DE102017130901B4

DE102017130901B4 - Kraftstoffeinspritz-Controller

Info

Publication number: DE102017130901B4
Application number: DE102017130901.2A
Authority: DE
Inventors: Kazumasa Watanabe; Hiroyuki Nishimura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-01-25
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2021-12-23
Anticipated expiration: 2037-12-22
Also published as: DE102017130901A1; JP2018119475A; JP6724804B2

Abstract

Kraftstoffeinspritz-Controller, der auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung angewendet wird, aufweisend: ein Ventilbauteil (40), das konfiguriert ist, einen Einspritzanschluss (50) zu öffnen und zu schließen, durch welchen ein Kraftstoff in einem Hochdruckdurchlass (11) eingespritzt wird; ein Steuerventil (30), das konfiguriert ist, einen Zufuhranschluss (15a) zu öffnen und zu schließen, durch welchen einer Drucksteuerkammer (12), die mit dem Kraftstoff gefüllt ist, der Kraftstoff zugeführt wird, um einen hydraulischen Druck auf das Ventilbauteil anzuwenden; wobei das Steuerventil konfiguriert ist, den Zufuhranschluss zu öffnen, um einen Kraftstoffdruck in der Drucksteuerkammer zu erhöhen, sodass das Ventilbauteil den Einspritzanschluss öffnet, und den Zufuhranschluss zu schließen, um den Kraftstoffdruck in der Drucksteuerkammer zu senken, sodass das Ventilbauteil den Einspritzanschluss schließt; einen piezoelektrischen Aktuator (21), der konfiguriert ist, sich auszudehnen, wenn dieser elektrisch geladen wird, und sich zu verkürzen, wenn dieser elektrisch entladen wird; einen ersten Gleitabschnitt (221), der konfiguriert ist, bei einer Ausdehnung des piezoelektrischen Aktuators zu gleiten; eine öldichte Kammer (223), die konfiguriert ist, eine Gleitmenge des ersten Gleitabschnitts in eine hydraulische Druckvariation umzuwandeln; einen zweiten Gleitabschnitt (222), der konfiguriert ist, bei der hydraulischen Druckvariation zu gleiten; und einen Übertragungsmechanismus (22), der konfiguriert ist, eine Verschiebung des piezoelektrischen Aktuators an das Steuerventil zu übertragen,wobei der Kraftstoffeinspritz-Controller konfiguriert ist, ein elektrisches Laden und ein elektrisches Entladen des piezoelektrischen Aktuators so zu steuern, dass das Steuerventil den Zufuhranschluss öffnet und schließt,wobei der Kraftstoffeinspritz-Controller aufweist:einen Ladeenergie-Einstellabschnitt (201), der konfiguriert ist, eine Ladeenergie-Menge des piezoelektrischen Aktuators auf Grundlage eines Wertes, welcher eine Korrelation mit einem Kraftstoffdruck in dem Hochdruckdurchlass aufweist, einzustellen;einen Ladeenergie-Steuerabschnitt (202), der konfiguriert ist, die Ladeenergie-Menge des piezoelektrischen Aktuators bis zu einem Wert, den der Ladeenergie-Einstellabschnitt einstellt, zu erhöhen;einen Ventilschließzeitpunkt-Erfassungsabschnitt (203), der konfiguriert ist, eine physikalischen Größe, welche mit einem Ventilschließzeitpunkt korreliert, zu welchem das Ventilbauteil den Einspritzanschluss schließt, zu erfassen; undeinen Korrekturabschnitt (205), der konfiguriert ist, die Ladeenergie-Menge, welche auf Grundlage eines Werts eingestellt wird, der mit dem Kraftstoffdruck korreliert, gemäß der physikalischen Größe, die durch den Ventilschließzeitpunkt-Erfassungsabschnitt erfasst wird, zu korrigieren; undeinen Entladungs-Steuerabschnitt (204), der konfiguriert ist, eine Entladungs-Geschwindigkeit des piezoelektrischen Aktuators mehr zu erhöhen, je größer die Ladeenergie-Menge ist, nachdem diese durch den Korrekturabschnitt korrigiert wurde.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstoffeinspritz-Controller, welcher unter Verwendung eines piezoelektrischen Aktuators eine Kraftstoffeinspritzung steuert.
JP 2005-172 002 A zeigt einen Kraftstoffeinspritz-Controller, welcher eine Düsennadel einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung durch einen Aktuator antreibt, um durch einen Einspritzanschluss einen Kraftstoff einzuspritzen. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist mit einem piezoelektrischen Aktuator, welcher sich ausdehnt und verkürzt bzw. schrumpft, indem dieser elektrisch geladen und entladen wird, einem Verschiebungsvergrößerungsmechanismus, welcher eine Verschiebung des piezoelektrischen Aktuators vergrößert, und einer Nadelkammer, welche die Düsennadel unterbringt und den Hochdruckkraftstoff aufnimmt, vorgesehen. Der Hochdruckkraftstoff in der Nadelkammer wird derart auf die Düsennadel angewendet, dass diese den Einspritzanschluss öffnet. Ferner ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem elastischem Bauteil, das die Düsennadel vorspannt, um den Einspritzanschluss zu schließen, und einer Drucksteuerkammer zum Steuern eines hydraulischen Drucks, welcher derart auf die Düsennadel angewendet wird, dass diese den Einspritzanschluss schließt, vorgesehen.
Ein Steuerventil steuert eine hydraulische Verbindung und Trennung der Drucksteuerkammer mit bzw. von der Nadelkammer. Die Verschiebung des piezoelektrischen Aktuators wird durch den Verschiebungsvergrößungsmechanismus vergrößert, um das Steuerventil anzutreiben. Der Verschiebungsvergrößerungsmechanismus ist mit einem piezoelektrischen Kolben, welcher sich zusammen mit der Verschiebung des piezoelektrischen Aktuators hin und her bewegt, und einem Ventilkolben, welcher das Steuerventil im Zusammenhang mit einer Hin- und Herbewegung des piezoelektrischen Kolbens antreibt, vorgesehen. Zwischen dem piezoelektrischen Kolben und dem Ventilkolben ist eine öldichte Kammer definiert. Die öldichte Kammer wandelt die Verschiebung des piezoelektrischen Aktuators in eine hydraulische Druckvariation um. Die Verschiebung des piezoelektrischen Aktuators wird derart vergrößert, dass diese auf den Ventilkolben übertragen wird. Der Ventilkolben bringt das Steuerventil mit einem Sitzabschnitt in Kontakt, welcher in der Drucksteuerkammer ausgebildet ist.
Dabei trennt das Steuerventil die Drucksteuerkammer hydraulisch von der Nadelkammer. Wenn die Nadelkammer und die Steuerkammer durch das Steuerventil voneinander getrennt sind, wird eine Hochdruckkraftstoffströmung in die Steuerkammer unterbrochen und der Kraftstoff in der Steuerkammer strömt daraus heraus. So wird der hydraulische Druck in der Steuerkammer niedriger als der in der Nadelkammer. Die Düsennadel wird angehoben, um den Einspritzanschluss zu öffnen. Das heißt, dass der Ventilöffnungs-Zeitraum der Kraftstoffeinspritzvorrichtung von einer Zeitspanne abhängt, während der das Steuerventil an den Sitzabschnitt angrenzt, um die Nadelkammer von der Drucksteuerkammer zu trennen.
Bei der vorstehenden Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist es wahrscheinlich, dass der Verschiebungsbetrag des piezoelektrischen Aktuators aufgrund einer Verschlechterung mit dem Alter verringert werden kann. Das heißt, dass es wahrscheinlich ist, dass eine Vorspannkraft des piezoelektrischen Aktuators, welche auf den piezoelektrischen Kolben angewendet wird, aufgrund einer Verschlechterung mit dem Alter verringert werden kann. Das Steuerventil kann bei ausreichender Vorspannkraft nicht an den Sitzabschnitt angrenzen.
Gemäß dem Kraftstoffeinspritz-Controller, der in JP 2005-172 002 A gezeigt wird, wird eine Kennlinie eines piezoelektrischen Aktuators erfasst und eine Antriebsspannung, die an den piezoelektrischen Aktuator angelegt wird, wird auf Grundlage der erfassten Kennlinie des piezoelektrischen Aktuators korrigiert, wobei der Verschiebungsbetrag des piezoelektrischen Aktuators korrigiert wird.
Der hydraulische Druck in der öldichten Kammer wird zusammen mit einer Ausdehnung des piezoelektrischen Aktuators erhöht. Wenn der hydraulische Druck in der öldichten Kammer erhöht wird, kann der Kraftstoff in der öldichten Kammer durch einen Gleitzwischenraum des piezoelektrischen Kolbens und des Ventilkolbens auslecken. Anschließend wird der hydraulische Druck in der öldichten Kammer allmählich gesenkt, während der piezoelektrische Aktuator elektrisch geladen wird. Es ist wahrscheinlich, dass der Gleitzwischenraum des piezoelektrischen Kolbens und des Ventilkolbens aufgrund eines Abriebs vergrößert werden kann, wenn sich der piezoelektrische Kolben und der Ventilkolben hin und her bewegen. Wenn der Gleitzwischenraum größer wird, neigt der Kraftstoff in der öldichten Kammer dazu, durch den Gleitzwischenraum auszulecken. Das heißt, dass die Kennlinie der Verschiebung, die den Mechanismus vergrößert, variiert.
Wenn der Zwischenraum noch nicht vergrößert worden ist, kann das Steuerventil einen hydraulischen Druck von der öldichten Kammer aufnehmen, um die Drucksteuerkammer so hydraulisch von der Nadelkammer zu trennen, selbst falls der hydraulische Druck allmählich gesenkt wird. Wenn der Zwischenraum allerdings vergrößert wird und der Kraftstoff in der öldichten Kammer dazu neigt, auszulecken, fällt der hydraulische Druck in der öldichten Kammer schneller ab als in einem Fall, bei welchem der Zwischenraum nicht vergrößert worden ist. Die hydraulische Kraft, die auf den Ventilkolben angewendet wird, wird ebenfalls mit einer hohen Rate reduziert. Im Ergebnis ist es schwer, den Druckanstieg in der öldichten Kammer gemäß der Verschiebung des piezoelektrischen Aktuators beizubehalten. Wenn die Vorspannkraft des Steuerventils kleiner wird als ein spezifizierter Wert, bewegt sich das Steuerventil von dem Sitzabschnitt weg. Die Nadelkammer und die Drucksteuerkammer stehen miteinander in Verbindung, sodass der Hochdruckkraftstoff in der Nadelkammer in die Drucksteuerkammer strömt. Folglich schließt die Düsennadel den Einspritzanschluss, selbst wenn der piezoelektrische Aktuator elektrisch geladen wird.
Bei dem Kraftstoffeinspritz-Controller, der in JP 2005 - 172 002 A gezeigt wird, wird die Antriebsspannung, die an den piezoelektrischen Aktuator angelegt wird, nicht korrigiert, selbst falls der Kraftstoff in der öldichten Kammer ausleckt.
Das Patentdokument EP 1 814 167 B1 offenbart eine Steuervorrichtung für einen Piezo-Injektor, die einen Zerhacker und einen Controller enthält. Der Zerhacker arbeitet zyklisch in einem Stromerhöhungsmodus und einem Stromverringerungsmodus, um den Hub einer piezoelektrischen Vorrichtung zu steuern. Der Controller arbeitet selektiv in einem Lademodus, um elektrische Energie in die piezoelektrische Vorrichtung zu laden, und in einem Entlademodus, um die elektrische Energie aus der piezoelektrischen Vorrichtung zu entladen. Beim Eintritt in den Entlademodus schaltet der Controller den Betrieb des Zerhackers vom Stromerhöhungsmodus in den Stromverringerungsmodus um, wenn der Strom einen bestimmten Spitzenwert erreicht, und schaltet ihn auch vom Stromverringerungsmodus in den Stromerhöhungsmodus um, wenn der Strom einen bestimmten unteren Wert erreicht. Der Controller bestimmt mindestens einen von dem Spitzenwert und dem unteren Wert auf der Grundlage einer gegebenen elektrischen Zustandsgröße der piezoelektrischen Vorrichtung vor dem Start des Entladungsmodus, wie z. B. die Menge der in der piezoelektrischen Vorrichtung gespeicherten Ladung, um die piezoelektrische Vorrichtung innerhalb einer ausgewählten Zeitspanne zu entladen.
Das Patentdokument DE 10 2010 017 093 A1 offenbart eine Steuervorrichtung, die einen Zeitpunkt erfasst, bei dem eine Spannung eines piezoelektrischen Elements in einem Kraftstoffeinspritzventil zeitweise bzw. vorübergehend ansteigt, wenn eine Nadel eine Einspritzöffnung schließt. Dies basiert auf der Erkenntnis, wonach es einen geringfügigen Spannungsanstieg im Kurvenverlauf einer piezoelektrischen Spannung zu dem Zeitpunkt gibt, bei dem die Einspritzöffnung durch die Nadel geschlossen wird. Die Steuervorrichtung berechnet eine Nadelfallzeitdauer, welche von einem Zeitpunkt eines Beendens bzw. Abschlusses des Ladens des piezoelektrischen Elements bis zu dem Zeitpunkt gezählt wird, bei dem die Nadel das Einspritzventil schließt. Die Steuervorrichtung steuert basierend auf der berechneten Nadelfallzeitdauer den Betrag zum Laden des piezoelektrischen Elements, beispielsweise einen Spitzenwert der piezoelektrischen Spannung während der Ladedauer, und steuert dadurch einen Betrag der Nadel mit hoher Genauigkeit, wenn die Einspritzöffnung geöffnet ist.
Das Patentdokument JP 2006 - 342 692 A offenbart eine Kraftstoffeinspritzsteuerung, bei welcher die Düsennadel durch den Hubbetrag zweier Stufen gesteuert wird, indem die Betriebsspannung eines Piezoaktuators einmal bei einer ersten Betriebsspannung und einmal bei einer zweiten Betriebsspannung festgelegt ist.
Eine Schwankung von individuellen Unterschieden bei den Kraftstoffeinspritzventilen kann durch Multiplikation der ersten Betriebsspannung und der zweiten Betriebsspannung mit einem Anpassungsfaktor kompensiert werden.
Das Patentdokument JP 2001 - 241 350 A offenbart eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Bei einer Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung, bei welcher eine Kugel nach unten in Richtung eines Sitzes gegen eine Kraft eines Kraftstoffdrucks gepresst wird, der in eine Ventilkammer durch Ausdehnen eines Piezobetätigungsglieds eingeführt wird, wenn das Piezobetätigungsglied geladen wird, sodass ein Gegendruck einer Nadel zum Beginnen der Einspritzung geregelt wird, ist eine ECU zum Regeln vorgesehen, um einen Ladungsbetrag des Piezobetätigungsglieds kleiner zu machen, wenn der erfasste gemeinsame Druckleitungsdruck niedriger ist und die Kraftstoffdruckkraft niedriger ist. Als Ergebnis wird ein Stoßimpuls der Kugel auf den Sitz vermindert.
Das Patentdokument DE 10 2008 000 587 A1 offenbart ein Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem sowie ein Kraftstoffeinspritzsystem. Ein Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem steuert eine Einspritzvorrichtung, die einen Ventilkörper mit einem Düsenloch, ein Ventilelement, das in dem Ventilkörper aufgenommen ist und eingerichtet ist, das Düsenloch zu öffnen und zu schließen, und eine Betätigungseinrichtung umfasst, die das Ventilelement zum Öffnen und Schließen des Düsenlochs betätigt. Das System steuert die Betätigungseinrichtung, um eine Kraftstoffeinspritzung zu steuern, und umfasst eine Ausgabevorrichtung, eine Endzeiterfassungsvorrichtung und eine Korrekturvorrichtung. Die Ausgabevorrichtung stellt ein Anweisungssignal auf der Grundlage einer erforderlichen Einspritzmenge ein und gibt dieses aus. Das Signal weist die Betätigungseinrichtung an, das Düsenloch zu öffnen und zu schließen. Die Endzeiterfassungsvorrichtung erfasst eine Endzeit, zu der das Ventilelement betätigt wird, um das Düsenloch zu schließen, wobei hierdurch die Kraftstoffeinspritzung tatsächlich beendet wird. Die Korrekturvorrichtung korrigiert das Signal entsprechend der Endzeit.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Kraftstoffeinspritz-Controller vorzusehen, welcher dazu in der Lage ist, eine Ventilschließung einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die früher ist als ein Soll-Ventilschließzeitpunkt bzw. vor diesem liegt, einzuschränken.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterentwicklungen sind Gegenstand der sich daran anschließenden Ansprüche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Kraftstoffeinspritz-Controller auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung angewendet, welche mit einem Ventilbauteil, das einen Einspritzanschluss öffnet und schließt, durch welchen ein Kraftstoff in einen Hochdruckdurchlass eingespritzt wird, und einem Steuerventil, das einen Zufuhranschluss öffnet und schließt, durch welchen einer Drucksteuerkammer, die mit dem Kraftstoff gefüllt ist, der Kraftstoff zugeführt wird, um einen hydraulischen Druck auf das Ventilbauteil anzuwenden, vorgesehen ist. Das Steuerventil öffnet den Zufuhranschluss, um einen Kraftstoffdruck in der Drucksteuerkammer zu erhöhen, sodass das Ventilbauteil den Einspritzanschluss öffnet, und schließt den Zufuhranschluss, um den Kraftstoffdruck in der Drucksteuerkammer zu senken, sodass das Ventilbauteil den Einspritzanschluss schließt.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist ferner mit einem piezoelektrischen Aktuator, der sich ausdehnt, wenn dieser elektrisch geladen wird, und sich verkürzt, wenn dieser elektrisch entladen wird, einem ersten Gleitabschnitt, der bei einer Ausdehnung des piezoelektrischen Aktuators gleitet, einer öldichten Kammer zum Umwandeln einer Gleitmenge des ersten Gleitabschnitts in eine hydraulische Druckvariation, einem zweiten Gleitabschnitt, der bei der hydraulischen Druckvariation gleitet, und einen Übertragungsmechanismus, der eine Verschiebung des piezoelektrischen Aktuators an das Steuerventil überträgt, vorgesehen.
Der Kraftstoffeinspritz-Controller steuert ein elektrisches Laden und ein elektrisches Entladen des piezoelektrischen Aktuators so, dass das Steuerventil den Zufuhranschluss öffnet und schließt. Der Kraftstoffeinspritz-Controller weist einen Ladeenergie-Einstellabschnitt zum Einstellen einer Ladeenergie-Menge bzw. -betrags des piezoelektrischen Aktuators auf Grundlage eines Wertes, welcher eine Korrelation mit einem Kraftstoffdruck in dem Hochdruckdurchlass aufweist; einen Ladeenergie-Steuerabschnitt zum Erhöhen der Ladeenergie-Menge des piezoelektrischen Aktuators bis zu einem Wert, den der Ladeenergie-Einstellabschnitt einstellt; einen Ventilschließzeitpunkt-Erfassungsabschnitt zum Erfassen einer physikalischen Größe, welche mit einem Ventilschließzeitpunkt korreliert, zu welchem das Ventilbauteil den Einspritzanschluss schließt; und einen Korrekturabschnitt zum Korrigieren der Ladeenergie-Menge, welche auf Grundlage eines Werts eingestellt wird, der mit dem Kraftstoffdruck korreliert, gemäß der physikalischen Größe, die durch den Ventilschließzeitpunkt-Erfassungsabschnitt erfasst wird, auf.
Es zeigt/es zeigen:

1 eine schematische Ansicht, die ein Fahrzeug zeigt, auf welches ein Kraftstoffeinspritz-Controller gemäß einer ersten Ausführungsform angewendet wird.
2 eine Längsschnittansicht, die einen piezoelektrischen Aktuator gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
3 ein Flussdiagramm, das eine Steuerung zeigt, welche der Kraftstoffeinspritz-Controller gemäß der ersten Ausführungsform durchführt.
4 ein Zeitdiagramm, das die Steuerung zeigt, welche der Kraftstoffeinspritz-Controller gemäß der ersten Ausführungsform durchführt.
5 ein Flussdiagramm, das eine Steuerung zeigt, welche der Kraftstoffeinspritz-Controller gemäß einer zweiten Ausführungsform durchführt.
6 ein Flussdiagramm, das eine Steuerung zeigt, welche der Kraftstoffeinspritz-Controller gemäß einer dritten Ausführungsform durchführt.
7 ein Diagramm, das eine Ladeenergie-Korrekturspeicherabbildung gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Bei diesen Ausführungsformen werden die gleichen Teile und Komponenten wie bei jeder Ausführungsform mittels des gleichen Bezugszeichens angegeben und es werden nicht die gleichen Beschreibungen wiederholt werden. In einem Fall, bei welchem bei jeder Ausführungsform nur ein Teil einer Konfiguration erläutert wird, kann eine Konfiguration einer vorangegangenen Ausführungsform als die andere Konfiguration angewendet werden.
Erste Ausführungsform
1 zeigt eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration eines Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems 1 einer Dieselmaschine 2 gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. Das Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem 1 beinhaltet eine Common-Rail 3, einen Kraftstofftank 4, eine Hochdruckpumpe 5, eine Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 100 und eine Steuereinheit 200.
Die Hochdruckpumpe 5 pumpt einen Kraftstoff durch einen (nicht näher dargestellten) Kraftstofffilter hoch in den Kraftstofftank 4. Die Hochdruckpumpe 5 ist mit einem (nicht näher dargestellten) Kraftstoff-Dosierventil vorgesehen, welches eine Entladungsmenge der Hochdruckpumpe 5 gemäß einem Steuerbefehl steuert, der von der Steuereinheit 200 übertragen wird.
Der Common-Rail 3 wird der Kraftstoff zugeführt, der aus der Hochdruckpumpe 5 abgeführt wird. Die Common-Rail 3 sammelt den Hochdruckkraftstoff, welcher aus der Hochdruckpumpe 5 zugeführt wird. Der Hochdruckkraftstoff in der Common-Rail 3 wird jeder der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 100 durch einen Hochdruckkraftstoffdurchlass 6 zugeführt. Jede der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 100 ist mit einem Niedrigdruckkraftstoffdurchlass 8 verbunden, durch welchen der Kraftstoff in den Kraftstofftank 4 rückgeführt werden kann. Überdies ist bei der Common-Rail 3 ein Druckreduzierungsventil 9 vorgesehen. Wenn der Druck in der Common-Rail 3 größer ist als ein SollDruck, dann wird das Druckreduzierungsventil 9 geöffnet, sodass ein Teil des Kraftstoffs in der Common-Rail 3 zu dem Kraftstofftank 4 rückgeführt wird.
Das Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem 1 ist mit einem Kraftstoffdrucksensor 3a vorgesehen, welcher einen Kraftstoffdruck in der Common-Rail 3 erfasst. Außerdem ist das Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem 1 mit einem (nicht näher dargestellten) Kurbelwinkelsensor zum Erfassen eines Drehwinkels einer Ausgangswelle der Maschine 2 und einem (nicht näher dargestellten) Gaspedalsensor zum Erfassen eines Durchdrückbetrags eines Gaspedals durch einen Fahrer vorgesehen. Ausgänge der vorstehenden Sensoren werden an die Steuereinheit 200 übertragen.
Bei dem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem 1 ist die Steuereinheit 200 eine elektronische Steuereinheit (ECU). Die Steuereinheit 200 weist eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Speichervorrichtung (MMR), eine Eingangsschaltung und eine Ausgangsschaltung auf. Die Speichervorrichtung ist ein Nicht-Übergangs-Dateneinheits-Speichermedium wie beispielsweise ein Halbleiterspeicher oder eine magnetische Speicherplatte, welche die Programme speichert, welche die zentrale Verarbeitungseinheit lesen kann. Der Kraftstoffeinspritz-Controller ist durch Computer-Ressourcen konfiguriert.
Die Steuereinheit 200 steuert auf Grundlage erfasster Werte, die von den vorstehenden Sensoren übertragen werden, Betriebe der Maschine 2, der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 100 und der Hochdruckpumpe 5. Die Steuereinheit 200 beinhaltet einen Ladeenergie-Einstellabschnitt 201, einen Ladeenergie-Steuerabschnitt 202, einen Ventilschließzeitpunkt-Erfassungsabschnitt 203, einen Entladungs-Steuerabschnitt 204 und einen Korrekturabschnitt 205.
Unter Bezugnahme auf 2 wird eine Konfiguration jeder Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 detailliert erläutert werden. Jede Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 weist einen Ventilkörper 10, einen Antriebsabschnitt 20, ein Steuerventil 30, eine Düsennadel 40 und einen Einspritzanschluss 50 auf, wie in 2 gezeigt wird. Die Düsennadel 40 entspricht einem Ventilbauteil. Der Ventilkörper 10 bringt darin den Antriebsabschnitt 20, das Steuerventil 30 und die Düsennadel 40 unter. Der Einspritzanschluss 50 ist an einem Spitzenende des Ventilkörpers 10 ausgebildet.
Der Ventilkörper 10 definiert darin einen Hochdruckdurchlass 11, eine Nadelkammer 16, eine Drucksteuerkammer 12, einen Niedrigdruckdurchlass 13, eine Steuerventilkammer 15 und eine Antriebsabschnittskammer 18.
Der Hochdruckkraftstoff, der ausgehend von der Common-Rail 3 durch den Hochdruckkraftstoffdurchlass 6 zugeführt wird, strömt durch den Hochdruckdurchlass 11 zu dem Einspritzanschluss 50. In dem Hochdruckdurchlass 11 zum Erfassen eines Hochdruckdurchlassdrucks „P“, welcher ein Druck eines Kraftstoffs ist, der durch den Hochdruckdurchlass 11 strömt, ist ein Kraftstoffdrucksensor 111 angeordnet. Der Kraftstoffdrucksensor 111 ist zwischen der Common-Rail 3 und dem Einspritzanschluss 50 arrangiert. Der Hochdruckkraftstoff strömt aus dem Hochdruckdurchlass 11 in die Nadelkammer 16. Somit ist der Kraftstoffeinspritzdruck gleich dem Hochdruckdurchlassdruck „P“.
Die Nadelkammer 16 bringt die Düsennadel 40 darin unter. Die Düsennadel 40 öffnet und schließt den Einspritzanschluss 50. Die Düsennadel 40 ist verschiebbar durch eine Nadel-Haltewand 41 gelagert, welche in der Nadelkammer 16 ausgebildet ist. Die Düsennadel 40 gleitet auf der Nadel-Haltewand 41 in einer axialen Richtung des Ventilkörpers 10. Bei der Nadel-Haltewand 41 ist ein Hubsensor 112 vorgesehen, um einen Hubbetrag der Düsennadel 40 zu erfassen. An der Düsennadel 40 wird eine Nadelfeder 42 angebracht. Die Nadelfeder 42 spannt die Düsennadel 40 derart vor, dass diese den Einspritzanschluss 50 schließt. Die Nadelkammer 16 steht derart mit dem Hochdruckdurchlass 11 Verbindung, dass diese mit dem Hochdruckkraftstoff gefüllt wird. Der Hochdruckkraftstoff in der Nadelkammer 16 wird derart auf die Düsennadel 40 angewendet, dass diese den Einspritzanschluss 50 öffnet.
Die Drucksteuerkammer 12 ist in Bezug auf die Düsennadel 40 auf einer Seite gegenüber dem Einspritzanschluss 50 definiert. Die Drucksteuerkammer 12 ist ein zylindrischer Raum, der durch den Ventilkörper 10, die Nadel-Haltewand 41 und die Düsennadel 40 definiert ist. Ein Druck des Kraftstoffs in der Drucksteuerkammer 12 wird auf eine erste Druckaufnahmeoberfläche 43 der Düsennadel 40 angewendet. Daher nimmt die erste Druckaufnahmeoberfläche 43 den Kraftstoffdruck in einer Richtung auf, in welcher die Düsennadel 40 den Einspritzanschluss 50 schließt.
Der Niedrigdruckdurchlass 13 dient dazu, den Kraftstoff in den Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 100 durch den Niedrigdruckkraftstoffdurchlass 8 in den Kraftstofftank 4 rückzuführen. Das heißt, dass der Kraftstoffdruck in jeder Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 angepasst wird, indem dieser aus dem Niedrigdruckdurchlass 13 abgeführt wird.
Die Steuerventilkammer 15 ist in Bezug auf die Drucksteuerkammer 12 auf einer Seite gegenüber der Düsennadel 40 definiert. Die Steuerventilkammer 15 ist ein zylindrischer Raum, welcher das Steuerventil 30 und die Ventilfeder 31 unterbringt. Eine Achse der Steuerventilkammer 15 erstreckt sich in der axialen Richtung des Ventilkörpers 10.
Der Ventilkörper 10 weist eine Mehrzahl von Durchlässen auf, welche die Steuerventilkammer 15 fluidmäßig mit dem Niedrigdruckdurchlass 13, der Nadelkammer 16 und der Drucksteuerkammer 12 verbinden. Zwischen der Steuerventilkammer 15 und der Nadelkammer 16 ist ein erster Durchlass 17 definiert, um diese zu verbinden. Der Hochdruckkraftstoff in der Nadelkammer 16 wird durch den ersten Durchlass 17 in die Steuerventilkammer 15 eingeführt. Ein erster Platzabschnitt 15a ist in einem ringförmigen Raum ausgebildet, welcher ein Öffnungsende des ersten Durchlasses 17 in der Steuerventilkammer 15 umgibt. Der erste Platzabschnitt 15a entspricht einem Zufuhranschluss.
Zwischen der Steuerventilkammer 15 und der Drucksteuerkammer 12 ist ein zweiter Durchlass 14 definiert, um diese zu verbinden. Der zweite Durchlass 14 weist eine zweite Einschränkung 12a auf. Die Steuerventilkammer 15 und die Drucksteuerkammer 12 stehen durch den zweiten Durchlass 14 miteinander Verbindung.
Zwischen der Steuerventilkammer 15 und dem Niedrigdruckdurchlass 13 ist ein dritter Durchlass 19 definiert, um diese zu verbinden. An einer Verbindungsstelle des dritten Durchlasses 19 mit dem Niedrigdruckdurchlass 13 ist eine erste Einschränkung 13a ausgebildet. Die erste Einschränkung schränkt eine Kraftstoffmenge ein, welche aus dem dritten Durchlass 19 in den Niedrigdruckdurchlass 13 strömt. Ein zweiter Platzabschnitt 15b ist in einem ringförmigen Raum ausgebildet, welcher ein Öffnungsende des dritten Durchlasses 19 in der Steuerventilkammer 15 umgibt.
Das Steuerventil 30 weist eine erste Kontaktoberfläche 30a auf, welche dem ersten Platzabschnitt 15a gegenübersteht. Wenn die erste Kontaktoberfläche 30a an den ersten Platzabschnitt 15a angrenzt, ist der erste Durchlass 17 geschlossen. Zudem weist das Steuerventil 30 eine zweite Kontaktoberfläche 30b auf, welche dem zweiten Platzabschnitt 15b gegenübersteht. Wenn die zweite Kontaktoberfläche 30b an den zweiten Platzabschnitt 15b angrenzt, ist der zweite Durchlass 14 geschlossen. Eine Ventilfeder 31 ist aus einem metallischen Material hergestellt und spannt das Steuerventil 30 vor, sodass die zweite Kontaktoberfläche 30b an den zweiten Platzabschnitt 15b angrenzt.
Die Antriebsabschnittskammer 18 bringt den Antriebsabschnitt 20 darin unter. Der Antriebsabschnitt 20 weist einen piezoelektrischen Aktuator 21 und einen Verschiebungsvergrößerungsmechanismus 22 auf. Der Verschiebungsvergrößerungsmechanismus 22 entspricht einem Übertragungsmechanismus. Der piezoelektrische Aktuator 21 weist zumindest ein piezoelektrisch-elektrisches Element auf. Wenn das piezoelektrisch-elektrische Element elektrisch geladen wird, wird eine axiale Länge des piezoelektrisch-elektrischen Elements erhöht. Wenn das piezoelektrisch-elektrische Element elektrisch entladen wird, wird überdies die axiale Länge des piezoelektrisch-elektrischen Elements verringert.
Der Verschiebungsvergrößungsmechanismus 22 ist ein Mechanismus zum Vergrößern einer Variation der axialen Länge des piezoelektrischen Aktuators 21. Der Verschiebungsvergrößungsmechanismus 22 weist einen Gleitabschnitt 23, eine öldichte Kammer 223, einen Pufferzylinder 224 und eine Kolbenfeder 226 auf. Der Gleitabschnitt 23 weist einen piezoelektrischen Kolben 221 und einen Ventilkolben 222 auf. Der piezoelektrische Kolben 221 entspricht einem ersten Gleitabschnitt und der Ventilkolben 222 entspricht einem zweiten Gleitabschnitt.
Der Pufferzylinder 224 ist zylindrisch geformt, um den piezoelektrischen Kolben 221 und den Ventilkolben 222 darin aufzunehmen. Der Pufferzylinder 224 definiert die öldichte Kammer 223 zwischen dem piezoelektrischen Kolben 221 und dem Ventilkolben 222.
Ein Ende des piezoelektrischen Kolbens 221 steht in Kontakt mit dem piezoelektrischen Aktuator 21. Ein Ende des Ventilkolbens 222 steht durch die öldichte Kammer 223 einem anderen Ende des piezoelektrischen Kolbens 221 gegenüber. Ein anderes Ende des Ventilkolbens 222 ist durch einen Säulenabschnitt 227 mit dem Steuerventil 30 verbunden. Der piezoelektrische Kolben 221 und der Ventilkolben 222 sind säulenförmig geformt. Die Achsen des piezoelektrischen Kolbens 221 und der Ventilkolben 222 erstrecken sich entlang des Ventilkörpers 10. Eine Querschnittsfläche des piezoelektrischen Kolbens 221 ist größer als die des Ventilkolbens 222.
Die Kolbenfeder 226 spannt den Ventilkolben 222 hin zu der Steuerventilkammer 15 vor.
Der Einspritzanschluss 50 ist auf einem Spitzenende des Ventilkörpers 10 ausgebildet, welches in eine (nicht näher dargestellte) Brennkammer der Maschine 2 eingefügt wird. Eine Mehrzahl von Einspritzanschlüssen 50 ist radial nach außen ausgebildet. Der Hochdruckkraftstoff in der Nadelkammer 16 wird durch die Einspritzanschlüsse 50 in die Brennkammer eingespritzt. Außerdem weist der Ventilkörper 10 einen ringförmigen Nadelplatzabschnitt 50a auf, welcher alle Einspritzanschlüsse 50 umgibt. Wenn die Düsennadel 40 an den Nadelplatzabschnitt 50a angrenzt, sind die Einspritzanschlüsse 50 geschlossen.
Nachfolgend wird als nächstes ein Öffnungsbetrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 erläutert werden. Wenn der piezoelektrische Aktuator 21 elektrisch geladen wird, dehnt sich der piezoelektrische Aktuator 21 in dessen axialer Richtung aus. Anschließend gleitet der piezoelektrische Kolben 221 in dem Pufferzylinder 224 zusammen mit einer Ausdehnung des piezoelektrischen Aktuators 21 hin zu der Steuerventilkammer 15. Der Kraftstoffdruck in der öldichten Kammer 223 wird zusammen mit der Verschiebung des piezoelektrischen Kolbens 221 erhöht. Das heißt, dass die Gleitmenge des piezoelektrischen Kolbens 221 in der öldichten Kammer 223 in eine hydraulische Druckvariation umgewandelt wird. Wenn der hydraulische Druck erhöht wird, nimmt der Ventilkolben 222 den hydraulischen Druck ebenfalls auf, um in dem Pufferzylinder 224 zu gleiten. Eine Querschnittsfläche des Ventilkolbens 222 ist kleiner als die des piezoelektrischen Kolbens 221. Daher ist die hydraulische Kraft, welche ausgehend von der öldichten Kammer 223 auf den Ventilkolben 222 angewendet wird, größer als die hydraulische Kraft, welche der piezoelektrische Kolben auf die öldichte Kammer 223 anwendet. Das heißt, dass die Ausdehnung des piezoelektrischen Aktuators 21 derart vergrößert wird, dass diese auf das Steuerventil 30 übertragen wird.
Der Ventilkolben 222 nimmt den hydraulischen Druck auf und gleitet, um das Steuerventil 30 so hin zu dem Einspritzanschluss 50 zu bewegen. Das Steuerventil 30 bewegt sich von dem zweiten Platzabschnitt 15b weg. Dabei stehen die Steuerventilkammer 15 und der Niedrigdruckdurchlass 13 miteinander in Verbindung. Wenn der Ventilkolben 222 hin zu der Steuerventilkammer 15 gleitet, um das Steuerventil 30 zu drücken, wird das Steuerventil 30 mit dem ersten Platzabschnitt 15a in Kontakt gebracht. Die erste Kontaktoberfläche 30a grenzt an den ersten Platzabschnitt 15a an. Der erste Durchlass 17 wird durch das Steuerventil 30 geschlossen und der erste Durchlass 17 und die Steuerventilkammer 15 sind fluidmäßig voneinander getrennt. Die Kraftstoffströmung in die Steuerventilkammer 15 wird unterbrochen und der Kraftstoff in der Steuerventilkammer 15 strömt heraus und in den Niedrigdruckdurchlass 13 hinein, wobei der Kraftstoffdruck in der Steuerventilkammer 15 gesenkt wird. Wenn der Kraftstoffdruck in der Steuerventilkammer 15 gesenkt wird, wird der Kraftstoffdruck in der Drucksteuerkammer 12 ebenfalls gesenkt. Wenn der Kraftstoffdruck in der Drucksteuerkammer 12 gesenkt wird, wird die hydraulische Kraft reduziert, die auf die erste Druckaufnahmeoberfläche 43 der Düsennadel 40 angewendet wird. Dabei bewegt sich die Düsennadel 40 weg von dem Nadelplatzabschnitt 50a, sodass der Einspritzanschluss 50 geöffnet ist.
Nachfolgend wird als nächstes ein Schließbetrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 erläutert werden. Wenn dieser elektrisch entladen wird, verkürzt sich der piezoelektrische Aktuator 21, um in dessen axialer Richtung eine natürliche Länge vorzuweisen. Wenn sich der piezoelektrische Aktuator 21 verkürzt, wird der piezoelektrische Kolben 221 auf eine Ausgangsposition zurückgestellt. Der Kraftstoffdruck in der öldichten Kammer 223 wird gesenkt. Der Ventilkolben 222 wird ebenfalls auf seine Ausgangsposition zurückgestellt. Wenn der Ventilkolben 222 auf die Ausgangsposition zurückgestellt wird, wird das Steuerventil 30 ebenfalls auf seine Ausgangsposition zurückgestellt. Der hydraulische Druck wird nicht auf das Steuerventil 30 angewendet, um die erste Kontaktoberfläche 30a mit dem ersten Platzabschnitt 15a in Kontakt zu bringen. Dabei stehen der erste Durchlass 17 und die Steuerventilkammer 15 miteinander in Verbindung, sodass der Hochdruckkraftstoff in die Steuerventilkammer 15 strömt. Währenddessen wird die zweite Kontaktoberfläche 30b mit dem zweiten Platzabschnitt 15b in Kontakt gebracht, sodass der dritte Durchlass 19 und die Steuerventilkammer 15 fluidmäßig voneinander getrennt sind. Entsprechend ist die Steuerventilkammer 15 mit Hochdruckkraftstoff gefüllt. Wenn die Steuerventilkammer 15 mit Hochdruckkraftstoff gefüllt wird, wird die Drucksteuerkammer 12 ebenfalls mit dem Hochdruckkraftstoff gefüllt. Wenn der Kraftstoffdruck in der Drucksteuerkammer 12 erhöht wird, wird der hydraulische Druck, der auf die erste Druckaufnahmeoberfläche 43 angewendet wird, ebenfalls erhöht, sodass die Düsennadel 40 mit dem Nadel-Platzabschnitt 50a in Kontakt gebracht wird. Somit ist der Einspritzanschluss 50 geschlossen.
Wenn der piezoelektrische Aktuator 21 elektrisch geladen wird, um den piezoelektrischen Kolben 221 zu bewegen, wird der hydraulische Druck in der öldichten Kammer 223 erhöht. Zusammen mit einem hydraulischen Druckanstieg in der öldichten Kammer 223 kann der Kraftstoff in der öldichten Kammer 223 aus einem Zwischenraum zwischen dem Gleitabschnitt 23 und dem Pufferzylinder 224 auslecken. Der hydraulische Druck wird in der öldichten Kammer 223 allmählich gesenkt, obschon der piezoelektrische Aktuator 21 elektrisch geladen worden ist und die elektrische Entladung nicht gestartet wird.
Es ist wahrscheinlich, dass der Zwischenraum zwischen dem Gleitabschnitt 23 und dem Pufferzylinder 224 aufgrund eines Abriebs davon vergrößert sein kann, wenn der piezoelektrische Kolben 221 und der Ventilkolben 222 gleiten. Wenn der Zwischenraum zwischen dem Gleitabschnitt 23 und dem Pufferzylinder 224 größer wird, neigt der Kraftstoff in der öldichten Kammer 223 dazu, durch den Zwischenraum auszulecken. Das heißt, dass die Kennlinie des Verschiebungsvergrößerungsmechanismus 22 variiert.
Wenn der Zwischenraum noch nicht vergrößert worden ist, kann das Steuerventil 30 den hydraulischen Druck von der öldichten Kammer 223 aufnehmen, um die Drucksteuerkammer 12 so hydraulisch von dem ersten Durchlass 17 zu trennen, selbst falls der hydraulische Druck allmählich gesenkt wird. Wenn der Zwischenraum allerdings vergrößert wird und der Kraftstoff in der öldichten Kammer 223 dazu neigt, auszulecken, fällt der hydraulische Druck in der öldichten Kammer 223 schneller ab als in einem Fall, bei welchem der Zwischenraum nicht vergrößert worden ist. Die hydraulische Kraft, die auf den Ventilkolben 222 angewendet wird, wird ebenfalls mit einer hohen Rate reduziert. Im Ergebnis ist es schwer, den Druckanstieg in der öldichten Kammer 223 gemäß der Verschiebung des piezoelektrischen Aktuators 21 beizubehalten. Somit ist es wahrscheinlich, dass eine Vorspannkraft nicht beibehalten werden kann, um das Steuerventil 30 auf dem ersten Platzabschnitt 15a zu halten, selbst wenn der piezoelektrische Aktuator 21 elektrisch geladen wird.
Wenn die Vorspannkraft kleiner wird als ein spezifizierter Wert, bewegt sich das Steuerventil 30 von dem ersten Platzabschnitt 15a weg. Der erste Durchlass 17 und die Steuerventilkammer 15 stehen miteinander in Verbindung, sodass der Hochdruckkraftstoff in der Nadelkammer 16 in die Steuerventilkammer 15 strömt. Anschließend strömt der Hochdruckkraftstoff durch den zweiten Durchlass 14 in die Drucksteuerkammer 12. Im Ergebnis wird der hydraulische Druck in der Drucksteuerkammer 12 höher und die hydraulische Kraft, die auf die erste Druckaufnahmeoberfläche 43 angewendet wird, wird höher. Die Düsennadel 40 schließt den Einspritzanschluss 50, obschon der piezoelektrische Aktuator 21 nicht elektrisch entladen wird.
Um eine derartige Situation zu vermeiden, in welcher die Düsennadel den Einspritzanschluss 50 aufgrund eines vergrößerten Zwischenraums zwischen dem Gleitabschnitt 23 und dem Pufferzylinder 224 schließt, führt die Steuereinheit 200 einen Steuerablauf durch, der in 3 gezeigt wird. Während die Maschine 2 läuft, wird der Steuerablauf wiederholt durchgeführt.
In S201 ist ein Wert einer Ladeenergie-Korrekturmenge bzw. -betrags „Ecorr“ auf null eingestellt. In S202 wird bestimmt, ob eine Antriebsanforderung für die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 100 auf Grundlage eines erfassten Wertes eines Gaspedalsensors erzeugt wird. Wenn die Antwort in S202 JA ist, dann wird ein Antriebssignal angeschaltet und das Verfahren schreitet zu S203 fort. In S203 erhält der Ventilschließzeitpunkt-Erfassungsabschnitt 203 den Hochdruckdurchlassdruck „P“, welchen der Kraftstoffdrucksensor 111 erfasst. Wenn die Antwort in S202 NEIN ist, wird der Steuerablauf beendet.
In S204 wird eine grundlegende Ladeenergie-Menge „Etrg“, die dem piezoelektrischen Aktuator 21 zugeführt wird, auf Grundlage des Kraftstoffdrucks berechnet, der durch den Ventilschließzeitpunkt-Erfassungsabschnitt 203 erfasst wird. Die grundlegende Ladeenergie-Menge „Etrg“ ist um einen spezifizierten Wert, welcher notwendig ist, damit der piezoelektrische Aktuator 21 das Steuerventil 30 bewegt, um so den ersten Durchlass 17 zu schließen, größer als eine Ladeenergie-Menge. Die grundlegende Ladeenergie-Menge „Etrg“ wird auf Grundlage einer Korrelationsspeicherabbildung zwischen dem Kraftstoffdruck und der grundlegenden Ladeenergie-Menge „Etrg“ berechnet, welche durch Versuche im Voraus erhalten wird.
In S205 wird die endgültige Ladeenergie-Menge „Efin“ berechnet, welche tatsächlich auf den piezoelektrischen Aktuator 21 geladen wird. Die endgültige Ladeenergie-Menge „Efin“ ist eine Summe der grundlegenden Ladeenergie-Menge „Etrg“ und der Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“. In S206 wird bestimmt, ob die endgültige Ladeenergie-Menge „Efin“ weniger als einen Ladeenergie-Schwellenwert „Egrd“ beträgt, welcher im Voraus in einem Speicher gespeichert wird. Wenn die endgültige Ladeenergie-Menge „Efin“ nicht weniger als den Ladeenergie-Schwellenwert „Egrd“ beträgt, schreitet das Verfahren zu S207 fort, in welchem der Ladeenergie-Einstellabschnitt 201 den Wert der endgültigen Ladeenergie-Menge „Efin“ zu dem Wert des Ladeenergie-Schwellenwerts „Egrd“ verändert. Anschließend schreitet das Verfahren zu S208 fort. Währenddessen schreitet das Verfahren zu S208 fort, ohne die endgültige Ladeenergie-Menge „Efin“ zu verändern, wenn die endgültige Ladeenergie-Menge „Efin“ weniger als den Ladeenergie-Schwellenwert „Egrd“ beträgt.
In S208 erhöht der Ladeenergie-Steuerabschnitt 202 die Ladeenergie des piezoelektrischen Aktuators 21 auf die endgültige Ladeenergie-Menge „Efin“, die durch den Ladeenergie-Einstellabschnitt 201 eingerichtet wird. Der Ladeenergie-Steuerabschnitt 202 verändert den piezoelektrischen Aktuator 21 mit einer spezifizierten Lade-Geschwindigkeit ab einem Lade-Startzeitpunkt bis die Ladeenergie den Wert erreicht, welcher notwendig ist, damit der piezoelektrische Aktuator 21 das Steuerventil 30 bewegt, um so den ersten Durchlass 17 zu schließen. Wenn die Ladeenergie des piezoelektrischen Aktuators 21 zu der endgültigen Ladeenergie-Menge „Efin“ wird, erhält der Ladeenergie-Steuerabschnitt 202 die Ladeenergie des piezoelektrischen Aktuators 21 bei einem konstanten Wert, bis der piezoelektrische Aktuator 21 anfängt, zu entladen. Wenn nach dem Lade-Startzeitpunkt eine spezifizierte Zeitspanne verstrichen ist, startet der Entladungs-Steuerabschnitt 204 das Entladen des piezoelektrischen Aktuators 21. Je größer die endgültige Ladeenergie-Menge „Efin“ wird, die durch den Ladeenergie-Einstellabschnitt 201 eingerichtet wird, desto höher stellt der Entladungs-Steuerabschnitt 204 eine Entladungs-Geschwindigkeit her.
In S209 wird eine Ventilschließzeitdifferenz „EOIdif‟ berechnet. Die Ventilschließzeitdifferenz „EOIdif“ ist eine Zeitdifferenz zwischen einer Zeitspanne von einem Lade-Startzeitpunkt bis zu einem Ventilschließzeitpunkt, zu welchem die Düsennadel 40 den Einspritzanschluss 50 schließt, und einer Zeitspanne von dem Lade-Startzeitpunkt bis zu einem Entlade-Startzeitpunkt, zu welchem der piezoelektrische Aktuator 21 anfängt, zu entladen. Genauer gesagt wird die Zeitspanne ab dem Lade-Startzeitpunkt bis zu dem Entlade-Startzeitpunkt von der Zeitspanne ab dem Lade-Startzeitpunkt bis zu dem Ventilschließzeitpunkt subtrahiert. Das heißt, dass die Ventilschließzeitdifferenz EOIdif einer Zeitspanne von dem Entlade-Startzeitpunkt bis zu dem Ventilschließzeitpunkt entspricht.
Der Ventilschließzeitpunkt wird auf Grundlage eines erfassten Wertes des Ventilschließzeitpunkt-Erfassungsabschnitts 203 berechnet. Genauer gesagt erfasst der Ventilschließzeitpunkt-Erfassungsabschnitt 203 den Hubbetrag der Düsennadel 40 mithilfe des Hubsensors 112, sodass der Ventilschließzeitpunkt berechnet wird.
In S210 wird die Ventilschließzeitdifferenz „EOIdif‟ mit einem vorgegebenen Wert α verglichen. Wenn die Ventilschließzeitdifferenz „EOIdif‟ nicht weniger als den vorgegebenen Wert α beträgt, kehrt das Verfahren zurück zu S202, um den Steuerablauf erneut durchzuführen. Währenddessen wird bestimmt, dass die Kennlinien des piezoelektrischen Aktuators 21 oder des Verschiebungsvergrößerungsmechanismus 22 variieren, sodass das Verfahren zu S211 fortschreitet, wenn die Ventilschließzeitdifferenz „EOIdif‟ weniger als den vorgegebenen Wert α beträgt.
In S211 wird entsprechend dem Korrekturabschnitt 205 ein nächster Wert der Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“ berechnet. Der nächste Wert der Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“ wird berechnet, indem die Anstiegskorrekturmenge „Eadd“ zu einem derzeitigen Wert der Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“ addiert wird. Die Anstiegskorrekturmenge „Eadd“ wird vorab in dem Speicher gespeichert. Wenn der nächste Wert der Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“ berechnet wird, kehrt das Verfahren zurück zu S202. Der Steuerablauf, der in 3 gezeigt wird, wird beendet, wenn bestimmt wird, dass in S202 keine Antriebsanforderung erzeugt wird.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 4 ein Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 beschrieben werden. In 4 zeigen gepunktete Linien einen Betrieb in einem Fall, bei welchem eine (n-1)-te Kraftstoffeinspritzung gemäß dem Steuerablauf, der in 3 gezeigt wird, durchgeführt wird. Durchgehende Linien zeigen einen Betrieb in einem Fall, bei welchem eine n-te Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird.
Nachfolgend wird zunächst unter Bezugnahme auf gepunktete Linien in 4 ein Betrieb der (n-1)-ten Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 beschrieben werden. Wenn ein Antriebssignal zu einer Zeit t1 ANgeschaltet wird, wird der Steuerablauf gestartet, der in 3 gezeigt wird, sodass das elektrische Laden des piezoelektrischen Aktuators 21 gestartet wird. Wenn die Ladeenergie-Menge des piezoelektrischen Aktuators 21 die endgültige Ladeenergie-Menge „Efin(n-1)“ erreicht, welche der Ladeenergie-Einstellabschnitt 201 einrichtet, wird das elektrische Laden des piezoelektrischen Aktuators 21 abgeschlossen. Der Ladeenergie-Steuerabschnitt 202 hält die Ladeenergie-Menge des piezoelektrischen Aktuators 21 bei einem konstanten Wert. Wenn der piezoelektrische Aktuator 21 elektrisch geladen wird und der hydraulische Druck in der öldichten Kammer 223 ansteigt, wird die erste Kontaktoberfläche 30a des Steuerventils 30 mit dem ersten Platzabschnitt 15a in Kontakt gebracht. Wenn die Ladeenergie-Menge des piezoelektrischen Aktuators 21 die endgültige Ladeenergie-Menge „Efin(n-1)“ erreicht, trennt das Steuerventil 30 die Steuerventilkammer 15 von dem Hochdruckdurchlass 11.
Wenn der hydraulische Druck in der öldichten Kammer 223 erhöht wird, leckt der Kraftstoff in der öldichten Kammer 223 durch den Zwischenraum zwischen dem Gleitabschnitt 23 und dem Pufferzylinder 224 aus. Die Vorspannkraft, die auf den Ventilkörper 10 angewendet wird, wird zusammen mit der Kraftstoffleckage aus der öldichten Kammer 223 verringert. Die Vorspannkraft wird zu einer Zeit t2a niedriger als eine spezifizierte Kraft „FP“. Das Steuerventil 30 kann eine Trennung der Steuerventilkammer 15 von dem Hochdruckdurchlass 11 nicht beibehalten, obschon das Antriebssignal AN ist und der piezoelektrische Aktuator 21 elektrisch geladen wird. Folglich schließt die Düsennadel 40 den Einspritzanschluss 50 und die Kraftstoffeinspritzung wird zu einer Zeit t2 vor einer Zeit t3 beendet, zu welcher das Entladen des piezoelektrischen Aktuators 21 gestartet wird. Die Zeit t2 liegt innerhalb einer Zeitspanne, in welcher der piezoelektrische Aktuator 21 elektrisch geladen worden ist.
Wenn der piezoelektrische Aktuator 21 den Einspritzanschluss 50 durch die Düsennadel 40 schließt, werden eine Zeitspanne „A“ zwischen der Zeit t1 und der Zeit t3 sowie eine Zeitspanne „B 1“ zwischen der Zeit t1 und der Zeit t2 geschätzt. Indem die Zeitspanne „A“ von der Zeitspanne „B1“ subtrahiert wird, wird die (n-1)-te Ventilschließzeitdifferenz „EOIdif(n-1)“ berechnet. Wenn die (n-1)-te Ventilschließzeitdifferenz „EOIdif(n-1) weniger als einen spezifizierten Wert beträgt, ist die n-te Ladeenergie-Menge des piezoelektrischen Aktuators 21 um die Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr(n)“ größer eingerichtet als die (n-1)-te Ladeenergie-Menge.
Nachfolgend wird als nächstes unter Bezugnahme auf durchgehende Linien in 4 ein Betrieb der n-ten Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 beschrieben werden. Wenn ein Antriebssignal zu einer Zeit t1 ANgeschaltet wird, wird der Steuerablauf gestartet, der in 3 gezeigt wird, sodass das n-te elektrische Laden des piezoelektrischen Aktuators 21 gestartet wird. Die derzeitige endgültige Ladeenergie-Menge „Efin(n)“ des piezoelektrischen Aktuators 21 ist derart eingerichtet, dass diese um die Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr(n)“ größer ist als die vorherige endgültige Ladeenergie-Menge „Efin(n-1)“. Wenn die Ladeenergie-Menge des piezoelektrischen Aktuators 21 die endgültige Ladeenergie-Menge „Efin(n)“ erreicht, wird bestimmt, dass das elektrische Laden des piezoelektrischen Aktuators 21 abgeschlossen worden ist, sodass der Ladeenergie-Steuerabschnitt 202 die Ladeenergie-Menge des piezoelektrischen Aktuators 21 bei einem konstanten Wert hält. Wenn der piezoelektrische Aktuator 21 elektrisch geladen wird und der hydraulische Druck in der öldichten Kammer 223 ansteigt, wird die erste Kontaktoberfläche 30a des Steuerventils 30 mit dem ersten Platzabschnitt 15a in Kontakt gebracht. Wenn die Ladeenergie-Menge des piezoelektrischen Aktuators 21 die endgültige Ladeenergie-Menge „Efin(n)“ erreicht, trennt das Steuerventil 30 die Steuerventilkammer 15 von dem Hochdruckdurchlass 11.
Die n-te Ladeenergie-Menge ist um die Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr(n)“ größer als die (n-1)-te Ladeenergie-Menge. Somit wird die Vorspannkraft, die auf das Steuerventil 30 angewendet wird, aufgrund einer Kraftstoffleckage aus der öldichten Kammer 223 reduziert und das Steuerventil 30 kann eine Trennung der Steuerventilkammer 15 von dem Hochdruckdurchlass 11 beibehalten, während das Antriebssignal AN ist und der piezoelektrische Aktuator 21 elektrisch geladen wird. Der Einspritzanschluss 50 kann bis zu der Zeit t3 geöffnet erhalten werden, zu welcher das Antriebssignal AUSgeschaltet wird. Dann ist der Einspritzanschluss 50 zu einer Zeit t4 geschlossen.
Wenn der piezoelektrische Aktuator 21 den Einspritzanschluss 50 durch die Düsennadel 40 schließt, werden die Zeitspanne „A“ zwischen der Zeit t1 und der Zeit t3 sowie eine Zeitspanne „B2“ zwischen der Zeit t1 und der Zeit t4 geschätzt. Indem die Zeitspanne „A“ von der Zeitspanne „B2“ subtrahiert wird, wird die n-te Ventilschließzeitdifferenz „EOIdif(n)“ berechnet. Wenn die n-te Ventilschließzeitdifferenz EOIdif(n) nicht weniger als einen spezifizierten Wert beträgt, wird bestimmt, dass der Ist-Ventilschließzeitpunkt nicht über einen Fehlerwert hinaus von einem Soll-Ventilschließzeitpunkt abweicht. Das heißt, dass der Ist-Ventilschließzeitpunkt nahe dem Soll-Ventilschließzeitpunkt liegen kann, indem die Ladeenergie-Menge um die Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr(n)“ korrigiert wird. Daher wird die Ladeenergie-Korrekturmenge Ecorr(n+1) als die Ladeenergie-Korrekturmenge Ecorr(n) berechnet.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Ventilschließzeitpunkt, zu welchem der Einspritzanschluss tatsächlich geschlossen ist, mit dem Soll-Ventilschließzeitpunkt verglichen. In einem Fall, bei welchem sich die Kennlinie von zumindest einem ausgewählt aus dem piezoelektrischen Aktuator 21 und/oder dem Verschiebungsvergrößerungsmechanismus 22 verschlechtert, wird die Ventilschließkraft, die auf das Steuerventil 30 angewendet wird, verringert, selbst wenn der piezoelektrische Aktuator 21 nicht elektrisch entladen wird. Das Steuerventil 30 kann einen Kontakt der ersten Kontaktoberfläche 30a mit dem ersten Platzabschnitt 15a nicht beibehalten, selbst wenn der piezoelektrische Aktuator 21 nicht entladen wird. Es ist wahrscheinlich, dass die Düsennadel 40 den Einspritzanschluss 50 schließt. In einem derartigen Fall ist der erfasste Ventilschließzeitpunkt früher als der Soll-Ventilschließzeitpunkt bzw. liegt vor diesem. Das heißt, dass es in einem Fall, bei welchem der erfasste Ventilschließzeitpunkt früher ist als der Soll-Ventilschließzeitpunkt, möglich ist, eine Verschlechterung der Kennlinie von zumindest einem ausgewählt aus dem piezoelektrischen Aktuator 21 und dem Verschiebungsvergrößerungsmechanismus 22 zu erfassen.
Angesichts des vorstehenden wird die Ladeenergie-Menge gemäß dem erfassten Ventilschließzeitpunkt korrigiert. Genauer gesagt korrigiert der Korrekturabschnitt 205 die Ladeenergie-Menge, sodass der Ventilschließzeitpunkt variiert. Genauer gesagt wird die nächste Ladeenergie-Menge des piezoelektrischen Aktuators 21 in einem Fall, bei welchem der erfasste Ventilschließzeitpunkt früher ist als der Soll-Ventilschließzeitpunkt, weiter erhöht als die derzeitige Ladeenergie-Menge.
Dadurch wird die Vorspannkraft erhöht, die auf das Steuerventil 30 angewendet wird, sodass der Kontakt zwischen dem ersten Platzabschnitt 15a und der ersten Kontaktoberfläche 30a beibehalten werden kann. Der Schließzeitpunkt des Einspritzanschlusses 50 kann nahe an dem Soll-Schließzeitpunkt liegen. Das heißt, selbst falls die Kennlinie des piezoelektrischen Aktuators 21 oder des Verschiebungsvergrößerungsmechanismus 22 sich verschlechtern, kann eingeschränkt werden, dass der Einspritzanschluss 50 früher geschlossen wird als zu dem Soll-Zeitpunkt.
Überdies lädt der Ladeenergie-Steuerabschnitt 202 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den piezoelektrischen Aktuator 21 während eines spezifizierten Zeitraums mit einer vorgegebenen Lade-Geschwindigkeit. Genauer gesagt lädt der Ladeenergie-Steuerabschnitt 202 den piezoelektrischen Aktuator 21 mit einer vorgegebenen Lade-Geschwindigkeit ab einem Lade-Startzeitpunkt des piezoelektrischen Aktuators 21 bis die Ladeenergie den Wert erreicht, welcher notwendig ist, damit der piezoelektrische Aktuator 21 einen Kontakt zwischen dem ersten Platzabschnitt 15a und der ersten Kontaktoberfläche 30a erhält. Mit anderen Worten wird der piezoelektrische Aktuator 21 ungeachtet der Ladeenergie-Menge, welche durch den Korrekturabschnitt 205 korrigiert wird, mit einer vorgegebenen Lade-Geschwindigkeit elektrisch geladen.
Dabei kann eine Zeitspanne von einer Zeit, zu welcher das elektrische Laden des piezoelektrischen Aktuators 21 gestartet wird, bis zu einer Zeit, zu welcher die Ladeenergie-Menge des piezoelektrischen Aktuators 21 ausreichend wird, um einen Kontakt zwischen der ersten Kontaktoberfläche 30a und dem ersten Platzabschnitt 15a zu erhalten, konstant hergestellt werden. Das heißt, dass eine Fluktuation bzw. Schwankung einer Zeitspanne ab einem Start des elektrischen Ladens bis die Düsennadel 40 anfängt, zu gleiten, eingeschränkt werden kann. Daher kann eine Genauigkeit des Ventilschließzeitpunkts der Kraftstoffeinspritzvorrichtung verbessert werden, sodass die Genauigkeit des Ventilöffnungszeitraums, eines Kraftstoffeinspritzzeitraums und einer Kraftstoffeinspritzmenge verbessert werden können.
Falls die Entladungs-Geschwindigkeit des piezoelektrischen Aktuators 21 festgelegt ist, ohne eine Variation der Ladeenergie-Menge zu berücksichtigen, welche durch den Ladeenergie-Einstellabschnitt 201 eingerichtet wird, wird eine Zeitspanne, die zum Entladen notwendig ist, gemäß einer erhöhten Antriebsenergie verlängert. Der Ventilschließzeitpunkt wird relativ zu dem Soll-Ventilschließzeitpunkt verzögert. Allerdings stellt der Entladungs-Steuerabschnitt 204 die Entlade-Geschwindigkeit gemäß der vorliegenden Ausführungsform höher her, je größer die Ladeenergie-Menge ist, die durch den Ladeenergie-Einstellabschnitt 201 eingerichtet wird. Dabei kann eingeschränkt werden, dass der Entladungs-Zeitraum verlängert wird, selbst falls die Ladeenergie-Menge des piezoelektrischen Aktuators 21 variiert. Somit kann eingeschränkt werden, dass der Ventilschließzeitpunkt relativ zu dem Soll-Ventilschließzeitpunkt verzögert wird.
Außerdem wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die grundlegende Ladeenergie-Menge „Etrg“ auf Grundlage des Kraftstoffdrucks berechnet, wobei eine Ladeenergie-Menge berechnet werden kann, die notwendig ist, damit der piezoelektrische Aktuator 21 das Steuerventil 30 bewegt, um so den ersten Durchlass 17 zu schließen. Damit die erste Kontaktoberfläche 30a an den ersten Platzabschnitt 15a angrenzt und die Steuerventilkammer 15 fluidmäßig von dem ersten Durchlass 17 getrennt ist, ist es notwendig, dass der Ventilkolben 222 das Steuerventil 30 mit einer größeren Vorspannkraft drückt als einer Vorspannkraft, mit welcher der Hochdruckkraftstoff in dem ersten Durchlass 17 das Steuerventil 30 vorspannt. Indem die grundlegende Ladeenergie-Menge „Etrg“ auf Grundlage des Kraftstoffdrucks berechnet wird, kann eine Ladeenergie-Menge, die notwendig ist, damit der piezoelektrische Aktuator 21 das Steuerventil 30 bewegt, um so den ersten Durchlass 17 zu schließen, mit hoher Genauigkeit berechnet werden.
Überdies wird die endgültige Ladeenergie-Menge „Efin“ als der Ladeenergie-Schwellenwert „Egrd“ eingerichtet, wenn die endgültige Ladeenergie-Menge „Efin“ nicht weniger als den Ladeenergie-Schwellenwert „Egrd“ beträgt. Somit wird die Ladeenergie-Menge des piezoelektrischen Aktuators 21 nicht geringer als der Ladeenergie-Schwellenwert „Egrd“, wobei eingeschränkt werden kann, dass sich der piezoelektrische Aktuator 21 verschlechtert.
Zweite Ausführungsform
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 5 eine zweite Ausführungsform beschrieben werden. S201 bis S210 in 5 sind die gleichen wie S201 bis S210 in 3. Wenn die Antwort in S210 JA ist, dann schreitet das Verfahren zu S211A fort. In S211A wird die Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“ auf Grundlage der Ventilschließzeitdifferenz „EOIdif“ berechnet. Die Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“ wird in Hinblick auf eine Speicherabbildung berechnet, welche im Voraus durch Versuche erhalten wird, um in einem Speicher gespeichert zu werden.
Bei der vorstehenden ersten Ausführungsform ist die Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“ ungeachtet des Wertes der Ventilschließzeitdifferenz „EOIdif‟ konstant. Bei der zweiten Ausführungsform variiert die Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“ gemäß dem Wert der Ventilschließzeitdifferenz „EOIdif‟. Somit wird die nächste Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“ gemäß der derzeitigen Ventilschließzeitdifferenz „EOIdif‟ berechnet. Mit anderen Worten stellt der Korrekturabschnitt 205 die Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“ größer her, je kürzer die Zeit zwischen dem Entlade-Startzeitpunkt bis zu dem Ventilschließzeitpunkt ist. Das heißt, dass der Korrekturabschnitt 205 die nächste Ladeenergie-Menge mehr erhöht, die durch den Ladeenergie-Einstellabschnitt 201 eingerichtet wird, je früher als ein Soll-Ventilschließzeitpunkt der Ventilschließzeitpunkt ist, der durch den Ventilschließzeitpunkt-Erfassungsabschnitt 203 erfasst wird.
Je kleiner die derzeitige Ventilschließzeitdifferenz „EOIdif‟ ist, desto größer wird die nächste Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“. Somit ist es möglich, die Ventilschließzeitdifferenz „EOIdif‟ nahe an einem geeigneten Wert herzustellen, indem einmal korrigiert wird.
Dritte Ausführungsform
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 6 und 7 eine dritte Ausführungsform beschrieben werden. In S203B erhält der Ventilschließzeitpunkt-Erfassungsabschnitt 203 eine Kraftstofftemperatur „T“. Ein (nicht näher dargestellter) Temperatursensor, der die Kraftstofftemperatur „T“ erfasst, ist in dem Hochdruckkraftstoffdurchlass 6 angeordnet. In S204 wird die grundlegende Ladeenergie-Menge „Etrg“ berechnet.
In S204B wird in Hinblick auf eine Ladeenergie-Korrekturspeicherabbildung, die in 7 gezeigt wird, die Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“ berechnet. Die Ladeenergie-Korrekturspeicherabbildung zeigt die Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“, welche durch die Kraftstofftemperatur „T“ und den Hochdruckdurchlassdruck „P“ definiert ist. Je höher die Kraftstofftemperatur „T“ und der Hochdruckdurchlassdruck „P“ sind, desto größer wird die Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“ eingestellt. In S204B wird auf Grundlage des derzeit erhaltenen Hochdruckdurchlassdrucks „P“ und der Kraftstofftemperatur „T“ die derzeitige Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“ berechnet.
In S212B wird bestimmt, ob die nächste Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“ weniger beträgt als einen vorgegebenen Ladeenergie-Korrekturschwellenwert „Egrd2“. Wenn die Antwort in S212B NEIN ist, dann schreitet das Verfahren zu S213B fort, in welchem die nächste Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“ zu dem Ladeenergie-Korrektur-Schwellenwert „Egrd2“ verändert wird. Anschließend schreitet das Verfahren zu S214B fort. Wenn die Antwort in S212B JA ist, dann schreitet das Verfahren dagegen zu S214B fort. In S214B wird in der Ladeenergie-Korrekturspeicherabbildung die Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“ überschrieben.
Wie vorstehend beschrieben wird gemäß der dritten Ausführungsform in der Ladeenergie-Korrekturspeicherabbildung die Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“ zur Speicherung überschrieben. Das heißt, dass bei dem Steuerablauf, der in 6 gezeigt wird, ein Lernen der Ladeenergie-Korrekturspeicherabbildung durchgeführt wird. Eine geeignete Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“ kann auf Grundlage des Hochdruckdurchlassdrucks „P“ und der Kraftstofftemperatur „T“, die jeweils in S203 und S203B erhalten werden, berechnet werden.
Je höher die Kraftstofftemperatur wird, desto niedriger wird eine Kraftstoffviskosität. Somit variiert eine Wahrscheinlichkeit einer Kraftstoffleckage aus der öldichten Kammer 223 gemäß der Kraftstofftemperatur. Genauer gesagt leckt der Kraftstoff in einfacherer Weise durch einen Zwischenraum zwischen dem Gleitabschnitt 23 und dem Pufferzylinder 224 aus, je höher die Kraftstofftemperatur in der öldichten Kammer 223 ist. Gemäß der dritten Ausführungsform wird die Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“ in einem Fall, bei welchem die Kraftstofftemperatur „T“ in der öldichten Kammer 223 hoch ist, durch den Ladeenergie-Einstellabschnitt 201 erhöht. Somit ist ein Verschiebungsbetrag des piezoelektrischen Aktuators 21 erhöht. Selbst falls der Kraftstoff durch den Zwischenraum zwischen dem Gleitabschnitt 23 und dem Pufferzylinder 224 ausleckt, kann der hydraulische Druck in der öldichten Kammer 223 beibehalten werden, sodass die Düsennadel 40 den Einspritzanschluss 50 öffnet.
Überdies wird gemäß der dritten Ausführungsform auf Grundlage des erfassten Hochdruckdurchlassdrucks „P“ die Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“ berechnet. Je höher der Hochdruckdurchlassdruck „P“ ist, desto höher wird der Kraftstoffdruck in dem ersten Durchlass 17. Das Steuerventil 30 benötigt eine größere hydraulische Kraft, um den ersten Durchlass 17 zu schließen, je höher der Hochdruckdurchlassdruck „P“ ist. Gemäß den Kraftstoffleckagen durch den Zwischenraum aus der öldichten Kammer 223 wird die hydraulische Kraft, die auf das Steuerventil 30 angewendet wird, allmählich verringert. Falls die hydraulische Kraft, die auf das Steuerventil 30 angewendet wird, festgelegt wird, ohne den Kraftstoffdruck in dem Hochdruckdurchlass 11 zu berücksichtigen, ist es wahrscheinlich, dass die hydraulische Kraft, die auf das Steuerventil 30 angewendet wird, niedriger wird als der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckdurchlass 11. Das heißt, dass es wahrscheinlich ist, dass die hydraulische Kraft, durch welche das Steuerventil 30 den ersten Durchlass 17 schließt, niedriger wird als die hydraulische Kraft, durch welche der Kraftstoff in dem Hochdruckdurchlass 11 das Steuerventil 30 drückt. Es ist wahrscheinlich, dass das Steuerventil 30 den ersten Durchlass 17 nicht schließen kann. Folglich kann die Düsennadel 40 den Einspritzanschluss 50 schließen, selbst wenn der piezoelektrische Aktuator 21 nicht entladen wird.
Gemäß der dritten Ausführungsform wird die nächste Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“ gemäß dem Kraftstoffdruck erhöht, welcher dem Hochdruckdurchlass 11 zugeführt wird, insbesondere gemäß dem Hochdruckdurchlassdruck „P“. Somit ist ein Verschiebungsbetrag des piezoelektrischen Aktuators 21 erhöht. Dabei kann der hydraulische Druck in der öldichten Kammer 223 beibehalten werden, sodass die Düsennadel 40 den Einspritzanschluss 50 öffnet, selbst falls der Kraftstoff durch einen Zwischenraum zwischen dem Gleitabschnitt 23 und dem Pufferzylinder 224 ausleckt.
Andere Ausführungsform
Zwar wurde die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die dazugehörigen Ausführungsformen beschrieben, allerdings darf dies nicht dahingehend ausgelegt werden, dass die Offenbarung sich auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt. Die vorliegende Offenbarung soll vielmehr auch verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken. Überdies können die Konfigurationen jeder Ausführungsform miteinander kombiniert werden, selbst falls dies nicht explizit beschrieben wird.
Bei den vorstehenden Ausführungsformen wird der Ventilschließzeitpunkt durch den Hubsensor 112 erfasst. Allerdings kann der Ventilschließzeitpunkt auf Grundlage eines Kraftstoffdruckkurvenverlaufs erfasst werden, der eine Kraftstoffdruckvariation darstellt. Zwischen der Common-Rail 3 und dem Einspritzanschluss 50 ist ein Sensor angeordnet, der den Kraftstoffdruck erfasst.
Ein zulässiger Fehlerwert der Ventilschließzeitdifferenz „EOIdif‟ variiert gemäß dem Kraftstoffdruck.
Der Steuerablauf wird wiederholt durchgeführt, wenn eine Antriebsanforderung für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 erzeugt wird, während die Maschine 2 läuft. Wenn die nächste Antriebsanforderung erzeugt wird, wird die berechnete Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“ wiedergegeben. Alternativ kann die berechnete Ladeenergie-Korrekturmenge „Ecorr“ wiedergegeben werden, wenn die Ventilschließzeitdifferenz „EOIdif“ bei dem Steuerablauf drei aufeinanderfolgende Male kleiner wird als ein spezifizierter Wert.
Ein Teil oder alle Funktionen der Steuereinheit 200 können durch zumindest einen IC durchgeführt werden.

Claims

Kraftstoffeinspritz-Controller, der auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung angewendet wird, aufweisend: ein Ventilbauteil (40), das konfiguriert ist, einen Einspritzanschluss (50) zu öffnen und zu schließen, durch welchen ein Kraftstoff in einem Hochdruckdurchlass (11) eingespritzt wird; ein Steuerventil (30), das konfiguriert ist, einen Zufuhranschluss (15a) zu öffnen und zu schließen, durch welchen einer Drucksteuerkammer (12), die mit dem Kraftstoff gefüllt ist, der Kraftstoff zugeführt wird, um einen hydraulischen Druck auf das Ventilbauteil anzuwenden; wobei das Steuerventil konfiguriert ist, den Zufuhranschluss zu öffnen, um einen Kraftstoffdruck in der Drucksteuerkammer zu erhöhen, sodass das Ventilbauteil den Einspritzanschluss öffnet, und den Zufuhranschluss zu schließen, um den Kraftstoffdruck in der Drucksteuerkammer zu senken, sodass das Ventilbauteil den Einspritzanschluss schließt; einen piezoelektrischen Aktuator (21), der konfiguriert ist, sich auszudehnen, wenn dieser elektrisch geladen wird, und sich zu verkürzen, wenn dieser elektrisch entladen wird; einen ersten Gleitabschnitt (221), der konfiguriert ist, bei einer Ausdehnung des piezoelektrischen Aktuators zu gleiten; eine öldichte Kammer (223), die konfiguriert ist, eine Gleitmenge des ersten Gleitabschnitts in eine hydraulische Druckvariation umzuwandeln; einen zweiten Gleitabschnitt (222), der konfiguriert ist, bei der hydraulischen Druckvariation zu gleiten; und einen Übertragungsmechanismus (22), der konfiguriert ist, eine Verschiebung des piezoelektrischen Aktuators an das Steuerventil zu übertragen, wobei der Kraftstoffeinspritz-Controller konfiguriert ist, ein elektrisches Laden und ein elektrisches Entladen des piezoelektrischen Aktuators so zu steuern, dass das Steuerventil den Zufuhranschluss öffnet und schließt, wobei der Kraftstoffeinspritz-Controller aufweist: einen Ladeenergie-Einstellabschnitt (201), der konfiguriert ist, eine Ladeenergie-Menge des piezoelektrischen Aktuators auf Grundlage eines Wertes, welcher eine Korrelation mit einem Kraftstoffdruck in dem Hochdruckdurchlass aufweist, einzustellen; einen Ladeenergie-Steuerabschnitt (202), der konfiguriert ist, die Ladeenergie-Menge des piezoelektrischen Aktuators bis zu einem Wert, den der Ladeenergie-Einstellabschnitt einstellt, zu erhöhen; einen Ventilschließzeitpunkt-Erfassungsabschnitt (203), der konfiguriert ist, eine physikalischen Größe, welche mit einem Ventilschließzeitpunkt korreliert, zu welchem das Ventilbauteil den Einspritzanschluss schließt, zu erfassen; und einen Korrekturabschnitt (205), der konfiguriert ist, die Ladeenergie-Menge, welche auf Grundlage eines Werts eingestellt wird, der mit dem Kraftstoffdruck korreliert, gemäß der physikalischen Größe, die durch den Ventilschließzeitpunkt-Erfassungsabschnitt erfasst wird, zu korrigieren; und einen Entladungs-Steuerabschnitt (204), der konfiguriert ist, eine Entladungs-Geschwindigkeit des piezoelektrischen Aktuators mehr zu erhöhen, je größer die Ladeenergie-Menge ist, nachdem diese durch den Korrekturabschnitt korrigiert wurde.
Kraftstoffeinspritz-Controller gemäß Anspruch 1, wobei der Korrekturabschnitt (205) die Ladeenergie-Menge derart korrigiert, dass der Ventilschließzeitpunkt variiert.
Kraftstoffeinspritz-Controller gemäß Anspruch 2, wobei der Korrekturabschnitt (205) eine nächste Ladeenergie-Menge des piezoelektrischen Aktuators in einem Fall, bei welchem der Ventilschließzeitpunkt, der durch den Ventilschließzeitpunkt-Erfassungsabschnitt erfasst wird, früher ist als ein Soll-Ventilschließzeitpunkt, mehr erhöht als eine derzeitige Ladeenergie-Menge des piezoelektrischen Aktuators.
Kraftstoffeinspritz-Controller gemäß Anspruch 3, wobei der Korrekturabschnitt (205) die nächste Ladeenergie-Menge, die der Ladeenergie-Einstellabschnitt (201) einstellt, mehr erhöht, je früher als ein Soll-Ventilschließzeitpunkt der Ventilschließzeitpunkt ist, der durch den Ventilschließzeitpunkt-Erfassungsabschnitt (203) erfasst wird.
Kraftstoffeinspritz-Controller gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Ladeenergie-Steuerabschnitt (202) den piezoelektrischen Aktuator während eines Zeitraums von einem Start eines elektrischen Ladens des piezoelektrischen Aktuators bis die Ladeenergie-Menge einen Wert erreicht, welcher notwendig ist, um den piezoelektrischen Aktuator zu verschieben, sodass das Steuerventil den Zufuhranschluss schließt, ungeachtet der Ladeenergie-Menge, welche durch den Korrekturabschnitt korrigiert worden ist, mit einer vorgegebenen Lade-Geschwindigkeit elektrisch lädt.
Kraftstoffeinspritz-Controller gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Korrekturabschnitt (205) eine nächste Ladeenergie-Menge, die durch den Ladeenergie-Einstellabschnitt (201) eingestellt wird, mehr erhöht, je höher eine Kraftstofftemperatur in der öldichten Kammer ist.
Kraftstoffeinspritz-Controller gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Korrekturabschnitt (205) eine nächste Ladeenergie-Menge, die durch den Ladeenergie-Einstellabschnitt (201) eingestellt wird, mehr erhöht, je höher ein Kraftstoffdruck in dem Hochdruckdurchlass ist.
Kraftstoffeinspritz-Controller gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Korrekturabschnitt (205) die Ladeenergie-Menge korrigiert, indem dieser auf Grundlage eines Ventilschließzeitpunkts, der durch den Ventilschließzeitpunkt-Erfassungsabschnitt erfasst wird, eine Kennlinie der Ladeenergie-Menge lernt.
Kraftstoffeinspritz-Controller gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei bei jedem Zylinder einer Mehrzylindermaschine mit interner Verbrennung die Kraftstoffeinspritzvorrichtung vorgesehen ist.
Kraftstoffeinspritz-Controller gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Korrekturabschnitt (205) die Ladeenergie-Menge korrigiert, welche auf Grundlage des Werts, der die Korrelation mit dem Kraftstoffdruck aufweist, eingestellt wird, um die Ladeenergie-Menge gemäß der physikalischen Größe zu erhöhen, wenn der Ventilschließzeitpunkt, welcher mit der physikalischen Größe korrespondiert und der vom Ventilschließzeitpunkt-Erfassungsabschnitt (203) erfasst wird, vor der elektrischen Entladung liegt.