebskraft des piezoelektrischen Elements (PE) betrieben wird und das einen Gegendruck des Ventilelements (11) steuert, und das Gegendrucksteuerungsventil (13) einen Betrieb zur Verringerung des Gegendrucks startet, um einen Ventilöffnungsbetrieb des Ventilelements (11) auszuführen, wenn der Spannungswert des piezoelektrischen Elements (PE) einen Schwellenwert überschreitet.
Einspritzeinrichtungssteuerungssystem mit einer Einspritzeinrichtung (PI) und der Einspritzeinrichtungssteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.