DE112014002349B4

DE112014002349B4 - Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung und Kraftstoffeinspritzsystem

Info

Publication number: DE112014002349B4
Application number: DE112014002349.3T
Authority: DE
Inventors: Keita Imai; Hiroaki Nagatomo; Eiji Itoh
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2019-12-05
Anticipated expiration: 2034-05-10
Also published as: CN105189992B; US20160061139A1; US10087876B2; US20170342934A1; DE112014002349T9; DE112014002349T5; US9765723B2; WO2014181549A1; CN105189992A

Abstract

Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20), die für ein Kraftstoffeinspritzsystem angepasst ist, das folgende Merkmale aufweist:einen Injektor (10), der für eine interne Verbrennungsmaschine vorgesehen ist und ein Ventilelement (12) und ein Düsenloch (17a) aufweist, wobei der Injektor (10) konfiguriert ist, um das Ventilelement (12) zu öffnen und durch das Düsenloch (17a) Kraftstoff einzuspritzen; undeine Hochdruckpumpe (40), die konfiguriert ist, um einen Druck von Kraftstoff zu steigern und den Injektor (10) mit dem Kraftstoff zu versorgen, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) folgende Merkmale aufweist:eine auswählende Einrichtung (S10, S11) zum Auswählen, durch welche von einer Vollhubeinspritzung und einer Teileinspritzung Kraftstoff einzuspritzen ist, wobeidurch die Vollhubeinspritzung das Ventilelement (12) damit startet, sich zu öffnen, und die Vollhubposition desselben erreicht, und dann damit startet, sich zu schließen; unddurch die Teileinspritzung das Ventilelement (12) damit startet, sich zu öffnen, jedoch nicht die Vollhubposition desselben erreicht, und dann damit startet, sich zu schließen; undeine Pumpensteuereinrichtung (S23) zum Steuern eines Betriebs der Hochdruckpumpe (40), derart, dass ein Druck von Kraftstoff, mit dem der Injektor (10) versorgt wird, mit einem Zieldruck (Ptrg) übereinstimmt, wobeiauf eine Maximaleinspritzquantität von Kraftstoff, wenn die Teileinspritzung bei einem Maximalwert (Pmax) des Zieldrucks (Ptrg), den das Kraftstoffeinspritzsystem aushalten kann, durchgeführt wird, als eine Teilmaximaleinspritzquantität (Qplmax) von Kraftstoff Bezug genommen ist; unddie auswählende Einrichtung (S10, S11) die Teileinspritzung auswählt, wenn eine erforderliche Einspritzquantität (Qreq) von Kraftstoff gleich der oder kleiner als die Teilmaximaleinspritzquantität (Qplmax) ist

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-100302 , eingereicht am 10. Mai 2013, und auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-100300 , eingereicht am 10. Mai 2013,
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung, die auf ein Kraftstoffeinspritzsystem angewendet ist, das Kraftstoff, dessen Druck durch eine Hochdruckpumpe gesteigert wurde, durch einen Injektor einspritzt, und auf ein Kraftstoffeinspritzsystem.
HINTERGRUNDTECHNIK
Diese Art eines gewöhnlichen Injektors weist einen fixierten Kern, der nach einer Erregung einer Spule eine elektromagnetische Anziehungskraft erzeugt, und einen beweglichen Kern, der zu dem fixierten Kern angezogen wird und zusammen mit einem Ventilelement verlagert wird, auf. Durch eine Steuerung einer Erregungszeit Ti für die Spule wird eine Ventil-offen-Zeit des Ventilelements gesteuert, um einen Kraftstoffeinspritzzeitraum, das heißt eine Einspritzquantität Q von Kraftstoff, zu steuern (siehe Patentdokument 1).
Die herkömmliche gewöhnliche Steuerung beruht darauf, dass eine Einspritzung (Vollhubeinspritzung) durchgeführt wird, derart, dass ein Ventilschließbetrieb gestartet wird, nachdem das Ventilelement eine Vollhubposition erreicht hat. Aus diesem Grund wird die Erregungszeit als die kürzeste Erregungszeit Ti (Vollhubminimalzeit), die die Vollhubeinspritzung ermöglicht, eingestellt, wenn eine winzig kleine Menge von Kraftstoff eingespritzt wird, und ein Druck (Versorgungskraftstoffdruck) von Kraftstoff, mit dem der Injektor versorgt wird, wird reduziert.
Zu der Zeit der im Vorhergehenden beschriebenen Vollhubeinspritzung muss jedoch in dem Fall einer Einspritzung einer winzig kleinen Menge von Kraftstoff der Versorgungskraftstoffdruck verringert werden. Ein Sprühpartikeldurchmesser von Kraftstoff, der durch ein Düsenloch eingespritzt wird, wird entsprechend aufgrund der Reduzierung des Einspritzdrucks groß. Eine Zerstäubung eines Kraftstoffsprühstoßes kann somit nicht ausreichend gefördert werden, um eine Verschlechterung eines Kraftstoffwirkungsgrads zu verursachen.
In einem Patentdokument 2 ist andererseits eine Steuerung beschrieben, wodurch eine Einspritzung (Teileinspritzung) durchgeführt wird, derart, dass der Ventilschließbetrieb gestartet wird, bevor das Ventilelement bei der Vollhubposition eintrifft, indem die Erregungszeit Ti kürzer als die Vollhubminimalzeit gemacht wird. Durch diese Steuerung kann ferner eine winzig kleine Menge von Kraftstoff eingespritzt werden.
Sowie der Druck (Sackkraftstoffdruck) eines Kraftstoffs in einem Abschnitt (einer Sackkammer) eines Kraftstoffkanals in dem Injektor auf einer Stromabwärtsseite eines Auflagerteils des Ventilelements höher wird, wird der Sprühpartikeldurchmesser von Kraftstoff, der durch das Düsenloch eingespritzt wird, kleiner, um die erhaltene Verbrennungsenergie zu erhöhen. Es ist daher wünschenswert, den Druck (Versorgungskraftstoffdruck) von Kraftstoff, mit dem der Injektor versorgt wird, zu steigern, dahingehend, dass der Sprühpartikeldurchmesser verkleinert werden kann.
Trotzdem wird ein Reduzierungsgrad von Kraftstoff durch den Auflagerteil, unmittelbar nachdem das Ventilelement geöffnet wurde, groß. Der Sack- (engl.: sack) Kraftstoffdruck steigt folglich trotz der Steigerung des Kraftstoffversorgungsdrucks nicht unmittelbar an. Wenn daher die im Vorhergehenden beschriebene Teileinspritzung ausgeführt wird, wird die Einspritzung beendet, wobei der Sackkraftstoffdruck nicht ausreichend erhöht bleibt. Ein Kraftstoff, der einen kleinen Sprühpartikeldurchmesser hat, kann somit nicht eingespritzt werden.
Der Stand der Technik der US 6 302 080 B1 offenbart, dass der Sprühwinkel des Kraftstoffs zum Zeitpunkt der Voreinspritzung auf einen breiteren Sprühwinkel eingestellt ist, und der Sprühwinkel zum Zeitpunkt der Haupteinspritzung auf einen engeren Sprühwinkel eingestellt ist. Der Zeitpunkt der Voreinspritzung ist so eingestellt, dass dann, wenn der Kraftstoffsprühnebel nach der Voreinspritzung in einem Zylinder verteilt und geschichtet wird, der geschichtete Kraftstoffstrahl durch einen Anstieg des Drucks im Zylinder in Verbindung mit der Bewegung eines Kolbens vom unteren Totpunkt bis zum oberen Totpunkt gezündet wird. Der Haupteinspritzungszeitpunkt ist so eingestellt, dass, wenn der durch die Voreinspritzung geschichtete Sprühstrahl verbrannt wird, der durch die Haupteinspritzung eingespritzte Kraftstoffsprühnebel die Verbrennungszone durchläuft, während er in der Verbrennungszone gezündet wird, eine Verbrennungskammer des Kolbens erreicht und in der Brennkammer verbrannt wird.
DE 11 2012 004 801 T5 offenbart eine Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine. Wenn eine vorgegebene Lernausführungsbedingung erfüllt ist, wird eine Teilhubeinspritzung zum Öffnen einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung durch einen Einspritzimpuls ausgeführt, der einen Teilhubzustand zustande bringt, bei dem eine Hubgröße eines Ventilkörpers der Kraftstoffeinspritzeinrichtung eine Vollhubposition nicht erreicht, wobei ein integrierter Wert eines Ansteuerungsstroms berechnet wird, der durch eine Ansteuerungsspule der Kraftstoffeinspritzeinrichtung fließt, nachdem ein Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung ausgeschaltet ist. Eine Induktivität der Ansteuerungsspule wird unter Berücksichtigung einer Gleichstromüberlagerungskennlinie der Ansteuerungsspule auf der Grundlage des integrierten Werts des Ansteuerungsstroms berechnet, wodurch die Induktivität der Ansteuerungsspule mit hoher Genauigkeit berechnet wird.; Dann wird die Hubgröße des Ventilköpers auf der Grundlage der Induktivität geschätzt, wodurch die Hubgröße des Ventilkörpers mit hoher Genauigkeit geschätzt wird. Der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung wird auf der Grundlage der Hubgröße korrigiert, wodurch der Einspritzimpuls der Teilhubeinspritzung mit hoher Genauigkeit korrigiert wird.
DOKUMENTE DES STANDS DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE

Patentdokument 1: JP2012-177303A
Patentdokument 2: JP2013-2400A

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung widmet sich mindestens einem der vorhergehenden Punkte. Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht somit darin, eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung und ein Kraftstoffeinspritzsystem zu schaffen, die eine Zerstäubung eines Kraftstoffsprühstoßes selbst dann ausreichend fördern können, wenn eine winzig kleine Menge von Kraftstoff eingespritzt wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung und ein Kraftstoffeinspritzsystem zu schaffen, die eine Einspritzung einer winzig kleinen Menge von Kraftstoff ermöglichen, wobei ein Sprühpartikeldurchmesser von Kraftstoff verkleinert ist.
Um die Aufgaben der vorliegenden Offenbarung zu lösen, beruht ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung auf einer Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung, die für ein Kraftstoffeinspritzsystem angepasst ist. Das Kraftstoffeinspritzsystem weist einen Injektor und eine Hochdruckpumpe auf. Der Injektor ist konfiguriert, um ein Ventilelement zu öffnen und durch ein Düsenloch Kraftstoff einzuspritzen. Die Hochdruckpumpe ist konfiguriert, um einen Druck von Kraftstoff zu steigern und den Injektor mit dem Kraftstoff zu versorgen.
Die vorliegende Offenbarung weist die folgenden Konfigurationen auf. Die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung weist genauer gesagt eine auswählende Einrichtung und eine Pumpensteuereinrichtung auf. Die auswählende Einrichtung dient zum Auswählen, durch welche von einer Vollhubeinspritzung und einer Teilhubeinspritzung Kraftstoff einzuspritzen ist. Bei der Vollhubeinspritzung startet das Ventilelement damit, sich zu öffnen, und erreicht die Vollhubposition desselben, und startet dann damit, sich zu schließen. Bei der Teileinspritzung startet das Ventilelement damit, sich zu öffnen, erreicht jedoch nicht die Vollhubposition desselben, und startet dann damit, sich zu schließen. Die Pumpensteuereinrichtung dient zum Steuern eines Betriebs der Hochdruckpumpe, derart, dass ein Druck von Kraftstoff, mit dem der Injektor versorgt wird, mit einem Zieldruck übereinstimmt. Auf eine Maximaleinspritzquantität von Kraftstoff, wenn die Teileinspritzung bei einem Maximalwert des Zieldrucks, den das Kraftstoffeinspritzsystem aushalten kann, durchgeführt wird, ist als eine Teilmaximaleinspritzquantität von Kraftstoff Bezug genommen. Die auswählende Einrichtung wählt die Teileinspritzung aus, wenn eine erforderliche Einspritzquantität von Kraftstoff gleich der oder kleiner als die Teilmaximaleinspritzquantität ist.
Eine charakteristische Linie (siehe 7) gibt die Beziehung zwischen der Erregungszeit Ti und der Einspritzquantität Q an. Der Betrieb und Effekte der vorliegenden Offenbarung sind im Folgenden beschrieben, wobei auf die Region der charakteristischen Linie, in der die Teileinspritzung ausgeführt wird, als die Teilregion A1 Bezug genommen ist, und auf die Region der charakteristischen Linie, in der die Vollhubeinspritzung ausgeführt wird, als die Vollhubregion A2 Bezug genommen ist. Die Maximaleinspritzquantität B von Kraftstoff, die in der Teilregion A1 eingespritzt werden kann, wird größer, sowie der Versorgungskraftstoffdruck höher wird. Wenn daher beispielsweise die Einspritzquantität von Kraftstoff, die durch eine Bezugsziffer Q1 in 7 angegeben ist, bei einem Versorgungskraftstoffdruck von 10 MPa eingespritzt wird, wird eine Vollhubeinspritzung ausgeführt. Wenn diese Einspritzquantität Q1 von Kraftstoff bei 20 MPa eingespritzt wird, wird eine Teileinspritzung ausgeführt.
Wie durch die Bezugsziffer Q1 in 7 dargestellt ist, können dementsprechend abhängig von dem Versorgungskraftstoffdruck sowohl die Teileinspritzung als auch die Vollhubeinspritzung möglich sein. In diesem Fall wird, wenn die Teileinspritzung gewählt wird, Kraftstoff mit einem höheren Versorgungskraftstoffdruck eingespritzt als in dem Fall einer Auswahl der Vollhubeinspritzung.
Gemäß der im Vorhergehenden beschriebenen Offenbarung wird mit einem Blick auf diese Betrachtung, wenn die erforderliche Einspritzquantität Qreq gleich der oder kleiner als die Teilmaximaleinspritzquantität Qplmax ist, die Teileinspritzung gewählt. Selbst wenn als ein Resultat eine winzig kleine Menge von Kraftstoff eingespritzt wird, kann Kraftstoff mit einem höheren Druck als bei der Vollhubeinspritzung eingespritzt werden, um eine Zerstäubung eines Kraftstoffsprühstoßes zu fördern.
Um die Aufgaben der vorliegenden Offenbarung zu lösen, beruht ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung auf einer Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung, die für ein Kraftstoffeinspritzsystem angepasst ist. Das Kraftstoffeinspritzsystem weist einen Injektor und eine Hochdruckpumpe auf. Der Injektor ist konfiguriert, um ein Ventilelement zu öffnen und durch ein Düsebloch Kraftstoff einzuspritzen. Die Hochdruckpumpe ist konfiguriert, um einen Druck von Kraftstoff zu steigern, und den Injektor mit dem Kraftstoff zu versorgen.
Die vorliegende Offenbarung weist die folgenden Konfigurationen auf. Die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung weist genauer gesagt eine auswählende Einrichtung, eine Pumpensteuereinrichtung und eine Zieldruck einstellende Einrichtung auf. Die auswählende Einrichtung dient zum Auswählen, durch welche von einer Vollhubeinspritzung und einer Teileinspritzung Kraftstoff einzuspritzen ist. Bei der Vollhubeinspritzung startet das Ventilelement damit, sich zu öffnen, und erreicht die Vollhubposition desselben, und startet dann damit, sich zu schließen. Bei der Teileinspritzung startet das Ventilelement damit, sich zu öffnen, erreicht jedoch nicht die Vollhubposition desselben, und startet dann damit, sich zu schließen. Die Pumpensteuereinrichtung dient zum Steuern eines Betriebs der Hochdruckpumpe, derart, dass ein Druck von Kraftstoff, mit dem der Injektor versorgt wird, mit einem Zieldruck übereinstimmt. Die Zieldruck einstellende Einrichtung dient zum Einstellen des Zieldrucks gemäß einer Betriebsbedingung einer internen Verbrennungsmaschine, wenn die Vollhubeinspritzung ausgewählt ist, und dient zum Einstellen des Zieldrucks auf einen Wert, der ein voreingestellter unterer Grenzdruck oder höher ist, wenn die Teileinspritzung ausgewählt ist.
Im Gegensatz zu der vorliegenden Offenbarung wird, wenn der Zieldruck gemäß der Betriebsbedingung der Maschine ebenfalls zu der Zeit einer Teileinspritzung eingestellt wird, der Zieldruck aufgrund der kleinen erforderlichen Einspritzquantität klein, sodass ein Kraftstoff möglicherweise nicht mit einem kleinen Sprühpartikeldurchmesser eingespritzt werden kann. Bei der vorliegenden Offenbarung wird andererseits zu der Zeit einer Teileinspritzung der Zieldruck auf einen Wert eingestellt, der ein voreingestellter unterer Grenzdruck oder höher ist. Zu der Zeit einer Teileinspritzung wird dementsprechend Kraftstoff mit einem ausreichend hohen Versorgungskraftstoffdruck eingespritzt, sodass ein kleiner Sprühpartikeldurchmesser selbst durch die Teileinspritzung erhalten werden kann. Eine winzig kleine Menge von Kraftstoff kann daher eingespritzt werden, wobei der Sprühpartikeldurchmesser verkleinert ist. Zu der Zeit einer Vollhubeinspritzung wird ferner der Zieldruck gemäß der Betriebsbedingung der Maschine eingestellt. Als eine Konsequenz kann zu der Zeit einer Vollhubeinspritzung ein unnötig hoher Versorgungskraftstoffdruck vermieden werden, und es kann verhindert werden, dass die Energie, die für den Antrieb der Hochdruckpumpe erforderlich ist, unnötig groß wird.
Figurenliste
Die vorhergehenden und andere Ziele, Charakteristiken und Vorteile der vorliegenden Offenbarung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vorgenommen ist, offensichtlicher. Es zeigen:

1 eine Gesamtansicht, die ein Kraftstoffeinspritzsystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
2 eine Schnittansicht die eine ganze Struktur eines Injektors in 1 darstellt;
3 eine Schnittansicht, die Formen von Düsenlöchern darstellt und eine vergrößerte Ansicht von 2 ist;
4 eine Schnittansicht, die eine magnetische Schaltung darstellt und eine vergrößerte Ansicht von 2 ist;
5 eine schematische Ansicht, die eine ganze Struktur einer Hochdruckpumpe in 1 darstellt;
6 ein Diagramm, das Änderungen einer Spannung, die an eine Spule angelegt ist, eines Spulenstroms und einer elektromagnetischen Anziehungskraft darstellt, die mit der Zeit in einem Fall einer Implementierung einer Einspritzsteuerung durch eine ECU in 1 vollzogen werden;
7 ein Diagramm, das Ti-Q-Charakteristiken des Injektors in 2 darstellt,
8 ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur einer Einspritzsteuerung durch einen Mikrocomputer in 1 darstellt;
9 ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur einer Pumpensteuerung durch den Mikrocomputer in 1 darstellt;
10 ein Flussdiagramm, das eine Prozedur für ein Abbildungsaktualisierungsverfahren durch den Mikrocomputer in 1 darstellt;
11 eine grafische Darstellung, die einen Effekt aufgrund eines fünften Ausführungsbeispiels darstellt und die ein Testresultat ist, das eine Beziehung zwischen einem Sprühpartikeldurchmesser und einem Versorgungskraftstoffdruck angibt;
12 eine grafische Darstellung, die einen Effekt aufgrund eines sechsten Ausführungsbeispiels darstellt und die ein Resultat einer numerischen Analyse ist, das eine Beziehung zwischen einer Sprühpartikeldurchmesserverschlechterungsrate und dem Kraftstoffversorgungsdruck angibt; und
13 ein Testresultat, das eine Beziehung zwischen der Sprühpartikeldurchmesserverschlechterungsrate und einer Auflagerreduzierungsrate gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel darstellt.

AUSFÜHRUNGSBEISPIELE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Ausführungsbeispiele einer Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung und eines Kraftstoffeinspritzsystems, das die Vorrichtung aufweist, sind im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Ein Injektor 10, der in 1 dargestellt ist, ist in einer internen Verbrennungsmaschine (Benzinmaschine) eines Zündtyps angeordnet, um Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer 2 der Maschine einzuspritzen. Ein Befestigungsloch 4, in das der Injektor 10 eingeführt ist, ist genauer gesagt an einer Position eines Zylinderkopfes 3, der die Verbrennungskammer 2 definiert, gebildet, die sich mit einer Achse C eines Zylinders deckt.
Der Kraftstoff, mit dem der Injektor 10 versorgt wird, ist in einem Kraftstofftank (nicht gezeigt) gespeichert. Der Kraftstoff in dem Kraftstofftank wird durch eine Niederdruckpumpe hochgepumpt und wird mit einem durch eine Hochdruckpumpe 40 gesteigerten Druck desselben in ein Zuführungsrohr 30 druckgespeist. Der Hochdruckkraftstoff in dem Zuführungsrohr 30 wird verteilt, und ein Injektor 10 jedes Zylinders wird damit versorgt. Eine Struktur der Hochdruckpumpe 40 ist später im Detail unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
Eine Zündkerze 6 ist an dem Zylinderkopf 3 befestigt. Die Zündkerze 6 und der Injektor 10 sind Seite an Seite in Teilen des Zylinderkopfes 3, die auf einer einem Kolben gegenüberliegenden Seite der Verbrennungskammer 2 sind, angeordnet.
Wie in 2 dargestellt ist, weist der Injektor 10 einen Körper 11, ein Ventilelement 12, eine Spule 13, einen fixierten Kern 14, einen beweglichen Kern 15 und ein Gehäuse 16 auf. Der Körper 11 ist aus einem magnetischen Material gebildet, um darin einen Kraftstoffkanal 11a aufzuweisen. Der Körper 11 weist eine Auflageroberfläche 17b, von der das Ventilelement 12 außer Eingriff gebracht oder mit der dasselbe in Eingriff gebracht wird, und ein Düsenloch 17a, durch das Kraftstoff eingespritzt wird, auf.
Um weiter im Detail unter Bezugnahme auf 3 zu beschreiben, ist ein Düsenlochkörper 17, der die Auflagerfläche 17b aufweist, an dem Körper 11 befestigt. Eine Düsenlochplatte 17p, die die Düsenlöcher 17a aufweist, ist an dem Düsenlochkörper 17 befestigt. Ein Teil des Ventilelements 12, das mit der Auflageroberfläche 17b in Eingriff gebracht ist, ist ein Auflagerteil 12a. Eine Begrenzungslinie zwischen einem Hauptkörperteil 12b und einem distalen Endteil 12c des Ventilelements 12 dient als der Auflagerteil 12a, der mit der Auflageroberfläche 17b in Eingriff gebracht wird. Der Hauptkörperteil 12b hat eine zylindrische Form, die sich in einer Richtung der Achse C erstreckt, und der distale Endteil 12c ist in einer konischen Form gebildet, die sich von einem Düsenlochseitenende des Hauptkörperteils 12b hin zu den Düsenlöchern 17a erstreckt. Ein Eckteil, der die Begrenzungslinie zwischen dem Kreiszylinder und dem Kreiskegel ist, entspricht dem ringförmigen Auflagerteil 12a, der sich um die Achse C erstreckt.
Wenn das Ventilelement 12 geschlossen wird, um den Auflagerteil 12a mit der Auflageroberfläche 17b in Eingriff zu bringen, wird eine Kraftstoffeinspritzung durch die Düsenlöcher 17a gestoppt. Wenn das Ventilelement 12 geöffnet (hochgehoben) wird, um den Auflagerteil 12a von der Auflageroberfläche 17b außer Eingriff zu bringen, wird ein Kraftstoff durch die Düsenlöcher 17a eingespritzt. Ein Teil des Kraftstoffkanals 11a auf einer Stromabwärtsseite des Auflagerteils 12a des Ventilelements 12 und auf einer Stromaufwärtsseite der Düsenlöcher 17a ist eine Sackkammer 17s. Sowie der Kraftstoffdruck in der Sackkammer 17s (Sackkraftstoffdruck) höher wird, wird ein Sprühpartikeldurchmesser von Kraftstoff, der von dem Düsenloch 17a eingespritzt wird, kleiner.
Eine Strömungskanallänge L des Düsenlochs 17a ist kleiner als ein Einlassdurchmesser D des Düsenlochs 17a. Das Düsenloch 17a ist für die Düsenlochplatte 17p vorgesehen, derart, dass eine Kanalrichtung des Düsenlochs 17a relativ zu einer Richtung senkrecht zu einer Plattenoberfläche der Düsenlochplatte 17p geneigt ist. Eine Querschnittform des Düsenlochs 17a ist kreisförmig. Eine Form des Einlasses des Düsenlochs 17a ist somit elliptisch, und präzise ausgedrückt ist der Einlassdurchmesser D desselben eine Größe einer Hauptachse einer Ellipse.
Zurück zu der Beschreibung von 2 ist die Spule 13 um einen Wicklungsträger 13a, der aus Harz hergestellt ist, gewickelt und mit diesem Wicklungsträger 13a und einem Harzmaterial 13b verschlossen. Ein Spulenkörper, der eine zylindrische Form hat, ist entsprechend aus der Spule 13, dem Wicklungsträger 13a und dem Harzmaterial 13b gebildet.
Der fixierte Kern 14 ist aus einem magnetischen Material in eine zylindrische Form gebildet und weist einen Kraftstoffkanal 14a in diesem Zylinder auf. Der fixierte Kern 14 wird in einen inneren peripheren Teil des Körpers 11 eingeführt, und der Wicklungsträger 13a wird in einen äußeren peripheren Teil des Körpers 11 eingeführt. Eine äußere periphere Oberfläche des Harzmaterials 13b, das die Spule 13 verschließt, ist ferner durch das Gehäuse 16 bedeckt. Das Gehäuse 16 ist aus einem magnetischen Material in eine zylindrische Form gebildet. Ein Deckelglied 18, das aus einem magnetischen Material gebildet ist, ist an einem offenen Endteil des Gehäuses 16 befestigt. Als ein Resultat ist der Spulenkörper durch den Körper 11, das Gehäuse 16 und das Deckelglied 18 umgeben.
Der bewegliche Kern 15 ist auf eine scheibenförmige Art und Weise aus einem magnetischen Material gebildet und in einen inneren peripheren Teil des Körpers 11 eingeführt. Der Körper 11, das Ventilelement 12, der Spulenkörper, der fixierte Kern 14, der bewegliche Kern 15 und das Gehäuse 16 sind angeordnet, derart, dass die jeweiligen Mittellinien derselben übereinstimmen. Der bewegliche Kern 15 ist auf der Seite des Düsenlochs 17a des fixierten Kerns 14 angeordnet und ist angeordnet, um dem fixierten Kern 14 gegenüber zu liegen, derart, dass der bewegliche Kern 15 und der fixierte Kern 14 einen vorbestimmten Spalt dazwischen haben, wenn die Spule 13 nicht erregt ist.
Wenn die Spule 13 erregt wird, um eine elektromagnetische Anziehungskraft in dem fixierten Kern 14 zu erzeugen, wird der bewegliche Kern 15 aufgrund dieser elektromagnetischen Anziehungskraft zu dem fixierten Kern 14 angezogen. Als ein Resultat wird das Ventilelement 12, das mit dem beweglichen Kern 15 gekoppelt ist, gegen eine Federkraft einer Hauptfeder SP1 und eine Kraftstoffdruckventilschließkraft hochgehoben (geöffnet). Die Kraftstoffdruckventilschließkraft ist eine Kraft, mit der der Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffkanal 11a das Ventilelement 12 zu der Schließseite desselben drückt. Wenn andererseits die Erregung der Spule 13 gestoppt wird, wird das Ventilelement 12 aufgrund der Federkraft der Hauptfeder SP1 zusammen mit dem beweglichen Kern 15 geschlossen.
4 ist eine vergrößerte Ansicht von 2 und stellt einen Zustand dar, bei dem der Injektor 10 in das Befestigungsloch 4 des Zylinderkopfes 3 eingeführt ist und an demselben befestigt ist. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, sind der Körper 11, das Gehäuse 16, das Deckelglied 18 und der fixierte Kern 14, die den Spulenkörper umgeben, aus magnetischen Materialien gebildet, um eine magnetische Schaltung zu begründen, die als ein Kanal eines magnetischen Flusses, der nach einer Erregung der Spule 13 erzeugt wird, dient. Wie durch einen Pfeil in 4 angegeben ist, strömt der magnetische Fluss durch die magnetische Schaltung.
Auf eine Region des Gehäuses 16, die die Spule 13 unterbringt, ist als eine Spulenregion 16a Bezug genommen. Auf eine Region des Gehäuses 16, die die magnetische Schaltung bildet, ist als eine Region 16b einer magnetischen Schaltung Bezug genommen. In einer Einführungsrichtung (Oben- und Unten-Richtungen in 4) ist eine Endoberflächenposition des Deckelglieds 18 auf einer von den Düsenlöchern 17a abgewandten Seite (oberen Seite in 4) eine Regionsbegrenzung der Region 16b einer magnetischen Schaltung auf der von den Düsenlöchern 17a abgewandten Seite. In der Darstellung in 4 ist der ganze Abschnitt der Region 16b einer magnetischen Schaltung in der Einführungsrichtung (Oben- und Unten-Richtungen in 4) durch eine innere periphere Oberfläche 4a des Befestigungslochs 4 entlang des gesamten Umfangs desselben umgeben. Ein Teil des Zylinderkopfes 3, der die magnetische Schaltung entlang des gesamten Umfangs umgibt, entspricht „einem ringförmigen leitfähigen Teil 3a (einer vorbestimmten Position der Maschine)“.
Eine äußere periphere Oberfläche eines Teils des Körpers 11, die sich auf der Düsenlochseite des Gehäuses 16 befindet, ist in einer Berührung mit einer inneren peripheren Oberfläche 4b des Befestigungslochs 4 (siehe 1). Ein Zwischenraum CL ist andererseits zwischen einer äußeren peripheren Oberfläche des Gehäuses 16 und der inneren peripheren Oberfläche 4a des Befestigungslochs 4 (siehe 4) definiert. Eine äußere periphere Oberfläche der Region 16b einer magnetischen Schaltung und die innere periphere Oberfläche 4a des Befestigungslochs 4 liegen einander mit dem Zwischenraum CL dazwischen gegenüber.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, wird, da die magnetische Schaltung durch den ringförmigen leitfähigen Teil 3a umgeben ist, wenn eine Flussänderung in der magnetischen Schaltung durch Strömen eines elektrischen Stroms durch die Spule 13 (siehe den Pfeil in 4) verursacht wird, ein Wirbelstrom in dem ringförmigen leitfähigen Teil 3a gemäß dieser Flussänderung erzeugt. Dieser Wirbelstrom strömt in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene des Papiers von 4.
Zurück zu der Beschreibung von 2 ist ein Durchgangsloch für den beweglichen Teil 15 vorgesehen, und das Ventilelement 12 ist in dieses Durchgangsloch 15a eingeführt und darin angeordnet, sodass das Ventilelement 12 an dem beweglichen Kern 15 befestigt ist, um relativ zu dem beweglichen Kern 15 gleitfähig und verlagerbar zu sein. Ein Eingriffsteil 12d ist an einem Ende des Ventilelements 12 auf der von den Düsenlöchern 17a abgewandten Seite gebildet. Wenn der bewegliche Kern 15 zu dem fixierten Kern 14 angezogen und verlagert wird, bewegt sich der bewegliche Kern 15 mit dem Eingriffsteil 12d, das mit dem beweglichen Kern 15 in Eingriff gebracht ist. Zu der gleichen Zeit wie der Start der Verlagerung des beweglichen Kerns 15 startet dementsprechend das Ventilelement 12 damit, sich zu bewegen (die Düsenlöcher 17a zu öffnen). Selbst in einem Zustand, in dem der bewegliche Kern 15 in einer Berührung mit dem fixierten Kern 14 ist, kann das Ventilelement 12 relativ zu dem beweglichen Kern 15 verlagert werden, um hochgehoben zu werden.
Die Hauptfeder SP1 ist auf der von den Düsenlöchern 17a abgewandten Seite des Ventilelements 12 angeordnet, und eine Unterfeder SP2 ist auf der Düsenlochseite des beweglichen Kerns 15 angeordnet. Diese Federn SP1, SP2 sind in einer schraubenförmigen Form gebildet und werden in der Richtung der Achse C federnd verformt. Eine Federkraft der Hauptfeder SP1 (Hauptfederkraft Fs1) ist an das Ventilelement 12 in einer Ventilschließrichtung als eine Reaktionskraft von einem Anpassungsrohr 101 angelegt. Eine Federkraft der Unterfeder SP2 (Unterfederkraft Fs2) ist in einer Anziehungsrichtung als eine Reaktionskraft von einem vertieften Teil 11b des Körpers 11 an den beweglichen Kern 15 angelegt.
Kurz gesagt ist das Ventilelement 12 zwischen der Hauptfeder SP1 und der Auflageroberfläche 17b eingeklemmt, und der bewegliche Kern 15 ist zwischen der Unterfeder SP2 und dem Eingriffsteil 12d eingeklemmt. Die Unterfederkraft Fs2 wird über den beweglichen Kern 15 zu dem Eingriffsteil 12d übertragen, um in einer Ventilöffnungsrichtung an das Ventilelement 12 angelegt zu werden. Es kann daher ebenfalls argumentiert werden, dass eine Federkraft Fs, die durch ein Subtrahieren der Unterfederkraft Fs2 von der Hauptfederkraft Fs1 erhalten wird, an das Ventilelement 12 in der Ventilschließrichtung angelegt ist.
Wenn genauer gesagt das Ventilelement 12 hochgehoben wird, wird eine Kompressionsmenge (Menge eines federnden Verformens) der Hauptfeder SP1 erhöht, sodass sich die Hauptfederkraft Fs1 erhöht. Wenn andererseits das Ventilelement 12 hochgehoben wird, wird eine Kompressionsmenge (eine Menge eines federnden Verformens) der Unterfeder SP2 reduziert, sodass sich eine Unterfederkraft Fs2 verringert. Die resultierende Federkraft Fs (= Fs1 + Fs2) dieser Kräfte erhöht sich entsprechend dessen, wie das Ventilelement 12 hochgehoben wird.
Die Hauptfederkraft Fs1 (eingestellte Last Fset1) zu der Zeit eines Schließens des Ventilelements 12 (Takt = 0) ist größer als die Unterfederkraft Fs2 (eingestellte Last Fset2) zu der Zeit eines Schließens des Ventilelements 12. Die resultierende Federkraft Fs zu der Zeit eines Schließens des Ventilelements 12 wird dementsprechend kleiner als die eingestellte Last Fset1. Wie in 2 dargestellt ist, kann die eingestellte Last Fset1 der Hauptfeder SP1 durch Regeln einer Position einer Befestigung des Anpassungsrohrs 101 in dem Inneren des Zylinders des fixierten Kerns 14 angepasst werden.
Die Hochdruckpumpe 40 ist unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Die Hochdruckpumpe 40 ist eine Kolbenpumpe, die durch eine hin und her gehende Bewegung eines Tauchkolbens 45 Kraftstoff ansaugt und entlädt. Eine Antriebswelle 5 der Hochdruckpumpe 40 wird genauer gesagt durch eine Kurbelwelle der Maschine gedreht. Die Hochdruckpumpe 40 ist eine mechanische Pumpe, die durch ein Drehmoment der Maschine angetrieben wird. Eine Nockeneinrichtung 46 wandelt die Drehbewegung der Antriebswelle 5 in die hin und her gehende Bewegung des Tauchkolbens 45. Der Tauchkolben 45 bewegt sich innerhalb einer Pumpenkammer 44, die in einem Kraftstoffkanal 48 angeordnet ist, hin und her. Der Kraftstoff, mit dem die Hochdruckpumpe 40 von der Niederdruckpumpe versorgt wird, wird dementsprechend in die Pumpenkammer 44 gezogen und durch den Tauchkolben 45 komprimiert, um anschließend von der Pumpenkammer 44 in das Zuführungsrohr 30 entladen zu werden.
Ein normalerweise offenes Regelungsventil 43, das nach einer Erregung desselben geschlossen wird, ist auf einer Kraftstoffansaugseite der Hochdruckpumpe 40 vorgesehen. Durch eine Steuerung eines Schließzeitraums dieses Regelungsventils 43 wird eine entladene Kraftstoffmenge der Hochdruckpumpe 40 geregelt. Wenn somit der Tauchkolben 45 nach unten verlagert wird, wird ein Kraftstoff in die Pumpenkammer 44 gezogen. Wenn dann der Tauchkolben 45 dazu übergeht, nach oben verlagert zu werden, wenn das Regelungsventil 43 nicht erregt ist, behält das Regelungsventil 43 den offenen Zustand desselben bei, sodass der Kraftstoff in der Pumpenkammer 44 zu der Stromaufwärtsseite zurückgeführt wird. Wenn andererseits das Regelungsventil 43 nach einer Erregung des Regelungsventils 43 geschlossen wird, steigt der Druck von Kraftstoff in der Pumpenkammer 44 an, und dieser Hochdruckkraftstoff wird in das Zuführungsrohr 30 druckgespeist. In diesem Fall wird, sowie der Schließzeitpunkt (Erregungszeitpunkt) des Regungsventils 43 weiter retardiert wird, ein Kraftstoffdruckspeisezeitraum kürzer und schließlich wird eine kraftstoffdruckgespeiste Menge kleiner. Statt des normalerweise offenen Typs kann ein normalerweise geschlossenes Ventil als das Regelungsventil 43 genutzt werden.
Ein Abblaseventil 47, das als ein Drucklösungsventil zum Beschränken eines Kraftstoffentladungsdrucks dient, ist auf einer Stromabwärtsseite eines Rückschlagventils 42 vorgesehen. Das Abblaseventil 47 wird geöffnet, wenn der Kraftstoffentladungsdruck der Hochdruckpumpe gleich oder höher als ein vorbestimmter Abblasedruck (zum Beispiel 25 MPa) ist. Während dasselbe geöffnet ist, führt das Abblaseventil 47 einen Kraftstoff, der von der Hochdruckpumpe 40 entladen wurde, durch ein Kraftstoffrückführungsrohr 49 in den Kraftstofftank 45 zurück. Der Kraftstoffdruck in dem Zuführungsrohr 30 überschreitet folglich nicht den Abblasedruck. Das Abblaseventil 47 kann für das Zuführungsrohr 30 statt eines Vorsehens desselben für die Hochdruckpumpe 40 vorgesehen sein.
Zurück zu der Beschreibung von 1 kann eine elektronische Steuereinheit (ECU 20) „der Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung“ entsprechen und weist einen Mikrocomputer 21, eine integrierte IC 22, eine Verstärkerschaltung 23 und Schaltelemente SW2, SW3, SW4 auf.
Der Mikrocomputer 21 weist eine zentrale Verarbeitungseinheit, einen nicht flüchtigen Speicher (ROM) und einen flüchtigen Speicher (RAM) auf und berechnet basierend auf einer Last der Maschine und einer Maschinendrehungsgeschwindigkeit eine erforderliche Einspritzquantität Qreq von Kraftstoff und einen Zieleinspritzstartzeitpunkt. Eine charakteristische Linie (siehe 7), die eine Beziehung zwischen der Erregungszeit Ti und der Einspritzquantität Q angibt, wird zusätzlich vorher durch einen Test erhalten, und durch Steuern der Erregungszeit Ti für die Spule 13 gemäß dieser charakteristischen Linie wird die Einspritzquantität Q gesteuert.
Eine Abbildung (Ti-Q-Abbildung), die die Beziehung zwischen der Erregungszeit Ti und der Einspritzquantität Q angibt, wird beispielsweise basierend auf dieser charakteristischen Linie vorbereitet, und diese Ti-Q-Abbildung wird in dem Speicher gespeichert. Die Erregungszeit Ti, die zu der Einspritzquantität passt, die erforderlich ist (erforderliche Einspritzquantität Qreq), wird basierend auf der Ti-Q-Abbildung eingestellt. Sowie der Druck von Kraftstoff, mit dem der Injektor 10 versorgt wird (das heißt ein Kraftstoffdruck in dem Zuführungsrohr 30) höher wird, wird eine kürzere Erregungszeit Ti benötigt. Die Ti-Q-Abbildung wird dementsprechend vorbereitet und für jeden Versorgungskraftstoffdruck gespeichert, und die Ti-Q-Abbildung, in der nachzusehen ist, wird gemäß dem Versorgungskraftstoffdruck zu der Zeit einer Einspritzung gewechselt.
Die integrierte IC 22 weist eine Einspritzantriebsschaltung 22a, die Betriebsvorgänge der Schaltelemente SW2, SW3, SW4 steuert, und eine Ladeschaltung 22b, die einen Betrieb der Verstärkerschaltung 23 steuert, auf. Diese Schaltungen 22a, 22b werden basierend auf einem Einspritzbefehlssignal, das von dem Mikrocomputer 21 ausgegeben wird, aktiviert. Das Einspritzbefehlssignal ist ein Signal zum Befehlen eines Zustands einer Erregung der Spule 13 des Injektors 10 und wird durch den Mikrocomputer 21 basierend auf der erforderlichen Einspritzquantität Qreq und dem Zieleinspritzstartzeitpunkt, die im Vorhergehenden beschrieben sind, und einem Spulenstromerfassungswert I, der später beschrieben ist, eingestellt. Das Einspritzbefehlssignal weist ein Einspritzsignal, ein Verstärkungssignal und ein Batteriesignal, die später beschrieben sind, auf.
Die Verstärkerschaltung 23 weist eine Spule 23a, einen Kondensator 23b, eine Diode 23c und ein Schaltelement SW1 auf. Wenn die Ladeschaltung 22b das Schaltelement SW1 steuert, derart, dass das Schaltelement SW1 einen EIN-Betrieb und einen AUS-Betrieb abwechselnd wiederholt, wird eine Batteriespannung, die durch einen Batterieanschluss Batt angelegt wird, durch die Spule 23a gesteigert (verstärkt), um in dem Kondensator 23b gespeichert zu werden. Die Spannung einer elektrischen Leistung, die auf diese Art und Weise verstärkt und gespeichert wird, kann einer „verstärkten Spannung“ entsprechen.
Wenn die Einspritzantriebsschaltung 22a beide Schaltelemente SW2, SW4 einschaltet, wird die verstärkte Spannung an die Spule13 des Injektors 10 angelegt. Wenn andererseits das Schaltelement SW2 geschaltet wird, um ausgeschaltet zu sein, und das Schaltelement SW3 geschaltet wird, um eingeschaltet zu sein, wird die Batteriespannung an die Spule 13 des Injektors 10 angelegt. Wenn das Spannungsanlegen an die Spule 13 gestoppt wird, werden die Schaltelemente SW2, SW3, SW4 ausgeschaltet. Die Diode 24 dient zum Verhindern, dass die verstärkte Spannung an das Schaltelement SW3 angelegt wird, wenn das Schaltelement SW2 in einem EIN-Betrieb ist.
Ein Nebenschlusswiderstand 25 dient zum Erfassen eines elektrischen Stroms, der durch das Schaltelement SW4 strömt, das heißt eines elektrischen Stroms, der durch die Spule 13 (Spulenstrom) strömt, und basierend auf einer Menge eines Spannungsabfalls, der in dem Nebenschlusswiderstand 25 verursacht wird, erfasst der Mikrocomputer 21 den im Vorhergehenden beschriebenen Spulenstromerfassungswert I.
Die elektromagnetische Anziehungskraft (Ventilöffnungskraft), die durch ein Strömen des Spulenstroms erzeugt wird, ist im Detail beschrieben.
Sowie eine magnetomotorische Kraft bzw. Durchflutung (Amperewindung AT), die in dem fixierten Kern 14 erzeugt wird, größer wird, wird die elektromagnetische Anziehungskraft größer. Wenn somit die Zahl von Windungen der Spule 13 gleich ist, wird, sowie der Spulenstrom erhöht wird, um die Amperewindung AT größer zu machen, die elektromagnetische Anziehungskraft größer. Es braucht Zeit, dass die Anziehungskraft gesättigt wird, um nach dem Starten der Erregung ihren maximalen Wert zu haben. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist auf die elektromagnetische Anziehungskraft, wenn dieselbe gesättigt wird, um die Gesättigte auf diese Art und Weise zu erreichen, als eine statische Anziehungskraft Fb Bezug genommen.
Auf die elektromagnetische Anziehungskraft, die dafür notwendig ist, dass das Ventilelement 12 den Ventilöffnungsbetrieb desselben startet, ist als eine notwendige Ventilöffnungskraft Fa Bezug genommen. Sowie der Druck von Kraftstoff, mit dem der Injektor 10 versorgt wird, höher wird, wird die elektromagnetische Anziehungskraft (die Ventilöffnungsstartanziehungskraft), die dafür notwendig ist, dass das Ventilelement 12 den Ventilöffnungsbetrieb startet, größer. Abhängig von verschiedenen Arten von Bedingungen, wie zum Beispiel in einem Fall einer großen Viskosität von Kraftstoff, wird die Ventilöffnungsstartanziehungskraft groß. Die Ventilöffnungsstartanziehungskraft wird dementsprechend unter der Annahme einer Bedingung, unter der die Ventilöffnungsstartanziehungskraft am größten wird, als die notwendige Ventilöffnungskraft Fa definiert.
Eine grafische Darstellung (A) in 6 gibt einen Kurvenverlauf einer Spannung, die an die Spule 13 angelegt ist, in einem Fall einer Kraftstoffeinspritzung an. Wie in einer grafischen Darstellung (a) in 6 dargestellt ist, wird zu dem Spannungsanlegestartzeitpunkt t1 (das heißt einem Startzeitpunkt der Erregungszeit Ti), der durch das Einspritzbefehlssignal befohlen wird, das verstärkte Signal zu dem Start der Erregung angelegt. Der Spulenstrom wird dementsprechend als ein Resultat des Erregungsstarts (siehe eine grafische Darstellung (b) in 6) auf einen ersten Zielwert I1 erhöht. Zu dem Zeitpunkt t1, wenn der im Vorhergehenden beschriebene Spulenstromerfassungswert I den ersten Zielwert I1 erreicht, wird die Erregung ausgeschaltet. Kurz gesagt wird der Spulenstrom gesteuert, um durch das Anlegen der verstärkten Spannung aufgrund dieser erstmaligen Erregung auf den ersten Zielwert I1 gesteigert zu werden.
Danach wird die Erregung durch die Batteriespannung derart gesteuert, dass der Spulenstrom auf einem zweiten Zielwert I2 beibehalten wird, der auf einen Wert eingestellt ist, der niedriger als der erste Zielwert I1 ist. Die Erregung wird genauer gesagt wiederholt durch die Batteriespannung ein und ausgeschaltet, derart, dass ein Unterschied zwischen dem Spulenstromerfassungswert I und dem zweiten Zielwert I2 innerhalb einer vorbestimmten Breite ist. Eine Taststeuerung wird folglich ausgeführt, derart, dass ein Durchschnittswert des schwankenden Spulenstroms bei dem zweiten Zielwert I2 beibehalten wird. Der zweite Zielwert I2 wird auf einen solchen Wert eingestellt, dass die statische Anziehungskraft Fb die notwendige Ventilöffnungskraft Fa oder größer wird.
Die Erregung durch die Batteriespannung wird dann derart gesteuert, dass der Spulenstrom auf einem dritten Zielwert 13 beibehalten wird, der auf einen Wert eingestellt ist, der niedriger als der zweite Zielwert 12 ist. Die Erregung durch die Batteriespannung wird genauer gesagt wiederholt abwechselnd ein- und ausgeschaltet, derart, dass ein Unterschied zwischen dem Spulenstromerfassungswert I und dem dritten Zielwert 13 innerhalb einer vorbestimmten Breite ist. Eine Taststeuerung wird folglich ausgeführt, derart, dass ein Durchschnittswert des schwankenden Spulenstroms bei dem dritten Zielwert 13 beibehalten wird.
Wie in einer grafischen Darstellung (c) in 6 angegeben ist, erhöht sich die elektromagnetische Anziehungskraft weiter in einem Zeitraum von dem Erregungsstartzeitpunkt, das heißt einem Erhöhungssteuerstartzeitpunkt (t0), zu einem Aufnahmesteuerendzeitpunkt (t3). Eine Geschwindigkeit eines Erhöhens der elektromagnetischen Anziehungskraft ist in einem Aufnahmesteuerzeitraum langsamer als in einem Erhöhungssteuerzeitraum. Der erste Zielwert 11, der zweite Zielwert 12 und der Aufnahmesteuerzeitraum werden eingestellt, derart, dass die Anziehungskraft die notwendige Ventilöffnungskraft Fa in dem Zeitraum (t0 bis t3) überschreitet, in dem sich die Anziehungskraft erhöht.
Die Anziehungskraft wird in einem Haltsteuerzeitraum (t4 bis t5) auf einem vorbestimmten Wert beibehalten. Der dritte Zielwert 13 wird eingestellt, derart, dass dieser vorbestimmte Wert höher als eine Ventilöffnung haltende Kraft Fc ist, die notwendig ist, um einen Ventil-offen-Zustand beizubehalten. Die eine Ventilöffnung haltende Kraft Fc ist kleiner als die notwendige Ventilöffnungskraft Fa.
Das Einspritzsignal, das das Einspritzbefehlssignal aufweist, ist ein Pulssignal zum Befehlen der Erregungszeit Ti, und ein Puls-EIN-Zeitpunkt wird auf einen Zeitpunkt t0 eingestellt, der um eine vorbestimmte Einspritzverzögerungszeit früher als der Zieleinspritzstartzeitpunkt ist. Ein Puls-AUS-Zeitpunkt wird auf einen Zeitpunkt t5 (das heißt einen Endzeitpunkt der Erregungszeit Ti) eingestellt, zu dem eine Zeit gemäß der Erregungszeit Ti nach dem Puls-EIN verstrichen ist. Das Schaltelement SW4 ist gemäß diesem Einspritzsignal in Betrieb.
Das Verstärkungssignal, das das Einspritzbefehlssignal aufweist, ist ein Pulssignal zum Befehlen eines Ein- und Ausschaltens der Erregung durch die verstärkte Spannung, und ein Puls wird zu der gleichen Zeit wie der Puls-EIN des Einspritzsignals eingeschaltet. Danach wird das Verstärkungssignal während eines Zeitraums, in dem der Spulenstromerfassungswert I den ersten Zielwert I1 erreicht, abwechselnd wiederholt ein- und ausgeschaltet. Das Schaltelement SW2 ist gemäß diesem Ein- und Ausschalten des Verstärkungssignals in Betrieb. Als ein Resultat wird die verstärkte Spannung in dem Erhöhungssteuerzeitraum angelegt.
Ein Puls des Batteriesignals, das das Einspritzbefehlssignal aufweist, wird zu einem Startzeitpunkt t2 für eine Aufnahmesteuerung eingeschaltet. Danach wird in einem Zeitraum, bis nach dem Erregungsstart eine verstrichene Zeit eine vorbestimmte Zeit erreicht, das Batteriesignal abwechselnd wiederholt ein- und ausgeschaltet, um eine Rückkopplungssteuerung durchzuführen, derart, dass der Spulenstromerfassungswert I auf dem zweiten Zielwert 12 beibehalten wird. Weiter danach wird in einem Zeitraum, bis der Puls des Einspritzsignals ausgeschaltet wird, das Batteriesignal abwechselnd wiederholt ein- und ausgeschaltet, um die Rückkopplungssteuerung durchzuführen, derart, dass der Spulenstromerfassungswert I auf dem dritten Zielwert 13 beibehalten wird. Das Schaltelement SW3 ist gemäß diesem Batteriesignal in Betrieb.
Der Druck von Kraftstoff, mit dem der Injektor 10 versorgt wird, wird durch einen Kraftstoffdrucksensor 31 (siehe 1) erfasst, der an dem Zuführungsrohr 30 befestigt ist. Basierend auf dem Versorgungskraftstoffdruck, der durch den Kraftstoffdrucksensor 31 erfasst wird, bestimmt die ECU 20, ob die im Vorhergehenden beschriebene Aufnahmesteuerung durchgeführt wird. Wenn der Versorgungskraftstoffdruck ein vorbestimmter Wert oder höher ist, wird beispielsweise die Aufnahmesteuerung zugelassen, während, wenn der Versorgungskraftstoffdruck kleiner als der vorbestimmte Wert ist, die Aufnahmesteuerung nicht ausgeführt wird, und eine Haltesteuerung wird nach einer Erhöhungssteuerung durchgeführt.
7 stellt die charakteristischen Linien dar, die die Beziehung zwischen der Erregungszeit Ti und der Einspritzquantität Q angeben. In 7 ist eine kontinuierliche Line eine charakteristische Linie, wenn der Versorgungskraftstoffdruck 10 MPa ist, und eine gestrichelte Linie ist eine charakteristische Linie, wenn der Versorgungskraftstoffdruck 20 MPa ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Maximalwert eines Zieldrucks, den das Kraftstoffeinspritzsystem aushalten kann (Systemmaximalkraftstoffdruck Pmax), 10 MPa. Der Systemmaximalkraftstoffdruck Pmax ist auf einen Wert eingestellt, der niedriger als der Maximalentladungsdruck der Hochdruckpumpe 40 ist, und ist auf den Maximalwert eingestellt, bei dem der Kraftstoffdruck (Versorgungskraftstoffdruck) in dem Zuführungsrohr 30 stabil beibehalten werden kann.
Auf eine Region der charakteristischen Linie, die durch eine Bezugsziffer A1 angegeben ist, ist als eine Teilregion Bezug genommen, und auf eine Region der charakteristischen Linie, die durch eine Bezugsziffer A2 angegeben ist, ist als eine Vollhubregion Bezug genommen. Wenn Kraftstoff eingespritzt wird (Teileinspritzung), wobei die Erregungszeit Ti in der Teilregion A1 ist, wird ein Ventilschließbetrieb gestartet, bevor der bewegliche Kern 15 mit dem fixierten Kern 14 kollidiert, das heißt, bevor das Ventilelement 12 eine Vollhubposition erreicht, und eine winzig kleine Menge von Kraftstoff wird eingespritzt. Die Vollhubposition ist eine Hubposition des Ventilelements 12 zu der Zeit, zu der der bewegliche Kern 15 mit dem fixierten Kern 14 kollidiert. Wenn andererseits Kraftstoff eingespritzt wird (Vollhubeinspritzung), wobei die Erregungszeit Ti in der Vollhubregion A2 ist, wird der Ventilschließbetrieb gestartet, nachdem das Ventilelement 12 die Vollhubposition erreicht hat. Die Einspritzquantität ist dementsprechend größer als in dem Fall einer Einspritzung in der Teilregion A1.
Die Maxmaleinspritzquantität B von Kraftstoff, die in der Teilregion A1 eingespritzt werden kann, wird größer, sowie der Versorgungskraftstoffdruck höher wird. Wenn daher beispielsweise eine Einspritzquantität von Kraftstoff, die durch eine Bezugsziffer Q1 in 7 angegeben ist, bei dem Versorgungskraftstoffdruck von 10 MPa eingespritzt wird, sollte Kraftstoff in der Vollhubregion A2 eingespritzt werden. Wenn diese Einspritzquantität Q1 von Kraftstoff bei 20 MPa eingespritzt wird, sollte Kraftstoff in der Teilhubregion A1 eingespritzt werden.
Auf ein Verhältnis eines Auflagerreduzierungsgrads zu einem Totalwert eines Druckverlusts (Auflagerreduzierungsgrad) aufgrund einer Strömungsreduzierung bei dem Auflagerteil 12a des Ventilelements 12 und eines Druckverlusts aufgrund einer Strömungsreduzierung durch das Düsenloch 17a (Düsenlochreduzierungsgrad) ist als eine Auflagerreduzierungsrate Bezug genommen. Unmittelbar nach dem Einspritzstart ist der Auflagerreduzierungsgrad größer als der Düsenlochreduzierungsgrad, und die Auflagerreduzierungsrate wird kleiner, sowie das Ventilelement 12 weiter hochgehoben wird. Ein Bezugssymbol C in 7 gibt zusätzlich die Erregungszeit Ti an, wenn die Auflagerreduzierungsrate 50% auf der charakteristischen Linie ist, wenn der Versorgungskraftstoffdruck 10 MPa ist.
Verarbeitungsprozeduren für verschiedene Arten einer Steuerung, die durch den Mikrocomputer 21 durchgeführt wird, sind unter Bezugnahme auf 8, 9 und 10 beschrieben. Diese Steuerungen werden mit einem vorbestimmten Zeitraum (zum Beispiel einem Betriebszeitraum der CPU) während eines Betriebszeitraums der Maschine wiederholt ausgeführt.
Die Prozedur, durch die der Injektor 10 gesteuert wird, ist zuerst unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. Bei S10 (auswählende Einrichtung) in 8 wird bestimmt, ob die im Vorhergehenden beschriebene erforderliche Einspritzquantität Qreq gleich der oder kleiner als die Teilmaximaleinspritzquantität Qplmax bei dem Systemmaximalkraftstoffdruck Pmax ist. Die Bestimmung, dass Qreq ≤ Qplmax ist, bedeutet, dass Kraftstoff in der Teilregion A1 eingespritzt werden kann, wenn der Versorgungskraftstoffdruck auf den Systemmaximalkraftstoffdruck Pmax eingestellt ist. In diesem Fall einer bejahenden Bestimmung wird bei einem anschließenden S11 (auswählende Einrichtung) der Klein-groß-Vergleich zwischen „einer Ausgabeverbesserungsmenge“ und „einer Pumpenverlustmenge“, der im Folgenden beschrieben ist, vorgenommen.
In dem Fall, in dem beispielsweise die Einspritzung sowohl in der Teilregion A1 als auch der Vollhubregion A2 wie die Einspritzung der winzig kleinen Menge von Kraftstoff, die durch die Bezugsziffer Q1 in 7 angegeben ist, möglich ist, wird, wenn die Einspritzung in der Teilregion A1 ausgewählt ist, wobei der Versorgungskraftstoffdruck auf den Systemmaximalkraftstoffdruck Pmax eingestellt ist, Kraftstoff mit einem höheren Druck eingespritzt als bei der Einspritzung in der Vollhubregion A2. Der Sprühpartikeldurchmesser wird dementsprechend klein. Als ein Rasultat wird ein Ausgabemoment der Maschine relativ zu der Kraftstoffeinspritzquantität, das heißt ein Ausgabewirkungsgrad der Maschine, verbessert. Das Moment, das für den Antrieb der Hochdruckpumpe 40 erforderlich ist, wird in diesem Fall aus dem Ausgabemoment ausgeschlossen.
Als ein Kompromiss dafür erhöht sich jedoch, wenn die Teileinspritzung ausgewählt ist, und der Versorgungskraftstoffdruck auf den Systemmaximalkraftstoffdruck Pmax eingestellt ist, die Drehungslast der Antriebswelle 5 gemäß der Erhöhung der Menge von Kraftstoff, die von der Hochdruckpumpe 40 entladen wird. Das im Vorhergehenden beschriebene Ausgabemoment (Ausgabewirkungsgrad) relativ zu der Kraftstoffeinspritzquantität wird dadurch reduziert.
Auf diese Art und Weise wird auf die Menge einer Verbesserung des Ausgabewirkungsgrads der Maschine aufgrund der Reduzierung des Sprühpartikeldurchmessers durch die Auswahl der Teileinspritzung verglichen mit dem Fall einer Auswahl der Vollhubeinspritzung als „die Ausgabeverbesserungsmenge“ Bezug genommen. Auf die Menge einer Reduzierung des Ausgabewirkungsgrads der Maschine aufgrund der Erhöhung der Last der Hochdruckpumpe 40 durch die Auswahl der Teileinspritzung verglichen mit dem Fall einer Auswahl der Vollhubeinspritzung ist als „die Pumpenverlustmenge“ Bezug genommen.
Diese Pumpenverlustmenge und die Ausgabeverbesserungsmenge unterscheiden sich gemäß einer Betriebsbedingung der Maschine zu dieser Zeit. Eine Last, eine Drehungsgeschwindigkeit, eine Temperatur der Maschine oder eine Last, wenn die Maschine einen Hilfsapparat antreibt, können beispielsweise als ein konkretes Beispiel dieser Betriebsbedingung genommen werden. Bei S11 wird somit der Klein-groß-Vergleich zwischen der Ausgabeverbesserungsmenge und der Pumpenverlustmenge gemäß diesen Betriebsbedingungen vorgenommen.
Wenn bei S11 bestimmt wird, dass Ausgabeverbesserungsmenge > Pumpenverlustmenge, wird bei folgenden S12, S13 der Betrieb des Injektors 10 gesteuert, derart, dass der Versorgungskraftstoffdruck auf den Systemmaximalkraftstoffdruck Pmax eingestellt wird, und die erforderliche Einspritzquantität Qreq von Kraftstoff in der Teilregion A1 eingespritzt wird.
Bei einem S12 (einer Einspritzbefehlszeitraum einstellenden Einrichtung) wird genauer gesagt die Erregungszeit Ti, die der erforderlichen Einspritzquantität Qreq entspricht, durch eine Bezugnahme auf die Ti-Q-Abbildung eingestellt, die basierend auf der charakteristischen Linie, die Pmax entspricht, vorbereitet wurde. Dann wird das Einspritzbefehlssignal, das die Erregungszeit Ti (das Einspritzsignal) aufweist, die auf diese Art und Weise eingestellt wurde, zu der integrierten IC 22 ausgegeben. Der Injektor 10 spritzt dementsprechend die erforderliche Einspritzquantität Qreq von Kraftstoff in der Teilregion A1 auf der charakteristischen Linie, die Pmax entspricht, ein. Bei dem nächsten S13 wird eine Zwangsbefehl-Flag auf EIN eingestellt, derart, dass ein Zielversorgungskraftstoffdruck Ptrg (Zieldruck), der später beschrieben ist, der Systemmaximalkraftstoffdruck Pmax wird.
Wenn bei S10 bestimmt wird, dass Qreq > Qplmax (S10: JA), ist die Teilmaximaleinspritzquantität Qplmax für die erforderliche Einspritzquantität Qreq unzureichend. In diesem Fall wird folglich bei einem S14 (einer Einspritzbefehlszeitraum einstellenden Einrichtung) der Betrieb des Injektors 10 gesteuert, derart, dass die erforderliche Einspritzquantität Qreq von Kraftstoff in der Vollhubregion A2 eingespritzt wird.
Wenn Bei S11 bestimmt wird, dass Ausgabeverbesserungsmenge ≤ Pumpenverlustmenge (S10: NEIN) wird das im Vorhergehenden beschriebene Nicht-Ausreichen nicht erzeugt. Obwohl die Einspritzung in der Teilregion A1 möglich ist, ist daher ein Nachteil (Pumpenverlustmenge) aufgrund der Einspritzung in der Teilregion A1 größer als ein Vorteil (Ausgabeverbesserungsmenge). Aus diesem Grund wird in diesem Fall ebenfalls bei einem S14 der Betrieb des Injektors 10 gesteuert, derart, dass die erforderliche Einspritzquantität Qreq von Kraftstoff in der Vollhubregion A2 eingespritzt wird. Nach einem Durchführen der Verarbeitung bei S14 wird bei einem folgenden S15 die Zwangsbefehl-Flag auf AUS eingestellt.
Die Prozedur zum Steuern der Hochdruckpumpe 40 ist unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. Bei einem S20 in 9 wird zuerst bestimmt, ob die Zwangsbefehl-Flag bei der Verarbeitung in 8 auf EIN eingestellt wurde. Wenn die Zwangsbefehl-Flag auf EIN eingestellt ist (S20: JA), wird bei einem anschließenden S21 (einer Zieldruck einstellenden Einrichtung) der Zielversorgungskraftstoffdruck Ptrg auf den Systemmaximalkraftstoffdruck Pmax eingestellt. Wenn die Zwangsbefehl-Flag auf AUS eingestellt ist (S20: NEIN), wird bei einem nächsten S22 (einer Zieldruck einstellenden Einrichtung) der Zielversorgungskraftstoffdruck Ptrg basierend auf der Last der Maschine und der Maschinendrehungsgeschwindigkeit unter Verwendung einer Kraftstoffdruckabbildung, die später beschrieben ist, eingestellt.
Eine Beziehung zwischen der Zieleinspritzquantität Qreq und der Maschinendrehungsgeschwindigkeit, die der Last entspricht, und ein optimaler Wert des Versorgungskraftstoffdrucks werden genauer gesagt vorher durch einen Test erhalten. Die Kraftstoffdruckabbildung, die diese Beziehung angibt, ist in dem Speicher gespeichert. Diese Kraftstoffdruckabbildung wird basierend auf einem Testresultat in dem Fall der Einspritzung in der Vollhubregion A2 vorbereitet. Basierend auf der Zieleinspritzquantität Qreq und der Maschinendrehungsgeschwindigkeit wird dann der Zielversorgungskraftstoffdruck Ptrg durch eine Bezugnahme auf die Kraftstoffdruckabbildung eingestellt.
Bei einem folgenden S23 (einer Pumpensteuereinrichtung) wird eine Rückkopplungssteuerung an der Hochdruckpumpe 40 durchgeführt, derart, dass ein tatsächlicher Kraftstoffdruck Pact, der durch den Kraftstoffdrucksensor 31 erfasst wird, mit dem Zielversorgungskraftstoffdruck Ptrg, der bei S21, S22 eingestellt wird, übereinstimmt. Basierend auf einem Unterschied zwischen dem Zielversorgungskraftstoffdruck Ptrg und dem tatsächlichen Kraftstoffdruck Pact wird genauer gesagt der Betrieb des Regelungsventils 43 gesteuert, um die Rückkopplungssteuerung an der Menge von Kraftstoff, der durch den Tauchkolben 45 druckgespeist wird, durchzuführen.
Eine Prozedur zum Aktualisieren und Lernen der Kraftstoffdruckabbildung ist unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. Bei einem S30 (einer erfassenden Einrichtung) in 10 wird ein Kurvenverlauf eines elektrischen Stroms, der durch die Spule 13 zu der Zeit einer Erregung der Spule 13 (siehe die grafische Darstellung (b) in 6) strömt, oder ein Kurvenverlauf einer Spannung, die an die Spule 13 angelegt ist, erhalten. Bei einem anschließenden S31 (einer erfassenden Einrichtung) wird ein Ventilschließzeitpunkt, zu dem das Ventilelement 12 mit der Auflageroberfläche 17b in Eingriff gebracht wird, um die Einspritzung zu beenden, basierend auf dem Kurvenverlauf, der bei S30 erhalten wird, geschätzt. Eine charakteristische Pulsation des Kurvenverlaufs erscheint beispielsweise aufgrund des Eingriffs. Der Ventilschließzeitpunkt wird somit basierend auf diesem Pulsationserscheinungszeitpunkt geschätzt.
Bei einem nächsten S32 (einer Einspritzdaten erhaltenden Einrichtung) wird basierend auf dem Ventilschließzeitpunkt, der bei S31 geschätzt wird, die tatsächliche Einspritzquantität geschätzt. Ein Einspritzstartzeitpunkt (Ventilöffnungszeitpunkt) wird genauer gesagt zuerst basierend auf dem Zeitpunkt, zu dem der Start einer Erregung der Spule 13 durch das Einspritzbefehlssignal befohlen wird, geschätzt. Ein Zeitpunkt, zu dem eine vorbestimmte Verzögerungszeit zu dem Befehlszeitpunkt für den Erregungsstart addiert ist, kann beispielsweise als der Ventilöffnungszeitpunkt geschätzt werden. Ein Einspritzzeitraum wird dann basierend auf dem Ventilöffnungszeitpunkt und dem Ventilschließzeitpunkt, die geschätzt wurden, berechnet. Die tatsächliche Einspritzquantität wird als Nächstes basierend auf dem Versorgungskraftstoffdruck zu der Zeit dieser Einspritzung und dem berechneten Einspritzzeitraum berechnet.
Bei einem folgenden S33 (einer Einspritzdaten erhaltenden Einrichtung) wird basierend auf der tatsächlichen Einspritzquantität, die bei S32 geschätzt wurde, und der Erregungszeit Ti zu der Zeit dieser Einspritzung die Einspritzquantität Q, die in der Ti-Q-Abbildung gespeichert ist, die bei der Steuerung in 8 verwendet wird, aktualisiert und neu geschrieben. Der Wert in der Ti-Q-Abbildung wird dementsprechend basierend auf der tatsächlichen Einspritzquantität gelernt. Die Ti-Q-Abbildung, die auf diese Art und Weise gelernt wird, entspricht Einspritzdaten, die eine Beziehung zwischen einem Ventilöffnungsbefehlszeitraum und der tatsächlichen Einspritzquantität angeben.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel, das im Vorhergehenden beschrieben ist, hat im Wesentlichen Charakteristiken, die im Folgenden aufgezählt sind. Der folgende Betrieb und die folgenden Effekte werden durch diese Charakteristiken erzeugt.
Eine erste Charakteristik ist im Folgenden beschrieben. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird bei S10 in 8 bestimmt, ob die erforderliche Einspritzquantität Qreq gleich der oder kleiner als die Teilmaximaleinspritzquantität Qplmax ist, und die Teileinspritzung wird unter der Bedingung von Qreq ≤ Qplmax gewählt. Wie durch die Bezugsziffer Q1 in 7 angegeben ist, wird dementsprechend, wenn sowohl die Teileinspritzung als auch die Vollhubeinspritzung möglich sind, abhängig von dem Versorgungskraftstoffdruck die Teileinspritzung gewählt. Selbst wenn somit eine winzig kleine Menge von Kraftstoff eingespritzt wird, kann Kraftstoff mit einem höheren Druck als bei der Vollhubeinspritzung eingespritzt werden, um eine Zerstäubung eines Kraftstoffsprühstoßes ausreichend zu fördern.
Eine zweite Charakteristik ist im Folgenden beschrieben. Im Gegensatz zu dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, wenn der Zieldruck Ptrg zu der Zeit einer Teileinspritzung ebenfalls gemäß der Betriebsbedingung der Maschine eingestellt wird, der Zieldruck aufgrund der kleinen erforderlichen Einspritzquantität klein, sodass Kraftstoff möglicherweise nicht mit einem kleinen Sprühpartikeldurchmesser eingespritzt wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird andererseits zu der Zeit einer Teileinspritzung der Zieldruck Ptrg auf den Systemmaximalkraftstoffdruck Pmax (einen Wert, der ein voreingestellter unterer Grenzdruck oder höher ist) eingestellt. Zu der Zeit einer Teileinspritzung wird dementsprechend Kraftstoff mit einem ausreichend hohen Versorgungskraftstoffdruck eingespritzt, sodass selbst durch die Teileinspritzung ein kleiner Sprühpartikeldurchmesser erhalten werden kann. Eine winzig kleine Menge von Kraftstoff kann daher eingespritzt werden, wobei der Sprühpartikeldurchmesser verkleinert ist.
Zu der Zeit einer Vollhubeinspritzung wird der Zieldruck Ptrg gemäß der Betriebsbedingung der Maschine eingestellt. Zu der Zeit einer Vollhubeinspritzung kann folglich ein unnötig hoher Versorgungskraftstoffdruck vermieden werden, und es kann verhindert werden, dass die Energie, die für den Antrieb der Hochdruckpumpe 40 erforderlich ist, das heißt die Last der Maschine zum Drehen der Antriebswelle 5, unnötig groß wird.
Eine dritte Charakteristik ist im Folgenden beschrieben. Die ECU 20 stellt den Zieldruck Ptrg zu der Zeit einer Teileinspritzung auf den Systemmaximalkraftstoffdruck Pmax ein. Ein großer Sprühpartikeldurchmesser zu der Zeit einer Teileinspritzung kann dementsprechend maximal begrenzt werden. Als ein Resultat kann eine Verbrennungsenergie, die pro Einheit einer Einspritzquantität erhalten wird, erhöht werden.
Eine vierte Charakteristik ist im Folgenden beschrieben. Die ECU 20 nimmt einen Vergleich zwischen der Ausgabeverbesserungsmenge aufgrund der Reduzierung des Sprühpartikeldurchmessers durch die Auswahl der Teileinspritzung und der Pumpenverlustmenge aufgrund der Erhöhung der Last der Hochdruckpumpe 40 durch die Auswahl Teileinspritzung vor. Die Teileinsprung wird dann unter einer Bedingung Ausgabeverbesserungsmenge > Pumpenverlustmenge (S11: JA) gewählt. Eine Situation, wie zum Beispiel eine Verringerung der Ausgabe der Maschine, die für die Einspritzquantität trotz des reduzierten Sprühpartikeldurchmessers durch die Teileinspritzung erhalten wird, kann dementsprechend vermieden werden.
Eine fünfte Charakteristik ist im Folgenden beschrieben. Die ECU 20 weist die erfassende Einrichtung S30, S31, die Einspritzdaten erhaltende Einrichtung S32, S33 und die Einspritzbefehlszeitraum einstellende Einrichtung S12, S14 auf. Die erfassende Einrichtung S30, S31 erfasst den Ventilschließzeitpunkt für das Ventilelement 12. Basierend auf dem Ventilschließzeitpunkt, der zu der Zeit einer Teileinspritzung erfasst wird, berechnet die Einspritzdaten erhaltende Einrichtung S32, S33 die tatsächliche Einspritzquantität durch die Teileinspritzung. Die Einspritzdaten erhaltende Einrichtung S32, S33 erhält die Einspritzdaten, die eine Beziehung zwischen dem Ventilöffnungsbefehlszeitraum für das Ventilelement 12 und der tatsächlichen Einspritzquantität angeben. Die Einspritzbefehlszeitraum einstellende Einrichtung S12, S14 stellt einen Zeitraum, in dem dem Injektor 10 zu befehlen ist, das Ventilelement 12 zu öffnen (Einspritzbefehlssignal), basierend auf der erforderlichen Einspritzquantität und den Einspritzdaten ein.
Auf diese Art und Weise wird, wenn der Ventilschließzeitpunkt erfasst wird, um die tatsächliche Einspritzquantität zu berechnen, eine Genauigkeit bei einer Berechnung der tatsächlichen Einspritzquantität reduziert, wenn der Sackkraftstoffdruck niedrig ist. Aus diesem Grund besteht, wenn das Einspritzbefehlssignal basierend auf den Einspritzdaten unter Verwendung dieses Resultats eines Berechnens eingestellt wird, eine Sorge über eine Verschlechterung einer Einspritzgenauigkeit. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird andererseits zu der Zeit einer Teileinspritzung der Zieldruck auf den Wert eingestellt, der der untere Grenzdruck oder höher ist. Als ein Resultat wird der Sackkraftstoffdruck zu der Zeit einer Teileinspritzung groß. Eine Verschlechterung der Genauigkeit bei einer Berechnung der tatsächlichen Einspritzquantität kann somit begrenzt werden, und die Einspritzgenauigkeitsverschlechterung kann begrenzt werden.
Eine sechste Charakteristik ist im Folgenden beschrieben. Im Gegensatz zu dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Ventilelement in einem Fall eines Injektors, der konfiguriert ist, derart, dass, nachdem der bewegliche Kern um eine vorbestimmte Menge verlagert wurde, das Ventilelement mit dem beweglichen Kern in Eingriff gebracht wird, um den Ventilöffnungsbetrieb zu starten, rasch geöffnet. Eine Anfangsgeschwindigkeit des Ventilelements, das ein Düsenloch öffnet, ist somit schnell. Aus diesem Grund taucht, da eine Geschwindigkeit eines Erhöhens eines Sackkraftstoffdrucks schnell wird, der Punkt, dass „zu der Zeit einer Teileinspritzung eine Einspritzung beendet wird, wobei der Sackkraftstoffdruck nicht ausreichend erhöht verbleibt, sodass ein Kraftstoff, der einen kleinen Sprühpartikeldurchmesser hat, nicht eingespritzt werden kann“, nicht deutlich auf.
Der Injektor 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist andererseits konfiguriert, derart, dass zu der gleichen Zeit wie der Start einer Verlagerung des beweglichen Kerns 15 das Ventilelement 12 ebenfalls damit startet, sich zu bewegen (Ventilöffnungsbetrieb). Es wird dementsprechend deutlich der Effekt eines „Verkleinerns des Sprühpartikels“ durch eine solche Konfiguration produziert, dass „die Teileinspritzung gewählt wird, wenn die erforderliche Einspritzquantität Qreq gleich der oder kleiner als die Teilmaximaleinspritzquantität Qplmax ist“.
Eine siebte Charakteristik ist im Folgenden beschrieben. In Bezug auf die Form des Düsenlochs 17a gibt es die folgenden zwei Arten von Entwurfskonzepten, um die Zerstäubung des Kraftstoffsprühstoßes zu fördern. Eines der Konzepte ist ein Lochscherkonzept in der Düse, dass, indem die Strömungskanallänge L des Düsenlochs 17a lang gemacht wird, ein Reißen eines Kraftstoffs aufgrund einer Scherkraft von Kraftstoff und Luft in dem Düsenloch 17a gefördert wird, um die Zerstäubung des Kraftstoffsprühstoßes zu erreichen. Das andere der Konzepte ist ein Lochscherkonzept außerhalb der Düse, dass durch Verkürzen der Strömungskanallänge L des Düsenlochs 12a ein Druckverlust in dem Düsenloch 17a reduziert wird, und ein Reißen von Kraftstoff aufgrund einer Scherkraft von Kraftstoff und Luft unmittelbar nach der Einspritzung durch das Düsenloch 17a gefördert wird, um die Zerstäubung des Kraftstoffsprühstoßes zu erzielen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie es in 3 dargestellt ist, ist eine Einstellung L < D, und es wird dort eine Struktur mit dem Lochscherkonzept außerhalb der Düse genutzt.
Im Gegensatz zu dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist in einem Fall einer Struktur mit dem Lochscherkonzept in der Düse (L > D) ein Grad eines Beitrags des Sackkraftstoffdrucks zu der Zerstäubung des Kraftstoffsprühstoßes kleiner als in dem Fall des Lochscherkonzepts außerhalb der Düse. Der Punkt, dass „zu der Zeit einer Teileinspritzung eine Einspritzung beendet wird, wobei der Sackkraftstoffdruck nicht ausreichend erhöht verbleibt, sodass Kraftstoff, der einen kleinen Sprühpartikeldurchmesser hat, nicht eingespritzt werden kann“, taucht nicht deutlich auf.
Der Injektor 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels nutzt andererseits eine Struktur mit dem Lochscherkonzept außerhalb der Düse (L < D). Es wird dementsprechend deutlich der Effekt eines „Verkleinerns des Sprühpartikeldurchmessers“ durch eine solche Konfiguration erzeugt, dass „die Teileinspritzung gewählt wird, wenn die erforderliche Einspritzquantität Qreq gleich der oder kleiner als die Teilmaximaleinspritzquantität Qplmax ist“.
Der Injektor 10 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nutzt die Struktur mit dem Lochscherkonzept außerhalb der Düse (L < D). Es wird folglich deutlich der Effekt eines „Verkleinerns des Sprühpartikeldurchmessers“ durch eine solche Konfiguration erzeugt, dass „zu der Zeit einer Teileinspritzung der Zieldruck auf den Wert eingestellt wird, der der untere Grenzdruck oder höher ist“.
Eine achte Charakteristik ist im Folgenden beschrieben. Bei dem Injektor 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist eine äußere periphere Oberfläche mindestens eines Teils der Spulenregion 16a des Gehäuses 16 durch die innere periphere Oberfläche 4a des Befestigungslochs 4 entlang des gesamten Umfangs derselben umgeben. Da der Zylinderkopf 3, der die Verbrennungskammer 2 begründet, eine hohe Temperatur hat, wird die Temperatur der Spule 13 ohne Weiteres hoch, wenn die Spulenregion 16a durch das Befestigungsloch 4 umgeben ist. Ein elektrischer Widerstand der Spule 13 wird dementsprechend groß, sodass ein Wert eines elektrischen Stroms, der durch die Spule 13 strömt, nach einem Start der Erregung niedrig wird, wodurch eine Geschwindigkeit eines Erhöhens einer magnetischen Anziehungskraft verlangsamt wird. Die Geschwindigkeit eines Erhöhens der Anziehungskraft von t0 bis t1 in der grafischen Darstellung (c) in 6 wird somit langsam. Als ein Resultat wird ein Zeitraum, in dem der Sackkraftstoffdruck, unmittelbar nachdem das Ventilelement 12 geöffnet wurde, niedrig ist, lang, sodass eine Forderung nach einer Zerstäubung des Kraftstoffsprühstoßes während dieses Zeitraums verstärkt wird.
Wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird daher durch Nutzen einer solchen Konfiguration, dass „die Teileinspritzung gewählt wird, wenn die erforderliche Einspritzquantität Qreq gleich der oder kleiner als die Teilmaximaleinspritzquantität Qplmax ist“, für den Injektor 10, bei dem die Spulenregion 16a durch die innere periphere Oberfläche 4a entlang des gesamten Umfangs umgeben ist, deutlich der Effekt eines „Verkleinerns des Sprühpartikeldurchmessers“ erzeugt.
Wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird durch Nutzen einer solchen Konfiguration, dass „zu der Zeit einer Teileinspritzung der Zieldruck auf den Wert eingestellt ist, der der untere Grenzdruck oder höher ist“, für den Injektor 10, bei dem die Spulenregion 16a durch die innere periphere Oberfläche 4a entlang des gesamten Umfangs umgeben ist, deutlich der Effekt eines „Verkleinerns des Sprühpartikeldurchmessers“ erzeugt.
Eine neunte Charakteristik ist im Folgenden beschrieben. Der Injektor 10 ist bei einer Position, bei der Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 2 einzuspritzen ist, angeordnet, um sich nahe der Zündkerze 6 zu befinden. Aus diesem Grund ist es wichtig, den Sprühpartikeldurchmesser zu verkleinern, um das Anhaften von Kraftstoff, der von dem Injektor 10 eingespritzt wird, an der Zündkerze 6 zu reduzieren. Wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dementsprechend durch Nutzen einer solchen Konfiguration, dass „die Teileinspritzung gewählt wird, wenn die erforderliche Einspritzquantität Qreq gleich der oder kleiner als die Teilmaximaleinspritzquantität Qplmax ist“, für den Injektor 10 mit einer Direkteinspritzanordnung der Effekt eines „Verkleinerns des Sprühpartikeldurchmessers“ deutlich erzeugt.
Eine zehnte Charakteristik ist im Folgenden beschrieben. Beim Steuern der Hochdruckpumpe 40, derart, dass der Versorgungskraftstoffdruck den Zieldruck Ptrg erzielt, wird zu der Zeit einer Teileinspritzung der Zieldruck Ptrg auf den Systemmaximalkraftstoffdruck Pmax (einen Wert, der ein voreingestellter unterer Grenzdruck oder höher ist) eingestellt. Zu der Zeit einer Teileinspritzung wird dementsprechend Kraftstoff mit einem ausreichend hohen Versorgungskraftstoffdruck eingespritzt, um einen kleinen Sprühpartikeldurchmesser zu erzielen. Eine winzig kleine Menge von Kraftstoff kann daher eingespritzt werden, wobei der Sprühpartikeldurchmesser verkleinert ist.
Zu der Zeit einer Vollhubeinspritzung wird andererseits der Zieldruck Ptrg gemäß der Betriebsbedingung der Maschine eingestellt. Zu der Zeit einer Vollhubeinspritzung kann folglich ein unnötig hoher Versorgungskraftstoffdruck vermieden werden, und es kann verhindert werden, dass die Energie, die für den Antrieb der Hochdruckpumpe 40 erforderlich ist, das heißt die Last der Maschine zum Drehen der Antriebswelle 5, unnötig groß wird.
Eine elfte Charakteristik ist im Folgenden beschrieben. Im Gegensatz zu dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Ventilelement in einem Fall eines Injektors, der konfiguriert ist, derart, dass, nachdem der bewegliche Kern um eine vorbestimmte Menge verlagert wurde, das Ventilelement mit dem beweglichen Kern in Eingriff gebracht wird, um den Ventilöffnungsbetrieb zu starten, rasch geöffnet. Eine Anfangsgeschwindigkeit des Ventilelements, das ein Düsenloch öffnet, ist somit schnell. Aus diesem Grund taucht, da eine Geschwindigkeit eines Erhöhens des Sackkraftstoffdrucks schnell wird, der Punkt, dass „zu der Zeit einer Teileinspritzung eine Einspritzung beendet wird, wobei der Sackkraftstoffdruck nicht ausreichend erhöht verbleibt, sodass Kraftstoff, der einen kleinen Sprühpartikeldurchmesser hat, nicht eingespritzt werden kann“, nicht deutlich auf.
Der Injektor 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist andererseits konfiguriert, derart, dass zu der gleichen Zeit wie der Start einer Verlagerung des beweglichen Kerns 15 das Ventilelement 12 ebenfalls damit startet, sich zu bewegen (Ventilöffnungsbetrieb). Es wird folglich der Effekt eines „Verkleinerns des Sprühpartikeldurchmessers“ durch eine solche Konfiguration, dass „zu der Zeit einer Teileinspritzung der Zieldruck auf den Wert eingestellt ist, der der untere Grenzdruck oder höher ist“, deutlich erzeugt.
Eine zwölfte Charakteristik ist im Folgenden beschrieben. Der Injektor 10 ist bei einer Position, bei der Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 2 einzuspritzen ist, angeordnet, um sich nahe der Zündkerze 6 zu befinden. Aus diesem Grund ist es wichtig, den Sprühpartikeldurchmesser zu verkleinern, um das Anhaften von Kraftstoff, der von dem Injektor 10 eingespritzt wird, an der Zündkerze 6 zu reduzieren. Wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dementsprechend durch Nutzen einer solchen Konfiguration, dass „zu der Zeit einer Teileinspritzung der Zieldruck auf den Wert eingestellt ist, der der untere Grenzdruck oder höher ist“, für den Injektor 10 mit einer Direkteinspritzanordnung der Effekt eines „Verkleinerns des Sprühpartikeldurchmessers“ deutlich erzeugt.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel werden bei S11 in 8 die Ausgabeverbesserungsmenge und die Pumpenverlustmenge berechnet, und es wird bestimmt, ob basierend auf diesem Berechnungsresultat die Ungleichung Ausgabeverbesserungsmenge > Pumpenverlustmenge erfüllt wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden zu der Zeit eines Startens der Maschine die Ausgabeverbesserungsmenge und die Pumpenverlustmenge nicht berechnet, und die Vollhubeinspritzung wird gewählt, wobei die Ausgabeverbesserungsmenge als kleiner als die Pumpenverlustmenge angesehen wird.
Die „Zeit eines Startens“ in diesem Fall bedeutet die Zeit, während der die Maschine durch einen Anlassermotor angetrieben wird. Zu einer solchen Startzeit ist es höchstwahrscheinlich, dass die Ausgabeverbesserungsmenge größer als die Pumpenverlustmenge ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dementsprechend eine Verarbeitungslast eines Mikrocomputers 21, der die Ausgabeverbesserungsmenge und die Pumpenverlustmenge berechnet, reduziert, und eine Steuerung, die die Vollhubeinspritzung in dem Fall Ausgabeverbesserungsmenge < Pumpenverlustmenge durchführt, kann realisiert werden.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Bei dem vorhergehenden ersten Ausführungsbeispiel wird bei S10 in 8 ein Klein-groß-Vergleich zwischen der Teilmaximaleinspritzquantität Qplmax und der erforderlichen Einspritzquantität Qreq vorgenommen, und basierend auf diesem Vergleichsresultat wird bestimmt, ob die Teileinspritzung ausgeführt wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, wenn die Maschine in dem Leerlaufbetrieb ist, der Klein-groß-Vergleich zwischen Qplmax und Qreq nicht vorgenommen, und die Teileinspritzung wird gewählt, wobei die erforderliche Einspritzquantität Qreq als gleich der oder kleiner als die Teilmaximaleinspritzquantität Qplmax angesehen wird.
Zu einer solchen Zeit eines Leerlaufbetriebs ist es höchstwahrscheinlich, dass die erforderliche Einspritzquantität Qreq gleich der oder kleiner als die Teilmaximaleinspritzquantität Qplmax ist. Aus diesem Grund kann bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Verarbeitungslast eines Mikrocomputers 21, der den Klein-groß-Vergleich zwischen Qplmax und Qreq vornimmt, reduziert werden, und eine Steuerung kann durchgeführt werden, um die Teileinspritzung in dem Fall von Qreq ≤ Qplmax auszuführen.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
13 ist ein numerisches Analyseresultat, das eine Beziehung zwischen der Auflagerreduzierungsrate und dem Sprühpartikeldurchmesser angibt. Die vertikale Achse von 13 gibt die Sprühpartikeldurchmesserverschlechterungsrate in dem Fall einer Vollhubeinspritzung an, und die horizontale Achse von 13 gibt die Auflagerreduzierungsrate an, wenn das Ventilelement 12 vollständig gehoben ist. Das Analyseresultat in 13 gibt an, dass die Sprühpartikeldurchmesserverschlechterungsrate größer wird, sowie die Auflagerreduzierungsrate größer wird.
Obwohl sich eine Steigung einer charakteristischen Linie, die in 13 angegeben ist, erhöht, sowie die Auflagerreduzierungsrate größer wird, erhöht sich jedoch die Steigung der Linie nicht im Verhältnis zu der Auflagerreduzierungsrate, erhöht sich jedoch exponentiell hinsichtlich der Erhöhung der Auflagerreduzierungsrate. Ein Punkt, an dem diese Geschwindigkeit eines Erhöhens den maximalen Wert erreicht, ist ein Änderungspunkt, der durch eine Bezugsziffer P1 in 13 angegeben ist. Ein Punkt, an dem genauer gesagt der Wert einer zweiten Ableitung der charakteristischen Linie, die in 13 angegeben ist, maximiert ist, ist der Änderungspunkt P1 und kann als ein Punkt bezeichnet werden, an dem die Geschwindigkeit eines Erhöhens der Steigung der charakteristischen Linie am schnellsten ist und sich die Sprühpartikeldurchmesserverschlechterungsrate ändert, um rapide groß zu werden.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird mit Blick auf diese Betrachtung eine solche Konfiguration, dass „die Teileinspritzung gewählt wird, wenn die erforderliche Einspritzquantität Qreq gleich der oder kleiner als die Teilmaximaleinspritzquantität Qplmax ist“, auf einen Injektor 10 angewendet, der konfiguriert ist, um eine Auflagerreduzierungsrate zu haben, die gleich einer oder höher als eine Auflagerreduzierungsrate Ra (zum Beispiel 30%) des Änderungspunkts P1 ist. Der Effekt eines Zerstäubens des Kraftstoffsprühstoßes wird dementsprechend deutlich erzeugt.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird mit Blick auf diese Betrachtung eine solche Konfiguration, dass der Zielkraftstoffdruck Ptrg auf den unteren Grenzdruck oder höher zu der Zeit einer Teileinspritzung eingestellt ist, auf den Injektor 10 angewendet, der konfiguriert ist, um eine Auflagerreduzierungsrate zu haben, die gleich der oder höher als die Auflagerreduzierungsrate Ra (zum Beispiel 30%) des Änderungspunkts P1 ist. Der Effekt eines Zerstäubens des Kraftstoffsprühstoßes wird folglich deutlich erzeugt.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die Beschreibungen der vorhergehenden Ausführungsbeispiele begrenzt und kann durch die folgenden Modifikationen ausgeführt sein. Charakteristische Konfigurationen der Ausführungsbeispiele können ferner jeweils beliebig kombiniert sein.
Die auswählende Einrichtung der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf die Verfahren bei S10, S11 in 8 begrenzt. Die Bestimmungsverarbeitung bei S11 in 8 kann beispielsweise eliminiert sein. S13, S15 in 8 und S20, S21 in 9 können außerdem eliminiert sein. Zu der Zeit einer Teileinspritzung kann der Zielversorgungskraftstoffdruck Ptrg ebenso ähnlich wie zu der Zeit einer Vollhubeinspritzung eingestellt sein.
Die auswählende Einrichtung der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf die Verfahren bei S10, S11 in 8 begrenzt. Die Bestimmungsverarbeitung bei S10 oder S11 in einem Flussdiagramm in 8 kann beispielsweise eliminiert sein. Bei S10 wird ferner die erforderliche Einspritzquantität Qreq mit der Teilmaximaleinspritzquantität Qplmax klein-groß-verglichen. Die erforderliche Einspritzquantität Qreq kann alternativ mit einem Bestimmungswert, der auf einen Wert eingestellt ist, der sich von der Teilmaximaleinspritzquantität Qplmax unterscheidet, klein-groß-verglichen werden.
In einem Fall einer Implementierung einer aufgeteilten Einspritzung, wodurch Kraftstoff eingespritzt wird, wobei die erforderliche Einspritzquantität Qreq auf mehrere Male während eines Verbrennungszyklus aufgeteilt wird, ist es höchstwahrscheinlich, dass eine erforderliche Einspritzquantität Qreq die Teilmaximaleinspritzquantität Qplmax oder kleiner ist. Wenn dementsprechend die aufgeteilte Einspritzung erforderlich ist, wird die Verarbeitung bei S10 in 8, bei der ein Klein-groß-Vergleich zwischen Qplmax und Qreq vorgenommen wird, nicht ausgeführt, und die Teileinspritzung kann gewählt werden, wobei die Ungleichung Qreq ≤ Qplmax (S10: JA) als erfüllt angesehen wird.
Bei der Pumpensteuerung in 9 wird der Betrieb des Regelungsventils 43 basierend auf dem Unterschied zwischen dem Zielversorgungskraftstoffdruck Ptrg und dem tatsächlichen Kraftstoffdruck Pact rückkopplungsgesteuert. Die Pumpensteuereinrichtung der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht auf die Rückkopplungssteuerung begrenzt. Der Betrieb des Regelungsventils 43 für den Zielversorgungskraftstoffdruck Ptrg kann beispielsweise vorher eingestellt werden, und der Betrieb des Regelungsventils 43 kann gemäß dieser Einstellung gesteuert werden.
Bei dem vorhergehenden ersten Ausführungsbeispiel wird basierend auf dem Lochscherkonzept außerhalb der Düse die Strömungskanallänge L des Düsenlochs 17a kürzer gemacht als der Einlassdurchmesser D des Düsenlochs 17a. Wenn die Form des Einlasses des Düsenlochs 17a eine Ellipse ist, wird bei dem vorhergehenden ersten Ausführungsbeispiel eine Größe einer Hauptachse der Ellipse als der Einlassdurchmesser D verwendet. Eine Größe einer Nebenachse kann alternativ genutzt werden. Die Strömungskanallänge L kann außerdem kleiner als eine Größe eines Durchmessers eines Querschnitts des Strömungskanals des Düsenlochs 17a gemacht sein.
Der Injektor 10 des vorhergehenden ersten Ausführungsbeispiels ist konfiguriert, derart, dass zu der gleichen Zeit wie der Start einer Verlagerung des beweglichen Kerns 15 das Ventilelement 12 ebenfalls damit startet, sich zu bewegen (Ventilöffnungsbetrieb). Der Injektor 10 kann alternativ konfiguriert sein, derart, dass selbst wenn die Verlagerung des beweglichen Kerns 15 gestartet wird, das Ventilelement 12 nicht damit startet, sich zu öffnen, und zu der Zeit, zu der der bewegliche Kern 15 um eine vorbestimmte Menge verlagert wurde, wird der bewegliche Kern 15 mit dem Ventilelement 12 in Eingriff gebracht, um damit zu starten, das Ventilelement 12 zu öffnen.
Bei dem vorhergehenden ersten Ausführungsbeispiel ist die ganze Region 16b einer magnetischen Schaltung durch die innere periphere Oberfläche 4a des Befestigungslochs 4 entlang des gesamten Umfangs umgeben. Ein Teil der Region 16b einer magnetischen Schaltung kann alternativ durch die innere periphere Oberfläche 4a entlang des gesamten Umfangs umgeben sein. Die ganze Spulenregion 16 kann zusätzlich durch die innere periphere Oberfläche 4a des Befestigungslochs 4 entlang des gesamten Umfangs umgeben sein, oder ein Teil der Spulenregion 16a kann durch die innere periphere Oberfläche 4a entlang des gesamten Umfangs umgeben sein.
Der Injektor 10 des vorhergehenden ersten Ausführungsbeispiels ist an dem Zylinderkopf 3, wie in 1 dargestellt ist, befestigt. Der Injektor 10 kann alternativ ein Injektor sein, der an dem Zylinderblock, der eine Gleitwandoberfläche, auf der der Zylinder gleitet, aufweist, befestigt ist. Bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist ferner der Injektor, der Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 10a einspritzt, ein gesteuertes Objekt. Ein Injektor, der Kraftstoff in ein Ansaugrohr einspritzt, kann alternativ ein gesteuertes Objekt sein.
Das vorhergehende erste Ausführungsbeispiel ist auf einen Injektor 10, der in einer Maschine eines Zündtyps (Benzinmaschine) angeordnet ist, angewendet. Das erste Ausführungsbeispiel kann alternativ auf einen Injektor angewendet sein, der in einer internen Verbrennungsmaschine eines Kompressionsselbstzündtyps (Dieselmaschine) angeordnet ist.
Der Zieldruck Ptrg in dem Fall der Benzinmaschine ist mehrere Größenordnungen niedriger als in dem Fall der Dieselmaschine. Aus diesem Grund besteht in dem Fall der Benzinmaschine eine deutliche Sorge darüber, dass der Sprühpartikeldurchmesser zu der Zeit einer Teileinspritzung groß wird, da der Sackkraftstoffdruck nicht ansteigt, sobald das Ventilelement geöffnet wird. Wenn daher eine solche Konfiguration, dass „die Teileinspritzung gewählt wird, wenn die erforderliche Einspritzquantität Qreq gleich der oder kleiner als die Teilmaximaleinspritzquantität Qplmax ist“, auf den Injektor der Benzinmaschine angewendet wird, wird der Effekt eines „Verkleinerns des Sprühpartikeldurchmessers“ auffallend erzeugt.
Der Zieldruck Ptrg in dem Fall der Benzinmaschine ist mehrere Größenordnungen niedriger als in dem Fall der Dieselmaschine. Aus diesem Grund besteht in dem Fall einer Benzinmaschine eine deutliche Sorge darüber, dass der Sprühpartikeldurchmesser zu der Zeit einer Teilspritzung groß wird, da der Sackkraftstoffdruck nicht ansteigt, sobald das Ventilelement geöffnet wird. Wenn somit eine solche Konfiguration, dass „zu der Zeit einer Teileinspritzung der Zieldruck auf den Wert eingestellt ist, der der untere Grenzdruck oder höher ist“, auf den Injektor der Benzinmaschine angewendet wird, wird der Effekt eines „Verkleinerns des Sprühpartikeldurchmessers“ auffallend erzeugt.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
Bei dem vorhergehenden ersten Ausführungsbeispiel ist der Zielversorgungskraftstoffdruck Ptrg zu der Zeit einer Teileinspritzung auf den Systemmaximalkraftstoffdruck Pmax (zum Beispiel 20 MPa) eingestellt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Zielversorgungskraftstoffdruck Ptrg zu der Zeit einer Teileinspritzung auf einen Wert eingestellt, der niedriger als der Systemmaximalkraftstoffdruck Pmax ist und höher als der untere Grenzdruck ist. Die technische Bedeutung des unteren Grenzdrucks ist im Folgenden beschrieben.
11 stellt ein Testresultat dar, das eine Beziehung zwischen dem Sprühpartikeldurchmesser und dem Versorgungskraftstoffdruck angibt, und ist ein Resultat einer Untersuchung, die an drei Punkten 5 MPa, 10 MPa, 20 MPa ausgeführt wird. In 11 gibt eine kontinuierliche Linie ein Testresultat in einem Fall einer Teileinspritzung von 1 mg Kraftstoff an; eine gestrichelte Linie gibt ein Testresultat in einem Fall einer Teileinspritzung von 3 mg Kraftstoff an; und eine abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie gibt ein Testresultat in einem Fall einer Vollhubeinspritzung der Minimaleinspritzquantität Qmin von Kraftstoff an. Eine Teilestruktur eines Kraftstoffeinspritzsystems, die bei dieser Untersuchung verwendet wird, ist gleich derselben des Kraftstoffeinspritzsystems des ersten Ausführungsbeispiels.
Wie in 11 dargestellt ist, wird grundsätzlich der Sprühpartikeldurchmesser in dem Fall einer Teileinspritzung größer als in dem Fall einer Vollhubeinspritzung. Bei 5 MPa wird insbesondere der Sprühpartikeldurchmesser um etwa 5 µm größer. Auf einen Grad dieser Erhöhung des Durchmessers ist als eine Sprühpartikeldurchmesserverschlechterungsrate ΔSMD Bezug genommen. Es wurde jedoch herausgefunden, dass die Sprühpartikeldurchmesserverschlechterungsrate ΔSMD bei 10 MPa klein ist, und dass selbst in dem Fall der Teileinspritzung ein Sprühpartikeldurchmesser ähnlich zu der Vollhubeinspritzung erzielt werden kann. Selbst wenn der Kraftstoffversorgungsdruck auf 10 MPa oder höher erhöht wird, gibt es wenig Verbesserung bei der Sprühpartikeldurchmesserverschlechterungsrate, und es gibt keinen Raum für eine Verbesserung des Sprühpartikeldurchmessers bei einem Druck von höher als 10 MPa.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ist ein Begrenzungswert des Versorgungskraftstoffdrucks, bei dem eine bedeutsame Verbesserung der Sprühpartikeldurchmesserverschlechterungsrate gemacht werden kann, der im Vorhergehenden beschriebene untere Grenzdruck Pa, und selbst wenn der Versorgungskraftstoffdruck gesteigert wird, um höher als dieser Begrenzungswert zu sein, kann die Sprühpartikeldurchmesserverschlechterungsrate kaum verbessert werden. Gemäß dem Testresultat in 11 wird der Wert 10 MPa des Versorgungskraftstoffdrucks interpretiert, um ein Wert zu sein, der höher als der untere Grenzdruck ist und niedriger als der Systemmaximalkraftstoffdruck Pmax ist.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird mit Blick auf diese Betrachtung der Zielversorgungskraftstoffdruck Ptrg zu der Zeit einer Teileinspritzung auf 10 MPa eingestellt. Es kann folglich ein Verhältnis (ein Ausgabeverbesserungswirkungsgrad) der „Ausgabeverbesserungsmenge“ aufgrund einer Reduzierung des Sprühpartikeldurchmessers durch den gesteigerten Versorgungskraftstoffdruck zu der Zeit einer Teileinspritzung zu der „Pumpenverlustmenge“ aufgrund einer Erhöhung einer Last einer Hochdruckpumpe 40 durch den gesteigerten Versorgungskraftstoffdruck angehoben werden. Als ein Resultat kann die Ausgabeverbesserungsmenge größer gemacht werden, wobei die Pumpenverlustmenge niedrig gehalten wird.
(Sechstes Ausführungsbeispiel)
Bei dem vorhergehenden fünften Ausführungsbeispiel ist der Zielversorgungskraftstoffdruck Ptrg zu der Zeit einer Teileinspritzung auf 10 MPa eingestellt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Zielversorgungskraftstoffdruck Ptrg zu der Zeit einer Teileinspritzung auf den unteren Grenzdruck Pa eingestellt. Der Versorgungskraftstoffdruck, der einem Änderungspunkt P einer charakteristischen Linie in 12 entspricht, gibt den unteren Grenzdruck Pa an. Die technische Bedeutung des Änderungspunkts P ist im Folgenden beschrieben.
11 stellt die charakteristischen Linien dar, die eine Beziehung zwischen dem Versorgungskraftstoffdruck und dem Sprühpartikeldurchmesser an den drei Punkten 5 MPa, 10 MPa, 20 MPa angeben. Durch Erhöhen der Zahl dieser Punkte für den Test wird durch eine numerische Analyse, die durch die Erfinder durchgeführt wurde, deutlich, dass der Änderungspunkt, an dem der Wert einer zweiten Ableitung der charakteristischen Linie maximiert ist, auf einem Teil der charakteristischen Linie zwischen 5 MPa und 10 MPa existiert. 12 stellt ein Resultat dieser numerischen Analyse dar, wobei die vertikale Achse von 12 die Sprühpartikeldurchmesserverschlechterungsrate ΔSMD angibt, und die horizontale Achse von 12 den Versorgungskraftstoffdruck angibt. Der Änderungspunkt P in 12 entspricht dem Änderungspunkt, an dem der Wert einer zweiten Ableitung der charakteristischen Linie maximiert ist.
Kurz gesagt wird die Steigung der charakteristischen Linie, die die Beziehung zwischen dem Versorgungskraftstoffdruck und dem Sprühpartikeldurchmesser angibt, rapider, sowie der Versorgungskraftstoffdruck niedriger wird, erhöht sich jedoch nicht in einem Verhältnis zu dem Versorgungskraftstoffdruck. Die Steigung der Linie erhöht sich exponentiell relativ zu der Reduzierung des Versorgungskraftstoffdrucks. Ein Punkt, an dem die Geschwindigkeit eines Erhöhens maximiert ist, ist der im Vorhergehenden beschriebene Änderungspunkt P. Ein Punkt, bei dem der Wert einer zweiten Ableitung der charakteristischen Linie maximiert ist, ist mit anderen Worten der Änderungspunkt P. Es kann gesagt werden, dass der Änderungspunkt P ein Punkt ist, an dem die Geschwindigkeit eines Erhöhens der Steigung der charakteristischen Linie am schnellsten ist, und sich der Sprühpartikeldurchmesser ändert, um rapide groß zu werden (die Verschlechterungsrate wird groß).
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird mit Blick auf diese Betrachtung, wobei der Kraftstoffdruck des Änderungspunkts P als der untere Grenzdruck Pa betrachtet wird, der Zielversorgungskraftstoffdruck Ptrg zu der Zeit einer Teileinspritzung auf diesen unteren Grenzdruck Pa eingestellt. Es kann dementsprechend ein Verhältnis (ein Ausgabeverbesserungswirkungsgrad) der „Ausgabeverbesserungsmenge“ aufgrund einer Reduzierung des Sprühpartikeldurchmessers durch den gesteigerten Versorgungskraftstoffdruck zu der Zeit einer Teileinspritzung zu der „Pumpenverlustmenge“ aufgrund einer Erhöhung einer Last einer Hochdruckpumpe 40 durch den gesteigerten Versorgungskraftstoffdruck angehoben werden. Als ein Resultat kann die Ausgabeverbesserungsmenge größer gemacht werden, wobei die Pumpenverlustmenge niedrig gehalten wird.
(Siebtes Ausführungsbeispiel)
Das vorliegende Ausführungsbeispiel bezieht sich auf den Fall einer Implementierung der aufgeteilten Einspritzung, wodurch Kraftstoff eingespritzt wird, wobei die erforderliche Einspritzquantität Qreq auf mehrere Male während eines Verbrennungszyklus aufgeteilt wird. Beim Steuern der entladenen Menge eines Kraftstoffs der Hochdruckpumpe 40, um den Versorgungskraftstoffdruck zu steuern, um der Zielkraftstoffdruck Ptrg zu sein, gibt es eine Ansprechverzögerung der Steuerung. Aus diesem Grund kann, selbst wenn der Zielkraftstoffdruck Ptrg für jede der Einspritzungen von mehreren Malen während eines Verbrennungszyklus geändert wird, der tatsächliche Versorgungskraftstoffdruck nicht genau der Änderung des Zielkraftstoffdrucks Ptrg folgen (nachgehen).
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird mit Blick auf diese Betrachtung nach einer Erfüllung der Bedingungen (S10: JA, S11: JA) für eine Auswahl der Teileinspritzung durch mindestens eine der Einspritzungen von mehreren Malen während eines Verbrennungszyklus der Zieldruck Ptrg auf den Systemmaximalkraftstoffdruck Pmax für alle Einspritzungen von mehreren Malen eingestellt. Selbst in dem Fall einer Teileinspritzung, die sich auf die aufgeteilte Einspritzung bezieht, kann dementsprechend Kraftstoff mit einem ausreichend hohen Versorgungskraftstoffdruck eingespritzt werden, um einen kleinen Sprühpartikeldurchmesser herzustellen.
In dem Fall der aufgeteilten Einspritzung ist zusätzlich die Menge von Kraftstoff, die bei einer Einspritzung eingespritzt wird, sehr klein. Als ein Resultat des vorliegenden Ausführungsbeispiels, das eine solche Konfiguration, dass der Zieldruck Ptrg auf den unteren Grenzdruck oder höher zu der Zeit einer Teileinspritzung eingestellt wird, auf das Kraftstoffeinspritzsystem, das konfiguriert ist, derart, dass die aufgeteilte Einspritzung möglich ist, anwendet, wird der Effekt eines Zerstäubens eines Kraftstoffsprühstoßes zu der Zeit einer Teileinspritzung deutlich erzeugt.
(Achtes Ausführungsbeispiel)
Bei dem vorhergehenden siebten Ausführungsbeispiel wird bei der Erfüllung der Bedingungen für eine Auswahl der Teileinspritzung durch mindestens eine der Einspritzungen von mehreren Malen, die sich auf die aufgeteilte Einspritzung beziehen, als ein Erfordernis der Zieldruck Ptrg auf den Systemmaximalkraftstoffdruck Pmax für alle Einspritzungen von mehreren Malen eingestellt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird unter der Bedingung, dass alle Einspritzungen von mehreren Malen, die sich auf die aufgeteilte Einspritzung beziehen, die Erfordernisse für eine Auswahl der Teileinspritzung erfüllen, der Zieldruck Ptrg auf den Systemmaximalkraftstoffdruck Pmax für alle Einspritzungen von mehreren Malen eingestellt.
Auf diese Art und Weise wird, wenn die Teileinspritzung bei allen Einspritzungen von mehreren Malen durchgeführt wird, der Effekt eines Zerstäubens des Kraftstoffsprühstoßes mehrere Male während eines Verbrennungszyklus erzeugt. Der Effekt eines Zerstäubens des Kraftstoffsprühstoßes wird dementsprechend deutlich erzeugt.
Obwohl die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele derselben beschrieben ist, 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. Trotz der verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen sind zusätzlich andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr, weniger oder lediglich ein einzelnes Element aufweisen, ebenfalls innerhalb des Geistes und des Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung.

Claims

Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20), die für ein Kraftstoffeinspritzsystem angepasst ist, das folgende Merkmale aufweist: einen Injektor (10), der für eine interne Verbrennungsmaschine vorgesehen ist und ein Ventilelement (12) und ein Düsenloch (17a) aufweist, wobei der Injektor (10) konfiguriert ist, um das Ventilelement (12) zu öffnen und durch das Düsenloch (17a) Kraftstoff einzuspritzen; und eine Hochdruckpumpe (40), die konfiguriert ist, um einen Druck von Kraftstoff zu steigern und den Injektor (10) mit dem Kraftstoff zu versorgen, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) folgende Merkmale aufweist: eine auswählende Einrichtung (S10, S11) zum Auswählen, durch welche von einer Vollhubeinspritzung und einer Teileinspritzung Kraftstoff einzuspritzen ist, wobei durch die Vollhubeinspritzung das Ventilelement (12) damit startet, sich zu öffnen, und die Vollhubposition desselben erreicht, und dann damit startet, sich zu schließen; und durch die Teileinspritzung das Ventilelement (12) damit startet, sich zu öffnen, jedoch nicht die Vollhubposition desselben erreicht, und dann damit startet, sich zu schließen; und eine Pumpensteuereinrichtung (S23) zum Steuern eines Betriebs der Hochdruckpumpe (40), derart, dass ein Druck von Kraftstoff, mit dem der Injektor (10) versorgt wird, mit einem Zieldruck (Ptrg) übereinstimmt, wobei auf eine Maximaleinspritzquantität von Kraftstoff, wenn die Teileinspritzung bei einem Maximalwert (Pmax) des Zieldrucks (Ptrg), den das Kraftstoffeinspritzsystem aushalten kann, durchgeführt wird, als eine Teilmaximaleinspritzquantität (Qplmax) von Kraftstoff Bezug genommen ist; und die auswählende Einrichtung (S10, S11) die Teileinspritzung auswählt, wenn eine erforderliche Einspritzquantität (Qreq) von Kraftstoff gleich der oder kleiner als die Teilmaximaleinspritzquantität (Qplmax) ist
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) nach Anspruch 1, bei der die Hochdruckpumpe (40) eine mechanische Pumpe ist, die durch ein Drehmoment der Maschine angetrieben wird; und auf eine Menge einer Verbesserung eines Ausgabewirkungsgrads der Maschine aufgrund einer Reduzierung eines Sprühpartikeldurchmessers von Kraftstoff als ein Resultat der Auswahl der Teileinspritzung als eine Ausgabeverbesserungsmenge Bezug genommen ist; auf eine Menge einer Reduzierung des Ausgabewirkungsgrads der Maschine aufgrund einer Erhöhung einer Last der Hochdruckpumpe (40) als ein Resultat der Auswahl der Teileinspritzung als eine Pumpenverlustmenge Bezug genommen ist; und die auswählende Einrichtung (S11) die Teileinspritzung unter einer Bedingung auswählt, dass die Ausgabeverbesserungsmenge größer als die Pumpenverlustmenge ist.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) nach Anspruch 2, bei der zu der Zeit eines Startens der Maschine die auswählende Einrichtung (S11) die Pumpenverlustmenge als größer als die Ausgabeverbesserungsmenge betrachtet.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit ferner: einer erfassenden Einrichtung (S30, S31) zum Erfassen eines Ventilschließzeitpunkts des Ventilelements (12); einer Einspritzdaten erhaltenden Einrichtung (S32, S33) zum Berechnen einer tatsächlichen Einspritzquantität von Kraftstoff durch die Teileinspritzung basierend auf dem Ventilschließzeitpunkt, der erfasst wird, wenn die Teileinspritzung durchgeführt wird, und zum Erhalten von Einspritzdaten, die eine Beziehung zwischen einem Ventilöffnungsbefehlszeitraum des Ventilelements (12) und der tatsächlichen Einspritzquantität angeben; und einer Einspritzbefehlszeitraum einstellenden Einrichtung (S12, S14) zum Einstellen eines Zeitraums, in dem dem Injektor (10) zu befehlen ist, das Ventilelement (12) zu öffnen, basierend auf der erforderlichen Einspritzquantität (Qreq) und den Einspritzdaten.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Injektor (10) ferner folgende Merkmale aufweist: eine Spule (13); einen fixierten Kern (14), der konfiguriert ist, um nach einer Erregung der Spule (13) eine elektromagnetische Anziehungskraft zu erzeugen; und einen beweglichen Kern (15), der konfiguriert ist, um zu dem fixierten Kern (14) angezogen zu werden und zusammen mit dem Ventilelement (12) verlagert zu werden; und der Injektor (10) konfiguriert ist, derart, dass das Ventilelement (12) ferner damit startet, das Düsenloch (17a) gleichzeitig mit einem Start der Verlagerung des beweglichen Kerns (15) zu öffnen.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Injektor (10) strukturiert ist, derart, dass eine Strömungskanallänge (L) des Düsenlochs (17a) kleiner als ein Einlassdurchmesser (D) des Düsenlochs (17a) ist.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (29) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der, wenn die Maschine in einem Leerlaufbetrieb ist, die auswählende Einrichtung (S10) die erforderliche Einspritzquantität (Qreq) als gleich der oder kleiner als die Teilmaximaleinspritzquantität (Qplmax) betrachtet.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der der Injektor (10) an einer Position angeordnet ist, bei der der Injektor (10) Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer (2) der Maschine einspritzt; und die Maschine eine interne Verbrennungsmaschine eines Zündtyps ist, die durch eine Zündvorrichtung (6) der Maschine Kraftstoff zündet und verbrennt.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der der Injektor (10) ferner folgende Merkmale aufweist: eine Spule (13); einen fixierten Kern (14), der einen Teil einer magnetischen Schaltung, die als ein Kanal für einen magnetischen Fluss, der nach einer Erregung der Spule (13) erzeugt wird, konfiguriert ist, bildet und der eine elektromagnetische Kraft erzeugt; einen beweglichen Kern (15), der durch die elektromagnetische Kraft angezogen wird, um zusammen mit dem Ventilelement (12) verlagert zu werden; und ein Gehäuse (16), das in ein Befestigungsloch (4), das bei einer vorbestimmten Position (3a) der Maschine gebildet ist, eingeführt ist und darin befestigt ist und das darin die Spule (13) unterbringt; wobei das Gehäuse (16) eine zylindrische Form hat, die einen Teil der magnetischen Schaltung, die als der Kanal für den magnetischen Fluss, der nach einer Erregung der Spule (13) erzeugt wird, konfiguriert ist, bildet; auf eine Region des Gehäuses (16), die die Spule (13) unterbringt, als eine Spulenregion (16a) Bezug genommen ist; und eine äußere periphere Oberfläche mindestens eines Teil der Spulenregion (16a) durch eine innere periphere Oberfläche (4a) des Befestigungslochs (4) entlang des gesamten Umfangs derselben umgeben ist.
Kraftstoffeinspritzsystem mit: der Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9; dem Injektor (10); und der Hochdruckpumpe (40).
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20), die für ein Kraftstoffeinspritzsystem angepasst ist, das folgende Merkmale aufweist: einen Injektor (10), der für eine interne Verbrennungsmaschine vorgesehen ist und ein Ventilelement (12) und ein Düsenloch (17a) aufweist, wobei der Injektor (10) konfiguriert ist, um das Ventilelement (12) zu öffnen und durch das Düsenloch (17a) Kraftstoff einzuspritzen; und eine Hochdruckpumpe (40), die konfiguriert ist, um einen Druck eines Kraftstoffs zu steigern und den Injektor (10) mit dem Kraftstoff zu versorgen, wobei die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) folgende Merkmale aufweist: eine auswählende Einrichtung (S10, S11) zum Auswählen, durch welche von einer Vollhubeinspritzung und einer Teileinspritzung Kraftstoff einzuspritzen ist, wobei durch die Vollhubeinspritzung das Ventilelement (12) damit startet, sich zu öffnen, die Vollhubposition desselben erreicht, und dann damit startet, sich zu schließen; und durch die Teileinspritzung das Ventilelement (12) damit startet, sich zu öffnen, jedoch nicht die Vollhubposition desselben erreicht, und dann damit startet, sich zu schließen; eine Pumpensteuereinrichtung (S23) zum Steuern eines Betriebs der Hochdruckpumpe (40), derart, dass ein Druck von Kraftstoff, mit dem der Injektor (10) versorgt wird, mit einem Zieldruck (Ptrg) übereinstimmt; und eine Zieldruck einstellende Einrichtung (S21, S22) zum Einstellen des Zieldrucks (Ptrg) gemäß einer Betriebsbedingung der Maschine, wenn die Vollhubeinspritzung ausgewählt ist, und zum Einstellen des Zieldrucks (Ptrg) auf einen Wert, der ein voreingestellter unterer Grenzdruck oder höher ist, wenn die Teileinspritzung ausgewählt ist.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) nach Anspruch 11, bei der eine Beziehung zwischen dem Druck von Kraftstoff, mit dem der Injektor (10) versorgt wird, und einem Sprühpartikeldurchmesser von Kraftstoff, der durch das Düsenloch (17a) eingespritzt wird, durch eine charakteristische Linie ausgedrückt ist; ein Änderungspunkt (P), an dem ein Wert einer zweiten Ableitung der charakteristischen Linie maximiert ist, auf der charakteristischen Linie existiert; und der untere Grenzdruck auf einen Druckwert (Pa) an dem Änderungspunkt (P) eingestellt ist.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) nach Anspruch 12, bei der der Wert, der der untere Grenzdruck oder höher ist, auf einen Maximalwert (Pmax) des Zieldrucks (Ptrg), den das Kraftstoffeinspritzsystem aushalten kann, eingestellt ist.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der die Hochdruckpumpe (40) eine mechanische Pumpe ist, die durch ein Drehmoment der Maschine angetrieben ist; auf eine Menge einer Verbesserung eines Ausgabewirkungsgrads der Maschine aufgrund einer Reduzierung eines Sprühpartikeldurchmessers von Kraftstoff als ein Resultat der Auswahl der Teileinspritzung als eine Ausgabeverbesserungsmenge Bezug genommen ist; auf eine Menge einer Reduzierung des Ausgabewirkungsgrads der Maschine aufgrund einer Erhöhung einer Last der Hochdruckpumpe (40) als ein Resultat der Auswahl der Teileinspritzung als eine Pumpenverlustmenge Bezug genommen ist; und die auswählende Einrichtung (S11) die Teileinspritzung unter einer Bedingung auswählt, dass die Ausgabeverbesserungsmenge größer als die Pumpenverlustmenge ist.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) nach Anspruch 14, bei der zu einer Zeit eines Startens der Maschine die auswählende Einrichtung (S11) die Pumpenverlustmenge als größer als die Ausgabeverbesserungsmenge betrachtet.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, mit ferner: einer erfassenden Einrichtung (S30, S31) zum Erfassen eines Ventilschließzeitpunkts des Ventilelements (12); einer Einspritzdaten erhaltenden Einrichtung (S32, S33) zum Berechnen einer tatsächlichen Einspritzquantität von Kraftstoff durch die Teileinspritzung basierend auf dem Ventilschließzeitpunkt, der erfasst wird, wenn die Teileinspritzung durchgeführt wird, und zum Erhalten von Einspritzdaten, die eine Beziehung zwischen einem Ventilöffnungsbefehlszeitaum des Ventilelements (12) und der tatsächlichen Einspritzquantität angeben; und einer Einspritzbefehlszeitraum einstellenden Einrichtung (S12, S14) zum Einstellen eines Zeitraums, in dem dem Injektor (10) zu befehlen ist, das Ventilelement (12) zu öffnen, basierend auf einer erforderlichen Einspritzquantität (Qreq) von Kraftstoff und den Einspritzdaten.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 16, bei der der Injektor (10) ferner folgende Merkmale aufweist: eine Spule (13); einen fixierten Kern (14), der konfiguriert ist, um nach einer Erregung der Spule (13) eine elektromagnetische Anziehungskraft zu erzeugen; und einen beweglichen Kern (15), der konfiguriert ist, um zu dem fixierten Kern (14) angezogen zu werden und zusammen mit dem Ventilelement (12) verlagert zu werden: und der Injektor (10) konfiguriert ist, derart, dass das Ventilelement (12) ferner damit startet, das Düsenloch (17a) gleichzeitig mit einem Start der Verlagerung des beweglichen Kerns (15) zu öffnen.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 17, bei der der Injektor (10) strukturiert ist, derart, dass eine Strömungskanallänge (L) des Düsenlochs (17a) kleiner als ein Einlassdurchmesser (D) des Düsenlochs (17a) ist.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 18, bei der auf eine Maximaleinspritzquantität von Kraftstoff, wenn die Teileinspritzung bei einem Maximalwert (Pmax) des Zieldrucks (Ptrg), den das Kraftstoffeinspritzsystem aushalten kann, durchgeführt wird, als eine Teilmaximaleinspritzquantität (Qplmax) von Kraftstoff Bezug genommen ist; und die auswählende Einrichtung (S10) die Teileinspritzung unter einer Bedingung auswählt, dass eine erforderliche Einspritzquantität (Qreq) von Kraftstoff gleich der oder kleiner als die Teilmaximaleinspritzquantität (Qplmax) ist.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) nach Anspruch 19, bei der, wenn die Maschine in einem Leerlaufbetrieb ist, die auswählende Einrichtung (S10) die erforderliche Einspritzquantität (Qreq) als gleich der oder kleiner als die Teilmaximaleinspritzquantität (Qplmax) betrachtet.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 20, bei der in einem Fall einer Implementierung einer aufgeteilten Einspritzung, wodurch Kraftstoff eingespritzt wird, wobei eine erforderliche Einspritzquantität (Qreq) von Kraftstoff unter einer Mehrzahl von Malen während eines Verbrennungszyklus der Maschine aufgeteilt ist, die Zieldruck einstellende Einrichtung (S21) den Zieldruck (Ptrg) auf den Wert, der der untere Grenzwert oder höher ist, für alle der Mehrzahl von Malen von Einspritzungen nach einer Erfüllung einer Bedingung für die Auswahl der Teileinspritzung durch mindestens eines der Mehrzahl von Malen von Einspritzungen einstellt.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 20, bei der in einem Fall einer Implementierung einer aufgeteilten Einspritzung, wodurch Kraftstoff eingespritzt wird, wobei eine erforderliche Einspritzquantität (Qreq) von Kraftstoff auf eine Mehrzahl von Malen während eines Verbrennungszyklus der Maschine aufgeteilt ist, die Zieldruck einstellende Einrichtung (S21) den Zieldruck (Ptrg) auf den Wert, der der untere Grenzdruck oder höher ist, für alle der Mehrzahl von Malen von Einspritzungen nach einer Erfüllung einer Bedingung für die Auswahl der Teileinspritzung durch alle der Mehrzahl von Malen von Einspritzungen einstellt.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 22, bei der der Injektor (10) ferner folgende Merkmale aufweist: eine Spule (13); einen fixierten Kern (14), der einen Teil einer magnetischen Schaltung, die als ein Kanal für einen magnetischen Fluss, der nach einer Erregung der Spule (13) erzeugt wird, konfiguriert ist, bildet und der eine elektromagnetische Kraft erzeugt; einen beweglichen Kern (15), der durch die elektromagnetische Kraft angezogen wird, um zusammen mit dem Ventilelement (12) verlagert zu werden; und ein Gehäuse (16), das in ein Befestigungsloch (4), das an einer vorbestimmten Position (3a) der Maschine gebildet ist, eingeführt ist und darin befestigt ist und das darin die Spule (13) unterbringt; das Gehäuse eine zylindrische Form hat, die einen Teil der magnetischen Schaltung, die als der Kanal für den magnetischen Fluss, der nach einer Erregung der Spule (13) erzeugt wird, konfiguriert ist, bildet; auf eine Region des Gehäuses (16), die die Spule (13) unterbringt, als eine Spulenregion (16a) Bezug genommen ist; und eine äußere periphere Oberfläche mindestens eines Teils der Spulenregion (16a) durch eine innere periphere Oberfläche (4a) des Befestigungslochs (4) entlang des gesamten Umfangs derselben umgeben ist.
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 23, bei der der Injektor (10) an einer Position angeordnet ist, bei der der Injektor (10) Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer (2) der Maschine einspritzt; und die Maschine eine interne Verbrennungsmaschine eines Zündtyps ist, die durch einen Funken einer Zündkerze (6) der Maschine Kraftstoff zündet und verbrennt.
Kraftstoffeinspritzsystem mit: der Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 24; dem Injektor (10); und der Hochdruckpumpe (40).