DE112016006055T5

DE112016006055T5 - Steuervorrichtung für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung

Info

Publication number: DE112016006055T5
Application number: DE112016006055.6T
Authority: DE
Inventors: Akiyasu Miyamoto; Masahiro Toyohara; Osamu MUKAIHARA; Yoshihito Yasukawa
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2016-01-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-09-06
Anticipated expiration: 2036-12-23
Also published as: WO2017126284A1; JP2017129090A; CN108474316B; US20190024601A1; DE112016006055B4; US10662886B2; JP6557608B2; CN108474316A

Abstract

Es wird eine Steuervorrichtung einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitgestellt, bei der ein Öffnungsbetrieb eines Ventilelements in seiner Stabilisierung verbessert ist und eine Einspritzmenge selbst in einem Fall stabilisiert wird, in dem eine Kraftstoffeinspritzung zwischen einer vorherigen Kraftstoffeinspritzung (erste Kraftstoffeinspritzung) und einer späteren Kraftstoffeinspritzung (zweite Kraftstoffeinspritzung) variiert.Die Steuervorrichtung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung umfasst ein Ventilelement, um einen Kraftstoffdurchlass zu öffnen, indem es von einem Ventilsitz getrennt wird, einen bewegbaren Eisenkern zur Durchführung eines Öffnungs-/Schließbetriebs des Ventilelements, und einen feststehenden Eisenkern, um den bewegbaren Eisenkern anzuziehen, wenn ein Strom zu einer Spule fließt. Die Steuervorrichtung weist eine Steuereinheit auf, die eine Zwischenbestromung durchführt, bei der die Spule erneut unter Strom gesetzt wird, wenn die Spule bestromt ist, um den bewegbaren Eisenkern zum feststehenden Eisenkern zu ziehen, und die Stromzufuhr zur Spule dann gestoppt und der bewegbare Eisenkern in einer Richtung weg vom feststehenden Kern verschoben wird. Die Steuereinheit steuert, ob die Zwischenbestromung gemäß einem Einspritzintervall der Kraftstoffeinspritzvorrichtung durchgeführt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung.
Stand der Technik
In den letzten Jahren hat man Downsizing-Motoren eingeführt, die dadurch verkleinert werden, dass man mit dem Ziel eines niedrigen Kraftstoffverbrauchs eines Verbrennungsmotors die Abgasmenge gering hält und Leistung aus einem Turbolader erhält. Bei Downsizing-Motoren kann durch Herabsetzung der Abgasmenge ein Pumpverlust reduziert werden, so dass es möglich ist, einen niedrigen Kraftstoffverbrauch zu erzielen.
Bei Downsizing-Motoren wird in der Regel der Durchmesser eines Zylinders im Motor verkleinert. Aus diesem Grund haftet der eingespritzte Kraftstoff an einer Zylinderwand an, womit sich ein Problem dahingehend ergibt, dass sich das Abgasverhalten verschlechtert. Zusätzlich wird unverbranntes partikelartiges Material ausgestoßen, wenn ein brennbares Fluid und die Luft ungleich vermischt werden, und das Abgasverhalten verschlechtert sich.
Es gibt die Teileinspritzung, bei der der Kraftstoff eingespritzt wird, indem zur Homogenisierung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs im Motor und wegen der Anhaftung des Kraftstoffs an der Wand des Motors eine erforderliche Kraftstoffmenge mehrere Male pro Verbrennungszyklus aufgeteilt wird. In der Patentliteratur 1 aus der verwandten Technik ist eine Anordnung offenbart, bei der in einem beweglichen Eisenkern und einem Ventilelement ein Spalt in Verschiebungsrichtung bereitgestellt wird, wenn eine solche Teileinspritzung erfolgt. Deshalb wird vor der Stromzufuhr zum Heranziehen des bewegbaren Eisenkerns nur der bewegbare Eisenkern betätigt, um so das Ansprechverhalten des Ventilelements mithilfe kinetischer Energie zu verbessern.
Literaturstellenliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 2002-115591 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Der bewegbare Eisenkern fährt jedoch weiterhin nach unten, nachdem das Ventil geschlossen ist, wobei die Geschwindigkeit des bewegbaren Eisenkerns zum Zeitpunkt der Rückkehr zu einem Ventilschließbereitschaftszustand hoch ist und ein Bauteil des oberen Abschnitts des Ventilelements angehoben wird. Deshalb wird in einem Fall, in dem ein Einspritzintervall kurz wird, der Spalt in der Verschiebungsrichtung klein, und das Öffnungsverhalten ist nicht stabil.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Steuervorrichtung einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitzustellen, bei der die Betätigung des Ventilelements in Bezug auf die Stabilität verbessert wird und eine Einspritzmenge selbst in einem Fall stabilisiert ist, in dem das Ventilelement vom bewegbaren Eisenkern kinetische Energie aufnimmt, wenn ein Ventil geöffnet wird, und eine Kraftstoffeinspritzung zur Kraftstoffeinspritzvorrichtung, deren Ventil geöffnet ist, zwischen einer vorherigen Kraftstoffeinspritzung (ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung) und einer späteren Kraftstoffeinspritzvorrichtung (zweiten Kraftstoffeinspritzvorrichtung) variiert.
Lösung für das Problem
Um die obige Aufgabe zu erzielen, handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um eine Steuervorrichtung einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die ein Ventilelement aufweist, um einen Kraftstoffdurchlass zu öffnen, indem es von einem Ventilsitz getrennt wird, einen bewegbaren Eisenkern zur Durchführung eines Öffnungs-/Schließbetriebs des Ventilelements, und einen feststehenden Eisenkern, um den bewegbaren Eisenkern anzuziehen, wenn ein Strom zu einer Spule fließt, wobei die Steuervorrichtung aufweist: eine Steuereinheit, die eine Zwischenbestromung durchführt, bei der die Spule erneut unter Strom gesetzt wird, wenn die Spule bestromt ist, um den bewegbaren Eisenkern zum feststehenden Eisenkern zu ziehen, und die Stromzufuhr zur Spule dann gestoppt und der bewegbare Eisenkern in einer Richtung weg vom feststehenden Kern verschoben wird, wobei die Steuereinheit steuert, ob die Zwischenbestromung gemäß einem Einspritzintervall der Kraftstoffeinspritzvorrichtung durchgeführt wird.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der Erfindung ist es möglich, eine Steuervorrichtung einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitzustellen, bei der die Betätigung eines Ventilelements beim Öffnen eines Ventils in der Stabilität verbessert ist und eine Einspritzmenge selbst in einem Fall stabilisiert wird, in dem eine Kraftstoffeinspritzung zwischen einer ersten Kraftstoffeinspritzung und einer zweiten Kraftstoffeinspritzung variiert. Die anderen Anordnungen, Vorgänge und Auswirkungen der Erfindung werden im Einzelnen in den nachfolgenden Ausführungsformen beschrieben.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
2 ist ein Diagramm, das ein Verhalten eines Innenteils des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt und eine angelegte Spannung sowie einen angelegten Strom zeigt.
3 ist ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen einer Einspritzmenge und einem Einspritzintervall gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
4 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
5 ist ein Diagramm, das ein Verhalten eines Innenteils des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt und eine angelegte Spannung sowie einen angelegten Strom zeigt.
6 ist ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen einer Einspritzmenge und einem Einspritzintervall gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
Erste Ausführungsform
Nachstehend wird eine erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Diese Ausführungsform bezieht sich auf eine Steuervorrichtung, die eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung steuert, welche in einem Verbrennungsmotor verwendet wird. In der Steuervorrichtung einer elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzvorrichtung fließt ein Strom zu einer Spule, um einen Magnetfluss in einem Magnetkreis zu erzeugen, der einen bewegbaren Eisenkern und einen feststehenden Eisenkern aufweist, und es wird eine magnetische Anziehungskraft angelegt, um zu bewirken, dass der bewegbare Eisenkern zum feststehenden Eisenkern gezogen wird, so dass ein Ventilelement geöffnet oder geschlossen wird.
1 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 in dieser Ausführungsform und stellt ein Blockschema dar, das ein Beispiel einer Anordnung einer ECU (Motorsteuereinheit) 120 veranschaulicht, die eine Ansteuerungsschaltung 121 oder die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 durch die Ansteuerungsschaltung 121 steuert, um die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 anzusteuern. Die Ansteuerungsschaltung 121 wird als EDU () bezeichnet.
In 1 stellt die vertikale Querschnittsansicht der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 einen Querschnitt parallel zu einer Achsmittellinie 100a dar. Die ECU 120 und die Ansteuerungsschaltung 121 können darüber hinaus als einstückiges Bauteil ausgelegt sein. Bei einer Ansteuerungsvorrichtung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 handelt es sich um eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Ansteuerungsspannung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die ECU und die Ansteuerungsschaltung können einstückig ausgebildet sein. Die Ansteuerungsschaltung kann als einzelner Körper ausgebildet sein.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 umfasst eine Kraftstoffversorgungseinheit 112, die der stromaufwärtigen Seite Kraftstoff zuführt, einen Ventilsitz 102, der eine Kraftstoffeinspritzöffnung 115 umfasst, die als Bahn für den Kraftstoff dient, und einen bewegbaren Eisenkern 106, der ein Ventilelement 101 antreibt. In dieser Ausführungsform erfolgt die Beschreibung eines Beispiels einer elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, der Benzin als Kraftstoff verwendet. Der Ventilsitz 102 ist darüber hinaus an der am weitesten stromabwärts gelegenen Seite der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 angeordnet.
Ein auf der entgegengesetzten Seite des Ventilsitzes 102 gelegenes Ende der Kraftstoffversorgungseinheit 112 ist mit einem Kraftstoffrohr (nicht dargestellt) verbunden. Ein auf der entgegengesetzten Seite der Kraftstoffversorgungseinheit 112 gelegenes Ende des Ventilsitzes 102 ist in ein Ansaugrohr (nicht dargestellt) oder eine Anbringungsöffnung (Einsetzöffnung) eingeführt, die in einem Brennraum-Bildungsbauteil (Zylinderblock, Zylinderkopf, etc.) des Verbrennungsmotors gebildet wird. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 wird mit dem Kraftstoff vom Kraftstoffrohr über die Kraftstoffversorgungseinheit 112 versorgt und spritzt den Kraftstoff ausgehend vom Endabschnitt des Ventilsitzes 102 in das Ansaugrohr oder in eine Brennkammer. Im Innenabschnitt der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 ist ein Kraftstoffdurchlass gebildet, und zwar ausgehend vom Ende der Kraftstoffversorgungseinheit 112 bis zum Endabschnitt des Ventilsitzes 102, um den Kraftstoff ungefähr entlang der Mittelachse der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 zu führen.
In einem Ventilschließzustand, in dem eine Spule 108 nicht bestromt ist, liegt das Ventilelement 101 am Ventilsitz 102 mit einer Kraft an, die erhalten wird, indem eine Beaufschlagungskraft eines dritten Federbauteils 117 von einer Beaufschlagungskraft eines ersten Federbauteils 110 und eines zweiten Federbauteils 116, die das Ventilelement 101 in eine Ventilschließrichtung bringt, subtrahiert wird. Dieser Zustand wird als stabiler Ventilschließzustand definiert. Im stabilen Ventilschließzustand liegt der bewegbare Eisenkern 106 an einem Zwischenbauteil 114 an und befindet sich in einer Ventilschließposition. Das Ventilelement 101 wird über eine Übertragungsfläche 119 angetrieben, die eine Last vom bewegbaren Eisenkern 106 überträgt.
Im stabilen Ventilschließzustand wird das Zwischenbauteil 114 über das zweite Federbauteil 116 zur stromabwärtigen Seite hin verlagert und gelangt in Kontakt mit dem Ventilelement 101 und hält an. Der bewegbare Eisenkern 106 wird durch das dritte Federbauteil 116 zur stromaufwärtigen Seite hin verlagert und gelangt in Kontakt mit dem Zwischenbauteil 114. Da die Verlagerungskraft des zweiten Federbauteils 116 größer als diejenige des dritten Federbauteils 117 ist, bildet sich ein Spalt 218 zwischen dem Ventilelement 101 und dem bewegbaren Eisenkern 106 aus.
Die ECU 120 empfängt Signale von verschiedenen Arten von Sensoren, die die Zustände des Motors anzeigen, und berechnet eine geeignete Ansteuerungsimpulsbreite und eine geeignete Einspritzzeitsteuerung gemäß einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors. Ein von der ECU 120 ausgegebener Ansteuerungsimpuls gelangt durch eine Signalleitung 123 in die Ansteuerungsschaltung 121 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100. Die Ansteuerungsschaltung 121 steuert eine an die Spule 108 anzulegende Spannung und liefert den Strom. Die ECU 120 steht mit der Ansteuerungsschaltung 121 über eine Kommunikationsleitung 122 in Verbindung und kann einen von der Ansteuerungsschaltung 121 erzeugten Ansteuerungsstrom entsprechend einem Druck des der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 zuzuführenden Kraftstoffs und gemäß einem Betriebszustand umschalten.
Die Ansteuerungsschaltung 121 ist dazu ausgelegt, durch die Kommunikation mit der ECU 120 eine Steuerkonstante zu ändern. Eine Stromwellenform wird entsprechend der Steuerkonstante geändert. Wenn in dieser Ausführungsform eine Teileinspritzung durchgeführt wird, gibt die ECU 120 einen Ansteuerungsbefehlsimpuls aus, um als Verfahren zur Steuerung der Teileinspritzung eine Spannung zur Durchführung einer Zwischenbestromung bei der Teileinspritzung anzulegen, oder die ECU 120 überträgt die Steuerkonstante auf die Ansteuerungsschaltung 121, um direkt einen Zwischenstrom von der Ansteuerungsschaltung 121 zu liefern.
2 ist ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen dem zeitlichen Verlauf eines von der ECU 120 ausgegebenen Ansteuerungsimpulses, einer Ansteuerungsspannung und eines Ansteuerungsstroms (Erregungsstroms), die der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zugeführt werden, und einem Verhalten des bewegbaren Eisenkerns 106 darstellt.
Wenn der Ansteuerungsbefehlimpuls 201 eingegeben wird, wird von einer Hochspannungsquelle eine Hochspannung 204 angelegt, die auf einen höheren Wert als eine Batteriespannung VB getrieben wird, und ab diesem Zeitpunkt wird der Spule 108 Strom zugeführt. Wenn die Spule 108 unter Strom gesetzt ist, erzeugt ein Elektromagnet, der durch einen feststehenden Eisenkern 107, die Spule 108 und ein Gehäuse 109 gebildet ist, eine magnetomotorische Kraft. Mit der magnetomotorischen Kraft fließt ein Magnetfluss um einen Magnetpfad, der durch den feststehenden Eisenkern 107, das Gehäuse 109 und den bewegbaren Eisenkern 106 gebildet wird, die so ausgelegt sind, dass sie die Spule 108 umgeben. Zu diesem Zeitpunkt wirkt eine magnetische Anziehungskraft zwischen dem bewegbaren Eisenkern 106 und dem feststehenden Eisenkern 107, und der bewegbare Eisenkern 106 sowie das Zwischenbauteil 114 werden zum feststehenden Eisenkern 107 hin verschoben. Danach wird der bewegbare Eisenkern 106 so lange verschoben, bis die Übertragungsfläche 119 des Ventilelements und eine Übertragungsfläche 118 des bewegbaren Eisenkerns aneinander anliegen. Darüber hinaus behält das Ventilelement 101 den Anlagezustand am Ventilsitz 102 bei.
Wenn der bewegbare Eisenkern 106 um den Spalt 218 verschoben wird, der zwischen dem Ventilelement und dem bewegbaren Eisenkern entstanden ist, und die Übertragungsfläche 119 des Ventilelements und die Übertragungsfläche 118 des bewegbaren Eisenkerns aneinander anschlagen, erhöht das Ventilelement 101 die Energie des bewegbaren Eisenkerns 106 zur stromaufwärtigen Seite hin, und das Ventilelement 101 trennt sich vom Ventilsitz 102. Bei dieser Anordnung wird ein Spalt im Ventilsitz gebildet, der Kraftstoffdurchlass geöffnet und der Kraftstoff durch die Kraftstoffeinspritzöffnung 115 eingespritzt. Das Ventilelement 101 wird über den bewegbaren Eisenkern 106, der über kinetische Energie verfügt, stark verschoben.
Wenn der bewegbare Eisenkern 106 am feststehenden Eisenkern 107 anliegt, wird das Ventilelement 101 zur stromaufwärtigen Seite hin verschoben, und der bewegbare Eisenkern 106 wird nach unten verschoben. Wenn der feststehende Eisenkern 107 und der bewegbare Eisenkern 106 aneinander anschlagen, trennen sich das Ventilelement 101 und der bewegbare Eisenkern 106, der bewegbare Eisenkern 106 wird zur stromabwärtigen Seite hin verschoben, hält jedoch bald an und wird bei einer Zielhubposition stabilisiert. Dieser Zustand wird als stabiler Ventilöffnungszustand definiert.
Wenn dagegen ein Stromwert einen vorbestimmten Stromspitzenwert Ipeak erreicht, wird die Anlegung mit der Hochspannung 204 unterbrochen, um zu bewirken, dass die angelegte Spannung einen Wert von 0 V oder darunter annimmt. Dann senkt sich der Stromwert, wie mit einem Stromverlauf 217 dargestellt ist. Danach werden die Batteriespannung VB und 0 V wiederholt angelegt und so gesteuert, dass sie einem Haltestromwert Ihold entsprechen.
Wenn daraufhin eine Ansteuerungsimpulsbreite zu einem Zeitpunkt T22 abgeschaltet wird, wird die Stromzufuhr zur Spule 108 gestoppt, der im Magnetkreis erzeugte Magnetfluss verschwindet und auch die magnetische Anziehungskraft verschwindet.
Im Ergebnis wird der bewegbare Eisenkern 106, der über keine magnetische Anziehungskraft verfügt, durch die Belastung des ersten Federbauteils 110 und einen Kraftstoffdruck zurück in eine Schließposition gedrückt, bei dem das Ventilelement 101 in Kontakt mit dem Ventilsitz 102 gelangt. Eine Kraft, die über das erste Federbauteil 110 auf das Ventilelement 101 einwirkt, wird durch die Übertragungsfläche 119 auf einer Seite nahe dem Ventilelement und die Übertragungsfläche 118 auf einer Seite nahe dem bewegbaren Eisenkern auf den bewegbaren Eisenkern 106 übertragen. Nachdem das Ventilelement 101 zu einem Zeitpunkt T24 in Kontakt mit dem Ventilsitz 102 gelangt ist, trennt sich die Übertragungsfläche 118 auf einer Seite nahe dem bewegbaren Eisenkern von der Übertragungsfläche 119 auf einer Seite nahe dem Ventilelement, und bewegt sich weiter nach unten (in Ventilschließrichtung). Wie durch einen Verlauf 213 in Bezug auf den bewegbaren Eisenkern nach dem Schließen des Ventils dargestellt ist, wird der bewegbare Eisenkern 106 durch das dritte Federbauteil 117 zurückgedrückt, und der bewegbare Eisenkern 106 und das Zwischenbauteil 114 schlagen zu einem Zeitpunkt Ts1 wieder aneinander an. Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn eine am bewegbaren Eisenkern 106 nach oben wirkende Kraft größer wird als eine am Ventilelement 101 nach unten wirkende Kraft, das Zwischenbauteil 114 nach oben gedrückt, und der Spalt 218 zwischen dem Ventilelement 101 und dem bewegbaren Eisenkern 106 wird klein.
Wenn ein zweiter Ansteuerungsbefehl 203 in einem Zustand aktiviert wird, in dem der Spalt 218 kleiner als derjenige im stabilen Ventilschließzustand ist, wird keine ausreichende Annäherungslaufstrecke erhalten, ändert sich das Verhalten bis zum Öffnen des Ventilelements 101 und variiert die Einspritzmenge.
Dadurch ändert sich das Verhalten des Ventilelements 101 je nach einer Abweichung in der Position und Geschwindigkeit des bewegbaren Eisenkerns, da sich der bewegbare Eisenkern 106 weiterhin bewegt, nachdem das Ventilelement 101 am Ventilsitz 102 angeschlagen hat, wenn die nächste Teileinspritzung in einem Zustand durchgeführt wird, in dem der Spalt 218 zwischen dem bewegbaren Eisenkern 106 und dem Ventilelement 101 klein ist. Wenn die Zeit ausgehend vom ersten Ansteuerungsbefehl einen Zeitpunkt Ts2 durchläuft, tritt der bewegbare Eisenkern 106 wieder in den stabilen Ventilschließzustand ein und die Bewegung des Ventilelements 101 wird stabilisiert.
Deshalb ist es zur freien Steuerung eines Intervalls zwischen dem ersten Ansteuerungsbefehl 201 und dem zweiten Ansteuerungsbefehl 203 notwendig, das Phänomen abzuschwächen, dass der Spalt zwischen dem bewegbaren Eisenkern 106 und dem Ventilelement 101 nach dem Schließen des Ventils kleiner wird.
Bei der Anordnung dieser Ausführungsform wird ein Ansteuerungsbefehl 202 aktiviert und die Hochspannung 204 angelegt, um die Steuerfähigkeit des ersten Ansteuerungsbefehls 201 und des zweiten Ansteuerungsbefehls 203 zu verbessern, wenn die Stromzufuhr zur Spule 108 gestoppt ist, um den bewegbaren Eisenkern 106 in einer Richtung weg vom feststehenden Kern 107 zu verschieben, nachdem der bewegbare Eisenkern 106 durch Bestromung der Spule 108 zum feststehenden Kern 107 gezogen wurde. Dann wird die Spule 108 so stark bestromt, dass sich kein Kontakt mit dem Ventilelement 101 ergibt (Zwischenbestromung). Eine CPU (Steuereinheit) der ECU 120 bestimmt, ob die Zwischenbestromung auf der Grundlage eines Einspritzintervalls des Kraftstoffeinspritzventils gemäß dem Intervall zwischen dem ersten Ansteuerungsbefehl 201 und zweiten Ansteuerungsbefehl 203 durchgeführt wird. Bei einem Ansteuerungsimpuls 202 handelt es sich um einen Ansteuerungsimpuls für die zwischenzeitliche Versorgung mit Strom, der zwischen einer ersten Kraftstoffeinspritzperiode und einer zweiten Kraftstoffeinspritzperiode fließt. Das Ventilelement 101 wird jedoch durch den Ansteuerungsimpuls 202 nicht geöffnet. Die Erfinder haben herausgefunden, dass es sich bei der Dauer für die Zwischenbestromung wünschenswerterweise um 0,3 ms oder weniger handeln sollte.
Die CPU (Steuereinheit) der ECU 120 ist dazu ausgelegt, einen Ansteuerungsbefehl zur Durchführung einer Zwischenbestromung 210 in einem Fall auszugeben, in dem ein Einspritzintervall Tr der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 gleich oder kleiner als ein erster Einstellwert ist.
Die CPU (Steuereinheit) der ECU 120 greift steuernd ein, um die Zwischenbestromung 210 in einem Fall durchzuführen, in dem ein zweiter Einspritzbeginnzeitpunkt Tr der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 zwischen den ersten Einstellwert und einen zweiten Einstellwert fällt, der kleiner als der erste Einstellwert ist. In einem Fall, in dem das Einspritzintervall des Kraftstoffeinspritzventils kleiner als der erste Einstellwert ist, greift die CPU steuernd ein, damit keine Zwischenbestromung durchgeführt wird.
Die CPU (Steuereinheit) der ECU 120 greift steuernd ein, um die Zwischenbestromung 210 in einem Fall durchzuführen, in dem das Einspritzintervall Tr der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 zwischen den ersten Einstellwert und den zweiten Einstellwert fällt, der größer als der erste Einstellwert ist. In einem Fall, in dem das Einspritzintervall der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 größer als der zweite Einstellwert ist, greift die CPU steuernd ein, damit keine Zwischenbestromung 206 durchgeführt wird.
Die CPU (Steuereinheit) der ECU 120 greift steuernd ein, um die Zwischenbestromung 210 in einem Fall durchzuführen, in dem das Einspritzintervall Tr der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 zwischen den ersten Einstellwert Ts1 und einen zweiten Einstellwert Ts2 fällt, der größer als der erste Einstellwert ist. In einem Fall, in dem keine Zwischenbestromung durchgeführt wird, wird der erste Einstellwert Ts1 so eingestellt, dass er einem Wert entspricht, wenn der bewegbare Eisenkern 106 an einem Bauteil anschlägt, bei dem der Spalt 218 zwischen dem bewegbaren Eisenkern 106 und dem Ventilelement 101 gebildet wird.
Die CPU (Steuereinheit) der ECU 120 greift steuernd ein, um die Zwischenbestromung 210 in einem Fall durchzuführen, in dem das Einspritzintervall Tr der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 zwischen den ersten Einstellwert Ts1 und den zweiten Einstellwert Ts2 fällt, der größer als der erste Einstellwert Ts1 ist. In einem Fall, in dem die Zwischenbestromung 210 nicht durchgeführt wird, wird der zweite Einstellwert so eingestellt, dass er einem Wert zu einem Zeitpunkt entspricht, zu dem der bewegbare Eisenkern 106 zum stabilen Ventilschließzustand Ts2 zurückkehrt.
Die CPU (Steuereinheit) der ECU 120 greift steuernd ein, um die Zwischenbestromung 210 nach einem Zeitpunkt T24 durchzuführen, wenn die Energiezufuhr zur Spule 108 blockiert ist und das Ventilelement 101 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 aus dem stabilen Ventilöffnungszustand heraus am Ventilsitz 102 anschlägt.
Die CPU (Steuereinheit) der ECU 120 greift steuernd ein, um die Zwischenbestromung 210 nach dem Zeitpunkt T24 durchzuführen, wenn das Ventilelement 106 am Ventilsitz 102 anschlägt, und vor einem Zeitpunkt, zu dem das Ventilelement 106 einen untersten Punkt 220 erreicht.
Die CPU (Steuereinheit) der ECU 120 erfasst eine Position, an der das Ventilelement 101 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 100 am Ventilsitz 102 anschlägt, und zwar ausgehend von einer Position 402 eines Wendepunkts eines Spannungswerts 230, der an die Spule 108 angelegt wird. Die Zwischenbestromung 210 wird zu einem Zeitpunkt durchgeführt, zu dem das Ventilelement 101 und der Ventilsitz 102 aneinander anschlagen.
Darüber hinaus werden der erste Ansteuerungsbefehl 201 und der zweite Ansteuerungsbefehl 203 während eines Einspritzhubs ausgegeben. Mit anderen Worten wird bei dieser Ausführungsform die während eines Einspritzhubs eingespritzte Menge an Kraftstoff aufgeteilt und in mehreren Zeiteinheiten eingespritzt, die mindestens die Ansteuerungsimpulse 201 und 203 enthalten. Darüber hinaus ist mit „ein Einspritzhub“ ein Verbrennungszyklus (die Takte Ansaugen, Verdichten, Verbrennen und Ausstoßen bei einem 4-Takt-System) gemeint.
Nachstehend werden Vorgänge und Wirkungen dieser Ausführungsform beschrieben.
Die Energiezufuhr zur Spule 108 ausgehend vom stabilen Ventilöffnungszustand wird gestoppt, der bewegbare Eisenkern 106 und das Ventilelement 101 werden zur stromabwärtigen Seite hin verschoben, der Ansteuerungsbefehl 202 wird unmittelbar nach dem Zeitpunkt eingegeben, zu dem das Ventilelement 101 und der Ventilsitz 102 aneinander anschlagen, und die Zwischenbestromung 210 wird an der Spule 108 durchgeführt. Dadurch wird die magnetische Anziehungskraft zwischen dem bewegbaren Eisenkern 106 und dem feststehenden Eisenkern 107 erzeugt, um die Bewegung des bewegbaren Eisenkerns 106 schnell abzuschwächen, und die Zeit, die es braucht, um den bewegbaren Eisenkern 106 anzuhalten, kann verkürzt werden. Im Ergebnis erreicht zu einem Zeitpunkt, zu dem der zweite Ansteuerungsbefehl 203 eingegeben wird, die Position des bewegbaren Eisenkerns 106 den stabilen Ventilöffnungszustand, und es wird eine stabile Einspritzmenge erzielt.
3 ist ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen der Einspritzmenge und dem Einspritzintervall beim zweiten Ansteuerungsbefehl darstellt. In einem Fall, in dem ein zweiter Ansteuerungsbefehls-Startpunkt Tr zwischen einem ersten Einstellwert Tr1 und einem zweiten Einstellwert Tr2 liegt, schwankt eine Einspritzmenge (keine Zwischenbestromung) 301 beim zweiten Ansteuerungsbefehl stark. Der Bereich der Schwankung der Einspritzmenge beim zweiten Ansteuerungsbefehl verändert sich um die Zwischenbestromung 210 der Spule 108. In einem Fall, in dem der zweite Ansteuerungsbefehl Tr größer als der erste Einstellwert Ts1 und kleiner als der zweite Einstellwert Ts2 ist, wird die Schwankung der Einspritzmenge 303 beim zweiten Ansteuerungsbefehl klein, indem man die Zwischenbestromung durchführt.
Zusätzlich kann der Zeitraum zum Beenden des Ansteuerungsimpulses 202 kleiner als derjenige bei der untersten Position 220 des bewegbaren Eisenkerns 106 sein, und zwar in einem Fall, in dem es keine Zwischenbestromung des bewegbaren Eisenkerns 106 gibt. Die Position des untersten Punkts 220 ist eine Position, bei der die Geschwindigkeit zu Null wird und die Energie zur stromaufwärtigen Seite hin größer wird. Und zwar ist dies so, weil, wenn die Zwischenbestromung für eine längere Dauer als die unterste Position 220 durchgeführt wird, der bewegbare Eisenkern 106 sich zunehmend in der kinetischen Energie zur stromaufwärtigen Seite hin bewegt und, wenn der bewegbare Eisenkern dann wieder am Zwischenbauteil 113 anschlägt, das Zwischenbauteil 220 zur stromaufwärtigen Seite hochgeschoben wird, und eine zum Erreichen eines stabilen Zustands bei geschlossenem Ventil benötigte Zeit länger wird. Wie vorstehend beschrieben, wird der bewegbare Eisenkern 106 wieder beschleunigt, indem ein Abschaltzeitpunkt für den Zwischenstrom 206 eingestellt wird, und schlägt am Zwischenbauteil 106 an. Der Spalt 218 wird klein, und es kann verhindert werden, dass die Einspritzung instabil wird.
Wie vorstehend beschrieben, wird bei dieser Ausführungsform die Stromzufuhr zur Spule ausgehend vom stabilen Ventilöffnungszustand gestoppt, der bewegbare Eisenkern und das Ventilelement werden zur stromabwärtigen Seite verschoben, der Ansteuerungsbefehl geht ein, unmittelbar nachdem das Ventilelement und der Ventilsitz aneinander angestoßen sind, und die Zwischenbestromung wird an der Spule durchgeführt. Deshalb wird zwischen dem bewegbaren Eisenkern und dem feststehenden Eisenkern die magnetische Anziehungskraft erzeugt, um die Bewegung des bewegbaren Eisenkerns schnell abzuschwächen, und es kann die Zeit verkürzt werden, die benötigt wird, um den bewegbaren Eisenkern anzuhalten. Im Ergebnis erreicht zu einem Zeitpunkt, zu dem der zweite Ansteuerungsbefehl eingegeben wird, die Position des bewegbaren Eisenkerns den stabilen Ventilöffnungszustand, und es wird eine stabile Einspritzmenge erreicht. Zusätzlich kann eine stabile Einspritzmenge selbst dann erzielt werden, wenn das Einspritzintervall variiert, da der Umstand, ob die Zwischenbestromung durchzuführen ist, entsprechend dem Einspritzintervall gesteuert wird.
Während obige Beschreibung in Bezug auf ein Kraftstoffeinspritzventil erfolgte, das dazu ausgelegt ist, einen Spalt zwischen dem bewegbaren Eisenkern und dem Ventilelement im Ventilschließzustand herbeizuführen, kann die Wirkung der Erfüllung der Aufgabe der Erfindung auch bei einem Kraftstoffeinspritzventil erlangt werden, das dazu ausgelegt ist, keinen Spalt zwischen dem bewegbaren Eisenkern und dem Ventilelement herzustellen.
Zweite Ausführungsform
Nachstehend erfolgt eine Beschreibung von Anordnungen und Vorgängen bei einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mithilfe der 4 bis 6.
Zunächst werden Anordnungen und grundlegende Vorgänge der Kraftstoffeinspritzvorrichtung dieser Ausführungsform anhand von 4 beschrieben. 4 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 400 dieser Ausführungsform und eine Blockdarstellung, die ein Beispiel für die Anordnungen einer Ansteuerungsschaltung 421 und einer ECU (Motorsteuereinheit) 420 zur Ansteuerung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 400 veranschaulicht. Die ECU 420 und die Ansteuerungsschaltung 421 können darüber hinaus als integrales Bauteil ausgeführt sein. Zumindest eine Ansteuerungsvorrichtung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil) ist eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Ansteuerungsspannung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und kann so ausgelegt sein, dass die ECU und die Ansteuerungsschaltung einteilig ausgebildet sind, oder kann als eigenständige Ansteuerungsschaltung ausgelegt sein.
Die ECU 420 empfängt von verschiedenen Arten von Sensoren Signale, die die Zustände des Motors angeben, und berechnet eine geeignete Ansteuerungsimpulsbreite und eine geeignete Einspritzzeitsteuerung gemäß einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors. Ein von der ECU 420 ausgegebener Ansteuerungsimpuls wird über eine Signalleitung 423 in die Ansteuerungsschaltung 421 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingegeben. Die Ansteuerungsschaltung 421 steuert eine an die Spule 408 anzulegende Spannung und liefert den Strom. Die ECU 420 steht mit der Ansteuerungsschaltung 421 über eine Kommunikationsleitung 422 in Verbindung und kann einen durch die Ansteuerungsschaltung 421 erzeugten Ansteuerungsstrom entsprechend einem Druck des der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zuzuführenden Kraftstoffs und gemäß einem Betriebszustand umschalten. Die Ansteuerungsschaltung 421 ist dazu ausgelegt, durch die Kommunikation mit der ECU 420 eine Steuerkonstante zu ändern. Eine Stromwellenform wird gemäß der Steuerkonstante geändert. Wenn bei dieser Ausführungsform eine Teileinspritzung durchgeführt wird, gibt die ECU 420 als Verfahren zur Steuerung der Teileinspritzung einen Befehlsimpuls aus, eine Spannung zur Durchführung eines Zwischenstroms bei der Teileinspritzung anzulegen, oder die ECU 420 überträgt die Steuerkonstante auf die Ansteuerungsschaltung 421, um direkt einen Zwischenstrom von der Ansteuerungsschaltung 421 zuzuführen.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung von Anordnungen und Vorgängen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung anhand der vertikalen Querschnittsansicht der Kraftstoffeinspritzvorrichtung von 4 und des Zusammenhangs der Ansteuerungsimpulse und einer Verschiebung zwischen einem Ventilelement 402 und einem bewegbaren Eisenkern 406 von 5. 5 ist ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen der Zeitsteuerung der von der ECU 420 ausgegebenen Ansteuerungsimpulse, einer Ansteuerungsspannung und eines Ansteuerungsstroms (Erregungsstroms), die der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zur Verfügung gestellt werden, und einem Verhalten des bewegbaren Eisenkerns 402 erläutert.
Im Ventilschließzustand, in dem die Spule 408 nicht unter Strom gesetzt ist, liegt das Ventilelement 401 an einem Ventilsitz 402 an, indem ein erstes Federbauteil 410 das Ventilelement 401 in Ventilschließrichtung verlagert. Dieser Zustand wird als geschlossener Ventilstoppzustand definiert. Im geschlossenen Ventilstoppzustand liegt der bewegbare Eisenkern 406 an einem Anschlag 414 an, bei dem es sich um ein Bauteil zur Bildung des Spalts handelt, und befindet sich in der Ventilschließposition. Das Ventilelement 401 wird durch eine Übertragungsfläche 417 auf einer Seite nahe dem bewegbaren Eisenkern, die eine Last vom bewegbaren Eisenkern 406 überträgt, und eine Übertragungsfläche 418 auf einer Seite nahe dem Ventilelement angetrieben.
Im stabilen Ventilschließzustand ist der bewegbare Eisenkern über ein zweites Federbauteil 416, das zwischen der stromaufwärtigen Seite des Ventilelements 101 und dem bewegbaren Eisenkern 406 vorgesehen ist, zur stromaufwärtigen Seite hin verlagert. Der bewegbare Eisenkern gelangt mit dem Anschlag 41 in Kontakt und hält an. Der bewegbare Eisenkern 406 wird durch das zweite Federbauteil 413 nach unten verlagert und gelangt mit dem Anschlag 414 in Kontakt. Deshalb entsteht ein Spalt 518 zwischen der Übertragungsfläche 418 auf einer Seite nahe dem Ventilelement und der Übertragungsfläche 417 auf einer Seite nahe dem bewegbaren Eisenkern.
Nachstehend wird der Betrieb nach der Bestromung beschrieben. Wenn ein Ansteuerungsimpuls 401 eingegeben wird, wird von einer Hochspannungsquelle eine Hochspannung 404 angelegt, die auf einen höheren Wert als die Batteriespannung VB getrieben wird, wobei ab diesem Zeitpunkt der Spule 408 der Strom zugeführt wird. Nachdem die Spule 408 unter Strom gesetzt ist, erzeugt ein Elektromagnet, der durch einen feststehenden Eisenkern 407, die Spule 408 und ein Gehäuse 409 gebildet ist, eine magnetomotorische Kraft. Mit der magnetomotorischen Kraft fließt ein Magnetfluss um einen Magnetpfad, der durch den feststehenden Eisenkern 406, das Gehäuse 409 und den bewegbaren Eisenkern 406 gebildet wird, die so ausgelegt sind, dass sie die Spule 408 umgeben. Dabei wirkt die magnetische Anziehungskraft zwischen dem bewegbaren Eisenkern 406 und dem feststehenden Eisenkern 406, und der bewegbare Eisenkern 406 und der Anschlag 414 werden zum feststehenden Eisenkern 406 hin verschoben.
Daraufhin wird der bewegbare Eisenkern 406 verschoben, bis die Übertragungsfläche 418 auf einer Seite nahe dem Ventilelement und die Übertragungsfläche 417 auf einer Seite nahe dem bewegbaren Eisenkern aneinander anliegen. Des Weiteren behält das Ventilelement 401 den Zustand der Anlage am Ventilsitz 402 bei. Daher nimmt, wenn der bewegbare Eisenkern 406 an der Übertragungsfläche 417 anschlägt, das Ventilelement 401 den Aufprall vom bewegbaren Eisenkern 406 auf und wird nach oben gezogen, und das Ventilelement 401 trennt sich vom Ventilsitz 402. Deshalb wird am Ventilsitz der Spalt gebildet, der Kraftstoffdurchlass wird geöffnet und der Kraftstoff durch eine Einspritzöffnung 415 eingespritzt. Da das getroffene Ventilelement zur stromaufwärtigen Seite hin verschoben wird, wird das Ventilelement 401 unverzüglich verschoben.
Wenn der bewegbare Eisenkern 406 um den Spalt 518 verschoben ist, der zwischen dem Ventilelement und dem bewegbaren Eisenkern entstanden ist, und der bewegbare Eisenkern 406 dann am feststehenden Eisenkern 407 anliegt, wird das Ventilelement 401 nach oben verschoben und der bewegbare Eisenkern 406 nach unten verschoben. Wenn der feststehende Eisenkern 407 und der bewegbare Eisenkern 406 aneinander anschlagen, trennen sich das Ventilelement 402 und der bewegbare Eisenkern 406, der bewegbare Eisenkern 406 wird nach unten verschoben, und das Ventilelement 402 wird zur stromaufwärtigen Seite hin verschoben, hält dann an und wird bei der Zielhubposition stabilisiert. Im Ergebnis wird das Ventilelement 401 vom Ventilsitz 402 getrennt, und der zugeführte Kraftstoff wird aus einer Mehrzahl von Einspritzöffnungen 415 eingespritzt. Dieser Zustand wird als stabiler Ventilöffnungszustand definiert.
Wenn dagegen ein Stromwert einen vorbestimmten Stromspitzenwert Ipeak erreicht, wird die Beaufschlagung mit der Hochspannung 404 unterbrochen, um die angelegte Spannung auf 0 V oder darunter einzustellen, und der Stromwert senkt sich, wie mit einem Stromverlauf 517 dargestellt ist. Danach werden die Batteriespannung VB und 0 V wiederholt angelegt und so gesteuert, dass sie einem Haltestromwert Ihold entsprechen.
Daraufhin wird, wenn eine Ansteuerungsimpulsbreite zu einem Zeitpunkt T52 abgeschaltet wird, die Stromzufuhr zur Spule 408 gestoppt, der im Magnetkreis erzeugte Magnetfluss verschwindet, und auch die magnetische Anziehungskraft verschwindet.
Im Ergebnis wird der bewegbare Eisenkern 402, der über keine magnetische Anziehungskraft verfügt, durch die Belastung des ersten Federbauteils 410 und einen Kraftstoffdruck zurück in eine Schließposition gedrückt, bei der das Ventilelement 401 mit dem Ventilsitz 402 in Kontakt gelangt. Wenn das Ventilelement 401 zu einem Zeitpunkt T56 in Kontakt mit dem Ventilsitz 402 gelangt ist, trennt sich die Übertragungsfläche 418 des bewegbaren Eisenkerns 402 von der Übertragungsfläche 417 des Ventilelements 401 und bewegt sich weiterhin nach unten (in Ventilschließrichtung). Wie mit einem Verlauf 513 in Bezug auf den bewegbaren Eisenkern nach dem Schließen des Ventils dargestellt ist, schlägt der bewegbare Eisenkern 402 am Anschlag 414 an, und die Anschlagenergie führt dazu, dass der bewegbare Eisenkern 406 nach oben springt und der Spalt 518 zwischen dem Ventilelement 401 und dem bewegbaren Eisenkern 406 klein wird.
Wenn ein zweiter Ansteuerungsbefehl 403 in einem Zustand aktiviert wird, in dem der Spalt 518 kleiner als der im stabilen Ventilschließzustand ist, wird keine ausreichende Annäherungslaufstrecke erhalten, ein Verhalten bis zum Öffnen des Ventilelements 401 ändert sich, und die Einspritzmenge weicht ab.
Dadurch wird das Verhalten des Ventilelements 401 entsprechend einer Abweichung in der Position und Geschwindigkeit des bewegbaren Eisenkerns instabil, da der bewegbare Eisenkern 406 in Kontakt mit dem Anschlag 414 gelangt und der bewegbare Eisenkern 406 nach oben springt, nachdem das Ventilelement 401 am Ventilsitz 402 angeschlagen hat, wenn die nächste Einspritzung in einem Zustand durchgeführt wird, in dem der Spalt 518 zwischen dem bewegbaren Eisenkern 406 und dem Ventilelement 402 klein ist. Wenn die Zeit des Zeitpunkts T58 verstreicht, tritt der bewegbare Eisenkern 406 wieder in den stabilen Ventilschließzustand ein. Deshalb ist es zur freien Steuerung eines Intervalls zwischen einem ersten Ansteuerungsbefehl 401 und dem zweiten Ansteuerungsbefehl 403 notwendig, dass eine Zeit für den nach dem Schließen des Ventils zu reduzierenden Spalt zwischen dem bewegbaren Eisenkern 406 und dem Ventilelement 401 verkürzt wird.
Bei der Anordnung dieser Ausführungsform wird ein Ansteuerungsbefehl 402 aktiviert und die Hochspannung 404 angelegt, um die Steuerfähigkeit des ersten Ansteuerungsbefehls 401 und zweiten Ansteuerungsbefehls 403 zu verbessern, wenn die Energiezufuhr zur Spule 408 gestoppt ist, um den bewegbaren Eisenkern 406 in einer Richtung weg vom feststehenden Kern 407 zu verschieben, nachdem der bewegbare Eisenkern 406 durch Bestromung der Spule 408 zum feststehenden Eisenkern 407 gezogen wurde. Dann wird die Spule 408 so stark bestromt, dass sich kein Kontakt mit dem Ventilelement 401 ergibt (Zwischenbestromung). Eine CPU (Steuereinheit) der ECU 421 bestimmt, ob die Zwischenbestromung auf der Grundlage eines Einspritzintervalls des Kraftstoffeinspritzventils gemäß dem Intervall zwischen dem ersten Ansteuerungsbefehl 401 und dem zweiten Ansteuerungsbefehl 403 durchgeführt wird.
Bei einem Ansteuerungsimpuls 402 handelt es sich um einen Ansteuerungsimpuls für die zwischenzeitliche Versorgung mit Strom, der zwischen einem ersten Kraftstoffeinspritzzeitraum und einem zweiten Kraftstoffeinspritzzeitraum fließt. Das Ventilelement 401 wird durch den Ansteuerungsimpuls 402 jedoch nicht geöffnet.
Die CPU (Steuereinheit) der ECU 420 ist dazu ausgelegt, einen Steuerbefehl auszugeben, um eine Zwischenbestromung 502 in einem Fall durchzuführen, in dem ein Einspritzintervall Tr der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 400 gleich oder kleiner einem ersten Einstellwert ist.
Die CPU (Steuereinheit) der ECU 420 greift steuernd ein, um die Zwischenbestromung 502 in einem Fall durchzuführen, in dem ein zweiter Einspritzbeginnzeitpunkt der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 400 zwischen den ersten Einstellwert und den zweiten Einstellwert fällt, der kleiner als der erste Einstellwert ist. In einem Fall, in dem das Einspritzintervall der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 400 kleiner als der erste Einstellwert ist, greift die CPU steuernd ein, damit keine Zwischenbestromung durchgeführt wird.
Die CPU (Steuereinheit) der ECU 420 greift steuernd ein, um die Zwischenbestromung 410 in einem Fall durchzuführen, in dem das Einspritzintervall Tr der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 400 zwischen den ersten Einstellwert und den zweiten Einstellwert fällt, der größer als der erste Einstellwert ist. In einem Fall, in dem das Einspritzintervall der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 400 größer als der zweite Einstellwert ist, greift die CPU steuernd ein, damit keine Zwischenbestromung 502 durchgeführt wird.
Die CPU (Steuereinheit) der ECU 420 greift steuernd ein, um die Zwischenbestromung 502 in einem Fall durchzuführen, in dem das Einspritzintervall Tr der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 400 zwischen den ersten Einstellwert und einen zweiten Einstellwert fällt, der größer als der erste Einstellwert ist. In einem Fall, in dem keine Zwischenbestromung durchgeführt wird, wird der erste Einstellwert so eingestellt, dass er einem Zeitpunkt Ts1 entspricht, zu dem der bewegbare Eisenkern am Bauteil 414 anschlägt, wobei der Spalt 518 zwischen dem bewegbaren Eisenkern 406 und dem Ventilelement 402 gebildet wird.
Die CPU (Steuereinheit) der ECU 420 greift steuernd ein, um die Zwischenbestromung 502 in einem Fall durchzuführen, in dem das Einspritzintervall Tr der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 400 zwischen den ersten Einstellwert Ts1 und den zweiten Einstellwert fällt, der größer als der erste Einstellwert Ts1 ist. In einem Fall, in dem die Zwischenbestromung 502 nicht durchgeführt wird, wird der zweite Einstellwert so angesetzt, dass er einem Zeitpunkt Ts2 entspricht, zu dem der bewegbare Eisenkern 406 zum stabilen Ventilschließzustand zurückkehrt.
Die CPU (Steuereinheit) der ECU 420 greift steuernd ein, um die Zwischenbestromung 540 nach einem Zeitpunkt T56 durchzuführen, wenn die Energiezufuhr zur Spule 408 blockiert ist und das Ventilelement 401 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 400 aus dem stabilen Ventilöffnungszustand heraus am Ventilsitz 402 anschlägt.
Die CPU (Steuereinheit) der ECU 420 greift steuernd ein, um die Zwischenbestromung 510 nach dem Zeitpunkt T56 durchzuführen, zu dem das Ventilelement 406 am Ventilsitz 402 anschlägt, und vor einem Zeitpunkt, zu dem das Ventilelement 406 einen untersten Punkt 520 erreicht.
Die CPU (Steuereinheit) der ECU 410 erfasst eine Position, in der das Ventilelement 401 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 400 am Ventilsitz 402 anschlägt, und zwar ausgehend von einer Position 530 eines Wendepunkts eines Spannungswerts, der an die Spule 408 angelegt wird. Die Zwischenbestromung 502 wird zu einem Zeitpunkt durchgeführt, zu dem das Ventilelement 401 und der Ventilsitz 402 aneinander anschlagen.
Zudem werden der erste Ansteuerungsbefehl 401 und der zweite Ansteuerungsbefehl 403 während eines Einspritzhubs ausgegeben. Mit anderen Worten wird bei dieser Ausführungsform die während eines Einspritzhubs eingespritzte Menge an Kraftstoff aufgeteilt und in mehreren Zeiteinheiten eingespritzt, die mindestens die Ansteuerungsimpulse 501 und 503 enthalten. Darüber hinaus ist mit „ein Einspritzhub“ ein Verbrennungszyklus (die Takte Ansaugen, Verdichten, Verbrennen und Ausstoßen bei einem 4-Takt-System) gemeint.
Nachstehend werden Vorgänge und Wirkungen dieser Ausführungsform beschrieben. Die Energiezufuhr zur Spule 408 ausgehend vom stabilen Ventilöffnungszustand wird gestoppt, der bewegbare Eisenkern 406 und das Ventilelement 401 werden zur stromabwärtigen Seite hin verschoben, der Ansteuerungsbefehl 402 wird unmittelbar nach dem Zeitpunkt eingegeben, zu dem das Ventilelement 401 und der Ventilsitz 402 aneinander anschlagen, und die Zwischenbestromung 540 wird an der Spule 408 durchgeführt. Dadurch wird die magnetische Anziehungskraft zwischen dem bewegbaren Eisenkern 406 und dem feststehenden Eisenkern 407 erzeugt, um die Bewegung des bewegbaren Eisenkerns 402 schnell abzuschwächen, und die Zeit, die es braucht, um den bewegbaren Eisenkern 402 anzuhalten, kann verkürzt werden. Im Ergebnis erreicht zu einem Zeitpunkt, zu dem der zweite Ansteuerungsbefehl 403 eingegeben wird, die Position des bewegbaren Eisenkerns 406 den stabilen Ventilöffnungszustand, und es wird eine stabile Einspritzmenge erzielt.
6 ist ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen der Einspritzmenge und dem Einspritzintervall beim zweiten Ansteuerungsbefehl darstellt. In einem Fall, in dem ein zweiter Ansteuerungsbefehls-Startpunkt Tr zwischen einem ersten Einstellwert Tr1 und einem zweiten Einstellwert Tr2 liegt, schwankt eine Einspritzmenge (keine Zwischenbestromung) 601 beim zweiten Ansteuerungsbefehl stark. Der Bereich der Schwankung der Einspritzmenge beim zweiten Ansteuerungsbefehl verändert sich um die Zwischenbestromung 510 der Spule 408. In einem Fall, in dem der zweite Ansteuerungsbefehl Tr größer als der erste Einstellwert Ts1 und kleiner als der zweite Einstellwert Ts2 ist, wird die Schwankung der Einspritzmenge 603 beim zweiten Ansteuerungsbefehl dadurch klein, dass die Zwischenbestromung durchgeführt wird.
Zusätzlich kann der Zeitraum zum Beenden des Ansteuerungsimpulses 402 kleiner sein als derjenige bei der untersten Position 420 (also die Position, bei der der bewegbare Eisenkern am Anschlag 414 anschlägt) des bewegbaren Eisenkerns 406, und zwar in einem Fall, in dem es keine Zwischenbestromung des bewegbaren Eisenkerns 406 gibt. Die Position des untersten Punkts 420 ist eine Position, bei der die Geschwindigkeit zu Null wird und die Energie zur stromaufwärtigen Seite hin größer wird. Und zwar ist dies so, weil, wenn die Zwischenbestromung 410 für eine längere Dauer als die unterste Position 420 durchgeführt wird, der bewegbare Eisenkern 406 sich zunehmend in der kinetischen Energie zur stromaufwärtigen Seite hin bewegt und eine Zeit, die es braucht, um bei geschlossenem Ventil einen stabilen Zustand zu erreichen, länger wird, wenn der bewegbare Eisenkern am Anschlag 413 angeschlagen hat. Wie vorstehend beschrieben, wird durch Einstellen eines Abschaltzeitpunkts des Zwischenstroms 506 der Spalt 518 klein, was auf den durch das Anschlagen des bewegbaren Eisenkerns 406 am Anschlag 414 verursachten Rückprall zurückzuführen ist, und es kann verhindert werden, dass die Einspritzung instabil wird.
Bezugszeichenliste

100: Kraftstoffeinspritzvorrichtung
101: Ventilelement
102: Ventilsitz
106: bewegbarer Eisenkern
107: feststehender Eisenkern
108: Spule
109: Gehäuse
110: erstes Federbauteil
114: Zwischenbauteil
115: Einspritzöffnung
116: zweites Federbauteil
117: drittes Federbauteil
118: Übertragungsfläche nahe dem bewegbaren Eisenkern
119: Übertragungsfläche nahe dem Ventilelement
120: ECU
121: Ansteuerungsschaltung
400: Kraftstoffeinspritzvorrichtung
401: Ventilelement
402: Ventilsitz
406: bewegbarer Eisenkern
407: feststehender Eisenkern
408: Spule
409: Gehäuse
410: erstes Federbauteil
414: Zwischenbauteil
415: Einspritzöffnung
416: zweites Federbauteil
418: Übertragungsfläche nahe dem bewegbaren Eisenkern
419: Übertragungsfläche nahe dem Ventilelement
420: ECU
421: Ansteuerungsschaltung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2002115591 A [0005]

Claims

Steuervorrichtung einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die ein Ventilelement aufweist, um einen Kraftstoffdurchlass zu öffnen, indem es von einem Ventilsitz getrennt wird, einen bewegbaren Eisenkern zur Durchführung eines Öffnungs-/Schließbetriebs des Ventilelements und einen feststehenden Eisenkern, um den bewegbaren Eisenkern anzuziehen, wenn ein Strom zu einer Spule fließt, wobei die Steuervorrichtung umfasst: eine Steuereinheit, die eine Zwischenbestromung durchführt, bei der die Spule erneut unter Strom gesetzt wird, wenn die Spule bestromt ist, um den bewegbaren Eisenkern zum feststehenden Eisenkern zu ziehen, und die Stromzufuhr zur Spule dann gestoppt und der bewegbare Eisenkern in einer Richtung weg vom feststehenden Kern verschoben wird, wobei die Steuereinheit steuert, ob die Zwischenbestromung gemäß einem Einspritzintervall der Kraftstoffeinspritzvorrichtung durchgeführt wird.
Steuervorrichtung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit steuernd eingreift, um die Zwischenbestromung in einem Fall durchzuführen, in dem das Einspritzintervall der Kraftstoffeinspritzvorrichtung kleiner oder gleich einem Einstellwert ist.
Steuervorrichtung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit steuernd eingreift, um die Zwischenbestromung in einem Fall durchzuführen, in dem das Einspritzintervall der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zwischen einen ersten Einstellwert und einen zweiten Einstellwert fällt, der größer als der erste Einstellwert ist.
Steuervorrichtung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit steuernd eingreift, um die Zwischenbestromung in einem Fall durchzuführen, in dem das Einspritzintervall der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zwischen einen ersten Einstellwert und einen zweiten Einstellwert fällt, der größer als der erste Einstellwert ist, und steuernd eingreift, um keine Zwischenbestromung in einem Fall durchzuführen, in dem das Einspritzintervall der Kraftstoffeinspritzvorrichtung kleiner als der erste Einstellwert ist.
Steuervorrichtung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit steuernd eingreift, um die Zwischenbestromung in einem Fall durchzuführen, in dem das Einspritzintervall der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zwischen einen ersten Einstellwert und einen zweiten Einstellwert fällt, der größer als der erste Einstellwert ist, und steuernd eingreift, um keine Zwischenbestromung in einem Fall durchzuführen, in dem das Einspritzintervall der Kraftstoffeinspritzvorrichtung größer als der zweite Einstellwert ist.
Steuervorrichtung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit steuernd eingreift, um die Zwischenbestromung in einem Fall durchzuführen, in dem das Einspritzintervall der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zwischen einen ersten Einstellwert und einen zweiten Einstellwert fällt, der größer als der erste Einstellwert ist, und den ersten Einstellwert so einstellt, dass er einem Wert entspricht, um, wenn der bewegbare Eisenkern an einem Bauteil anschlägt, einen vorläufigen Hubspalt in einem Fall zu bilden, in dem keine Zwischenbestromung durchgeführt wird.
Steuervorrichtung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit steuernd eingreift, um die Zwischenbestromung in einem Fall durchzuführen, in dem das Einspritzintervall der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zwischen einen ersten Einstellwert und einen zweiten Einstellwert fällt, der größer als der erste Einstellwert ist, und den zweiten Einstellwert so einstellt, dass er einem Wert entspricht, wenn der bewegbare Eisenkern zu einer Ausgangsposition zurückkehrt, in einem Fall, in dem keine Zwischenbestromung durchgeführt wird.
Steuervorrichtung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit steuernd eingreift, um die Zwischenbestromung durchzuführen, nachdem ein Ventil der Kraftstoffeinspritzvorrichtung vollständig geschlossen wurde.
Steuervorrichtung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit steuernd eingreift, um die Zwischenbestromung durchzuführen, nachdem ein Ventil der Kraftstoffeinspritzvorrichtung vollständig geschlossen wurde und bevor das Ventil einen untersten Punkt erreicht.
Steuervorrichtung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit eine zweifache Ableitung einer an die Spule anzulegenden Spannung bildet, um zu ermitteln, ob ein Ventil der Kraftstoffeinspritzvorrichtung geschlossen ist, und steuernd eingreift, um die Zwischenbestromung durchzuführen, nachdem das Ventil vollständig geschlossen wurde.
Steuervorrichtung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung so arbeitet, dass ein Spalt in Bezug auf das Ventilelement in einem Zustand gebildet wird, in dem sich der bewegbare Eisenkern in einer Ausgangsposition befindet, und der Spalt verschwindet, bevor der bewegbare Eisenkern am Magnetkern anschlägt.