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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, welche einen Kraftstoff, der in einer Common-Rail-Vorrichtung gesammelt ist, durch einen Kraftstoffinjektor einspritzt.
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HINTERGRUND
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Eine individuelle Abweichung (Maschinenabweichung) eines Kraftstoffinjektors wird in einer definierten Normumgebung in einer Fabrik festgehalten. Wie in
JP 2006-200378 A gezeigt, wird die Information bezüglich der individuellen Abweichung auf dem Kraftstoffinjektor unter Verwendung eines QR-Codes (eingetragenes Markenzeichen) vermerkt. Wenn der Kraftstoffinjektor in einen Motor eingebaut wird, liest eine Steuereinheit (ECU etc.) den QR-Code, um eine Korrektur der individuellen Abweichung durchzuführen.
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Jedoch sind in manchen Regionen Lesevorrichtungen zum Lesen des QR-Codes und Schreibvorrichtungen zum Schreiben des QR-Codes nicht weit verbreitet. In solchen Regionen kann die Korrektur der individuellen Abweichung unter Verwendung des QR-Codes nicht durchgeführt werden.
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In einem solchen Fall ist es notwendig die Genauigkeit der individuellen Abweichung des Kraftstoffinjektors zu verbessern, was die Herstellungskosten des Kraftstoffinjektors insgesamt erhöht.
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In einem Fall, in dem die Korrektur der individuellen Abweichung des Kraftstoffinjektors nicht durchgeführt werden kann, entsteht eine Ausgabeabweichung zwischen den Zylindern. Somit erhöht sich die Drehmomentschwankung, der Kraftstoffverbrauch verschlechtert sich und Motorvibrationen und Motorgeräusche nehmen zu.
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Des Weiteren kann der Kraftstoffinjektor sich verschlechtern bzw. beschädigt werden, wenn ein minderwertiger Kraftstoff verwendet wird. Sogar wenn die individuelle Abweichung vor einem Versand bzw. der Auslieferung korrigiert wurde, kann eine individuelle Abweichung aufgrund der Verschlechterung des Kraftstoffinjektors entstehen.
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Mittlerweile wird die Korrektur der individuellen Abweichung des Kraftstoffinjektors basierend auf dem Kraftstoffdruck durchgeführt, welcher von einem Kraftstoffdrucksensor detektiert wird, der in einer Common-Rail-Vorrichtung bereitgestellt ist. Jedoch unterliegt eine Kraftstoffeinspritzmenge bei jeder Einspritzung einer Streuung, welche als Einspritzstreuung bezeichnet wird. Somit ist der Kraftstoffdruck in der Common-Rail-Vorrichtung nicht stabil und es ist schwierig, eine Korrektur der individuellen Abweichung durchzuführen.
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Des Weiteren kann die Korrektur der individuellen Abweichung nicht durchgeführt werden, wenn der Motor eine zu starke Belastung erfährt.
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Aufgrund der oben genannten Gründe kann die Korrektur der individuellen Abweichung basierend auf dem Common-Rail-Druck praktisch nicht durchgeführt werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitzustellen, welche in der Lage ist eine Korrektur der individuellen Abweichung eines Kraftstoffinjektors unter Verwendung eines Drucksensors, welcher in einer Common-Rail-Vorrichtung vorgesehen ist, praktisch durchzuführen.
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Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung berechnet eine aktuelle Einspritzmenge Q basierend auf einem Kraftstoffdruckabfall ΔP, welcher von dem Drucksensor detektiert wird, wenn der Kraftstoff eingespritzt wird. Der Index %Q der individuellen Abweichung wird basierend auf dem Gefälle bzw. der Steigung des Parameters „Variationsverhältnis Q/Qtrg” berechnet und als ein Lernwert gespeichert. Die Korrektur der individuellen Abweichung des Kraftstoffinjektors wird basierend auf dem Index %Q der individuellen Abweichung ausgeführt.
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Unter Verwendung des Index %Q der individuellen Abweichung als einem Index der individuellen Abweichung, wird eine Einspritzstreuung entfernt und es kann eine Korrektur der individuellen Abweichung des Kraftstoffinjektors durchgeführt werden. Des Weiteren kann die Korrektur der individuellen Abweichung in dem gesamten Bereich der Injektoreigenschaft durchgeführt werden, basierend auf dem Index %Q der individuellen Abweichung, welcher in einem Zustand ermittelt wird, in dem die Belastung bzw. Last des Motors niedrig ist. Das bedeutet, die Korrektur der individuellen Abweichung des Kraftstoffinjektors kann mit Hilfe des Drucksensors, welcher in der Common-Rail-Vorrichtung vorgesehen ist, praktisch durchgeführt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die oben genannten Ziele und andere Ziele, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden durch die Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung, welche mit Bezug auf die beigefügten Figuren erstellt wurde, noch klarer. In den Figuren zeigt:
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1 eine schematische Ansicht einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung;
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2 eine schematische Ansicht eines Kraftstoffinjektors;
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3 eine grafische Darstellung, welche eine Kraftstoffdruckwellenform darstellt;
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4 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen einer Einspritzzielmenge und einer individuellen abweichenden Einspritzmenge darstellt;
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5 ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einer Einschaltphase und einer Einspritzmenge darstellt; und
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6 ein Flussdiagramm, welches eine Injektorsteuerung darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Mit Bezug auf die Figuren, werden im Folgenden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
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[erste Ausführungsform]
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Es ist klar, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist.
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Bezugnehmend auf die 1 bis 6 im Folgenden wird eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer ersten Ausführungsform beschrieben.
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Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist ein System, welches z. B. eine Kraftstoffeinspritzung in einen Dieselmotor durchführt. Dieser Dieselmotor wird im Folgenden als der Motor ENG bezeichnet. Wie in 1 gezeigt, wird die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer Common-Rail-Vorrichtung 1, einer Versorgungspumpe 2, Injektoren 3 und einer Steuereinheit 4 vorgesehen. Die Steuereinheit 4 weist eine elektronische Steuereinheit (ECU) und eine elektronische Antriebseinheit (EDU) auf.
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Die Common-Rail-Vorrichtung 1 ist ein Druckspeicher, welcher einen Kraftstoff unter Hochdruck sammelt, der von der Versorgungspumpe 2 bereitgestellt wird. Der mit hohem Druck beaufschlagte gesammelte Kraftstoff wird den Kraftstoffinjektoren 3 bereitgestellt.
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Die Versorgungspumpe 2 wird als eine Hochdruckpumpe vorgesehen, welche den Kraftstoff mit einem Druck beaufschlagt, wobei der Kraftstoff von einem Kraftstofftank 5 mit Hilfe einer Zuführpumpe (Niederdruckpumpe) angesaugt wird. Der mit Druck beaufschlagte Hochdruckkraftstoff wird in die Common-Rail-Vorrichtung 1 eingeführt.
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Die Versorgungspumpe 2 weist ein Dosierventil 2a auf, welches eine Zuführmenge von der Hochdruckpumpe einstellt. Die Steuereinheit 4 steuert das Dosierventil 2a und ein Druckreduzierventil 1a, sodass der Kraftstoffdruck in der Common-Rail-Vorrichtung 1 auf einen Zieldruck eingestellt werden kann.
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An jedem Zylinder des Motors ENG ist ein Kraftstoffinjektor 3 angebracht. Wenn die Steuereinheit 4 den Kraftstoffinjektor 3 mit Energie versorgt, spritzt der Kraftstoffinjektor 3 den Kraftstoff, welcher unter Beaufschlagung eines hohen Drucks in der Common-Rail-Vorrichtung 1 gesammelt ist, in den Zylinder ein. Wenn die Steuereinheit 4 den Kraftstoffinjektor 3 abschaltet, wird die Kraftstoffeinspritzung beendet.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Zwei-Wege-Kraftstoffinjektor 3 verwendet. Die Art des Kraftstoffinjektors 3 ist nicht auf den Zwei-Wege-Typ beschränkt. Der Kraftstoffinjektor 3 ist ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil, welches eine Düse i3 und ein elektromagnetisches Ventil i4 aufweist. Wenn der mit einem hohen Druck beaufschlagte Kraftstoff in eine Gegendruckkammer i1 (Steuerkammer) eingeführt wird, verschließt die Nadel i2 die Düse i3. Das elektromagnetische Ventil i4 dient dem Abfließen des mit einem hohen Druck beaufschlagten Kraftstoffs in die Gegendruckkammer i1.
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Genauer gesagt spritzt der Kraftstoffinjektor 3 den mit einem hohen Druck beaufschlagten Kraftstoff, welcher von der Common-Rail-Vorrichtung 1 bereitgestellt wurde, in den Zylinder des Motors ENG ein. Der mit einem hohen Druck beaufschlagte Kraftstoff der Common-Rail-Vorrichtung 1 wird über eine Einflusspassage i5 in die Gegendruckkammer i1 eingeleitet. Die Einflusspassage i5 weist in sich eine Einflussverengung auf. Die Gegendruckkammer i1 steht ebenfalls in Verbindung mit einer Ablaufpassage i6. Die Ablaufpassage i6 weist in sich eine Ausgangsverengung auf Weise, dass der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer i1 variiert wird. Wenn der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer i1 bis auf einen spezifizierten Wert reduziert wird, gleitet die Nadel i2 nach oben, um Einspritzöffnungen i15 der Düse i3 zu öffnen.
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In einem Gehäuse des Kraftstoffinjektors 3 sind ein Zylinder i8, eine Hochdruckkraftstoffpassage i9 und eine Niederdruckkraftstoffablaufpassage i10 ausgebildet. Der Zylinder i8 stützt einen Steuerkolben in dessen axialer Richtung. Die Hochdruckkraftstoffpassage i9 führt den mit hohen Druck beaufschlagten Kraftstoff, welcher von der Common-Rail-Vorrichtung 1 bereitgestellt wird, in Richtung der Düse i3 und der Einflusspassage i5. Die Niederdruckkraftstoffablaufpassage i10 dient dem Ablauf des mit hohem Druck beaufschlagten Kraftstoffs in Richtung eines Niederdruckteils.
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Der Steuerkolben i7 wird in den Zylinder i8 eingeführt und ist mit der Nadel i2 durch einen Druckstift verbunden. Der Druckstift ist zwischen dem Steuerkolben i7 und der Nadel i2 angeordnet. Eine Feder i11 ist um den Druckstift herum angeordnet. Die Feder i11 drückt die Nadel i2 nach unten (Ventilschließrichtung).
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Die Gegendruckkammer i1 ist über dem Zylinder i8 definiert. Ein Volumen der Gegendruckkammer i1 variiert in Abhängigkeit von einer axialen Bewegung des Steuerkolbens i7. Die Einflusspassage i5 ist eine Kraftstoffdrossel, welche den Druck des über die Hochdruckkraftstoffpassage i9 zugeführten Kraftstoffs reduziert. Die Hochdruckkraftstoffpassage i9 und die Gegendruckkammer i1 stehen miteinander über die Einflusspassage i5 in Verbindung. Die Abflusspassage i6 ist oberhalb der Gegendruckkammer i1 ausgebildet. Die Abflusspassage i6 ist eine Kraftstoffdrossel, welche den Druck des Kraftstoffs reduziert, der zu der Niederdruckkraftstoffabflusspassage i10 abläuft. Die Gegendruckkammer i1 und die Niederdruckkraftstoffablaufpassage i10 stehen miteinander durch die Ablaufpassage i6 in Verbindung.
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Das elektromagnetische Ventil i4 weist eine Magnetspule i12, ein Ventil i13 und eine Rückholfeder i14 auf. Die Magnetspule i12 erzeugt eine elektromagnetische Kraft, wenn sie mit Energie versorgt wird. Das Ventil i13 wird in Richtung der Magnetspule i12 gezogen. Das bedeutet, das Ventil i13 wird in eine Ventilöffnungsrichtung gezogen. Die Rückholfeder i14 drückt das Ventil i13 in die Ventilschließrichtung. Zum Beispiel, ist das Ventil i13 ein Kugelventil, welches die Abflusspassage i6 öffnet und schließt. Wenn die Magnetspule i12 AUS (OFF) ist, wird das Ventil i13 durch die Rückholfeder i14 nach unten gedrückt, um die Abflusspassage i6 zu schließen.
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Dementsprechend wird das Ventil i13 gegen der Druckkraft der Rückholfeder i14 in Richtung der Magnetspule i12 gezogen, sodass das Ventil i13 die Ablaufpassage i6 öffnet, wenn die Magnetspule i12 AN (ON) ist.
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Das Gehäuse des Injektors 3 weist ein Loch auf, in welches die Nadel i2 gleitend eingeführt wird, eine Düsenkammer, welche ringförmig um die Nadel i2 herum ausgebildet ist, einen konischen Ventilsitz, auf welchem die Nadel i2 sitzt, und eine Einspritzöffnung i15, durch welche der mit hohem Druck beaufschlagte Kraftstoff eingespritzt wird.
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Die Nadel i2 weist einen gleitenden Schaftteil, einen Schaft mit geringem Durchmesser und ein konisches Ventil auf, welches die Einspritzöffnung i15 öffnet und schließt. Der gleitende Schaftteil dichtet einen Freiraum zwischen der Düsenkammer und einem Hohlraum um die Rückholfeder i11 herum ab.
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Das konische Ventil der Nadel i2 weist einen konischen Basisteil und einen konischen Endteil an der Spitze auf. Ein Ventilsitz ist zwischen dem konischen Basisteil und dem konischen Spitzenendteil ausgebildet. Ein konischer Winkel des konischen Basisteils ist kleiner als der Winkel des konischen Spitzenendteils. Ein konischer Winkel des konischen Spitzenendteils ist größer als der Winkel des Ventilsitzes. Wenn das konische Spitzenendteil in Kontakt mit dem Ventilsitz steht, sind die Einspritzöffnungen i15 geschlossen.
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Im Folgenden wird ein Betrieb des Kraftstoffinjektors 3 beschrieben.
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Wenn der Kraftstoffinjektor 3 mit Energie versorgt wird, zieht das elektromagnetische Ventil i4 das Ventil i13. Wenn das Ventil i13 nach oben gehoben wurde, wird die Ablaufpassage i6 geöffnet, sodass der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer i1 reduziert wird. Wenn der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer i1 bis auf einen definierten Wert herabgesenkt wurde, beginnt sich die Nadel i2 zu heben. Wenn die Nadel i2 von dem Ventilsitz beabstandet ist, steht die Düsenkammer mit den Einspritzöffnungen i15 in Verbindung und der mit hohem Druck beaufschlagte Kraftstoff in der Düsenkammer wird durch die Einspritzöffnungen i15 eingespritzt.
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Wenn der Kraftstoffinjektor nicht mehr mit Energie versorgt wird, hört das elektromagnetische Ventil i4, auf eine elektromagnetische Anziehungskraft zu erzeugen. Das Ventil i13 beginnt sich herabzusenken. Wenn das Ventil i13 die Abflusspassage i16 schließt, beginnt der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer i1 zu steigen. Wenn der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer i1 bis auf einen definierten Wert angestiegen ist, beginnt die Nadel i2 hinabzugleiten. Wenn die Nadel i2 auf dem Ventilsitz aufsitzt, besteht keine Fluidverbindung mehr zwischen der Düsenkammer und den Einspritzöffnungen i15 sodass die Kraftstoffeinspritzung beendet wird.
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Die Steuereinheit 4 umfasst einen aus dem Stand der Technik bekannten Mikrocomputer. Die Steuereinheit 4 empfängt verschiedene Sensorsignale von verschiedenen Sensoren. Basierend auf den Sensorsignalen führt die Steuereinheit 4 verschiedene Berechnungen aus, um eine Drucksteuerung der Common-Rail-Vorrichtung 1 und eine Antriebssteuerung des Kraftstoffinjektors 3 durchzuführen. In dieser Ausführungsform sind ein Beschleunigungssensor, welcher eine Beschleunigungsposition detektiert, ein Motorgeschwindigkeitssensor 7 und ein Drucksensor 8, welcher den Kraftstoffdruck in der Common-Rail-Vorrichtung 1 detektiert, mit der Steuereinheit 4 verbunden.
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Die Steuereinheit 4 berechnet den Einspritzstartzielzeitpunkt und die Einspritzzielmenge „Qtrg” für jede Kraftstoffeinspritzung gemäß den Steuerprogrammen, welche in dem Nur-Lese-Speicher gespeichert sind, und den Steuerparametern, welche von den Sensoren übertragen wurden. Dann steuert die Steuereinheit 4 den Kraftstoffinjektor 3 auf eine Weise, dass die Kraftstoffeinspritzung an dem Einspritzungsstartzielzeitpunkt gestartet wird und dass die Kraftstoffeinspritzmenge der Einspritzzielmenge „Qtrg” entspricht.
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Die Steuereinheit 4 berechnet insbesondere einen Erregungszielzeitraum „Tq” basierend auf der Einspritzzielmenge „Qtrg” und dem Kraftstoffdruck in der Common-Rail-Vorrichtung 1. Der Erregungszielzeitraum „Tq” ist eine Befehlspulslänge von einem Erregungsstartzeitpunkt zu einem Erregungsendzeitpunkt.
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Der Kraftstoffinjektor 3 weist eine individuelle Abweichung (Maschinenabweichung) auf. Es ist bevorzugt, dass die individuelle Abweichung des Kraftstoffinjektors 3 vor dem Versand korrigiert wird.
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Die individuelle Abweichung des Kraftstoffinjektors 3 kann aufgrund eines Abriebverhaltens von beweglichen Teilen, verstopften Einspritzöffnungen, etc. graduell variieren. Das bedeutet, dass die aktuelle Einspritzmenge „Q” von der Einspritzzielmenge „Qtrg” aufgrund des Abriebverhaltens, dem Verstopfen der Einspritzöffnung etc. abweichen kann.
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Um die oben genannten Probleme zu vermeiden, weist die Steuereinheit 4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Korrekturteil (ein Steuerprogramm) zum Korrigieren der individuellen Abweichung auf, welches die individuelle Abweichung mit Hilfe des Drucksensors 8 korrigiert, welcher in der Common-Rail-Vorrichtung 1 vorgesehen ist.
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Die Steuereinheit 4 überwacht den Druck des gesammelten Kraftstoffes mit Hilfe des Drucksensors 8. Die Steuereinheit 4 berechnet die aktuelle Einspritzmenge „Q” basierend auf einem Kraftstoffdruckabfall ΔP, welcher von dem Drucksensor 8 detektiert wird, wenn der Kraftstoff eingespritzt wird. Insbesondere wird die aktuelle Einspritzmenge „Q” gemäß der vorliegenden Formel berechnet. Q = (V/E) × ΔP – (Qd + Qst) wobei „V” ein Volumen der Common-Rail-Vorrichtung 1 repräsentiert, „E” den Volumenmodul des Kraftstoffs repräsentiert, „Qd” eine dynamische Leckagemenge aufgrund eines Betriebs des Injektors 3 repräsentiert und „Qst” eine statische Leckagemenge in dem Injektor 3 repräsentiert.
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Die Steuereinheit berechnet die aktuelle Einspritzmenge „Q” unter Berücksichtigung der Leckagemenge (unter Berücksichtigung der dynamischen Leckagemenge „Qd” und der statischen Leckagemenge „Qst”).
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Die Steuereinheit 4 speichert die aktuellen Einspritzmengen Q1, Q2, Q3, ..., Qn für jede Kraftstoffeinspritzung. Die Steuereinheit 4 teilt jede aktuelle Einspritzmenge durch die Einspritzzielmenge „Qtrg”, um ein Verhältnis zwischen der aktuellen Einspritzmenge „Q” und der Einspritzzielmenge „Qtrg” zu berechnen. Dieses Verhältnis „Q/Qtrg” wird als das „Variationsverhältnis” bezeichnet. Dieses „Variationsverhältnis” wird als ein Korrekturindex verwendet. Des Weiteren werden die „Variationsverhältnisse” gemittelt, um den individuellen Abweichungsindex %Q zu berechnen, um die Streuung in dem Variationsverhältnis zwischen den Kraftstoffeinspritzungen zu entfernen. Dann speichert die Steuereinheit 4 den individuellen Abweichungsindex %Q als einen Lernwert und führt eine Korrektur der individuellen Abweichung des Kraftstoffinjektors 3 aus.
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Der individuelle Abweichungsindex %Q wird ausgedrückt durch die folgende Formel:
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Es soll angemerkt werden, dass eine horizontale Achse (x-Achse) der 4 anzeigt, dass eine aktuelle Einspritzmenge „Q” der Einspritzzielmenge „Qtrg” entspricht. Wie oben bereits erläutert ist der individuelle Abweichungsindex %Q bei einem konstanten Druck in der Common-Rail-Vorrichtung unter Verwendung des „Variationsverhältnisses” konstant, sogar wenn die Einspritzzielmenge „Qtrg” in jeder Einspritzung variiert wird (Einspritzstreuung).
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Daher kann für den Fall, dass ein Druck in der Common-Rail-Vorrichtung (Zieldruck) konstant ist, der individuelle Abweichungsindex %Q auf jede beliebige Einspritzzielmenge „Qtrg” angewendet werden. Das bedeutet, dass der Kraftstoffinjektor entsprechend ΔQ mehr Kraftstoff einspritzt, wenn die aktuelle Einspritzmenge „Q” geringer ist als die Einspritzzielmenge „Qtrg”. ΔQ = %Q × Qtrg1 wobei, „Qtrg1” ein Beispiel einer Einspritzzielmenge repräsentiert.
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Daher kann der individuelle Abweichungsindex %Q allgemein als die Konstante verwendet werden, sogar wenn die Einspritzzielmenge „Qtrg” des Kraftstoffinjektors 3 varriert wird.
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Indes kann der individuelle Abweichungsindex %Q gemäß dem Bernoullischen Gesetz im Allgemeinen als die Konstante verwendet werden, sogar wenn der Zieldruck der Common-Rail-Vorrichtung 1 variiert wird.
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Mit Bezug auf 5, wird dieses im Folgenden im Detail beschrieben. In 5 repräsentieren die durchgezogenen Linien „AC” das Einspritzverhältnis des Kraftstoffinjektors 3, bevor die Korrektur durchgeführt wurde. Die durchgezogenen Linien RE repräsentieren eine Einspritzzieleigenschaft relativ zu der Erregungszielzeitspanne „Tq” (Befehlspulslänge).
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Wenn der Zieldruck ein niedriger Druck „PL” ist, wird die Einspritzzielmenge mit „QLT”, die aktuelle Einspritzmenge ist mit „QL” und die Korrekturmenge ist mit „ΔQL” benannt.
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Wenn der Zieldruck ein hoher Druck „PH” ist, wird die Einspritzzielmenge mit „QHT” benannt, die aktuelle Einspritzmenge mit „QH” benannt und die Korrekturmenge mit „ΔQH” benannt.
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Gemäß dem Gesetz von Bernoulli gilt: QHT = QLT × √(PH/PL) QH = QL × √(PH/PL) (1) ΔQH = ΔQL × √(PH/PL) (2)
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Der individuelle Abweichungsindex %Q' in dem hohen Druck „PH” wird aus dem oben genannten Formeln (1) und (2) erlangt.
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Wie oben erläutert, kann der individuelle Abweichungsindex %Q, welcher unter einer bestimmten Druckbedingung bzw. einem bestimmten Druckzustand berechnet wurde, allgemein als die Konstante verwendet werden, sogar wenn der Zieldruck der Common-Rail-Vorrichtung 1 variiert wird oder die Einspritzzielmenge „Qtrg” variiert wird. Das bedeutet, dass die Korrektur der individuellen Abweichung des Kraftstoffinjektors 3 im gesamten Bereich des Motors durchgeführt werden kann, wenn der individuelle Abweichungsindex %Q in mindestens einem Lernschritt berechnet wurde.
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4 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen der Einspritzzielmenge „Qtrg” und der individuellen Abweichungsmenge ΔQ aufzeigt. Der individuelle Abweichungsindex %Q wird aus einem Gefälle bzw. einer Steigung des „Variationsverhältnisses” berechnet. Um die Steigung zu berechnen, sind zwei Lernwerte des „Variationsverhältnisses” bei unterschiedlichen Einspritzmengen notwendig. Ein Lernwert kann durch ein hinlänglich bekanntes kleines Einspritzlernen berechnet werden und der andere Lernwert kann aus dem „Variationsverhältnis” berechnet werden. Alternativ können beide Lernwerte aus dem „Variationsverhältnis” bei unterschiedlichen Einspritzmengen „Q” berechnet werden.
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Für den Fall, dass zwei Lernwerte aus dem „Variationsverhältnis” berechnet werden, wird ein Lernwert erlangt, wenn die Einspritzmenge gering ist. Der andere Lernwert wird erlangt, wenn die Einspritzmenge groß ist.
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Bezugnehmend auf das Flussdiagramm, welches in 6 gezeigt ist, wird die Arbeitsweise des Korrekturteils (Steuerprogramm) zum Korrigieren der individuellen Abweichung beschrieben. In den Schritten S1 bis S5, wird der Lernwert (der individuelle Abweichungsindex %Q) berechnet. In den Schritten S6 bis S8, wird die Korrektur basierend auf dem Lernwert (individueller Abweichungsindex %Q) durchgeführt.
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In Schritt S1, werden durch den Kraftstoffdrucksensor 8 ein Druck P1 vor der Einspritzung, ein Druck P2 unmittelbar nach der Kraftstoffeinspritzung und ein Druck P3 nachdem die Kraftstoffeinspritzung beendet ist (siehe 3) detektiert. Dann wird eine Zeitdifferenz ΔT zwischen einem Zeitpunkt, wenn der Druck P1 detektiert wurde, und einem Zeitpunkt, wenn der Druck P3 detektiert wurde, ermittelt. Desweiteren wird eine Zeitdifferenz ΔTs zwischen einem Zeitpunkt, wenn der Druck P2 detektiert wurde, und einem Zeitpunkt, wenn der Druck P3 detektiert wurde, ermittelt.
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In Schritt S2, werden ein Kraftstoffdruckabfall ΔP basierend auf einer Druckabweichung (P1–P2) und ein Kraftstoffdruckabfall ΔPs aufgrund der statischen Leckage basierend auf einer Druckabweichung (P2–P3) nach der Kraftstoffeinspritzung ermittelt.
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In Schritt S3 wird die statische Leckagemenge „Qstr” basierend auf der Zeitdifferenz ΔTs, dem Kraftstoffdruckabfall ΔPs und einer Referenzdruckvariation „Psdot” ermittelt.
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In Schritt S4 wird die aktuelle Einspritzmenge „Q” basierend auf dem Kraftstoffdruckabfall ΔP wie folgt berechnet: Q = (V/E) × ΔP – (Qd + Qst).
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In Schritt S5 wird der individuelle Abweichungsindex %Q basierend auf der Steigung des „Variationsverhältnisses” berechnet als ein Lernwert gespeichert.
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In Schritt S6 wird mithilfe des individuellen Abweichungsindexes %Q, welcher als der Lernwert gespeichert ist, eine Einspritzkorrekturmenge ΔQ1, ermittelt.
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Dann wird in Schritt S7 die Einspritzkorrekturmenge ΔQ1 der Zieleinspritzmenge Qtrg hinzuaddiert, um eine korrigierte Einspritzzielmenge „Qtrgd” zu berechnen.
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In Schritt S8 wird eine korrigierte Erregungszielzeitdauer „Tqd” basierend auf der korrigierten Einspritzzielmenge „Qtrgd” berechnet.
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(Erster Vorteil der Ausführungsform)
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Wie oben beschrieben berechnet die Steuereinheit 4 in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der vorliegenden Offenbarung eine aktuelle Einspritzmenge „Q”, basierend auf einem Druckabfall ΔP, welcher von dem Drucksensor 8 detektiert wird, während der Kraftstoff eingespritzt wird. Der individuelle Abweichungsindex %Q wird basierend auf der Steigung des „Variationsverhältnisses Q/Qtrg” berechnet und als ein Lernwert gespeichert. Die Korrektur der individuellen Abweichung des Kraftstoffinjektors 3, wird basierend auf dem individuellen Abweichungsindex %Q durchgeführt.
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Dadurch wird eine Einspritzstreuung entfernt und eine Korrektur der individuellen Abweichung des Kraftstoffinjektors 3 kann unter Verwendung des individuellen Abweichungsindexes %Q als einer Kennzahl für die individuelle Abweichung durchgeführt werden.
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Das bedeutet, dass die Korrektur der individuellen Abweichung des Kraftstoffinjektors 3 mithilfe des Drucksensors 8 praktisch durchgeführt werden kann, welcher an der Common-Rail-Vorrichtung 1 bereitgestellt ist. Des Weiteren kann die individuelle Abweichung des Kraftstoffinjektors 3 korrigiert werden, sogar wenn sich die individuelle Abweichung des Kraftstoffinjektors 3 aufgrund eines Verschleißabriebs oder einer Verstopfung verändert hat.
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Insbesondere wird die Korrektur der individuellen Abweichung für jeden Kraftstoffinjektor 3 durchgeführt und jeder Kraftstoffinjektor 3 kann präzise den Kraftstoff der Einspritzzielmenge „Qtrg” einspritzen.
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Daher kann eine Differenz zwischen der Einspritzmenge „Q” und der Einspritzzielmenge „Qtrg” geringer sein, sodass die Drehmomentvariation begrenzt ist, der Kraftstoffverbrauch verbessert ist und auch die Motorengeräusche sind reduziert.
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(Zweiter Vorteil der Ausführungsform)
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Da die Kraftstoffeinspritzvorrichtung die aktuelle Einspritzmenge unter Berücksichtigung einer Leckagemenge (dynamische Leckagemenge „Qd” und statische Leckagemenge „Qst”) berechnet, kann die Genauigkeit des individuellen Abweichungsindexes %Q (der Lernwert) verbessert werden. Als ein Ergebnis kann die Genauigkeit der Korrektur der individuellen Abweichung des Kraftstoffinjektors 3 verbessert werden.
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(Dritter Vorteil der Ausführungsform)
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Wie oben bereits erläutert, kann der individuelle Abweichungsindex %Q, welcher unter bestimmten Druckbedingungen bzw. -zuständen ermittelt wurde, allgemein als Konstante verwendet werden, sogar wenn der Zieldruck der Common-Rail-Vorrichtung 1 verändert wird oder wenn die Einspritzzielmenge Qtrg verändert wird.
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Das heißt, wenn der individuelle Abweichungsindex %Q durch mindestens eine Lernphase erlangt wurde, kann die Korrektur der individuellen Abweichung des Kraftstoffinjektors 3 im gesamten Lastbereich durchgeführt werden.
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Aus diesem Grund kann die Korrektur der individuellen Abweichung des Kraftstoffinjektors 3 in dem gesamten Lastbereich durchgeführt werden, sogar wenn die Korrektur der individuellen Abweichung des Kraftstoffinjektors 3 nicht unter Verwendung des QR-Codes (eingetragene Marke) durchgeführt werden kann.
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(Vierter Vorteil der Ausführungsform)
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Sogar nachdem das Fahrzeug mit dem Injektor verschickt wurde, kann eine Korrektur der individuellen Abweichung periodisch durchgeführt werden, sodass die Genauigkeit der Korrektur der individuellen Abweichung in einem weiten Lastbereich erhöht werden kann.
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Insbesondere werden verschiedene Lernwerte erfasst, welche in einem weiten Lastbereich ermittelt werden. Basierend auf den Lernwerten auf der Karte, wird die Korrektur der individuellen Abweichung durchgeführt. Die Einspritzgenauigkeit des Kraftstoffinjektors 3 kann für eine lange Zeitdauer auf einem hohen Niveau gehalten werden.
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(Erste Abwandlung der Ausführungsform)
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Um den Volumenmodul E eines Kraftstoffs mit hoher Genauigkeit vorherzusagen, können gemessene Werte der Kraftstofftemperatur an die Steuereinheit 4 übertragen werden.
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(Zweite Abwandlung der Ausführungsform)
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Um den Volumenmodul E eines Kraftstoffs mit hoher Genauigkeit vorherzusagen, kann eine aktuelle Eigenschaft des Drucksensors 8 an die Steuereinheit 4 übertragen werden.
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(Dritte Abwandlung der Ausführungsform)
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Um die Detektionsgenauigkeit des Drucksensors 8 zu erhöhen, kann der Einfluss des Kraftstoffdruckpulsierens durch einen analogen Schaltkreis oder eine digitale Verarbeitung eliminiert werden.
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(Vierte Abwandlung der Ausführungsform)
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Um die Detektionsgenauigkeit des Kraftstoffdruckabfalls ΔP zu erhöhen, kann das Volumen der Common-Rail-Vorrichtung 1 verringert werden.
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Der Kraftstoffinjektor 3 kann ein Drei-Wege-Injektor, ein Kraftstoffdirektinjektor, ein Piezoaktuator etc. sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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