DE112019005792T5

DE112019005792T5 - Kraftstoffeinspritzsystem

Info

Publication number: DE112019005792T5
Application number: DE112019005792.8T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kanno
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-11-19
Filing date: 2019-11-18
Publication date: 2021-09-02
Also published as: JP7035978B2; WO2020105595A1; JP2020084824A; US11225928B2; US20210270203A1

Abstract

Ein Kraftstoffeinspritzsystem (10) enthält ein Kraftstoffeinspritzventil (20) zum Einspritzen von Hochdruckkraftstoff in einem Sammelbehälter (11) in einen Zylinder eines Verbrennungsmotors (70). Das Kraftstoffeinspritzsystem (10) enthält: eine Druckerfassungseinheit, die einen Kraftstoffdruck in Durchlässen für Hochdruckkraftstoff (13, 14) erfasst; eine Ansteuerungssteuereinheit, die das Öffnen und Schließen der Kraftstoffanpassungsventile (51, 52) basierend auf einer Ausgabe eines Ansteuerungsbefehlssignals zum Kraftstoffeinspritzventils (20) steuert; eine Erlangungseinheit, die nach einer Ausgabe des Ansteuerbefehlssignals einen Wendepunkt des Kraftstoffdrucks, der durch die Druckerfassungseinheit erfasst wird, und eine Steigung des Kraftstoffdrucks, nachdem der Wendepunkt aufgetreten ist, erlangt; und eine Verzögerungszeitberechnungseinheit, die eine Antwortverzögerungszeit des Druckanpassungsventils hinsichtlich des Ansteuerbefehlssignals für sowohl das erste An-Aus-Ventil (51), als auch das zweite An-Aus-Ventil (52) basierend auf dem Wendepunkt und der Steigung, die durch die Erlangungseinheit erlangt werden, berechnet.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung No. 2018-216792 , eingereicht am 19. November 2018. Die gesamte Offenbarung obiger Anmeldung ist hierin durch Bezugnahme aufgenommen.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem.
Hintergrund
Es wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem ein Einspritzzustand eines Kraftstoffs, der tatsächlich von einem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wurde, erfasst wird, wobei ein Kraftstoffeinspritzsystem mit hoher Genauigkeit gesteuert wird (beispielsweise mit Verweis auf Patentliteratur 1). Patentliteratur 1 offenbart eine Steuerungsvorrichtung, bei welcher ein Kraftstoffdrucksensor, der den Druck von Kraftstoff, der gemäß der Kraftstoffeinspritzung von einem Einspritzloch schwankt, erfasst, in einem Kraftstoffdurchlass von einem Sammelbehälter zum Einspritzloch des Kraftstoffeinspritzventils angebracht ist und bei welchem ein tatsächlicher Einspritzstartzeitpunkt und ein Einspritzendzeitpunkt auf Basis einer Schwankungswellenform, die durch die Kraftstoffeinspritzung erzeugt wird, abgeschätzt wird. Unter Verwendung des Einspritzstartzeitpunkts und des Einspritzendzeitpunkts, welche auf diese Weise abgeschätzt werden, ist es möglich, die Antwortverzögerung des Kraftstoffeinspritzventils hinsichtlich eines Einspritzbefehlssignals zu erfassen.
Literatur des Stands der Technik
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP-2011-7203-A
Kurzfassung der Erfindung
Das Kraftstoffeinspritzventil enthält zwei An-Aus-Ventile als Druckanpassungsventile zum Anpassen des Kraftstoffdrucks in einer Steuerkammer und passt eine Steigung einer Einspritzrate des Kraftstoffs, der von dem Einspritzloch durch unabhängiges Steuern der Ansteuerung der An-Aus-Ventile eingespritzt wird, an. Bei einem solchen Kraftstoffeinspritzventil, wie es in der Patentliteratur 1 beschrieben ist, ist es, wenn ein Versuch unternommen wird, die Antwortverzögerung des Kraftstoffeinspritzventils hinsichtlich des Einspritzbefehlssignals unter Verwendung eines Erfassungswert von einem Kraftstoffdrucksensor zu erfassen, nicht möglich, zu bestimmen, welches von den zwei An-Aus-Ventilen die Antwortverzögerung des Druckanpassungsventils verursacht, wenn lediglich der Einspritzstartzeitpunkt und der Einspritzendzeitpunkt abgeschätzt werden. Um eine geeignetere Kraftstoffeinspritzvorrichtung zu realisieren, ist es erforderlich, die Ansteuerungsgenauigkeit des Druckanpassungsventils hinreichend zu verbessern.
Die vorliegende Offenbarung wurde in Anbetracht der vorher beschriebenen Probleme ausgearbeitet, wobei es eine Hauptaufgabe hiervon ist, ein Kraftstoffeinspritzsystem vorzusehen, das eine Antwortverzögerung eines Druckanpassungsventils genau erfassen kann, wobei ferner die Genauigkeit der Kraftstoffeinspritzsteuerung verbessert wird.
Um die vorher beschriebenen Probleme zu lösen, werden die folgenden Maßnahmen getroffen.
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem, das einen Sammelbehälter, der konfiguriert ist, Kraftstoff in einem Hochdruckzustand anzusammeln, und ein Kraftstoffeinspritzventil, das konfiguriert ist, Hochdruckkraftstoff im Sammelbehälter in einen Zylinder eines Verbrennungsmotors einzuspritzen, enthält. Das Kraftstoffeinspritzventil enthält eine Steuerkammer, die konfiguriert ist, um mit Hochdruckkraftstoff aus dem Sammelbehälter über einen Durchlass für Hochdruckkraftstoff versorgt zu sein, ein Nadelventil, das konfiguriert ist, sich in einer axialen Richtung gemäß einem Kraftstoffdruck im Inneren der Steuerkammer zu bewegen, um ein Einspritzloch zu öffnen, um Kraftstoff einzuspritzen, und ein Druckanpassungsventil, das in einem Kraftstoffdurchlass, der mit der Steuerkammer verbunden ist, platziert ist, und das konfiguriert ist, ein Ausströmen des Kraftstoffs aus der Steuerkammer zu ermöglichen und zu unterbinden, um den Kraftstoffdruck im Inneren der Steuerkammer anzupassen. Der Kraftstoffdurchlass enthält einen ersten Kraftstoffdurchlass mit einer ersten Öffnung und einen zweiten Kraftstoffdurchlass mit einer zweiten Öffnung, die konfiguriert ist, eine Strömungsrate des Kraftstoffs mittels einer Strömungsdurchlassfläche zu beschränken, die sich zu einer Strömungsdurchlassfläche der ersten Öffnung unterscheidet. Das Druckanpassungsventil enthält ein erstes An-Aus-Ventil, das in dem ersten Kraftstoffdurchlass platziert ist und ein zweites An-Aus-Ventil, das im zweiten Kraftstoffdurchlass platziert ist. Das System weist eine Druckerfassungseinheit, die konfiguriert ist, den Kraftstoffdruck im Durchlass für Hochdruckkraftstoff zu erfassen; eine Ansteuerungssteuereinheit, die konfiguriert ist das Öffnen und Schließen des Druckanpassungsventil auf Basis eines Ansteuerungsbefehlssignals, das an das Kraftstoffeinspritzventil ausgegeben wird, zu steuern; eine Erlangungseinheit, die konfiguriert ist, nach der Ausgabe des Ansteuerungsbefehlssignals einen Wendepunkt des Kraftstoffdrucks, der durch die Druckerfassungseinheit erfasst wird, und eine Steigung des Kraftstoffdrucks, nachdem der Wendepunkt aufgetreten ist, zu erlangen; und eine Verzögerungszeitberechnungseinheit, die konfiguriert ist, eine Antwortverzögerungszeit des Druckanpassungsventils hinsichtlich des Ansteuerungsbefehlssignals für sowohl das erste An-Aus-Ventil, als auch das zweite An-Aus-Ventil auf Basis des Wendepunkts und der Steigung, die durch die Erlangungseinheit erlangt werden, zu berechnen, auf.
Bei dem Kraftstoffeinspritzventil mit der vorher beschriebenen Konfiguration variiert das Verhalten der Druckänderung des Kraftstoffdrucks in der Steuerkammer in Abhängigkeit zu der Kombination aus An-Aus-Zustand des ersten An-Aus-Ventils und An-Aus-Zustand des zweiten An-Aus-Ventils. In diesem Fall variiert das Verhalten der Druckänderung des Kraftstoffdrucks im Durchlass für Hochdruckkraftstoff, der den Sammelbehälter und die Steuerkammer miteinander verbindet, ebenfalls. Anders ausgedrückt ist, wenn das erste An-Aus-Ventil geöffnet ist und der Kraftstoff vom ersten Kraftstoffdurchlass abgeführt wird, und wenn das zweite An-Aus-Ventil geöffnet ist und der Kraftstoff vom zweiten Kraftstoffdurchlass abgeführt wird, die Strömungsrate des Kraftstoffs, der von der Steuerkammer abgeführt wird, unterschiedlich und demzufolge ist das Änderungsverhalten des Kraftstoffdrucks im Durchlass für Hochdruckkraftstoff unterschiedlich. Unter Berücksichtigung dieser Punkte und Anwenden der vorher beschriebenen Konfiguration, ist es möglich, zu spezifizieren, welches An-Aus-Ventil die Antwortverzögerung des Druckanpassungsventils verursacht. Dementsprechend kann die Antwortverzögerung des Druckanpassungsventils genau erfasst werden, wobei ferner die Genauigkeit des Kraftstoffeinspritzsystems verbessert werden kann.
Figurenliste
Die vorherige und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden mit der folgenden genauen Beschreibung unter Bezugnahme zu den beigefügten Zeichnungen offensichtlicher. Es zeigt:

1 eine Ansicht, die eine schematische Konfiguration eines Kraftstoffeinspritzsystems veranschaulicht;
2 eine Ansicht, die ein Beispiel eines Musters einer Einspritzrate eines Kraftstoffeinspritzventils veranschaulicht;
3 eine Ansicht, die ein Kraftstoffeinspritzventil veranschaulicht, wenn das Ventil geschlossen ist;
4 eine Ansicht, die einen Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils in einem Ventilöffnungsmodus mit hoher Geschwindigkeit beschreibt;
5 eine Ansicht, die einen Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils beschreibt, wenn es von einem Ventilöffnungsmodus mit hoher Geschwindigkeit zu einem Ventilschließmodus mit hoher Geschwindigkeit geschaltet wird;
6 eine Ansicht, die einen Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils in dem Ventilschließmodus mit hoher Geschwindigkeit beschreibt;
7 eine Ansicht, die einen Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils in einem Ventilöffnungsmodus mit niedriger Geschwindigkeit beschreibt;
8 eine Ansicht, die einen Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils beschreibt, wenn es von dem Ventilöffnungsmodus mit niedriger Geschwindigkeit zu einem Ventilschließmodus mit niedriger Geschwindigkeit geschaltet wird;
9 eine Ansicht, die einen Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils in dem Ventilschließmodus mit niedriger Geschwindigkeit beschreibt;
10 eine Ansicht, die einen Betrieb zur Druckreduzierung durch ein zweites An-Aus-Ventil veranschaulicht;
11 eine Ansicht, die ein Prozess zum Berechnen einer Ventilöffnungsverzögerungszeit beschreibt;
12 eine Ansicht, die einen Prozess zum Berechnen einer Ventilschließverzögerungszeit beschreibt;
13 eine Ansicht, die einen Zusammenhang zwischen einem Einspritzratenmodus und der Ventilöffnungsverzögerungszeit veranschaulicht;
14 eine Ansicht, die einen Zusammenhang zwischen dem Einspritzraten-Modus und der Ventilschließverzögerungszeit veranschaulicht;
15 ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf eines Berechnungsprozesses einer Antwortverzögerungszeit veranschaulicht;
16 eine Unterroutine eines ersten Erregungsprozesses,
17 eine Unterroutine eines zweiten Erregungsprozesses, und
18 eine Unterroutine eines Prozesses eines Ventilmodus zur Druckreduzierung.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden die Ausführungsformen unter Bezug zu den Zeichnungen beschrieben. In jeder der folgenden Ausführungsformen sind Teile, die ähnlich oder gleich zueinander sind, mit den gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen angegeben, wobei die Beschreibung von den Teilen mit den gleichen Bezugszeichen jeweils übernommen wird.
Die vorliegende Ausführungsform ist als ein Kraftstoffeinspritzsystem ausgestaltet, das für einen im Fahrzeug verbauten Mehrzylinder-Dieselmotor, welcher ein Verbrennungsmotor ist, angewendet wird. Bei dem Kraftstoffeinspritzsystem wird die Kraftstoffeinspritzung des Motors unter Verwendung einer elektronischen Steuereinheit (im Folgenden als eine „ECU“ bezeichnet) als Zentrale gesteuert. Wie in 1 veranschaulicht, enthält ein Kraftstoffeinspritzsystem 10 ein Common-Rail 11, ein Kraftstoffeinspritzventil 20 und eine ECU 90.
In 1 ist das Common-Rail 11 zu einer stromabwärtigen Seite einer Hochdruckpumpe (nicht veranschaulicht) verbunden, wobei Kraftstoff (im Folgenden als „Hochdruckkraftstoff“ bezeichnet), der durch die Hochdruckpumpe im Druck erhöht wird, zugeführt wird. Im Inneren des Common-Rails 11 wird der Hochdruckkraftstoff, der von der Hochdruckpumpe gepumpt wird, in einem Hochdruckzustand gehalten. Das Common-Rail 11 ist nicht mit einem Ventil zur Druckreduzierung zum Reduzieren des Kraftstoffdrucks im Common-Rail (im Folgenden als „Raildruck“ bezeichnet) vorgesehen.
Das Kraftstoffeinspritzventil 20 ist mit dem Common-Rail 11 über eine Hochdruckleitung 12 verbunden. Das Kraftstoffeinspritzventil 20 ist vom Direkteinspritzungstyp, der Kraftstoff direkt in die Brennkammer des Motors 70 einspritzt und ist an jedem von den mehreren Zylindern (vier Zylinder bei der vorliegenden Ausführungsform) angebracht. 1 veranschaulicht nur das Kraftstoffeinspritzventil 20 von einem Zylinder und die Beschreibung des Kraftstoffeinspritzventils 20 für die verbleibenden Zylinder wird ausgespart.
Die ECU 90 ist ein Mikrocomputer, der eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), eine Ansteuerungsschaltung, eine Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle und dergleichen enthält. Erfassungssignale werden sequenziell in die ECU 90 von verschiedenen Sensoren, wie etwa von einem Kurbelwinkelsensor, der die Drehzahl des Motors 70 erfasst und einem Beschleunigungssensor, der den Betrag des Beschleunigungsbetriebs erfasst, eingegeben. Die ECU 90 berechnet die optimale Kraftstoffeinspritzmenge und den optimalen Einspritzzeitpunkt basierend auf den Informationen des Motorbetriebs, wie etwa der Motordrehzahl und dem Betrag des Beschleunigungsbetriebs und gibt einen Erregungspuls (Einspritzsignal) entsprechend der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge und dem optimalen Einspritzendzeitpunkt an das Kraftstoffeinspritzventil 20 aus. Dementsprechend, wird die Kraftstoffeinspritzung des Kraftstoffeinspritzventils 20 für jeden Zylinder gesteuert. Die ECU 90 fungiert als eine „Ansteuerungssteuereinheit“, eine „Verzögerungszeitberechnungseinheit“ und eine „Einspritzkorrektureinheit“.
Als nächstes wird die Konfiguration des Kraftstoffeinspritzventils 20 genau beschrieben. Das Kraftstoffeinspritzventil 20 enthält erste bis vierte Hauptkörperabschnitte 21 bis 24, wobei der Einspritzventilhauptkörper aus den ersten bis vierten Hauptkörperabschnitten 21 bis 24, welche miteinander verbunden sind, ausgebildet ist. Die ersten bis vierten Hauptkörperabschnitte 21 bis 24 sind in dieser Reihenfolge in der axialen Richtung des Kraftstoffeinspritzventils 20 angeordnet, wobei der Kraftstoff, der vom Common-Rail 11 zum ersten Hauptkörperabschnitt 21 zugeführt wird, von einem Einspritzloch 34, das in dem vierten Hauptkörperabschnitt 24 vorgesehen ist, eingespritzt wird. In der Folgenden Beschreibung wird die axiale Richtung des Kraftstoffeinspritzventils 20 als eine „Aufwärts-Abwärts-Richtung“, eine Seite des ersten Hauptkörperabschnitts 21 des Kraftstoffeinspritzventils 20 als „aufwärts gerichtet“ und eine Seite des vierten Hauptkörperabschnitts 24 als „abwärts gerichtet“ bezeichnet.
Der erste Hauptkörperabschnitt 21 ist mit einem ersten Hochdruckdurchlass 13 und einer Niederdruckkammer 57 vorgesehen. Der erste Hochdruckdurchlass 13 ist über den ersten Hauptkörperabschnitt 21, den zweiten Hauptkörperabschnitt 22 und den dritten Hauptkörperabschnitt 23 hinweg ausgebildet und durchdringt die ersten bis dritten Hauptkörperabschnitte 21 bis 23. Der Endabschnitt des ersten Hochdruckdurchlasses 13, der entgegengesetzt zur Seite des zweiten Hauptkörperabschnitts 22 liegt, steht mit der Hochdruckleitung 12 in Verbindung. Dementsprechend wird der Hochdruckkraftstoff aus dem Common-Rail 11 zum ersten Hochdruckdurchlass 13 über die Hochdruckleitung 12 zugeführt. Ein Kraftstoffdrucksensor 73 zum Erfassen des Drucks des Kraftstoffs im ersten Hochdruckdurchlass 13 ist an dem ersten Hochdruckdurchlass 13 angebracht. Das Erfassungssignal des Kraftstoffdrucksensors 73 wird in die ECU 90 eingegeben.
Die Niederdruckkammer 57 ist an einem Grenzabschnitt zwischen dem ersten Hauptkörperabschnitt 21 und dem zweiten Hauptkörperabschnitt 22 durch aufwärts gerichtetes Aussparen der Oberfläche, die dem zweiten Hauptkörperabschnitt 22 zugewandt ist, ausgebildet. In der Niederdruckkammer 57 läuft der Hochdruckkraftstoff im ersten Hochdruckdurchlass 13 durch den zweiten Hauptkörperabschnitt 22, den dritten Hauptkörperabschnitt 23 und den vierten Hauptkörperabschnitt 24 hindurch und dementsprechend wird der Kraftstoff, welcher im Druck reduziert wird, gespeichert. Die Niederdruckkammer 57 ist mit einer Rückführleitung 65 über einen Niederdruckdurchlass 58 verbunden und ist ferner mit einem Kraftstofftank 61 verbunden. Dementsprechend wird ein Teil des Hochdruckkraftstoffs, der dem Kraftstoffeinspritzventil 20 zugeführt wird, von der Niederdruckkammer 57 zum Kraftstofftank 61 über die Rückführleitung 65 zurückgeführt. Im Inneren der Niederdruckkammer 57 ist ein An-Aus-Ventil 50 zum Steuern des Kraftstoffeinspritzzustands des Kraftstoffeinspritzventils 20 vorgesehen. Das An-Aus-Ventil 50 ist vom elektromagnetisch angesteuerten Typ, wobei ein Ventil-Öffnen und ein Ventil-Schließen durch die ECU 90 gesteuert werden.
Der zweite Hauptkörperabschnitt 22 ist mit einem zweiten Hochdruckdurchlass 14, einer Zwischenkammer 26, einem ersten Durchlass 25 und einem zweiten Durchlass 27 vorgesehen. Der zweite Hochdruckdurchlass 14 ist ein Zweigdurchlass, der von dem ersten Hochdruckdurchlass 13 abzweigt und ist ein Kraftstoffdurchlass, zu welchem Hochdruckkraftstoff vom Common-Rail 11 zugeführt wird. Der zweite Hochdruckdurchlass 14 ist mit einer Beschleunigungsöffnung bzw. mit einer Art Blende 14a vorgesehen. Die Beschleunigungsöffnung 14a beschränkt die Strömungsrate des Kraftstoffs, der durch den zweiten Hochdruckdurchlass 14 strömt. In dem zweiten Hochdruckdurchlass 14 ist eine ringförmige Kammer 14b an einem Endabschnitt entgegengesetzt zum ersten Hochdruckdurchlass 13 ausgebildet. Die ringförmige Kammer 14b ist eine Kraftstoffdurchlasseinheit, die in einer ringförmigen Form an einem Grenzabschnitt zwischen dem zweiten Hauptkörperabschnitt 22 und dem dritten Hauptkörperabschnitt 23 ausgebildet ist. Der Hochdruckkraftstoff aus dem ersten Hochdruckdurchlass 13 wird in die ringförmige Kammer 14b durch den zweiten Hochdruckdurchlass 14 eingeleitet.
Die Zwischenkammer 26 ist eine säulenartige Kammer, welche an einem Grenzabschnitt zwischen dem zweiten Hauptkörperabschnitt 22 und dem dritten Hauptkörperabschnitt 23 ausgebildet ist. Der erste Durchlass 25 erstreckt sich in der axialen Richtung (Aufwärts-Abwärts-Richtung) des Kraftstoffeinspritzventils 20 im Inneren des zweiten Hauptkörperabschnitts 22 und durchdringt den zweiten Hauptkörperabschnitt 22. Ein Endabschnitt des ersten Durchlasses 25 ist mit der Niederdruckkammer 57 verbunden und ein anderer Endabschnitt ist mit der Zwischenkammer 26 verbunden. Dementsprechend ist die Zwischenkammer 26 mit der Niederdruckkammer 57 über den ersten Durchlass 25 verbunden.
Der zweite Durchlass 27 ist im Inneren des zweiten Hauptkörperabschnitts 22 ausgebildet und erstreckt sich in der gleichen Richtung (Aufwärts-Abwärts-Richtung) wie der erste Durchlass 25. Der zweite Durchlass 27 durchdringt den zweiten Hauptkörperabschnitt 22, wobei ein Endabschnitt davon mit der Niederdruckkammer 57 verbunden ist und der andere Endabschnitt davon mit einer ersten Steuerkammer 46 des dritten Hauptkörperabschnitts 23 verbunden ist. Der zweite Durchlass 27 ist mit einer druckreduzierenden Öffnung bzw. mit einer Art Blende 27a an einer Position nahe dem ersten Hauptkörperabschnitt 21 vorgesehen. Die druckreduzierende Öffnung 27a beschränkt die Strömungsrate des Kraftstoffs, der durch den zweiten Durchlass 27 strömt. Der zweite Durchlass 27 entspricht dem „zweiten Kraftstoffdurchlass“ und die druckreduzierende Öffnung 27a entspricht der „zweiten Öffnung“.
Der dritte Hauptkörperabschnitt 23 ist mit der ersten Steuerkammer 46 und einem Verbindungsdurchlasses 47 vorgesehen. Die erste Steuerkammer 46 ist eine Kammer, die im Inneren des Einspritzventilhauptkörper durch ein abwärts gerichtetes Aussparen der Oberfläche, die dem zweiten Hauptkörperabschnitt 22 zugewandt ist, ausgebildet ist und steht mit der ringförmigen Kammer 14b in Verbindung. Der Hochdruckkraftstoff aus dem ersten Hochdruckdurchlass 13 wird zur ersten Steuerkammer 46 über den zweiten Hochdruckdurchlass 14 zugeführt.
Im Inneren der ersten Steuerkammer 46 ist ein Ansteuerventil 41, das in der axialen Richtung (Aufwärts-Abwärts-Richtung) des Kraftstoffeinspritzventils 20 verschoben werden kann, angeordnet. Das Ansteuerventil 41 weist eine säulenartige Form auf, wobei ein dritter Durchlass 42, der in der axialen Richtung durchdringt, an dem Mittelabschnitt davon ausgebildet ist. In dem dritten Durchlass 42 ist der Öffnungsabschnitt auf der Seite des zweiten Hauptkörperabschnitts 22 zur Zwischenkammer 26 offen und der Öffnungsabschnitt auf der Seite des vierten Hauptkörperabschnitts 24 ist zum Inneren der ersten Steuerkammer 46 offen. Eine druckreduzierende Öffnung bzw. eine Art Blende 42a ist in dem dritten Durchlass 42 vorgesehen. Die druckreduzierende Öffnung 42a beschränkt Strömungsrate des Kraftstoffs, der durch den dritten Durchlass 42 strömt. Die Kraftstoffströmungsrate auf der Auslassseite der druckreduzierenden Öffnung 42a ist eingestellt, um größer als die Kraftstoffströmungsrate auf der Auslassseite der druckreduzierenden Öffnung 27a, die in dem zweiten Durchlass 27 enthalten ist, zu sein. Der „erste Kraftstoffdurchlass“ enthält den ersten Durchlass 25 und den dritten Durchlass 42. Die druckreduzierende Öffnung 42a entspricht der „ersten Öffnung“.
Eine Feder 45, die das Ansteuerventil 41 in die Richtung des zweiten Hauptkörperabschnitts 22 (aufwärts) drückt, ist an dem Ansteuerventil 41 angebracht. Das Ansteuerventil 41 steht mit der unteren Oberfläche des zweiten Hauptkörperabschnitts 22 infolge der Aufwärtskraft, die durch den Kraftstoffdruck im Inneren der ersten Steuerkammer 46 und die Druckkraft der Feder 45 verursacht wird, in Kontakt. In diesem kontaktierten Zustand steht, während das Ansteuerventil 41 die Verbindung zwischen der ringförmigen Kammer 14b und der ersten Steuerkammer 46 unterbindet, die Zwischenkammer 26 mit der ersten Steuerkammer 46 über den dritten Durchlass 42 in Verbindung. In diesem Zustand kann der Kraftstoff in der ersten Steuerkammer 46 über den dritten Durchlass 42, die Zwischenkammer 26 und den ersten Durchlass 25 in die Niederdruckkammer 57 einströmen.
In einem Zustand, in welchem das Ansteuerventil 41 mit der unteren Oberfläche des zweiten Hauptkörperabschnitts 22 in Kontakt steht, wird, wenn der Kraftstoffdruck im Inneren der ersten Steuerkammer 46 abfällt, und die Aufwärtskraft infolge des Kraftstoffdrucks im Inneren der ersten Steuerkammer 46 und die Druckkraft der Feder 45 unter die Abwärtskraft infolge des Kraftstoffdrucks im Inneren der ringförmigen Kammer 14b und der Zwischenkammer 26 abfällt, das Ansteuerventil 41 in eine Richtung verschoben, sodass sie von der unteren Oberfläche des zweiten Hauptkörperabschnitt 22 getrennt wird. Dementsprechend steht die Zwischenkammer 26 mit der ersten Steuerkammer 46 in Verbindung, ohne dass der dritte Durchlass 42 durchlaufen wird, und die ringförmige Kammer 14b steht mit der ersten Steuerkammer 46 in Verbindung.
Der zweite Durchlass 27 steht direkt mit der Niederdruckkammer 57 und der ersten Steuerkammer 46 in Verbindung. Anders ausgedrückt, steht die erste Steuerkammer 46 mit der Niederdruckkammer 57 über den zweiten Durchlass 27 unabhängig von der Position (Hubzustand bzw. Hubstellung) des Ansteuerventils 41 in Verbindung. Der dritte Hauptkörperabschnitt 23 enthält den Verbindungsdurchlasses 47, der sich von der ersten Steuerkammer 46 zum vierten Hauptkörperabschnitt 24 erstreckt. Der Verbindungsdurchlasses 47 ist mit einer Öffnung bzw. einer Art Blende 47a vorgesehen, wobei die Öffnung 47a die Strömungsrate des Kraftstoffs, der durch den Verbindungsdurchlass 47 strömt, beschränkt.
Der vierte Hauptkörperabschnitt 24 ist mit einem Zylinder 35, einem Nadelventil 31, einer Hochdruckkammer 33 und einer zweiten Steuerkammer 36 vorgesehen. Mehrere Einspritzlöcher 34 zum Einspritzen des Kraftstoffs zu einer Außenseite hin, sind in einem Spitzenabschnitt des Zylinders 35 ausgebildet. Das Nadelventil 31 wird im Inneren des Zylinders 35 gelagert, sodass es sich in der Aufwärts-Abwärts-Richtung hin und her bewegt. Eine Feder 32, die das Nadelventil 31 Abwärts drückt, ist an der oberen Oberfläche des Nadelventils 31 angebracht.
Die Hochdruckkammer 33 ist auf dem Weg zu dem Durchlass vorgesehen, der hervorruft, dass der erste Hochdruckdurchlass 13 und das Einspritzloch 34 miteinander in Verbindung stehen. Der Spitzenabschnitt des Nadelventils 31 ist im Inneren der Hochdruckkammer 33 platziert. Die zweite Steuerkammer 36 ist im Inneren des Zylinders 35 auf der Seite, die dem Einspritzloch 34 gegenüberliegt, vorgesehen (über dem Nadelventil 31). Die zweite Steuerkammer 36 steht mit der ersten Steuerkammer 46 über den Verbindungsdurchlass 47 in Verbindung. Dementsprechend wird der Hochdruckkraftstoff vom ersten Hochdruckdurchlass 13 über die erste Steuerkammer 46 und den Verbindungsdurchlass 47 zur zweiten Steuerkammer 36 zugeführt. Der Kraftstoffdruck im Inneren der zweiten Steuerkammer 36 und die Druckkraft der Feder 32, die an dem Nadelventil 31 angebracht ist, wirken auf das Nadelventil 31 und dementsprechend wird das Nadelventil 31 in eine Richtung (abwärts), in welche das Einspritzloch 34 blockiert wird, verschoben, wobei das Kraftstoffeinspritzventil 20 in einem Ventil-Schließzustand ist.
Wenn der Kraftstoffdruck im Inneren der Hochdruckkammer 33 größer als die Gesamtkraft aus Kraftstoffdruck im Inneren der zweiten Steuerkammer 36 und Druckkraft der Feder 32 wird, wird das Nadelventil 31 in eine Richtung (aufwärts), in welche das Einspritzloch 34 geöffnet wird, verschoben, wobei der Ventil-Öffnungszustand des Kraftstoffeinspritzventils 20 erreicht wird. Wenn der Ventil-Öffnungszustand des Kraftstoffeinspritzventils 20 erreicht wird, wird Hochdruckkraftstoff in der Hochdruckkammer 33 von dem Einspritzloch 34 eingespritzt.
Als Nächstes wird die Konfiguration des An-Aus-Ventils 50 beschrieben. Das An-Aus-Ventil 50 ist im Inneren der Niederdruckkammer 57 in einem Kraftstoffdurchlass, der die erste Steuerkammer 46 und die Niederdruckkammer 57 miteinander verbindet, platziert. Das An-Aus-Ventil 50 passt den Kraftstoffdruck im Inneren der ersten Steuerkammer 46 an, indem das Ausströmen von Kraftstoff aus der Steuerkammer 46 zur Niederdruckkammer 57 mittels einer Ansteuerungssteuerung durch die ECU 90 ermöglicht oder unterbunden wird.
Das An-Aus-Ventil 50 enthält ein erstes An-Aus-Ventil 51 und ein zweites An-Aus-Ventil 52. Das erste An-Aus-Ventil 51 ist auf dem ersten Durchlass 25 platziert wobei die Verbindung und die Unterbrechung zwischen der Niederdruckkammer 57 und dem ersten Durchlass 25 durch Steuern des An-Aus-Zustands davon geschaltet werden. Das zweite An-Aus-Ventil 52 ist auf dem zweiten Durchlass 27 platziert, wobei die Verbindung und die Unterbrechung zwischen der Niederdruckkammer 57 und im zweiten Durchlass 27 durch Steuern des An-Aus-Zustands davon geschaltet werden. Die ECU 90 steuert den An-Aus-Zustand des ersten An-Aus-Ventils 51 und den An-Aus-Zustand des zweiten An-Aus-Ventils 52 unabhängig voneinander, indem ein erster Solenoid 53 und ein zweiter Solenoid 54 unabhängig voneinander erregt und angesteuert werden.
Insbesondere steht, wenn das erste Solenoid 53 nicht erregt ist, das erste An-Aus-Ventil 51 mit dem zweiten Hauptkörperabschnitt 22 durch die Druckkraft einer ersten Feder 55 in Kontakt. In diesem Kontaktzustand, unterbricht das erste An-Aus-Ventil 51 die Verbindung zwischen der Niederdruckkammer 57 und dem ersten Durchlass 25 (Ventil-Schließzustand). Wenn das erste Solenoid 53 im Ventil-Schließzustand des ersten An-Aus-Ventils 51 erregt wird, bewegt sich das erste An-Aus-Ventil 51 aufwärts gegen die Druckkraft der ersten Feder 55, wobei es von dem zweiten Hauptkörperabschnitt 22 getrennt wird. In diesem Zustand befinden sich die Niederdruckkammer 57 und der erste Durchlass 25 in einem Verbindungszustand (Ventil-Öffnungszustand), wobei das Einströmen des Kraftstoffs von dem ersten Durchlass 25 in die Niederdruckkammer 57 ermöglicht wird.
Wenn das zweite Solenoid 54 nicht erregt ist, steht das zweite An-Aus-Ventil 52 mit dem zweiten Hauptkörper 22 durch die Druckkraft einer zweiten Feder 56 in Kontakt. In diesem Kontaktzustand unterbricht das zweite An-Aus-Ventil 52 die Verbindung zwischen der Niederdruckkammer 57 und dem zweiten Durchlass 27 (Ventil-Schließzustand). Wenn das zweite Solenoid 54 im Ventil-Schließzustand des zweiten An-Aus-Ventils 52 erregt wird, bewegt sich das zweite An-Aus-Ventil 52 aufwärts gegen die Druckkraft der zweiten Feder 56, wobei es von dem zweiten Hauptkörperabschnitt 22 getrennt wird. In diesem Zustand befinden sich die Niederdruckkammer 57 und der zweite Durchlass 27 in einem Verbindungszustand (Ventil-Öffnungszustand), wobei das Einströmen des Kraftstoffs vom zweiten Durchlass 27 in die Niederdruckkammer 57 ermöglicht wird.
Bei der Kraftstoffeinspritzsteuerung bewegt die ECU 90 das Nadelventil 31 zur Ventilöffnungsposition und zur Ventilschließposition durch Schalten des Öffnens und des Schließens des ersten An-Aus-Ventils 51. Dementsprechend wird zwischen dem Einspritzbetrieb, bei welchem der Kraftstoff von dem Einspritzloch 34 eingespritzt wird, und dem Einspritz-Beendigungs-Betrieb, bei welchem die Kraftstoffeinspritzung beendet wird, geschaltet. Die ECU 90 steuert die Bewegungsgeschwindigkeit, wenn sich das Nadelventil 31 zur Ventilöffnungsposition und zur Ventilschließposition bewegt, durch Schalten des Öffnens und des Schließens des zweiten An-Aus-Ventils 52 entsprechend zur Ansteuerungssteuerung des ersten An-Aus-Ventils 51. Anders ausgedrückt, steuert die ECU 90 durch unabhängiges Steuern des Öffnens und Schließens des ersten An-Aus-Ventils 51 und des zweiten An-Aus-Ventils 52 die Steigung der Kraftstoffeinspritzrate, genauer ausgedrückt, die steigende Geschwindigkeit und die fallende Geschwindigkeit der Einspritzrate.
2 veranschaulicht ein Beispiel eines Musters einer Einspritzrate des Kraftstoffeinspritzventils 20. In jedem der Muster von Einspritzraten wird das erste An-Aus-Ventil 51 zu Beginn der Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 20 geöffnet und wird das erste An-Aus-Ventil 51 am Ende der Kraftstoffeinspritzung geschlossen. Hinsichtlich des zweiten An-Aus-Ventils 52 werden das Öffnen und Schließen des Ventils gemäß der steigenden Geschwindigkeit und der fallenden Geschwindigkeit der Einspritzrate gesteuert.
Insbesondere wird in dem Ventilöffnungsmodus mit hoher Geschwindigkeit (Einspritzbeginn (H) Modus), in welchem die steigende Geschwindigkeit der Einspritzrate zu Beginn der Kraftstoffeinspritzung steil ist, das zweite An-Aus-Ventil 52 geöffnet (mit Verweis auf (a) und (c) in 2) und insbesondere wird in dem Ventilöffnungsmodus mit niedriger Geschwindigkeit (Einspritzbeginn (L) Modus), in welchem die steigende Geschwindigkeit der Einspritzrate verlangsamt ist, das zweite An-Aus-Ventil 52 geschlossen (mit Verweis auf (b) und (b) in 2). In dem Ventilschließmodus mit hoher Geschwindigkeit (Einspritzende (H) Modus), in welchem die fallende Geschwindigkeit der Einspritzrate zum Ende der Kraftstoffeinspritzung steil ist, wird das zweite An-Aus-Ventil 52 geschlossen (mit Verweis auf (a) und (b) in 2) und in dem Ventilschließmodus mit niedriger Geschwindigkeit (Einspritzende (L) Modus), in welchem die fallende Geschwindigkeit der Einspritzrate verlangsamt ist, wird das zweite An-Aus-Ventil 52 geöffnet (mit Verweis auf (c) und (b) in 2). Die steigende Geschwindigkeit und die fallende Geschwindigkeit der Einspritzrate kann mittendrin geändert werden. Gemäß dem Kraftstoffeinspritzventil 20 kann, wie beispielsweise in (e) in 2 veranschaulicht, ein Muster einer Einspritzrate (Einspritzende (H → L) Modus) zum Ändern von einem Ventilschließmodus mit hoher Geschwindigkeit zu einem Ventilschließmodus mit niedriger Geschwindigkeit realisiert werden, und wie in 2(f) veranschaulicht, ist es auch möglich, ein Muster der Einspritzrate (Einspritzbeginn (L → H) Modus) zum Ändern vom Ventilöffnungsmodus mit niedriger Geschwindigkeit zum Ventilöffnungsmodus mit hoher Geschwindigkeit zu realisieren.
Der Zusammenhang zwischen dem An-Aus-Zustand des ersten An-Aus-Ventils 51 und des zweiten An-Aus-Ventils 52 und dem Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils 20 wird mit Bezug zu den 3 bis 8 beschrieben. Vor Beginn der Einspritzung werden das erste Solenoid 53 und das zweite Solenoid 54 nicht erregt und dementsprechend sind, wie in 3 veranschaulicht, sowohl das erste An-Aus-Ventil 51, als auch das zweite An-Aus-Ventil 52 geschlossen, wobei die Verbindung zwischen der Hochdruckkammer 33 und dem Einspritzloch 34 durch das Nadelventil 31 unterbrochen ist.
Ein Fall des Einspritzmusters des Ventilöffnungsmodus mit hoher Geschwindigkeit und des Ventilschließmodus mit hoher Geschwindigkeit (mit Verweis auf (a) in 2) wird mit Bezug zu den 3 bis 6 beschrieben. Vor Beginn der Einspritzung werden in einem Zustand, in welchem das erste An-Aus-Ventil 51 und das zweite An-Aus-Ventil 52 geschlossen sind, Hochdruckkraftstoff vom ersten Hochdruckdurchlass 13 eingeleitet und dementsprechend eine Kraftstoffspeichereinheit (ringförmige Kammer 14b, Zwischenkammer 26, erste Steuerkammer 46, zweite Steuerkammer 36, Hochdruckkammer 33) und ein Kraftstoffdurchlass (erster Durchlass 25, zweiter Durchlass 27, dritter Durchlass 42, Verbindungsdurchlass 47), welche in den zweiten bis vierten Hauptkörperabschnitten 22 bis 24 vorgesehen sind, in einem Hochdruckzustand gehalten, der äquivalent zum Kraftstoffdruck in dem ersten Hochdruckdurchlass 13 ist (mit Verweis auf 3).
In einem Zustand, in welchem das erste An-Aus-Ventil 51 und das zweite An-Aus-Ventil 52 geschlossen sind, steht die erste Steuerkammer 46, wenn sowohl das erste An-Aus-Ventil 51, als auch das zweite An-Aus-Ventil 52 durch Erregen des ersten Solenoid 53 und des zweiten Solenoid 54, wie in 4 veranschaulicht, geöffnet sind, mit der Niederdruckkammer 57 über den ersten Durchlass 25, den dritten Durchlass 42 und den zweiten Durchlass 27 in Verbindung. Dementsprechend strömt der Kraftstoff im Inneren der ersten Steuerkammer 46 und der zweiten Steuerkammer 36 in die Niederdruckkammer 57 über zwei Durchlässe, wie etwa einen Durchlass, der den ersten Durchlass 25 und den dritten Durchlass 42 durchläuft und einen Durchlass, der den zweiten Durchlass 27 durchläuft. Daher fällt der Kraftstoffdruck im Inneren der ersten Steuerkammer 46 und der zweiten Steuerkammer 36 mit hoher Geschwindigkeit, wobei das Nadelventil 31 mit hoher Geschwindigkeit in der Ventilöffnungsrichtung (aufwärts) verschoben wird. Dementsprechend wird Kraftstoff vom Einspritzloch 34 eingespritzt. In diesem Fall erhöht sich, wie in (a) in 2 veranschaulicht, die Einspritzrate mit hoher Geschwindigkeit.
Ein Differenzdruck wird vor und nach der druckreduzierenden Öffnung 42a erzeugt und die Gesamtkraft aus Aufwärtskraft infolge des Kraftstoffdrucks im Inneren der ersten Steuerkammer 46 und Druckkraft der Feder 45 ist höher als die Abwärtskraft infolge des Kraftstoffdrucks im Inneren der Zwischenkammer 26 und der ringförmigen Kammer 14b. Daher wird das Ansteuerventil 41 in einem Zustand gehalten, in dem es mit dem zweiten Hauptkörperabschnitt 22 in einem Zustand, in welchem sowohl das erste An-Aus-Ventil 51, als auch das zweite An-Aus-Ventil 52 geöffnet sind (mit Verweis auf 4), in Kontakt ist.
Wenn das erste An-Aus-Ventil 51 geschlossen wird, nachdem die Einspritzrate maximiert ist, strömt der Kraftstoff in der ersten Steuerkammer 46 in die Zwischenkammer 26 durch den dritten Durchlass 42 und dementsprechend erhöht sich der Kraftstoffdruck im Inneren der Zwischenkammer 26 (mit Verweis auf 5). Durch Schließen des zweiten An-Aus-Ventils 52, wird die Verbindung zwischen der Niederdruckkammer 57 und der ersten Steuerkammer 46 unterbrochen. In diesem Fall wird die Abwärtskraft infolge des Kraftstoffdrucks im Inneren der Zwischenkammer 26 und der ringförmigen Kammer 14b größer als die Gesamtkraft aus Aufwärtskraft infolge des Kraftstoffdrucks im Inneren der ersten Steuerkammer 46 und der Druckkraft der Feder 45 und dementsprechend bewegt sich das Ansteuerventil 41 abwärts (mit Verweis auf 6). Infolge der Abwärtsbewegung des Ansteuerventils 41 strömt Hochdruckkraftstoff im ersten Hochhochdruckdurchlass 13 in die erste Steuerkammer 46.
Zu dieser Zeit erhöht sich, da sowohl das erste An-Aus-Ventil 51, als auch das zweite An-Aus-Ventil 52 geschlossen sind, der Kraftstoffdruck im Inneren der ersten Steuerkammer 46 mit hoher Geschwindigkeit. Wenn der Kraftstoff von der ersten Steuerkammer 46 in die zweite Steuerkammer 36 durch den Verbindungsdurchlass 47 strömt und der Kraftstoffdruck im Inneren der zweiten Steuerkammer 46 höher wird als ein vorbestimmter Druck, beginnt das Nadelventil 31 sich zu senken und es schaltet in den Ventilschließbetrieb (mit Verweis auf 6). In diesem Fall fällt, wie in (a) in 2 veranschaulicht, die Einspritzrate mit einer hohen Geschwindigkeit. Danach ist das Einspritzloch 34 durch das Nadelventil 31 blockiert und dementsprechend wird die Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 20 beendet.
Als Nächstes wird ein Fall des Einspritzmusters des Ventilöffnungsmodus mit niedriger Geschwindigkeit und des Ventilschließmodus mit hoher Geschwindigkeit (mit Verweis auf (b) in 2) beschrieben. Vor Beginn der Einspritzung wird in einem Zustand, in welchem das erste An-Aus-Ventil 51 und das zweite An-Aus-Ventil 52 geschlossen sind (mit Verweis auf 3), das zweite An-Aus-Ventil 52 im geschlossenen Zustand gehalten, wie in 7 veranschaulicht, wobei, wenn das erste An-Aus-Ventil 51 geöffnet ist, der Kraftstoff im Inneren der ersten Steuerkammer 46 in die Zwischenkammer 26 über den dritten Durchlass 42 und den ersten Durchlass 25 einströmt. Zu dieser Zeit wird ein Differenzdruck vor und nach der druckreduzierenden Öffnung 42a erzeugt, wobei die Gesamtkraft aus Aufwärtskraft infolge des Kraftstoffdrucks im Inneren der ersten Steuerkammer 46 und der Druckkraft der Feder 45 höher als die Abwärtskraft infolge des Kraftstoffdrucks im Inneren der Zwischenkammer 26 und der ringförmigen Kammer 14b ist. Daher wird das Ansteuerventil 41 in einem Zustand gehalten, indem es mit dem zweiten Hauptkörperabschnitt 22 in Kontakt ist.
In einem Zustand, in welchem das zweite An-Aus-Ventil 52 geschlossen ist, ist die Strömung des Kraftstoffs durch den zweiten Durchlass 27 nicht ermöglicht und daher fällt der Kraftstoffdruck im Inneren der ersten Steuerkammer 46 mit niedriger Geschwindigkeit, wobei das Nadelventil 31 in der Ventilöffnungsrichtung mit einer niedrigen Geschwindigkeit verschoben wird. In diesem Fall erhöht sich, wie in (b) in 2 veranschaulicht, die Einspritzrate mit niedriger Geschwindigkeit. Anders ausgedrückt, ist die steigende Geschwindigkeit (Steigung) der Einspritzrate in einem Zustand, in welchem das erste An-Aus-Ventil 51 geöffnet ist und das zweite An-Aus-Ventil 52 geschlossen ist niedriger, als die steigende Geschwindigkeit (Steigung) der Einspritzrate in einem Zustand, in welchem sowohl das erste An-Aus-Ventil 51, als auch das zweite An-Aus-Ventil 52 geöffnet sind. Nachdem die Einspritzrate maximiert ist, ist der Betrieb der gleiche wie der zu der Zeit des Fallens mit hoher Geschwindigkeit, der in (a) in 2 veranschaulicht ist.
Als Nächstes wird ein Fall des Musters der Einspritzung des Ventilöffnungsmodus mit hoher Geschwindigkeit und des Ventilschließmodus mit niedriger Geschwindigkeit (mit Verweis auf (c) in 2) beschrieben. Zuerst sei bemerkt, dass der Betrieb des Ansteigens mit hoher Geschwindigkeit der gleiche ist wie der Betrieb des Ansteigens mit hoher Geschwindigkeit, der in (a) in 2 veranschaulicht ist. Nachdem die Einspritzrate maximiert ist, wird ein Zustand, in welchem das zweite An-Aus-Ventil 52 offen ist, beibehalten, wie in 8 veranschaulicht ist, wobei, wenn das erste An-Aus-Ventil 51 geschlossen ist, der Kraftstoff in der ersten Steuerkammer 46 in die Zwischenkammer 26 durch den dritten Durchlass 42 einströmt und sich der Kraftstoffdruck im Inneren der Zwischenkammer 26 erhöht. Da das zweite An-Aus-Ventil 52 in dem geöffneten Zustand ist, strömt der Kraftstoff im Inneren der ersten Steuerkammer 46 in die Niederdruckkammer 57 über den zweiten Durchlass 27 ein. Wenn sich der Kraftstoffdruck im Inneren der Zwischenkammer 26 erhöht und die Abwärtskraft infolge des Kraftstoffdrucks im Inneren der Zwischenkammer 26 und der ringförmigen Kammer 14b größer als die Gesamtkraft aus Aufwärtskraft infolge des Kraftstoffdrucks im Inneren der ersten Steuerkammer 46 und der Druckkraft der Feder 45 wird, bewegt sich das Ansteuerventil 41 abwärts (mit Verweis auf 9). Infolge der Abwärtsbewegung des Ansteuerventils 41, strömt Hochdruckkraftstoff im ersten Hochdruckdurchlass 13 in die erste Steuerkammer 46 ein.
Zu dieser Zeit erhöht sich, da das zweite An-Aus-Ventil 52 in dem geöffneten Zustand gehalten wird, der Kraftstoffdruck im Inneren der Steuerkammer 46 mit niedriger Geschwindigkeit. Wenn der Kraftstoff von der ersten Steuerkammer 46 in die zweite Steuerkammer 36 durch den Verbindungsdurchlass 47 strömt und der Kraftstoffdruck im Inneren der zweiten Steuerkammer 36 höher als ein vorbestimmter Druck wird, beginnt das Nadelventil 31 sich abzusenken, wobei es in den Ventilschließbetrieb schaltet (mit Verweis auf 9). In diesem Fall fällt, wie in (c) in 2 veranschaulicht, die Einspritzrate mit niedriger Geschwindigkeit. Anders ausgedrückt, ist die fallende Geschwindigkeit (Steigung) der Einspritzrate in einem Zustand, in welchem das erste An-Aus-Ventil 51 geschlossen ist und das zweite An-Aus-Ventil 52 geöffnet ist, niedriger als die fallende Geschwindigkeit (Steigung) der Einspritzrate in einem Zustand, in welchem sowohl das erste An-Aus-Ventil 51, als auch das zweite An-Aus-Ventil 52 geschlossen sind. Danach ist das Einspritzloch 34 durch das Nadelventil 31 blockiert und dementsprechend wird kein Kraftstoff vom Einspritzloch 34 eingespritzt.
10 ist eine Ansicht, die den Betrieb des Ventilmodus zur Druckreduzierung, in welchem der Kraftstoffdruck im Common-Rail 11 durch das zweite An-Aus-Ventil 52, ohne dass Kraftstoff vom Kraftstoffeinspritzventil 20 eingespritzt wird, verringert wird, veranschaulicht.
Wie vorher beschrieben, ist in einem Zustand, in welchem sowohl das erste An-Aus-Ventil 51, als auch das zweite An-Aus-Ventil 52 geschlossen sind, der Kraftstoffdruck im Inneren der zweiten Steuerkammer 36, der ersten Steuerkammer 46 und der Zwischenkammer 26 äquivalent zum Kraftstoffdruck im Inneren des ersten Hochdruckdurchlasses 13, wobei das Ansteuerventil 41 mit dem zweiten Hauptkörperabschnitt 22 in Kontakt ist (mit Verweis auf 3). Im Druckreduzierungsbetrieb wird das zweite An-Aus-Ventil 52 von diesem Zustand aus geöffnet. Dementsprechend wird, wie in 10 veranschaulicht, Kraftstoff in der ersten Steuerkammer 46 zur Niederdruckkammer 57 über den zweiten Durchlass 27 abgeführt, wobei sich das Ansteuerventil 41 gemäß dem Druckverlust im Inneren der ersten Steuerkammer 46 abwärts bewegt.
Beim Kraftstoffeinspritzventil 20 wird in einem Zustand, in welchem das erste An-Aus-Ventil 51 geschlossen ist und das zweite An-Aus-Ventil 52 geöffnet ist, die Strömungsrate des Kraftstoffs durch die Beschleunigungsöffnung 14a eingestellt, um höher als die Strömungsrate des Kraftstoffs durch die druckreduzierende Öffnung 27a zu sein. Daher ist in einem Zustand, in welchem das erste An-Aus-Ventil 51 geschlossen ist und das zweite An-Aus-Ventil 52 geöffnet ist, der Druckverlust im zweiten Durchlass 27 des Kraftstoffs, der vom Inneren der ersten Steuerkammer 46 über den zweiten Durchlass 27 abgeführt wird, größer als der Druckverlust im zweiten Hochdruckdurchlass 14 des Kraftstoffs, der vom zweiten Hochdruckdurchlass 14 in die erste Steuerkammer einströmt. Daher wird in einem Zustand, in welchem das erste An-Aus-Ventil 51 geschlossen ist und das zweite An-Aus-Ventil 52 geöffnet ist, ein Zustand, in welchem die Hochdruckkammer 33 und das Einspritzloch 34 durch das Nadelventil 31 abgesperrt sind, d. h. ein Zustand, in welchem der Kraftstoff nicht vom Einspritzloch 34 eingespritzt wird, beibehalten.
Der Kraftstoff strömt vom Common-Rail 11 in die erste Steuerkammer 46 über den ersten Hochdruckdurchlass 13 und den zweiten Hochdruckdurchlass 14 ein und der einströmende Kraftstoff wird von der ersten Steuerkammer 46 zur Niederdruckkammer 57 abgeführt, um zur stromaufwärtigen Seite (Niederdruckseite) des Kraftstoffeinspritzsystems zurückzukehren, wobei der Kraftstoffdruck im Inneren der Common-Rail 11 verringert wird. Anders ausgedrückt, wird in einem Zustand, in welchem der Kraftstoff vom Kraftstoffeinspritzventil 20 nicht eingespritzt wird, der Kraftstoffdruck im Common-Rail 11 verringert. Daher weist das Kraftstoffeinspritzventil 20 eine Funktion als druckreduzierendes Ventil zum Reduzieren des Kraftstoffdrucks im Common-Rail 11 auf.
Beim Kraftstoffeinspritzventil 20 wird, wenn der erste Durchlass 25 und die Niederdruckkammer 27 durch das erste An-Aus-Ventil 51 miteinander in Verbindung stehen, die Strömungsdurchlassfläche der druckreduzierenden Öffnung 42a, die Öffnungsfläche auf der Seite des dritten Hauptkörperabschnitts 23 (erste Steuerkammer 46) der Zwischenkammer 46, die Öffnungsfläche auf der Seite des dritten Hauptkörperabschnitts 23 (Steuerkammer 46) der ringförmigen Kammer 14b und die Druckkraft durch die Feder 45 eingestellt, sodass die Verbindung zwischen der ringförmigen Kammer 14b und ersten Steuerkammer 46 durch das Ansteuerventil 41 unterbunden ist. Anders ausgedrückt wird, wenn der erste Durchlass 25 und Niederdruckkammer 57 durch das erste An-Aus-Ventil 51 miteinander in Verbindung stehen, ein Zustand, in welchem die erste Steuerkammer 46 und die Zwischenkammer 26 über den dritten Durchlass 42 miteinander in Verbindung stehen, durch das Ansteuerventil 41 erreicht. Dies wird durch Begrenzen der Kraftstoffströmungsrate durch die druckreduzierende Öffnung 42a, die zur Zwischenkammer 26 freiliegende Fläche des Ansteuerventils 41, die zum ersten Hochdruckdurchlass 13 freiliegende Fläche des Ansteuerventils 41 und durch das Einstellen der Druckkraft durch die Feder 45 erreicht.
Hier sind im Kraftstoffeinspritzventil 20 eine Kraftstoffströmungsrate Q1, die von der ersten Steuerkammer 46 zur Niederdruckkammer 57 über die druckreduzierende Öffnung 42a entsprechend der Öffnung des ersten An-Aus-Ventils 51 abgeführt wird, und eine Kraftstoffströmungsrate Q2, die von der ersten Steuerkammer 46 zur Niederdruckkammer 57 über die druckreduzierende Öffnung 27a gemäß der Öffnung des zweiten An-Aus-Ventils 52 abgeführt wird, zueinander unterschiedlich. Insbesondere ist die Kraftstoffströmungsrate Q2 kleiner als die Kraftstoffströmungsrate Q1. Daher ist in einem Zustand, in welchem die erste Steuerkammer 46 mit der Niederdruckkammer 57 über die druckreduzierende Öffnung 42a in Verbindung steht (d. h., in einem Zustand, in welchem das Ansteuerventil 41 mit dem zweiten Hauptkörperabschnitt 22 in Kontakt ist), und, bezüglich des ersten An-Aus-Ventils 51 und des zweiten An-Aus-Ventils 52, in einem Zustand, in welchem das erste An-Aus-Ventil 51 geöffnet ist und das zweite An-Aus-Ventil 52 geschlossen ist, sowie in einem Zustand, in welchem das zweite An-Aus-Ventil 52 geöffnet ist und das erste An-Aus-Ventil 51 geschlossen ist, das Änderungsverhalten des Kraftstoffdrucks im Inneren der ersten Steuerkammer 46 unterschiedlich. Das Änderungsverhalten des Kraftstoffdrucks tritt als eine Differenz in der Bewegungsgeschwindigkeit des Nadelventils 31 in Erscheinung und tritt ferner als eine Druckänderung des Kraftstoffs im Durchlass für Hochdruckkraftstoff in Erscheinung.
Durch Ausnutzen dieses Aspekts werden bei der vorliegenden Ausführungsform, bezüglich des ersten An-Aus-Ventils 51 und des zweiten An-Aus-Ventils 52, die Zeit (Verzögerungszeit der Ventilöffnung Td) bis die Ventile tatsächlich gemäß der Ausgabe des Ansteuerungsbefehlssignals geöffnet sind sowie die Zeit (Verzögerungszeit des Ventilschließens Te) bis die Ventile tatsächlich geschlossen sind für das erste An-Aus-Ventil 51 und das zweite An-Aus-Ventil 52 separat berechnet. Im Folgenden wird eine genaue Beschreibung hierfür mit Bezug zu den 11 und 12 gegeben.
11 ist eine Ansicht, die einen Prozess zum Berechnen der Verzögerungszeit der Ventilöffnung Td beschreibt. 11 veranschaulicht ein Beispiel des Erlangungsmodus der Verzögerungszeit der Ventilöffnung Td im Ventilmodus zur Druckreduzierung sowie für jeden Einspritzratenmodus. In (a) bis (f) in 11 veranschaulicht der obere Teil den Übergang bzw. die Veränderung des Erregungspulses von dem An-Aus-Ventil 50, wobei hier jeweils die durchgezogene Linie das erste An-Aus-Ventil 51 veranschaulicht und die gestrichelte Linie das zweite An-Aus-Ventil 52 veranschaulicht. Der untere Teil veranschaulicht den Übergang bzw. die Veränderung des Kraftstoffdrucks (im Folgenden als „erfasster Druck R“ bezeichnet) im Durchlass für Hochdruckkraftstoff. Hinsichtlich des erfassten Drucks R veranschaulicht 11 einen Wert, der durch lineare Näherung des Ausgabewerts des Kraftstoffdrucksensors 73 mittels der Methode der kleinsten Quadrate erlangt wird.
(1-1) Ventilmodus zur Druckreduzierung
Im Ventilmodus zur Druckreduzierung wird, wie in (a) in 11 veranschaulicht, in einem Zustand, in welchem das erste An-Aus-Ventil 51 und das zweite An-Aus-Ventil 52 geschlossen sind, das zweite Solenoid 54 erregt, während das erste Solenoid 53 nicht erregt wird (Zeit t11). Wenn das zweite An-Aus-Ventil 52 durch diese Erregung geöffnet wird, wird Kraftstoff in der ersten Steuerkammer 46 zur Niederdruckkammer 57 über den zweiten Durchlass 27 abgeführt. Jedoch verbleibt das Nadelventil 31 in der Ventilschließposition (mit Verweis auf 10). In diesem Fall tritt der Druckverlust im Kraftstoffdruck des ersten Hochdruckdurchlasses 13 auf, wobei ein Wendepunkt P1 bei dem erfassten Druck R auftritt (Zeit 112). Es kann bestimmt werden, dass der Wendepunkt P1 durch den Ventilöffnungsbetrieb des zweiten An-Aus-Ventils 52 verursacht wird. Daher erfasst im Ventilmodus zur Druckreduzierung, nachdem der Erregungspuls angeschaltet wird, der Kraftstoffdrucksensor 73 den Wendepunkt P1 des Druckverlusts, wobei die Zeit von dem Befehlszeitpunkt zur Ventilöffnung (Zeit t11) bis zum Zeitpunkt, wenn der Wendepunkt P1 auftritt (Zeit t12), als eine Verzögerungszeit der Ventilöffnung TdB des zweiten An-Aus-Ventils 52 erlangt wird.
(1-2) Einspritzbeginn (L) Modus
Im Einspritzbeginn (L) Modus, in welchem die steigende Geschwindigkeit der Einspritzrate zum Start der Einspritzung des Kraftstoffeinspritzventils 20 verlangsamt ist, wird, wie in (b) in 11 veranschaulicht, in einem Zustand, in welchem das erste An-Aus-Ventil 51 und das zweite An-Aus-Ventil 52 geschlossen sind, das erste Solenoid 53 erregt, während das zweite Solenoid 54 nicht erregt wird (Zeit t21). Wenn das erste An-Aus-Ventil 51 durch diese Erregung geöffnet wird, wird Kraftstoff in der ersten Steuerkammer 46 zur Niederdruckkammer 57 über den dritten Durchlass 42 und den ersten Durchlass 25 abgeführt. Gemeinsam dazu, bewegt sich das Nadelventil 31 zur die Ventilöffnungsposition. Der Druckverlust tritt im Kraftstoffdruck des ersten Hochdruckdurchlasses 13 auf, wobei ein Wendepunkt P2 bei dem erfassten Druck R auftritt (Zeit t22). Es kann bestimmt werden, dass der Wendepunkt P2 durch den Ventilöffnungsbetrieb des ersten An-Aus-Ventils 51 verursacht wird. Daher erfasst im Einspritzbeginn (L) Modus, nachdem der Erregungspuls angeschaltet wird, der Kraftstoffdrucksensor 73 den Wendepunkt P2 des Druckverlusts, wobei die Zeit von dem Befehlszeitpunkt zur Ventilöffnung (Zeit t21) bis zum Zeitpunkt (Zeit t22), wenn der Wendepunkt P2 auftritt, als eine Verzögerungszeit der Ventilöffnung TdA des ersten An-Aus-Ventils 51 erlangt wird.
(1-3) Einspritzbeginn (H) Modus
Im Einspritzbeginn (H) Modus, in welchem die steigende Geschwindigkeit der Einspritzrate zu Beginn der Einspritzung steil ist, werden, wie in (c) in 11 veranschaulicht, in einem Zustand, in welchem das erste An-Aus-Ventil 51 und das zweite An-Aus-Ventil 52 geschlossen sind, das erste Solenoid 53 und das zweite Solenoid 54 gleichzeitig erregt (Zeit t31). Wenn das erste An-Aus-Ventil 51 und das zweite An-Aus-Ventil 52 durch diese Erregung geöffnet werden, wird Kraftstoff in der ersten Steuerkammer 46 zur Niederdruckkammer 57 über zwei Durchlässe, wie etwa über den Kraftstoffdurchlass des dritten Durchlasses 42 und des ersten Durchlasses 25 sowie über den zweiten Durchlass 27, abgeführt. Gemeinsam dazu, bewegt sich das Nadelventil 31 zur Ventilöffnungsposition, wobei sich der Kraftstoffdruck im ersten Hochdruckdurchlass 13 verringert und ein Wendepunkt P3 bei dem erfassten Druck R auftritt (Zeit t32).
Nach der Zeit t32 verringert sich, wenn der Wendepunkt P3 auftritt, der Kraftstoffdruck graduell. Zu dieser Zeit kann, wenn eine Steigung θ des Druckverlusts, die ab dem Wendepunkt P3 beginnt, einer Steigung θ1 des Ventilmodus zur Druckreduzierung entspricht, bestimmt werden, dass der Wendepunkt P3 durch den Umstand verursacht wird, dass das zweite An-Aus-Ventil 52 von dem geschlossenen Zustand zum geöffneten Zustand geschaltet wird, während das erste An-Aus-Ventil 51 geschlossen ist.
Wenn ein Wendepunkt P4 des Kraftstoffverlusts zu einer Zeit t33 auftritt, nachdem der Wendepunkt P3 auftritt, und die Steigung θ des Druckverlusts, die ab dem Wendepunkt P4 beginnt, einer Steigung θ3 des Einspritzbeginn (H) Modus entspricht, kann bestimmt werden, dass der Wendepunkt P4 infolge des Öffnens des ersten An-Aus-Ventils 51 auftritt.
Daher werden, nachdem der Erregungspuls angeschaltet wird, der Wendepunkt P (P3, P4) des Kraftstoffverlusts und die Steigung θ des Kraftstoffverlusts durch den Kraftstoffdrucksensor 73 erlangt, wobei die Verzögerungszeit der Ventilöffnung Td unter Verwendung des erlangten Wendepunkts P berechnet wird. Aus der erlangten Steigung θ wird spezifiziert, ob jeder der zwei Wendepunkte P, die auftreten, nachdem der Erregungspuls angeschaltet wird, durch die Ventilöffnungsverzögerung des ersten An-Aus-Ventils 51 oder des zweiten An-Aus-Ventils 52 verursacht wird. Dementsprechend werden die Verzögerungszeit der Ventilöffnung TbA des ersten An-Aus-Ventils 51 und die Verzögerungszeit der Ventilöffnung TdB des zweiten An-Aus-Ventils 52 voneinander separiert und erfasst. In (c) in 11 wird, da die Steigung θ1, die dem Ventilmodus zur Druckreduzierung entspricht, als erstes erfasst wird, nachdem der Erregungspuls angeschaltet wird, die Zeit von dem Befehlszeitpunkt zur Ventilöffnung (Zeit t31) bis zum Zeitpunkt (Zeit t32), wenn der Wendepunkt P3 auftritt, als die Verzögerungszeit der Ventilöffnung TdB des zweiten An-Aus-Ventils 52 erlangt. Die Zeit von dem Befehlszeitpunkt zur Ventilöffnung (Zeit t31) bis zum Zeitpunkt (Zeit t33), wenn der Wendepunkt P4 auftritt, wird als die Verzögerungszeit der Ventilöffnung TdA des ersten An-Aus-Ventils 51 erlangt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Zusammenhang zwischen dem An-Aus-Zustand von sowohl dem ersten An-Aus-Ventil 51, als auch dem zweiten An-Aus-Ventils 52 und der Steigung θ vorab, beispielsweise als ein spezifisches Kennfeld, gespeichert. Durch Vergleichen des Zusammenhangs mit der Steigung θ, die zum momentanen Zeitpunkt erlangt wird, wird spezifiziert, ob der Wendepunkt P des Druckverlusts, der durch den Kraftstoffdrucksensor 73 erlangt wird, durch die Ventilöffnungsverzögerung des ersten An-Aus-Ventils 51 oder des zweiten An-Aus-Ventils 52 verursacht wird. Insbesondere werden bei der vorliegenden Ausführungsform drei Typen von Steigungen in der Speichereinheit gespeichert, wie etwa die Steigung θ1, die dem Ventilmodus zur Druckreduzierung entspricht (das erste An-Aus-Ventil 51 ist geschlossen und das zweite An-Aus-Ventil 52 ist geöffnet), eine Steigung θ2, die dem Einspritzbeginn (L) Modus entspricht (das erste An-Aus-Ventil 51 ist geöffnet und das zweite An-Aus-Ventil 52 ist geschlossen) und die Steigung θ3, die dem Einspritzbeginn (H) Modus entspricht (sowohl das erste An-Aus-Ventil 51, als auch das zweite An-Aus-Ventil 52 sind geöffnet). Die Steigung θ von jedem Modus wird gemäß dem Raildruck gespeichert.
In (b) in 11 wird angenommen, dass das erste An-Aus-Ventil 51 vor dem zweiten An-Aus-Ventil 52 geöffnet ist. In anderen Worten kann, wie in (d) in 11 veranschaulicht, direkt nach einer Zeit t42, wenn der Wendepunkt P3 des Druckverlusts durch den Kraftstoffdrucksensor 73 erfasst wird, wenn die Steigung θ des erfassten Drucks R die Steigung θ2 ist, die dem Einspritzbeginn (L) Modus entspricht, bestimmt werden, dass das Auftreten des Wendepunkts P3 durch das Öffnen des ersten An-Aus-Ventils 51 verursacht wird. Wenn der Wendepunkt P4 des Druckverlusts zu der Zeit t43, nachdem der Wendepunkt P3 erfasst ist, erneut erfasst wird, und die Steigung θ, die direkt nachdem der Wendepunkt P4 erfasst wird, die Steigung θ3 ist, die dem Einspritzbeginn (H) Modus entspricht, kann bestimmt werden, dass das Auftreten des Wendepunkt P4 durch das Öffnen des zweiten An-Aus-Ventils 52 verursacht wird. Daher wird in einem Fall von (d) in 11 die Zeit von dem Befehlszeitpunkt zur Ventilöffnung (Zeit t41) bis zum Zeitpunkt (Zeit t42), wenn der Wendepunkt P3 auftritt, als die Verzögerungszeit der Ventilöffnung TdA des ersten An-Aus-Ventils 51 erlangt. Die Zeit von dem Befehlszeitpunkt zur Ventilöffnung (Zeit t41) bis zum Zeitpunkt (Zeit t43), wenn der Wendepunkt P4 auftritt, wird als die Verzögerungszeit der Ventilöffnung TdB des zweiten An-Aus-Ventils 52 erlangt.
Wenn die Steigung θ, die ab dem Wendepunkt P, der als erstes auftritt, nachdem die Erregung des ersten Solenoid 53 und des zweiten Solenoid 54 gleichzeitig begonnen wird, die Steigung θ3 ist, die dem Einspritzbeginn (H) Modus entspricht, wird bestimmt, dass die Ventilöffnungsverzögerungen des ersten An-Aus-Ventils 51 und des zweiten An-Aus-Ventils 52 gleich sind.
(1-4) Einspritzbeginn (L → H) Modus
Im Einspritzbeginn (L → H) Modus wird, wie in (e) in 11 veranschaulicht, in einem Zustand, in welchen das erste An-Aus-Ventil 51 und das zweite An-Aus-Ventil 52 geschlossen sind, das erste Solenoid 53 erregt (Zeit t51). Nachdem eine vorbestimmte Zeit seit Beginn der Erregung des ersten Solenoid 53 verstrichen ist, wird das zweite Solenoid 54 erregt (Zeit t52). Gemeinsam mit der Erregung wird der Kraftstoff in der ersten Steuerkammer 46 zur Niederdruckkammer 57 abgeführt, bewegt sich das Nadelventil 31, verringert sich der Kraftstoffdruck in dem ersten Hochdruckdurchlass 13 und tritt ein Wendepunkt P5 bei dem erfassten Druck R auf (Zeit t53).
Zu dieser Zeit kann, wenn die Steigung θ, direkt nachdem der Wendepunkt P5 erfasst wird, die Steigung θ2 ist, die dem Einspritzbeginn (L) Modus entspricht, bestimmt werden, dass das Auftreten des Wendepunkts P5 durch den Umstand verursacht wird, dass das erste An-Aus-Ventil 51 von dem geöffneten Zustand zu dem geschlossenen Zustand geschaltet wird, während das zweite An-Aus-Ventil 52 geschlossen ist. Wenn ein Wendepunkt P6 des Druckverlusts zu einer Zeit t54 erfasst wird, nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, seitdem der Wendepunkt P5 erfasst wurde und die Steigung θ, direkt nachdem der Wendepunkt P6 erfasst wurde, die Steigung θ3 ist, die dem Einspritzbeginn (H) Modus entspricht, kann bestimmt werden, dass das Auftreten des Wendepunkts P6 durch den Umstand verursacht wird, dass das zweite An-Aus-Ventil 52 von dem geschlossenen Zustand zu dem geöffneten Zustand geschaltet wird. Daher können jeweils die Verzögerungszeit der Ventilöffnung TdA des ersten An-Aus-Ventils 51 und die Verzögerungszeit der Ventilöffnung TdB des zweiten An-Aus-Ventils 52 über die Wendepunkte (P5, P6) und die Steigung θ des Druckverlusts, nachdem der Erregungspuls angeschaltet wird, erfasst werden.
Insbesondere wird in (e) in 11 die Steigung θ2, die dem Einspritzbeginn (L) Modus entspricht, als erstes erfasst, nachdem der Erregungspuls für das An-Aus-Ventil 50 angeschaltet wird. In diesem Fall wird die Zeit von dem Ausgabezeitpunkt (Zeit t51) des Ansteuerungsbefehlssignals bis zu dem Zeitpunkt (Zeit t53), wenn der Wendepunkt P5 auftritt, als die Verzögerungszeit der Ventilöffnung TdA des ersten An-Aus-Ventils 51 erlangt. Die Zeit vom Schaltzeitpunkt (Zeit t52) des Einspritzratenmodus bis zum Zeitpunkt (Zeit t24), wenn der Wendepunkt P6 auftritt, wird als Verzögerungszeit der Ventilöffnung TdB des zweiten An-Aus-Ventils 52 erlangt.
(1-5) Beim Schalten vom Ventilmodus zur Druckreduzierung in den Einspritzbeginn (H) Modus
Im Ventilmodus zur Druckreduzierung wird, wie in (f) in 11 veranschaulicht, in einem Zustand, in welchem das erste An-Aus-Ventil 51 und das zweite An-Aus-Ventil 52 geschlossen sind, das zweite Solenoid 54 als erstes erregt (Zeit t61). Danach wird, wenn der Modus zum Einspritzbeginn (H) Modus geschaltet wird, das erste Solenoid 53 zu einer Zeit t62 erregt, wenn die Anforderung hierfür erfolgt. Wenn das An-Aus-Ventil 50 durch diese Erregung geöffnet wird, verringert sich der Kraftstoffdruck im ersten Hochdruckdurchlass 13, wobei ein Wendepunkt P7 bei dem erfassten Druck R auftritt (Zeit t63).
Direkt nach Erfassen des Wendepunkts P7 des erfassten Drucks R kann, wenn die Steigung θ die Steigung θ1 ist, die dem Ventilmodus zur Druckreduzierung entspricht, bestimmt werden, dass das Auftreten des Wendepunkts P7 durch den Umstand verursacht wird, dass das zweite An-Aus-Ventil 52 vom geschlossenen Zustand zum geöffneten Zustand geschaltet wird, während das erste An-Aus-Ventil 51 geschlossen ist. Wenn ein Wendepunkt P8 des Druckverlusts zu einer Zeit t64, nachdem der Wendepunkt P7 erfasst wurde, erneut erfasst wird, und die Steigung θ, direkt nachdem der Wendepunkt P8 erfasst wurde, die Steigung θ3 ist, die dem Einspritzbeginn (H) Modus entspricht, kann bestimmt werden, dass das Auftreten des Wendepunkts P8 ferner durch den Umstand verursacht wird, dass das erste An-Aus-Ventil 51 vom geschlossenen Zustand zum geöffneten Zustand geschaltet wird. Anders ausgedrückt, können in einem Fall von (f) in 11 die Verzögerungszeiten der Ventilöffnung TdA und TbB jeweils über die Wendepunkte (P7 und P8) und die Steigung θ, die auftritt, nachdem der Erregungspuls angeschaltet ist, erfasst werden.
Insbesondere wird in (f) in 11, da die Steigung θ1, die dem Ventilmodus zur Druckreduzierung entspricht, als erstes erfasst wird, nachdem der Erregungspuls angeschaltet wird, die Zeit von dem Zeitpunkt (Zeit t61) des Befehls des Einspritzbeginns bis zum Zeitpunkt (Zeit t63), wenn der Wendepunkt P7 auftritt, als die Verzögerungszeit der Ventilöffnung TdB des zweiten An-Aus-Ventils 52 erlangt. Die Zeit vom Schaltzeitpunkt (Zeit t62) des Einspritzratenmodus bis zum Zeitpunkt (Zeit t64), wenn der Wendepunkt P8 auftritt, wird als die Verzögerungszeit der Ventilöffnung TdA des ersten An-Aus-Ventils 51 erlangt.
Als Nächstes wird der Prozess zum Berechnen der Verzögerungszeit des Ventilschließens Te mit Bezug zu 12 beschrieben. 12 veranschaulicht ein Beispiel des Erlangungsmodus der Verzögerungszeit des Ventilschließens Te zum Ende hin von dem Ventilmodus zur Druckreduzierung und jedem Einspritzratenmodus. Die oberen und die unteren Teile in 12 veranschaulichen jeweils die Übergänge bzw. Veränderungen des Erregungspulses und des erfassten Drucks R für das erste An-Aus-Ventil 51 und das zweite An-Aus-Ventil 52, wie in 11.
(2-1) Ventilmodus zur Druckreduzierung
Im Ventilmodus zur Druckreduzierung wird, wie in (a) in 12 veranschaulicht, in einem Zustand, in welchem das erste An-Aus-Ventil 51 geschlossen ist und das zweite An-Aus-Ventil 52 geöffnet ist, die Erregung des zweiten Solenoid 54 durch Abschalten des Erregungspulses des zweiten An-Aus-Ventils 52 beendet (Zeit t15). Wenn das zweite An-Aus-Ventil 52 durch Beenden der Erregung geschlossen wird, wird die Verbindung zwischen der ersten Steuerkammer 46 und der Niederdruckkammer 57 unterbunden. Dementsprechend wird der Kraftstoffdruck des ersten Hochdruckdurchlasses 13 wiederhergestellt, wobei ein Wendepunkt W1 bei dem erfassten Druck R auftritt (Zeit 116). Es kann bestimmt werden, dass dieser Wendepunkt W1 durch den Ventilschließbetrieb des zweiten An-Aus-Ventils 52 verursacht wird. Daher erlangt am Ende des Ventilmodus zur Druckreduzierung, nachdem der Erregungspuls hinsichtlich des zweiten An-Aus-Ventils 52 abgeschaltet ist, der Kraftstoffdrucksensor 73 den Wendepunkt W1, wobei die Zeit von dem Befehlszeitpunkt zum Ventilschließen (Zeit t15) bis zum Zeitpunkt (Zeit t60), wenn der Wendepunkt W1 auftritt, als eine Verzögerungszeit des Ventilschließens TeB des zweiten An-Aus-Ventils 52 erlangt wird.
(2-2) Einspritzende (H) Modus
Wie in (b) in 12 veranschaulicht, wird, wenn die Kraftstoffeinspritzung im Einspritzende (H) Modus in einem Zustand, in welchem das erste An-Aus-Ventil 51 geöffnet ist und das zweite An-Aus-Ventil 52 geschlossen ist, beendet wird, die Erregung des ersten Solenoid 53 beendet, wenn der Erregungspuls des ersten An-Aus-Ventils 51 abgeschaltet wird (Zeit t25). Wenn das erste An-Aus-Ventil 51 durch Beenden der Erregung geschlossen wird, wird die Verbindung zwischen der ersten Steuerkammer 46 unter Niederdruckkammer 57 unterbunden und dementsprechend wird der Kraftstoffdruck des ersten Hochdruckdurchlasses 13 wiederhergestellt, wobei ein Wendepunkt W2 bei dem erfassten Druck R auftritt (Zeit t26). Es kann bestimmt werden, dass dieser Wendepunkt W2 durch den Ventilschließbetrieb des ersten An-Aus-Ventils 51 verursacht wird. Daher erfasst, nachdem der Puls durch das erste An-Aus-Ventil 51 abgeschaltet wird, der Kraftstoffdrucksensor 73 den Wendepunkt W2 des Druckverlusts, wobei die Zeit von dem Befehlszeitpunkt zum Ventilschließen (Zeit t25) bis zum Zeitpunkt (Zeit t26), wenn der Wendepunkt W2 auftritt, als eine Verzögerungszeit des Ventilschließens TeA des ersten An-Aus-Ventils 51 erlangt wird.
(2-3) Einspritzende (H) Modus
Wie in (c) in 12 veranschaulicht, wird, wenn die Kraftstoffeinspritzung im Einspritzende (H) Modus in einem Zustand, in welchem das erste An-Aus-Ventil 51 und das zweite An-Aus-Ventil 52 geöffnet sind, beendet wird, als erstes gleichzeitig die Erregung des ersten Solenoid 53 und die Erregung des zweiten Solenoid 54 beendet (Zeit t35). Gemäß der Beendigung der Erregung erhöht sich der Kraftstoffdruck des ersten Hochdruckdurchlasses 13 und ein Wendepunkt W3 tritt bei dem erfassten Druck R auf (Zeit t36). Direkt nachdem der Wendepunkt W3 erfasst wurde, ist eine Steigung δ der Druckerhöhung des erfassten Drucks R eine Steigung δ4, die kleiner als die Steigung δ4 ist, die dem Einspritzende (L) Modus entspricht. In diesem Fall kann bestimmt werden, dass der Wendepunkt W3 durch den Umstand verursacht wird, dass zuerst das zweite An-Aus-Ventil 52 vom geöffneten Zustand zum geschlossenen Zustand geschaltet wird, während das erste An-Aus-Ventil 51 geöffnet ist. Daher wird die Zeit von dem Befehlszeitpunkt zum Ventilschließen (Zeit t35) bis zum Zeitpunkt (Zeit t36), wenn der Wendepunkt W3 auftritt, als die Verzögerungszeit des Ventilschließens TeB des zweiten An-Aus-Ventils 52 erlangt.
Zu einer Zeit t37 nachdem der Wendepunkt W3 auftritt, wird ein Wendepunkt W4 für die Druckwiederherstellung erfasst, wobei die Steigung δ direkt nach dem Wendepunkt W4 eine Steigung δ2 ist, die dem Einspritzende (H) Modus entspricht. In diesem Fall kann bestimmt werden, dass das Auftreten des Wendepunkts W4 durch Schließen des ersten An-Aus-Ventils 51 verursacht wird. Daher wird die Zeit von dem Befehlszeitpunkt zum Ventilschließen (Zeit t35) bis zum Zeitpunkt (Zeit t37), wenn der Wendepunkt W4 auftritt, als die Verzögerungszeit des Ventilschließens TeA des ersten An-Aus-Ventils 51 erlangt.
Unterdessen wird in (d) in 12, wenn die Erregung des ersten Solenoid 53 und des zweiten Solenoid 54 gleichzeitig beendet wird und dementsprechend ein Wendepunkt W5 bei dem erfassten Druck R auftritt, die Steigung δ direkt nach dem Wendepunkt W5 eine Steigung δ3, die dem Einspritzende (L) Modus entspricht. In diesem Fall kann bestimmt werden, dass der Wendepunkt W6 durch den Umstand verursacht wird, dass zuerst das erste An-Aus-Ventil 51 von dem geöffneten Zustand zum geschlossenen Zustand geschaltet wird, während das zweite An-Aus-Ventil 52 geöffnet ist. Daher wird die Zeit von dem Befehlszeitpunkt zum Ventilschließen (Zeit t45) bis zum Zeitpunkt (Zeit t46), wenn der Wendepunkt W5 auftritt, als die Verzögerungszeit des Ventilschließens TeA des ersten An-Aus-Ventils 51 erlangt.
Wenn der Wendepunkt W6 zu einer Zeit t47 auftritt, nachdem der Wendepunkt W5 erlangt ist und die Steigung δ nach dem Wendepunkt W6 die Steigung δ2 ist, die dem Einspritzende (H) Modus entspricht, kann bestimmt werden, dass das Auftreten des Wendepunkts W6 durch das Schließen des zweiten An-Aus-Ventils 52 verursacht wird. Daher wird die Zeit von dem Befehlszeitpunkt des Ventilschließens (Zeit t45) bis zum Zeitpunkt (Zeit t47), wenn der Wendepunkt P14 auftritt, als die Verzögerungszeit des Ventilschließens TeB des zweiten An-Aus-Ventils 52 erlangt.
In dem Berechnungsprozess für die Ventilschließverzögerung wird, ähnlich zum Berechnungsprozess für die Ventilöffnungsverzögerung, der Zusammenhang zwischen dem An-Aus-Zustand von sowohl dem ersten An-Aus-Ventil 51, als auch dem zweiten An-Aus-Ventil 52 und der Steigung δ vorab als ein spezifisches Kennfeld gespeichert. Durch Vergleichen des Zusammenhangs mit der Steigung δ, die zum momentanen Zeitpunkt erlangt wird, wird spezifiziert, ob der Wendepunkt W der Druckwiederherstellung, der durch den Kraftstoffdrucksensor 73 erlangt wird, durch die Ventilschließverzögerung des ersten An-Aus-Ventils 51 oder des zweiten An-Aus-Ventils 52 verursacht wird. Insbesondere werden drei Typen von Steigungen in der Speichereinheit gespeichert, wie etwa die Steigung δ1, die dem Ventilmodus zur Druckreduzierung entspricht (wenn nur das zweite An-Aus-Ventil 52 von dem geöffneten Zustand zu dem geschlossenen Zustand geschaltet wird), die Steigung δ2, die dem Einspritzende (H) Modus entspricht (sowohl das erste An-Aus-Ventil 51, als auch das zweite An-Aus-Ventil 52 sind geschlossen) und die Steigung δ3, die dem Einspritzende (L) Modus entspricht (das erste An-Aus-Ventil 51 ist geschlossen und das zweite An-Aus-Ventil 52 ist geöffnet). Die Steigung δ von jedem Modus wird gemäß dem Raildruck gespeichert.
Wenn die Erregung des ersten Solenoid 53 und des zweiten Solenoid 54 in einer Situation, in welcher das erste Solenoid 53 und das zweite Solenoid erregt sind, gleichzeitig beendet wird, und wenn die Steigung δ, die von dem Wendepunkt W der Kraftstoffwiederherstellung, der zuerst nach Beendigung der Erregung aufgetreten ist, beginnt, die Steigung δ2 ist, die dem Einspritzbeginn (H) Modus entspricht, wird bestimmt, dass die Ventilschließverzögerung des ersten An-Aus-Ventils 51 und des zweiten An-Aus-Ventils 52 gleich ist.
13 veranschaulicht den Zusammenhang zwischen dem Einspritzratenmodus und der Verzögerungszeit der Ventilöffnung Td und 14 veranschaulicht den Zusammenhang zwischen dem Einspritzratenmodus und der Verzögerungszeit des Ventilschließens Te. Die 13 und 14 veranschaulichen, dass die Verzögerungszeit, die der Spalte entspricht, die mit einem Kreis in den Spalten von „ob die Ventilöffnungszeit erfasst werden kann oder nicht“ und „ob die Ventilschließverzögerung erfasst werden kann oder nicht“ markiert ist, erfasst werden kann. Wie aus den 13 und 14 ersichtlich, können gemäß dem Verhalten des erfassten Drucks R, wenn das erste An-Aus-Ventil 51 und das zweite An-Aus-Ventil 52 zwischen dem geöffneten Zustand und im geschlossenen Zustand geschaltet werden, die Verzögerungszeit der Ventilöffnung Td und die Verzögerungszeit des Ventilschließens Te separat für sowohl das erste An-Aus-Ventil 51, als auch das zweite An-Aus-Ventil 52 erfasst werden. In 14 kann in dem Ventilmodus zur Druckreduzierung, wenn es nach der Druckreduzierung keine Druckwiederherstellung gibt, die Verzögerungszeit des Ventilschließens TeB nicht erfasst werden.
Als Nächstes wird die Verarbeitungsprozedur des Berechnungsprozesses zur Antwortverzögerungszeit mit Bezug zu den Flussdiagrammen aus den 15 bis 18 beschrieben. Dieser Prozess wird durch den Mikrocomputer der ECU 90 bei jedem vorbestimmten Zyklus durchgeführt.
In 15 wird in Schritt S101 bestimmt, ob eine Anforderung für einen Einspritzbeginn zum Einspritzen von Kraftstoff durch das Kraftstoffeinspritzventil 20 vorliegt oder nicht. Wenn eine Anforderung zum Beginnen der Einspritzung vorliegt, fährt der Prozess bei Schritt S102 fort und es wird bestimmt, ob die Ventilöffnungsgeschwindigkeit des Nadelventils 31 erhöht wird oder nicht. Hier wird die Bestimmung basierend auf dem Motorbetriebszustand vorgenommen (Motordrehzahl, Motorlast und dergleichen). Wenn eine positive Bestimmung in Schritt S102 vorgenommen wird, fährt der Prozess bei Schritt S103 fort und die Erregung für den Einspritzbeginn (H) Modus wird ausgeführt. Insbesondere werden das erste Solenoid 53 und das zweite Solenoid 54 gleichzeitig erregt.
In dem folgenden Schritt S104 werden unter Verwendung des erfassten Drucks R, nachdem die Erregung des ersten Solenoid 53 und des zweiten Solenoid 54 begonnen wurde, als die Information der Ventilöffnungsverzögerung zum Berechnen der Verzögerungszeiten der Ventilöffnung TdA und TdB für sowohl das erste An-Aus-Ventil 51, als auch das zweite An-Aus-Ventil 52 die Informationen zum Wendepunkt P des Druckverlusts und der Steigung θ des Druckverlusts, die vom Wendepunkt P aus beginnt, erlangt (mit Verweis auf (c) und (b) in 11). Die Information zum Wendepunkt P enthält die Zeit, die vom Beginn der Erregung bis zum Auftreten des Wendepunkts P benötigt wird.
In Schritt S105 wird bestimmt, ob die Ventilöffnungsgeschwindigkeit des Nadelventils 31 von einer hohen Geschwindigkeit zu einer niedrigen Geschwindigkeit auf dem Weg zum Erreichen der maximalen Einspritzrate geschaltet wird oder nicht. Wenn eine positive Bestimmung in Schritt S105 vorgenommen wird, fährt der Prozess bei Schritt S106 fort und das Schalten zur Erregung für den Einspritzbeginn (H → L) Modus wird ausgeführt. Insbesondere wird die Erregung des zweiten Solenoid 54 beendet, während die Erregung des ersten Solenoid 53 fortgesetzt wird. Danach wird in Schritt S107 die Anforderung zum Beenden der Einspritzung zu dem Zeitpunkt erfordert, wenn ein vorbestimmter Zeitraum seit dem Zeitpunkt der Anforderung des Einspritzbeginns verstrichen ist. Die Zeit von der Anforderung des Einspritzbeginns bis zur Anforderung zum Beenden der Einspritzung wird zu jeder Zeit basierend auf dem Motorbetriebszustand berechnet (Motordrehzahl und Motorlast).
Wenn eine Anforderung zum Beenden der Einspritzung vorliegt, fährt der Prozess mit dem folgenden Schritt S108 fort und es wird bestimmt, ob die Ventilschließgeschwindigkeit des Nadelventils 31 erhöht wird oder nicht. Wenn das Nadelventil 31 mit hoher Geschwindigkeit bewegt wird, fährt der Prozess mit Schritt S109 fort und die Erregung für den Einspritzende (H) Modus wird ausgeführt. Insbesondere wird die Erregung des ersten Solenoid 53 und des zweiten Solenoid 54 beendet. In dem folgenden Schritt S110 wird unter Verwendung des erfassten Drucks R, nachdem die Erregung des ersten Solenoid 53 und des zweiten Solenoid 54 beendet ist, als die Information zur Ventilöffnungsverzögerung zum Berechnen der Verzögerungszeit des Ventilschließens TeA des ersten An-Aus-Ventils 51 die Information zum Wendepunkt W der Druckwiederherstellung erlangt (mit Verweis auf (c) und (d) in 12). Die Information zum Wendepunkt W enthält die Zeit, die vom Beenden der Erregung bis zum Auftreten des Wendepunkt W erfordert wird. Zu dieser Zeit kann die Steigung δ der Druckwiederherstellung, die vom Wendepunkt aus beginnt, gemeinsam als Information zur Ventilöffnungsverzögerung erlangt werden.
In dem folgenden Schritt S111 wird bestimmt, ob die Ventilschließgeschwindigkeit des Nadelventils 31 von einer hohen Geschwindigkeit zu einer niedrigen Geschwindigkeit auf dem Weg, bis die Einspritzrate null erreicht, geschaltet wird oder nicht. Wenn eine positive Bestimmung in Schritt S111 vorgenommen wird, fährt der Prozess bei Schritt S112 fort und das Schalten zu der Erregung für den Einspritzende (H → L) Modus wird ausgeführt. Insbesondere wird die Erregung des zweiten Solenoid 54 neu gestartet, während die Erregung des ersten Solenoid beendet wird. Danach wird in Schritt S113 die Erregung des zweiten Solenoid 54 beendet, nachdem eine vorbestimmte Zeit seit dem Neustart der Erregung des zweiten Solenoid 54 verstrichen ist, wobei der Prozess bei Schritt S114 fortfährt. Unterdessen fährt, wenn eine negative Bestimmung in Schritt111 vorgenommen wird (d. h., wenn der Einspritzende (H) Modus fortgesetzt wird), der Prozess bei Schritt S114 fort, ohne die Prozesse der Schritte S112 und S113 auszuführen.
In Schritt S114 werden jeweils die Verzögerungszeiten der Ventilöffnung TdA und TdB und die Verzögerungszeit des Ventilschließens TeA unter Verwendung der Informationen zu den Wendepunkten P und W und den Steigungen θ und δ, die jeweils zu der Zeit des Öffnens und Schließens des Kraftstoffeinspritzventils 20 erlangt werden, berechnet. Insbesondere wird unter Verwendung der erlangten Steigung θ und des spezifischen Kennfelds spezifiziert, welches Ventil, entweder das erste An-Aus-Ventil 51 oder das zweite An-Aus-Ventil 52, verursacht, dass der Wendepunkt P auftritt, wobei die Zeitspanne der Verzögerungszeit der Ventilöffnung Td aus der Information zum Wendepunkt P berechnet wird. Durch Berechnen der Zeitspanne der Verzögerungszeit des Ventilschließens Te aus der Information zum Wendepunkt W, werden jeweils die Verzögerungszeiten der Ventilöffnung TdA und TdB und die Verzögerungszeit des Ventilschließens TeA berechnet.
In Schritt S114 wird der Einspritzlernwert durch die berechneten Verzögerungszeiten der Ventilöffnung TdA und TdB und die Verzögerungszeit des Ventilschließens TeA aktualisiert. Der aktualisierte Einspritzlernwert wird verwendet, um die Ansteuerungsbefehlssignale für sowohl das erste An-Aus-Ventil 51, als auch das zweite An-Aus-Ventil 52 zu korrigieren. Der Lernzeitraum ist während des normalen Motorbetriebs eingestellt, wobei unter Verwendung mehrerer Verzögerungszeiten der Ventilöffnung TdA und TdB und den Verzögerungszeiten des Ventilschließens TeA und TeB, die während des Lernzeitraums erlangt werden, der Einspritzlernwert von sowohl dem ersten An-Aus-Ventil 51, als auch dem zweiten An-Aus-Ventil 52 berechnet werden kann.
Wenn eine negative Bestimmung in Schritt S108 vorgenommen wird, fährt der Prozess bei Schritt S115 fort und die Erregung für den Einspritzende (L) Modus wird ausgeführt. Insbesondere wird die Erregung des ersten Solenoid 53 beendet und die Erregung des zweiten Solenoid 54 wird neu gestartet. In dem folgenden Schritt S116 werden unter Verwendung des erfassten Drucks R, nachdem die Erregung des ersten Solenoid 53 beendet ist, als die Information des Ventilschließens zum Berechnen der Verzögerungszeit des Ventilschließens TeA des ersten An-Aus-Ventils 51 die Informationen zum Wendepunkt W der Druckwiederherstellung und der Steigung δ der Druckwiederherstellung, die vom Wendepunkt W aus beginnt, erlangt.
In dem folgenden Schritt S117 wird bestimmt, ob die Ventilschließgeschwindigkeit des Nadelventils 31 von der niedrigen Geschwindigkeit zur hohen Geschwindigkeit auf dem Weg, bis die Einspritzrate null erreicht, geschaltet wird oder nicht. Wenn eine positive Bestimmung in Schritt S117 vorgenommen wird, fährt der Prozess bei Schritt S118 fort und das Schalten zur Erregung für den Einspritzende (L → H) Modus wird ausgeführt. Insbesondere wird zusätzlich zum ersten Solenoid 53 ebenso die Erregung des zweiten Solenoid 54 beendet.
Im Schritt S119 werden unter Verwendung des erfassten Drucks R, nachdem die Erregung des zweiten Solenoid 54 beendet ist, als die Information zur Ventilschließverzögerung zum Berechnen der Verzögerungszeit des Ventilschließens TeB des zweiten An-Aus-Ventils 52 die Informationen zum Wendepunkt W der Druckwiederherstellung und der Steigung δ der Druckwiederherstellung, die vom Wendepunkt W aus beginnt, erlangt. Danach fährt der Prozess bei Schritt S114 fort und die Antwortverzögerungszeit wird unter Verwendung der Information zur Ventilöffnungsverzögerung und der Information zur Ventilschließverzögerung berechnet. Unterdessen wird, wenn eine negative Bestimmung in Schritt S117 vorgenommen wird, die Erregung des zweiten Solenoid 54 beendet, nachdem eine vorbestimmte Zeit seit dem Neustart der Erregung des zweiten Solenoid 54 verstrichen ist (Schritt S120) und der Prozess fährt bei Schritt S114 fort.
In 15 fährt, wenn eine negative Bestimmung in Schritt S105 vorgenommen wird, d. h., wenn die Ventilöffnungsgeschwindigkeit des Nadelventils 31 zu Beginn der Einspritzung hoch bleibt, der Prozess bei Schritt S150 fort und die Unterroutine des ersten Erregungsprozesses, der in 16 veranschaulicht ist, wird durchgeführt.
In 16 wird in den Schritten S151 bis S157 der gleiche Prozess wie in den Schritten S107 bis S113 aus 15, die vorher beschrieben wurde, durchgeführt. Jedoch werden in Schritt S154 die Informationen zum Wendepunkt W und zur Steigung δ der Druckwiederherstellung, die vom Wendepunkt aus beginnt, aus dem erfassten Druck R, nachdem die Erregung des ersten Solenoid 53 und des zweiten Solenoid 54 beendet ist, als die Informationen zur Ventilschließverzögerungszeit zum Berechnen der Verzögerungszeiten des Ventilschließens TeA und TeB des ersten An-Aus-Ventils 51 und des zweiten An-Aus-Ventils 52 erlangt (mit Verweis auf (c) und (d) in 12).
Wenn eine negative Bestimmung in Schritt S152 vorgenommen wird, fährt der Prozess bei Schritt S158 fort und die Erregung für den Einspritzende (L) Modus wird ausgeführt. Hier wird die Erregung des ersten Solenoid 53 beendet, während die Erregung des zweiten Solenoid 54 fortgesetzt wird. In den Schritten S159 bis S163 wird der gleiche Prozess wie der in den Schritten S116 bis S120 aus 15, die vorher beschrieben wurde, durchgeführt.
Zurück zur Beschreibung aus 15 wird, wenn eine negative Bestimmung in Schritt S102 vorgenommen wird, d. h., wenn die Ventilöffnungsgeschwindigkeit des Nadelventils 31 während des Anstiegszeitraums der Einspritzrate nach der Anforderung des Einspritzbeginns verringert ist, fährt der Prozess bei Schritt S200 fort und die Unterroutine des zweiten Erregungsprozesses, der in 17 veranschaulicht ist, wird durchgeführt.
In 17 wird in Schritt S201 die Erregung für den Einspritzbeginn (L) Modus ausgeführt. Hier wird die Erregung des ersten Solenoid 53 begonnen, während die Erregung des zweiten Solenoid 54 beendet wird. In dem folgenden Schritt S202 wird unter Verwendung des erfassten Drucks R, nachdem die Erregung des ersten Solenoid 53 begonnen ist, als die Information zur Ventilöffnung Verzögerung zum Berechnen der Verzögerungszeit der Ventilöffnung TdA des ersten An-Aus-Ventils 51 die Information zum Wendepunkt P des Kraftstoffverlusts erlangt (mit Verweis auf (b) in 11). Zu dieser Zeit kann ebenso die Steigung θ des Kraftstoffverlusts, die vom Wendepunkt P aus beginnt, erlangt werden.
In Schritt S203 wird bestimmt, ob die Ventilöffnungsgeschwindigkeit des Nadelventils 31 von einer niedrigen Geschwindigkeit zu einer hohen Geschwindigkeit auf dem Weg, bis die maximal Einspritzrate erreicht ist, geschaltet wird oder nicht. Wenn eine positive Bestimmung in Schritt S203 vorgenommen wird, fährt der Prozess bei Schritt S204 fort und das Schalten zur Erregung für den Einspritzbeginn (L → H) Modus wird ausgeführt. Hier wird zusätzlich zur Erregung des ersten Solenoid 53 die Erregung des zweiten Solenoid 54 begonnen. In dem folgenden Schritt S205 werden unter Verwendung des erfassten Drucks R, nachdem die Erregung des zweiten Solenoid 54 begonnen wird, als die Information der Ventilöffnungsverzögerung zum Berechnen der Verzögerungszeit der Ventilöffnung TdB des zweiten An-Aus-Ventils 52 die Informationen zum Wendepunkt P des Druckverlusts und der Steigung θ des Druckverlusts, die vom Wendepunkt P aus beginnt, erlangt (mit Verweis auf (e) in 11). In Schritt S206 wird die Unterroutine des ersten Erregungsprozesses, der in 16 veranschaulicht ist, durchgeführt. Dann wird in Schritt S114 die Antwortverzögerungszeit berechnet. Der Einspritzlernwert wird gemäß der berechneten Antwortverzögerungszeit aktualisiert.
Unterdessen fährt, wenn eine negative Bestimmung in Schritt S203 vorgenommen wird, der Prozess bei Schritt S207 fort und die Unterroutine des dritten Erregungsprozesses wird durchgeführt. Der dritte Erregungsprozess ist ein Prozess, der durchgeführt wird, wenn die Kraftstoffeinspritzung von einem Zustand aus, in welchem das erste An-Aus-Ventil 51 geöffnet ist und das zweite An-Aus-Ventils 52 geschlossen ist, beendet wird und enthält den Prozess der Schritte S107 bis S120 aus 15. Anders ausgedrückt wird, wenn eine negative Bestimmung in Schritt S203 vorgenommen wird, der gleiche Prozess wie in den Schritten S107 bis S120 aus 15 durchgeführt. Danach wird der Prozess von Schritt S114 durchgeführt und diese Routine beendet.
Zurück zur Beschreibung von 15 fährt, wenn eine negative Bestimmung in Schritt S101 vorgenommen wird, d. h., wenn es keine Anforderung für einen Einspritzbeginn gibt, der Prozess bei Schritt S121 fort und es wird bestimmt, ob der Druck des Common-Rail 11 verringert wird oder nicht. Wenn eine negative Bestimmung in Schritt S121 vorgenommen wird, endet diese Routine so wie sie ist. Unterdessen fährt, wenn eine positive Bestimmung in Schritt S121 vorgenommen wird, der Prozess bei Schritt S300 fort und die Unterroutine des Prozesses des Ventilmodus zur Druckreduzierung, der in 18 veranschaulicht ist, wird durchgeführt.
In 18 wird in Schritt S301 als die Erregung für den Ventilmodus zur Druckreduzierung die Erregung des zweiten Solenoid 54 begonnen, während die Erregung des ersten Solenoid 53 beendet wird. In Schritt S302 werden unter Verwendung des erfassten Drucks R, nachdem die Erregung des zweiten Solenoid 54 begonnen wird, als die Information zur Ventilöffnungsverzögerung zum Berechnen der Verzögerungszeit der Ventilöffnung TdB des zweiten An-Aus-Ventils 52 die Informationen zum Wendepunkt P des Druckverlusts und der Steigung θ des Druckverlusts, die vom Wendepunkt P aus beginnt, erlangt (mit Verweis auf (a) in 11).
In dem folgenden Schritt S303 wird, wenn der Common-Rail-Druck auf den SollDruck abfällt, eine Anforderung zum Beenden der Druckreduzierung eingegeben. Wenn die Anforderung zum Beenden der Druckreduzierung vorgenommen wurde, wird die Erregung des zweiten Solenoid 54 in Schritt S304 beendet, wobei der Ventilmodus zur Druckreduzierung beendet wird. In Schritt S305 werden unter Verwendung des erfassten Drucks R, nachdem die Erregung des zweiten Solenoid 54 beendet ist, als die Information zur Ventilschließverzögerung zum Berechnen der Verzögerungszeit des Ventilschließens TeB des zweiten An-Aus-Ventils 52 die Informationen zum Wendepunkt W der Druckwiederherstellung und der Steigung δ der Druckwiederherstellung, die vom Wendepunkt W aus beginnt, erlangt (mit Verweis auf (a) in 12). Danach kehrt der Prozess zur Hauptroutine aus 15 zurück und der Prozess von Schritt S114 wird durchgeführt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die vorher genau beschrieben wurde, können folgende herausragenden Effekte erzielt werden.
Bei dem Kraftstoffeinspritzventil mit der vorher beschriebenen Konfiguration, das sich auf den Umstand fokussiert, dass sich das Verhalten der Druckänderung des Kraftstoffdrucks in der Steuerkammer abhängig von der Kombination des An-Aus-Zustands des ersten An-Aus-Ventils und des An-Aus-Zustands des zweiten An-Aus-Ventils unterscheidet, werden, nach der Ausgabe des Ansteuerungsbefehlssignals (der Erregungspuls des ersten An-Aus-Ventils 51 und der Erregungspuls des zweiten An-Aus-Ventils 52), die Wendepunkte P und W des Kraftstoffdrucks, der durch den Kraftstoffdrucksensor 73 erfasst wird und die Steigungen θ und δ des Kraftstoffdrucks, nachdem die Wendepunkte P und W aufgetreten sind, erlangt. Dann wird die Antwortverzögerungszeit des An-Aus-Ventils 50 hinsichtlich des Ansteuerungsbefehlssignals für sowohl das erste An-Aus-Ventil 51, als auch das zweite An-Aus-Ventil 52 basierend auf den erlangten Wendepunkten P und W und den Steigungen θ und δ berechnet. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, zu spezifizieren, ob die Antwortverzögerungszeit des An-Aus-Ventils 50 durch das Öffnen und Schließen des Ventils des ersten An-Aus-Ventils 51 oder des zweiten An-Aus-Ventils 52 verursacht wird. Dementsprechend kann die Antwortverzögerungszeit des Druckanpassungsventils genau erfasst und die Genauigkeit des Kraftstoffeinspritzsystems weiter verbessert werden.
Insbesondere wird unter Verwendung der Steigung θ, die vom Wendepunkt P des Druckverlusts aus beginnt, die Verzögerungszeit der Ventilöffnung Td durch Spezifizieren, ob der Wendepunkt P durch die Ventilöffnung des ersten An-Aus-Ventils 51 oder des zweiten An-Aus-Ventils 52 verursacht wird, berechnet. Auf ähnliche Weise wird unter Verwendung der Steigung δ, die vom Wendepunkt W der Druckwiederherstellung aus beginnt, die Verzögerungszeit des Ventilschließens Te durch Spezifizieren, ob der Wendepunkt W durch das Ventilschließen des ersten An-Aus-Ventils 51 oder des zweiten An-Aus-Ventils 52 verursacht wird, berechnet. Mit einer solchen Konfiguration können die Antwortverzögerungszeit des ersten An-Aus-Ventils 51 und die Antwortverzögerungszeit des zweiten An-Aus-Ventils 52 gemäß dem Erfassungswert von dem einen Kraftstoffdrucksensor 73 voneinander separiert und erfasst werden.
Wenn der Startzeitpunkt zur Druckreduzierung und der Endzeitpunkt zur Druckreduzierung im Ventilmodus zur Druckreduzierung nicht genau gesteuert werden können, kann der Raildruck nicht genau gesteuert werden, wobei eine Sorge besteht, dass Unannehmlichkeiten, wie etwa eine übermäßige Ausgabe oder eine unzureichende Ausgabe, Emissionen und eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs auftreten. In dieser Hinsicht kann gemäß der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform, selbst im Ventilmodus zur Druckreduzierung, in welchem nur das zweite An-Aus-Ventil 52 geöffnet ist, die Antwortverzögerungszeit des zweiten An-Aus-Ventils 52 genau berücksichtigt werden, wobei das zweite An-Aus-Ventil 52 angesteuert und gesteuert werden kann. Dementsprechend kann die Genauigkeit des Startzeitpunkts zur Druckreduzierung und des Endzeitpunkts zur Druckreduzierung verbessert werden.
Unter Verwendung der berechneten Verzögerungszeiten der Ventilöffnung Tda und Tdb und der Verzögerungszeiten des Ventilschließens Tea und Teb wird das Ansteuerungsbefehlssignal für sowohl das erste An-Aus-Ventil 51, als auch das zweite An-Aus-Ventil 52 korrigiert. Dementsprechend ist es möglich, die Genauigkeit des Ansteuerungsstartzeitpunkts und des Ansteuerungsendzeitpunkts für sowohl das erste An-Aus-Ventil 51, als auch das zweite An-Aus-Ventil 52 zu verbessern.
(Weitere Ausführungsformen)
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorher beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann beispielsweise auch wie folgt implementiert sein.
Die Anbringungsposition des Kraftstoffdrucksensors 73 kann eine beliebige Position im Durchlass für Hochdruckkraftstoff sein, an welcher sich der Druck in Verbindung mit der Druckänderung in der Steuerkammer 46 einhergehend mit der Ansteuerung des An-Aus-Ventils 50 ändert und ist nicht auf die Position, die in 1 veranschaulicht ist, beschränkt. Beispielsweise kann die Anbringungsposition an der Position des zweiten Hauptkörperabschnitts 22 oder des dritten Hauptkörperabschnitts 23 in dem ersten Hochdruckdurchlass 13 vorgesehen sein. Ansonsten kann die Anbringungsposition auf der stromaufwärtigen Seite der Beschleunigungsöffnung 14a im zweiten Hochdruckdurchlass 14 vorgesehen sein.
Die Konfiguration des Kraftstoffeinspritzventils 20 ist nicht auf die Konfiguration, die in 1 veranschaulicht ist, beschränkt. Beispielsweise kann in dem Kraftstoffeinspritzventil 20 aus 1 in einem Zustand, in welchem das Ansteuerventil 41 den ersten Hochdruckdurchlass 13 und die erste Steuerkammer 46 blockiert, der zweite Durchlass 27 im Inneren des Ansteuerventils 41 ausgebildet sein und mit der ersten Steuerkammer 46 über einen weiteren Durchlass, der sich von dem dritten Durchlass 42 unterscheidet, in Verbindung stehen. Ansonsten kann in einem Zustand, in welchem der zweite Durchlass 27 mit der Zwischenkammer 26 in Verbindung steht und das Ansteuerventil 41 den ersten Hochdruckdurchlass 13 und die erste Steuerkammer 46 blockiert, der zweite Durchlass 27 mit der ersten Steuerkammer 46 über die Zwischenkammer 26 und dem dritten Durchlass 42 in Verbindung stehen.
In dem Kraftstoffeinspritzventil 20 aus 1 sind zwei oder mehr An-Aus-Ventile als das zweite An-Aus-Ventil 52 zum Anpassen der Bewegungsgeschwindigkeit des Nadelventils 31 vorgesehen, wobei das Öffnen und Schließen dieser zwei oder mehr An-Aus-Ventile individuell gesteuert wird und dementsprechend die Bewegungsgeschwindigkeit des Nadelventils 31 ferner mit höherer Genauigkeit angepasst werden kann. In diesem Fall ist die Strömungsrate des Kraftstoffs durch die Beschleunigungsöffnung 14a eingestellt, um größer als die gesamte Strömungsrate des Kraftstoffs durch die druckreduzierenden Öffnungen, die in den jeweiligen Kraftstoffdurchlässen von den zwei oder mehr An-Aus-Ventilen vorgesehen sind, zu sein
Die Steuereinheit und das Verfahren, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurden, können mittels eines Computers mit speziellem Zweck implementiert sein, welcher mit einem Speicher und einem Prozessor konfiguriert ist, der programmiert ist, eine oder mehrere spezielle Funktionen durchzuführen, die in Computerprogrammen auf dem Speicher ausgestaltet sind. Alternativ können die Steuerungsvorrichtung und das Verfahren, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurden, durch einen Computer mit speziellem Zweck implementiert sein, der als ein Prozessor mit einer oder mehreren Hardware-Logikschaltungen mit speziellem Zweck konfiguriert ist. Alternativ können die Steuerungsvorrichtung und das Verfahren, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurden, durch einen oder mehrere Computer mit speziellem Zweck, welcher als eine Kombination aus Prozessor und Speicher konfiguriert ist, welcher programmiert ist, um eine oder mehrere Funktionen auszuführen, und einen Prozessor, welcher mit einer oder mehreren Hardware-Logikschaltungen konfiguriert ist, implementiert sein. Die Computerprogramme können als Instruktionen, die durch einen Computer ausgeführt werden, in einem materiellen nicht-flüchtigen Computer-lesbaren Medium gespeichert sein.
Obwohl die vorliegende Offenbarung gemäß den Beispielen beschrieben wurde, soll es so verstanden werden, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Beispiele und Strukturen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung umfasst verschiedene Modifikationen und Variationen innerhalb des Umfangs von Äquivalenten. Zudem sind, neben den verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, welche bevorzugt sind, weitere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr, weniger oder nur ein einzelnes Element enthalten, ebenso innerhalb des Geistes und Umfangs der vorliegenden Offenbarung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018216792 [0001]
JP 2011007203 A [0004]

Claims

Kraftstoffeinspritzsystem, das einen Sammelbehälter (11), der konfiguriert ist, Kraftstoff in einem Hochdruckzustand anzusammeln, und ein Kraftstoffeinspritzventil (20), das konfiguriert ist, Hochdruckkraftstoff im Sammelbehälter in einen Zylinder eines Verbrennungsmotors (70) einzuspritzen, enthält, wobei das Kraftstoffeinspritzventil enthält eine Steuerkammer (36, 46), die konfiguriert ist, mit dem Hochdruckkraftstoff vom Sammelbehälter über einen Durchlass für Hochdruckkraftstoff (13, 14) versorgt zu werden, ein Nadelventil (31), das konfiguriert ist, sich in einer axialen Richtung gemäß einem Kraftstoffdruck im Inneren der Steuerkammer zu bewegen, um ein Einspritzloch (34) zu öffnen, um Kraftstoff einzuspritzen, und ein Druckanpassungsventil (51, 52), das in einem Kraftstoffdurchlass (25, 27) platziert ist, mit der Steuerkammer in Verbindung steht und konfiguriert ist, ein Ausströmen des Kraftstoffs von der Steuerkammer zu ermöglichen und zu unterbinden, um den Kraftstoffdruck im Inneren der Steuerkammer anzupassen, der Kraftstoffdurchlass einen ersten Kraftstoffdurchlass (25, 42) mit einer ersten Öffnung (42a) und einen zweiten Kraftstoffdurchlass (27) mit einer zweiten Öffnung (27a), die konfiguriert ist, eine Strömungsrate des Kraftstoffs mittels einer Strömungsdurchlassfläche, die sich von einer Strömungsdurchlassfläche der ersten Öffnung unterscheidet, zu begrenzen, enthält, das Druckanpassungsventil ein erstes An-Aus-Ventil (51), das im ersten Kraftstoffdurchlass platziert ist, und ein zweites An-An-Aus-Ventil (42), das im zweiten Kraftstoffdurchlass platziert ist, enthält, und wobei das System aufweist: eine Druckerfassungseinheit, die konfiguriert ist, den Kraftstoffdruck im Durchlass für Hochdruckkraftstoff zu erfassen; eine Ansteuerungssteuereinheit, die konfiguriert ist, das Öffnen und Schließen des Druckanpassungsventils basierend auf einer Ausgabe eines Ansteuerungsbefehlssignals zum Kraftstoffeinspritzventil zu steuern; eine Erlangungseinheit, die konfiguriert ist, nach einer Ausgabe des Ansteuerungsbefehlssignals einen Wendepunkt des Kraftstoffdrucks, der durch die Druckerfassungseinheit erfasst wird, und eine Steigung des Kraftstoffdrucks, die nach dem Wendepunkt auftritt, zu erlangen; und eine Verzögerungszeitberechnungseinheit, die konfiguriert ist, eine Antwortverzögerungszeit des Druckanpassungsventils hinsichtlich des Ansteuerungsbefehlssignals für sowohl das erste An-Aus-Ventil, als auch das zweite An-Aus-Ventil basierend auf dem Wendepunkt und der Steigung, die durch die Erlangungseinheit erlangt werden, zu berechnen.
Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 1, wobei die Verzögerungszeitberechnungseinheit konfiguriert ist, die Antwortverzögerungszeit des Druckanpassungsventils hinsichtlich des Ansteuerbefehlssignals für sowohl das erste An-Aus-Ventil, als auch das zweite An-Aus-Ventil zu berechnen und basierend auf der Steigung zu spezifizieren, ob das Auftreten des Wendepunkts durch eine Antwortverzögerung des ersten An-Aus-Ventils oder durch eine Antwortverzögerung des zweiten An-Aus-Ventils verursacht wird.
Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 2, ferner aufweisend: eine Speichereinheit, die konfiguriert ist, einen Zusammenhang zwischen der Steigung und einem An-Aus-Zustand von sowohl dem ersten An-Aus-Ventil, als auch dem zweiten An-Aus-Ventil zu speichern, wobei die Verzögerungszeitberechnungseinheit konfiguriert ist, basierend auf dem Zusammenhang, der in der Speichereinheit gespeichert ist, und der Steigung, die zum momentanen Zeitpunkt durch die Erlangungseinheit erlangt wird, zu spezifizieren, ob das Auftreten des Wendepunkts durch die Antwortverzögerung des ersten An-Aus-Ventils oder die Antwortverzögerung des zweiten An-Aus-Ventils verursacht wird.
Kraftstoffeinspritzsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend: eine Steuereinheit zur Druckreduzierung, die konfiguriert ist, das zweite An-Aus-Ventil zu öffnen, während das erste An-Aus-Ventil geschlossen ist, um den Kraftstoff von der Steuerkammer abzuführen, um den Kraftstoffdruck im Inneren des Sammelbehälters zu reduzieren, ohne dabei Kraftstoff über das Einspritzloch einzuspritzen.
Kraftstoffeinspritzsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend: eine Einspritzkorrektureinheit, die konfiguriert ist, das Ansteuerungsbefehlssignal für sowohl das erste An-Aus-Ventil, als auch das zweite An-Aus-Ventil unter Verwendung der Antwortverzögerungszeit, die durch die Verzögerungszeitberechnungseinheit berechnet wird, zu korrigieren.