DE112019006037T5

DE112019006037T5 - Kraftstoffeinspritzsystem

Info

Publication number: DE112019006037T5
Application number: DE112019006037.6T
Authority: DE
Inventors: Mao HOSODA
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-12-04
Filing date: 2019-12-03
Publication date: 2021-09-30
Also published as: WO2020116426A1; JP2020090915A; JP7070378B2

Abstract

Ein Kraftstoffeinspritzsystem beinhaltet: einen Akkumulator (11), der dazu konfiguriert ist, Kraftstoff in einem Hochdruckzustand anzusammeln; und eine Mehrzahl von Injektoren (20), die jeweils an einer Mehrzahl von Zylindern einer Maschine mit interner Verbrennung installiert sind und dazu konfiguriert sind, Hochdruckkraftstoff einzuspritzen, der in dem Akkumulator angesammelt ist. Jeder Injektor beinhaltet eine Steuerkammer (36, 46), ein Nadelventil (31) und ein Drucksteuerventil (52). Das Kraftstoffeinspritzsystem beinhaltet eine Druckminderungs-Steuereinheit, die dazu konfiguriert ist, in einem Fall, bei welchem eine Druckminderungsanforderung zur Druckminderung des Kraftstoffs des Akkumulators erzeugt wird, eine Druckminderungs-Steuerung auszuführen, welche den Druck des Kraftstoffs des Akkumulators mindert, indem ein Drucksteuerventil von einem oder mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren aus der Mehrzahl von Injektoren durch Erregung des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren geöffnet wird, ohne dass der Kraftstoff ausgehend von dem Einspritzloch des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren eingespritzt wird. Die Druckminderungs-Steuereinheit ist dazu konfiguriert, eine Erregungszeitdauer des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren zum Ausführen der Druckminderungs-Steuerung auf Grundlage der Anzahl des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren zu steuern, welche durch die Druckminderungs-Neben-Anzahl-Einstelleinheit eingestellt ist.

Description

Querverweis auf ähnliche Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2018-227 254 , eingereicht am 4. Dezember 2018, welche hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen wird.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem.
Stand der Technik
Es ist ein Kraftstoffeinspritzsystem bekannt, bei welchem eine Common-Rail als ein Akkumulator zum Ansammeln von Hochdruckkraftstoff in der Mitte bzw. inmitten eines Kraftstoffpfads platziert ist, der einen Kraftstofftank und Injektoren verbindet, und der Hochdruckkraftstoff, der in der Common-Rail gespeichert ist, ausgehend von den Injektoren eingespritzt wird (siehe zum Beispiel die Patentliteratur 1). Bei dem Kraftstoffeinspritzsystem der Patentliteratur 1 ist ein Druckreduzierungsventil in der Common-Rail installiert, und das Druckreduzierungsventil wird während der Zeit geöffnet, zu welcher die Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Maschine mit interner Verbrennung entschleunigt wird, um den Kraftstoffdruck der Common-Rail rasch auf einen Solldruck zu reduzieren. Außerdem wird bei dem Kraftstoffeinspritzsystem der Patentliteratur 1 eine Steuerung ausgeführt, sodass eine Strömungsmengen-Kennlinie des Druckreduzierungsventils gelernt wird, indem der Betrag eines Kraftstoffdruckabfalls in der Common-Rail relativ zu der Erregungszeitdauer des Druckreduzierungsventils sensiert wird, und die Erregungszeitdauer des Druckreduzierungsventils wird unter Verwendung eines Ergebnisses des Lernens korrigiert.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 2008-128 163 A
Kurzfassung der Erfindung
Bei einer Maschine mit interner Verbrennung mit mehreren Zylindern kann die Anzahl der Injektoren, die als die Druckreduzierungsventile verwendet werden, abhängig von einem Betriebszustand der Maschine mit interner Verbrennung beschränkt werden, wenn Injektoren als Druckreduzierungsventile verwendet werden, um einen Kraftstoffdruck einer Common-Rail zu reduzieren. In einer derartigen Situation kann der Druck der Common-Rail nicht rasch reduziert werden, falls der Kraftstoffdruck der Common-Rail durch die gleiche Steuerung reduziert wird wie in dem Fall, bei welchem die Anzahl der Injektoren, die als die Druckreduzierungsventile verwendet werden, nicht beschränkt ist, und es besteht ein Problem, dass sich die Genauigkeit der Drucksteuerung des Kraftstoffs in der Common-Rail verschlechtern wird.
Die vorliegende Offenbarung wurde unter Berücksichtigung der vorstehenden Probleme getätigt und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Kraftstoffeinspritzsystem vorzusehen, das eine Genauigkeit einer Drucksteuerung eines Kraftstoffs in einem Akkumulator verbessern kann.
Um die vorstehende Aufgabe zu erzielen, werden die folgenden Maßnahmen übernommen.
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem, das Folgendes beinhaltet: einen Akkumulator, der dazu konfiguriert ist, Kraftstoff in einem Hochdruckzustand anzusammeln; und eine Mehrzahl von Injektoren, die jeweils an einer Mehrzahl von Zylindern einer Maschine mit interner Verbrennung installiert sind und dazu konfiguriert sind, Hochdruckkraftstoff einzuspritzen, der in dem Akkumulator angesammelt wird. Gemäß der Offenbarung von Anspruch 1 beinhaltet jeder der Mehrzahl von Injektoren:

eine Steuerkammer, die dazu konfiguriert ist, den Hochdruckkraftstoff ausgehend von dem Akkumulator durch einen Hochdruckkraftstoffdurchlass aufzunehmen;
ein Nadelventil, das dazu konfiguriert ist, sich als Reaktion auf eine Veränderung hinsichtlich eines Drucks des Kraftstoffs in der Steuerkammer in einer axialen Richtung hin und her zu bewegen und dabei den Kraftstoff ausgehend von einem Einspritzloch einzuspritzen; und
ein Drucksteuerventil, das dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf eine Erregung des Drucksteuerventils geöffnet zu werden und dadurch den Druck des Kraftstoffs in der Steuerkammer anzupassen;
das Kraftstoffeinspritzsystem ferner Folgendes aufweist:
- eine Druckminderungs-Steuereinheit, die dazu konfiguriert ist, in einem Fall, bei welchem eine Druckminderungsanforderung zur Druckminderung des Kraftstoffs des Akkumulators erzeugt wird, eine Druckminderungs-Steuerung auszuführen, welche den Druck des Kraftstoffs des Akkumulators mindert, indem das Drucksteuerventil von einem oder mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren aus der Mehrzahl von Injektoren durch Erregung des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren geöffnet wird, ohne dass der Kraftstoff ausgehend von dem Einspritzloch des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren eingespritzt wird; und
- eine Druckminderungs-Neben-Anzahl-Einstelleinheit, die dazu konfiguriert ist, eine Anzahl des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren einzustellen, welchen als Reaktion auf die Erzeugung der Druckminderungsanforderung eine Ausführung der Druckminderungs-Steuerung befohlen wird, wobei:
  - die Druckminderungs-Steuereinheit dazu konfiguriert ist, eine Erregungszeitdauer des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren zum Ausführen der Druckminderungs-Steuerung auf Grundlage der Anzahl des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren zu steuern, welche durch die Druckminderungs-Neben-Anzahl-Einstelleinheit eingestellt ist.

Gemäß der vorstehenden Konfiguration wird die Erregungszeitdauer des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren gemäß der Anzahl des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren gesteuert. In der Situation, in welcher die Anzahl von Injektoren, die verwendet werden, um den Druck des Akkumulators zu mindern, beschränkt ist, falls jeder Neben-Injektor durch die gleiche Erregungszeitdauer gesteuert wird wie in dem Fall, bei welchem diese Beschränkung nicht besteht, kann die Strömungsmenge des Kraftstoffs, der ausgehend von dem Akkumulator abgeführt wird, möglicherweise zu klein werden. In einem derartigen Fall besteht ein Problem, dass der Druck des Kraftstoffs in dem Akkumulator nicht rasch genug gemindert werden kann. In dieser Hinsicht wird bei der vorstehenden Konfiguration die Erregungszeitdauer des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren gemäß der Anzahl des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren variabel gesteuert. Daher kann selbst in dem Fall, bei welchem die Anzahl des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren beschränkt ist, die geeignete Erregungszeitdauer gemäß der Anzahl des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren eingestellt werden. Im Ergebnis kann der Druck des Kraftstoffs bzw. Kraftstoffdrucks in dem Akkumulator rasch auf den Solldruck gemindert werden, und somit kann die Genauigkeit der Drucksteuerung des Kraftstoffs in dem Akkumulator verbessert werden.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird gemeinsam mit zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen dieser am besten aus der folgenden Beschreibung mit Blick auf die beiliegenden Zeichnungen verstanden werden. Es zeigt/es zeigen:

1 ein Diagramm, welches eine schematische Struktur eines Kraftstoffeinspritzsystems zeigt;
2 ein Diagramm, welches beispielhafte Einspritzratenmuster eines Injektors zeigt;
3 ein Diagramm, welches den Injektor zu einer Ventilschließzeit zeigt;
4 ein Diagramm, das einen Betrieb des Injektors in einem Ventilöffnungsmodus mit hoher Geschwindigkeit veranschaulicht;
5 ein Diagramm, das einen Betrieb des Injektors zu einer Zeit veranschaulicht, zu welcher von dem Ventilöffnungsmodus mit hoher Geschwindigkeit zu einem Ventilschließmodus mit hoher Geschwindigkeit geschaltet wird;
6 ein Diagramm, das einen Betrieb des Injektors in dem Ventilschließmodus mit hoher Geschwindigkeit veranschaulicht;
7 ein Diagramm, das einen Betrieb des Injektors in einem Ventilöffnungsmodus mit niedriger Geschwindigkeit veranschaulicht;
8 ein Diagramm, das einen Betrieb des Injektors zu einer Zeit veranschaulicht, zu welcher von dem Ventilöffnungsmodus mit niedriger Geschwindigkeit zu dem Ventilschließmodus mit niedriger Geschwindigkeit geschaltet wird;
9 ein Diagramm, das einen Betrieb des Injektors in dem Ventilschließmodus mit niedriger Geschwindigkeit veranschaulicht;
10 ein Diagramm, das einen Druckreduzierungsbetrieb durch ein zweites An-Aus-Ventil zeigt;
11 ein Zeitdiagramm, welches eine Druckminderungs-Steuerung des Injektors anzeigt;
12 ein Zeitdiagramm, welches eine Antriebssteuerung des Injektors in einem Fall anzeigt, bei welchem eine Druckminderungsanforderung eines Rail-Drucks erzeugt wird;
13 ein Diagramm zum Beschreiben einer Korrektur einer Erregungszeitdauer zu der Zeit, zu welcher ein Druckminderungsbetrieb ausgeführt wird;
14 ein Flussdiagramm, das ein Betriebsverfahren der Druckminderungs-Steuerung des Injektors anzeigt;
15 ein Diagramm, das eine Speicherabbildung zum Einstellen einer Druckminderungs-Neben-Anzahl anzeigt;
16 ein Diagramm, das eine Druckminderungs-Strömungsmengen-Kennlinien-Speicherabbildung anzeigt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend werden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Bei jeder der folgenden Ausführungsformen werden Teile, welche dieselben oder einander gleich sind, in den Zeichnungen durch dieselben Bezugszeichen angegeben, und deren Beschreibung wird für die Teile mit denselben Bezugszeichen übernommen.
Die vorliegende Ausführungsform wird in einem Kraftstoffeinspritzsystem umgesetzt, das auf eine fahrzeugeigene Mehrzylinder-Dieselmaschine angewendet wird, welche eine Maschine mit interner Verbrennung ist. Bei diesem Kraftstoffeinspritzsystem wird die Kraftstoffeinspritzung der Maschine hauptsächlich durch eine elektronische Steuereinheit gesteuert (die nachfolgend als ECU bezeichnet wird). Wie in 1 gezeigt wird, beinhaltet das Kraftstoffeinspritzsystem 10 eine Common-Rail 11, eine Mehrzahl von Injektoren 20 und die ECU 90.
In 1 ist die Common-Rail 11 mit einer stromabwärtigen Seite einer (nicht näher dargestellten) Hochdruckpumpe verbunden und wird mit dem Kraftstoff (der nachfolgend als Hochdruckkraftstoff bezeichnet wird) zugeführt, der durch die Hochdruckpumpe beaufschlagt wird. Der Hochdruckkraftstoff, welcher ausgehend von der Hochdruckpumpe gepumpt wird, wird in dem Hochdruckzustand in dem Inneren der Common-Rail 11 gehalten. Die Common-Rail 11 weist kein Druckreduzierungsventil auf, welches einen Kraftstoffdruck (der nachfolgend als ein Rail-Druck bezeichnet wird) in der Common-Rail 11 reduziert.
Die Injektoren 20 sind durch Hochdruckrohre 12 mit der Common-Rail 11 verbunden. Jeder der Injektoren 20 ist von einem Typ mit Direkteinspritzung, der den Kraftstoff direkt in eine entsprechende Brennkammer der Maschine 70 einspritzt, und die Injektoren 20 sind jeweils an einer Mehrzahl von Zylindern (bei der vorliegenden Ausführungsform vier Zylindern) installiert. 1 zeigt lediglich den Injektor 20 von einem der Zylinder, und die Abbildung des Injektors 20 wird bei dem Rest der Zylinder weggelassen.
Die ECU 90 ist ein Mikrocomputer, der eine CPU, einen ROM, einen RAM, eine Ansteuer- bzw. Antriebsschaltung, eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle und dergleichen beinhaltet. Die ECU 90 empfängt Messsignale von verschiedenen Sensoren, wie beispielsweise einem Kurbelwinkelsensor zum Sensieren einer Drehgeschwindigkeit der Maschine 70 und einem Gaspedalsensor zum Sensieren eines Betätigungsbetrags eines Gaspedals. Die ECU 90 bestimmt die optimale Kraftstoffeinspritzmenge und den optimalen Einspritzzeitpunkt auf Grundlage von Maschinenbetriebs-Informationen wie beispielsweise der Maschinen-Drehgeschwindigkeit und dem Betätigungsbetrag des Gaspedals, und anschließend gibt die ECU 90 auf Grundlage der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge und des optimalen Einspritzzeitpunkts einen Erregungsimpuls (ein Einspritzsignal) an jeden Injektor 20 aus. Daher wird die Kraftstoffeinspritzung des Injektors 20 bei jedem Zylinder gesteuert.
Als nächstes wird die Struktur des Injektors 20 detailliert beschrieben werden. Der Injektor 20 beinhaltet erste bis vierte Hauptkörper 21-24, und die ersten bis vierten Hauptkörper 21-24 sind miteinander integriert, um einen Einspritzventil-Hauptkörper auszubilden. Die ersten bis vierten Hauptkörper 21-24 sind in dieser Reihenfolge in einer axialen Richtung des Injektors 20 arrangiert. Der Injektor 20 spritzt den Kraftstoff ein, welcher dem ersten Hauptkörper 21 ausgehend von der Common-Rail 11 durch eine Mehrzahl von Einspritzlöchern 34 zugeführt wird, die an dem vierten Hauptkörper 24 ausgebildet sind. In der folgenden Beschreibung wird die axiale Richtung des Injektors 20 als eine Richtung von oben nach unten bezeichnet werden. Außerdem wird eine Richtung hin zu dem ersten Hauptkörper 21 in dem Injektor 20 als eine Aufwärtsrichtung bezeichnet werden, und eine Richtung hin zu dem vierten Hauptkörper 24 in dem Injektor 20 wird als eine Abwärtsrichtung bezeichnet werden.
Ein erster Hochdruckdurchlass 13 und eine Niederdruckkammer 57 sind an dem ersten Hauptkörper 21 ausgebildet. Der erste Hochdruckdurchlass 13 erstreckt sich entlang des ersten Hauptkörpers 21, des zweiten Hauptkörpers 22 und des dritten Hauptkörpers 23 und dringt durch die ersten bis dritten Hauptkörper 21-23. Ein Endabschnitt des ersten Hochdruckdurchlasses 13, welcher gegenüber dem zweiten Hauptkörper 22 angeordnet ist, steht mit dem entsprechenden Hochdruckrohr 12 in Verbindung. Daher wird dem ersten Hochdruckdurchlass 13 durch das Hochdruckrohr 12 der Hochdruckkraftstoff der Common-Rail 11 zugeführt. Ein Kraftstoffdrucksensor (Kraftstoffdruck-Sensiervorrichtung) 73, welcher einen Druck des Kraftstoffs in dem ersten Hochdruckdurchlass 13 sensiert, ist an dem ersten Hochdruckdurchlass 13 installiert. Ein Messsignal des Kraftstoffdrucksensors 73 wird in die ECU 90 eingegeben.
Die Niederdruckkammer 57 ist an einer Grenze zwischen dem ersten Hauptkörper 21 und dem zweiten Hauptkörper 22 in dem ersten Hauptkörper 21 ausgebildet, indem eine Oberfläche des ersten Hauptkörpers 21, welche dem zweiten Hauptkörper 22 gegenüberliegt, in der Aufwärtsrichtung ausgespart wird. Der Hochdruckkraftstoff des ersten Hochdruckdurchlasses 13 wird durch den zweiten Hauptkörper 22, den dritten Hauptkörper 23 und den vierten Hauptkörper 24 geleitet, und der Kraftstoff, dessen Druck durch diese Leitung reduziert wird, wird in der Niederdruckkammer 57 aufgenommen. Die Niederdruckkammer 57 ist durch einen Niederdruckdurchlass 58 mit einem Rückführrohr 65 verbunden und ist ferner mit dem Kraftstofftank 61 verbunden. Daher wird ein Anteil des Hochdruckkraftstoffs, welcher dem Inj ektor 20 zugeführt wird, durch das Rückführrohr 65 ausgehend von der Niederdruckkammer 57 zu dem Kraftstofftank 61 zurückgeführt. Eine Mehrzahl von An-/Aus-Ventilen 50, welche einen Einspritzzustand des Kraftstoffs steuern, der ausgehend von dem Injektor 20 eingespritzt wird, ist in der Niederdruckkammer 57 installiert. Die An-/Aus-Ventile 50 sind Solenoidventile, und ein Öffnen und Schließen jedes der An-/Aus-Ventile 50 wird durch die ECU 90 gesteuert.
Ein zweiter Hochdruckdurchlass 14, eine Zwischenkammer 26, ein erster Durchlass 25 und ein zweiter Durchlass 27 sind in dem zweiten Hauptkörper 22 ausgebildet. Der zweite Hochdruckdurchlass 14 ist ein Abzweigdurchlass, der von dem ersten Hochdruckdurchlass 13 abzweigt, und ist ein Kraftstoffdurchlass, durch welchen ausgehend von der Common-Rail 11 der Hochdruckkraftstoff zugeführt wird. Eine Druckbelastungs-Einschränkungsmündung 14a ist in dem zweiten Hochdruckdurchlass 14 ausgebildet. Die Druckbelastungs-Einschränkungsmündung 14a beschränkt die Strömungsmenge des Kraftstoffs, die in dem zweiten Hochdruckdurchlass 14 geleitet wird. Bei dem zweiten Hochdruckdurchlass 14 ist eine ringförmige Kammer 14b an einem Endabschnitt des zweiten Hochdruckdurchlasses 14 ausgebildet, welcher gegenüber dem ersten Hochdruckdurchlass 13 angeordnet ist. Die ringförmige Kammer 14b ist ein Kraftstoffdurchlassabschnitt, der in einer ringförmigen Form geformt ist und an einer Grenze zwischen dem zweiten Hauptkörper 22 und dem dritten Hauptkörper 23 in dem zweiten Hauptkörper 22 ausgebildet ist. Der Hochdruckkraftstoff wird durch den zweiten Hochdruckdurchlass 14 ausgehend von dem ersten Hochdruckdurchlass 13 in die ringförmige Kammer 14b eingeführt.
Die Zwischenkammer 26 ist eine Kammer, die in einer zylindrischen Form geformt ist und an der Grenze zwischen dem zweiten Hauptkörper 22 und dem dritten Hauptkörper 23 ausgebildet ist. Der erste Durchlass 25 erstreckt sich in der axialen Richtung (der Richtung von oben nach unten) des Injektors 20 an der Innenseite des zweiten Hauptkörpers 22 und dringt durch den zweiten Hauptkörper 22. Ein Endabschnitt des ersten Durchlasses 25 steht mit der Niederdruckkammer 57 in Verbindung, und der andere Endabschnitt des ersten Durchlasses 25 steht mit der Zwischenkammer 26 in Verbindung. Daher steht die Zwischenkammer 26 durch den ersten Durchlass 25 mit der Niederdruckkammer 57 in Verbindung.
Der zweite Durchlass 27 ist an der Innenseite des zweiten Hauptkörpers 22 ausgebildet und erstreckt sich in der gleichen Richtung (Richtung von oben nach unten) wie der erste Durchlass 25. Der zweite Durchlass 27 erstreckt sich derart durch den zweiten Hauptkörper 22, dass ein Endabschnitt des zweiten Durchlasses 27 mit der Niederdruckkammer 57 in Verbindung steht, und der andere Endabschnitt des zweiten Durchlasses 27 mit der ersten Steuerkammer 46 des dritten Hauptkörpers 23 in Verbindung steht. Eine Druckentlastungs-Einschränkungsmündung 27a ist in dem zweiten Durchlass 27 an einer Stelle ausgebildet, die benachbart zu dem ersten Hauptkörper 21 angeordnet ist. Die Druckentlastungs-Einschränkungsmündung 27a beschränkt die Strömungsmenge des Kraftstoffs, die in dem zweiten Durchlass 27 geleitet wird. Der zweite Durchlass 27 dient als ein zweiter Kraftstoffdurchlass, und die Druckentlastungs-Einschränkungsmündung 27a dient als eine zweite Einschränkungsmündung.
Die erste Steuerkammer 46 und ein Verbindungsdurchlass 47 sind in dem dritten Hauptkörper 23 ausgebildet. Die erste Steuerkammer 46 ist eine Kammer, die in dem Einspritzventil-Hauptkörper ausgebildet wird, indem diese ausgehend von einer Oberfläche des dritten Hauptkörpers 23, welche dem zweiten Hauptkörper 22 gegenüberliegt, in der Abwärtsrichtung ausgespart wird. Die erste Steuerkammer 46 steht mit der ringförmigen Kammer 14b in Verbindung. Der Hochdruckkraftstoff wird der ersten Steuerkammer 46 ausgehend von dem ersten Hochdruckdurchlass 13 durch den zweiten Hochdruckdurchlass 14 zugeführt.
Ein Nachlaufventil 41, welches in der axialen Richtung (der Richtung von oben nach unten) des Injektors 20 verschoben werden kann, ist in der ersten Steuerkammer 46 installiert. Das Nachlaufventil 41 ist in einer zylindrischen Form geformt und weist einen dritten Durchlass 42 auf, der sich an einem Mittelpunkt des Nachlaufventils 41 befindet und sich in der axialen Richtung durch das Nachlaufventil 41 erstreckt. Eine Öffnung des dritten Durchlasses 42, welche sich auf der Seite des zweiten Hauptkörpers 22 befindet, ist zu der Zwischenkammer 26 geöffnet, und eine andere Öffnung des dritten Durchlasses 42, welche sich auf der Seite des vierten Hauptkörpers 24 befindet, ist zu der Innenseite der ersten Steuerkammer 46 geöffnet. Eine Druckentlastungs-Einschränkungsmündung 42a ist in dem dritten Durchlass 42 ausgebildet. Die Druckentlastungs-Einschränkungsmündung 42a beschränkt die Strömungsmenge des Kraftstoffs, die in dem dritten Durchlass 42 geleitet wird. Die Strömungsmenge des Kraftstoffs an dem Auslass der Druckentlastungs-Einschränkungsmündung 27a des zweiten Durchlasses 27 ist derart eingestellt, dass diese kleiner ist als die Strömungsmenge des Kraftstoffs an dem Auslass der Druckentlastungs-Einschränkungsmündung 42a. Der erste Durchlass 25 und der dritte Durchlass 42 bilden einen ersten Kraftstoffdurchlass aus. Die Druckentlastungs-Einschränkungsmündung 42a dient als eine erste Einschränkungsmündung.
Eine Feder 45, welche das Nachlaufventil 41 in der Richtung (Aufwärtsrichtung) hin zu dem zweiten Hauptkörper 22 vorspannt, ist an dem Nachlaufventil 41 installiert. Das Nachlaufventil 41 wird durch die aufwärts wirkende Kraft, die durch den Kraftstoffdruck in der ersten Steuerkammer 46 und die Vorspannkraft der Feder 45 ausgeübt wird, derart vorgespannt, dass dieses die untere Oberfläche des zweiten Hauptkörpers 22 kontaktiert. In diesem Kontaktzustand unterbricht das Nachlaufventil 41 die Verbindung zwischen der ringförmigen Kammer 14b und der ersten Steuerkammer 46, und die Zwischenkammer 26 steht durch den dritten Durchlass 42 mit der ersten Steuerkammer 46 in Verbindung. In diesem Zustand kann der Kraftstoff in der ersten Steuerkammer 46 durch den dritten Durchlass 42, die Zwischenkammer 26 und den ersten Durchlass 25 in die Niederdruckkammer 57 strömen.
In dem Zustand, in welchem das Nachlaufventil 41 die untere Oberfläche des zweiten Hauptkörpers 22 kontaktiert, wenn eine Summe der aufwärts wirkenden Kraft, die durch den Kraftstoffdruck in der ersten Steuerkammer 46 ausgeübt wird, sowie der Vorspannkraft der Feder 45 aufgrund einer Reduzierung hinsichtlich des Kraftstoffdrucks in der ersten Steuerkammer 46 kleiner wird als die abwärts wirkende Kraft, die durch den Kraftstoffdruck in der ringförmigen Kammer 14b und den Kraftstoffdruck in der Zwischenkammer 26 ausgeübt wird, wird das Nachlaufventil 41 in einer Richtung verschoben, die von der unteren Oberfläche des zweiten Hauptkörpers 22 weg verläuft. Daher steht die Zwischenkammer 26 mit der ersten Steuerkammer 46 in Verbindung, ohne dass diese durch den dritten Durchlass 42 verläuft, und die ringförmige Kammer 14b steht mit der ersten Steuerkammer 46 in Verbindung.
Der zweite Durchlass 27 setzt die Niederdruckkammer 57 direkt mit der ersten Steuerkammer 46 in Verbindung. Genauer gesagt steht die erste Steuerkammer 46 ungeachtet der Position (Hubzustand) des Nachlaufventils 41 durch den zweiten Durchlass 27 mit der Niederdruckkammer 57 in Verbindung. Außerdem ist der Verbindungsdurchlass 47, welcher sich ausgehend von der ersten Steuerkammer 46 zu dem vierten Hauptkörper 24 erstreckt, in dem dritten Hauptkörper 23 ausgebildet. Eine Einschränkungsmündung 47a ist in dem Verbindungsdurchlass 47 ausgebildet und beschränkt die Strömungsmenge des Kraftstoffs, die in dem Verbindungsdurchlass 47 geleitet wird.
Der vierte Hauptkörper 24 weist einen Zylinder 35, ein Nadelventil 31, eine Hochdruckkammer 33 und eine zweite Steuerkammer 36 auf. Ein distaler Endabschnitt des vierten Hauptkörpers 24 weist die Einspritzlöcher 34 zum Einspritzen des Kraftstoffs zu der Außenseite auf. Das Nadelventil 31 wird auf eine Weise an einer Innenseite des Zylinders 35 aufgenommen, die eine Hin- und Herbewegung des Nadelventils 31 in der Richtung von oben nach unten ermöglicht. Eine Feder 32, welche das Nadelventil 31 abwärts drängt bzw. vorspannt, ist an einer oberen Oberfläche des Nadelventils 31 installiert.
Die Hochdruckkammer 33 befindet sich inmitten eines Durchlasses, der den ersten Hochdruckdurchlass 13 und die Einspritzlöcher 34 in Verbindung setzt. Ein distaler Endabschnitt des Nadelventils 31 ist an der Innenseite der Hochdruckkammer 33 platziert. Die zweite Steuerkammer 36 befindet sich an einer Seite (oberen Seite des Nadelventils 31), welche gegenüber den Einspritzlöchern 34 angeordnet ist, in dem Inneren des Zylinders 35. Die zweite Steuerkammer 36 steht durch den Verbindungsdurchlass 47 mit der ersten Steuerkammer 46 in Verbindung. Daher wird der zweiten Steuerkammer 36 ausgehend von dem ersten Hochdruckdurchlass 13 durch die erste Steuerkammer 46 und den Verbindungsdurchlass 47 der Hochdruckkraftstoff zugeführt. Der Kraftstoffdruck an der Innenseite der zweiten Steuerkammer 36 und die Vorspannkraft der Feder 32, die an dem Nadelventil 31 installiert ist, werden auf das Nadelventil 31 ausgeübt, sodass das Nadelventil 31 in einer Schließrichtung (Abwärtsrichtung) zum Schließen der Einspritzlöcher 34 verschoben wird, und dadurch ist der Injektor 20 in einem Ventilschließzustand platziert.
Außerdem wird das Nadelventil 31 in einer Öffnungsrichtung (Aufwärtsrichtung) zum Öffnen der Einspritzlöcher 34 verschoben, wenn der Kraftstoffdruck an der Innenseite der Hochdruckkammer 33 größer wird als eine Summe des Kraftstoffdrucks an der Innenseite der zweiten Steuerkammer 36 und der Vorspannkraft der Feder 32, und dadurch ist der Injektor 20 in einem Ventilöffnungszustand platziert. Wenn der Injektor 20 in dem Ventilöffnungszustand platziert ist, wird der Hochdruckkraftstoff der Hochdruckkammer 33 ausgehend von den Einspritzlöchern 34 eingespritzt.
Als nächstes wird die Struktur der An-/Aus-Ventile 50 beschrieben werden. An der Innenseite bzw. dem Inneren der Niederdruckkammer 57 sind die An-/Aus-Ventile 50 jeweils an den Kraftstoffdurchlässen installiert, welche die erste Steuerkammer 46 und die Niederdruckkammer 57 verbinden. Die ECU 90 steuert den Betrieb der An-/Aus-Ventile 50 derart, dass jedes der An-/Aus-Ventile 50 die Strömung des Kraftstoffs ausgehend von der ersten Steuerkammer 46 zu der Niederdruckkammer 57 ermöglicht und unterbricht, und dadurch den Kraftstoffdruck der ersten Steuerkammer 46 anpasst.
Die An-/Aus-Ventile 50 beinhalten ein erstes An-/Aus-Ventil 51 und ein zweites An-/Aus-Ventil 52. Das erste An-/Aus-Ventil 51 ist an dem ersten Durchlass 25 installiert. Der Öffnungs-/Schließzustand des ersten An-/Aus-Ventils 51 wird so gesteuert, dass das erste An-/Aus-Ventil 51 die Verbindung zwischen der Niederdruckkammer 57 und dem ersten Durchlass 25 ermöglicht und unterbricht. Das zweite An-/Aus-Ventil 52 ist an dem zweiten Durchlass 27 installiert. Der Öffnungs-/Schließzustand des zweiten An-/Aus-Ventils 52 wird so gesteuert, dass das zweite An-/Aus-Ventil 52 die Verbindung zwischen der Niederdruckkammer 57 und dem zweiten Durchlass 27 ermöglicht und unterbricht. Die ECU 90 erregt unabhängig ein erstes Solenoid 53 und ein zweites Solenoid 54, sodass die ECU 90 den Öffnungs-/Schließzustand des ersten An-/Aus-Ventils 51 und den Öffnungs-/Schließzustand des zweiten An-/Aus-Ventils 52 unabhängig steuert.
Genauer gesagt wird das erste An-/Aus-Ventil 51 durch eine Vorspannkraft einer ersten Feder 55 vorgespannt und kontaktiert den zweiten Hauptkörper 22, wenn das erste Solenoid 53 nicht erregt wird. In diesem Kontaktzustand ist das erste An-/Aus-Ventil 51 in einem Zustand (Ventilschließzustand) platziert, in welchem das erste An-/Aus-Ventil 51 die Verbindung zwischen der Niederdruckkammer 57 und dem ersten Durchlass 25 unterbricht. Außerdem wird das erste An-/Aus-Ventil 51 in dem Ventilschließzustand des ersten An-/Aus-Ventils 51, wenn das erste Solenoid 53 erregt wird, entgegen der Vorspannkraft der ersten Feder 55 in der Aufwärtsrichtung bewegt, und ist dadurch von dem zweiten Hauptkörper 22 beabstandet. In diesem Zustand ist das erste An-/Aus-Ventil 51 in einem Zustand (Ventilöffnungszustand) platziert, in welchem das erste An-/Aus-Ventil 51 die Verbindung zwischen der Niederdruckkammer 57 und dem ersten Durchlass 25 ermöglicht, sodass die Strömung des Kraftstoffs ausgehend von dem ersten Durchlass 25 zu der Niederdruckkammer 57 ermöglicht wird.
Außerdem wird das zweite An-/Aus-Ventil 52 durch eine Vorspannkraft einer zweiten Feder 56 vorgespannt und kontaktiert den zweiten Hauptkörper 22, wenn das zweite Solenoid 54 nicht erregt wird. In diesem Kontaktzustand ist das zweite An-/Aus-Ventil 52 in einem Zustand (Ventilschließzustand) platziert, in welchem das zweite An-/Aus-Ventil 52 die Verbindung zwischen der Niederdruckkammer 57 und dem zweiten Durchlass 27 unterbricht. Außerdem wird das zweite An-/Aus-Ventil 52 in dem Ventilschließzustand des zweiten An-/Aus-Ventils 52, wenn das zweite Solenoid 54 erregt wird, entgegen der Vorspannkraft der zweiten Feder 56 in der Aufwärtsrichtung bewegt, und ist dadurch von dem zweiten Hauptkörper 22 beabstandet. In diesem Zustand ist das zweite An-/Aus-Ventil 52 in einem Zustand (Ventilöffnungszustand) platziert, in welchem das zweite An-/Aus-Ventil 52 die Verbindung zwischen der Niederdruckkammer 57 und dem zweiten Durchlass 27 ermöglicht, sodass die Strömung des Kraftstoffs ausgehend von dem zweiten Durchlass 27 zu der Niederdruckkammer 57 ermöglicht wird.
Während der Kraftstoffeinspritzsteuerung treibt die ECU 90 das erste An-/Aus-Ventil 51 zwischen der Ventilöffnungsposition und der Ventilschließposition an, sodass das Nadelventil 31 zwischen der Ventilöffnungsposition und der Ventilschließposition bewegt wird. Daher wird der Betrieb des Injektors 20 zwischen einem Einspritzbetrieb, bei welchem der Kraftstoff ausgehend von den Einspritzlöchern 34 eingespritzt wird, und einem Einspritzstoppbetrieb, bei welchem die Einspritzung des Kraftstoffs ausgehend von den Einspritzlöchern 34 gestoppt ist, umgeschaltet. Außerdem treibt die ECU 90 neben dem ersten An-/Aus-Ventil 51 auch das zweite An-/Aus-Ventil 52 zwischen der Ventilöffnungsposition und der Ventilschließposition an, sodass eine Bewegungsgeschwindigkeit des Nadelventils 31 zwischen dessen Ventilöffnungsposition und dessen Ventilschließposition gesteuert wird. Genauer gesagt steuert die ECU 90 unabhängig das Öffnen/Schließen des ersten An-/Aus-Ventils 51 und das Öffnen/Schließen des zweiten An-/Aus-Ventils 52, sodass eine Neigung einer Einspritzrate des Kraftstoffs, genauer gesagt eine Anstiegsrate (die auch als eine Anstiegsgeschwindigkeit bezeichnet wird) der Einspritzrate und eine Abfallrate (die auch als eine Abfallgeschwindigkeit bezeichnet wird) der Einspritzrate gesteuert werden.
2 zeigt beispielhafte Einspritzratenmuster des Injektors 20. Bei allen der Einspritzratenmuster ist das erste An-/Aus-Ventil 51 zu der Startzeit der Kraftstoffeinspritzung des Injektors 20 geöffnet, und das erste An-/Aus-Ventil (oder einfach als das erste Ventil bezeichnet) 51 ist zu der Endzeit der Kraftstoffeinspritzung geschlossen. Die Ventilöffnung und die Ventilschließung des zweiten An-/Aus-Ventils (oder einfach als das zweite Ventil bezeichnet) 52 werden gemäß der Anstiegsrate der Einspritzrate und der Abfallrate der Einspritzrate gesteuert.
Genauer gesagt wird in einem Ventilöffnungsmodus mit hoher Geschwindigkeit (ein Einspritzstart(H)-Modus), bei welchem die Anstiegsrate der Einspritzrate zu der Startzeit der Kraftstoffeinspritzung hoch ist, das zweite An-/Aus-Ventil 52 geöffnet (siehe (a) und (c) von 2). In einem Ventilöffnungsmodus mit niedriger Geschwindigkeit (ein Einspritzstart(L)-Modus), bei welchem die Anstiegsrate der Einspritzrate niedrig ist, wird das zweite An-/Aus-Ventil 52 geschlossen (siehe (b) und (d) von 2). Außerdem wird in einem Ventilschließmodus mit hoher Geschwindigkeit (ein Einspritzend(H)-Modus), bei welchem eine Abfallrate der Einspritzrate zu der Endzeit der Kraftstoffeinspritzung hoch ist, das zweite An-/Aus-Ventil 52 geschlossen (siehe (a) und (b) von 2). In einem Ventilschließmodus mit niedriger Geschwindigkeit (ein Einspritzend(L)-Modus), bei welchem eine Abfallrate der Einspritzrate niedrig ist, wird das zweite An-/Aus-Ventil 52 geöffnet (siehe (c) und (d) von 2). Außerdem können die Anstiegsrate der Einspritzrate und die Abfallrate der Einspritzrate inmitten des Betriebs verändert werden. Gemäß dem Injektor 20 ist es möglich, ein Einspritzratenmuster (einen Einspritzend(H→L)-Modus) umzusetzen, bei welchem der Betrieb von dem Ventilschließmodus mit hoher Geschwindigkeit zu dem Ventilschließmodus mit niedriger Geschwindigkeit verändert wird, wie zum Beispiel in (e) von 2 gezeigt wird. Zudem ist es möglich, ein Einspritzratenmuster (einen Einspritzstart(L→H)-Modus) umzusetzen, bei welchem der Betrieb von dem Ventilöffnungsmodus mit niedriger Geschwindigkeit zu dem Ventilöffnungsmodus mit hoher Geschwindigkeit verändert wird, wie zum Beispiel in (f) von 2 gezeigt wird.
Eine Beziehung zwischen den Öffnungs-/Schließzuständen des ersten An-/Aus-Ventils 51 und des zweiten An-/Aus-Ventils 52 sowie dem Betrieb des Injektors 20 wird unter Bezugnahme auf die 3 bis 8 beschrieben werden. Zu der Zeit vor dem Start der Einspritzung werden das erste Solenoid 53 und das zweite Solenoid 54 nicht erregt, sodass das erste An-/Aus-Ventil 51 und das zweite An-/Aus-Ventil 52 beide geschlossen sind, wie in 3 gezeigt wird, und dadurch unterbricht das Nadelventil 31 die Verbindung zwischen der Hochdruckkammer 33 und den Einspritzlöchern 34.
Das Einspritzmuster (siehe (a) von 2) für den Ventilöffnungsmodus mit hoher Geschwindigkeit und den Ventilschließmodus mit hoher Geschwindigkeit wird unter Bezugnahme auf die 3 bis 6 beschrieben werden. In dem Zustand, in welchem das erste An-/Aus-Ventil 51 und das zweite An-/Aus-Ventil 52 beide zu der Zeit vor dem Start der Einspritzung geschlossen sind, wird der Hochdruckkraftstoff ausgehend von dem ersten Hochdruckdurchlass 13 eingeführt, sodass ein Kraftstoffspeicher (die ringförmige Kammer 14b, die Zwischenkammer 26, die erste Steuerkammer 46, die zweite Steuerkammer 36 und die Hochdruckkammer 33) und die Kraftstoffdurchlässe (der erste Durchlass 25, der zweite Durchlass 27, der dritte Durchlass 42 und der Verbindungsdurchlass 47), die in den zweiten bis vierten Hauptkörpern 22-24 ausgebildet sind, in dem Hochdruckzustand gehalten werden, in welchem der Druck des Kraftstoffspeichers und der Kraftstoffdurchlässe gleich dem Kraftstoffdruck in dem ersten Hochdruckdurchlass 13 ist (siehe 3).
In dem Zustand, in welchem das erste An-/Aus-Ventil 51 und das zweite An-/Aus-Ventil 52 beide geschlossen sind, wenn das erste An-/Aus-Ventil 51 und das zweite An-/Aus-Ventil 52 beide geöffnet werden, indem das erste Solenoid 53 und das zweite Solenoid 54 erregt werden, wie in 4 gezeigt wird, steht die erste Steuerkammer 46 durch den ersten Durchlass 25, den dritten Durchlass 42 und den zweiten Durchlass 27 mit der Niederdruckkammer 57 in Verbindung. Daher strömen der Kraftstoff der ersten Steuerkammer 46 und der Kraftstoff der zweiten Steuerkammer 36 durch zwei Pfade, d. h. einen Pfad, der sich durch den ersten Durchlass 25 und den dritten Durchlass 42 erstreckt, und einen Pfad, der sich durch den zweiten Durchlass 27 erstreckt, in die Niederdruckkammer 57. Somit fallen der Kraftstoffdruck der ersten Steuerkammer 46 und der Kraftstoffdruck der zweiten Steuerkammer 36 mit der hohen Rate, und dadurch wird das Nadelventil 31 mit der hohen Geschwindigkeit in der Ventilöffnungsrichtung (Aufwärtsrichtung) verschoben. Im Ergebnis wird der Kraftstoff ausgehend von den Einspritzlöchern 34 eingespritzt. In diesem Fall steigt die Einspritzrate mit der hohen Rate, wie in (a) von 2 gezeigt wird.
Zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Druckentlastungs-Einschränkungsmündung 42a wird ein Differenzdruck bzw. Druckunterschied erzeugt, und dadurch wird eine Summe der aufwärts wirkenden Kraft, die durch den Kraftstoffdruck in der ersten Steuerkammer 46 ausgeübt wird, und der Vorspannkraft der Feder 45 größer als die abwärts wirkende Kraft, die durch den Kraftstoffdruck in der Zwischenkammer 26 und den Kraftstoffdruck in der ringförmigen Kammer 14b ausgeübt wird. Daher wird das Nachlaufventil 41 in dem Zustand, in welchem das erste An-/Aus-Ventil 51 und das zweite An-/Aus-Ventil 52 beide geöffnet sind, in dem Zustand gehalten, in welchem das Nachlaufventil 41 den zweiten Hauptkörper 22 kontaktiert (siehe 4).
Nachdem die Einspritzrate eine maximale Rate erreicht, wenn das erste An-/Aus-Ventil 51 geschlossen ist, strömt der Kraftstoff in der ersten Steuerkammer 46 durch den dritten Durchlass 42 in die Zwischenkammer 26, sodass der Kraftstoffdruck der Zwischenkammer 26 erhöht wird (siehe 5). Außerdem wird die Verbindung zwischen der Niederdruckkammer 57 und der ersten Steuerkammer 46 unterbrochen, indem das zweite An-/Aus-Ventil 52 geschlossen wird. In diesem Fall wird die abwärts wirkende Kraft, welche durch den Kraftstoffdruck in der Zwischenkammer 26 und den Kraftstoffdruck in der ringförmigen Kammer 14b ausgeübt wird, größer als die Summe der aufwärts wirkenden Kraft, die durch den Kraftstoffdruck in der ersten Steuerkammer 46 ausgeübt wird, und der Vorspannkraft der Feder 45. Daher wird das Nachlaufventil 41 in der Abwärtsrichtung bewegt (siehe 6). Wenn das Nachlaufventil 41 in der Abwärtsrichtung bewegt wird, strömt der Hochdruckkraftstoff des ersten Hochdruckdurchlasses 13 in die erste Steuerkammer 46.
Zu dieser Zeit sind das erste An-/Aus-Ventil 51 und das zweite An-/Aus-Ventil 52 beide geschlossen, sodass der Kraftstoffdruck in der ersten Steuerkammer 46 mit der hohen Rate steigt. Der Kraftstoff strömt durch den Verbindungsdurchlass 47 ausgehend von der ersten Steuerkammer 46 in die zweite Steuerkammer 36. Anschließend beginnt das Nadelventil 31 dessen Abwärtsbewegung, um den Ventilschließbetrieb zu initiieren (siehe 6), wenn der Kraftstoffdruck in der zweiten Steuerkammer 36 höher wird als ein vorgegebener Druck. In diesem Fall fällt die Einspritzrate mit der hohen Rate, wie in (a) von 2 gezeigt wird. Danach wird die Kraftstoffeinspritzung des Injektors 20 gestoppt, wenn die Einspritzlöcher 34 durch das Nadelventil 31 geschlossen werden.
Als nächstes wird das Einspritzmuster (siehe (b) von 2) für den Ventilöffnungsmodus mit niedriger Geschwindigkeit und den Ventilschließmodus mit hoher Geschwindigkeit beschrieben werden. Zu der Zeit vor dem Start der Einspritzung sind das erste An-/Aus-Ventil 51 und das zweite An-/Aus-Ventil 52 beide geschlossen (siehe 3). Anschließend ist das erste An-/Aus-Ventil 51 in dem Zustand, in welchem das zweite An-/Aus-Ventil 52 geschlossen gehalten wird, geöffnet, wie in 7 gezeigt wird. Daher strömt der Kraftstoff der ersten Steuerkammer 46 durch den dritten Durchlass 42 und den ersten Durchlass 25 in die Zwischenkammer 26. Zu dieser Zeit wird zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Druckentlastungs-Einschränkungsmündung 42a ein Differenzdruck bzw. Druckunterschied erzeugt, und dadurch wird eine Summe der aufwärts wirkenden Kraft, die durch den Kraftstoffdruck in der ersten Steuerkammer 46 ausgeübt wird, und der Vorspannkraft der Feder 45 größer als die abwärts wirkende Kraft, die durch den Kraftstoffdruck in der Zwischenkammer 26 und den Kraftstoffdruck in der ringförmigen Kammer 14b ausgeübt wird. Daher wird das Nachlaufventil 41 in dem Kontaktzustand gehalten, in welchem das Nachlaufventil 41 den zweiten Hauptkörper 22 kontaktiert.
In dem Zustand, in welchem das zweite An-/Aus-Ventil 52 geschlossen ist, ist die Strömung des Kraftstoffs durch den zweiten Durchlass 27 unterbrochen. Daher fällt der Kraftstoffdruck in der ersten Steuerkammer 46 mit der niedrigen Rate. Somit wird das Nadelventil 31 mit der niedrigen Geschwindigkeit in der Ventilöffnungsrichtung verschoben. In diesem Fall steigt die Einspritzrate mit der niedrigen Rate, wie in (b) von 2 gezeigt wird. Genauer gesagt ist die Anstiegsrate (Neigung) der Einspritzrate in dem Zustand, in welchem das erste An-/Aus-Ventil 51 geöffnet ist und das zweite An-/Aus-Ventil 52 geschlossen ist, niedriger als die in dem Zustand, in welchem das erste An-/Aus-Ventil 51 und das zweite An-/Aus-Ventil 52 beide geöffnet sind. Nachdem die Einspritzrate die maximale Rate erreicht, ist der Betrieb der gleiche wie der Betrieb zu der Zeit mit hoher Abfallrate, der in (a) von 2 gezeigt wird.
Als nächstes wird das Einspritzmuster (siehe (c) von 2) für den Ventilöffnungsmodus mit hoher Geschwindigkeit und den Ventilschließmodus mit niedriger Geschwindigkeit beschrieben werden. Zuallererst ist der Betrieb zu der Zeit mit hoher Anstiegsrate der gleiche wie der Betrieb zu der Zeit mit hoher Anstiegsrate, der in (a) von 2 gezeigt wird. Nachdem die Einspritzrate die maximale Rate erreicht, ist das erste An-/Aus-Ventil 51 in dem Zustand, in welchem das zweite An-/Aus-Ventil 52 geöffnet gehalten wird, geschlossen, wie in 8 gezeigt wird. Somit strömt der Kraftstoff in der ersten Steuerkammer 46 durch den dritten Durchlass 42 in die Zwischenkammer 26, sodass der Kraftstoffdruck der Zwischenkammer 26 erhöht wird. Außerdem strömt der Kraftstoff der ersten Steuerkammer 46 durch den zweiten Durchlass 27 in die Niederdruckkammer 57, da das zweite An-/Aus-Ventil 52 geöffnet ist. Als Reaktion auf eine Erhöhung bzw. Zunahme hinsichtlich des Kraftstoffdrucks in der Zwischenkammer 26 wird die abwärts wirkende Kraft, welche durch den Kraftstoffdruck in der Zwischenkammer 26 und den Kraftstoffdruck in der ringförmigen Kammer 14b ausgeübt wird, größer als die Summe der aufwärts wirkenden Kraft, die durch den Kraftstoffdruck in der ersten Steuerkammer 46 ausgeübt wird, und der Vorspannkraft der Feder 45. Daher wird das Nachlaufventil 41 in der Abwärtsrichtung bewegt (siehe 9). Wenn das Nachlaufventil 41 in der Abwärtsrichtung bewegt wird, strömt der Hochdruckkraftstoff des ersten Hochdruckdurchlasses 13 in die erste Steuerkammer 46.
Zu dieser Zeit wird das zweite An-/Aus-Ventil 52 offen gehalten, sodass der Kraftstoffdruck in der ersten Steuerkammer 46 mit der niedrigen Rate steigt. Der Kraftstoff strömt durch den Verbindungsdurchlass 47 ausgehend von der ersten Steuerkammer 46 in die zweite Steuerkammer 36. Anschließend beginnt das Nadelventil 31 dessen Abwärtsbewegung, um den Ventilschließbetrieb zu initiieren (siehe 9), wenn der Kraftstoffdruck in der zweiten Steuerkammer 36 höher wird als der vorgegebene Druck. In diesem Fall fällt die Einspritzrate mit der niedrigen Rate, wie in (c) von 2 gezeigt wird. Genauer gesagt ist die Abfallrate (Neigung) der Einspritzrate in dem Zustand, in welchem das erste An-/Aus-Ventil 51 geschlossen ist und das zweite An-/Aus-Ventil 52 geöffnet ist, niedriger als die in dem Zustand, in welchem das erste An-/Aus-Ventil 51 und das zweite An-/Aus-Ventil 52 beide geschlossen sind. Danach wird die Kraftstoffeinspritzung ausgehend von den Einspritzlöchern 34 gestoppt, wenn die Einspritzlöcher 34 durch das Nadelventil 31 geschlossen sind.
10 zeigt ein Diagramm, das einen Betrieb bei einem Druckreduzierungsventil-Modus zum Reduzieren des Kraftstoffdrucks in der Common-Rail 11 durch das zweite An-/Aus-Ventil 52 anzeigt, ohne dass der Kraftstoff ausgehend von dem Injektor 20 eingespritzt wird.
Wie vorstehend erörtert ist in dem Zustand, in welchem das erste An-/Aus-Ventil 51 und das zweite An-/Aus-Ventil 52 beide geschlossen sind, der Kraftstoffdruck in sowohl der zweiten Steuerkammer 36, der ersten Steuerkammer 46 als auch der Zwischenkammer 26 der gleiche wie der Kraftstoffdruck in dem ersten Hochdruckdurchlass 13, und das Nachlaufventil 41 kontaktiert den zweiten Hauptkörper 22 (siehe 3). Bei dem Druckreduzierungsbetrieb wird das zweite An-/Aus-Ventil 52 ausgehend von diesem Zustand geöffnet. Daher wird der Kraftstoff der ersten Steuerkammer 46 durch den zweiten Durchlass 27 in die Niederdruckkammer 57 abgeführt, wie in 10 gezeigt wird. Anschließend wird als Reaktion auf eine Verringerung bzw. Abnahme hinsichtlich des Drucks in der ersten Steuerkammer 46 das Nachlaufventil 41 in der Abwärtsrichtung bewegt.
Bei dem Injektor 20 ist in dem Zustand, in welchem das erste An-/Aus-Ventil 51 geschlossen ist und das zweite An-/Aus-Ventil 52 geöffnet ist, die Strömungsmenge des Kraftstoffs durch die Druckbelastungs-Einschränkungsmündung 14a derart eingestellt, dass diese größer ist als die Strömungsmenge des Kraftstoffs durch die Druckentlastungs-Einschränkungsmündung 27a. Daher wird in dem Zustand, in welchem das erste An-/Aus-Ventil 51 geschlossen ist und das zweite An-/Aus-Ventil 52 geöffnet ist, ein Druckverlust des Kraftstoffs an dem zweiten Durchlass 27 während der Zeit, zu welcher der Kraftstoff ausgehend von der ersten Steuerkammer 46 durch den zweiten Durchlass 27 abgeführt wird, größer als ein Druckverlust des Kraftstoffs an dem zweiten Hochdruckdurchlass 14 während der Zeit, zu welcher der Kraftstoff ausgehend von dem zweiten Hochdruckdurchlass 14 durch den zweiten Hochdruckdurchlass 14 in die erste Steuerkammer 46 strömt. Somit wird in dem Zustand, in welchem das erste An-/Aus-Ventil 51 geschlossen ist und das zweite An-/Aus-Ventil 52 geöffnet ist, der Zustand beibehalten, in welchem die Verbindung zwischen der Hochdruckkammer 33 und den Einspritzlöchern 34 durch das Nadelventil 31 unterbrochen ist, d. h. der Zustand, in welchem der Kraftstoff nicht ausgehend von den Einspritzlöchern 34 eingespritzt wird.
Außerdem strömt der Kraftstoff ausgehend von der Common-Rail 11 durch den ersten Hochdruckdurchlass 13 und den zweiten Hochdruckdurchlass 14 in die erste Steuerkammer 46, und dieser Kraftstoff wird ausgehend von der ersten Steuerkammer 46 zu der Niederdruckkammer 57 abgeführt und wird zu der stromaufwärtigen Seite (der Niederdruckseite) des Kraftstoffeinspritzsystems zurückgeführt. Daher verringert sich der Kraftstoffdruck in der Common-Rail 11. Genauer gesagt verringert sich der Kraftstoffdruck in der Common-Rail 11 in dem Zustand, in welchem der Kraftstoff nicht ausgehend von dem Injektor 20 eingespritzt wird. Daher weist der Injektor 20 eine Funktion als ein Druckreduzierungsventil zum Reduzieren des Kraftstoffdrucks der Common-Rail 11 auf.
Bei dem Injektor 20 sind eine Durchlass-Querschnittsfläche der Druckentlastungs-Einschränkungsmündung 42a, eine Querschnittsfläche einer Öffnung der Zwischenkammer 26, die sich auf der Seite des dritten Hauptkörpers 23 (der Seite der ersten Steuerkammer 46) befindet, und eine Querschnittsfläche einer Öffnung der ringförmigen Kammer 14b, die sich auf einer Seite des dritten Hauptkörpers 23 (der Seite der ersten Steuerkammer 46) befindet, sowie eine Vorspannkraft der Feder 45 derart eingestellt, dass die Verbindung zwischen der ringförmigen Kammer 14b und der ersten Steuerkammer 46 in dem Fall, bei welchem die Verbindung zwischen dem ersten Durchlass 25 und der Niederdruckkammer 57 durch das erste An-/Aus-Ventil 51 unterbrochen ist, durch das Nachlaufventil 41 unterbrochen wird. Genauer gesagt wird in dem Zustand, in welchem die Verbindung zwischen dem ersten Durchlass 25 und der Niederdruckkammer 57 durch das erste An-/Aus-Ventil 51 ermöglicht wird, die Ermöglichung der Verbindung zwischen der ersten Steuerkammer 46 und der Zwischenkammer 26 durch den dritten Durchlass 42 durch das Nachlaufventil 41 durch die Mengenbeschränkungseinstellungen der Strömungsmenge des Kraftstoffs durch die Druckentlastungs-Einschränkungsmündung 42a, eine freigelegte Oberflächenfläche des Nachlaufventils 41, die zu der Zwischenkammer 26 freigelegt ist, eine freigelegte Oberflächenfläche des Nachlaufventils 41, die zu dem ersten Hochdruckdurchlass 13 freigelegt ist, und die Vorspannkraft der Feder 45 umgesetzt.
11 zeigt ein Zeitdiagramm, welches eine Druckminderungs-Steuerung des Injektors 20 zeigt. Zum Beispiel wenn eine Druckminderungsanforderung zum Reduzieren des Rail-Drucks auf einen Solldruck in einem Zustand erzeugt ist, in welchem das erste An-/Aus-Ventil 51 und das zweite An-/Aus-Ventil 52 zum Beispiel während der Zeit, zu welcher das Fahrzeug entschleunigt wird, beide geschlossen sind, startet die Erregung des zweiten Solenoids 54 gemäß der Druckminderungsanforderung (siehe den Zeitpunkt t11). Zu dieser Zeit wird das erste Solenoid 53 nicht erregt. Als Reaktion auf den Start der Erregung des zweiten Solenoids 54 startet das zweite An-/Aus-Ventil 52 nach einem Verstreichen einer vorgegebenen Ventilöffnungs-Verzögerungszeitdauer Td(i) (siehe den Zeitpunkt t12), sich in der axialen Richtung zu bewegen. Somit wird das zweite An-/Aus-Ventil 52 in dem Zustand geöffnet, in welchem das erste An-/Aus-Ventil 51 geschlossen gehalten wird. Indem das zweite An-/Aus-Ventil 52 geöffnet wird, wird der Hochdruckkraftstoff ausgehend von der Common-Rail 11 abgeführt, und der Rail-Druck beginnt abzufallen (siehe den Zeitpunkt t13). Danach wird die Erregung des zweiten Solenoids 54 zu dem Zeitpunkt gestoppt, wenn ab der Zeit, zu welcher die Erregung gestartet wird, eine Druckminderungs-Erregungszeitdauer TmF verstreicht (siehe den Zeitpunkt t14), sodass das zweite An-/Aus-Ventil 52 geschlossen wird. Durch den vorstehend beschriebenen Druckreduzierungsbetrieb fällt der Rail-Druck um einen Druckentlastungs- bzw. Druckminderungsbetrag Pa ab.
Hierbei kann es während der Zeit, zu welcher die Maschine 70 betrieben wird, notwendig sein, den Rail-Druck auf den Solldruck zu reduzieren, während die Verbrennung in der Maschine 70 fortgesetzt wird, das heißt, während der Kraftstoff ausgehend von den Injektoren 20 eingespritzt wird. In einem derartigen Fall ist/sind in dem vorliegenden System einer oder mehr als einer bzw. mehrere der Zylinder als einer oder mehrere Einspritz-Neben-Zylinder eingestellt, welchen die Kraftstoffeinspritzung befohlen wird (eine Einspritzanforderung erzeugt wird), und die Kraftstoffeinspritzung wird unter Verwendung des Injektors (der auch als ein Einspritz-Neben-Injektor oder ein Neben-Injektor bezeichnet wird) 20 fortgesetzt, der an dem einen oder mehr als einem bzw. mehreren Einspritz-Neben-Zylindern installiert ist. Im Gegensatz dazu wird bei dem Rest der Zylinder der Injektor (der auch als ein Druckminderungs-Neben-Injektor oder ein Neben-Injektor bezeichnet wird) 20 als ein Druckreduzierungsventil verwendet, um den Rail-Druck zu reduzieren, ohne die Kraftstoffeinspritzung ausgehend von dem Injektor 20 auszuführen. Dies ermöglicht sowohl den kontinuierlichen Betrieb der Maschine 70 als auch die Reduzierung des Rail-Drucks auf den Solldruck.
Wenn einer oder mehrere Neben-Injektoren 20 aus allen Injektoren 20 als das/die Druckreduzierungsventil(e) verwendet wird/werden, variiert der Druckminderungsbetrag des Rail-Drucks abhängig von der Anzahl der Neben-Injektoren 20, von welchen jeder einen Betrieb (der auch als ein Druckminderungsbetrieb bezeichnet wird) zum Reduzieren des Rail-Drucks ausführt. Genauer gesagt wird in einem Fall, bei welchem die Erregungszeitdauer jedes der Neben-Injektoren 20 gleich eingestellt ist, der Druckminderungsbetrag des Rail-Drucks erhöht, wenn die Anzahl (die nachfolgend als eine Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd bezeichnet wird) der Neben-Injektoren 20, von welchen jeder den Druckminderungsbetrieb ausführt, erhöht wird. Im Gegensatz dazu wird der Druckminderungsbetrag des Rail-Drucks verringert, wenn die Anzahl der Neben-Injektoren 20, von welchen jeder den Druckminderungsbetrieb ausführt, verringert wird. Daher kann in dem Fall, bei welchem die Anzahl der Neben-Injektoren 20, von welchen jeder den Druckminderungsbetrieb ausführen kann, beschränkt ist, wie in dem Fall, bei welchem der Rail-Druck auf den Solldruck reduziert wird, während der Betrieb der Maschine 70 beibehalten wird, die Zeit, die erforderlich ist, um den Rail-Druck auf den Solldruck zu reduzieren, möglicherweise verlängert werden.
In Hinblick auf den vorstehenden Punkt wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform in dem Fall, bei welchem die Druckminderungsanforderung zur Druckminderung des Rail-Drucks auf den Solldruck erzeugt wird, die Erregungszeitdauer des zumindest einen Neben-Injektors bzw. des einen oder von mehreren Neben-Injektoren 20 (die nachfolgend als Neben-Injektor(en) 20 angegeben sind), von welchen jeder den Druckreduzierungsbetrieb zum Reduzieren des Rail-Drucks ausführt, auf Grundlage der Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd des Neben-Injektors/der Neben-Injektoren 20 variabel gesteuert.
Unter Bezugnahme auf die Zeitdiagramme der 12 und 13 wird ein spezifisches Beispiel der Betriebssteuerung der Injektoren 20 in dem Fall beschrieben, bei welchem die Druckminderungsanforderung zur Druckminderung des Rail-Drucks während der Zeit erzeugt wird, zu welcher die Maschine 70 betrieben wird. Die 12 und 13 nehmen eine Situation an, in welcher ein Fahrer des Fahrzeugs das Fahrzeug entschleunigt, indem dieser das Gaspedal betätigt. 13 zeigt einen Erregungsimpuls an, welcher dem zweiten An-/Aus-Ventil 52 zu einer Zeit A und einer Zeit B in 12 in dem Neben-Injektor 20 zugeführt wird, welchem der Druckminderungsbetrieb befohlen wird.
In 12 wird angenommen, dass die Betätigung des Gaspedals in einem Zustand freigegeben wird, in welchem ein Gaspedal-Öffnungsgrad ein erster Öffnungsgrad θ1 ist, und dadurch wird der Gaspedal-Öffnungsgrad null. In einer Dauer (einer Dauer vor dem Zeitpunkt t21), während der der Gaspedal-Öffnungsgrad bei dem ersten Öffnungsgrad θ1 gehalten wird, wird der Ist-Rail-Druck derart gesteuert, dass dieser der Solldruck Ptrg ist (siehe eine gestrichelte Linie in 12), und die Druckminderungsanforderung der Common-Rail 11 wird nicht erzeugt. In diesem Fall wird die normale Kraftstoffeinspritzsteuerung ausgeführt, d. h. die Kraftstoffeinspritzsteuerung, bei welcher alle Zylinder (bei der vorliegenden Ausführungsform vier Zylinder) als die Einspritz-Neben-Zylinder eingestellt sind, wobei der Injektor 20 bei jedem davon den Kraftstoff einspritzt. Wenn die Gesamtanzahl an Zylindern der Maschine 70 durch N angezeigt wird, beträgt die Anzahl (die nachfolgend als eine Einspritz-Neben-Anzahl Na bezeichnet wird) der Neben-Injektoren 20, welchen die Kraftstoffeinspritzung befohlen wird, N, und die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd beträgt 0 (null).
Hierbei wird angenommen, dass die Maschinenlast als Reaktion darauf reduziert wird, dass das Gaspedal zu dem Zeitpunkt t21 durch den Fahrer freigegeben wird, und dadurch wird der Solldruck PTrg des Rail-Drucks zu der Niederdruckseite verändert, d. h. dieser wird von P1 zu P2 (P1 > P2) verändert, und die Druckminderungsanforderung wird erzeugt. In diesem Fall führt der Injektor 20 von zumindest einem oder mehreren aller Zylinder den Druckminderungsbetrieb während einer Dauer aus, die ab dem Zeitpunkt t21 startet, damit der Ist-Rail-Druck mit dem Solldruck PTrg zusammenfällt. Wenn die Druckminderungsanforderung des Rail-Drucks zu dem Zeitpunkt t21 erzeugt wird, beträgt der Gaspedal-Öffnungsgrad null, und keinem der Injektoren 20 wird der Einspritzbefehl erteilt. In diesem Fall ist die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd auf 4 eingestellt, was der maximale Wert ist, um den Ist-Rail-Druck schnell auf den Solldruck PTrg zu reduzieren.
Danach betätigt der Fahrer zu dem Zeitpunkt t22 das Gaspedal, und dadurch wird der Gaspedal-Öffnungsgrad zu einem zweiten Öffnungsgrad θ2 (θ2 < θ1) verändert, und die Maschinenlast wird erhöht. In diesem Fall wird die Einspritz-Neben-Anzahl Na gemäß diesem Gaspedal-Öffnungsgrad erhöht, und die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd wird als Reaktion auf die Erhöhung hinsichtlich der Einspritz-Neben-Anzahl Na reduziert. In 12 ist die Einspritz-Neben-Anzahl Na zu dem Zeitpunkt t22 auf 1 eingestellt, und die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd ist auf 3 eingestellt. Daher wird dem einen (z. B. dem vierten Zylinder) von allen Zylindern zu einem vorgegeben Einspritzzeitpunkt die Kraftstoffeinspritzung befohlen, und jedem des Rests (den ersten bis dritten Zylindern) der Zylinder wird zu einem vorgegebenen Betriebszeitpunkt ein Druckminderungsbetrieb befohlen. Der Einspritzzeitpunkt und der Betriebszeitpunkt werden auf Grundlage des Betriebszustands der Maschine (der Maschinen-Drehgeschwindigkeit und der Maschinenlast) berechnet.
Indem der Druckminderungsbetrieb des Neben-Injektors/der Neben-Injektoren 20 eines oder von mehreren (in 12 drei Zylinder) der Zylinder ausgeführt wird, wird der Ist-Rail-Druck fortschreitend reduziert. Anschließend wird der Druckminderungsbetrieb bei dem Neben-Injektor/den Neben-Injektoren 20 beendet, welchem/welchen der Druckminderungsbetrieb befohlen wird, wenn der Ist-Rail-Druck mit dem Solldruck PTrg zusammenfällt, und der Betrieb wird in die normale Kraftstoffeinspritzsteuerung geschaltet (die ab dem Zeitpunkt t23 startet).
Hierbei wird in einem Fall, bei welchem die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd als Reaktion auf eine Erhöhung hinsichtlich der Maschinenlast reduziert wird, der Druckminderungsbetrag des Rail-Drucks im Vergleich zu einem Fall reduziert, bei welchem der Rail-Druck unter Verwendung aller Injektoren 20 reduziert wird. In diesem Fall besteht ein Problem, dass es Zeit dauern wird, den Rail-Druck mit dem Solldruck PTrg in Übereinstimmung zu bringen (siehe die Strich-Strichlinie in 12). Unter Berücksichtigung dieses Punkts wird die Erregungszeitdauer des Neben-Injektors/der Neben-Injektoren 20 bei der vorliegenden Ausführungsform auf Grundlage der Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd variabel gesteuert. Genauer gesagt ist die Erregungszeitdauer jedes Neben-Injektors 20, der den Druckminderungsbetrieb ausführt, umso länger, je kleiner die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd ist.
In 13 zeigt (a) einen Erregungsimpuls an, der zu der Zeit A in 12 an den Neben-Injektor 20 ausgegeben werden soll, und (b) zeigt einen Erregungsimpuls an, der zu der Zeit B in 12 an den Neben-Injektor 20 ausgegeben werden soll. Die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd zu der Zeit A beträgt 4, und die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd zu der Zeit B beträgt 3.
Eine Länge (Erregungszeitdauer) des Erregungsimpulses wird auf Grundlage einer Differenz zwischen dem Ist-Rail-Druck und dem Solldruck PTrg (die nachfolgend als „Druckabweichung ΔP bezeichnet wird) berechnet. Genauer gesagt ist die Erregungszeitdauer umso länger eingestellt, je größer die Druckabweichung ΔP ist. Zu der Zeit A ist die Druckabweichung ΔP so groß wie ΔP1, und eine relativ lange Zeitdauer TmFA ist als die Erregungszeitdauer des Neben-Injektors 20 eingestellt. Bei jedem Neben-Injektor 20 ist die Zeitdauer TmFA als der Befehlswert der Erregungszeitdauer eingestellt, und jeder Neben-Injektor 20 führt den Druckminderungsbetrieb auf Grundlage des eingestellten Befehlswerts aus. Hierbei werden die Injektoren 20 aller Zylinder (des ersten bis vierten Zylinders) verwendet, um den Rail-Druck zu mindern.
Andererseits ist die Druckabweichung ΔP zu der Zeit B so klein wie ΔP2 (ΔP2<ΔP1). In diesem Fall ist die Zeitdauer TmFB, welche kürzer ist als die Zeitdauer TmFA, als die Erregungszeitdauer des Neben-Injektors 20 eingestellt, welche auf Grundlage der Druckabweichung ΔP berechnet wird (siehe die Strich-Strichlinie in (b) von 13). Allerdings ist die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd zu der Zeit B aufgrund der Notwendigkeit, die Ausgabe bzw. den Ausgang der Maschine als Reaktion auf die Erhöhung hinsichtlich der Maschinenlast sicherzustellen, auf 3 beschränkt. In diesem Fall wird es eine längere Zeit dauern, dass der Rail-Druck auf den Solldruck PTrg abfällt, falls der Neben-Injektor 20 den Druckminderungsbetrieb während der ganzen Zeitdauer TmFB ausführt, die auf Grundlage der Druckabweichung ΔP berechnet wird. Daher wird von dem Zeitpunkt t22 an die Erregungszeitdauer des Neben-Injektors 20 zu der Zeit, zu welcher der Druckminderungsbetrieb ausgeführt wird, derart korrigiert, dass diese länger ist, weil die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd kleiner ist. In 13 wird eine Grunderregungszeitdauer (Grundansteuerzeit) TmFB, welche auf Grundlage der Druckabweichung ΔP berechnet wird, gemäß der Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd derart korrigiert, dass diese länger ist, und die korrigierte Zeitdauer TmFk wird verwendet, um dem Neben-Injektor 20 den Druckminderungsbetrieb zu befehlen. Dadurch wird der Rail-Druck derart gesteuert, dass sich der Rail-Druck rasch an den Solldruck PTrg annähert.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm von 14 ein Betriebsverfahren der Druckminderungs-Steuerung des Neben-Injektors/der Neben-Injektoren 20 beschrieben werden. Dieser Betrieb wird jeweils nach einer vorgegebenen Dauer (z. B. alle 180 °CA) durch den Mikrocontroller der ECU 90 ausgeführt.
In 14 wird der Solldruck PTrg bei Schritt S101 berechnet. Hierbei werden die Maschinen-Drehgeschwindigkeit, die durch den Kurbelwinkelsensor sensiert wird, und der Gaspedal-Betätigungsbetrag, der durch den Gaspedal-Sensor sensiert wird, in den Mikrocomputer eingegeben, und auf Grundlage dieser Sensor-Messwerte wird der Solldruck PTrg berechnet. Je höher die Maschinen-Drehgeschwindigkeit oder je größer der Gaspedal-Betätigungsbetrag ist, desto höher wird der Solldruck PTrg eingestellt werden.
Anschließend wird bei Schritt S102 der Ist-Rail-Druck P ermittelt, welcher durch den Kraftstoffdrucksensor 73 sensiert wird. Bei Schritt S103 wird eine Grund-Druckminderungs-Strömungsmenge QmB der Common-Rail 11 auf Grundlage der Differenz (Druckabweichung ΔP) zwischen dem Ist-Rail-Druck P und dem Solldruck PTrg berechnet. Hierbei wird die Grund-Druckminderungs-Strömungsmenge QmB unter Verwendung der folgenden Gleichung (1) berechnet. In der folgenden Gleichung (1) gibt V ein Volumen der Common-Rail 11 an, und K gibt einen Kompressionsmodul an. $QmB = Δ P \times V \div K$
Statt unter Verwendung der vorstehenden Gleichung (1) kann die Grund-Druckminderungs-Strömungsmenge QmB auch unter Verwendung einer zweidimensionalen Speicherabbildung der Druckabweichung ΔP und des Ist-Rail-Drucks P berechnet werden.
Bei Schritt S104 wird ein Feedback-Korrekturbetrag QmFB ermittelt, der zum Beispiel in dem RAM der ECU 90 gespeichert ist, und die Druckminderungs-Strömungsmenge Qm der Common-Rail 11 wird unter Verwendung der Grund-Druckminderungs-Strömungsmenge QmB und eines Feedback-Korrekturbetrags QmFB berechnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die folgende Gleichung (2) verwendet, um die Druckminderungs-Strömungsmenge Qm zu berechnen. $Qm = QmB + QmFB$
Als nächstes wird bei Schritt S105 die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd berechnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd auf Grundlage des Maschinen-Betriebszustands (der Maschinenlast und der Maschinen-Drehgeschwindigkeit) berechnet. Zu dieser Zeit ist die Einspritz-Neben-Anzahl Na umso größer eingestellt und die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd umso kleiner eingestellt, je größer die Maschinenlast oder je höher die Maschinen-Drehgeschwindigkeit ist. 15 zeigt ein Beispiel einer Speicherabbildung zum Einstellen einer Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd. Gemäß der Speicherabbildung von 15 ist die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd in einem Bereich einer niedrigen Maschinen-Drehgeschwindigkeit und einer niedrigen Maschinenlast auf 4 eingestellt, und die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd wird reduziert, so wie der Betrieb der Maschine 70 zu einer höheren Maschinen-Drehgeschwindigkeit und einer größeren Maschinenlast geschaltet wird. Eine Summe der Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd und der Einspritz-Neben-Anzahl Na ist kleiner gleich der Gesamtanzahl von Injektoren 20, die in der Maschine 70 installiert sind.
Als nächstes wird bei Schritt S106 ein effektiver Strömungsmengen-Koeffizient k(i) jedes Zylinders berechnet (wobei i die Zylinder-ID-Nummer darstellt, wobei selbiges nachfolgend gilt). Der effektive Strömungsmengen-Koeffizient k(i) ist ein Koeffizient, der die Druckminderungs-Durchführung jedes Injektors 20 in dem derzeitigen Maschinen-Betriebszustand darstellt, und der effektive Strömungsmengen-Koeffizient k(i) wird für jeden Injektor 20 auf Grundlage des Ist-Rail-Drucks P und der Druckminderungs-Strömungsmenge (= Qm/Nd) pro Injektor 20 berechnet. Falls zwischen dem theoretischen Wert der Druckminderungs-Strömungsmenge jedes Injektors 20 und dem Istwert der Druckminderungs-Strömungsmenge jedes Injektors 20 in dem derzeitigen Maschinen-Betriebszustand kein Fehler vorliegt, ist „1“ als der effektive Strömungsmengen-Koeffizient k(i) eingestellt, und falls ein Fehler vorliegt, ist ein Wert als der effektive Strömungsmengen-Koeffizient k(i) eingestellt, der kleiner als 1 ist. Daher wird der effektive Strömungsmengen-Koeffizient k(i) bei dem/den Zylinder(n) (der/die nachfolgend auch als (ein) Druckminderungs-Neben-Zylinder bezeichnet wird/werden), bei welchem/welchen der Injektor 20 den Druckminderungsbetrieb ausführt, 0 < k(i) ≤ 1, und der effektive Strömungsmengen-Koeffizient k(i) wird bei dem Rest der Zylinder (d. h. dem/den Einspritz-Neben-Zylinder(n)) k(i) = 0. $Druckminderungs - Neben - Zylinder: k (i) = f (P,Qm/Nd)$
$Einspritz - Neben - Zylinder: k (i) = 0$
Bei Schritt S107 wird die effektive Druckminderungs-Strömungsmenge QmF berechnet, indem unter Verwendung einer maximalen Druckminderungs-Strömungsmenge, die auf Grundlage einer Druckminderungs-Durchführung jedes Injektors 20 eingestellt wird, ein Schutzprozess ausgeführt wird. Hierbei wird die maximale Druckminderungs-Strömungsmenge unter Verwendung der Maschinen-Drehgeschwindigkeit, des Ist-Rail-Drucks P und eines integrierten Werts Σk(i) des effektiven Strömungsmengen-Koeffizienten k(i) der jeweiligen Zylinder berechnet, und eine kleinere aus der maximalen Druckminderungs-Strömungsmenge und der Druckminderungs-Strömungsmenge Qm wird als eine effektive Druckminderungs-Strömungsmenge QmF eingestellt. $QmF = min (Qm,f (Ne, P) * \sum k (i))$
Als nächstes wird bei Schritt S108 eine Druckminderungs-Strömungsmenge QmI pro Injektor 20 des Druckminderungs-Neben-Zylinders unter Verwendung der folgenden Gleichung (3) auf Grundlage der effektiven Druckminderungs-Strömungsmenge QmF und des effektiven Strömungsmengen-Koeffizienten k(i) berechnet. $QmI = QmF / \sum k (i))$
Außerdem wird bei Schritt S109 die Druckminderungs-Grunderregungszeitdauer Tm pro Injektor des Druckminderungs-Neben-Zylinders berechnet, indem die Druckminderungs-Strömungsmenge QmI in Zeit konvertiert wird. $Tm = f (P, QmI)$
Bei Schritt S110 wird eine Druckminderungs-Start-Verzögerung der Druckminderungs-Grunderregungszeitdauer Tm korrigiert. In einer Zeitdauer (die nachfolgend als eine Ventilöffnungs-Verzögerungszeitdauer Td(i) bezeichnet wird), welche ab der Zeit, zu welcher die Erregung des zweiten Solenoids 54 in dem Druckminderungs-Neben-Zylinder gestartet wird, bis zu der Zeit andauert, zu welcher das zweite An-/Aus-Ventil 52 tatsächlich geöffnet wird, liegen individuelle Variationen (Variationen von Injektor zu Injektor) vor. Außerdem variiert bei den Injektoren 20 eine Zeitdauer, welche ab der Zeit, zu welcher die Erregung des zweiten Solenoids 54 in dem Druckminderungs-Neben-Zylinder gestartet wird, bis zu der Zeit andauert, zu welcher der Abfall des Rail-Drucks startet, d. h. eine Druckminderungs-Start-Verzögerungszeit Ty(i). In Hinblick auf den vorstehenden Punkt wird bei dem vorliegenden Betrieb die Druckminderungs-Strömungsmengen-Kennlinie der jeweiligen Injektoren 20 zum Beispiel als eine Speicherabbildung in dem Speicher der ECU 90 gespeichert. Die Druckminderungs-Grunderregungszeitdauer Tm wird gemäß der Druckminderungs-Strömungsmengen-Kennlinie jedes Injektors 20 korrigiert, indem die Druckminderungs-Strömungsmengen-Kennlinie abgerufen wird, die dem Injektor 20 des Druckminderungs-Neben-Zylinders entspricht.
16 zeigt ein Beispiel der Druckminderungs-Strömungsmengen-Kennlinien-Speicherabbildung. Bei der Druckminderungs-Strömungsmengen-Kennlinien-Speicherabbildung, die in 16 gezeigt wird, ist eine Beziehung zwischen der Druckminderungs-Erregungszeitdauer und der Druckminderungs-Strömungsmenge der Common-Rail 11 für jeden Injektor 20 gemäß dem Rail-Druck definiert. Eine Zeitdauer, welche ab der Zeit 0 (null) der Druckminderungs-Erregungszeitdauer, bis eine vorgegebene Zeit verstreicht, andauert, ist eine Totzone bzw. Totzeit, in welcher der Rail-Druck sich nicht verändert, selbst falls das zweite Solenoid 54 erregt wird, und diese Zeitdauer wird für jeden Injektor 20 im Voraus als die Druckminderungs-Start-Verzögerungszeit Ty(i) gespeichert. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist sowohl die Druckminderungs-Start-Verzögerungszeit Ty(1) des ersten Zylinders #1, die Druckminderungs-Start-Verzögerungszeit Ty(2) des zweiten Zylinders #2 als auch die Druckminderungs-Start-Verzögerungszeit Ty(4) des vierten Zylinders #4 die Zeit TyA, und die Druckminderungs-Start-Verzögerungszeit Ty(3) des dritten Zylinders #3 ist die Zeit TyB, welche länger ist als die Zeit TyA. Gemäß dieser Druckminderungs-Strömungsmengen-Kennlinien-Speicherabbildung ist es möglich, die Druckminderungs-Start-Verzögerungszeit Ty(i) und die Druckminderungs-Strömungsmenge in einem Fall zu ermitteln, bei welchem der Injektor 20 allein den Druckminderungsbetrieb ausführt. Der Mikrocomputer der ECU 90 ermittelt die Druckminderungs-Start-Verzögerungszeit Ty(i) jedes Neben-Injektors 20 unter Bezugnahme auf die Druckminderungs-Strömungsmengen-Kennlinien-Speicherabbildung, und berechnet für jeden der Neben-Injektoren 20 des/der Druckminderungs-Neben-Zylinder(s) die Druckminderungs-Erregungszeitdauer TmF(i), die dem Neben-Injektor 20 befohlen werden soll, indem die Druckminderungs-Grunderregungszeitdauer Tm gemäß der folgenden Gleichung (4) korrigiert wird. $TmF (i) = Tm + Ty (i)$
Unter Rückkehr zu der Erläuterung von 14 wird bei Schritt S111 ein Ansteuerbefehl, welcher der Druckminderungs-Erregungszeitdauer TmF(i) entspricht, an den/die Druckminderungs-Neben-Zylinder gesendet, und es wird die Druckminderungs-Erregung zur Druckminderung des Rail-Drucks ausgeführt. Es wird zum Beispiel gemäß einer vorgegebenen Auswahlreihenfolge bestimmt, welcher Zylinder als der Druckminderungs-Neben-Zylinder ausgewählt wird. Genauer gesagt werden in einem Fall, bei welchem die Auswahlreihenfolge eingestellt ist als: der erste Zylinder #1, der zweite Zylinder #2, der dritte Zylinder #3 und der vierte Zylinder #4, in dieser Reihenfolge, falls es drei Druckminderungs-Neben-Zylinder gibt, der erste Zylinder #1, der zweite Zylinder #2 und der dritte Zylinder #3 als die Druckminderungs-Neben-Zylinder eingestellt. Der Einspritzbefehl für den/die Einspritz-Neben-Zylinder wird durch eine (nicht näher dargestellte) gesonderte Routine ausgeführt.
Als nächstes wird bei Schritt S112 der Ist-Rail-Druck (Rail-Druck Pb nach Erregung) ermittelt, nachdem die Erregung des Injektors 20 des/der Druckminderungs-Neben-Zylinder(s) abgeschlossen ist. Bei Schritt S113 wird der Feedback-Korrekturbetrag QmFB gemäß der Differenz zwischen dem Ist-Rail-Druck P vor dem Start der gegenwärtigen Erregung und dem Rail-Druck Pb nach der gegenwärtigen Erregung berechnet, und dieser Feedback-Korrekturbetrag QmFB wird in dem Speicher gespeichert. Hierbei wird der Feedback-Korrekturbetrag QmFB unter Verwendung der folgenden Gleichung (5) berechnet. In der folgenden Gleichung (5) gibt V das Volumen der Common-Rail 11 an, und K gibt den Kompressionsmodul an. $QmFB = QmF - (P - Pb) \times V \div K$
Wenn sich der Ist-Rail-Druck P an den Solldruck PTrg annähert, indem die Steuerungsreihe jeweils nach einer vorgegebenen Zeitdauer wiederholt wird, wird die Druckabweichung ΔP zwischen dem Solldruck PTrg und dem Ist-Rail-Druck P 0 (null), und der Druckminderungsbetrieb unter Verwendung des Neben-Injektors/der Neben-Injektoren 20 wird beendet.
Die vorstehend detailliert beschriebene vorliegende Ausführungsform sieht die folgenden Vorteile vor.
Das Kraftstoffeinspritzsystem ist dazu konfiguriert, die Erregungszeitdauer des Neben-Injektors/der Neben-Injektoren 20, von welchen jeder den Druckminderungsbetrieb ausführt, gemäß der Anzahl der Neben-Injektoren 20, von welchen jeder den Druckminderungsbetrieb ausführt, zu steuern. In der Situation, in welcher die Anzahl der Neben-Injektoren 20, welche verwendet werden können, um den Rail-Druck zu mindern, beschränkt ist, falls die Ventilöffnung des zweiten An-/Aus-Ventils 52 jedes Neben-Injektors 20 durch die gleiche Erregungszeitdauer gesteuert wird wie in dem Fall, bei welchem diese Beschränkung nicht besteht, wird die Druckminderungs-Strömungsmenge der Common-Rail 11 niedrig werden, und dadurch kann der Rail-Druck nicht rasch gemindert werden. In dieser Hinsicht wird bei der vorstehenden Konfiguration die Erregungszeitdauer des Neben-Injektors/der Neben-Injektoren 20, von welchen jeder den Druckminderungsbetrieb ausführt, gemäß der Anzahl der Neben-Injektoren 20, von welchen jeder den Druckminderungsbetrieb ausführt, variabel gesteuert. Daher kann selbst in dem Fall, bei welchem die Anzahl der Neben-Injektoren 20 beschränkt ist, welche verwendet werden können, um den Rail-Druck zu mindern, die geeignete Erregungszeitdauer gemäß der Anzahl der Neben-Injektoren 20 eingestellt werden, von welchen jeder den Druckminderungsbetrieb ausführt. Im Ergebnis kann der Rail-Druck rasch auf den Solldruck PTrg gemindert werden, und somit kann die Genauigkeit der Rail-Drucksteuerung verbessert werden.
Genauer gesagt ist die Druckminderungs-Erregungszeitdauer TmF derart eingestellt, dass die Erregungszeitdauer des zweiten Solenoids 54 umso länger eingestellt ist, je kleiner die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd ist. Daher kann die Druckminderungs-Strömungsmenge pro Neben-Injektor 20 selbst in der Situation erhöht werden, in welcher die Anzahl der Neben-Injektoren 20, welche den Druckminderungsbetrieb ausführen können, beschränkt ist, um die reduzierte Menge der Druckminderungs-Strömungsmenge auszugleichen, welche aufgrund der reduzierten Anzahl von Neben-Injektoren 20 reduziert ist.
Außerdem wird bei dem Kraftstoffeinspritzsystem, bei welchem die Einspritzrate der jeweiligen Injektoren 20, die das erste An-/Aus-Ventil 51 und das zweite An-/Aus-Ventil 52 aufweisen, variabel gesteuert wird, die vorstehend beschriebene Druckminderungs-Steuerung unter Verwendung der Druckminderungsfunktion von einem oder mehreren Injektoren 20 ausgeführt. Daher kann der Rail-Druck selbst in dem Fall, bei welchem das Druckreduzierungsventil nicht an der Common-Rail 11 vorgesehen ist, oder dem Fall, bei welchem in dem System, in welchem das Druckreduzierungsventil an der Common-Rail 11 vorgesehen ist, das Versagen des Druckreduzierungsventils auftritt, mit hoher Genauigkeit gesteuert werden.
Die Beziehung zwischen der Erregungszeitdauer des zweiten Solenoids 54 und der Druckminderungs-Strömungsmenge wird für jeden der Injektoren im Voraus als die Druckminderungs-Strömungsmengen-Kennlinie gespeichert, und die Druckminderungs-Grunderregungszeitdauer Tm wird unter Verwendung der gespeicherten Druckminderungs-Strömungsmengen-Kennlinie der jeweiligen Injektoren berechnet. Es liegen individuelle Variationen hinsichtlich der Zeitdauer ab der Zeit, zu welcher die Erregung des zweiten Solenoids 54 gestartet wird, bis zu der Zeit vor, zu welcher der Rail-Druck tatsächlich abfällt, und aufgrund dieser individuellen Variationen kann die Druckminderungs-Kennlinie bei den Injektoren 20 variieren. Daher kann bei der vorstehenden Konfiguration die Rail-Druck-Steuerung mit höherer Präzision bzw. Genauigkeit umgesetzt werden.
Außerdem wird bei der vorliegenden Ausführungsform im Voraus die Druckminderungs-Strömungsmengen-Kennlinien-Speicherabbildung gespeichert, und die Druckminderungs-Grunderregungszeitdauer Tm wird unter Verwendung der Druckminderungs-Start-Verzögerungszeit Ty(i) korrigiert, die ausgehend von der Dekompressions- bzw. Druckverminderungs-Strömungs-Kennlinien-Speicherabbildung abgerufen wird. Gemäß dieser Konfiguration kann die Druckminderungs-Strömungsmengen-Kennlinie jedes Injektors 20 genau ermittelt werden, und somit kann die Steuerungsgenauigkeit des Rail-Drucks verbessert werden.
Bei den Injektoren 20 wird die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd derart eingestellt, dass diese kleiner gleich der Anzahl ist, die ermittelt wird, indem die Einspritz-Neben-Anzahl Na von der Gesamtanzahl der Injektoren 20 (d. h. der Gesamtanzahl der Zylinder) der Maschine 70 subtrahiert wird. In diesem Fall können der Injektor/die Injektoren 20, welchem/welchen die Kraftstoffeinspritzung befohlen wird, und der Injektor/die Injektoren 20, welchem/welchen die Druckminderung des Rail-Drucks befohlen wird, getrennt werden, sodass sowohl die Fortsetzung einer Verbrennung der Maschine 70 als auch die Druckminderung des Rail-Drucks erzielt werden können.
Bei dem Neben-Injektor/den Neben-Injektoren 20, welche(r) den Druckminderungsbetrieb ausführt/ausführen, ist es wahrscheinlich, dass aufgrund des Öffnens und Schließens des zweiten An-/Aus-Ventils 52 in dem ersten Hochdruckdurchlass 13 sowie dem zweiten Hochdruckdurchlass 14 die Druckpulsation auftritt. Daher ist der Einspritzdruck nicht stabil, wenn der Kraftstoff ausgehend von dem Neben-Injektor 20 eingespritzt wird, der für den Druckminderungsbetrieb verwendet wird, und die Menge an Kraftstoff, der in den Zylinder eingespritzt wird, kann instabil werden. Andererseits kann die Kraftstoffeinspritzsteuerung in dem Fall, bei welchem die Verbrennung der Maschine 70 parallel zu der Druckminderung des Rail-Drucks fortgesetzt wird, genau umgesetzt werden, indem der Injektor/die Injektoren 20, welchem/welchen die Kraftstoffeinspritzung befohlen wird, von dem Injektor/den Injektoren 20, welchem/welchen der Druckminderungsbetrieb befohlen wird, getrennt wird/werden.
Andere Ausführungsformen
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt und kann zum Beispiel wie folgt umgesetzt werden.
Bei der vorstehenden Ausführungsform wird die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd auf Grundlage des Maschinen-Betriebszustands berechnet, indem die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd auf Grundlage der Maschinenlast und der Maschinen-Drehgeschwindigkeit berechnet wird. Allerdings sollte die Weise, auf welche die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd auf Grundlage des Maschinen-Betriebszustands berechnet wird, nicht darauf beschränkt werden. Die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd kann zum Beispiel anhand dessen berechnet werden, ob durch den Injektor 20 in zumindest einem oder mehreren der ersten bis vierten Zylinder die Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird, d. h. anhand dessen, ob die Einspritzanforderung vorliegt. Genauer gesagt kann die Gesamtanzahl (in dem Kraftstoffeinspritzsystem von 1 „4“) der Injektoren 20, die an der Maschine 70 installiert sind, als die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd eingestellt sein, wenn keinem der Injektoren 20 eine Kraftstoffeinspritzung befohlen wird (z. B. in dem Fall, bei welchem der Gaspedal-Öffnungsgrad null ist). Im Gegensatz dazu ist eine vorgegebene Anzahl (z. B. „3“) als die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd eingestellt, wenn die Kraftstoffeinspritzung zumindest einem oder mehreren der Injektoren 20 befohlen wird, um die Verbrennung der Maschine 70 durchzuführen (z. B. in dem Fall, bei welchem der Gaspedal-Öffnungsgrad größer als null ist).
Die Einspritz-Neben-Anzahl Na kann auf Grundlage des Maschinen-Betriebszustands eingestellt werden, und die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd kann berechnet werden, indem die Einspritz-Neben-Anzahl Na von der Gesamtanzahl Nt der Injektoren 20 subtrahiert wird, die an der Maschine 70 installiert sind. Zu dieser Zeit kann eine Differenz zwischen der Gesamtanzahl Nt und der Einspritz-Neben-Anzahl Na als die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd eingestellt werden, oder eine Anzahl, welche kleiner ist als die Differenz zwischen der Gesamtanzahl Nt und der Einspritz-Neben-Anzahl Na, kann als die Druckminderungs-Neben-Anzahl Nd eingestellt werden.
Anstatt die vorab gespeicherte Druckminderungs-Strömungsmengen-Kennlinien-Speicherabbildung zu verwenden, kann für jeden der Injektoren 20 eine Beziehung zwischen der Druckminderungs-Erregungszeitdauer des Injektors 20 und der Druckminderungs-Strömungsmenge des Rail-Drucks als die Druckminderungs-Strömungsmengen-Kennlinie gelernt werden, und die Erregungszeitdauer des Neben-Injektors/der Neben-Injektoren 20, welche(r) den Druckminderungsbetrieb ausführt/ausführen, kann unter Verwendung der gelernten Druckminderungs-Strömungsmengen-Kennlinie jedes der Injektoren 20 berechnet werden. Gemäß dieser Konfiguration kann selbst in dem Fall, bei welchem die Druckminderungs-Strömungsmengen-Kennlinie ausgehend von dem Ausgangszustand verändert wird, die Erregungszeitdauer in Übereinstimmung mit dieser Veränderung berechnet werden, da die Druckminderungs-Strömungsmengen-Kennlinie durch das Lernen ermittelt wird. Das vorstehende Lernen wird durchgeführt, indem zum Beispiel die Druckminderungs-Strömungsmenge für den Rail-Druck relativ zu dem Befehlswert in der Zeitdauer ermittelt wird, während der bei keinem der Injektoren 20 die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird.
Bei der vorstehenden Ausführungsform wird die Druckminderungs-Grunderregungszeitdauer Tm unter Verwendung der Druckminderungs-Start-Verzögerungszeit Ty(i) korrigiert. Alternativ kann die Druckminderungs-Grunderregungszeitdauer Tm unter Verwendung der Ventilöffnungs-Verzögerungszeitdauer Td(i) anstatt der Druckminderungs-Start-Verzögerungszeit Ty(i) korrigiert werden. In diesem Fall wird die folgende Gleichung (6) verwendet, um die Druckminderungs-Erregungszeitdauer TmF(i) zu berechnen, welche dem Injektor/den Injektoren 20 des Druckminderungs-Neben-Zylinders befohlen wird. $TmF (i) = Tm + Td (i)$
Es besteht eine Korrelation zwischen der Ventilöffnungs-Verzögerungszeitdauer Td(i) und der Druckminderungs-Start-Verzögerungszeit Ty(i). Daher kann die Druckminderungs-Start-Verzögerungszeit Ty(i) unter Verwendung der Ventilöffnungs-Verzögerungszeitdauer Td(i) berechnet werden, und die Druckminderungs-Erregungszeitdauer TmF(i) kann unter Verwendung der berechneten Druckminderungs-Start-Verzögerungszeit Ty(i) berechnet werden. Selbst in diesem Fall kann die Druckminderungs-Erregungszeitdauer TmF(i) auf Grundlage der Druckminderungs-Strömungsmengen-Kennlinie der jeweiligen Injektoren 20 berechnet werden. Genauer gesagt wird in dem Fall, bei welchem die Kraftstoffeinspritzung ausgehend von dem Injektor 20 in den Zylinder durchgeführt wird, die Ventilöffnungs-Verzögerungszeitdauer Td(i) gelernt, welche die Zeitdauer ab der Zeit, zu welcher die Erregung des Injektors 20 gestartet wird, bis zu der Zeit ist, zu welcher die Ist-Einspritzung des Kraftstoffs ausgehend von den Einspritzlöchern 34 gestartet wird. Anschließend wird die Druckminderungs-Start-Verzögerungszeit Ty(i) unter Verwendung der gelernten Ventilöffnungs-Verzögerungszeitdauer Td(i) berechnet, und die Druckminderungs-Erregungszeitdauer TmF(i) wird unter Verwendung der vorstehenden Gleichung (4) berechnet.
Bei der vorstehenden Ausführungsform sind einer oder mehrere aller Zylinder als einer oder mehrere Druckminderungs-Neben-Zylinder eingestellt, und der Rest aller Zylinder ist als der/die Einspritz-Neben-Zylinder eingestellt. Dadurch wird/werden der Injektor/die Injektoren 20, welchem/welchen der Druckminderungsbetrieb befohlen wird, von dem Injektor/den Injektoren 20, welchem/welchen die Kraftstoffeinspritzung befohlen wird, getrennt. Alternativ kann/können der Injektor/die Injektoren 20, welchem/welchen die Kraftstoffeinspritzung befohlen wird, den Druckminderungsbetrieb ausführen, um den Rail-Druck zu reduzieren. In diesem Fall führt der Injektor 20 den Druckminderungsbetrieb während einer Dauer aus, in welcher dieser Injektor 20 nicht die Kraftstoffeinspritzung ausführt.
Der Kraftstoffdrucksensor 73 der vorstehenden Ausführungsform ist an dem ersten Hochdruckdurchlass 13 installiert und sensiert den Druck des Hochdruckkraftstoffs, welcher dem Injektor 20 zugeführt wird. Allerdings sollte der Kraftstoffdrucksensor nicht auf den Kraftstoffdrucksensor beschränkt werden, der an dem ersten Hochdruckdurchlass 13 installiert ist. Der Kraftstoffdrucksensor kann zum Beispiel an der Common-Rail 11 installiert sein, um den Druck des Hochdruckkraftstoffs zu sensieren, welcher dem Injektor 20 zugeführt wird. Alternativ kann der Kraftstoffdrucksensor, der an dem Injektor 20 installiert ist, verwendet werden, um den Druck innerhalb des Injektors 20 als den Druck des Hochdruckkraftstoffs zu sensieren, oder ein Kraftstoffdrucksensor, der an der Hochdruckpumpe installiert ist, kann verwendet werden, um den Pumpenabführdruck als den Druck des Hochdruckkraftstoffs zu sensieren.
Die Konfiguration des Injektors 20 ist nicht auf die Konfiguration beschränkt, die in 1 gezeigt wird. Zum Beispiel bei dem Injektor 20 von 1 kann in dem Zustand, in welchem das Nachlaufventil 41 die Verbindung zwischen dem ersten Hochdruckdurchlass 13 und der ersten Steuerkammer 46 unterbricht, der zweite Durchlass 27 durch einen anderen Durchlass, welcher in dem Nachlaufventil 41 ausgebildet ist und sich von dem dritten Durchlass 42 unterscheidet, mit der ersten Steuerkammer 46 in Verbindung stehen. Alternativ kann in dem Zustand, in welchem der zweite Durchlass 27 mit der Zwischenkammer 26 in Verbindung steht und das Nachlaufventil 41 die Verbindung zwischen dem ersten Hochdruckdurchlass 13 und der ersten Steuerkammer 46 unterbricht, der zweite Durchlass 27 durch die Zwischenkammer 26 und den dritten Durchlass 42 mit der ersten Steuerkammer 46 in Verbindung stehen.
Außerdem können bei dem Injektor 20 von 1 zwei oder mehr An-/Aus-Ventile als die zweiten An-/Aus-Ventile 52 zum Anpassen der Bewegungsgeschwindigkeit des Nadelventils 31 vorgesehen sein, und die Bewegungsgeschwindigkeit des Nadelventils 31 kann genauer angepasst werden, indem das Öffnen und Schließen dieser zwei oder mehr An-/Aus-Ventile individuell gesteuert wird. In diesem Fall ist die Strömungsmenge des Kraftstoffs durch die Druckbelastungs-Einschränkungsmündung 14a derart eingestellt, dass diese größer ist als eine Summe der Strömungsmengen von Kraftstoff durch die Druckentlastungs-Einschränkungsmündungen, die jeweils in zwei oder mehr Kraftstoffdurchlässen vorgesehen sind, welche durch die zwei oder mehr An-/Aus-Ventile geöffnet und geschlossen werden.
Bei der vorstehenden Ausführungsform wird der Fall beschrieben, bei welchem die vorliegende Offenbarung auf das Kraftstoffeinspritzsystem angewendet wird, bei welchem an der Common-Rail 11 kein Druckreduzierungsventil vorgesehen ist. Alternativ kann/können der/die Injektor(en) 20 derart verwendet werden, dass diese(r) als das Druckreduzierungsventil in dem Kraftstoffeinspritzsystem fungiert/fungieren, bei welchem das Druckreduzierungsventil an der Common-Rail 11 vorgesehen ist.
Die Steuereinheit und deren Verfahren, die bei dieser Offenbarung beschrieben werden, können durch einen dedizierten Computer realisiert werden, der durch einen Prozessor und einen Speicher konstruiert ist, die dazu programmiert sind, eine oder mehr als eine Funktion auszuführen, die durch ein Computerprogramm verkörpert wird. Alternativ können die Steuereinheit und deren Verfahren, die bei dieser Offenbarung beschrieben werden, durch einen dedizierten Computer realisiert werden, der durch einen Prozessor konstruiert ist, der durch eine oder mehr als eine dedizierte logische Hardware-Schaltung konfiguriert ist. Alternativ können die Steuereinheit und deren Verfahren, die bei dieser Offenbarung beschrieben werden, durch einen oder mehr als einen dedizierten Computer umgesetzt werden, der durch eine Kombination eines Prozessors und eines Speichers, die dazu programmiert sind, eine oder mehr als eine Funktion auszuführen, und einen Prozessor, der durch eine oder mehr als eine logische Hardware-Schaltung konfiguriert ist, konstruiert ist. Außerdem kann das Computerprogramm als Anweisungen bzw. Befehle, die durch einen Computer ausgeführt werden sollen, in einem vom Computer lesbaren, nicht flüchtigen physischen Aufzeichnungsmedium gespeichert werden.
Obwohl die vorliegende Offenbarung in Übereinstimmung mit den Beispielen beschrieben worden ist, sollte dies nicht dahingehend ausgelegt werden, dass die vorliegende Offenbarung sich auf derartige Beispiele oder Strukturen beschränkt. Die vorliegende Offenbarung umfasst zudem verschiedene Variationen und Variationen innerhalb eines Äquivalenzbereichs. Zusätzlich sind verschiedene Kombinationen und Gestalten bzw. Formen sowie andere Kombinationen und Gestalten bzw. Formen, die nur ein Element, mehrere oder weniger dieser beinhalten, in dem Umfang und der Idee der vorliegenden Offenbarung enthalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018227254 [0001]
JP 2008128163 A [0004]

Claims

Kraftstoffeinspritzsystem, aufweisend: einen Akkumulator (11), der dazu konfiguriert ist, Kraftstoff in einem Hochdruckzustand anzusammeln; und eine Mehrzahl von Injektoren (20), die jeweils an einer Mehrzahl von Zylindern einer Maschine mit interner Verbrennung installiert sind und dazu konfiguriert sind, Hochdruckkraftstoff einzuspritzen, der in dem Akkumulator angesammelt ist, wobei: jeder der Mehrzahl von Injektoren Folgendes beinhaltet: eine Steuerkammer (36, 46), die dazu konfiguriert ist, den Hochdruckkraftstoff ausgehend von dem Akkumulator durch einen Hochdruckkraftstoffdurchlass (13, 14) aufzunehmen; ein Nadelventil (31), das dazu konfiguriert ist, sich als Reaktion auf eine Veränderung hinsichtlich eines Drucks des Kraftstoffs in der Steuerkammer in einer axialen Richtung hin und her zu bewegen und dabei den Kraftstoff ausgehend von einem Einspritzloch (34) einzuspritzen; und ein Drucksteuerventil (52), das dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf eine Erregung des Drucksteuerventils geöffnet zu werden und dadurch den Druck des Kraftstoffs in der Steuerkammer anzupassen; das Kraftstoffeinspritzsystem ferner Folgendes aufweist: eine Druckminderungs-Steuereinheit, die dazu konfiguriert ist, in einem Fall, bei welchem eine Druckminderungsanforderung zur Druckminderung des Kraftstoffs des Akkumulators erzeugt wird, eine Druckminderungs-Steuerung auszuführen, welche den Druck des Kraftstoffs des Akkumulators mindert, indem das Drucksteuerventil von einem oder mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren aus der Mehrzahl von Injektoren durch Erregung des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren geöffnet wird, ohne dass der Kraftstoff ausgehend von dem Einspritzloch des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren eingespritzt wird; und eine Druckminderungs-Neben-Anzahl-Einstelleinheit, die dazu konfiguriert ist, eine Anzahl des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren einzustellen, welchen als Reaktion auf die Erzeugung der Druckminderungsanforderung eine Ausführung der Druckminderungs-Steuerung befohlen wird, wobei: die Druckminderungs-Steuereinheit dazu konfiguriert ist, eine Erregungszeitdauer des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren zum Ausführen der Druckminderungs-Steuerung auf Grundlage der Anzahl des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren zu steuern, welche durch die Druckminderungs-Neben-Anzahl-Einstelleinheit eingestellt ist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Kraftstoffdruck-Sensiervorrichtung (73), die dazu konfiguriert ist, einen Druck des Hochdruckkraftstoffs zu sensieren; und eine Grundzeit-Berechnungseinheit, die dazu konfiguriert ist, auf Grundlage einer Differenz zwischen dem Druck des Hochdruckkraftstoffs, der mit der Kraftstoffdruck-Sensiervorrichtung sensiert ist, und einem Solldruck des Hochdruckkraftstoffs eine Grundansteuerzeit als die Erregungszeitdauer des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren zum Ausführen der Druckminderungs-Steuerung zu berechnen, wobei: die Druckminderungs-Steuereinheit dazu konfiguriert ist, die Grundansteuerzeit derart zu korrigieren, dass die Ventilöffnungs-Zeitdauer des Drucksteuerventils des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren umso länger ist, je kleiner die Anzahl des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren ist, welchen die Ausführung der Druckminderungs-Steuerung befohlen wird.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend: einen Kennlinien-Speicher, der dazu konfiguriert, eine Beziehung zwischen der Erregungszeitdauer und einer Druckminderungs-Strömungsmenge des Kraftstoffs, die ausgehend von dem Akkumulator ausgegeben wird, für jeden der Mehrzahl von Injektoren als eine Druckminderungs-Strömungsmengen-Kennlinie zu speichern, wobei: die Druckminderungs-Steuereinheit dazu konfiguriert ist, auf Grundlage der Druckminderungs-Strömungsmengen-Kennlinie jedes der Mehrzahl von Injektoren, die in dem Kennlinien-Speicher gespeichert ist, die Erregungszeitdauer des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren zu berechnen.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend: eine Kennlinien-Lerneinheit, die dazu konfiguriert, eine Beziehung zwischen der Erregungszeitdauer und einer Druckminderungs-Strömungsmenge des Kraftstoffs, die ausgehend von dem Akkumulator ausgegeben wird, für jeden der Mehrzahl von Injektoren als eine Druckminderungs-Strömungsmengen-Kennlinie zu lernen, wobei: die Druckminderungs-Steuereinheit dazu konfiguriert ist, auf Grundlage der Druckminderungs-Strömungsmengen-Kennlinie jedes der Mehrzahl von Injektoren, die durch die Kennlinien-Lerneinheit gelernt ist, die Erregungszeitdauer des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren zu berechnen.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Druckminderungs-Neben-Anzahl-Einstelleinheit dazu konfiguriert ist, auf Grundlage eines Betriebszustands der Maschine mit interner Verbrennung die Anzahl des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren einzustellen, welchen die Ausführung der Druckminderungs-Steuerung befohlen wird.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend: eine Einspritz-Neben-Anzahl-Einstelleinheit, die dazu konfiguriert ist, eine Anzahl von einem oder mehreren Einspritz-Neben-Injektoren, welchen eine Kraftstoffeinspritzung befohlen wird, aus der Mehrzahl von Injektoren einzustellen, wobei: die Druckminderungs-Neben-Anzahl-Einstelleinheit dazu konfiguriert ist, eine Anzahl, welche kleiner gleich einer Differenz zwischen einer Gesamtanzahl der Mehrzahl von Injektoren, die bei der Maschine mit interner Verbrennung vorgesehen sind, und der Anzahl des einen oder von mehreren Einspritz-Neben-Injektoren ist, als die Anzahl des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren einzustellen, welchen die Ausführung der Druckminderungs-Steuerung befohlen wird.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei einer oder mehrere der Mehrzahl von Injektoren als der eine oder mehrere Einspritz-Neben-Injektoren eingestellt ist, und ein Rest der Mehrzahl von Injektoren als der eine oder mehrere Druckminderungs-Neben-Injektoren eingestellt ist, welchen die Ausführung der Druckminderungs-Steuerung befohlen wird, wenn eine Einspritzanforderung zum Einspritzen des Kraftstoffs ausgehend von einem oder mehreren Einspritz-Neben-Injektoren aus der Mehrzahl von Injektoren und die Druckminderungsanforderung für den einen oder mehrere Druckminderungs-Neben-Injektoren erzeugt werden.
Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei: jeder der Mehrzahl von Injektoren Folgendes beinhaltet: ein erstes An-/Aus-Ventil (51), das an einem ersten Kraftstoffdurchlass (25, 42) installiert ist, welcher mit der Steuerkammer verbunden ist und eine erste Einschränkungsmündung (42a) aufweist; ein zweites An-/Aus-Ventil (52), das an einem zweiten Kraftstoffdurchlass (27) installiert ist, welcher mit der Steuerkammer verbunden ist und eine zweite Einschränkungsmündung (27a) aufweist, wobei die zweite Einschränkungsmündung eine Strömungsmenge des Kraftstoffs beschränkt, der durch die zweite Einschränkungsmündung mit einer Durchlass-Querschnittsfläche, welche kleiner ist als eine Durchlass-Querschnittsfläche der ersten Einschränkungsmündung, geführt ist; das Drucksteuerventil jedes der Mehrzahl von Injektoren das zweite An-/Aus-Ventil ist, und das Kraftstoffeinspritzsystem ferner eine Einspritzsteuereinheit aufweist, die dazu konfiguriert ist, eine Einspritzrate jedes der Mehrzahl von Injektoren variabel zu steuern, indem diese ein Öffnen und Schließen des ersten An-/Aus-Ventils sowie ein Öffnen und Schließen des zweiten An-/Aus-Ventils bei dem Injektor steuert.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 8, wobei die Druckminderungs-Steuereinheit dazu konfiguriert ist, den Druck des Kraftstoff des Akkumulators zu mindern, ohne ausgehend von dem Einspritzloch des einen oder von mehreren Druckminderungs-Neben-Injektoren, welchen die Ausführung der Druckminderungs-Steuerung befohlen wird, den Kraftstoff einzuspritzen, indem das zweite An-/Aus-Ventil geöffnet wird, während das erste An-/Aus-Ventil geschlossen gehalten ist.