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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine.
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Stand der Technik
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Ein Kraftstoffeinspritzventil ist bekannt, das mit einer Druckintensivierungsvorrichtung (Druckerhöhungsvorrichtung) zum Erhöhen des Kraftstoffeinspritzdrucks mit einem konstanten Druckintensivierungsverhältnis vorgesehen ist. In dem Fall eines solchen Kraftstoffeinspritzventils kann der Kraftstoffeinspritzdruck auf einen beliebigen der Drücke Referenzdruck und Druck (auf den sich nachfolgend ebenfalls als ”Referenzerhöhungsdruck” bezogen wird), der erhalten wird, indem der Referenzdruck mit dem Druckintensivierungsverhältnis multipliziert wird, eingestellt werden. In diesem Kontext ist bekannt, dass der Kraftstoffeinspritzdruck, der beim Starten der Kraftstoffeinspritzung vorgesehen wird, auf einen Druck zwischen dem Referenzdruck und dem Referenzerhöhungsdruck durch das Starten des Kraftstoffeinspritzens während der Druckintensivierung eingestellt wird (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1).
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Literatur des Standes der Technik
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Patentliteratur
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- Patentliteratur 1: Japanische Patentoffenlegung Nr. 2004-044494
- Patentliteratur 2: Japanische Patentoffenlegung Nr. 2010-071222
- Patentliteratur 3: Japanische Patentoffenlegung Nr. 2009-030490
- Patentliteratur 4: Japanische Patentoffenlegung Nr. 2013-256916
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Zusammenfassung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Probleme
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In dem Fall des herkömmlichen Verfahrens kann der Kraftstoffeinspritzdruck, der beim Starten des Kraftstoffeinspritzens vorgesehen wird, eingestellt werden. Jedoch setzt sich die Druckintensivierung (Druckerhöhung) des Kraftstoffs ebenfalls nach dem Start der Kraftstoffeinspritzung fort, bis der Kraftstoffeinspritzdruck den Referenzerhöhungsdruck erreicht. Daher wird der Kraftstoffeinspritzdruck folglich während der Kraftstoffeinspritzung geändert. Unter Berücksichtigung von diesem war es unmöglich, dass der Kraftstoffeinspritzdruck während des Kraftstoffeinspritzens auf einem beliebigen Druck zwischen dem Referenzdruck und dem Referenzerhöhungsdruck aufrechterhalten wurde. Ferner besteht, wenn der Kraftstoffeinspritzdruck nicht auf einen geeigneten Wert erhöht werden kann, die Befürchtung, dass Verbrennungsgeräusche oder Rauch erzeugt werden können. Andererseits ist es, wenn der Kraftstoffeinspritzdruck vor dem Kraftstoffeinspritzen auf einem vorbestimmten Wert aufrechterhalten wird, möglich, die Schwankung des Kraftstoffeinspritzdrucks während des Kraftstoffeinspritzens zu unterdrücken.
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Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung des vorstehenden Problems getätigt, wobei eine Aufgabe von dieser ist, den Kraftstoffeinspritzdruck auf einem beliebigen Druck zwischen dem Referenzdruck und dem Referenzerhöhungsdruck aufrechtzuerhalten.
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Mittel zur Lösung der Probleme
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Zur Lösung des vorstehend beschriebenen Problems entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine vorgesehen, die aufweist: ein Kraftstoffeinspritzventil, das konfiguriert ist, um Kraftstoff durch das Öffnen eines Einspritzlochs entsprechend der Bewegung einer Nadel einzuspritzen, eine Hochdruckkraftstoffbeibehalteeinheit, die konfiguriert ist, um den Kraftstoff mit einem Referenzdruck dem Kraftstoffeinspritzventil zuzuführen, einen Kraftstoffkanal, der mit dem Einspritzloch von der Hochdruckkraftstoffbeibehalteeinheit in Verbindung steht, eine Öffnungs/Schließ-Vorrichtung, die eine Steuerkammer, die mit dem Kraftstoffkanal in Verbindung steht, und eine Druckverringerungsvorrichtung aufweist zum Verringern eines Drucks des Kraftstoffs, der in der Steuerkammer enthalten ist, im Vergleich mit einem Druck des Kraftstoffs, der im Kraftstoffkanal enthalten ist, und der die Nadel in eine Richtung bewegt, um das Einspritzloch zu öffnen, wenn eine Druckdifferenz zwischen dem Druck des Kraftstoffs, der im Kraftstoffkanal enthalten ist, und dem Druck des Kraftstoffs, der in der Steuerkammer enthalten ist, nicht niedriger als eine vorbestimmte Druckdifferenz ist, eine Druckintensivierungsvorrichtung, die mit dem Kraftstoffkanal verbunden ist und konfiguriert ist, den Druck des Kraftstoffs, der im Kraftstoffkanal enthalten ist, mit einem konstanten Druckintensivierungsverhältnis zu erhöhen, und eine Steuervorrichtung, die konfiguriert ist, den Druck des Kraftstoffs, der im Kraftstoffkanal enthalten ist, mittels der Druckintensivierungsvorrichtung zu erhöhen, nachdem die Druckverringerungsvorrichtung betätigt wurde, sodass die Druckdifferenz nach der Betätigung einen Wert kleiner als die vorbestimmte Druckdifferenz hat, wenn der Druck des Kraftstoffs, der im Kraftstoffkanal enthalten ist, der beim Kraftstoffeinspritzen vom Kraftstoffeinspritzventil erforderlich ist, höher als der Referenzdruck und niedriger als ein Referenzerhöhungsdruck als ein Wert ist, der erhalten wird, indem der Referenzdruck mit dem Druckintensivierungsverhältnis multipliziert wird.
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In dem Zustand, in dem die Druckverringerungsvorrichtung nicht betätigt wird, ist der Druck in der Steuerkammer gleich dem Druck des Kraftstoffs, der im Kraftstoffkanal enthalten ist. In diesem Zustand wird das Einspritzloch durch die Nadel geschlossen. In dieser Situation ist die Kraft, die in die Richtung zum Schließen des Ventils gerichtet ist, größer als die Kraft, die auf die Nadel aufgebracht und in die Richtung gerichtet ist, um das Ventil zu öffnen. Wenn die Druckverringerungsvorrichtung betätigt wird, wird der Druck der Steuerkammer niedriger als der Druck des Kraftstoffkanals und somit wird die Kraft, die auf die Nadel aufgebracht wird und die in die Richtung zum Schließen des Ventils gerichtet ist, verringert. Dann, wenn die Kraft, die in die Richtung zum Öffnen des Ventils gerichtet ist, größer als die Kraft ist, die auf die Nadel aufgebracht ist und die in die Richtung zum Schließen des Ventils gerichtet ist, wird die Nadel bewegt und wird das Einspritzloch geöffnet. Somit wird der Kraftstoff eingespritzt. In diesem Fall wird, wenn die Druckverringerungsvorrichtung betätigt wird, der Druck des Kraftstoffs, der in der Steuerkammer enthalten ist, verringert, um die Kraft zu verringern, die auf die Nadel aufgebracht wird, und die in die Richtung zum Schließen des Ventils gerichtet ist. Die Verringerung beim Druck des Kraftstoffs, der in der Steuerkammer enthalten ist, kann auftreten, selbst wenn der Kraftstoff tatsächlich von dem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird. Dann steht die Steuerkammer mit dem Kraftstoffkanal in Verbindung. Daher verringert die Verringerung beim Druck des Kraftstoffs, der in der Steuerkammer enthalten ist, ebenfalls den Druck des Kraftstoffs, der im Kraftstoffkanal enthalten ist, und zwar im Anschluss. Unter Berücksichtigung von diesem wird die Druckdifferenz des Kraftstoffs sofort aufgelöst, o die Luftdruckdifferenz zeitweise auftritt. Auf diese Weise wird der Druck des Kraftstoffs, der im Kraftstoffkanal enthalten ist, ebenfalls verringert, sodass die Druckdifferenz des Kraftstoffs aufgelöst wird, nachdem der Druck des Kraftstoffs, der in der Steuerkammer enthalten ist, verringert wird. Daher wird der Kraftstoffeinspritzdruck verringert. Daher kann der Kraftstoffeinspritzdruck niedriger als der Referenzdruck gestaltet werden, indem die Druckverringerungsvorrichtung innerhalb eines solchen Bereiches betätigt wird, dass der Kraftstoff nicht von dem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird. Es ist festzuhalten, dass sich auf die vorbestimmte Druckdifferenz ebenfalls als die Druckdifferenz bezogen wird, bei der das Kraftstoffeinspritzen beginnt. Dann erhöht die Druckintensivierungsvorrichtung den Kraftstoffeinspritzdruck mit dem konstanten Druckintensivierungsverhältnis. Daher kann der Kraftstoffeinspritzdruck, der nach dem Verringern im Vergleich zum Referenzdruck vorgesehen wird, mit dem konstanten Druckintensivierungsverhältnis erhöht werden. Daher ist der Kraftstoffeinspritzdruck nach der Druckintensivierung, der vorgesehen wird, wenn die Druckverringerungsvorrichtung betätigt wird, bevor die Druckintensivierung auftritt, niedriger als dann, wenn vorgesehen ist, dass die Druckverringerungsvorrichtung vor der Druckintensivierung nicht betätigt wird. Das heißt, dass der Kraftstoffeinspritzdruck auf einem beliebigen Druck aufrechterhalten werden kann, der höher als der Referenzdruck und niedriger als der Referenzerhöhungsdruck ist. Dann kann das Kraftstoffeinspritzen in einem solchen Zustand gestartet werden, dass die Druckintensivierung vor dem Start des Kraftstoffeinspritzens beendet wurde. Daher ist es möglich, eine solche Situation zu unterdrücken, dass die Druckintensivierung während des Kraftstoffeinspritzens ausgeführt wird und der Kraftstoffeinspritzdruck schwankt. Auf diese Weise kann der Kraftstoffeinspritzdruck auf einen geeigneten Wert eingestellt werden. Daher ist es möglich, das Verbrennungsgeräusch zu unterdrücken, oder es ist möglich, die Menge an Produktion an Rauch zu verringern.
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Ferner kann die Steuervorrichtung die Anzahl der Male der Betätigung der Druckverringerungsvorrichtung in Abhängigkeit von dem Druck des Kraftstoffs, der in dem Kraftstoffkanal enthalten ist, der während des Kraftstoffeinspritzens erforderlich ist, ändern, wenn die Druckverringerungsvorrichtung betätigt wird, sodass die Druckdifferenz nach der Betätigung einen Wert hat, der kleiner als die vorbestimmte Druckdifferenz ist.
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Wenn die Druckverringerungsvorrichtung innerhalb des Bereiches betätigt wird, in dem der Kraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzventil nicht eingespritzt wird, ist es notwendig, die Druckverringerungsvorrichtung zu stoppen, bevor der Kraftstoff eingespritzt wird. Daher ist das Maß der Verringerung beim Kraftstoffeinspritzdruck je Zeiteinheit, das vorgesehen ist, wenn die Druckverringerungsvorrichtung innerhalb des Bereiches betätigt wird, in dem der Kraftstoff vom Kraftstoffeinspritzventil nicht eingespritzt wird, ebenfalls beschränkt. Andererseits kann, wenn die Kraftstoffdruckdifferenz aufgelöst wird, nachdem die Kraftstoffdruckdifferenz aufgetreten ist, die verursacht wird, indem die Druckverringerungsvorrichtung innerhalb des Bereiches betätigt wird, in dem der Kraftstoff nicht vom Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird, die Druckverringerungsvorrichtung weiter betätigt werden. Der Kraftstoffeinspritzdruck ist niedriger als der Referenzdruck unmittelbar nach der Auflösung der Kraftstoffdruckdifferenz. Daher ist es, wenn die Druckverringerungsvorrichtung erneut in dieser Situation betätigt wird, dadurch möglich, den Kraftstoffeinspritzdruck weiter zu verringern. Auf diese Weise kann das Ausmaß der Verringerung beim Kraftstoffeinspritzdruck weiter erhöht werden, ohne dass der Kraftstoff eingespritzt wird, indem die Druckverringerungsvorrichtung eine Vielzahl an Malen wiederholt betätigt wird. Daher kann der Kraftstoffeinspritzdruck nach der Druckintensivierung in einem breiteren Bereich eingestellt werden.
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Ferner kann die Steuervorrichtung eine Periode ändern, in der die Druckverringerungsvorrichtung betätigt wird, und zwar in Abhängigkeit von dem Druck des Kraftstoffs, der im Kraftstoffkanal enthalten ist, der während des Kraftstoffeinspritzens erforderlich ist, wenn die Druckverringerungsvorrichtung betätigt wird, sodass die Druckdifferenz nach der Betätigung einen Wert hat, der kleiner als die vorbestimmte Druckdifferenz ist.
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Das Ausmaß der Verringerung beim Kraftstoffeinspritzdruck ändert sich in Abhängigkeit von der Länge der Periode, in der die Druckverringerungsvorrichtung innerhalb des Bereiches betätigt wird, in dem der Kraftstoff vom Kraftstoffeinspritzventil nicht eingespritzt wird. Daher kann das Ausmaß der Verringerung beim Kraftstoffeinspritzdruck eingestellt werden, indem die Länge der Periode eingestellt wird, in der die Druckverringerungsvorrichtung innerhalb des Bereiches betätigt wird, in dem der Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung nicht eingespritzt wird. In diesem Fall nimmt mit zunehmender Länge der Periode, in der die Druckverringerungsvorrichtung betätigt wird, das Ausmaß der Verringerung beim Druck in der Steuerkammer zu. Daher wird das Ausmaß der Verringerung beim Kraftstoffeinspritzdruck ebenfalls erhöht. Auf diese Weise kann das Ausmaß der Verringerung beim Kraftstoffeinspritzdruck eingestellt werden und somit kann der Kraftstoffeinspritzdruck nach der Druckintensivierung ebenfalls eingestellt werden. Ferner kann der Kraftstoffeinspritzdruck auf einen beliebigen Druck eingestellt werden, der von dem Referenzdruck zu dem Referenzerhöhungsdruck reicht, indem der Kraftstoffeinspritzdruck erhöht wird, nachdem der Kraftstoffeinspritzdruck verringert wird, indem die Anzahl der Male der Betätigung der Druckverringerungsvorrichtung und die Periode der Betätigung der Druckverringerungsvorrichtung eingestellt werden.
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Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann der Kraftstoffeinspritzdruck auf einem beliebigen Druck zwischen dem Referenzdruck und dem Referenzerhöhungsdruck aufrechterhalten werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 stellt eine schematische Anordnung eines Kraftstoffeinspritzventils mit einer Druckintensivierungseinheit dar.
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2 zeigt eine Zeitdarstellung, die den Übergang von unterschiedlichen Werten darstellt, wenn der Kraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird.
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3 zeigt eine Zeitdarstellung, die den Übergang des Befehlssignals, der Injektionsrate und des Kraftstoffeinspritzdrucks darstellt, wenn die Druckverringerung vor der Druckintensivierung des Kraftstoffs ausgeführt wird.
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4 zeigt die Beziehung zwischen der Menge des Kraftstoffs, der durch eine Ablaufleitung fließt, der Druckverringerungsgröße und dem Druckverringerungsvolumen.
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5 zeigt ein Fließbild, das einen Ablauf darstellt, um den Kraftstoffeinspritzdruck entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel einzustellen.
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Ausführungsbeispiele zum Ausführen der Erfindung
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Eine Erläuterung wird nachstehend detailliert beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen auf der Grundlage eines Ausführungsbeispiels um einen Modus zum Ausführen der vorliegenden Erfindung vorgenommen. Jedoch wird zum Beispiel mit der Dimension oder Größe, dem Material, der Form und der Relativanordnung von jedem der Bestandteile oder Komponenten, die in dem Ausführungsbeispiel beschrieben sind, nicht beabsichtigt, den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung nur darauf zu beschränken, sofern es nicht spezifisch notiert ist.
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Ausführungsbeispiel
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Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Verwendung der Zeichnungen erläutert. 1 stellt eine schematische Anordnung eines Kraftstoffeinspritzventils 10 mit einer Druckintensivierungseinheit 110 dar. Das Kraftstoffeinspritzventil 10 entsprechend diesem Ausführungsbeispiel wird zum Beispiel für eine Brennkraftmaschine 1, die an einem Fahrzeug getragen wird, verwendet. Die Brennkraftmaschine 1 entsprechend diesem Ausführungsbeispiel ist ein Dieselmotor. Jedoch ist die vorliegende Erfindung ebenfalls für einen beliebigen Benzinmotor einsetzbar. Wenn die Brennkraftmaschine 1 eine Vielzahl von Zylindern hat, ist das Kraftstoffeinspritzventil 10 für jeden der Zylinder vorgesehen.
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Die Brennkraftmaschine 1 ist mit einem Common Rail 3 zum Beibehalten des Hochdruckkraftstoffs versehen. Der Common Rail 3 ist mit einer Hochdruckkraftstoffpumpe 5 verbunden. Das Common Rail 3 behält den Kraftstoff mit dem Druck, der durch die Hochdruckkraftstoffpumpe 5 erhöht wurde, bei. Ferner ist das Common Rail 3 mit einem ersten Kraftstoffrohrsystem 11a, einem zweiten Kraftstoffrohrsystem 11b und einem dritten Kraftstoffrohrsystem 11c, die mit dem Kraftstoffeinspritzventil 10 in Verbindung stehen, verbunden. Es ist festzuhalten, dass in 1 die Rohrsysteme gezeigt sind, während diese in das erste Kraftstoffrohrsystem 11a, das zweite Kraftstoffrohrsystem 11b und das dritte Kraftstoffrohrsystem 11c klassifiziert werden. Jedoch kann stattdessen ein Hochdruckrohrsystem mit dem Common Rail 3 verbunden werden und das eine Hochdruckrohrsystem kann in drei verzweigen. Es ist in diesem Ausführungsbeispiel festzuhalten, dass das Common Rail 3 der Hochdruckkraftstoffbeibehalteeinheit entsprechend der vorliegenden Erfindung entspricht.
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Die Hochdruckkraftstoffpumpe 5 entsprechend diesem Ausführungsbeispiel ist zum Beispiel eine Pumpe vom Plungertyp mit einem Auslassmengenreguliermechanismus. Der Druck des Kraftstoffs, der von einem nicht dargestellten Kraftstofftank zugeführt wird, wird auf einen vorbestimmten Druck erhöht und der Kraftstoff wird dem Common Rail 3 zugeführt. Die Zuführmenge des Kraftstoffs, der unter Druck von der Hochdruckkraftstoffpumpe 5 dem Common Rail 3 zugeführt wird, ist der Regelung durch die ECU 20 wie nachfolgend beschrieben, unterworfen, sodass der Common-Rail-Druck ein Solldruck wird.
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Die Brennkraftmaschine 1 ist in Kombination mit der ECU 20 vorgesehen, die eine elektronische Steuereinheit zum Steuern der Brennkraftmaschine 1 ist. Die ECU 20 ist als ein Digitalcomputer aufgebaut mit einer bekannten Struktur, die einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Direktzugriffspeicher (RAM), einen Mikroprozessor (CPU) und einen Eingabe/Ausgabe-Anschluss mit einem bidirektionalen Bus verbunden aufweist. Die ECU 20 steuert das Kraftstoffeinspritztiming und die Kraftstoffeinspritzmenge vom Kraftstoffeinspritzventil 10 und die ECU 20 steuert im Unterschied zu oben zum Beispiel die Motordrehzahl. Daher wird sich auf die ECU 20 ebenfalls als elektronische Steuereinheit zum Steuern des Kraftstoffeinspritzventils 10 bezogen.
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Das Common Rail 3 ist mit einem Kraftstoffdrucksensor 27 versehen, der den Druck des Kraftstoffs, der im Common Rail 3 enthalten ist (auf den sich nachfolgend als ”Common-Rail-Druck” bezogen wird), erfasst. Der Kraftstoffdrucksensor 27 ist mit der ECU 20 über eine elektrische Verdrahtung verbunden. Ferner ist die ECU 20 über die elektrische Verdrahtung mit einem Beschleuniger- bzw. Fahrpedalöffnungsgradsensor 21, der ein elektrisches Signal ausgibt, das der Betätigungsgröße eines Fahrpedals, das durch einen Fahrer betätigt wird, entspricht, um die Motorlast zu erfassen, und einen Kurbelpositionssensor 25, der die Motordrehzahl erfasst, verbunden. Dann werden die ausgegebenen Signale der unterschiedlichen Sensoren in die ECU 20 eingegeben. Es ist in diesem Ausführungsbeispiel festzuhalten, dass der Common-Rail-Druck dem Referenzdruck entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht.
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Die ECU 20 berechnet die Motordrehzahl aus der Frequenz des Kurbelrotationswinkelimpulssignals, das von dem Kurbelpositionssensor 25 eingegeben wird. Die ECU 20 berechnet das Kraftstoffeinspritztiming und die Kraftstoffeinspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils 10 auf der Grundlage der Motordrehzahl und des Fahrpedalöffnungsgradsignals, das vom Fahrpedalöffnungsgradsensor 21 eingegeben wird.
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Das Kraftstoffeinspritzventil 10 ist mit der Druckintensivierungseinheit 110 versehen. Ferner ist das Kraftstoffeinspritzventil 10 mit einer Düse 105 versehen, die mit einem Einspritzloch 116 ausgebildet ist. Ferner ist das Kraftstoffeinspritzventil 10 mit einer Nadel 113 versehen, die das Einspritzloch 116 öffnet/schließt. Ein Kraftstoffbad 106 ist um die Nadel 113 in der Düse 105 ausgebildet. Ferner ist das Kraftstoffeinspritzventil 10 mit einem Stellkolben 112, der den Druck des Kraftstoffs, der in einer spätere beschriebneen Steuerkammer 103 enthalten ist, aufnimmt, um die Nadel 113 in die Abwärtsrichtung bei der Betrachtung in 1 zu drücken (Richtung, in die die Nadel 113 zum Einspritzloch 116 gerichtet ist), und einer Feder 112A versehen, die die Nadel in die Richtung drückt, um das Ventil unabhängig vom Stellkolben 112 zu öffnen.
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Die Steuerkammer 103 ist benachbart zum Stellkolben 112 in Aufwärtsrichtung bei Betrachtung in 1 (Richtung, in der die Nadel 113 vom Einspritzloch 116 getrennt ist) ausgebildet. Die Steuerkammer 103 ist mit einem Einspritzsteuerwert bzw. -ventil mit einer Magnetspulenbetätigungseinrichtung 109A versehen. Die Magnetspulenbetätigungseinrichtung 109A wird durch die ECU 20 gesteuert. Der Kraftstoff, der in der Steuerkammer 103 enthalten ist, strömt zu einem Ablaufrohrsystem 119A über eine Blende 119, indem die Magnetspulenbetätigungseinrichtung 109A betätigt wird. Das heißt, dass der Druck in der Steuerkammer 103 verringert wird, indem die Magnetspulenbetätigungseinrichtung 109A betätigt wird. Die Steuerkammer 103 ist über eine Öffnung 118 mit einem Druckintensivierungskanal 108, einem Einspritzkanal 107 und dem ersten Kraftstoffrohrsystem 11A verbunden. Ein Rückschlagventil 117 ist für das erste Kraftstoffrohrsystem 11A vorgesehen. Das Rückschlagventil 117 erlaubt, dass der Kraftstoff nur von der Seite des Common Rails 3 zur Seite des Kraftstoffeinspritzventils 10 strömt. Es ist in diesem Ausführungsbeispiel festzuhalten, dass der Einspritzkanal 107 dem Kraftstoffkanal entsprechend der vorliegenden Erfindung entspricht. Ferner entsprechen in diesem Ausführungsbeispiel die Steuerkammer 103, das Einspritzsteuerventil bzw. der Kraftstoffeinspritzwert 109, die Öffnung 118 und die Öffnung 119 der Öffnen/Schließ-Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung. Ferner entspricht in diesem Ausführungsbeispiel das Einspritzsteuerventil bzw. der Einspritzsteuerwert 109 der Druckverringerungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
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Der Einspritzkanal 107 ist mit dem Kraftstoffbad 106 der Düse 105 verbunden. Wenn der Kraftstoff, der der Druckintensivierung ausgesetzt ist, eingespritzt wird, strömt der Kraftstoff, der der Druckintensivierung durch die Druckintensivierungseinheit 110 ausgesetzt ist, durch den Druckintensivierungskanal 108 und den Einspritzkanal 107 und der Kraftstoff wird dem Kraftstoffbad 106 zugeführt. Der Kraftstoffeinspritzdruck ist der Druck des Kraftstoffs im Kraftstoffbad 106. Daher ist der Druck des Kraftstoffs, der der Druckintensivierung durch die Druckintensivierungseinheit 110 ausgesetzt ist, der Kraftstoffeinspritzdruck. Andererseits strömt, wenn Kraftstoff, der der Druckintensivierung nicht unterzogen ist, eingespritzt wird, der Kraftstoff, der vom Common Rail 3 kommt, durch das erste Kraftstoffrohrsystem 11A und den Einspritzkanal 107 und wird der Kraftstoff dem Kraftstoffbad 106 zugeführt. Unter Berücksichtigung dessen ist der Common-Rail-Druck der Kraftstoffeinspritzdruck.
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In diesem Fall ist der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 103 der Kraftstoffdruck, der in die Richtung aufgebracht wird, um das Einspritzloch 116 in Bezug auf die Nadel 113 zu schließen. Der Kraftstoffdruck im Kraftstoffbad 106 ist der Kraftstoffdruck, der in die Richtung aufgebracht wird, um das Einspritzloch 116 in Bezug auf die Nadel 113 zu öffnen. Die Steuerkammer 103 steht mit dem Kraftstoffbad 106 über die Öffnung 118 in Verbindung. Unter Berücksichtigung dessen ist, wenn das Einspritzsteuerventil 109 geöffnet ist, der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 103 ungefähr gleich den Drücken des Einspritzkanals 107 und des Kraftstoffbads 106. In diesem Zustand wird die Nadel 113 durch eine Feder 112A gedrückt und wird die Nadel 113 in engen Kontakt mit dem Sitz gebracht, der sich am vorderen Ende der Düse befindet, um das Einspritzloch 116 zu schließen.
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Andererseits geht, wenn Elektrizität auf die Magnetspulenbetätigungseinrichtung 109A aufgebracht wird und das Einspritzsteuerventil 109 geöffnet ist, der Kraftstoff, der in der Steuerkammer 103 enthalten ist, durch die Öffnung 119, um zum Ablaufrohrsystem 119A zu strömen, und wird der Druck in der Steuerkammer 103 verringert. Dementsprechend wird der Druck in der Steuerkammer 103 niedriger als die Drücke des Einspritzkanals 107 und des Kraftstoffbades 106. Daher wird die Nadel 113 durch den Druck des Kraftstoffs, der im Kraftstoffbad 106 enthalten ist, gedrückt, und wird die Nadel 113 in die Richtung bewegt, um eine Trennung von dem Einspritzloch 116 vorzunehmen, und zwar entgegen der Druckkraft der Feder 112A. Unter Berücksichtigung dessen wird das Einspritzloch 116 geöffnet und wird der Kraftstoff, der im Kraftstoffbad 106 enthalten ist, vom Einspritzloch 116 eingespritzt. Die Steuerkammer 103 steht mit dem Kraftstoffbad 106 über die Öffnung 118 in Verbindung. Daher wird, wenn eine ausreichende Zeit nach dem Ventilöffnen des Einspritzsteuerventils 109 vergangen ist, der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 103 gleich dem Kraftstoffdruck im Kraftstoffbad 106.
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Als Nächstes wird die Druckintensivierungseinheit 110 erläutert. Die Druckintensivierungseinheit 110 ist mit einem Druckintensivierungskolben 104 versehen, der einen Kolbenabschnitt 104A mit großem Durchmesser und einen Kolbenabschnitt 104B mit kleinem Durchmesser hat. Eine Druckintensivierungssteuerkammer 114B ist an der Seite des Kolbenabschnitts 104B mit kleinem Durchmesser des Kolbenabschnitts 104A mit großem Durchmesser ausgebildet und eine Druckkammer 114A, die mit dem Common Rail 3 über das zweite Kraftstoffrohrsystem 116 in Verbindung steht, ist an der Seite des Kolbenabschnitts 104A mit großem Durchmesser entgegengesetzt zur Druckintensivierungssteuerkammer 114B ausgebildet. Ferner ist eine Druckintensivierungskammer 114C, die mit dem Druckintensivierungskanal 108 verbunden ist, an dem Endabschnitt des Kolbenabschnitts 104B mit kleinem Durchmesser des Druckintensivierungskolbens 104 ausgebildet.
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Die Druckintensivierungseinheit 110 ist mit einem Druckintensivierungssteuerventil bzw. -wert 111 versehen. Dann ist das Druckintensivierungssteuerventil 111 mit der Druckintensivierungssteuerkammer 114B verbunden. Das Druckintensivierungssteuerventil 111 ist ein Umschaltventil (Wahlventil), das durch eine Magnetspule angetrieben wird, das die Druckintensivierungssteuerkammer 114 mit dem dritten Kraftstoffrohrsystem 11C oder dem Ablaufrohrsystem 111A auswählend verbindet. Das Druckintensivierungssteuerventil 111 (das als Druckintensivierungseinheit 110 angesehen werden kann) wird durch die ECU 20 gesteuert.
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Wenn die Druckintensivierungseinheit 110 nicht betätigt wird, wird das Aufbringen von Elektrizität auf die Magnetspulenbetätigungseinrichtung des Druckintensivierungssteuerventils 111 gestoppt. Die Druckintensivierungssteuerkammer 114B ist über das Druckintensivierungssteuerventil 111 mit dem dritten Kraftstoffrohrsystem 11C verbunden. Daher wirkt der Common-Rail-Druck in der Druckintensivierungssteuerkammer 114B. Ferner wirkt der Common-Rail-Druck auf die Druckkammer 114A der Druckintensivierungseinheit 110 über das zweite Kraftstoffrohrsystem 11B. Daher sind die Drücke, die an beiden Seiten des Kolbenabschnitts 104A mit großem Durchmesser des Druckintensivierungskolbens 104 vorgesehen sind, einander gleich.
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In diesem Zustand wird der Druckintensivierungskolben 104 zur oberen Position bei Betrachtung in 1 bewegt, indem dieser durch eine Feder 115 gedrückt wird, die den Kolbenabschnitt 104A mit großem Durchmesser zur Seite der Druckkammer 114A hin spannt. Der Kraftstoff strömt in die Druckintensivierungskammer 114C vom Common Rail 3 über das erste Kraftstoffrohrsystem 11A und das Rückschlagventil 117. Unter Berücksichtigung dessen sind die Kraftstoffdrücke in dem Druckintensivierungskanal 108 und dem Einspritzkanal 107 gleich dem Common-Rail-Druck. Das heißt, dass, wenn die Druckintensivierungseinheit 110 nicht betätigt wird, der Druck des Kraftstoffs, der von dem Kraftstoffeinspritzventil 10 eingespritzt wird, der Common-Rail-Druck ist.
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Andererseits ist, wenn die Elektrizität auf die Magnetspule des Druckintensivierungssteuerventils 111 aufgebracht wird, die Druckintensivierungssteuerkammer 114B mit dem Ablaufrohrsystem 111A über das Druckintensivierungssteuerventil 111 verbunden. Dementsprechend strömt der Kraftstoff, der sich in der Druckintensivierungssteuerkammer 114B befindet, aus dem Druckintensivierungssteuerventil 111 zum Ablaufrohrsystem 111A und wird der Druck der Druckintensivierungssteuerkammer 114B verringert. Unter Berücksichtigung dessen wird der Druckintensivierungskolben 104 durch den Druck des Kraftstoffs, der in der Druckkammer 114A enthalten ist, dem gestattet wird, auf den Kolbenabschnitt 104A mit großem Durchmesser zu wirken, gedrückt. Der Kraftstoff, der in der Druckintensivierungskammer 114C enthalten ist, wird durch den Kolbenabschnitt 104B mit kleinem Durchmesser unter Druck gesetzt. Dementsprechend ist der Kraftstoffdruck in der Druckintensivierungskammer 114C ungefähr gleich dem Wert, der erhalten wird, indem der Common-Rail-Druck in der Druckkammer 114A mit einem Querschnittsbereichsverhältnis zwischen dem Kolbenabschnitt 104A mit großem Durchmesser und dem Kolbenabschnitt 104B mit kleinem Durchmesser multipliziert wird.
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Das heißt, dass, wenn die Druckintensivierungseinheit 110 betätigt wird, die Drücke in der Druckintensivierungskammer 114C, dem Druckintensivierungskanal 108, dem Einspritzkanal 107, dem Kraftstoffbad 106 und der Steuerkammer auf den Druck erhöht werden, der durch die Multiplikation mit dem Querschnittsbereichsverhältnis zwischen dem Kolbenabschnitt 104A mit großem Durchmesser und dem Kolbenabschnitt 104B mit kleinem Durchmesser des Druckintensivierungskolbens 104 erhalten wird. Daher wird, wenn die Drücke in der Druckintensivierungskammer 114C, dem Druckintensivierungskanal 108, dem Einspritzkanal 107, dem Kraftstoffbad 106 und der Steuerkammer 103 der Common-Rail-Druck vor der Betätigung der Druckintensivierungseinheit 110 sind, der Kraftstoffeinspritzdruck auf den Referenzerhöhungsdruck erhöht wird, wenn die Druckintensivierungseinheit 110 betätigt wird. Es ist festzuhalten, dass sich auf das Querschnittsbereichsverhältnis, das vorstehend beschrieben ist, nachfolgend als ”Druckintensivierungsverhältnis” bezogen wird. Das Druckintensivierungsverhältnis ist ein konstanter Wert, der durch die Form des Druckintensivierungskolbens definiert ist.
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Auf diese Weise kann in dem Fall des Kraftstoffeinspritzventils 10, das mit der Druckintensivierungseinheit 110 dieses Ausführungsbeispiels versehen ist, der Kraftstoffeinspritzdruck von dem niedrigen Druck (das heißt dem Common-Rail-Druck) zum Hochdruck (das heißt dem Referenzerhöhungsdruck) erhöht werden, indem die Betätigung und Nicht-Betätigung der Druckintensivierungseinheit 110 geschaltet wird. Es ist in diesem Ausführungsbeispiel festzuhalten, dass die Druckintensivierungseinheit 110, die die Druckintensivierung mit dem konstanten Druckintensivierungsverhältnis ausführt, der Druckintensivierungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung entspricht.
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In dem Fall einer beliebigen allgemeinen Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die die Druckintensivierungseinheit 110 mit der vorstehend beschriebenen Struktur anwendet, der Kraftstoffeinspritzdruck auf einen beliebigen der Drücke Common-Rail-Druck und Referenzerhöhungsdruck als den Druck eingestellt werden kann, der erhalten wird, indem der Common-Rail-Druck mit dem Druckintensivierungsverhältnis multipliziert wird. Jedoch ändert sich der Optimalwert des Kraftstoffeinspritzdruckes in Abhängigkeit vom Betätigungszustand der Brennkraftmaschine 1. Daher kann eine solche Situation vorliegen, dass der geforderte Wert des Kraftstoffeinspritzdrucks (das heißt der geforderte Druck) höher als der Common-Rail-Druck und niedriger als der Referenzerhöhungsdruck ist. Das heißt, dass eine solche Situation vorliegen kann, dass der geforderte Druck ein beliebiger Druck zwischen dem Common-Rail-Druck und dem Referenzerhöhungsdruck ist.
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Im Hinblick darauf ist in diesem Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzdruck einstellt, sodass der Kraftstoffeinspritzdruck an den geforderten Druck angepasst ist. In diesem Fall zeigt 2 eine Zeitdarstellung, die den Übergang unterschiedlicher Werte darstellt, wenn der Kraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzventil 10 eingespritzt wird. Das Befehlssignal ist das Signal, das in die Magnetspulenbetätigungseinrichtung 109A des Kraftstoffeinspritzventils 10 von der ECU 20 eingegeben wird, um den Kraftstoff einzuspritzen. Das Befehlssignal ist das Signal, das vorgesehen wird, damit die Magnetspulenbetätigungseinrichtung 109A betätigt wird. Die Nadelhubgröße zeigt die Hubgröße bzw. den Hubbetrag der Nadel 113 an (die/der der Abstand zwischen der Nadel 113 und dem Einspritzloch 116 in der Mittelachsenrichtung des Kraftstoffeinspritzventils 10 sein kann). Die Einspritzrate ist die Menge des Kraftstoffs, die je Zeiteinheit von dem Kraftstoffeinspritzventil 10 eingespritzt wird. Der Kraftstoffeinspritzdruck ist der Druck des Kraftstoffs im Kraftstoffbad 106, der der Druck des Kraftstoffs ist, der vom Kraftstoffeinspritzventil 10 eingespritzt wird.
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Die Ansprechverzögerung (Ventilöffnungsverzögerung) tritt nach der Eingabe des Befehlssignals bis zum Start der Erhöhung bei der Nadelhubgröße auf. In ähnlicher Weise tritt die Ansprechverzögerung (Ventilschließverzögerung) ebenfalls nach dem Stopp der Eingabe des Befehlssignals bis zum Start der Verringerung der Nadelhubgröße auf. Daher wird die Injektionsrate nach dem Verstreichen der Zeit entsprechend der Ansprechverzögerung nach der Eingabe des Befehlssignals erhöht. Jedoch wird selbst in dem Fall der Periode, die bis zum Start der Erhöhung bei der Nadelhubgröße nach der Eingabe des Befehlssignals vorgesehen ist, das heißt der Periode, in der die Nadelhubgröße null ist und der Kraftstoff nicht eingespritzt wird, der Kraftstoffeinspritzdruck verringert.
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Wenn das Befehlssignal eingegeben wird, wird die Magnetspulenbetätigungseinrichtung 109A betätigt und der Druck in der Steuerkammer 103 wird zum Ablaufrohrsystem 119A über die Blende 119 freigegeben. Zum Bewegen der Nadel 113 in einer Richtung zum Öffnen des Ventils entsprechende Differenz zwischen dem Druck des im Kraftstoffbad 106 enthaltenen Kraftstoffs und dem Druck des in der Steuerkammer 103 enthaltenen Kraftstoffs sollte die Kraft, die durch die Druckdifferenz vorgesehen ist, die in die Richtung zum Anheben der Nadel 113 gerichtet ist, größer als die Kraft sein, die in die Richtung zum Absenken der Nadel 113 gerichtet ist, und zwar mittels der Feder 112A. Der Druck in der Steuerkammer 103 wird abgesenkt, jedoch wird der Kraftstoff nicht von dem Kraftstoffeinspritzventil 10 eingespritzt, bis dass die Druckdifferenz, die ausreicht, um die Nadel 113 anzuheben (auf die sich nachfolgend als ”vorbestimmte Druckdifferenz” ebenfalls bezogen wird) zwischen dem Kraftstoffbad 106 und der Steuerkammer 103 auftritt. Die Zeit, die erforderlich ist, bis dass die vorbestimmte Druckdifferenz auftritt, entspricht der vorstehend beschriebenen Ansprechverzögerung. In diesem Fall steht das Kraftstoffbad 106 mit der Steuerkammer 103 über die Blende 118 in Verbindung. Daher wird, wenn der Druck in der Steuerkammer 103 selbst während der Ansprechverzögerungsperiode verringert wird, der Druck im Kraftstoffbad 106 ebenfalls verringert, während eine Verzögerung in Bezug darauf auftritt. Daher wird, selbst wenn der Kraftstoff tatsächlich nicht eingespritzt wird, der Kraftstoffdruck im Kraftstoffbad 106 verringert. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Kraftstoffeinspritzdruck verringert, indem der Druckabfall des Kraftstoffs während der Ansprechverzögerungsperiode, die vorstehend beschrieben ist, vor der Druckintensivierung des Kraftstoffeinspritzdrucks verwendet wird, die durch die Druckintensivierungseinheit 110 auszuführen ist. Es ist festzuhalten, dass selbst wenn die Druckverringerung des Kraftstoffs entsprechend diesem Ausführungsbeispiel nicht ausgeführt wird, der Druck im Kraftstoffbad 106 entsprechend der Verringerung beim Druck in der Steuerkammer 103 während des Kraftstoffeinspritzens verringert wird. Daher wird der Kraftstoff tatsächlich vom Einspritzloch 116 eingespritzt, nachdem der Druck im Kraftstoffbad 106 einmal verringert wurde. Unter Berücksichtigung dessen wird die Periode, in der der Druck in der Steuerkammer 103 verringert wird (das heißt die Periode, in der das Steuersignal eingegeben wird) entsprechend der Verringerung beim Druck im Kraftstoffbad 106 bestimmt, selbst wenn die Druckverringerung entsprechend diesem Ausführungsbeispiel nicht ausgeführt wird.
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Die Druckintensivierungseinheit 110 erhöht den Kraftstoffeinspritzdruck mit dem vorbestimmten Druckintensivierungsverhältnis. Unter Berücksichtigung dessen hat, wenn der Kraftstoffeinspritzdruck abgesenkt wird, indem der Druckabfall des Kraftstoffs während der Ansprechverzögerungsperiode verwendet wird, der Kraftstoffeinspritzdruck nach der Druckintensivierung den Wert, der erhalten wird, indem mit dem Druckintensivierungsverhältnis der Kraftstoffeinspritzdruck multipliziert wird, nachdem dieser der Druckverringerung unterworfen wurde, und zwar während der Ansprechverzögerungsperiode. Daher wird, wenn die Druckverringerung des Kraftstoffs ausgeführt wird, der Kraftstoffeinspritzdruck nach der Druckintensivierung im Vergleich damit verringert, wenn die Druckverringerung des Kraftstoffs nicht ausgeführt wird. Der Kraftstoffeinspritzdruck nach der Druckverringerung kann in einem breiten Bereich eingestellt werden, indem die Anzahl der Male der Ausführung der Druckverringerung des Kraftstoffs und/oder die Länge der Periode der Ausführung eingestellt werden. Daher kann der Kraftstoffeinspritzdruck nach der Druckintensivierung ebenfalls in einem breiten Bereich eingestellt werden. Zum Beispiel kann die folgende Prozedur verwendet werden. Das heißt, mit niedrigerem erforderlichem Druck wird die Anzahl der Male der Ausführung der Druckverringerung des Kraftstoffs größer oder die Periode der Ausführung der Druckverringerung des Kraftstoffs länger.
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3 zeigt eine Zeitdarstellung, die den Übergang des Befehlssignals, der Einspritzrate und des Kraftstoffeinspritzdrucks darstellt, wenn die Druckverringerung vor der Druckintensivierung des Kraftstoffs ausgeführt wird. In Bezug auf die Einspritzrate und den Kraftstoffeinspritzdruck zeigen Volllinien den Fall an, in dem die Druckverringerung vor der Druckintensivierung des Kraftstoffs ausgeführt wird, und zeigen abwechselnde lange und kurze gestrichelte Linien den Fall an, in dem die Druckverringerung vor der Druckintensivierung des Kraftstoffs nicht ausgeführt wird. PA ist der Wert, der erhalten wird, indem der Common-Rail-Druck mit dem Druckintensivierungsverhältnis multipliziert wird (der Referenzerhöhungsdruck), PB der erforderliche Druck, PC der Common-Rail-Druck (das heißt der Referenzdruck) und PD der Druck nach der Druckverringerung. Der Wert von PA ist der größte. Die Werte werden in einer Reihenfolge von PB, PC und PD verringert. Sowohl der Wert (PA/PC), der erhalten wird, indem der Referenzerhöhungsdruck PA durch den Common-Rail-Druck PC dividiert wird, als auch der Wert (PB/PD), der erhalten wird, indem der erforderliche Druck PB durch den Druck PD nach der Druckverringerung dividiert wird, sind das Druckintensivierungsverhältnis, das vorstehend beschrieben wurde. Es ist festzuhalten, dass, wenn der erforderliche Druck PB höher als der Referenzerhöhungsdruck PA ist oder wenn der erforderliche Druck PB niedriger als der Common-Rail-Druck PC ist, es notwendig ist, den Common-Rail-Druck PC einzustellen. Daher wird dieser Fall in dieser Anmeldung nicht behandelt. Das erste Zeitbefehlssignal ist das Befehlssignal, das vorgesehen ist, um den Kraftstoffeinspritzdruck zu verringern. Das zweite Zeitbefehlssignal ist das Befehlssignal, das vorgesehen ist, um den Kraftstoff einzuspritzen. Daher wird, wenn die Druckverringerung vor der Druckintensivierung des Kraftstoffs nicht ausgeführt wird, nur das zweite Zeitbefehlssignal, das in 3 gezeigt ist, eingegeben. Wenn die Druckverringerung vor der Druckintensivierung des Kraftstoffs ausgeführt wird, wird das erste Zeitbefehlssignal innerhalb eines Bereiches eingegeben, in dem die Einspritzrate null ist. Dementsprechend wird der Kraftstoffeinspritzdruck im Vergleich zum Common-Rail-Druck einmal verringert. Mit niedrigerem erforderlichem Druck PB wird die Druckverringerungsgröße größer. Mit zunehmender Druckverringerungsgröße wird die Anzahl der Male der Eingabe des Befehlssignals innerhalb des Bereiches, in dem der Kraftstoff nicht eingespritzt wird, erhöht oder die Zeit der Eingabe des Befehlssignals innerhalb des Bereiches, in dem der Kraftstoff nicht eingespritzt wird, (das heißt die Länge des Befehlssignals) länger. Danach wird die Druckintensivierung des Kraftstoffs gestartet. Wenn der Kraftstoffeinspritzdruck erhöht wird, wird das Befehlssignal für das Kraftstoffeinspritzen eingegeben. Es ist festzuhalten, dass der Druckabfall ebenfalls tatsächlich bewirkt werden kann, wenn das Befehlssignal für das Kraftstoffeinspritzen eingegeben wird, wie es vorstehend beschrieben wurde. Jedoch ist in 3 dieser Druckabfall weggelassen.
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In diesem Kontext kann die Druckverringerungsgröße (die als Druckabfallgröße angesehen werden kann), die vorgesehen ist, wenn der Kraftstoffeinspritzdruck innerhalb des Bereiches, in dem der Kraftstoff nicht eingespritzt wird, verringert wird, durch den folgenden Ausdruck dargestellt werden: dP = k(dV/V).
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In dem Ausdruck stellt dP die Druckverringerungsgröße dar, k das Elastizitätsmodul des Volumens, dV die Kraftstoffmenge, die durch das Ablaufrohrsystem 119A strömt, und V das Volumen des Bereiches, in dem der Einfluss der Druckverringerung des Kraftstoffs ausgeübt wird (worauf sich nachfolgend als ”Druckverringerungsvolumen” ebenfalls bezogen wird). Das Druckverringerungsvolumen ist das Volumen des Inneren des Kraftstoffeinspritzventils 10, das der Gesamtwert des Volumens des Bereiches ist, in dem der Kraftstoffeinspritzdruck nach der Druckintensivierung ausgeübt wird (worauf sich nachfolgend als ”Hochdruckvolumen” ebenfalls bezogen wird), des Volumens des Common Rails 3 und der Volumina der jeweiligen Rohrsysteme (erstes Kraftstoffrohrsystem 11a, zweites Kraftstoffrohrsystem 11b, drittes Kraftstoffrohrsystem 11c und das Rohrsystem von der Hochdruckkraftstoffpumpe 5 zum Common Rail 3), die mit dem Common Rail 3 verbunden sind, und die den gleichen Druck wie der Common-Rail-Druck im Unterschied zum Hochdruckvolumen haben. Das Hochdruckvolumen liegt in den Volumina der Druckintensivierungskammer 114C, des Druckintensivierungskanals 108, des ersten Kraftstoffrohrsystems 11a, das sich an der Seite des Einspritzkanals 107 vom Rückschlagventil 117 befindet, des Einspritzkanals 107, des Kraftstoffbades 106 und der Steuerkammer 103.
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4 zeigt die Beziehung zwischen der Menge des Kraftstoffs, der durch das Ablaufrohrsystem 119A strömt (Horizontalachse), der Druckreduziermenge (Vertikalachse) und dem Druckverringerungsvolumen. Die Kraftstoffmenge, die durch das Ablaufrohrsystem 119A strömt, kann durch die Anzahl der Male des Strömens des Kraftstoffs durch das Ablaufrohrsystem 119A und die Zeit zum Gestatten des Strömens des Kraftstoffs eingestellt werden. In 4 stellen die Punkte, die durch Kreise und Quadrate dargestellt sind, die Druckverringerungsmengen dar, die in jeweiligen Zeiten vorgesehen sind, wenn die Anzahl der Male des Strömens des Kraftstoffs durch das Ablaufrohrsystem 119A (Anzahl der Male des Anhebens des Einspritzsteuerventils 109) in dem Zustand erhöht ist, in dem der Kraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzventil 10 nicht eingespritzt wird. Auf diese Weise wird mit zunehmender Kraftstoffmenge, die durch das Ablaufrohrsystem 119A strömt, die Druckreduziergröße größer. Ferner ist mit sinkendem Druckverringerungsvolumen die Druckreduziergröße, die vorgesehen ist, wenn gestattet wird, dass die gleiche Menge an Kraftstoff durch das Ablaufrohrsystem 119A strömt, größer. In diesem Fall ist es, wenn der Kraftstoffeinspritzdruck abgesenkt wird, notwendig, die Eingabe des Befehlssignals zu beenden, bevor die Nadel 113 bewegt wird. Unter Berücksichtigung dessen ist die Druckreduziergröße, die durch das Befehlssignal, das einmal vorgesehen wird, zustande gebracht wird, begrenzt. Jedoch wenn der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 103 gleich dem Kraftstoffdruck im Kraftstoffbad 106 im Anschluss ist, ist es möglich, das Befehlssignal erneut einzugeben. Dann kann der Kraftstoffeinspritzdruck weiter verringert werden, indem das Befehlssignal erneut eingegeben wird. Das heißt, dass die Druckreduziergröße weiter erhöht werden kann, ohne dass der Kraftstoff eingespritzt wird, indem das Befehlssignal eine Vielzahl an Malen innerhalb des Bereiches eingegeben wird, in dem der Kraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzventil 10 nicht eingespritzt wird. Ferner kann der Kraftstoffeinspritzdruck auf einen beliebigen Druck eingestellt werden, der vom Common-Rail-Druck zum Referenzerhöhungsdruck reicht, indem die Anzahl der Male der Eingabe des Befehlssignals und die Länge der Eingabeperiode des Befehlssignals eingestellt werden. Ferner kann, selbst wenn die Anzahl der Male der Eingabe des Befehlssignals identisch ist, der Kraftstoffeinspritzdruck ebenfalls eingestellt werden, indem die Länge der Eingabeperiode des Befehlssignals eingestellt wird, die zu jedem Zeitpunkt vorgesehen wird. Selbst wenn die Anzahl der Male der Eingabe des Befehlssignals 1 ist, kann der Kraftstoffeinspritzdruck ebenfalls eingestellt werden, indem die Länge der Eingabeperiode des Befehlssignals eingestellt wird. Das heißt, dass der Kraftstoffeinspritzdruck eingestellt werden kann, indem zumindest eine der Größen Anzahl der Male der Eingabe des Befehlssignals und Länge der Eingabeperiode des Befehlssignals eingestellt wird.
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Es ist festzuhalten, dass wenn das Kraftstoffeinspritzen, das zum Beispiel das Voreinspritzen, das Haupteinspritzen und das Nacheinspritzen aufweist, eine Vielzahl an Malen während eines Zyklus ausgeführt wird, der Kraftstoffeinspritzdruck jedes Mal geändert werden kann, wenn jede der Einspritzungen ausgeführt wird. Jedoch ist es, wenn das Kraftstoffeinspritzen, was zum Beispiel das Voreinspritzen, das Haupteinspritzen und das Nacheinspritzen aufweist, eine Vielzahl an Malen ausgeführt wird, wenn alle Einspritzvorgänge bei einem identischen Druck ausgeführt werden, ausreichend, dass der Common-Rail-Druck erhöht wird, ohne dass die Druckintensivierung unter Verwendung der Druckintensiviereinheit 110 ausgeführt wird. Daher wird in diesem Ausführungsbeispiel, wenn das Kraftstoffeinspritzen, das zum Beispiel das Voreinspritzen, das Haupteinspritzen und das Nacheinspritzen aufweist, eine Vielzahl an Malen ausgeführt wird, die Druckintensivierung des Kraftstoffs ausgeführt, indem die Druckintensiviereinheit 110 verwendet wird, nur wenn es nötig ist, um die Druckintensivierung in einer beliebigen der Einspritzungen auszuführen.
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5 zeigt ein Fließbild, das einen Ablauf zum Einstellen des Kraftstoffeinspritzdrucks entsprechend diesem Ausführungsbeispiel darstellt. Dieses Fließbild wird durch die ECU 20 jedes Mal ausgeführt, wenn das Kraftstoffeinspritzen ausgeführt wird. Wenn das Kraftstoffeinspritzen, was zum Beispiel das Voreinspritzen, das Haupteinspritzen und das Nacheinspritzen aufweist, eine Vielzahl an Malen während eines Zyklus ausgeführt wird, wird dieses Fließbild jedes Mal ausgeführt, wenn jede der Einspritzungen ausgeführt wird. Es ist festzuhalten, dass dieses Fließbild vorgesehen ist, um den Kraftstoffeinspritzdruck zu steuern. Die Steuerung zum Einspritzen des Kraftstoffs wird durch die ECU 20 verschieden ausgeführt. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht die ECU 20, die das in 5 gezeigte Fließbild ausführt, der Steuervorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
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In Schritt S101 wird der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 erfasst. In diesem Schritt werden die Motordrehzahl und die Kraftstoffeinspritzmenge erfasst. Die Kraftstoffeinspritzmenge steht mit dem Fahrpedalöffnungsgrad in Korrelation. Daher ist es ebenfalls gestattbar, dass der Fahrpedalöffnungsgrad statt der Kraftstoffeinspritzmenge erfasst wird. Es ist festzuhalten, dass die Kraftstoffeinspritzmenge, auf die hier Bezug genommen wird, die Gesamtmenge des Kraftstoffs ist, der je Zyklus in einen Zylinder eingespritzt wird, um das Drehmoment in der Brennkraftmaschine 1 zu erzeugen.
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In Schritt S102 wird der erforderliche Druck berechnet. Wenn das Kraftstoffeinspritzen, das beispielsweise das Voreinspritzen, das Haupteinspritzen und das Nacheinspritzen aufweist, eine Vielzahl an Malen ausgeführt wird, wird der erforderliche Druck beim Einspritzen vorgesehen, was die Aufgabe dieses Fließbildes ist. Der erforderliche Druck in jeder der Kraftstoffeinspritzungen bezieht sich auf die Motordrehzahl und die Kraftstoffeinspritzmenge. Daher wird die Beziehung zwischen dem geforderten Druck und der Motordrehzahl und der Kraftstoffeinspritzmenge zuvor bestimmt und aufgezeichnet, zum Beispiel vermittels eines beliebigen Experiments, und wird die Beziehung in der ECU 20 zuvor gespeichert.
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In Schritt S103 wird beurteilt, ob der geforderte Druck höher als der Referenzdruck (Common-Rail-Druck in diesem Ausführungsbeispiel) und niedriger als der Referenzerhöhungsdruck ist. In diesem Schritt wird beurteilt, ob es notwendig ist oder nicht, die Druckverringerung vor der Druckintensivierung des Kraftstoffs auszuführen. Wenn in Schritt S103 eine bejahende Beurteilung vorgenommen wird, geht die Routine zu Schritt S104. Andererseits geht, wenn die negative Beurteilung vorgenommen wird, die Routine zu Schritt S107.
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In Schritt S104 wird die Druckreduziermenge des Kraftstoffs berechnet. Die Druckreduziermenge wird auf der Grundlage des Common-Rail-Drucks, des Druckintensivierungsverhältnisses und des geforderten Drucks berechnet. Das heißt, dass der geforderte Kraftstoffeinspritzdruck nach der Druckverringerung berechnet wird, indem der geforderte Druck durch das Druckintensivierungsverhältnis geteilt wird. Dann kann die Druckreduziermenge des Kraftstoffs berechnet werden, indem der geforderte Kraftstoffeinspritzdruck nach der Druckverringerung von dem Common-Rail-Druck subtrahiert wird.
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In Schritt S105 werden die Länge der Eingabeperiode des Befehlssignals und die Anzahl der Male der Eingabe des Befehlssignals berechnet. Die Beziehung zwischen der Länge der Eingabeperiode des Befehlssignals, der Anzahl der Male der Eingabe des Befehlssignals und der Druckreduziermenge des Kraftstoffs wird zum Beispiel vermittels eines beliebigen Experimentes oder Simulation zuvor bestimmt. Wenn die Druckreduziermenge unzureichend ist, wenn die Druckverringerung einmal ausgeführt wird, wird die Druckverringerung eine Vielzahl an Malen ausgeführt. Beispielsweise wird die Druckverringerung eine Vielzahl an Malen ausgeführt, indem eine konstante Druckreduziermenge verwendet wird, und wird die Druckreduziermenge eingestellt, wenn die letzte Druckverringerung ausgeführt wird. Dementsprechend wird die Gesamtmenge der Druckreduziermengen auf die geforderte Druckreduziermenge eingestellt. Alternativ dazu ist es ebenfalls gestattbar, dass die Druckreduziermenge pro Mal eingestellt wird, sodass die Druckreduziermengen, die bei jeweiligen Malen vorgesehen sind, einander gleich sind. Dann wird in Schritt S106 die Druckverringerung des Kraftstoffs ausgeführt. In Schritt S106 dieser Prozedur wird das Befehlssignal entsprechend der Länge der Eingabeperiode des Befehlssignals und der Anzahl der Male der Eingabe des Befehlssignals, die in Schritt S105 berechnet wurden, eingegeben. Es ist festzuhalten, dass ein Sensor zum Erfassen des Kraftstoffeinspritzdrucks für das Kraftstoffeinspritzventil 10 zuvor vorgesehen sein kann und der Kraftstoffeinspritzdruck der Regelung während der Druckverringerung des Kraftstoffs unterzogen werden kann.
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Andererseits wird in Schritt S107 beurteilt, ob der geforderte Druck gleich dem Referenzerhöhungsdruck ist oder nicht. In diesem Schritt wird beurteilt, ob die Druckintensivierung des Kraftstoffs notwendig ist oder nicht. Das heißt, dass, wenn die negative Beurteilung in Schritt S103 vorgenommen wird, die Betrachtung angestellt wird, dass der geforderte Druck gleich einem beliebigen der Drücke Referenzerhöhungsdruck und Common-Rail-Druck ist. Wenn der geforderte Druck der Referenzerhöhungsdruck ist, ist es notwendig, die Druckintensivierung des Kraftstoffs auszuführen. Wenn die bejahende Beurteilung in Schritt S107 vorgenommen wird, geht die Routine zu Schritt S108. Andererseits wird, wenn die negative Beurteilung vorgenommen wird, dieses Fließbild beendet. Dann wird in Schritt S108 die Druckintensivierung des Kraftstoffs ausgeführt. In diesem Fall wird der Kraftstoffeinspritzdruck erhöht, indem das voreingestellte Druckintensivierungsverhältnis verwendet wird.
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Gemäß Vorbeschreibung ist es entsprechend diesem Ausführungsbeispiel möglich, den Kraftstoffeinspritzdruck nach der Druckintensivierung durch das Einstellen der Druckverringerungsgröße vor dem Ausführen der Druckintensivierung für den Kraftstoff bei dem vorbestimmten Druckintensivierungsverhältnis einzustellen. Daher ist es, selbst wenn der geforderte Druck höher als der Common-Rail-Druck und niedriger als der Referenzdruck ist, möglich, den Ist-Kraftstoffeinspritzdruck auf den geforderten Druck einzustellen. Dann, wenn der Kraftstoff tatsächlich eingespritzt wird, ist die Druckintensivierung des Kraftstoffs durch die Druckintensivierungseinheit 110 abgeschlossen. Daher ist es möglich, die Fluktuation bzw. Schwankung des Kraftstoffeinspritzdrucks während des Kraftstoffeinspritzens zu unterdrücken. Auf diese Weise ist es möglich, den Kraftstoffeinspritzdruck auf dem geeigneten Wert zu halten. Daher ist es möglich, das Verbrennungsgeräusch zu unterdrücken, und/oder es ist möglich, die Menge der Herstellung an Rauch zu verringern.
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Der Druck des Kraftstoffs wird somit mit einem konstanten Druckintensivierungsverhältnis erhöht, nachdem die Betätigung der Druckverringerungsvorrichtung erfolgt ist, sodass die Druckdifferenz zwischen dem Kraftstoffkanal und der Steuerkammer nach der Betätigung einen Wert hat, der kleiner als die vorbestimmte Druckdifferenz ist, wenn der geforderte Druck des Kraftstoffs höher als ein Referenzdruck und niedriger als ein Druck ist, der erhalten wird, indem der Referenzdruck mit einem konstanten Druckintensivierungsverhältnis multipliziert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brennkraftmaschine
- 3
- Common Rail
- 4
- Hochdruckkraftstoffpumpe
- 10
- Kraftstoffeinspritzventil
- 11A
- erstes Kraftstoffrohrsystem
- 11B
- zweites Kraftstoffrohrsystem
- 11C
- drittes Kraftstoffrohrsystem
- 20
- ECU
- 27
- Kraftstoffdrucksensor
- 103
- Steuerkammer
- 104
- Druckintensivierungskolben
- 104A
- Kolbenabschnitt mit großem Durchmesser
- 104B
- Kolbenabschnitt mit kleinem Durchmesser
- 105
- Düse
- 107
- Einspritzkanal
- 108
- Druckintensivierungskanal
- 109
- Einspritzsteuerventil
- 109A
- Magnetspulenbetätigungseinrichtung
- 110
- Druckintensivierungseinheit
- 111
- Druckintensivierungssteuerventil
- 111A
- Ablaufrohrsystem
- 112
- Steuerkolben
- 112A
- Feder
- 113
- Nadel
- 114A
- Druckkammer
- 114B
- Druckintensivierungssteuerkammer
- 114C
- Druckintensivierungskammer
- 115
- Feder
- 116
- Einspritzloch
- 117
- Rückschlagventil
- 118
- Blende
- 119
- Blende
- 119A
- Ablaufrohrsystem
