DE102018104419A1

DE102018104419A1 - Kraftstoffeinspritzsteuerung

Info

Publication number: DE102018104419A1
Application number: DE102018104419.4A
Authority: DE
Inventors: Munehisa Horibe; Daiji Ueda
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-03-16
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2018-09-20
Also published as: JP6772913B2; JP2018155146A

Abstract

Wenn eine erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge weniger als eine Kraftstoffeinspritzmenge „Qb“, die einer minimalen Einspritzbefehlsdauer entspricht, ist, wird eine Eingangsenergiesteuerung durchgeführt, sodass die Kraftstoffeinspritzmenge gemäß einer elektrischen Eingangsenergie, mit der ein piezoelektrisches Element (57) versorgt wird, gesteuert wird. Bei der Eingangsenergiesteuerung wird die Einspritzbefehlsdauer auf die minimale Einspritzbefehlsdauer eingestellt, und die elektrische Gesamtenergie, mit der das piezoelektrische Element (57) versorgt wird, wird auf die elektrische Energie eingestellt, die erforderlich ist, um die Einspritzmenge „Qb“ zu erhalten.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzsteuerung, die eine Kraftstoffmenge, die mittels eines Piezoinjektors in eine Maschine eingespritzt wird, steuert.
Die JP 2016-84748A zeigt eine Kraftstoffeinspritzsteuerung, die eine Kraftstoffmenge, die mittels eines Piezoinjektors in eine Maschine eingespritzt wird, steuert. Ein geschichtetes piezoelektrisches Element des Piezoinjektors wird gemäß einem Ladungssteuermuster, das ein erstes Ladungssteuermuster für eine Hauptkraftstoffeinspritzung und ein zweites Ladungssteuermuster für eine kleine Kraftstoffeinspritzung anders als die Hauptkraftstoffeinspritzung aufweist, elektrisch geladen.
Eine Anstiegsrate einer Ladungsspannung des geschichteten piezoelektrischen Elements in einer ersten Hälfte des zweiten Ladungssteuermusters ist niedriger als dieselbe in dem ersten Ladungssteuermuster. Die Anstiegsrate der Ladungsspannung des geschichteten piezoelektrischen Elements in einer letzten Hälfte des zweiten Ladungssteuermusters ist höher als dieselbe in dem ersten Ladungssteuermuster. Ladungsabschlusszeitpunkte der ersten Ladungssteuerung und der zweiten Ladungssteuerung werden dadurch konstant gemacht. Die Ladungsspannung bei der zweiten Ladungssteuerung erreicht später als die erste Ladungssteuerung einen Ventilöffnungswert. Eine tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge kann somit bei einer kleinen Kraftstoffeinspritzung selbst dann verringert werden, wenn ein Befehlswert einer Kraftstoffeinspritzdauer nicht weniger als eine Ladungsdauer des geschichteten piezoelektrischen Elements gemacht werden kann.
Bei der Kraftstoffeinspritzsteuerung, die in der JP 2016-84748A gezeigt ist, wird, nachdem ein Einspritzstartzeitpunkt und eine Einspritzdauer für jede Teileinspritzung berechnet wurden, die erste Ladungssteuerung für eine Hauptkraftstoffeinspritzung durchgeführt, und die zweite Ladungssteuerung wird für eine kleine Kraftstoffeinspritzung (eine Voreinspritzung, eine Piloteinspritzung, eine Nacheinspritzung, eine nachfolgende Einspritzung (englisch: post injection)) durchgeführt, um das geschichtete piezoelektrische Element zu laden. Die Kraftstoffeinspritzmenge wird basierend auf der Kraftstoffeinspritzdauer gesteuert.
Um eine Kraftstoffwirtschaftlichkeit und eine Abgasreinigungskapazität zu verbessern, gibt es eine Tendenz dazu, den Kraftstoffeinspritzdruck, mit dem durch den Piezoinjektor eingespritzt wird, zu erhöhen. Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf der Kraftstoffeinspritzdauer gesteuert wird, ist es notwendig, die Einspritzdauer für die kleine Kraftstoffeinspritzung mehr zu verkürzen. Die Einspritzbefehlsdauer zum Steuern der Einspritzdauer ist jedoch durch eine Rechenkapazität der Kraftstoffeinspritzsteuerung beschränkt. Es gibt eine Grenze beim Verkürzen der Kraftstoffeinspritzdauer.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, eine Kraftstoffeinspritzsteuerung zu schaffen, die fähig ist, eine Kraftstoffeinspritzung mit einer kleinen Einspritzmenge mit einer hohen Genauigkeit selbst dann durchzuführen, wenn sich der Kraftstoffdruck erhöht.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung steuert eine Kraftstoffeinspritzsteuerung eine Kraftstoffeinspritzmenge, die in eine Maschine durch eine Verwendung eines Piezoinjektors einzuspritzen ist, der ein piezoelektrisches Element hat, das sich dehnt, um ein Düsenventil zu öffnen, wenn eine elektrische Energie geladen wird, und das sich zusammenzieht, um das Düsenventil zu schießen, wenn die elektrische Energie entladen wird. Die Kraftstoffeinspritzsteuerung weist einen eine Einspritzmenge berechnenden Abschnitt, der basierend auf einem Antriebszustand der Maschine eine Zielkraftstoffeinspritzmenge berechnet, und einen eine Gesamtenergie berechnenden Abschnitt auf, der eine elektrische Gesamtenergie, die der Zielkraftstoffeinspritzmenge entspricht, berechnet. Die elektrische Gesamtenergie ist weniger als eine elektrische Bezugsgesamtenergie, mit der das piezoelektrische Element zum Einspritzen einer Bezugskraftstoffeinspritzmenge versorgt wird. Die Kraftstoffeinspritzsteuerung weist ferner einen eine Eingangsenergie steuernden Abschnitt auf, der eine elektrische Energie, mit der das piezoelektrische Element versorgt wird, steuert, sodass das piezoelektrische Element mit der elektrischen Gesamtenergie, die durch den eine Gesamtenergie berechnenden Abschnitt berechnet wird, versorgt wird.
Ein Dehnungsausmaß des piezoelektrischen Elements besitzt eine Korrelation mit der elektrischen Gesamteingangsenergie, mit der dasselbe versorgt wird. Im Hinblick auf die Korrelation steuert die Kraftstoffeinspritzsteuerung eine kleine Kraftstoffeinspritzung. Wenn die Zielkraftstoffeinspritzmenge weniger als die Bezugskraftstoffeinspritzmenge ist, berechnet der eine Gesamtenergie berechnende Abschnitt eine elektrische Gesamtenergie, die der Zielkraftstoffeinspritzmenge entspricht, die weniger als die elektrische Bezugsgesamtenergie zum Einspritzen der Bezugskraftstoffeinspritzmenge ist. Das piezoelektrische Element wird mit der berechneten elektrischen Gesamtenergie versorgt, sodass eine Dehnungsmenge des piezoelektrischen Elements der Zielkraftstoffeinspritzmenge entspricht. Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann somit eine gewünschte kleine Kraftstoffeinspritzung genau durchgeführt werden, ohne durch eine minimale Einspritzbefehlsdauer beschränkt zu sein.

1 ist ein schematisches Diagramm, das eine ganze Konfiguration eines Kraftstoffeinspritzsteuersystems zeigt, auf das eine Kraftstoffeinspritzsteuerung angewendet ist.
2 ist eine Schnittansicht, die einen Piezoinjektor zeigt.
3 ist ein Schaltungsbild, das eine Ansteuerungsschaltung für einen Piezoinjektor und eine ECU, die die Ansteuerungsschaltung steuert, zeigt.
4 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitung zeigt, die eine Kraftstoffeinspritzsteuerung durchführt.
5 ist eine grafische Darstellung zum Erläutern einer Einspritzdauersteuerung, die durchgeführt wird, wenn eine Einspritzmenge größer als eine oder gleich einer Einspritzmenge „Qb“ ist, und einer Eingangsenergiesteuerung, die durchgeführt wird, wenn die Einspritzmenge weniger als die Einspritzmenge „Qb“ ist.
6 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitung der Eingangsenergiesteuerung zeigt.
7 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Kraftstoffeinspritzmenge, die weniger als „Qb“ ist, und einer elektrischen Gesamtenergie zeigt.
8 ist ein Zeitdiagramm, das eine Einspritzdauersteuerung zeigt, die durchgeführt wird, wenn eine erforderliche Einspritzmenge größer als eine oder gleich einer Einspritzmenge „Qb“ ist, die einer Befehlsdauer einer minimalen Einspritzung entspricht.
9 ist ein Zeitdiagramm, das eine Einspritzdauersteuerung zeigt, die durchgeführt wird, wenn eine erforderliche Einspritzmenge eine Einspritzmenge „Qb“ ist, die einer Befehlsdauer einer minimalen Einspritzung entspricht.
10 ist ein Zeitdiagramm, das eine Eingangsenergiesteuerung zeigt, die zum Einspritzen einer Kraftstoffeinspritzmenge durchgeführt wird, die weniger als eine Einspritzmenge „Qb“ ist, die einer Befehlsdauer einer minimalen Einspritzung entspricht.
11 ist eine grafische Darstellung, die eine Modifikation zeigt.

Bezug nehmend auf die Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritzsteuerung im Folgenden beschrieben werden. 1 ist ein schematisches Diagramm, das eine ganze Konfiguration eines Kraftstoffeinspritzsteuersystems zeigt, auf das eine Kraftstoffeinspritzsteuerung angewendet ist.
Wie in 1 gezeigt ist, pumpt eine Kraftstoffpumpe 21 einen Kraftstoff in einem Kraftstofftank 20 durch ein Kraftstofffilter (nicht gezeigt) nach oben. Die Kraftstoffpumpe 21 ist mit einem Kraftstoffmessventil versehen und entlädt den Kraftstoff, dessen Menge basierend auf einem Befehlssignal, das von einer Kraftstoffeinspritzsteuerung 1 übertragen wird, angepasst wird.
Der Kraftstoff, der von der Kraftstoffpumpe 21 entladen wird, wird zu einer gemeinsamen Druckleitung 22 druckgespeist. Die gemeinsame Druckleitung 22 sammelt den Hochdruckkraftstoff, der von der Kraftstoffpumpe 21 gespeist wird, an, und versorgt einen Piezoinjektor 24, der an jedem Zylinder einer Dieselmaschine 23 vorgesehen ist, durch einen Hochdruckkraftstoffkanal mit dem Hochdruckkraftstoff. Der Piezoinjektor 24 ist mit einem Niederdruckkraftstoffkanal (nicht gezeigt) fluidmäßig verbunden, der mit dem Kraftstofftank 20 kommuniziert. Ein Kraftstoff kann durch den Niederdruckkraftstoffkanal zu dem Kraftstofftank 20 rückgeführt werden.
Bezug nehmend auf 2 wird eine Konfiguration des Piezoinjektors 24 beschrieben werden. Wie in 2 gezeigt ist, hat der Piezoinjektor 24 einen Körper 30, der eine zylindrische Nadelkammer 31 definiert. Die Nadelkammer 31 hat einen Abschnitt eines großen Durchmessers und einen Abschnitt eines kleinen Durchmessers. Die Nadelkammer 31 bringt eine Düsennadel 32 unter, die sich in der axialen Richtung derselben bewegen kann. Die Nadelkammer 31 wird durch einen Versorgungskanal 33, den der Körper 30 definiert, mit einem Hochdruckkraftstoff versorgt.
Wenn die Düsennadel 32 auf einem Nadelauflager 34, das an einem Ende des Abschnitts eines kleinen Durchmessers der Nadelkammer 31 gebildet ist, auflagert, ist die Nadelkammer 31 von einer Verbrennungskammer der Dieselmaschine 23 fluidmäßig getrennt (Düsennadel-geschlossen-Zustand). Wenn sich die Düsennadel 32 von dem Nadelauflager 34 wegbewegt, wird die Nadelkammer 31 mit der Verbrennungskammer der Dieselmaschine 23 fluidmäßig verbunden, wodurch der Hochdruckkraftstoff durch eine Einspritzpforte 35 in die Verbrennungskammer eingespritzt wird (Düsennadelgeöffnet-Zustand).
Ein Düsenzylinder 36 ist an einer Rückfläche der Düsennadel 32 in der Nadelkammer 31 angeordnet. Der Düsenzylinder 36 definiert zusammen mit einer Rückendoberfläche der Düsennadel 32 und einer Innenoberfläche des Körpers 30 eine Steuerkammer 38. Eine Rückstellfeder 39 ist zwischen dem Düsenzylinder 36 und einem Flansch der Düsennadel 32 vorgesehen. Die Rückstellfeder 39 spannt die Düsennadel 32 vor, sodass die Düsennadel 32 auf dem Nadelauflager 34 auflagert.
Die Steuerkammer 38 bringt eine Steuerplatte 40 unter. Die Steuerplatte 40 hat ein Durchgangsloch 41, das einen Austritt in der Mitte derselben aufweist. Die Steuerkammer 38 kommuniziert durch einen kommunizierenden Kanal 45, der in dem Körper 30 gebildet ist, mit einer mittleren Ventilkammer 46. Wenn ein mittleres Ventil 47, das in der mittleren Ventilkammer 46 vorgesehen ist, geschlossen ist, wird der Hochdruckkraftstoff von der Nadelkammer 32 durch einen kommunizierenden Kanal 44, der einen Austritt aufweist, in die mittlere Ventilkammer 46 eingeleitet. Wenn somit das mittlere Ventil 47 geschlossen ist, wird der Hochdruckkraftstoff in der mittleren Ventilkammer 46 durch den kommunizierenden Kanal 45 ebenfalls in die Steuerkammer 38 eingeleitet, sodass die Steuerkammer 38 mit dem Hochdruckkraftstoff gefüllt wird. Der Hochdruckkraftstoff in der Steuerkammer 38 spannt die Düsennadel 32 hin zu dem Nadelauflager 34 vor.
Eine Steuerkammerfeder 42 ist zwischen der Rückendoberfläche der Düsennadel 32 und der Steuerplatte 40 in der Steuerkammer 38 vorgesehen. Die Steuerkammerfeder 42 spannt die Steuerplatte 40 in der Steuerkammer 38 aufwärts vor, sodass die Steuerplatte mit einer Innenoberfläche des Körpers 30 in Berührung gebracht wird. Wenn das mittlere Ventil 47 von einem Öffnungszustand zu einem Schließzustand geschaltet wird, spannt der Hochdruckkraftstoff, der durch den kommunizierenden Kanal 45 und den Versorgungskanal 43 an eine obere Oberfläche der Steuerplatte 40 angelegt ist, die Steuerplatte 40 abwärts vor, sodass sich die Steuerplatte 40 von der Innenoberfläche des Körpers 30 entfernt. Wenn dann der Hochdruckkraftstoff in einen Raum zwischen der Steuerplatte 40 und der Düsennadel 32 eingeleitet wird, und dann ein Druckunterschied zwischen einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche der Steuerplatte 40 klein wird, wird die Steuerplatte 40 durch eine Vorspannkraft der Steuerkammerfeder 42 mit der Innenoberfläche des Körpers 30 in Berührung gebracht.
Das mittlere Ventil 47, das in der mittleren Ventilkammer 46 angeordnet ist, nimmt von einer Feder 48 in einer Ventilschließrichtung eine Vorspannkraft auf. Wenn das mittlere Ventil 47 auf einem Ventilauflager 49, das an einer oberen Innenoberfläche der mittleren Ventilkammer 46 gebildet ist, auflagert, ist die mittlere Ventilkammer 46 von einem Entladungskanal 50, der mit einem Niederdruckkraftstoffkanal kommuniziert, fluidmäßig getrennt (geschlossener Zustand des mittleren Ventils).
Das mittlere Ventil 47 ist mit einem Druckstift eines Kolbens 51 eines kleinen Durchmessers, der in einem Kolbenzylinder 53 verschiebbar ist, in Berührung. Wenn das mittlere Ventil 47 durch den Druckstift des Kolbens 51 eines kleinen Durchmessers nach unten geschoben wird, entfernt sich das mittlere Ventil 47 von dem Ventilauflager 49, sodass eine Öffnung des kommunizierenden Kanals 44 in der mittleren Ventilkammer 46 geschlossen wird, und die mittlere Ventilkammer 46 kommuniziert mit dem Entladungskanal 50 (geöffneter Zustand des mittleren Ventils). Der Hochdruckkraftstoff in der mittleren Ventilkammer 46 fließt dadurch durch den Entladungskanal 50 in den Niederdruckkraftstoffkanal hinaus, sodass sich der Kraftstoffdruck in der mittleren Ventilkammer 46 verringert.
Der Kolben 51 eines kleinen Durchmessers nimmt eine Vorspannkraft von einer Feder 52 hin zu dem mittleren Ventil 47 auf. Ein äußerstes Ende des Druckstifts des Kolbens eines kleinen Durchmessers wird mit dem mittleren Ventil 47 in Berührung gebracht. Die Vorspannkraft der Feder 48 in der mittleren Ventilkammer 46 ist größer als dieselbe der Feder 52. Das mittlere Ventil 47 wird durch den Hochdruckkraftstoff in der mittleren Ventilkammer 46 solange geschlossen gehalten, wie der Kolben 51 eines kleinen Durchmessers nicht durch den Kolben 55 eines großen Durchmessers nach unten geschoben wird.
Eine obere Oberfläche des Kolbens 51 eines kleinen Durchmessers steht einer unteren Oberfläche des Kolbens 55 eines großen Durchmessers über eine öldichte Kammer 54 gegenüber. Eine obere Oberfläche des Kolbens 55 eines großen Durchmessers ist mit einem piezoelektrischen Element 57 verbunden. Der Kolben 55 eines großen Durchmessers nimmt außerdem eine Vorspannkraft von einer Feder 56 auf, um von dem Kolben 51 eines kleinen Durchmessers weg zu sein. Das piezoelektrische Element 57 ist an dem Körper 30 fixiert.
Das piezoelektrische Element 57 ist durch mehrere geschichtete Elemente konfiguriert. Das piezoelektrische Element 57 funktioniert als ein Aktuator, der sich gemäß einem umgekehrten piezoelektrischen Effekt dehnt und zusammenzieht. Das piezoelektrische Element 57 ist genauer gesagt eine kapazitive Last, die sich dehnt, indem dieselbe elektrisch geladen wird, und sich zusammenzieht, indem dieselbe elektrisch entladen wird.
Ein Betrieb des Piezoinjektors 24 wird im Folgenden beschrieben werden.
Wenn eine elektrische Energie in das piezoelektrische Element 57 eingegeben wird, dehnt sich das piezoelektrische Element 57, sodass sich der Kolben 55 eines großen Durchmessers hin zu dem Kolben 51 eines kleinen Durchmessers bewegt. Eine Bewegung des Kolbens 55 eines großen Durchmessers vergrößert sich, um durch die öldichte Kammer 54 zu dem Kolben 51 eines kleinen Durchmessers übertragen zu werden. Der Kolben 51 eines kleinen Durchmessers bewegt sich mehr hin zu dem mittleren Ventil 47 als der Kolben 55 eines großen Durchmessers. Das mittlere Ventil 47 wird dadurch nach unten geschoben, um von dem Ventilauflager 49 weg zu sein. Das mittlere Ventil 17 schließt den kommunizierenden Kanal 44 und lässt die mittlere Ventilkammer 46 mit dem Entladungskanal 50 kommunizieren. Der Hochdruckkraftstoff in der mittleren Ventilkammer 46 wird in den Niederdruckkraftstoffkanal entladen, wodurch sich der Kraftstoffdruck in der mittleren Ventilkammer 46 verringert. Während sich der Kraftstoffdruck in der mittleren Ventilkammer 46 verringert, fließt der Hochdruckkraftstoff in der Steuerkammer 38 durch das Durchgangsloch 41 und den kommunizierenden Kanal 45 in die mittlere Ventilkammer 46. Der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 38 fällt als ein Resultat, das heißt, der Gegendruck der Düsennadel 32 fällt, sodass sich die Düsennadel 32 hin zu der Steuerkammer 38 bewegt.
Wenn die elektrische Eingangsenergie von dem piezoelektrischen Element 57 entladen wird, zieht sich das piezoelektrische Element 57 zusammen, sodass sich der Kolben 55 eines großen Durchmessers und der Kolben 51 eines kleinen Durchmessers von der mittleren Ventilkammer 46 entfernen. Das mittlere Ventil 47 lagert dann durch die Vorspannkraft der Feder 48 auf dem Ventilauflager 49 auf. Die mittlere Ventilkammer 46 ist dadurch von dem Entladungskanal 50 (Niederdruckkraftstoffkanal) fluidmäßig getrennt, und der kommunizierende Kanal 44 ist zu der mittleren Ventilkammer 46 geöffnet. Der Hochdruckkraftstoff fließt durch den kommunizierenden Kanal 44 in die mittlere Ventilkammer 46, und der Kraftstoffdruck in der mittleren Ventilkammer 46 erhöht sich allmählich. Der Hochdruckkraftstoff, der in die mittlere Ventilkammer 46 eingeleitet wird, wird an die obere Oberfläche der Steuerplatte 40 angelegt. Der Hochdruckkraftstoff, mit dem von dem Versorgungskanal 43 versorgt wird, wird ferner ebenfalls an die obere Oberfläche der Steuerplatte 40 angelegt.
Der Hochdruckkraftstoff, der an die obere Oberfläche der Steuerplatte 40 angelegt ist, wird durch das Durchgangsloch 41, das einen Austritt aufweist, in die Steuerkammer 38 eingeleitet. Der Austritt erzeugt jedoch eine Zeitverzögerung, bis der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 38 gleich dem Kraftstoffdruck, der an die obere Oberfläche der Steuerplatte 40 angelegt ist, wird. Die Steuerplatte 40 bewegt sich daher aufgrund eines Druckunterschieds zwischen der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche der Steuerplatte 40 hin zu der Düsennadel 32. Ein Versatz der Steuerplatte 40 wird dann durch die Steuerkammerfeder 42 zu der Düsennadel 32 weitergegeben, sodass die Düsennadel 32 auf dem Nadelauflager 34 auflagert. Wenn der Druckunterschied zwischen der oberen und der unteren Oberfläche der Steuerplatte 40 klein wird, wird die Steuerplatte 40 durch die Vorspannkraft der Steuerkammerfeder 42 mit der Innenoberfläche des Körpers 30 in Berührung gebracht.
Das Kraftstoffeinspritzsteuersystem, das in 1 gezeigt ist, ist mit einem Beschleuniger- bzw. Gaspedalpositionssensor zum Erfassen einer Beschleuniger- bzw. Gaspedalposition, einem Geschwindigkeitssensor zum Erfassen einer Kurbelposition oder einer Drehgeschwindigkeit der Dieselmaschine 23, einem Kraftstoffdrucksensor zum Erfassen eines Kraftstoffdrucks in der gemeinsamen Druckleitung 22 und dergleichen versehen. Erfassungswerte dieser Sensoren werden zu der Kraftstoffeinspritzsteuerung 1 übertragen. Die Kraftstoffeinspritzsteuerung 1 steuert verschiedene Aktuatoren der Dieselmaschine 23, wie zum Beispiel den Piezoinjektor 24, die Kraftstoffpumpe 21 und dergleichen. Eine Prozedur zum Betreiben des Piezoinjektors 24 wird im Folgenden im Detail beschrieben werden.
Wie in 3 gezeigt ist, ist die Kraftstoffeinspritzsteuerung mit einer Ansteuerungsschaltung 10 und einer ECU 19 versehen. Die Ansteuerungsschaltung 10 lädt das piezoelektrische Element 57 des Piezoinjektors 24 und entlädt das piezoelektrische Element 57. Die ECU 19 steuert die Ansteuerungsschaltung 10. Die Ansteuerungsschaltung 10 führt die Ladungs-Entladungs-Verarbeitung für jedes piezoelektrische Element 57 durch.
Die Ansteuerungsschaltung 10 ist mit einem Gleichstrom- (DC-DC-) Wandler 12 versehen. Der Gleichstromwandler 12 verstärkt eine Batteriespannung (beispielsweise 12V) in eine Hochspannung (150 - 300 V) zum Laden des piezoelektrischen Elements 57. Die Spannung, die durch den Gleichstromwandler 12 verstärkt wird, wird an einen Kondensator 13 angelegt. Der Kondensator 13 wird bis hoch zu der Verstärkungsspannung geladen. Es ist vorzuziehen, dass der Kondensator 13 eine ausreichende Kapazität zum Laden des piezoelektrischen Elements 57 bei einer konstanten Spannung hat.
Ein Hochspannungsanschluss des Kondensators 13 ist durch einen Ladungsschalter 14 und eine Ladungs- und Entladungs-Spule 16 mit einem Hochspannungsanschluss des piezoelektrischen Elements 57 elektrisch in Reihe geschaltet. Eine Freilaufdiode 14a ist zu dem Ladungsschalter 14 parallelgeschaltet. Ein Niederspannungsanschluss des piezoelektrischen Elements 57 ist durch einen Widerstand 18 an Masse gelegt.
Eine Kontaktleitung 12b ist von einer Kontaktleitung 12a zwischen dem Ladungsschalter 14 und der Ladungs- und Entladungs-Spule abgeteilt. Die Kontaktleitung 12b ist durch einen Entladungsschalter 15 mit dem Massepotenzial verbunden. Eine Freilaufdiode 15a ist zu dem Entladungsschalter 15 parallelgeschaltet.
Wenn der Ladungsschalter 14 eingeschaltet wird, fließt ein elektrischer Strom von dem Kondensator 13 durch den Ladungsschalter 14 und die Ladungs- und Entladungs-Spule 16 in das piezoelektrische Element 57. Danach wird, wenn der Ladungsschalter 14 ausgeschaltet wird, eine induzierte elektromotorische Kraft, die in der Ladungs- und Entladungs-Spule 16 erzeugt wird, eine Vorwärtsvorspannung der Freilaufdiode 15a. Ein sich allmählich verringernder Strom fließt durch eine geschlossene Schaltung, die die Ladungs- und Entladungs-Spule 16, das piezoelektrische Element 57 und die Freilaufdiode 15a aufweist. Das heißt, durch Ein- und Ausschalten des Ladungsschalters 14 fließt ein Piezostrom durch das piezoelektrische Element 57 zum Laden des piezoelektrischen Elements 57, wie es in 8 gezeigt ist.
Wenn unterdessen der Entladungsschalter 15 eingeschaltet wird, fließt ein elektrischer Strom von dem piezoelektrischen Element 57 durch die Ladungs- und Entladungs-Spule 16 und den Entladungsschalter 15 zu Masse. Wenn danach der Entladungsschalter 15 ausgeschaltet wird, wird eine induzierte elektromotorische Kraft, die in der Ladungs- und Entladungs-Spule 16 erzeugt wird, eine Vorwärtsvorspannung der Freilaufdiode 14a. Ein sich allmählich verringernder Strom fließt durch eine geschlossene Schaltung, die das piezoelektrische Element 57, die Ladungs- und Entladungs-Spule 16, die Freilaufdiode 14a und den Kondensator 13 aufweist. Das heißt, durch Ein- und Ausschalten des Entladungsschalters 15 fließt ein Piezostrom durch das piezoelektrische Element 57 zum Entladen des piezoelektrischen Elements 57, wie es in 8 gezeigt ist.
Die ECU 19 hat einen Mikrocomputer, der mit einer CPU, einem ROM, einem RAM, einem Register, einem E/A-Tor und dergleichen versehen ist. Die CPU der ECU 19 erzeugt ein Steuersignal zum Ein- und Ausschalten des Ladungsschalters 14 und des Entladungsschalters 15 der Ansteuerungsschaltung 10 gemäß einem Steuerprogramm, das in dem ROM gespeichert ist.
Eine kleine Einspritzung, wie zum Beispiel eine Voreinspritzung, eine Piloteinspritzung, eine Nacheinspritzung und eine nachfolgende Einspritzung, wird allgemein zusätzlich zu einer Haupteinspritzung durchgeführt, um ein Maschinengeräusch und eine Maschinenvibration zu verringern und eine Abgasreinigungsleistungsfähigkeit einer Dieselmaschine zu verbessern. In einem Fall, in dem durch Steuern einer Kraftstoffeinspritzdauer eine kleine Einspritzung durchgeführt wird, ist es, wenn sich der Kraftstoffdruck in dem Piezoinjektor 24 weiter erhöht, wahrscheinlich, dass aufgrund einer Kalkulationsgrenze der Kraftstoffeinspritzsteuerung 1 eine ausreichende Genauigkeit der kleinen Einspritzung nicht erzielt werden kann.
Gemäß der Kraftstoffeinspritzsteuerung 1 der vorliegenden Erfindung wird die kleine Einspritzung durch Steuern einer Kraftstoffeinspritzmenge statt einer Kraftstoffeinspritzdauer basierend auf einer elektrischen Eingangsenergie, mit der das piezoelektrische Element 47 versorgt wird, durchgeführt.
Die elektrische Eingangsenergie, mit der das piezoelektrische Element 57 versorgt wird, ist ein mathematisches Produkt einer Anschlussspannung des piezoelektrischen Elements 57 und eines Piezostroms, der durch das piezoelektrische Element 57 fließt. Die Anschlussspannung des piezoelektrischen Elements 57 erhöht sich gemäß dem Piezostrom. Wie in 8 gezeigt ist, erhöht sich während einer Ein-Dauer des Ladungsschalters 14 der Piezostrom allmählich mit der Zeit. Nachdem der Ladungsschalter 14 ausgeschaltet wurde, verringert sich der Piezostrom allmählich. Der Wert des Piezostroms hängt von einer Länge der Ein-Dauer des Ladungsschalters 14 ab. Das heißt, die elektrische Eingangsenergie, mit der das piezoelektrische Element 57 versorgt wird, kann durch Anpassen der EIN-Dauer des Ladungsschalters 14 gesteuert werden.
Wie in 8 gezeigt ist, wird der Ladungsschalter 14 wiederholt ein- und ausgeschaltet, und die elektrische Gesamteingangsenergie, mit der das piezoelektrische Element 57 versorgt wird, erreicht eine spezifizierte elektrische Energie, die erforderlich ist, um den Piezoinjektor 24 zu öffnen. Das piezoelektrische Element 57 dehnt sich, um den Kolben 51 eines kleinen Durchmessers zu versetzen, sodass sich das mittlere Ventil 47 von dem Ventilauflager 49 entfernt.
Wie im Vorhergehenden besitzt das Dehnungsausmaß des piezoelektrischen Elements 57 eine Korrelation mit der elektrischen Gesamteingangsenergie, mit der das piezoelektrische Element 57 versorgt wird. Die Kraftstoffeinspritzsteuerung 1 nutzt die Korrelation, um einen präzise Steuerung einer kleinen Kraftstoffeinspritzmenge durchzuführen. Bezug nehmend auf ein Flussdiagramm, das in 4 gezeigt ist, wird eine Verarbeitung, die durch die Kraftstoffeinspritzsteuerung 1 durchgeführt wird, im Folgenden beschrieben werden.
Bei S100 nimmt die ECU 19 Erfassungswerte von verschiedenen Sensoren auf, um eine erforderliche Einspritzmenge, eine Einspritzzeit und eine Einspritzdauer zu kalkulieren. Die Kraftstoffeinspritzsteuerung 1 nimmt beispielsweise Erfassungswerte von einem Beschleunigerpositionssensor, einem Drehsensor, einem Kraftstoffdrucksensor der gemeinsamen Druckleitung, einem Wassertemperatursensor und dergleichen auf. Bei S110 wird basierend auf den Erfassungswerten die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge berechnet. Die Kraftstoffeinspritzmenge, die zum Erzeugen eines erforderlichen Maschinendrehmoments erforderlich ist, wird beispielsweise basierend auf einem Betriebsausmaß eines Beschleunigerpedals, das durch den Beschleunigerpositionssensor erfasst wird, und einer Maschinengeschwindigkeit, die durch den Drehsensor erfasst wird, berechnet.
Bei S120 wird basierend auf der erforderlichen Einspritzmenge, die bei S110 berechnet wurde, und der Maschinengeschwindigkeit bestimmt, ob eine Teileinspritzung in einem Verbrennungszyklus durchgeführt werden sollte. Wenn bestimmt wird, dass die Teileinspritzung durchgeführt werden sollte, berechnet die ECU 19 basierend auf einem Antriebszustand der Dieselmaschine eine Zahl der Teileinspritzungen, einen Einspritzzeitpunkt jeder Teileinspritzung und eine Einspritzmenge jeder Teileinspritzung. Wenn unterdessen bestimmt wird, dass keine Teileinspritzung durchgeführt werden sollte, berechnet die ECU 19 einen Einspritzzeitpunkt einer Einspritzung, die nicht geteilt ist.
Bei S130 wird bestimmt, ob eine Kraftstoffeinspritzmenge „Qf der frühsten Einspritzung größer als eine oder gleich einer Bezugsmenge „Qr“ ist. Die Bezugsmenge „Qr“ kann auf eine Einspritzmenge eingestellt sein, wenn die Einspritzdauer des Piezoinjektors 24 eine minimale Einspritzbefehlsdauer ist. Wenn die Antwort bei S130 JA ist, schreitet die Prozedur zu S140 fort. Wenn die Antwort NEIN ist, schreitet die Prozedur zu S150 fort.
Bei S140 ist die Kraftstoffeinspritzmenge, die eingespritzt werden sollte, größer als die oder gleich der Bezugsmenge, und die Einspritzdauer kann länger als die minimale Einspritzbefehlsdauer eingestellt werden. Die ECU 19 führt somit eine Einspritzdauersteuerung durch, bei der eine Einspritzdauer wie in der herkömmlichen Technik angepasst wird. Wie in 5 gezeigt ist, führt, wenn die erforderliche Einspritzmenge „Qa“ ist, die größer als die Einspritzmenge „Qb“ ist, die der minimalen Einspritzbefehlsdauer entspricht, die ECU 19 die Einspritzdauersteuerung durch, bei der die Einspritzmenge durch Anpassen der Einspritzdauer gesteuert wird.
8 ist ein Zeitdiagramm einer Einspritzdauersteuerung für einen Fall, in dem die erforderliche Einspritzmenge „Qa“ ist. In diesem Fall wird die Einspritzbefehlsdauer, die der erforderlichen Einspritzmenge „Qa“ entspricht, gemäß dem Kraftstoffdruck in der gemeinsamen Druckleitung 22 im Hinblick auf eine Abbildung und dergleichen eingerichtet. Wenn die Einspritzbefehlsdauer startet, wird damit gestartet, den Ladungsschalter 14 ein und auszuschalten, sodass das piezoelektrische Element 57 mit der elektrischen Energie versorgt wird. Wenn die elektrische Gesamteingangsenergie, mit der das piezoelektrische Element 57 versorgt wird, die spezifizierte Energie erreicht, die erforderlich ist, um das mittlere Ventil 47 zu öffnen, startet das mittlere Ventil 47 damit, sich zu öffnen.
Wie in 8 gezeigt ist, ist ein erster Spitzenwert des Piezostroms während einer Einspritzdauer niedriger als andere Spitzenwerte, um einen raschen Versatz des mittleren Ventils 47, was ein Geräusch verursacht, zu verhindern. Der Spitzenwert des Piezostroms kann während der Einspritzbefehlsdauer konstant sein.
Wenn das mittlere Ventil 47 geöffnet wird, um den Gegendruck in der Steuerkammer 38 zu verringern, startet die Düsennadel 32 damit, sich zu öffnen. Es gibt somit einen Zeitunterschied zwischen einer Ventilöffnungszeit des mittleren Ventils 47 und einer Ventilöffnungszeit der Düsennadel 32. Wenn die Düsennadel 32 geöffnet wird, wird die Kraftstoffeinspritzung gestartet. Wie in 8 gezeigt ist, erhöht sich eine Kraftstoffeinspritzrate allmählich, bis die Düsennadel 32 eine vollständig geöffnete Position erreicht.
Wenn die Einspritzbefehlsdauer endet, wird damit gestartet, den Entladungsschalter 15 ein- und auszuschalten, sodass damit gestartet wird, die elektrische Energie von dem piezoelektrischen Element 57 zu entladen. Wenn sich die elektrische Energie, die in das piezoelektrische Element 57 geladen ist, verringert, startet das mittlere Ventil 47 einen Versatz hin zu einer Ventil-geschlossen-Position. Das mittlere Ventil 47 wird dann vollständig geschlossen.
Zusammen mit dem Versatz des mittleren Ventils 47 hin zu der Ventil-geschlossen-Position wird zwischen der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche der Steuerplatte 40 ein Druckunterschied erzeugt. Der Druckunterschied verursacht einen Versatz der Steuerplatte 40 hin zu der Düsennadel 32. Die Düsennadel 32 kommt nahe zu der vollständig geschlossenen Position. Die Kraftstoffeinspritzrate verringert sich folglich allmählich, und dann wird die Kraftstoffeinspritzung beendet, wenn die Düsennadel 32 die vollständig geschlossene Position erreicht.
Gemäß der Einspritzdauersteuerung wird eine Gesamtkraftstoffeinspritzmenge, die von dem Piezoinjektor 24 eingespritzt wird, gemäß der Kraftstoffeinspritzdauer gesteuert.
9 ist ein Zeitdiagramm der Einspritzdauersteuerung für einen Fall, in dem die Einspritzmenge „Qb“ ist, die einer minimalen Einspritzbefehlsdauer entspricht. Die elektrische Gesamtenergie, mit der das piezoelektrische Element 57 versorgt wird, ist gleich derselben wie in dem Fall der Einspritzmenge „Qa“, solange der Druck eines Kraftstoffs, der in den Piezoinjektor 24 eingeleitet wird, unverändert ist. Die Einspritzbefehlsdauer ist jedoch kürzer als in dem Fall der Einspritzmenge „Qa“. Es sei bemerkt, dass die minimale Einspritzbefehlsdauer aufgrund einer Rechenkapazität und einer Rechendauer der Kraftstoffeinspritzsteuerung 1 beschränkt ist. Es gibt daher inhärent eine Grenze zum Verkürzen der minimalen Einspritzbefehlsdauer.
Bei S150 ist es, da die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge weniger als die Bezugsmenge ist, wahrscheinlich, dass die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge durch die Einspritzdauersteuerung nicht präzise eingespritzt werden kann. Eine Eingangsenergiesteuerung wird somit durchgeführt, sodass die Kraftstoffeinspritzmenge gemäß der elektrischen Eingangsenergie, mit der das piezoelektrische Element 57 versorgt wird, gesteuert wird. Bei der Eingangsenergiesteuerung ist, wie in 5 gezeigt ist, die Einspritzbefehlsdauer auf die minimale Einspritzbefehlsdauer eingestellt, und die elektrische Gesamtenergie, mit der das piezoelektrische Element 57 versorgt wird, ist auf die elektrische Energie eingestellt, die erforderlich ist, um die Einspritzmenge „Qb“ zu erhalten.
Bezug nehmend auf 6, 7 und 10 wird die Eingangsenergiesteuerung im Detail beschrieben werden. 6 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitung der Eingangsenergiesteuerung zeigt. 7 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge und der elektrischen Gesamtenergie zeigt. Die Kraftstoffeinspritzmenge ist weniger als „Qb“, die der minimalen Einspritzbefehlsdauer entspricht. 10 ist ein Zeitdiagramm, das eine Eingangsenergiesteuerung zum Einspritzen der Kraftstoffeinspritzmenge „Qc“, die weniger als die Einspritzmenge „Qb“, die der minimalen Einspritzbefehlsdauer entspricht, ist, zeigt. In 10 stellen gestrichelte Linien einen Fall dar, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge „Qb“ eingespritzt wird.
Bei S210 der Eingangsenergiesteuerung wird eine elektrische Gesamtenergie, die der erforderlichen Einspritzmenge entspricht, berechnet. In einem Fall, in dem die Einspritzmenge „Qc“ ist, die weniger als die Einspritzmenge „Qb“ ist, wird beispielsweise, wie in 7 gezeigt ist, eine elektrische Gesamtenergie, die der Einspritzmenge „Qc“ entspricht, durch Subtrahieren einer Einspritzmengenenergieempfindlichkeit β (Pc0, Qb, Qc) von einer elektrischen Gesamtenergie „Eb“, die der Einspritzmenge „Qb“ entspricht, erhalten.
Die Beziehung zwischen der Einspritzmenge und der elektrischen Gesamtenergie, die in 7 gezeigt ist, wird durch Experimente im Voraus erhalten und ist in dem ROM der ECU 19 gespeichert. Die Beziehung zwischen der Einspritzmenge und der elektrischen Gesamtenergie wird für jeden Druck eines Kraftstoffs, der in den Piezoinjektor 24 eingeleitet wird, erhalten. Wenn der Kraftstoffdruck variiert, variiert die erforderliche Energie zum Öffnen des mittleren Ventils 47 ebenfalls, sodass die Beziehung zwischen der Einspritzmenge und der elektrischen Gesamtenergie ebenfalls variiert. Die Beziehung zwischen der Einspritzmenge und der elektrischen Gesamtenergie, die in 7 gezeigt ist, kann als eine Funktion oder eine Abbildung gespeichert sein. In einem Fall, in dem die Beziehung als eine Abbildung gespeichert ist, kann insbesondere die Beziehung durch einen linearen Ausdruck genähert werden.
Bei S220 wird basierend auf der elektrischen Gesamtenergie „Eb“ ein Erregungsmuster des Ladungsschalters 14 eingerichtet. Bei dem eingerichteten Erregungsmuster ist eine EIN-Dauer des Ladungsschalters 14 gemäß einer vorausgehend bestimmten Beziehung, die in dem ROM gespeichert ist, verkürzt. Diese Beziehung wird basierend auf der Ladungsspannung des Kondensators 13, einer Induktivität der Ladungs- und Entladungs-Spule 16, einer Kapazität des piezoelektrischen Elements 57, einem Widerstandswert des Widerstands 18 und dergleichen eingerichtet.
In einem Fall, in dem beispielsweise die erforderliche Einspritzmenge „Qc“ ist, ist die EIN-Dauer des Ladungsschalters 14 mehr verkürzt als in dem Fall, in dem die Einspritzmenge „Qb“ ist, wie es in 10 gezeigt ist. Wie in 10 gezeigt ist, wird dadurch eine Eingangsgeschwindigkeit der Energie zu dem piezoelektrischen Element 57 gesenkt, und die elektrische Gesamtenergie, mit der das piezoelektrische Element 57 versorgt wird, kann durch die Einspritzmengenenergieempfindlichkeit β (Pc0, Qb, Qc) hinsichtlich der elektrischen Gesamtenergie „Eb“, die der Einspritzmenge „Qb“ entspricht, verringert werden. Ein Ventil-geöffnet-Zeitpunkt des Düsenventils 32 kann folglich verzögert werden, und ein Ventil-geschlossen-Zeitpunkt der Düsennadel 32 kann nach früh verstellt werden, wodurch die Gesamtkraftstoffeinspritzmenge an die Einspritzmenge „Qc“ angepasst wird, die niedriger als die Einspritzmenge „Qb“ ist.
Statt eines Verkürzens der gesamten EIN-Dauer des Ladungsschalters 14 kann mindestens eine EIN-Dauer des Ladungsschalters 14 verkürzt werden, um die elektrische Gesamteingangsenergie kleiner als die elektrische Gesamtenergie „Eb“ zu machen. Mindestens eine Energiezufuhr, die durch eine gestrichelte Linie in 10 gezeigt ist, kann alternativ weggelassen sein, um die Zahl der Energiezufuhren zu reduzieren, sodass die elektrische Gesamtenergie, mit der das piezoelektrische Element 57 versorgt wird, reduziert wird.
Bei S230 wird der Ladungsschalter 14 gemäß dem eingerichteten Erregungsmuster ein- und ausgeschaltet, sodass die elektrische Gesamtenergie, mit der piezoelektrische Element 57 versorgt wird, mit der elektrischen Zielenergie übereinstimmt.
Bezug nehmend zurück auf das Flussdiagramm, das in 4 gezeigt ist, wird die Erläuterung fortgesetzt werden. Nachdem die Eingangsenergiesteuerung bei S150 gestartet wurde, schreitet die Prozedur zu S160 fort, bei dem eine tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge, die von dem Piezoinjektor 24 eingespritzt wird, berechnet wird, um gespeichert zu werden. Die tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge kann aus einem Kraftstoffdruckabfall in dem Piezoinjektor berechnet werden, wenn die Düsennadel 32 geöffnet wird. Der Kraftstoffdruckabfall wird durch einen Drucksensor, der in dem Piezoinjektor 24 angeordnet ist, erfasst.
Bei S170 wird bestimmt, ob die gesamte Zahl der Kraftstoffeinspritzungen abgeschlossen wurde, die bei S120 berechnet wurde. Wenn die Antwort bei S170 NEIN ist, geht die Prozedur zurück zu S130. Wenn die Antwort bei S170 JA ist, schreitet die Prozedur zu S180 fort.
Bei S180 wird bestimmt, ob ein Bestätigungserfordernis erzeugt wurde. Das Bestätigungserfordernis wird zum Bestätigen erzeugt, ob die elektrische Gesamtenergie, mit der das piezoelektrische Element 57 versorgt wurde, der tatsächlichen Kraftstoffeinspritzmenge entspricht. Das Bestätigungserfordernis wird durch die Kraftstoffeinspritzsteuerung 1 erzeugt, wenn ein Fahrzeug ein Fahren startet, oder immer dann, wenn eine spezifizierte Zeitdauer verstrichen ist. Wenn bestimmt wird, dass das Bestätigungserfordernis erzeugt wurde, schreitet die Prozedur zu S190 fort. Wenn bestimmt wird, dass kein Bestätigungserfordernis erzeugt wurde, wird die Verarbeitung, die in 4 gezeigt ist, beendet.
Bei S190 berechnet die ECU 19 einen Unterschied zwischen der Einspritzmenge jeder Teileinspritzung, die bei S120 berechnet wurde, und der tatsächlichen Einspritzmenge, die bei S160 berechnet wurde. In einem Fall, in dem mehrere kleine Einspritzungen mit einer Menge durchgeführt werden, die weniger als die Bezugsmenge ist, kann ein Durchschnitt eines Mengenunterschieds zwischen mehreren Einspritzungen berechnet werden.
Bei S200 wird die Beziehung zwischen der Einspritzmenge und der elektrischen Gesamtenergie, die in 7 gezeigt ist, in einem Fall korrigiert, in dem der Unterschied der Einspritzmenge einen zulässigen Bereich überschreitet. Selbst wenn die Beziehung zwischen der Einspritzmenge und der elektrischen Gesamtenergie aufgrund eines Alterns des Piezoinjektors 24 variiert, kann dadurch der Piezoinjektor 24 die Zielkraftstoffeinspritzmenge einspritzen.
Obwohl die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele derselben beschrieben wurde, versteht es sich von selbst, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsbeispiele und den Aufbau begrenzt ist. Die vorliegende Offenbarung soll verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken.
Bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel wird, wenn die erforderliche Einspritzmenge größer als die oder gleich der Bezugsmenge „Qb“, die der minimalen Einspritzbefehlsdauer entspricht, ist, die Einspritzdauersteuerung durchgeführt. Wenn die erforderliche Einspritzmenge weniger als die Bezugsmenge ist, wird die Eingangsenergiesteuerung durchgeführt.
Die Bezugsmenge kann jedoch auf einen Wert eingestellt sein, der ein anderer als die Einspritzmenge „Qb“ ist. Wie in 11 gezeigt ist, kann beispielsweise eine Einspritzmenge „Qa“, die einer Einspritzbefehlsdauer, die länger als die minimale Einspritzbefehlsdauer ist, entspricht, auf die Bezugsmenge eingestellt sein. In diesem Fall wird ebenfalls, wenn die erforderliche Einspritzmenge größer als die oder gleich der Bezugsmenge ist, die Einspritzdauersteuerung durchgeführt. Wenn die erforderliche Einspritzmenge weniger als die Bezugsmenge ist, wird die Eingangsenergiesteuerung durchgeführt. Bei der Eingangsenergiesteuerung wird, wie es in 11 gezeigt ist, sowie die erforderliche Einspritzmenge kleiner wird, die Einspritzbefehlsdauer kürzer. Die Einspritzbefehlsdauer kann alternativ die Einspritzbefehlsdauer sein, die der Einspritzmenge „Qa“ entspricht.
Bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel wird die tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf dem Kraftstoffdruck in dem Piezoinjektor 24 berechnet, der durch den Drucksensor, der in dem Piezoinjektor 24 vorgesehen ist, erfasst wird. Zusätzlich zu der vorhergehenden Konfiguration kann ein Kraftstoffeigenschaftssensor, der eine Eigenschaft des Kraftstoffs erfasst, vorgesehen sein, um die Einspritzmenge zu berechnen. Bei einer Dieselmaschine unterscheidet sich beispielsweise eine Kraftstoffeigenschaft von Kraftstoff für eine kalte Gegend von derselben für eine nicht kalte Gegend. Da sich eine Kraftstoffdichte voneinander unterscheidet, spiegelt sich die Kraftstoffeigenschaft in einer Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge wieder, sodass die Berechnungsgenauigkeit verbessert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016084748 A [0002, 0004]

Claims

Kraftstoffeinspritzsteuerung (1), die eine Kraftstoffeinspritzmenge steuert, die in eine Maschine (23) durch eine Verwendung eines Piezoinjektors (24) einzuspritzen ist, der ein piezoelektrisches Element (57) hat, das sich dehnt, um ein Düsenventil (32) zu öffnen, wenn eine elektrische Energie geladen wird, und das sich zusammenzieht, um das Düsenventil (32) zu schließen, wenn die elektrische Energie entladen wird, mit: einem Einspritzmengen berechnenden Abschnitt (S110, S120), der basierend auf einem Antriebszustand der Maschine (23) eine Zielkraftstoffeinspritzmenge berechnet; einem eine Gesamtenergie berechnenden Abschnitt (S210), der eine elektrische Gesamtenergie, die der Zielkraftstoffeinspritzmenge entspricht, berechnet, wobei die elektrische Gesamtenergie weniger als eine elektrische Bezugsgesamtenergie ist, mit der das piezoelektrische Element (57) zum Einspritzen einer Bezugskraftstoffeinspritzmenge versorgt wird; und einem eine Eingangsenergie steuernden Abschnitt (S220, S230), der eine elektrische Energie, mit der das piezoelektrische Element (57) versorgt wird, steuert, sodass das piezoelektrische Element (57) mit der elektrischen Gesamtenergie, die durch den eine Gesamtenergie berechnenden Abschnitt (S210) berechnet wurde, versorgt wird.
Kraftstoffeinspritzsteuerung (1) nach Anspruch 1, bei der der Piezoinjektor (24) eine Gegendruckkammer (38), in die ein Hochdruckkraftstoff eingeleitet wird, um einen Gegendruck gegen das Düsenventil (32) zu erzeugen, eine Ventilkammer (46), die zwischen der Gegendruckkammer (38) und einem Niederdruckkraftstoffkanal, in den der Hochdruckkraftstoff durch einen Einlass eingeleitet wird, vorgesehen ist, und ein Ventil (47) hat, das in der Ventilkammer (46) auf eine solche Art und Weise vorgesehen ist, um den Einlass zu schließen und die Gegendruckkammer (38) mit dem Niederdruckkraftstoffkanal zusammen mit einer Dehnung des piezoelektrischen Elements (57) fluidmäßig zu verbinden, und der eine Gesamtenergie berechnende Abschnitt (S210) die elektrische Gesamtenergie, die der Zielkraftstoffeinspritzmenge entspricht, im Hinblick auf einen Druck des Hochdruckkraftstoffs berechnet.
Kraftstoffeinspritzsteuerung (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Kraftstoffeinspritzmenge (Qb), die durch den Piezoinjektor (24) eingespritzt wird, als die Bezugskraftstoffeinspritzmenge definiert ist, wenn eine Einspritzbefehlsdauer des Piezoinjektors (24) eine minimale Einspritzbefehlsdauer ist.
Kraftstoffeinspritzsteuerung (1) nach Anspruch 3, bei der die Einspritzbefehlsdauer zum Einspritzen der Zielkraftstoffeinspritzmenge gleich der Einspritzbefehlsdauer zum Einspritzen der Bezugskraftstoffeinspritzmenge ist, und der eine Eingangsenergie steuernde Abschnitt (S220, S230) das piezoelektrische Element (57) in demselben während der Einspritzbefehlsdauer mit einer elektrischen Energie, die der elektrischen Gesamtenergie, die durch den eine Gesamtenergie berechnenden Abschnitt (S210) berechnet wurde, entspricht, versorgt.
Kraftstoffeinspritzsteuerung (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Kraftstoffeinspritzmenge (Qb), die durch den Piezoinjektor (24) eingespritzt wird, als die Bezugskraftstoffeinspritzmenge definiert ist, wenn eine Einspritzbefehlsdauer des Piezoinjektors (24) als eine Einspritzbefehlsdauer definiert ist, die länger als eine minimale Einspritzbefehlsdauer ist.
Kraftstoffeinspritzsteuerung (1) nach Anspruch 5, bei der die Einspritzbefehlsdauer zum Einspritzen der Zielkraftstoffeinspritzmenge kürzer als eine Einspritzbefehlsdauer, die der Bezugskraftstoffeinspritzmenge entspricht, ist und länger als die minimale Einspritzbefehlsdauer gemäß einem Verhältnis der Zielkraftstoffeinspritzmenge zu der Bezugskraftstoffeinspritzmenge ist, und der eine Eingangsenergie steuernde Abschnitt (S220, S230) das piezoelektrische Element (57) in demselben während der Einspritzbefehlsdauer mit einer elektrischen Energie versorgt, die der elektrischen Gesamtenergie entspricht, die durch den eine Gesamtenergie berechnenden Abschnitt (S210) berechnet wurde.
Kraftstoffeinspritzsteuerung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der eine Eingangsenergie steuernde Anschnitt (S220, S230) das piezoelektrische Element (57) mehrere Male mit der elektrischen Energie versorgt, und der eine Eingangsenergie steuernde Abschnitt (S220, S230) eine Versorgungmenge der elektrischen Energie mindestens einmal verringert, wodurch die elektrische Gesamtenergie, mit der das piezoelektrische Element (57) versorgt wird, kleiner als eine elektrische Gesamtenergie zum Einspritzen der Bezugskraftstoffeinspritzmenge wird.
Kraftstoffeinspritzsteuerung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der eine Eingangsenergie steuernde Abschnitt (S220, S230) das piezoelektrische Element (57) mehrere Male mit der elektrischen Energie versorgt, und der eine Eingangsenergie steuernde Abschnitt (S220, S230) eine Zahl einer Versorgung mit einer Energie anders als in einem Fall reduziert, in dem die Bezugskraftstoffeinspritzmenge eingespritzt wird, wodurch die elektrische Gesamtenergie, mit der das piezoelektrische Element versorgt wird, kleiner als eine elektrische Gesamtenergie zum Einspritzen der Bezugskraftstoffeinspritzmenge wird.
Kraftstoffeinspritzsteuerung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit ferner: einem eine Einspritzdauer einstellenden Abschnitt (S140), der eine Einspritzbefehlsdauer, die der Zielkraftstoffeinspritzmenge entspricht, in einem Fall einstellt, in dem die Zielkraftstoffeinspritzmenge, die durch den eine Einspritzmenge berechnenden Abschnitt (S110, S120) berechnet wurde, größer als die oder gleich der Bezugskraftstoffeinspritzmenge ist, wobei die Kraftstoffeinspritzmenge, die durch den Piezoinjektor (24) eingespritzt wird, gemäß der Einspritzbefehlsdauer gesteuert wird, die durch den eine Einspritzdauer einstellenden Abschnitt (S140) in einem Fall eingestellt wird, in dem die Zielkraftstoffeinspritzmenge größer als die oder gleich der Bezugskraftstoffeinspritzmenge ist.
Kraftstoffeinspritzsteuerung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit ferner: einem eine tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge schätzenden Abschnitt (S160), der eine tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge schätzt, wobei in einem Fall, in dem die tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge, die durch den eine tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge schätzenden Abschnitt (S160) geschätzt wurde, einen Unterschied zu der Zielkraftstoffeinspritzmenge besitzt, der eine Gesamtenergie berechnende Abschnitt (S210) die Gesamtenergie berechnet, die gemäß dem Unterschied korrigiert ist.