DE112018003842T5

DE112018003842T5 - Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung und Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung

Info

Publication number: DE112018003842T5
Application number: DE112018003842.4T
Authority: DE
Inventors: Masayuki Niwa; Makoto SAIZEN; Makoto Tanaka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2018-06-28
Publication date: 2020-04-09
Anticipated expiration: 2038-06-29
Also published as: CN110959068B; JP2019027348A; US11149598B2; CN110959068A; DE112018003842B4; WO2019021732A1; JP6720935B2; US20200157980A1

Abstract

Eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung beinhaltet eine zusätzliche Erregungseinheit (S109). Bezüglich eines Unterschwingungszustands, der durch eine erste Erregung (DI1) für die Kraftstoffeinspritzung verursacht wird, ist eine Rücklaufperiode (Tu) eine geschätzte Periode, die ein beweglicher Kern (40) benötigt, um von einer ersten Erregung in eine Initialposition (B1) zurückzukehren. Ein Einspritzintervall (Tint) reicht von der ersten Erregung bis zu einer zweiten Erregung (DI2), die für eine nächste Kraftstoffeinspritzung vorgesehen ist. Eine zulässige Periode (Tuo) erhält man durch Subtraktion einer für die zweite Erregung geschätzten Anstiegsperiode (To) von der Rücklaufperiode. Die zusätzliche Erregungseinheit fügt eine zusätzliche Erregung (DI3) zwischen der ersten Erregung und der zweiten Erregung hinzu, wenn das Einspritzintervall länger oder gleich der zulässigen Periode und kürzer oder gleich der Rücklaufperiode ist.

Description

QUERVERWEIS AUF EINE ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-146905 , die am 28. Juli 2017 eingereicht wurde. Die vollständigen Offenbarungsgehalte aller oben genannten Anmeldungen sind hier durch Verweis aufgenommen.
TECHNISCHES GEBIET
Die Offenbarung dieser Anmeldung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung und ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung.
STAND DER TECHNIK
Ein Kraftstoffeinspritzventil, das zum Einspritzen von Kraftstoff konfiguriert ist, umfasst einen beweglichen Kern und einen Ventilkörper und ermöglicht es dem beweglichen Kern und dem Ventilkörper, sich relativ zueinander zu bewegen. Der bewegliche Kern wird durch die Anwendung einer elektromagnetischen Anziehungskraft, die durch die Erregung einer Spule erzeugt wird, in Bewegung gesetzt. Der Ventilkörper öffnet das Ventil in Verbindung mit der Bewegung des beweglichen Kerns. Zum Beispiel zeigt die PATENTLITERATUR 1 die Konfiguration, bei der selbst dann, wenn sich der Ventilkörper in Ventilschließrichtung bewegt und an der Ventilschließstellung zum Verschließen einer Einspritzöffnung anhält, der bewegliche Kern nicht an einer Initialposition anhält, die einer Ventilschließstellung des Ventilkörpers entspricht, sondern sich in einer Ventilschließrichtung relativ zum Ventilkörper weiter bewegt.
BISHERIGE FACHLITERATUR
PATENTLITERATUR
PATENTLITERATUR 1: JP 2013-124577 A
KURZFASSUNG ERFINDUNG
Der bewegliche Kern kann anstelle der Initialposition zur Ventilschließseite hin positioniert werden, auch wenn der Ventilkörper in der Schließstellung des Ventils stehen bleibt. Dieser Zustand wird als Unterschwingung bzw. als Unterschwingen bezeichnet. Durch die nächste Erregung der Spule entsteht eine elektromagnetische Anziehungskraft, die eine unterschwingende bewegliche Spule anziehen kann. In diesem Fall zieht die elektromagnetische Anziehungskraft die unterschwingende bewegliche Spule zwangsweise in einer Ventilöffnungsrichtung zurück. Der bewegliche Kern darf nicht an der Initialposition stoppen und die Initialposition zur Ventilöffnungsseite hin passieren.
Die Erfinder stellten fest, dass der bewegliche Kern durch die Initialposition zur Ventilöffnungsseite hin durchläuft, die Bewegung schnell in die Ventilschließrichtung ändert und in Abhängigkeit zu dem Timing bzw. zum Zeitpunkt der Aufwendung bzw. des Einsatzes der elektromagnetischen Anziehungskraft auf den unterschwingenden beweglichen Kern oder der Größe der elektromagnetischen Anziehungskraft in die Initialposition zurückkehrt. Es besteht die Besorgnis der Verursachung einer erratischen Einspritzung, die versehentlich den Kraftstoff zeitweilig einspritzt, wenn der bewegliche Kern versehentlich zeitweilig bzw. temporär zur Seite der Ventilöffnung statt zur Initialposition bewegt wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist die Bereitstellung einer Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung und eines Kraftstoffeinspritz-Steuerverfahrens, die es jeweils ermöglichen, das Auftreten einer unregelmäßigen Einspritzung zu verhindern, die den Kraftstoff versehentlich temporär einspritzt.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzventil vorgesehen. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst das Folgende: eine Einspritzöffnung zum Einspritzen von Kraftstoff; einen Ventilkörper, der so konfiguriert ist, dass er sich in einer Ventilöffnungsrichtung bewegt, um das Einspritzloch zu öffnen; einen festen Kern, der so konfiguriert ist, dass er bei Erregung einer Spule eine elektromagnetische Anziehungskraft erzeugt; einen beweglichen Kern, der so konfiguriert ist, dass er sich von einer bestimmten Initialposition in der Ventilöffnungsrichtung relativ zum Ventilkörper bewegt, wenn er von dem festen Kern angezogen wird, um den Ventilkörper in der Ventilöffnungsrichtung zu bewegen; und ein Ventilkörpervorspannelement, das den Ventilkörper in einer Ventilschließrichtung entgegengesetzt zur Ventilöffnungsrichtung vorspannt. Der bewegliche Kern ist so konfiguriert, dass er sich nach Ablauf einer Anstiegsperiode, die zum Anheben der elektromagnetischen Anziehungskraft auf die Erregung erforderlich ist, in Ventilöffnungsrichtung zu bewegen beginnt. Der Ventilkörper ist so konfiguriert, dass er sich in Ventilschließrichtung bewegt, indem eine Vorspannkraft des Ventilkörpervorspannelements aufgebracht wird, um den beweglichen Kern in Ventilschließrichtung zu bewegen. Der bewegliche Kern ist so konfiguriert, dass er seine Bewegungsrichtung in die Ventilöffnungsrichtung ändert und in einem Unterschwingungszustand in die Initialposition zurückkehrt, in der sich der bewegliche Kern auch in einem Zustand, in dem der Ventilkörper in der Ventilschließrichtung stehen bleibt, in die Ventilschließrichtung weiter bewegt. Eine Rücklaufperiode ist eine geschätzte Periode, die der bewegliche Kern, der sich durch die erste Erregung zur Kraftstoffeinspritzung im Unterschwingungszustand befindet, benötigt, um von der ersten Erregung in die Initialposition zurückzukehren. Ein Einspritzintervall reicht von der ersten Erregung bis zu einer zweiten Erregung, die für eine nächste Kraftstoffeinspritzung vorgesehen ist. Eine zulässige Periode ist eine Periode bzw. Zeitdauer bzw. Zeitspanne, die man erhält, indem man die für die zweite Erregung geschätzte Anstiegsperiode von der Rücklaufperiode subtrahiert. Die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung umfasst eine zusätzliche Erregungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine zusätzliche Erregung zwischen der ersten Erregung und der zweiten Erregung hinzufügt, wenn das Einspritzintervall länger oder gleich der zulässigen Periode und kürzer oder gleich der Rücklaufperiode ist.
Wenn die elektromagnetische Anziehungskraft im Kraftstoffeinspritzventil auftritt, während der bewegliche Kern in der Initialposition stehen bleibt, wird davon ausgegangen, dass sich der bewegliche Kern nicht in die Ventilöffnungsrichtung bewegt, wenn die elektromagnetische Anziehungskraft nicht ausreicht. Inzwischen haben die Erfinder herausgefunden, dass die elektromagnetische Anziehungskraft den unterschwingenden beweglichen Kern beschleunigt, um leicht eine erratische Kraftstoffeinspritzung zu verursachen, wenn das Einspritzintervall länger oder gleich der zulässigen Periode und kürzer oder gleich der Rücklaufperiode ist. Nach dieser Erkenntnis wird die elektromagnetische Anziehungskraft auf den unterschwingenden beweglichen Kern ausgeübt, der sich aufgrund des Kernboost-Modus in Ventilöffnungsrichtung bewegt. Anschließend wird der bewegliche Kern im Kernboost-Modus beschleunigt, obwohl die elektromagnetische Anziehungskraft nicht vollständig aktiviert ist. Wenn der beschleunigte bewegliche Kern die Initialposition erreicht, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass sich der Ventilkörper aufgrund der Antriebskraft des beweglichen Kerns versehentlich mit dem beweglichen Kern in Ventilöffnungsrichtung bewegt. Der bewegliche Kern bewegt sich derweil nicht in die Initialposition, sondern zur Schließseite des Ventils. Die Vorspannkraft des Ventilkörpervorspannelements übersteuert die unzureichend aktivierte elektromagnetische Anziehungskraft. Der bewegliche Kern ändert daher die Bewegung in die Schließrichtung des Ventils, kehrt in die Initialposition zurück und schließt entsprechend den Ventilkörper. Es wird davon ausgegangen, dass auf diese Weise eine fehlerhafte bzw. erratische Kraftstoffeinspritzung erfolgt.
Gemäß dem oben genannten ersten Aspekt wird die zusätzliche Erregung zwischen der ersten und der zweiten Erregung durchgeführt, wenn das Einspritzintervall länger oder gleich der zulässigen Periode und kürzer oder gleich der Rücklaufperiode ist. In diesem Fall beschleunigt die elektromagnetische Anziehungskraft den beweglichen Kern, um die eigentliche Rücklaufperiode zu verkürzen. Es ist möglich, die tatsächliche Rücklaufperiode kürzer als das Einspritzintervall zu machen. Es ist möglich, die Bedingung zu verhindern, dass eine unregelmäßige Injektion verursacht wird, d.h. das Einspritzintervall ist kürzer oder gleich der Rücklaufperiode. Die Konfiguration ermöglicht es daher, das Auftreten einer unregelmäßigen Injektion zu verhindern.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzventil bestimmt. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst: eine Einspritzöffnung zum Einspritzen von Kraftstoff; einen Ventilkörper, der so konfiguriert ist, dass er sich in einer Ventilöffnungsrichtung bewegt, um das Einspritzloch zu öffnen; einen festen Kern, der so konfiguriert ist, dass er bei Erregung einer Spule eine elektromagnetische Anziehungskraft erzeugt; einen beweglichen Kern, der so konfiguriert ist, dass er sich von einer bestimmten Initialposition in der Ventilöffnungsrichtung relativ zum Ventilkörper bewegt, wenn er von dem festen Kern angezogen wird, um den Ventilkörper in der Ventilöffnungsrichtung zu bewegen; und ein Ventilkörpervorspannelement, das den Ventilkörper in einer Ventilschließrichtung entgegengesetzt zur Ventilöffnungsrichtung vorspannt. Der bewegliche Kern ist so konfiguriert, dass er sich nach Ablauf einer Anstiegsperiode, die zum Anheben der elektromagnetischen Anziehungskraft auf die Erregung erforderlich ist, in Ventilöffnungsrichtung zu bewegen beginnt. Der Ventilkörper ist so konfiguriert, dass er sich in Ventilschließrichtung bewegt, indem eine Vorspannkraft des Ventilkörpervorspannelements aufgebracht wird, um den beweglichen Kern in Ventilschließrichtung zu bewegen. Der bewegliche Kern ist so konfiguriert, dass er seine Bewegungsrichtung in die Ventilöffnungsrichtung ändert und in einem Unterschwingungszustand in die Initialposition zurückkehrt, in der sich der bewegliche Kern auch in einem Zustand, in dem der Ventilkörper in der Ventilschließrichtung stehen bleibt, in die Ventilschließrichtung weiter bewegt. Die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung umfasst eine zusätzliche Erregungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine zusätzliche Erregung zwischen der ersten Erregung und der zweiten Erregung hinzufügt, wenn ein Rücklauftiming bzw. - zeitpunkt, bei dem der bewegliche Kern im Unterschwingungszustand, der durch eine erste Erregung für die Kraftstoffeinspritzung verursacht wurde, voraussichtlich in die Initialposition zurückkehrt, in der Anstiegsperiode liegt, die für eine zweite Erregung, die für eine nächste Kraftstoffeinspritzung vorgesehen ist, geschätzt wird.
Die Erfinder fanden heraus, dass als Bedingung für die Verursachung der erratischen Kraftstoffeinspritzung das Rücklauftiming für die durch die erste Erregung auftretende Unterschwingung in die Anstiegsperiode für die zweite Erregung einbezogen wird. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, wird davon ausgegangen, dass die unregelmäßige Kraftstoffeinspritzung nach dem ersten Aspekt ähnlich wie bei der oben genannten Beschreibung auftritt.
Gemäß dem oben erwähnten zweiten Aspekt wird die zusätzliche Erregung zwischen der ersten Erregung und der zweiten Erregung durchgeführt, wenn das Rücklauftiming aufgrund der ersten Erregung in die Anstiegsperiode der zweiten Erregung einbezogen wird. In diesem Fall beschleunigt die elektromagnetische Anziehungskraft den beweglichen Kern, so dass das eigentliche Rücklauftiming früher eintritt. Das tatsächliche Rücklauftiming kann früher als die Anstiegsperiode für die zweite Erregung erfolgen. Es kann verhindert werden, dass die Bedingung einer erratischen Einspritzung entsteht, d.h. das Rücklauftiming durch die erste Erregung wird in die Anstiegsperiode der zweiten Erregung eingerechnet. Die Konfiguration ermöglicht es daher, eine erratische Injektion ähnlich wie beim oben genannten ersten Aspekt zu verhindern.
Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzventil vorgesehen. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst: eine Einspritzöffnung zum Einspritzen von Kraftstoff; einen Ventilkörper, der so konfiguriert ist, dass er sich in einer Ventilöffnungsrichtung bewegt, um das Einspritzloch zu öffnen; einen festen Kern, der so konfiguriert ist, dass er bei Erregung einer Spule eine elektromagnetische Anziehungskraft erzeugt; einen beweglichen Kern, der so konfiguriert ist, dass er sich von einer bestimmten Initialposition in der Ventilöffnungsrichtung relativ zum Ventilkörper bewegt, wenn er von dem festen Kern angezogen wird, um den Ventilkörper in der Ventilöffnungsrichtung zu bewegen; und ein Ventilkörpervorspannelement, das den Ventilkörper in einer Ventilschließrichtung entgegengesetzt zur Ventilöffnungsrichtung vorspannt. Der bewegliche Kern ist so konfiguriert, dass er sich nach Ablauf einer Anstiegsperiode, die zum Anheben der elektromagnetischen Anziehungskraft auf die Erregung erforderlich ist, in Ventilöffnungsrichtung zu bewegen beginnt. Der Ventilkörper ist so konfiguriert, dass er sich in Ventilschließrichtung bewegt, indem eine Vorspannkraft des Ventilkörpervorspannelements aufgebracht wird, um den beweglichen Kern in Ventilschließrichtung zu bewegen. Der bewegliche Kern ist so konfiguriert, dass er seine Bewegungsrichtung in die Ventilöffnungsrichtung ändert und in einem Unterschwingungszustand in die Initialposition zurückkehrt, in der sich der bewegliche Kern auch in einem Zustand, in dem der Ventilkörper in der Ventilschließrichtung stehen bleibt, in die Ventilschließrichtung weiter bewegt. Eine Rücklaufperiode ist eine geschätzte Periode, die der bewegliche Kern, der sich durch die erste Erregung zur Kraftstoffeinspritzung im Unterschwingungszustand befindet, benötigt, um von der ersten Erregung in die Initialposition zurückzukehren. Ein Einspritzintervall reicht von der ersten Erregung bis zu einer zweiten Erregung, die für eine nächste Kraftstoffeinspritzung vorgesehen ist. Eine zulässige Periode erhält man durch Subtraktion der für die zweite Erregung geschätzten Anstiegsperiode von der Rücklaufperiode. Die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung umfasst einen sich ändernden Erregungsabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er einen Modus der zweiten Erregung ändert, wenn das Einspritzintervall länger oder gleich der zulässigen Periode und kürzer oder gleich der Rücklaufperiode ist, um die für die zweite Erregung geschätzte Anstiegsperiode zu verkürzen als: die Anstiegsperiode in einem Fall, in dem das Einspritzintervall kürzer als die zulässige Periode ist; und die Anstiegsperiode in einem Fall, in dem das Einspritzintervall länger als die Rückkehrperiode ist.
Nach dem dritten Aspekt bedeutet die Bedingung, eine unregelmäßige Injektion zu verursachen, dass das Einspritzintervall länger oder gleich der zulässigen Periode und kürzer oder gleich der Rücklaufperiode ist. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, ist die Anstiegsperiode für die zweite Erregung kürzer als die gleiche, die für den Fall gilt, dass die Bedingung nicht erfüllt ist. Ist die erratische Bedingung erfüllt, verlängert sich die zulässige Periode entsprechend der verkürzten Anstiegsperiode für die zweite Erregung. Wenn die zulässige Periode positiv verlängert wird, ermöglicht die Konfiguration, die Bedingung zu vermeiden, dass das Einspritzintervall länger oder gleich der zulässigen Periode ist, um eine unregelmäßige Injektion zu verursachen. Die Konfiguration ermöglicht es daher, eine erratische Injektion ähnlich wie beim oben genannten ersten Aspekt zu verhindern.
Eine Verringerung der Anstiegsperiode erhöht den Grad der Erhöhung eines durch die Spule fließenden Stroms aufgrund der zweiten Erregung. Auch wenn die zulässige Periode nicht länger als das Einspritzintervall ist, ermöglicht eine drastische Erhöhung der elektromagnetischen Anziehungskraft, dass sich der bewegliche Kern leicht in Ventilöffnungsrichtung weiter bewegen kann. In diesem Fall kann durch die Konfiguration verhindert werden, dass der bewegliche Kern durch Unterschwingen der Initialposition durchfährt, die Bewegungsrichtung ändert und in die Initialposition zurückkehrt. Die Konfiguration ermöglicht es daher, das Auftreten einer unregelmäßigen Injektion zu verhindern.
Nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzventil bestimmt. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst: eine Einspritzöffnung zum Einspritzen von Kraftstoff; einen Ventilkörper, der so konfiguriert ist, dass er sich in einer Ventilöffnungsrichtung bewegt, um das Einspritzloch zu öffnen; einen festen Kern, der so konfiguriert ist, dass er bei Erregung einer Spule eine elektromagnetische Anziehungskraft erzeugt; einen beweglichen Kern, der so konfiguriert ist, dass er sich von einer bestimmten Initialposition in der Ventilöffnungsrichtung relativ zum Ventilkörper bewegt, wenn er von dem festen Kern angezogen wird, um den Ventilkörper in der Ventilöffnungsrichtung zu bewegen; und ein Ventilkörpervorspannelement, das den Ventilkörper in einer Ventilschließrichtung entgegengesetzt zur Ventilöffnungsrichtung vorspannt. Der bewegliche Kern ist so konfiguriert, dass er sich nach Ablauf einer Anstiegsperiode, die zum Anheben der elektromagnetischen Anziehungskraft auf die Erregung erforderlich ist, in Ventilöffnungsrichtung zu bewegen beginnt. Der Ventilkörper ist so konfiguriert, dass er sich in Ventilschließrichtung bewegt, indem eine Vorspannkraft des Ventilkörpervorspannelements aufgebracht wird, um den beweglichen Kern in Ventilschließrichtung zu bewegen. Der bewegliche Kern ist so konfiguriert, dass er seine Bewegungsrichtung in die Ventilöffnungsrichtung ändert und in einem Unterschwingungszustand in die Initialposition zurückkehrt, in der sich der bewegliche Kern auch in einem Zustand, in dem der Ventilkörper in der Ventilschließrichtung stehen bleibt, in die Ventilschließrichtung weiter bewegt. Eine Rücklaufperiode ist eine geschätzte Periode, die der bewegliche Kern, der sich durch die erste Erregung zur Kraftstoffeinspritzung im Unterschwingungszustand befindet, benötigt, um von der ersten Erregung in die Initialposition zurückzukehren. Ein Einspritzintervall reicht von der ersten Erregung bis zu einer zweiten Erregung, die für eine nächste Kraftstoffeinspritzung vorgesehen ist. Eine zulässige Periode erhält man durch Subtraktion der für die zweite Erregung geschätzten Anstiegsperiode von der Rücklaufperiode. Die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung umfasst einen Vorerregungsabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er eine Vorerregung hinzufügt, die zu einem Timing vor der zweiten Erregung beginnt und bis zum Beginn der zweiten Erregung andauert, wenn das Einspritzintervall länger oder gleich der zulässigen Periode ist und kürzer oder gleich der Rücklaufperiode ist.
Gemäß dem oben erwähnten vierten Aspekt wird die Vorerregung zu einem früheren Timing als die zweite Erregung durchgeführt, wenn das Einspritzintervall länger oder gleich der zulässigen Periode und kürzer oder gleich der Rücklaufperiode ist. In diesem Fall wird durch die Vorerregung die elektromagnetische Anziehungskraft im Timing vor der zweiten Erregung aktiviert. Die Konfiguration ermöglicht somit eine Verkürzung der Periode bis zur zweiten Erregung zur Aktivierung der elektromagnetischen Anziehungskraft. Ähnlich wie der oben erwähnte dritte Aspekt ermöglicht es die Konfiguration, die Bedingung zu vermeiden, dass die zulässige Periode entsprechend der verkürzten Anstiegsperiode für die zweite Erregung verlängert wird und das Einspritzintervall länger oder gleich der zulässigen Periode ist. Die Konfiguration ermöglicht es daher, eine erratische Injektion ähnlich wie beim oben genannten dritten Aspekt zu verhindern.
Ähnlich wie bei der oben erwähnten dritten Ausführungsform erhöht eine Abnahme der Anstiegsperiode den Grad der Erhöhung eines durch die Spule fließenden Stromes durch die zweite Erregung. Die Konfiguration ermöglicht es daher, eine unregelmäßige Kraftstoffeinspritzung zu verhindern.
Nach einem fünften Aspekt dieser Offenbarung ist eine Methode zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung für ein Kraftstoffeinspritzventil. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst: eine Einspritzöffnung zum Einspritzen von Kraftstoff; einen Ventilkörper, der so konfiguriert ist, dass er sich in einer Ventilöffnungsrichtung bewegt, um das Einspritzloch zu öffnen; einen festen Kern, der so konfiguriert ist, dass er bei Erregung einer Spule eine elektromagnetische Anziehungskraft erzeugt; einen beweglichen Kern, der so konfiguriert ist, dass er sich von einer bestimmten Initialposition in der Ventilöffnungsrichtung relativ zum Ventilkörper bewegt, wenn er von dem festen Kern angezogen wird, um den Ventilkörper in der Ventilöffnungsrichtung zu bewegen; und ein Ventilkörpervorspannelement, das den Ventilkörper in einer Ventilschließrichtung entgegengesetzt zur Ventilöffnungsrichtung vorspannt. Der bewegliche Kern ist so konfiguriert, dass er sich nach Ablauf einer Anstiegsperiode, die zum Anheben der elektromagnetischen Anziehungskraft auf die Erregung erforderlich ist, in Ventilöffnungsrichtung zu bewegen beginnt. Der Ventilkörper ist so konfiguriert, dass er sich in Ventilschließrichtung bewegt, indem eine Vorspannkraft des Ventilkörpervorspannelements aufgebracht wird, um den beweglichen Kern in Ventilschließrichtung zu bewegen. Der bewegliche Kern ist so konfiguriert, dass er seine Bewegungsrichtung in die Ventilöffnungsrichtung ändert und in einem Unterschwingungszustand in die Initialposition zurückkehrt, in der sich der bewegliche Kern auch in einem Zustand, in dem der Ventilkörper in der Ventilschließrichtung stehen bleibt, in die Ventilschließrichtung weiter bewegt. Eine Rücklaufperiode ist eine geschätzte Periode, die der bewegliche Kern, der sich durch die erste Erregung zur Kraftstoffeinspritzung im Unterschwingungszustand befindet, benötigt, um von der ersten Erregung in die Initialposition zurückzukehren. Ein Einspritzintervall reicht von der ersten Erregung bis zu einer zweiten Erregung, die für eine nächste Kraftstoffeinspritzung vorgesehen ist. Eine zulässige Periode erhält man durch Subtraktion der für die zweite Erregung geschätzten Anstiegsperiode der elektromagnetischen Anziehungskraft von der Rücklaufperiode. Das Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung umfasst das Hinzufügen einer zusätzlichen Erregung zwischen der ersten Erregung und der zweiten Erregung, wenn das Einspritzintervall länger oder gleich der zulässigen Periode und kürzer oder gleich der Rücklaufperiode ist.
Gemäß dem oben erwähnten fünften Aspekt ermöglicht das Verfahren, eine unregelmäßige Injektion ähnlich wie beim ersten Aspekt zu verhindern.
Figurenliste
Die oben genannten und andere Objekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich. In den Zeichnungen:

1 ist eine schematische Darstellung eines Verbrennungssystems nach einer ersten Ausführungsform;
2 ist ein vertikaler Schnitt, der den schematischen Aufbau eines Kraftstoffeinspritzventils zeigt;
3 ist ein Diagramm, das den Zustand der Öffnung des Kraftstoffeinspritzventils zeigt;
4 ist ein Diagramm, das den Zustand beim Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils zeigt;
5 ist ein Diagramm, das den Zustand der vollständigen Öffnung des Kraftstoffeinspritzventils zeigt;
6 ist ein Diagramm, das eine überschießende Nadel des Kraftstoffeinspritzventils zeigt;
7 ist ein Diagramm, das einen unterschwingenden beweglichen Kern des Kraftstoffeinspritzventils zeigt;
8 ist ein Zeitdiagramm, das ein Verhalten des beweglichen Kerns zeigt, wenn keine erratische Injektion auftritt, weil ein Signalintervall länger als eine Rückkehr-zur-Referenz-Periode ist;
9 ist ein Zeitdiagramm, das ein Verhalten des beweglichen Kerns zeigt, wenn keine erratische Injektion auftritt, weil ein Signalintervall kürzer als eine Rückkehr-zur-Referenz-Periode ist;
10 ist ein Zeitdiagramm, das ein Verhalten des beweglichen Kerns bei einer erratischen Injektion zeigt;
11 ist ein Zeitdiagramm, das ein Verhalten des beweglichen Kerns zeigt, wenn durch eine Zwischenantriebserregung eine unregelmäßige bzw. erratische Einspritzung vermieden wird;
12 ist ein Flussdiagramm, das ein Einspritz-Setup-Verfahren zeigt;
13 ist ein Zeitdiagramm, das einen Aspekt der Veränderung eines treibenden Stroms nach einer zweiten Ausführungsform zeigt;
14 ist ein Flussdiagramm, das ein Einspritz-Setup-Verfahren zeigt;
15 ist ein Zeitdiagramm, das einen Aspekt der Veränderung eines anderen Antriebsstroms zeigt;
16 ist ein Zeitdiagramm, das einen Aspekt der Veränderung eines treibenden Stroms nach einer dritten Ausführungsform zeigt;
17 ist ein Zeitdiagramm, das ein Verhalten des beweglichen Kerns veranschaulicht, wenn die Vorantriebserregung eine erratische Einspritzung eliminiert; und
18 ist ein Flussdiagramm, das ein Einspritz-Setup-Verfahren veranschaulicht.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Für die einander entsprechenden Elemente in den Ausführungsformen können die gleichen Bezugszahlen verwendet werden, um eine doppelte Beschreibung auszulassen. Wenn eine nachfolgende Ausführungsform nur einen Teil der Konfiguration beschreibt, gilt der andere Teil der Konfiguration für den entsprechenden Teil der in der vorhergehenden Ausführungsform beschriebenen Konfiguration. Die Kombinationen der Konfigurationen sind nicht auf die in den Ausführungsformen explizit beschriebenen beschränkt. Die Konfigurationen der Ausführungsformen können teilweise kombiniert werden, auch wenn sie nicht explizit beschrieben sind, außer einer ungültigen Kombination. Die folgende Beschreibung wird eine implizite Kombination der Ausführungsformen und der in den Modifikationen beschriebenen Konfigurationen offenbaren.
Erste Ausführungsform
Ein in 1 dargestellter Injektor 100 ist in einem Verbrennungssystem 110 enthalten. Die Verbrennungsanlage 110 umfasst einen Verbrennungsmotor 111, ein Ansaugrohr 112 und ein Abgasrohr 113. Der Verbrennungsmotor 111 stellt einen gezündeten Motor wie einen Ottomotor dar. Das Ansaugrohr 112 führt einer Brennkammer 111a des Verbrennungsmotors 111 Ansaugluft zu. Das Auspuffrohr 113 leitet die Abgase aus dem Brennraum 111a ab.
Der Verbrennungsmotor 111 besteht aus einem Zylinder 114, einem Kolben 115, einem Einlassventil 116, einem Abgasventil 117, dem Injektor 100, einer Zündkerze 122, einem Ansaugdrucksensor 123, einem Kurbelwinkelgeber 124 und einem ECU 125 zusätzlich zum Injektor 100. Der Kolben 115 ist wechselseitig im Zylinder 114 vorgesehen. Die Brennkammer 111a ist über einen Ansaug- und Abgaskanal mit dem Ansaugrohr 112 und dem Abgasrohr 113 verbunden. Das Einlassventil 116 öffnet und schließt den Ansaugkanal. Das Abgasventil 117 öffnet und schließt den Abgasanschluss. Der Injektor 100 verfügt über ein Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff und spritzt den Kraftstoff direkt in den Brennraum bzw. die Brennkammer 111a ein. Die Zündkerze 122 zündet ein Luft-Kraftstoff-Gemisch aus der Ansaugluft und dem Kraftstoff in der Brennkammer lila. Der Ansaugdrucksensor 123 wird am Saugrohr 112 befestigt und erfasst den Druck im Saugrohr 112 als Ansaugdruck. Der Kurbelwinkelsensor 124 wird an einer Kurbelwelle befestigt und erfasst einen Kurbelwinkel.
Die ECU (Engine Control Unit) 124 stellt eine Steuereinheit dar, das den Betrieb des Verbrennungssystems 110 steuert. Der ECU 125 enthält einen Computer, der hauptsächlich aus einem Prozessor 124a, einer Speichereinheit 124b und einer Ein-/Ausgabeschnittstelle besteht. Die Speichereinheit 124b verwendet ein Aufzeichnungsmedium wie z.B. RAM. In der ECU 125 speichert die Speichereinheit 124b hauptsächlich ein Programm zur Steuerung des Betriebs des Verbrennungssystems 110. Der Prozessor 124a führt das Programm aus. Die Steuereinheit 125 ist elektrisch mit verschiedenen Erfassungsteilen wie dem Einlassdrucksensor 123 und dem Kurbelwinkelgeber 124 verbunden. Basierend auf den Erkennungsergebnissen dieser Erkennungsteile führt die ECU 125 die Motorsteuerung durch, wie z.B. die Betriebssteuerung über die Zündkerze 122 und die Winkelsteuerung über eine Drosselklappe. Der Ansaugdrucksensor 123 und die ECU 125 können als Motorsteuergerät bezeichnet werden. Das Verbrennungssystem 110 kann als Motorsteuerung bezeichnet werden.
Das Verbrennungssystem 110 umfasst ein Brennstoffversorgungssystem 130, das den Brennstoff der Brennkammer lila zuführt. Das Kraftstoffversorgungssystem 130 umfasst neben dem Injektor 100 einen Kraftstofftank 131, eine Kraftstoffpumpe 132, eine Kraftstoffförderung 133, einen Einspritzdrucksensor 134 und eine Steuereinheit 135. Der Kraftstofftank 131 speichert den Kraftstoff. Die Kraftstoffpumpe 132 versorgt eine Hochdruckpumpe, die den Injektor 100 durch Druckbeaufschlagung mit dem Kraftstoff im Kraftstofftank 131 versorgt. Das Verbrennungssystem 110 umfasst mehrere Injektoren 100. Die Kraftstoffzufuhr 133 verteilt den Kraftstoff auf die Injektoren 100. Der Einspritzdrucksensor 134 ist für die Kraftstoffförderung 133 vorgesehen und erfasst einen Einspritzdruck, nämlich den Druck des dem Injektor 100 zugeführten Kraftstoffs.
Die Steuereinheit 135 steuert den Betrieb des Kraftstoffversorgungssystems 130. Die Steuereinheit 135 umfasst einen Computer, der hauptsächlich aus einem Prozessor 135a, einer Speichereinheit 135b und einer Ein-/Ausgabeschnittstelle besteht. Die Speichereinheit 135b verwendet ein Aufzeichnungsmedium wie z.B. RAM. In der Steuereinheit 135 ist in der Speichereinheit 135b hauptsächlich ein Programm zur Steuerung des Injektors 100 gespeichert. Das Prozessor 135a führt das Programm aus. Die Steuereinheit 135 ist elektrisch mit verschiedenen Erfassungsteilen wie z.B. dem Einspritzdrucksensor 134 verbunden. Auf der Grundlage der Erkennungsergebnisse aus den Erkennungsteilen führt die Steuereinheit 135 die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung durch, d.h. die Steuerung des Betriebs des Injektors 100 und der Kraftstoffpumpe 132. Die Steuereinheit 135 ist vergleichbar mit einer Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung, das als Kraftstoffeinspritzventil die Funktionssteuerung über den Injektor 100 übernimmt. In einem Fahrzeug kann eine SCU (Sensor Control Unit) als Steuereinheit 135 verwendet werden.
Der Injektor 100, wie in 2 dargestellt, besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 20, einem Düsenabschnitt 10, einem festen bzw. fixierten Kern 60, einem beweglichen Kern 40, einer Nadel 30 als Ventilkörper, einer beweglichen Platte 50, einer ersten Feder 80, einer zweiten Feder 90 und einer Spule 70. Im Injektor 100 umfasst ein Antriebsteil zur Bewegung der Nadel 30 den beweglichen Kern 40, den festen Kern 60, die Spule 70 und die erste Feder 80.
Das Gehäuse 20 umfasst ein erstes Zylinderelement 21, ein zweites Zylinderelement 22, ein drittes Zylinderelement 23, ein Außenumfangselement 25 und ein Harzformteil 26. Das erste Zylinderelement 21, das zweite Zylinderelement 22 und das dritte Zylinderelement 23 sind annähernd zylindrisch geformt. Das erste Zylinderelement 21, das zweite Zylinderelement 22 und das dritte Zylinderelement 23 sind in dieser Reihenfolge koaxial angeordnet und miteinander verbunden. Der Außenumfangsteil 25 berührt die Außenumfangsflächen des ersten Zylinderteils 21 und des dritten Zylinderteils 23. Das erste Zylinderelement 21, das dritte Zylinderelement 23 und das äußere Umfangselement 25 sind aus einem magnetischen Material wie ferritischem Edelstahl gefertigt. Das zweite Zylinderelement 22 ist aus einem nichtmagnetischen Material wie z.B. austenitischem Edelstahl gefertigt.
Der Düsenabschnitt 10 ist an einem Rand des ersten Zylinderteils 21 vorgesehen und zu einer Metallscheibe geformt. In der Mitte des Düsenabschnitts 10 wird eine Einspritzöffnung 11 gebildet, um den Düsenabschnitt 10 in Richtung der Plattendicke zu durchstoßen. Ein kreisförmiger Ventilsitz 12 ist auf einer Fläche des Düsenabschnitts 10 ausgebildet, um die Einspritzöffnung 11 zu umgeben. Der Düsenabschnitt 10 wird mit dem ersten Zylinderteil 21 so verbunden, dass eine Seitenwand an einer Innenwand des ersten Zylinderteils 21 anliegt.
Der feste Kern 60 ist an einer Kante des dritten Zylinderträgers 23 vorgesehen. Der feste Kern 60 besteht aus einem magnetischen Material wie ferritischem Edelstahl und ist annähernd zylindrisch geformt. Der feste Kern 60 ist im Inneren des Gehäuses 20 vorgesehen. Der fixierte Kern 60 und der Düsenabschnitt 10 werden mit dem Gehäuse 20 verschweißt und befestigt.
Die Nadel 30 ist aus Stahl wie z.B. martensitischem Edelstahl und wird zu einem Stab geformt. Die Nadel 30 ist im Gehäuse 20 in axialer Richtung hin- und hergehend aufgenommen. Die Nadel 30 besteht aus einem Körper 32, einem Dichtungsabschnitt 31 und einem Flanschabschnitt 33. Der Körper 32 ist zu einem Stab geformt und erstreckt sich in axialer Richtung. Der Dichtungsabschnitt 31 ist an einer Kante des Körpers 32 zum Düsenabschnitt 10 hin ausgebildet. Der Flanschabschnitt 33 ist an einer Kante des Körpers 32 gegenüber dem Düsenabschnitt 10 ausgebildet. Der Dichtungsabschnitt 31 öffnet oder schließt die Einspritzöffnung 11, indem er den Dichtungsteil 31 aus dem Ventilsitz 12 (entspannt) oder in Kontakt mit dem Ventilsitz 12 (aufsitzend) kommen lässt. In der folgenden Beschreibung wird die Richtung, in der die Nadel 30 vom Ventilsitz 12 gelöst wird, als Ventilöffnungsrichtung und die Richtung, in der die Nadel 30 bei Bedarf mit dem Ventilsitz 12 in Kontakt kommt, als Ventilschließrichtung bezeichnet. Der Körper 32 ist am Flanschabschnitt 33 zu einem Hohlzylinder geformt und enthält eine Bohrung bzw. ein Loch 34, die bzw. das zur Verbindung einer Innenwand 321 und einer Außenwand 322 des Körpers 32 ausgebildet ist. Der Flanschabschnitt 33 ist zu einer Scheibe geformt, die sich zu einer Innenwand 24 des Gehäuses 20 hin ausdehnt.
Der bewegliche Kern 40 besteht aus einem magnetischen Material wie ferritischem Edelstahl und ist annähernd zylindrisch geformt. Der bewegliche Kern 40 ist im Gehäuse 20 untergebracht, um sich zwischen dem festen Kern 60 und dem Düsenabschnitt 10 hin und her bewegen zu können. In der Mitte des beweglichen Kerns 40 ist eine Durchgangsöffnung 44 gebildet. Eine Innenwand der Durchgangsöffnung 44 im beweglichen Kern 40 kann auf einer Außenwand 322 des Körpers 32 der Nadel 30 gleiten. Eine Außenwand 42 des beweglichen Kerns 40 kann auf der Innenwand 24 des Gehäuses 20 gleiten. Daher kann sich der bewegliche Kern 40 im Gehäuse 20 hin- und herbewegen, während er auf der Nadel 30 und dem Gehäuse 20 gleitet.
Der bewegliche Kern 40 enthält einen vertieften Behälterteil 45, der an einer Stirnseite 41 zum festen Kern 60 hin so geformt ist, dass er sich in radialer Richtung von der Innenwand der Durchgangsöffnung 44 nach außen kreisförmig ausdehnt. Der bewegliche Kern 40 enthält einen Eingriffsnutabschnitt 46, der an der Stirnseite 41 zum festen Kern 60 hin so ausgebildet ist, dass er sich von einem Endteil bzw. abschnitt gegenüber einer Bodenwand 452 des vertieften Behälterteils 45 in radialer Richtung kreisförmig nach außen ausdehnt. Der vertiefte Behälterteil 45 nimmt den Flanschabschnitt 33 der Nadel 30 auf. Der eingreifende bzw. einrastende Nutabschnitt 46 greift in die später zu beschreibende bewegliche Platte 50 ein.
Die bewegliche Platte 50 besteht aus Metall wie z.B. martensitischem Edelstahl, ist zu einer Scheibe geformt, deren Durchmesser größer ist als der des vertieften Behälterteils 45 und enthält in der Mitte ein Loch 51. Die bewegliche Platte 50 ist gegenüber dem Düsenabschnitt 10 des beweglichen Kerns 40 vorgesehen, um den Kontakt mit dem beweglichen Kern 40 und dem Flanschabschnitt 33 der Nadel 30 herstellen zu können. Die bewegliche Platte 50 ist so vorgesehen, dass sie in den einrastenden Nutabschnitt 46 eingreifen kann.
Die Spule 70 ist annähernd zylindrisch geformt und ist so vorgesehen, dass sie die Außenseite des zweiten Zylinderteils 22 und des dritten Zylinderteils 23 in radialer Richtung umschließt. Der Harzformteil 26 wird zwischen dem ersten Zylinderteil 21, dem zweiten Zylinderteil 22, dem dritten Zylinderteil 23 und dem äußeren Umfangsteil 25 eingefüllt.
Die Spule 70 wird mit elektrischer Energie versorgt und erzeugt eine Magnetkraft. Anschließend wird ein Magnetkreis im festen Kern 60, dem beweglichen Kern 40, dem ersten Zylinderteil 21, dem dritten Zylinderteil 23 und dem äußeren Umfangsteil 25 gebildet. Die elektromagnetische Anziehungskraft wirkt auf den beweglichen Kern 40, so dass der feste Kern 60 den beweglichen Kern 40 anziehen kann. Die Bodenwand 452 des vertieften Behälterteils 45 berührt den Flanschabschnitt 33 der Nadel 30. Die Nadel 30 bewegt sich mit dem beweglichen Kern 40 zum festen Kern 60 hin, nämlich in Ventilöffnungsrichtung. Dabei wird der Dichtungsabschnitt 31 vom Ventilsitz 12 getrennt, um die Einspritzöffnung 11 zu öffnen. Die Stirnseite 41 berührt den festen Kern 60 und begrenzt die Bewegung des beweglichen Kerns 40 in Öffnungsrichtung des Ventils.
Die erste Feder 80 legt sich elastisch an die bewegliche Platte 50 an und spann dadurch den beweglichen Kern 40 und die Nadel 30 in Ventilschließrichtung vor. Die zweite Feder 90 berührt den beweglichen Kern 40, um eine elastische Kraft aufzubringen und spannt dadurch die bewegliche Platte 50 in Richtung des festen Kerns 60 vor, und zwar in Richtung der Ventilöffnung. Die Vorspannkraft der ersten Feder 80 ist größer als die Vorspannkraft der zweiten Feder 90. Wenn die Spule 70 nicht mit Strom versorgt wird, schließt die Nadel 30 das Ventil, indem sie den Dichtungsabschnitt 31 mit dem Ventilsitz 12 in Kontakt kommen lässt. Die erste Feder 80 ist vergleichbar mit einem Ventilkörpervorspannelement, das den Ventilkörper vorspannt. Die zweite Feder 90 ist vergleichbar mit einem Kernvorspannteil, das den festen Kern 60 vorspannt.
Die zweite Feder 90 ist so vorgesehen, dass ein erstes Ende den Boden bzw. die Unterseite eines an einer Stirnfläche 43 an der Einspritzöffnung 11 ausgebildeten Nutabschnitts 431 berührt. Ein zweites Ende der zweiten Feder 90 hat Kontakt mit einer kreisförmigen, abgestuften Fläche 211, die im Inneren des ersten Zylinderteils 21 des Gehäuses 20 ausgebildet ist. Die zweite Feder 90 übt eine sich in axialer Richtung erstreckende Kraft aus. Die zweite Feder 90 spannt den beweglichen Kern 40 und damit die bewegliche Platte 50 in Richtung des festen Kerns 60 vor. In diesem Fall wird die Position des beweglichen Kerns 40 als Initialposition B1 bezeichnet. Wenn der bewegliche Kern 40 in der Initialposition B1 bleibt, verlässt die Stirnfläche 43 des beweglichen Kerns 40 die abgestufte Oberfläche des ersten Zylinderteils 21 in Richtung der der Einspritzöffnung 11 gegenüberliegenden Seite in axialer Richtung. Daher kann sich der bewegliche Kern 40 statt der Initialposition B1 zur Einspritzöffnung 11 bewegen.
Wenn die Spule 70 wie in 3 dargestellt abgeschaltet wird, ermöglicht die Vorspannkraft der ersten Feder 80 und der zweiten Feder 90 den Kontakt der beweglichen Platte 50 mit der Nadel 30 und dem beweglichen Kern 40. Konkret berührt eine untere Stirnfläche 53 der beweglichen Platte 50 eine Stirnfläche 331 des Flanschabschnitts 33 der Nadel 30 und eine Bodenwand 461 des Eingriffsnutabschnitts 46 des beweglichen Kerns 40. In diesem Fall halten der bewegliche Kern 40 und die Nadel 30 den Schließzustand des Ventils aufrecht. Die Stellung der Nadel 30 wird in diesem Fall als Ventilschließstellung A1 bezeichnet. Es wird davon ausgegangen, dass L1 die Länge des Flanschabschnitts 33 in axialer Richtung und L2 den Abstand zwischen der unteren Stirnfläche 53 der beweglichen Platte 50 und der Bodenwand 452 des vertieften Behälterteils 45 bezeichnet. Anschließend werden der Flanschabschnitt 33, die bewegliche Platte 50, der vertiefte Behälterteil 45 und der einrastende Nutabschnitt 46 so geformt, dass die Beziehung L1 <L2 erfüllt ist.
Es wird angenommen, dass G1 den Abstand zwischen einer unteren Stirnfläche 332 des Flanschabschnitts 33 und der Bodenwand 452 des vertieften Behälterteils 45 in axialer Richtung und G2 den Abstand zwischen der Stirnfläche 41 des beweglichen Kerns 40 und der Stirnfläche des festen Kerns 60 am beweglichen Kern 40 in axialer Richtung bezeichnet. Anschließend werden der Flanschabschnitt 33, die bewegliche Platte 50, der vertiefte Behälterteil 45, der eingreifende Nutabschnitt 46, der bewegliche Kern 40 und der feste Kern 60 so geformt, dass das Verhältnis G1 <G2 und G1 = L2 - L1 erfüllt ist.
Um auf 2 zurückzukommen, wird am Ende des dritten Zylinderteils 23 ein etwa zylindrisches Kraftstoffeinleitungsrohr 62 eingepresst und verschweißt. Der aus dem Kraftstoffeinleitungsrohr 62 zugeführte Kraftstoff fließt durch den festen Kern 60, die Bohrung 51 der beweglichen Platte 50, die Innenseite des Körpers 32 der Nadel 30, die Bohrung 34 der Nadel 30 und zwischen dem ersten Zylinderelement 21 und der Nadel 30. Wenn die Spule 70 eingeschaltet wird, um die Nadel 30 zu öffnen, strömt der wie oben beschriebene Kraftstoff zwischen dem Dichtungsabschnitt 31 und dem Ventilsitz 12 hindurch und wird dann aus der Einspritzöffnung 11 eingespritzt.
Die folgende Beschreibung erläutert die Funktionsweise des Injektors 100 anhand der 3 bis 5.
Wenn die Spule 70, wie in 3 dargestellt, ausgeschaltet wird, spannt die erste Feder 80 die bewegliche Platte 50 und damit die Nadel 30 in Ventilschließrichtung vor. Die zweite Feder 90 spannt den beweglichen Kern 40 in Richtung des festen Kerns 60 vor. Die untere Stirnfläche 53 der beweglichen Platte 50 berührt die Stirnfläche 331 des Flanschabschnitts 33 der Nadel 30 und die Bodenwand 461 des Eingriffsnutabschnitts 46 des beweglichen Kerns 40, wobei der Zustand von L1 <L2 und G1 <G2 wie oben beschrieben beibehalten wird. Der Dichtungsabschnitt 31 der Nadel 30 sitzt dabei auf dem Ventilsitz 12, um einen geschlossenen Zustand zu bewirken. Die Einspritzöffnung 11 wird geschlossen.
Beim Einschalten der Spule 70, wie in 4 dargestellt, wird der bewegliche Kern 40 vom festen Kern 60 angezogen und bewegt sich auf den festen Kern 60 zu. Die bewegliche Platte 50 wird durch den beweglichen Kern 40 gedrückt und bewegt sich gegen die Vorspannkraft der ersten Feder 80 in Richtung der ersten Feder 80. Der bewegliche Kern 40 wird um die vorgegebene Strecke G1 beschleunigt. Unter Beibehaltung der dem Beschleunigungsweg entsprechenden kinetischen Energie kollidiert der bewegliche Kern 40 mit der unteren Stirnfläche 332 des Flanschabschnitts 33 der Nadel 30. Verursacht durch die Kollision beginnt sich die Nadel 30 plötzlich in die Ventilöffnungsrichtung zu bewegen. Der Dichtungsabschnitt 31 verlässt den Ventilsitz 12 und spritzt den Kraftstoff aus der Einspritzöffnung 11 ein.
Der bewegliche Kern 40 kollidiert mit der Nadel 30 und bewegt sich dann weiter, um mit dem festen Kern 60 zu kollidieren, wie in 5 dargestellt. Dadurch wird die Bewegung des beweglichen Kerns 40 begrenzt. Der bewegliche Kern 40 drückt die Nadel 30 in Ventilöffnungsrichtung, während der Flanschabschnitt 33 in die Bodenwand 452 eingreift. Die Nadel 30 wird während einer Periode von der Kollision des beweglichen Kerns 40 mit der Nadel 30 bis zur Kollision des beweglichen Kerns 40 mit dem festen Kern 60 gedrückt.
Der bewegliche Kern 40 bleibt in Bewegung. Währenddessen verlässt die Nadel 30 den beweglichen Kern 40, wie in 6 dargestellt, und bewegt sich durch Trägheit gegen die elastische Kraft der ersten Feder 80 weiter. Die erste Feder 80 wird über die bewegliche Platte 50 gegen die Nadel 30 vorgespannt. Nach dem Zusammendrücken bis zum Anschlag drückt die erste Feder 80 dann die bewegliche Platte 50 und die Nadel 30 in Ventilschließrichtung zurück. Beim Zurückschieben stoppen die bewegliche Platte 50 und die Nadel 30 bei Kontakt mit dem beweglichen Kern 40 entsprechend dem Zustand in 4.
Wie oben, der bewegliche Kern 40 bewegt sich, um den Kontakt mit dem festen Kern 60 herzustellen, aber die Nadel 30 bewegt sich danach durch Trägheit weiter. Dieses Verhalten wird als Overshoot bzw. Überschwingen bezeichnet. Wie in 6 dargestellt, ist die Überschwingweite L3 vergleichbar mit einem Trennabstand zwischen der Nadel 30 und dem beweglichen Kern 40 in axialer Richtung. Konkret entspricht die Überschwingungsmenge dem Abstand zwischen der unteren Stirnfläche 332 des Flanschabschnitts 33 und der Bodenwand 452 des vertieften Behälterteils 45.
Wenn die Spule 70 ausgeschaltet wird, nimmt die elektromagnetische Anziehungskraft ab. Wenn die elektromagnetische Anziehungskraft zu gering wird, um das Ventil weiter zu öffnen, bewegen sich die bewegliche Platte 50, der bewegliche Kern 40 und die Nadel 30 in Ventilschließrichtung. Konkret, spannt die erste Feder 80 die bewegliche Platte 50 in Richtung der Nadel 30 vor. Die bewegliche Platte 50 setzt sich dann zusammen mit dem beweglichen Kern in Ventilschließrichtung in Bewegung. Die bewegliche Platte 50 berührt dann der Flanschabschnitt 33 der Nadel 30 und drückt die Nadel 30 in Ventilschließrichtung. Mit anderen Worten: Die elastische Kraft der ersten Feder 80 wird über die bewegliche Platte 50 auf die Nadel 30 übertragen und ermöglicht es der Nadel 30, mit dem Schließen des Ventils zu beginnen. Die Nadel 30, die sich in Ventilschließrichtung bewegt, stoppt die Bewegung, wenn der Dichtungsabschnitt 31 den Ventilsitz 12 berührt.
Die Nadel 30 stoppt die Bewegung und die bewegliche Platte 50 stoppt die Bewegung. Währenddessen verlässt der bewegliche Kern 40 die bewegliche Platte 50, wie in 7 dargestellt, und setzt seine Bewegung in Ventilschließrichtung durch Trägheit gegen die elastische Kraft der zweiten Feder 90 fort. Wenn die zweite Feder 90 zusammengedrückt wird, durchläuft der bewegliche Kern 40 die Initialposition B1 und erreicht die entfernteste Position B2. Wenn die zweite Feder 90 gespannt wird, beginnt sich der bewegliche Kern 40 in Ventilöffnungsrichtung zu bewegen und kehrt in die Initialposition B1 zurück. Nach der Rückkehr in die Initialposition B1 aus der entferntesten Position B2 wird der bewegliche Kern 40 von der beweglichen Platte 50 aufgefangen und stoppt in der Initialposition B1, wie in 3 dargestellt.
Die Nadel 30 kehrt in die Ventilschließstellung A1 zurück und der bewegliche Kern 40 fährt dann in die entfernteste Stellung B2 statt in die Initialposition B1. Dieser Zustand wird als Unterschwingung bezeichnet. Der bewegliche Kern 40 bewegt sich im Unterschwingungszustand von der entferntesten Position B2 in die Initialposition B1 in Ventilöffnungsrichtung. Dieser Zustand wird als Kern-Boost bezeichnet. Der bewegliche Kern 40 bewegt sich im Kern-Boost-Zustand durch eine Rückstellkraft der zweiten Feder 90.
Wie in 7 dargestellt, bewirkt der bewegliche Kern 40 im Unterschwingungszustand einen Trennungsabstand von der Initialposition B1. Der Trennungsabstand wird als Unterschwingungsmenge L4 bezeichnet. Die Unterschwingungsmenge L4 gibt den Trennabstand zwischen dem beweglichen Kern 40 und der beweglichen Platte 50 in axialer Richtung an. Konkret entspricht die Unterschwingungsmenge L4 dem Trennabstand in axialer Richtung zwischen der Stirnseite 41 des beweglichen Kerns 40 am festen Kern 60 und der Stirnseite der beweglichen Platte 50 am festen Kern 60. Während die Unterschwingungsmenge L4 zunimmt, bewegt sich der bewegliche Kern 40 aus der Initialposition B1 weg und die zweite Feder 90 wird aufgrund der Trägheit des beweglichen Kerns 40 zusammengedrückt. Während die Unterschwingungsmenge L4 abnimmt, nähert sich der bewegliche Kern 40 der Initialposition B1 und die zweite Feder 90 wird aufgrund ihrer Federkraft gedehnt.
Wie oben, bewegt sich die bewegliche Platte 50 mit dem beweglichen Kern 40 in axialer Richtung mit. Das Timing des Beginns der Bewegung der beweglichen Platte 50 ist gleich dem Timing des Beginns der Bewegung des beweglichen Kerns 40, unabhängig davon, ob das Ventil geschlossen oder geöffnet ist. Das Timing des Beginns der Bewegung der Nadel 30 liegt jedoch später als Das Timing des Beginns der Bewegung des beweglichen Kerns 40, unabhängig davon, ob das Ventil geschlossen oder geöffnet ist. Die Beschreibung der Funktionsweise des Injektors 100 ignoriert jedoch einen Unterschied zwischen den Timings für den Beginn der Bewegung der Nadel 30 und des beweglichen Kerns 40 und nimmt an, dass die Nadel 30 gleichzeitig mit dem beweglichen Kern 40 in Bewegung kommt. Dies ist nach einer Konfiguration möglich, bei der der Flanschabschnitt 33 der Nadel 30 vom beweglichen Kern 40 gefangen wird, wenn die bewegliche Platte 50 nicht vorhanden ist, die erste Feder 80 die Nadel 30 direkt vorspannt und der bewegliche Kern 40 in der Initialposition bleibt.
Die bewegliche Platte 50 ist unabhängig vom beweglichen Kern 40 konfiguriert und bietet ein bewegliches Element, das sich mit dem beweglichen Kern 40 bewegt. Die bewegliche Platte 50 wird durch den beweglichen Kern 40 in die Ventilöffnungsrichtung und durch die erste Feder 80 in die Ventilschließrichtung gedrückt. Wird die bewegliche Platte 50 durch die erste Feder 80 in Bewegung gesetzt, fungiert sie als Ventil-Schließkraft-Übertragungsglied, das die elastische Kraft der ersten Feder 80 auf die Nadel 30 überträgt.
Die Steuereinheit 135 gibt ein Antriebssignal als elektrisches Signal an den Injektor 100 aus und ermöglicht so dem Injektor 100 die Einspritzung des Kraftstoffs. Der Injektor 100 erregt die Spule 70 entsprechend dem Antriebssignal. In diesem Fall fließt ein dem Antriebssignal entsprechender Antriebsstrom durch die Spule 70. Die Steuereinheit 135 ermöglicht dem Injektor 100 eine mehrstufige Einspritzung, d.h. mehr als eine Einspritzung pro Verbrennungszyklus. Das Antriebssignal kann als Antriebsrichtungs- oder Einspritzrichtungssignal bezeichnet werden.
Die nachfolgende Beschreibung erläutert anhand der 8 bis 11 das Verhalten des beweglichen Kerns 40 bei der mehrstufigen Injektion. In der folgenden Beschreibung wird der Übergang des Antriebssignals auf einen High-Pegel als EIN bezeichnet. Der Übergang des Antriebssignals auf einen niedrigen Pegel wird als OFF bezeichnet. Ein vorheriges Antriebssignal wird als erstes Antriebssignal DS1 bezeichnet. Ein vorhandenes Antriebssignal wird als zweites Antriebssignal DS2 bezeichnet. In den 8 bis 11 schaltet das erste Antriebssignal DS1 im Takt ta1 aus und das zweite Signal C2 im Takt ta2 ein. Eine Periode zwischen dem ersten Antriebssignal DS1 und dem zweiten Antriebssignal DS2 wird als Signalintervall Tint bezeichnet. Das Signalintervall Tint entspricht einer Periode vom AUS-Timing ta1 des ersten Antriebssignals DS1 bis zum EIN-Timing ta2 des zweiten Antriebssignals DS2. Eine Periode, in der die Antriebssignale DS1 und DS2 eingeschaltet bleiben, wird als Antriebsdirektivperiode Tj bezeichnet. Das erste Antriebssignal DS1 und das zweite Antriebssignal DS2 können die gleiche Länge der Antriebsdirektivperiode Tj verwenden oder nicht. Das Signalintervall Tint ist vergleichbar mit einem Einspritzintervall.
Die Erregung zum Fließen eines dem Antriebssignal entsprechenden Antriebsstroms umfasst die erste Antriebserregung DI1 und die zweite Antriebserregung DI2. Bei der ersten Antriebserregung DI1 fließt ein Antriebsstrom, der dem ersten Antriebssignal DS1 entspricht. Bei der zweiten Antriebserregung DI2 fließt ein Antriebsstrom, der dem zweiten Antriebssignal DS2 entspricht. Der Antriebsstrom gemäß der Antriebserregung DI1 oder DI2 erhöht sich allmählich bis zum ersten Antriebswert Ia, basierend auf dem EIN-Zustand des Antriebssignals DS1 oder DS2, und wird für eine bestimmte Periode, basierend auf dem ersten Antriebswert Ia, gehalten. Der Antriebsstrom sinkt bis zum zweiten Antriebswert Ib, der kleiner als der erste Antriebswert Ia ist, und wird für eine bestimmte Periode auf der Grundlage des zweiten Antriebswerts Ib gehalten. Anschließend sinkt der Antriebsstrom in Abhängigkeit vom AUS-Zustand des Antriebssignals DS1 oder DS2 allmählich ab und erreicht Null. Die Antriebssignale DS1 und DS2 enthalten Informationen, die den Antriebstrom auf den ersten Antriebswert Ia und den zweiten Antriebswert Ib entsprechend den Antriebserregungen DI1 und DI2 ändern. Die Erstantriebserregung des Antriebs DI1 ist vergleichbar mit einer ersten Erregung. Die Zweitantriebserregung DI2 ist vergleichbar mit einer zweiten Erregung.
Die elektromagnetische Anziehungskraft, die durch die Antriebserregung DI1 oder DI2 verursacht wird, nimmt mit zunehmender Erregung des Umrichters DI1 oder DI2 allmählich zu und steigt auf den Bewegungsfreigabewert Pc. Der bewegliche Kern 40 beginnt sich in Ventilöffnungsrichtung zu bewegen, wenn die elektromagnetische Anziehungskraft den Bewegungsfreigabewert Pc erreicht. Die Nadel 30 öffnet dabei das Ventil und beginnt mit der Einspritzung des Kraftstoffs. Der Bewegungsfreigabewert Pc wird so eingestellt, dass die Vorspannkraft der ersten Feder 80 übersteuert werden kann. Das Anstiegs-Timing tc bezeichnet das Timing, an dem die elektromagnetische Anziehungskraft den Bewegungsfreigabewert Pc erreicht. Anstiegsperiode To bezeichnet eine Periode, die während des Zeitablaufs zum Einschalten des Antriebssignals DS1 oder DS2 benötigt wird, sowie die Zeit, in der die elektromagnetische Anziehungskraft den Bewegungsfreigabewert Pc erreicht. Wie in 8 dargestellt, gilt z.B. die Anstiegsperiode To für das zweite Antriebssignal DS2 vom EIN-Timing ta2 bis zum Anstiegs-Timing tc. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Antriebssignale DS1 und DS2 und die Antriebserregungen DI1 und DI2 so konfiguriert, dass für die Antriebssignale DS1 und DS2 die gleiche Anstiegsperiode To verwendet wird.
Hinsichtlich des Verhaltens des beweglichen Kerns und der Nadel in den 8 bis 11 stellt die vertikale Achse den Bewegungsbetrag der beweglichen Hülse 40 und der Nadel 30 dar. Eine Erhöhung des Bewegungsbetrages stellt die Bewegung in Ventilöffnungsrichtung dar. Eine Verringerung des Bewegungsbetrages stellt die Bewegung in Ventilschließrichtung dar.
Wenn das Antriebssignal DS1 oder DS2 ausschaltet, beginnen sich der bewegliche Kern 40 und die Nadel 30 entsprechend in Ventilschließrichtung zu bewegen und der bewegliche Kern 40 unterschwingt. In 8 durchläuft der unterschwingende bewegliche Kern 40 die Initialposition B1 in Ventilschließrichtung zum Timing tb1 und erreicht die entfernteste Stellung B2 zum Timing tb2. Der bewegliche Kern 40 bewegt sich danach in Ventilöffnungsrichtung und kehrt zum Timing tb3 in die Initialposition B1 zurück. Das Timing bzw. Das Timing tb3 wird als Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3 bezeichnet. Sollwertrücklaufzeit Tu bezeichnet eine Periode vom AUS-Timing ta1 bis zum Sollwertrücklaufzeit tb3 für das erste Antriebssignal DS1. Der entfernteste Timing tb2 bezeichnet das Timing, an dem der bewegliche Kern 40 die entfernteste Position B2 erreicht. Das Starttiming tb1 bezeichnet das Timing, an dem der bewegliche Kern 40 zu unterschwingen beginnt. Die Periode vom Starttiming tb1 bis zum Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3 entspricht einer Unterschwingungszeit, in der der bewegliche Kern 40 Mal unterschwingt.
Wie in 8 dargestellt, erfolgt das Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3 früher als die Anstiegsperiode To für die elektromagnetische Anziehungskraft in Bezug auf das zweite Antriebssignal DS2. In diesem Fall wird die elektromagnetische Anziehungskraft nicht auf den unterschwingenden beweglichen Kern 40 ausgeübt. Das Rücklauf-zur-Referenz-Timing tb3 erfolgt früher als das EIN-Timing ta2 des zweiten Antriebssignals DS2. Daher ist das Signalintervall Tint länger als die Rücklauf-zur-Referenz-Periode Tu.
Die Rückkehr-zur-Referenz-Periode Tu beinhaltet die Periode To1, die die gleiche Länge wie die Anstiegsperiode To hat. Die Rückkehr-zur-Referenz-Periode Tu beinhaltet ein spezifisches Timing tb5 zwischen dem am weitesten entfernten Timing tb2 und dem Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3. Die spezifische Periode To1 entspricht dem Zeitraum zwischen dem spezifischen Timing tb5 und dem Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3. Die Rückkehr-zur-Referenz-Periode Tu umfasst die zulässigen Periode Tuo, die um eine bestimmten Periode To1 kürzer ist als die Rückkehr-zur-Referenz-Periode Tu. Die zulässige Periode Tuo entspricht der Periode zwischen dem AUS-Timing ta1 des ersten Antriebssignals DS1 und dem spezifischen Timing tb5 und ist kürzer als die Rückkehr zur Sollwertperiode Tu.
Die Speichereinheit 135b speichert Informationen aus der Vergangenheit oder Experimentinformationen, wodurch es möglich ist, das Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3 oder die Rückkehr-zur-Referenz-Periode Tu in Bezug auf die durch die erste Antriebserregung DI1 verursachte Unterschwingung abzuschätzen. Es ist auch möglich, die Anstiegsperiode To der elektromagnetischen Anziehungskraft durch die zweite Antriebserregung DI2 abzuschätzen. Das Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3 kann auch als geschätztes Rückkehrtiming bzw. Rücklauftiming beschrieben werden. Die Rückkehr-zur-Referenz-Periode Tu oder die Anstiegsperiode To kann auch als geschätzte Rücklaufperiode oder als geschätzte Anstiegsperiode beschrieben werden.
Wie in 9 dargestellt, wird die elektromagnetische Anziehungskraft während der geschätzten zulässigen Periode Tuo auf den unterschwingenden beweglichen Kern 40 ausgeübt, wenn die geschätzte Rückkehr zur Referenzzeit tb3 später als die Anstiegsperiode To für das zweite Antriebssignal DS2 auftritt. Das Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3 erfolgt später als das EIN-Timing ta2 des zweiten Antriebssignals DS2. Daher ist das Signalintervall Tint kürzer als die Rückkehr-zur-Referenz-Periode Tu. Das Signalintervall Tint ist kürzer als die zulässige Periode Tuo.
Wenn das Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3 später als die Anstiegsperiode To eintritt, wird der bewegliche Kern 40 während der zulässigen Periode Tuo zwangsweise in die Initialposition B1 zurückgezogen, wodurch die Unterschwingzeit verkürzt wird. In diesem Fall kehrt der bewegliche Kern 40 in die Initialposition B1 zurück, und zwar zum Rückkehr-zum-Kern-Timing tb4 früher als zum Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3. Daher benötigt der bewegliche Kern 40 eine Rückkehr-zum-Kern-Periode Tu1, die kürzer als die Rückkehr-zur-Referenz-Periode Tu ist, um vom AUS-Timing ta1 des ersten Antriebssignals DS1 in die Initialposition B1 zurückzukehren. Die Rückkehr-zum-Kern-Periode Tu1 ist vergleichbar mit einer zusätzlichen Rücklaufperiode. Das Rückkehr-zum-Kern-Timing tb4 ist vergleichbar mit einem zusätzlichen Rücklauftiming.
Der bewegliche Kern 40 kehrt nicht durch das Anstiegs-Timing tc in die Initialposition B1 zurück, auch wenn die Unterschwingungszeit während der zulässigen Periode Tuo verkürzt wird. Das Rückkehr-zum-Kern-Timing tb4 erfolgt später als das Anstiegs-Timing tc. Mit anderen Worten, die elektromagnetische Anziehungskraft steigt mindestens bis zum Bewegungsfreigabewert Pc bei der Rückkehr-zum-Kern-Timing tb4, wenn der bewegliche Kern 40 in die Initialposition B1 zurückkehrt. Der bewegliche Kern 40 fährt in die Initialposition B1 zurück und kollidiert mit der Nadel 30. Die elektromagnetische Anziehungskraft, die größer oder gleich dem Bewegungsfreigabewert Pc ist, erlaubt es dem beweglichen Kern 40 zusammen mit der Nadel 30, durch die Initialposition B1 zu gehen und sich zur Seite der Ventilöffnung zu bewegen, wodurch die Nadel 30 gezwungen wird, das Ventil zu öffnen.
Die Kernverzögerungsperiode Tz bezeichnet eine Periode, die ein Rückkehr-zum-Kern-Timing tb4 später als das Anstiegs-Timing tc beinhaltet. Anschließend fährt der bewegliche Kern 40 nach einer Verzögerung der Kernverzögerungsperiode Tz aus der Initialposition B1 in Ventilöffnungsrichtung. Unter der Annahme, dass die Antriebsdirektivperiode Tj konstant ist, nimmt die aus der Einspritzöffnung 11 eingespritzte Kraftstoffmenge im Verhältnis zur Kernverzögerungsperiode Tz im Vergleich zu einem Fall der Eliminierung der Kernverzögerungsperiode Tz ab.
Wie in 10 dargestellt, wird, wenn das Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3 in die Anstiegsperiode To für das zweite Antriebssignal DS2 einbezogen wird, die elektromagnetische Anziehungskraft auf den unterschwingenden beweglichen Kern 40 ähnlich wie im Fall, dass das Rücklauf-Timing tb3 in die Anstiegsperiode To einbezogen wird. Auch in diesem Fall erfolgt das Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3 später als das EIN-Timing ta2 des zweiten Antriebssignals DS2. Daher ist das Signalintervall Tint kürzer oder gleich der Rückkehr-zur-Referenz-Periode Tu. Inzwischen ist das Signalintervall Tint länger oder gleich der zulässigen Periode Tuo. Das Zusammenspiel von Tuo ≤ Tint ≤ Tu ist erfüllt.
Wenn das Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3 in die Anstiegsperiode To einbezogen wird, wird der bewegliche Kern 40 während der spezifischen Periode To1 zwangsweise in die Initialposition B1 zurückgezogen, wodurch sich die Unterschwingzeit verkürzt. In diesem Fall kehrt der bewegliche Kern 40 in die Initialposition B1 zurück, und zwar zum Rückkehr-zum-Kern-Timing tb4 früher als zum Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3, ähnlich wie im Fall, dass das Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3 später als die Anstiegsperiode To erfolgt (siehe 9). Dadurch ist die Rückkehr-zum-Kern-Periode Tu1 kürzer als die Rückkehr-zur-Referenz-Periode Tu.
Die Unterschwingungsdauer wird während der spezifischen Periode To1 verkürzt, weil die elektromagnetische Anziehungskraft im Kern-Boost-Zustand auf den beweglichen Kern 40 ausgeübt wird, um den beweglichen Kern 40 zu beschleunigen. Die elektromagnetische Anziehungskraft, die während einer bestimmten Periode To1 auf den beweglichen Kern 40 ausgeübt wird, unterschreitet jedoch den Bewegungsfreigabewert Pc und ist zu klein, um den beweglichen Kern 40 in der Initialposition B1 in Bewegung zu setzen. Der beschleunigte bewegliche Kern 40 kehrt in die Initialposition B1 zurück, kollidiert mit der Nadel 30 und durchfährt mit der Nadel 30 zeitweise die Initialposition B1 und bewegt sich zur Ventilöffnungsseite. Wenn sich die durch den Aufprall verursachte Stoßkraft jedoch abschwächt, bewegt sich der bewegliche Kern 40 wieder zur Ventilschließseite und kehrt in die Initialposition B1 zurück.
Die zeitweilige Bewegung des beweglichen Kerns 40 zur Ventilöffnungsseite anstelle der Initialposition B1 wird als erratische Bewegung bezeichnet. Wenn der bewegliche Kern 40 die sprunghafte Bewegung verursacht, kommt es zur sprunghaften Einspritzung, d.h. die Nadel 30 öffnet auch vorübergehend das Ventil, um versehentlich den Kraftstoff einzuspritzen. Die Erfinder fanden heraus, dass, wenn das Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3 in der Anstiegsperiode To enthalten ist, die erratische Bewegung des beweglichen Kerns 40 oder die erratische Einspritzung des Kraftstoffs wahrscheinlich zwischen der Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage des ersten Antriebssignals DS1 und der Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage des zweiten Antriebssignals DS2 auftreten wird.
Nach der vorliegenden Ausführungsform gibt die Steuereinheit 135 das Zwischenantriebssignal DS3 als Antriebssignal während der zulässigen Periode Tuo aus, wenn die bestimmte Periode To1 das EIN-Timing ta2 des zweiten Antriebssignals DS2 einschließt. Wie in 11 dargestellt, schaltet das Zwischenantriebssignal DS3 zum Timing td1 ein und zum Timing td2 während des Signalintervalls Tint aus. Die Zwischendirektivperiode Tk bezeichnet eine Periode bzw. Periode, während der das Zwischenantriebssignal DS3 eingeschaltet bleibt. Die Zwischendirektivperiode Tk liegt zwischen dem Starttiming tb1 und dem entferntesten Timing tb2 des Unterschwingungszustands. In diesem Fall schaltet das Zwischenantriebssignal DS3 ein, nachdem der bewegliche Kern 40 mit dem Unterschwingen beginnt. Das Zwischenantriebssignal DS3 schaltet ab, bevor der bewegliche Kern 40 die entfernteste Position B2 erreicht.
Die Spule 70 wird durch die Zwischenantriebserregung DI3 entsprechend dem Zwischenantriebssignal DS3 mit elektrischem Strom beaufschlagt. Wenn das Zwischenantriebssignal DS3 auf ON schaltet, steigt der Strom aufgrund der Zwischenantriebserregung DI3 allmählich bis zum dritten Antriebswert Ic an. Nach Erreichen des dritten Antriebswertes Ic sinkt der Strom allmählich auf Null. Der dritte Antriebswert Ic wird so eingestellt, dass er zwischen dem ersten Antriebswert Ia und dem zweiten Antriebswert Ib liegt. Das Zwischenantriebssignal DS3 enthält Informationen, die einen Antriebsstrom basierend auf der Zwischenantriebserregung DI3 auf den dritten Antriebswert Ic ändern. Die Zwischenantriebserregung DI3 ist vergleichbar mit der zusätzlichen Erregung. Die Zwischenantriebserregung DI3 kann für eine bestimmte Periode auf der Basis des dritten Antriebswertes Ic gehalten werden oder nach Erreichen des dritten Antriebswertes Ic allmählich abnehmen.
Die elektromagnetische Anziehungskraft, die durch die Zwischenantriebserregung DI3 erzeugt wird, nimmt mit zunehmender Zwischenantriebserregung DI3 allmählich zu und mit abnehmender Zwischenantriebserregung DI3 allmählich ab. Diese elektromagnetische Anziehungskraft erreicht nicht den Bewegungsfreigabewert Pc im Gegensatz zur elektromagnetischen Anziehungskraft, die durch die Erregung des Antriebs DI1 oder DI2 erzeugt wird. Wenn die elektromagnetische Anziehungskraft kleiner als der Bewegungsfreigabewert Pc auf den unterschwingenden beweglichen Kern 40 aufgebracht wird, wird der bewegliche Kern 40 zwangsweise in die Initialposition B1 zurückgezogen, um die Unterschwingperiode bzw. -zeit zu verkürzen. In diesem Fall kehrt der bewegliche Kern 40 in die Initialposition B 1 mit dem Rückkehr-zum-Kern-Timing tb4 früher als das Referenzrückkehrtiming tb3 zurück, ähnlich wie wenn die Zwischenantriebserregung DI3 nicht zur Verfügung steht (siehe 10). Die Rückkehr-zum-Kern-Periode Tu1 ist kürzer als die Rücklauf-zur-Referenz-Periode Tu.
Die Zwischendirektivperiode Tk und der dritte Antriebswert Ic sind für die Zwischenantriebserregung DI3 so konfiguriert, dass das Rückkehr-zum-Kern-Timing tb4 früher als die spezifische Periode To1 erfolgt. In diesem Fall wird die elektromagnetische Anziehungskraft nicht auf den unterschwingenden beweglichen Kern 40 ausgeübt, ähnlich wie der Fall, bei dem das Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3 früher als die Anstiegsperiode To für die elektromagnetische Anziehungskraft bezüglich des zweiten Antriebssignals DS2 erfolgt (siehe 8). Es ist möglich, die elektromagnetische Anziehungskraft daran zu hindern, erratische Bewegungen auf dem beweglichen Kern 40 zu verursachen. In diesem Fall beinhaltet die zulässige Periode Tuo das Rückkehr-zum-Kern-Timing tb4. Die Rückkehr-zum-Kern-Periode Tu1 ist kürzer als die zulässige Periode Tuo.
Das Einspritz-Setup-Verfahren führt einen Einspritz-Setup-Prozess bzw. ein entsprechendes Verfahren durch, der einen Einspritzmodus für die Einspritzung des Kraftstoffs aus dem Injektor 100 festlegt. Dieses Verfahren wird anhand eines Flussdiagramms in 12 beschrieben. Die Steuereinheit 135 führt die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung über den Injektor 100 durch, indem es den Betrieb des Injektors 100 auf der Grundlage des durch das Einspritz-Setup-Verfahren konfigurierten Einspritzmodus steuert. Das Flussdiagramm in 12 zeigt auch eine Methode zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung.
Im Schritt S101 der 12 wird im Verfahren ermittelt, ob ein Kraftstoffeinspritzmodus pro Verbrennungszyklus eingestellt werden soll. Ist der Einspritzmodus eingestellt, geht das Verfahren zum Schritt S102 über und nimmt einen Betriebszustand des Verbrennungsmotors 111 an. Die Informationen, die zur Anzeige des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors 111 erfasst werden, umfassen einen Einlassdruck, der auf der Grundlage eines Erfassungssignals des Einlassdrucksensors 123 erfasst wird, oder eine Motordrehzahl, die auf der Grundlage eines Erfassungssignals des Kurbelwellenwinkelsensors 124 erfasst wird.
Im Schritt S103 stellt das Verfahren den Kraftstoffeinspritzmodus ein. Die Speichereinheit 135b speichert Informationen über den Einspritzmodus. Der einzustellende Einspritzmodus umfasst die Einspritzmenge Q, die Antriebsdirektivperiode Tj, die Zeit für den Start der Einspritzung SOI, die Zeit für das Stoppen der Einspritzung EOI, den Einspritzdruck Pf und die Einspritzanzahl Ninj. Die Einspritzmenge Q gibt die Gesamtmenge des eingespritzten Kraftstoffs pro Verbrennungszyklus an. Die Antriebsdirektivperiode Tj gibt eine Periode an, um das Antriebssignal wie oben beschrieben aus EIN zu halten. Die Zeit bis zum Start der Einspritzung SOI liefert das Timing für den Start der ersten Kraftstoffeinspritzung pro Verbrennungszyklus. Die Zeit bis zum Stopp der Einspritzung EOI gibt das Timing an, zu dem die letzte Kraftstoffeinspritzung pro Verbrennungszyklus gestoppt wird. Der Einspritzdruck Pfliefert einen Druck des vom Injektor 100 eingespritzten Kraftstoffs. Einspritzanzahl Ninj liefert die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen pro Verbrennungszyklus.
Wenn der Einspritzmodus die Einspritzanzahl Ninj auf das Doppelte oder mehr eingestellt ist, werden das Signalintervall Tint und die Antriebsdirektivperiode Tj wie oben beschrieben eingestellt. Die Antriebswerte Ia und Ib für den Antriebsstrom werden ebenfalls eingestellt.
Im Schritt S104 wird im Verfahren ermittelt, ob die Injektionszahl Ninj doppelt oder mehr anzeigt. Wenn die Einspritzzahl Ninj einmal anzeigt, wird das Einspritz-Setup-Verfahren direkt beendet. Wenn die Injektionszahl Ninj doppelt oder mehr anzeigt, identifiziert das Verfahren die mehrstufige Injektion und fährt mit Schritt S105 fort. Wird Einspritzanzahl Ninj auf 1 gesetzt, wird das Einspritz-Setup-Verfahren direkt beendet. Im Schritt S105 setzt das Verfahren den Zähler i auf „1“, um eine Vielzahl von Einspritzungen individuell zu identifizieren.
In den Schritten S106 bis S114 führt das Verfahren einen Aktualisierungsprozess durch, der für jede der Kraftstoffeinspritzungen der mehrstufigen Einspritzung den Setup-Inhalt bezüglich eines Antriebsstroms aktualisiert. Das Aktualisierungsverfahren aktualisiert den Setup-Inhalt des Antriebsstroms für die i-te Kraftstoffeinspritzung entsprechend dem Zähler i. Das Aktualisierungsverfahren setzt nämlich die Injektion entsprechend dem i-ten Schuss. Im Schritt S106 wird bei des Aktualisierungsverfahren festgestellt, ob der Zähler i größer als „1“ ist Wenn der Zähler i nicht größer als „1“ ist, wird das Aktualisierungsverfahren bei der ersten Kraftstoffeinspritzung in der mehrstufigen Einspritzung nicht durchgeführt. Das Verfahren geht weiter zu Schritt S111 über. Dies bedeutet, dass die erste Kraftstoffeinspritzung den bereits im Schritt S103 eingestellten Setup-Inhalt für den Antriebsstrom verwendet.
Im Schritt S111 wird im Verfahren ermittelt, ob der Zähler i den Injektionszähler Ninj erreicht. Erreicht der Zähler i die Einspritzzahl Ninj, geht das Verfahren davon aus, dass der Aktualisierungsprozess für alle Kraftstoffeinspritzungen der mehrstufigen Einspritzung durchgeführt wird. Anschließend wird der Einspritz-Setup-Verfahren beendet. Erreicht der Zähler i nicht den Injektionszähler Ninj, geht das Verfahren zum Schritt S 113 über und erhöht den Zähler i um 1. Anschließend kehrt das Verfahren zu Schritt S106 zurück. Das Verfahren in Schritt S106 bis S113 wird so lange wiederholt, bis der Zähler i die Injektionszahl Ninj erreicht.
Ist der Zähler i im Schritt S106 größer als 1, geht das Verfahren davon aus, dass der Aktualisierungsprozess auf die zweite Kraftstoffeinspritzung oder später in der mehrstufigen Einspritzung ausgerichtet ist. Anschließend geht das Verfahren zum Schritt S107 über. Im Schritt S107 wird im Verfahren ermittelt, ob das Signalintervall Tint größer oder gleich der zulässigen Periode Tuo ist. Dabei bezeichnet die erste Antriebserregung DI1 die auf das vorherigen Verfahren der mehrstufigen Einspritzung gerichtete Erregung bezüglich der Kraftstoffeinspritzung. Die zweite Antriebserregung DI2 bezeichnet den elektrischen Strom, der die Einspritzung des Kraftstoffs betrifft und auf das aktuelle Verfahren gerichtet ist. Das Verfahren erfasst die Antriebswerte Ia und Ib, die Antriebsdirektivperiode Tj, das Signalintervall Tint und die Anstiegsperiode To als Parameter für die Antriebserregungen DI1 und DI2. Das Verfahren verwendet diese Parameter, um die zulässige Periode Tuo als Schätzwert zu berechnen. Das Verfahren erfasst auch die Anstiegsperiode To als Schätzwert aufgrund der zweiten Antriebserregung DI2.
Im Schritt S108 werden ähnlich wie im Schritt S107 im Verfahren Parameter verwendet, um die Return-to-Referenz-Periode Tu als Schätzwert zu berechnen. Das Verfahren bestimmt, ob das Signalintervall Tint kürzer oder gleich der Rückkehr-zur-Referenz-Periode Tu ist. Wenn die Bestimmungen in den Schritten S107 und S108 bestätigt werden, geht das Verfahren davon aus, dass die Beziehung von Tuo ≤ Tint ≤ Tu als Bedingung erfüllt ist, um leicht eine erratische Injektion zu verursachen, wie in 10 dargestellt. Anschließend geht das Verfahren zum Schritt S109 über.
In den Schritten S107 und S108 wird im Verfahren auch ermittelt, ob das Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3 in der Anstiegsperiode To aufgrund der zweiten Antriebserregung DI2 enthalten ist. Wenn die Anstiegsperiode To das Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3 beinhaltet, geht das Verfahren zu Schritt S109 über.
Im Schritt S109 fügt das Verfahren die Zwischenantriebserregung DI3 zwischen der ersten Antriebserregung DI1 und der zweiten Antriebserregung DI2 hinzu. Das Verfahren stellt das Timing und die Erregung der Zwischenantriebserregung des Antriebs DI3 und des dritten Antriebswertes Ic so ein, dass die Rückkehr-zum-Kern-Timing tb4 früher als die spezifische Periode To1 erfolgt. Das Verfahren setzt nämlich eine Wellenform des Antriebsstroms aufgrund der Zwischenantriebserregung DI3. Um die Wellenform des Antriebsstroms zu liefern, stellt das Verfahren außerdem hauptsächlich das EIN-Timing td1, das AUS-Timing td2 und die Zwischendirektivperiode Tk für das Zwischenantriebssignal DS3 ein.
Im Schritt S110 erlaubt das Verfahren dem Speicher 135b, Informationen über den Antriebsstrom entsprechend der i-ten Kraftstoffeinspritzung zu speichern. Die Informationen umfassen hauptsächlich die Wellenform des Antriebsstroms aufgrund der zweiten Antriebserregung DI2 und die Wellenform des Antriebsstroms aufgrund der Zwischenantriebserregung DI3.
Wenn das Verfahren in Schritt S108 feststellt, dass das Signalintervall Tint nicht kürzer oder gleich als die Rückkehr-zur-Referenz-Periode Tu ist, geht das Verfahren davon aus, dass die Beziehung von Tu <Tint als Bedingung erfüllt ist, um kaum oder so gut wie gar nicht mehr eine erratische Injektion zu verursachen, wie in 8 dargestellt. Anschließend geht das Verfahren zum Schritt S113 über und verhindert die Zugabe der Zwischenantriebserregung DI3. Damit wird zuverlässig vermieden, dass die elektromagnetische Anziehungskraft die Rückkehr-zur-Referenz-Periode Tu auf die Rückkehr-zum-Kern-Periode Tu1 verkürzt und das Signalintervall Tint länger oder gleich der zulässigen Periode Tuo und kürzer oder gleich der Rückkehr-zum-Kern-Periode Tu1 ist. Anschließend fährt das Verfahren mit Schritt S110 fort und ermöglicht der Speichereinheit 135b die Speicherung der Informationen über den Antriebsstrom, wie z.B. die Antriebsstromkurve bzw. - wellenform aufgrund der zweiten Antriebserregung DI2.
Wenn das Verfahren in Schritt S107 feststellt, dass das Signalintervall Tint nicht länger oder gleich der zulässigen Periode Tuo ist, geht das Verfahren davon aus, dass die Beziehung von Tint <Tuo als Bedingung erfüllt ist, um kaum eine erratische Injektion zu verursachen, wie in 9 dargestellt. Anschließend geht das Verfahren zu Schritt S112 über. Wenn Tint <Tuo wie oben beschrieben erfüllt ist, verkürzt sich die Zeit, während der die zweite Antriebserregung DI2 durch die Spule 70 fließt, um die Kernverzögerungsperiode Tz und die zweite Antriebserregung DI2 wird wahrscheinlich versehentlich die Kraftstoffeinspritzmenge verringern. In Schritt S112 aktualisiert das Verfahren die Antriebsdirektivperiode Tj für das zweite Antriebssignal DS2, um die Erregungsperiode für die zweite Antriebserregung DI2 zu korrigieren. Zum Beispiel wird die Antriebsdirektivperiode Tj so eingestellt, dass sich die Periode, während der die zweite Antriebserregung DI2 durch die Spule 70 fließt, um die Kernverzögerungsperiode Tz verlängert.
Im Schritt S113 sperrt das Verfahren die Zugabe der Zwischenantriebserregung DI3. In Schritt S110 ermöglicht das Verfahren der Speichereinheit 135b die Speicherung der Informationen über den Antriebsstrom, wie z.B. die Wellenform des Antriebsstroms aufgrund der aktualisierten zweiten Antriebserregung DI2.
Die Steuereinheit 135 enthält eine Funktion zur Durchführung der Schritte des Einspritz-Setup-Verfahrens. Die Funktion zur Durchführung des Verfahrens in Schritt S109 ist vergleichbar mit einer zusätzlichen Erregungseinheit.
Nach der vorliegenden Ausführungsform wird die Zwischenantriebserregung DI3 durchgeführt, wenn das Signalintervall Tint länger oder gleich der zulässigen Periode Tuo und kürzer oder gleich der Rückkehr-zur-Referenz-Periode Tu ist. In diesem Fall beschleunigt die elektromagnetische Anziehungskraft den beweglichen Kern 40 im Kern-Boost-Zustand zwangsweise, wodurch es möglich ist, das Rückkehr-zum-Kern-Timing tb4 früher als das spezifische Timing tb5 zu bewirken. Beim Rückkehr-zum-Kern-Timing tb4 kehrt der bewegliche Kern 40 in die Initialposition zurück. Man kann verhindern, dass die Bedingung einer unregelmäßigen Injektion entsteht, nämlich dass das Signalintervall Tint länger als die Rückkehr-zum-Kern-Periode Tu1 und das Signalintervall Tint entsprechend kürzer oder gleich der Rückkehr-zur-Referenz-Periode Tu ist. Es ist daher möglich, eine unregelmäßige bzw. erratische Einspritzung bzw. Injektion zu verhindern.
Eine erratische Injektion erfolgt unter der Bedingung, dass das Signalintervall Tint länger oder gleich der zulässigen Periode Tuo und kürzer oder gleich der Rückkehr-zur-Referenz-Periode Tu ist. Diese Bedingung bedeutet auch, dass das Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3 aufgrund der ersten Antriebserregung DI1 in die Anstiegsperiode To für die zweite Antriebserregung DI2 einbezogen wird. Wenn die Zwischenantriebserregung DI3 durchgeführt wird, erfolgt das Rückkehr-zum-Kern-Timing tb4 früher als die Anstiegsperiode To für die zweite Antriebserregung DI2. Die Zwischenantriebserregung DI3 verhindert, dass der Zustand einer erratischen Einspritzung entsteht, die auch davon abhängt, ob das Rückkehr-zum-Kern-Timing tb4 früher als die Anstiegsperiode To eintritt.
Nach der vorliegenden Ausführungsform wird die Zwischenantriebserregung DI3 nicht durchgeführt, wenn das Signalintervall Tint länger als die Rückkehr-zur-Referenz-Periode Tu ist. Wenn das Signalintervall Tint länger als die Rückkehr-zur-Referenz-Periode Tu ist, verkürzt die Zwischenantriebserregung DI3, falls sie durchgeführt wird, die Rückkehr-zur-Referenz-Periode Tu auf die Rückkehr-zum-Kern-Periode Tu1. Die Bedingung, eine erratische Injektion zu verursachen, ist wahrscheinlich erfüllt. Es ist wahrscheinlich, dass es die Bedingung erfüllt, dass das Signalintervall Tint länger oder gleich der zulässigen Periode Tuo und kürzer oder gleich der Rückkehr-zum-Kern-Periode Tu1 ist. Wenn das Signalintervall Tint länger als die Rückkehr-zur-Referenz-Periode Tu ist, beschleunigt die Hemmung der Zwischenantriebserregung DI3 den beweglichen Kern 40 aufgrund der elektromagnetischen Anziehungskraft. Der Zustand, eine unregelmäßige Injektion zu verursachen, kann zuverlässig vermieden werden.
Nach der vorliegenden Ausführungsform wird die Zwischenantriebserregung DI3 nicht durchgeführt, wenn das Signalintervall Tint kürzer als die zulässige Periode Tuo ist. Die Bedingung der Verursachung einer erratischen Injektion ist nicht anwendbar, wenn das Signalintervall Tint kürzer als die zulässige Periode Tuo ist, ohne Rücksicht auf den Grad der Kürze. In diesem Fall verschwendet die Zwischenantriebserregung DI3, falls sie durchgeführt wird, den Strom. Die Vermeidung der Zwischenantriebserregung der Antriebsenergie DI3 kann die Energie sparen, wenn das Signalintervall Tint kürzer als die zulässige Periode Tuo ist.
Wenn die Bedingung der Verursachung einer erratischen Einspritzung erfüllt ist, konfiguriert die vorliegende Ausführungsform den Inhalt der Zwischenantriebserregung DI3 so, dass das Rückkehr-zum-Kern-Timing tb4 früher als die spezifische Periode To1 erfolgt. Es kann vermieden werden, dass das Signalintervall Tint nicht kürzer als die zulässige Periode Tuo wird, obwohl die Zwischenantriebserregung DI3 hinzugefügt wird. Es ist möglich, eine erratische Injektion zuverlässiger zu verhindern.
Der Zustand des Rückkehr-zum-Kern-Timings tb4, das früher als die spezifische Periode To1 auftritt, bedeutet, dass das Rückkehr-zum-Kern-Timing tb4 früher als die Anstiegsperiode To aufgrund der Erregung des zweiten Antriebs DI2 auftritt. Wenn die Zwischenantriebserregung DI3 so ausgeführt wird, dass das Rückkehr-zum-Kern-Timing tb4 früher als die Anstiegsperiode To erfolgt, ermöglicht die Konfiguration zu verhindern, dass eine erratische Einspritzung verursacht wird, die auch davon abhängt, ob das Rückkehr-zum-Kern-Timing tb4 früher als die Anstiegsperiode To erfolgt.
Nach der vorliegenden Ausführungsform beginnt die Zwischenantriebserregung DI3 zu dem Timing, bevor der unterschwingende bewegliche Kern 40 die entfernteste Position B2 erreicht. Die elektromagnetische Anziehungskraft wird auf den beweglichen Kern 40 zu einem früheren Timing als das entfernteste Timing tb2 ausgeübt, wodurch der Übergang in den Zustand erleichtert wird, dass die Rückkehr-zum-Kern-Periode Tu1 kürzer als das Signalintervall Tint macht. Daher ermöglicht die Konfiguration die einfache Vermeidung der erratischen Bedingung, dass das Signalintervall Tint kürzer oder gleich der Rückkehr-zum-Kern-Periode Tu1 ist. Im Gegensatz zu der vorliegenden Ausführungsform ist es sehr unwahrscheinlich, dass, wenn die Zwischenantriebserregung DI3 zu einem Timing beginnt, der später als das entfernteste Timing tb2 liegt, die Rückkehr-zum-Kern-Periode Tu1 kürzer als das Signalintervall Tint ist, selbst wenn die elektromagnetische Anziehungskraft den beweglichen Kern 40 im Zustand der Kernumschließung beschleunigt.
Nach der vorliegenden Ausführungsform beginnt die Zwischenantriebserregung DI3 nach dem Unterschwingen des beweglichen Kerns 40. Es kann vermieden werden, dass die elektromagnetische Anziehungskraft auf den beweglichen Kern 40 ausgeübt wird, während die Nadel 30 das Ventil schließt. Wenn die elektromagnetische Anziehungskraft auf den beweglichen Kern 40 zu einem früheren Timing als dem Starttiming tb1 für das Unterschwingen aufgebracht wird, wird die elektromagnetische Anziehungskraft wahrscheinlich verhindern, dass die Bewegung des beweglichen Kerns 40 synchron mit dem Schließvorgang des Ventils der Nadel 30 in die Initialposition B1 zurückkehrt. In diesem Fall stoppt der bewegliche Kern 40 die Bewegung in Ventilschließrichtung oder verringert die Bewegungsgeschwindigkeit. Die Folge ist, dass der Ventilschließvorgang der Nadel 30 gestoppt oder die Zeit für den Ventilschließvorgang leicht verlängert wird. In der Zwischenzeit führt die vorliegende Ausführungsform die Zwischenantriebserregung DI3 zu einem Timing aus, der den Ventilschließvorgang der Nadel 30 nicht behindert. Die Konfiguration ermöglicht es daher, den Ventilschließvorgang der Nadel 30 basierend auf der ersten Antriebserregung DI1 angemessen durchzuführen und gleichzeitig das Auftreten einer unregelmäßigen Kraftstoffeinspritzung aufgrund der zweiten Antriebserregung DI2 zu verhindern.
Zweite Ausführungsform
Die erste Ausführungsform vermeidet die Bedingung, eine erratische Einspritzung zu verursachen, indem sie die Zwischenantriebserregung DI3 hinzufügt. In der Zwischenzeit vermeidet eine zweite Ausführungsform den Zustand, eine erratische Injektion zu verursachen, indem sie die Anstiegsperiode To der elektromagnetischen Anziehungskraft aufgrund der zweiten Antriebserregung DI2 verkürzt.
Die Steuereinheit 135 kann zwischen normaler Erregung DIa und verkürzter Erregung DIb wählen. Bei normaler Erregung verkürzt DIa die Anstiegsperiode To nicht. Die verkürzte Erregung DIb verkürzt die Anstiegsperiode To. Ein Stromgradient bezeichnet den Grad des Anstiegs bzw. des Gradienten des Antriebsstroms, der mit dem Beginn der zweiten Antriebserregung DI2 zunimmt. Der verkürzte Gradient Sb stellt den aktuellen Gradienten bezüglich der verkürzten Erregung DIb dar. Der Normalgradient Sa stellt den aktuellen Gradienten in Bezug auf die Normalerregung DIa dar. Der verkürzte Gradient Sb ist größer als der normale Gradient Sa.
Der aktuelle Gradient wird als Verhältnis von ΔIp zu Δtp ausgedrückt, wobei ΔIp die Änderungsgröße bezeichnet, bis der Antriebsstrom den Maximalwert erreicht und Δtp die erforderliche Periode, bis der Antriebsstrom den Maximalwert erreicht, bezeichnet. In 13 zeigen die Normalerregung DIa und die verkürzte Erregung DIb die gleiche Änderungsmenge an ΔIp. Die verkürzte Erregung DIb zeigt eine kürzere erforderliche Periode Δtp als die normale Einschaltdauer DIa an. Es wird angenommen, dass die erforderliche Periode Δtp für die normale Erregung DIa als normale erforderliche Periode Δtp1 und die erforderliche Periode Δtp für die verkürzte Erregung DIb als verkürzte erforderliche Periode Δtp2 beschrieben wird. Anschließend ist die verkürzte erforderliche Periode Δtp2 kürzer als die normale erforderliche Periode Δtp1. Die Beziehung, ausgedrückt als ΔIp/Δtp2 >ΔIp/Δtp1, ist zufriedenstellend. Bei normaler Erregung DIa und verkürzter Erregung DIb wird der erste Antriebswert Ia als maximaler Wert des Antriebsstroms verwendet. Die Änderungsmenge bzw. -größe ΔIp entspricht dem ersten Antriebswert Ia.
Wie in 13 dargestellt, erlaubt die normale Erregung DIa der elektromagnetischen Anziehungskraft, den Bewegungsfreigabewert Pc bei normalem Anstiegs-Timing tc1 zu erreichen. Eine für die Reichweite erforderliche Periode wird als normale Anstiegsperiode Toa bezeichnet. In der Zwischenzeit erlaubt die verkürzte Erregung DIb der elektromagnetischen Anziehungskraft, den Bewegungsfreigabewert Pc mit verkürztem Anstiegs-Timing tc2 früher als das normale Anstiegs-Timing tc1 zu erreichen. Eine für die Reichweite erforderliche Periode wird als verkürzte Anstiegsperiode Tob bezeichnet. In diesem Fall ist die verkürzte Anstiegsperiode Tob kürzer als die normale Anstiegsperiode Toa.
In 13 erlaubt die normale Erregung DIa, dass der Antriebsstrom den ersten Antriebswert Ia zu einem Timing erreicht, der zufällig mit dem normalen Anstiegs-Timing tc1 zusammenfällt. Allerdings können sich diese Timings voneinander unterscheiden. In ähnlicher Weise ermöglicht die verkürzte Erregung DIb, dass der Antriebsstrom den ersten Antriebswert Ia zu einem Timing erreicht, der zufällig mit dem verkürzten Anstiegs-Timing tc2 zusammenfällt. Allerdings können sich diese Timings voneinander unterscheiden.
Im Injektor 100 verkürzt eine Erhöhung der an die Spule 70 angelegten Spannung die Anstiegsperiode To. Die Steuereinheit 135 wählt die an die Spule 70 angelegte Spannung aus, um die normale Erregung DIa und die verkürzte Erregung DIb zu wählen. Das Antriebssignal enthält die Information über die an der Spule 70 anliegende Spannung.
Hinsichtlich der zweiten Antriebserregung DI2 wird erwartet, dass der unterschießende bzw. unterschwingende bewegliche Kern 40 in die Initialposition B1 mit dem Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3 zurückkehrt, der zur normalen Anstiegsperiode Toa und nicht zur verkürzten Anstiegsperiode Tob gehören soll. In Bezug auf die normale Erregung DIa, umfasst die normale Anstiegsperiode Toa das Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3, was zur Validierung des Zustandes von Tuo < Tint ≤ Tu führt, um eine erratische Injektion zu verursachen. In Bezug auf die verkürzte Erregung DIb, beinhaltet die verkürzte Anstiegsperiode Tob nicht das Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3, was zur Ungültigkeit des Zustandes der Tuo ≤ Tint ≤ Tu führt, und was wiederum eine erratische Injektion bzw. Einspritzung verursacht. Die Wahl der verkürzten Erregung DIb anstelle der normalen Erregung DIa als zweite Antriebserregung DI2 verkürzt die Anstiegsperiode To, wodurch der Zustand von Tuo ≤ Tint ≤ Tu vermieden werden kann, um eine erratische Einspritzung zu verursachen.
Die Steuereinheit 135 führt ein Einspritz-Setup-Verfahren ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform aus. Die vorliegende Ausführungsform führt jedoch die Schritte S201 und S202 statt der Schritte S109 und S113 in der ersten Ausführungsform aus.
Wenn das Verfahren in den Schritten S107 und S108 die Gültigkeit der Bedingung von Tuo ≤ Tint ≤ Tu bestimmt, um eine erratische Injektion zu verursachen, geht das Verfahren gemäß einem Flussdiagramm in 14 in den Schritt S201 über. Im Schritt S201 wählt das Verfahren die verkürzte Erregung DIb als zweite Antriebserregung DI2 aus, um den verkürzten Gradient Sb einzustellen. Das Verfahren stellt nämlich die Wellenform des Antriebsstroms aufgrund der zweiten Antriebserregung DI2 ein. In diesem Fall kann die Wahl eines verkürzten Gradienten Sb anstelle der normalen Steigung Sa die Möglichkeit verringern, das Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3 in die verkürzte Anstiegsperiode Tob einzubeziehen. Die Funktion zur Durchführung des Verfahrens in Schritt S201 ist vergleichbar mit einem wechselnden Erregungsanteil.
Nach S201 geht das Verfahren zu Schritt S110 über und erlaubt der Speichereinheit 135b die Speicherung von Informationen über die Wellenform des Antriebsstroms aufgrund der zweiten Antriebserregung DI2 entsprechend der i-ten Kraftstoffeinspritzung. Die Informationen beinhalten hauptsächlich den verkürzten Gradienten Sb des Antriebsstroms aufgrund der verkürzten Erregung DIb.
Wenn der Zustand von Tuo ≤ Tint ≤ Tu, um eine unregelmäßige Injektion zu verursachen, ist ungültig. Anschließend geht das Verfahren zum Schritt S202 über. Im Schritt S202 wählt das Verfahren die normale Erregung DIa als zweite Antriebserregung DI2 aus, um den Normalgradienten Sa einzustellen. Vergleicht man die Auswahl der normalen Erregung DIa mit der Auswahl der verkürzten Erregung DIb, so erhöht die Auswahl der verkürzten Erregung DIb leicht die Leistungsaufnahme, hauptsächlich weil die an die Spule 70 angelegte Spannung ansteigt. Daher kann die Wahl der normalen Erregung DIa Energie sparen, wenn die Bedingung der Verursachung einer erratischen Injektion ungültig ist.
Nach S202 geht das Verfahren auch zu Schritt S110 über und erlaubt der Speichereinheit 135b die Speicherung von Informationen über die Wellenform des Antriebsstroms aufgrund der zweiten Antriebserregung DI2 entsprechend der i-ten Kraftstoffeinspritzung. Diesmal beinhalten die Informationen hauptsächlich den normalen Gradienten Sa des Antriebsstroms aufgrund der normalen Erregung DIa.
Nach der vorliegenden Ausführungsform ist die verkürzte Anstiegsperiode Tob kürzer als die normale Anstiegsperiode Toa, wenn die verkürzte Erregung DIb als zweite Antriebserregung DI2 gewählt wird. Der Stromgradient aufgrund der zweiten Antriebserregung DI2 ist nämlich größer als der Stromgradient aufgrund der ersten Antriebserregung DI1. Daher ermöglicht die Konfiguration, die Möglichkeit zu verringern, das Rückkehr zur-Reference-Timing tb3 in die verkürzte Anstiegsperiode Tob einzubeziehen. Die Auswahl der verkürzten Anstiegsperiode Tob verkürzt die Anstiegsperiode To und verlängert die zulässige Periode Tuo. Es ist leicht zu vermeiden, dass die Bedingung einer erratischen Injektion, nämlich, Signalintervall Tint ist länger oder gleich der zulässigen Periode Tuo. Wenn die Bedingung, eine erratische Einspritzung zu verursachen, ungültig ist, wird die normale Erregung DIa als zweite Antriebserregung DI2 gewählt, wodurch Energie gespart werden kann.
Der verkürzte Gradient Sb ist größer als der normale Gradient Sa. Daher ist eine Steigerungsrate der elektromagnetischen Anziehungskraft, die durch verkürzte Erregung DIb auftritt, größer als eine Steigerungsrate der elektromagnetischen Anziehungskraft, die durch normale Erregung DIa auftritt. Auch wenn die verkürzte Anstiegsperiode Tob nicht mit dem Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3 versehen ist, steigt die elektromagnetische Anziehungskraft vor und nach der Rücklaufperiode tb3 drastisch an und kann den beweglichen Kern 40 in Ventilöffnungsrichtung gegen die Vorspannkraft der ersten Feder 80 bewegen. Der bewegliche Kern 40 unterliegt kaum der erratischen Bewegung, die bewirkt, dass der bewegliche Kern 40 im Kern-Boost-Zustand die Initialposition B1 in Ventilöffnungsrichtung durchläuft, sich durch die Vorspannkraft der ersten Feder 80 in Ventilschließrichtung bewegt und in die Initialposition B1 zurückkehrt. Die Konfiguration ermöglicht es nämlich, eine unregelmäßige Einspritzung des Kraftstoffs zu verhindern.
15 zeigt eine Konfiguration, bei der der verkürzte Gradient Sb größer als der normale Gradient Sa ist. Nach dieser Konfiguration gilt für die normale Erregung DIa der gleiche erforderliche Periode Δtp und für die verkürzte Erregung DIb und die verkürzte Erregung DIb zeigt eine größere Änderungsmenge ΔIp an als die der normalen Speisung DIa. Bei dieser Konfiguration wird die Änderungsmenge ΔIp der normalen Erregung DIa als normale Änderungsmenge ΔIp1 und die Änderungsmenge ΔIp der verkürzten Erregung DIb als verkürzte Änderungsmenge ΔIp2 beschrieben. Anschließend ist die verkürzte Änderungsmenge ΔIp2 größer als die normale Änderungsmenge ΔIp1. Auch in diesem Fall ist die Beziehung, ausgedrückt als ΔIp/Δtp2 >ΔIp/Δtp1, erfüllt. Die verkürzte Anstiegsperiode Tob ist kürzer als die normale Anstiegsperiode Toa. Die Wahl der verkürzten Erregung DIb als zweite Antriebserregung DI2 ermöglicht es, den Zustand der Verursachung einer erratischen Einspritzung zu vermeiden. In 15 entspricht der erste Antriebswert der normalen Erregung DIa der normalen Änderungsgröße ΔIp1 und der erste Antriebswert der verkürzten Erregung DIb der verkürzten Änderungsgröße ΔIp2.
Die normale Erregung DIa und die verkürzte Erregung DIb können unterschiedliche erforderliche Perioden Δtp verwenden oder die Menge ΔIp nur unter der Bedingung ändern, dass der verkürzte Gradient Sb größer als der normale Gradient Sa ist.
Dritte Ausführungsform
Die oben erwähnte erste Ausführungsform vermeidet den Zustand, eine erratische Einspritzung zu verursachen, indem sie die Zwischenantriebserregung DI3 hinzufügt. Eine dritte Ausführungsform vermeidet jedoch den Zustand, eine erratische Einspritzung zu verursachen, indem sie eine Vorantriebserregung anstelle der Zwischenantriebserregung DI3 hinzufügt. Wie in 16 dargestellt, beginnt die Vorantriebserregung DI4 mit dem Vortiming te1 vor dem Beginn der zweiten Antriebserregung DI2. Die zweite Antriebserregung DI2 startet kontinuierlich ohne Unterbrechung der Vorantriebserregung DI4. In diesem Fall wechselt die Vorantriebserregung DI4 auf die zweite Antriebserregung DI2 im EIN-Timing ta2 für das zweite Antriebssignal DS2.
Der Antriebsstrom aufgrund der Vorantriebserregung DI4 steigt allmählich von Null an und erreicht den Maximalwert im EIN-Timing ta2 für das zweite Antriebssignal DS2. Wenn dieser Maximalwert als vierter Antriebswert Id beschrieben wird, ist der vierte Antriebswert Id kleiner als der zweite Antriebswert Ib. Die Vorantriebserregung DI4 ist vergleichbar mit einer Vorerregung. Die Vorantriebserregung DI4 kann als Vorladung bezeichnet werden.
Wenn die Vorantriebserregung DI4 durchgeführt wird, erreicht der Antriebsstrom den ersten Antriebswert Ia zu einem frühen Timing, im Vergleich zu einem Fall, in dem die Vorantriebserregung DI4 nicht durchgeführt wird, weil der Antriebsstrom bereits den vierten Antriebswert Id zum EIN-Timing ta2 für das zweite Antriebssignal DS2 erreicht. Ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform wird angenommen, dass der aktuelle Gradient, die Änderungsmenge ΔIp und die erforderliche Periode Δtp verwendet werden. Wenn die Vorantriebserregung DI4 nicht durchgeführt wird, bezeichnet der Gradient ohne Vorantriebserregung Sc das Verhältnis der erforderlichen Periode ohne Vorantriebserregung Δtp3 zur Änderung der Menge ΔIp. Wenn die Vorantriebserregung DI4 durchgeführt wird, bezeichnet der Gradient mit der Vorantriebserregung Sd das Verhältnis der erforderlichen Periode mit der Vorantriebserregung Δtp4 zur Änderung der Menge ΔIp und ist größer als der Gradient ohne Vorantriebserregung Sc. Nämlich ist die erforderliche Periode mit der Vorantriebserregung Δtp4 kürzer als die erforderliche Periode ohne Vorantriebserregung Δtp3.
Wenn die Vorantriebserregung DI4 nicht verfügbar ist, erreicht die elektromagnetische Anziehungskraft den Bewegungsfreigabewert Pc zum Timing tc3. Wenn die Vorantriebserregung DI4 verfügbar ist, erreicht die elektromagnetische Anziehungskraft den Bewegungsfreigabewert Pc zum Timing tc4 früher als zum Timing tc3. Wenn die Vorantriebserregung DI4 verfügbar ist, ist die Voranstiegszeit To2, die erforderlich ist, damit die elektromagnetische Anziehungskraft den Bewegungsfreigabewert Pc erreicht, kürzer als die Anstiegsperiode To, die für den Fall gilt, dass die Vorantriebserregung DI4 nicht verfügbar ist. Wenn die Vorantriebserregung DI4 zur Verfügung steht, zeigen sowohl der Antriebsstrom als auch die elektromagnetische Anziehungskraft unmittelbar nach dem Einschalten des zweiten Antriebssignals DS2 besonders hohe Anstiegsraten an. Danach gehen die Steigerungsraten leicht zurück.
Es wird davon ausgegangen, dass die Bedingung von Tuo ≤ Tint ≤ Tu zu Verursachung einer erratischen Injektion gültig ist, weil die Anstiegsperiode To als Referenz das Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3 enthält. In diesem Fall, wie in 17 dargestellt, schaltet das Vorantriebssignal DS4 auf AN, um die Vorantriebserregung DI4 durchzuführen. Das Vorantriebssignal DS4 schaltet während einer Periode zwischen dem spezifischen Timing tb5 und dem EIN-Timing ta2 für das zweite Steuersignal DS2 ein und folgt, ohne auszuschalten, direkt auf das zweite Steuersignal DS2. Das Vorantriebssignal DS4 enthält hauptsächlich Informationen über den Maximalwert des Antriebsstroms aufgrund der Vorantriebserregung DI4.
Wenn der Zustand von Tuo ≤ Tint ≤ Tu, um eine erratische Einspritzung zu verursachen, wie in 17 dargestellt, gültig ist, führt die vorliegende Ausführungsform die Vorantriebserregung DI4 durch, um die Anstiegsperiode To2 für die zweite Antriebserregung DI2 zu verkürzen. In diesem Fall erhöht die elektromagnetische Anziehungskraft die Steigerungsrate wie oben beschrieben. Der bewegliche Kern 40 verursacht kaum eine erratische Bewegung aufgrund der elektromagnetischen Anziehungskraft, die vor und nach dem Rückkehr-zum-Kern-Timing tb4 drastisch erhöht ist, auch wenn die Kernrückkehrzeit tb4 in der Voranstiegsperiode To2 enthalten ist. Der bewegliche Kern 40 wird im Kern-Boost-Zustand durch die elektromagnetische Anziehungskraft beschleunigt und durchläuft die Initialposition B1. Anschließend wirkt die elektromagnetische Anziehungskraft gegen die erste Feder 80. Der bewegliche Kern 40 bewegt sich daher in Öffnungsrichtung des Ventils weiter, ohne in die Initialposition B1 zurückzukehren.
Die Steuereinheit 135 führt ein Einspritz-Setup-Verfahren ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform aus. Die vorliegende Ausführungsform führt jedoch die Schritte S301 und S302 statt der Schritte S109 und S113 in der ersten Ausführungsform aus.
Wenn das Verfahren in den Schritten S107 und S108 die Gültigkeit der Bedingung von Tuo ≤ Tint ≤ Tu bestimmt, um eine erratische Injektion zu verursachen, geht das Verfahren gemäß einem Flussdiagramm in 18 in den Schritt S301 über. Im Schritt S301 fügt das Verfahren die Vorantriebserregung DI4 vor der zweiten Antriebserregung DI2 hinzu. Das Verfahren stellt hauptsächlich den Vortiming und den vierten Antriebswert Id für die Vorantriebserregung DI4 ein, um zu verhindern, dass die elektromagnetische Anziehungskraft zum Timing früher als das EIN-Timing ta2 für das zweite Antriebssignal DS2 auftritt. Das Verfahren setzt nämlich eine Antriebsstromkurve bzw. - wellenform aufgrund der Vorantriebserregung DI4. Die Funktion zur Durchführung des Vorgangs bzw. Verfahrens in Schritt S301 ist vergleichbar mit einem Vorerregungsabschnitt.
Nach S301 geht das Verfahren zu Schritt S110 über und erlaubt der Speichereinheit 135b die Speicherung von Informationen über die Wellenform des Antriebsstroms aufgrund der zweiten Antriebserregung DI2 entsprechend der i-ten Kraftstoffeinspritzung. Die Angaben beinhalten hauptsächlich den Gradienten mit der Vorantriebserregung Sd.
Wenn der Zustand von Tuo ≤ Tint ≤ Tu, der eine fehlerhafte Einspritzung verursacht, ungültig ist, fährt das Verfahren mit Schritt S302 fort und verhindert die Einstellung der Vorantriebserregung DI4. Die Hinzufügung der Vorantriebserregung DI4 erhöht die Leistungsaufnahme im Vergleich zum Fall der Nicht-Hinzufügung der Vorantriebserregung DI4. Daher kann die Hemmung der Einstellung der Vorantriebserregung DI4 Energie sparen.
Nach S302 geht das Verfahren auch zu Schritt S110 über und ermöglicht der Speichereinheit 135b die Speicherung von Informationen über die Wellenform des Antriebsstroms aufgrund der zweiten Antriebserregung DI2 entsprechend der i-ten Kraftstoffeinspritzung. Die Angaben beinhalten hauptsächlich den Gradienten ohne Vorantriebserregung Sc.
Wenn die Vorantriebserregung DI4 vor der zweiten Antriebserregung DI2 hinzugefügt wird, erhöht die vorliegende Ausführungsform die Steigerungsrate der elektromagnetischen Anziehungskraft durch die zweite Antriebserregung DI2. Der bewegliche Kern 40 verursacht kaum eine unregelmäßige Bewegung. In diesem Fall verkürzt die Hinzufügung der Vorantriebserregung DI4 die Anstiegsperiode To auf die Voranstiegszeit To2, wodurch die Möglichkeit der Einbeziehung des Rückkehr-zum-Kern-Timings tb4 in die Voranstiegszeit To2 verringert werden kann. Die Konfiguration ermöglicht es daher, eine unregelmäßige Kraftstoffeinspritzung zu verhindern.
Andere Ausführungsformen
Es wurden zwar bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben, doch sollte die Offenbarung nicht ausschließlich im Sinne der oben genannten Ausführungsformen verstanden werden, sondern kann auf verschiedene Ausführungsformen und Kombinationen innerhalb des Geistes und des Umfangs der Offenbarung anwendbar sein.
Als erste Modifikation dürfen die Rückkehr-zur-Referenz-Periode Tu und die zulässige Periode Tuo nicht vom AUS-Timing ta1 des ersten Antriebssignals DS1 beginnen. Beispielsweise können die Rückkehr-zur-Referenz-Periode Tu und die zulässige Periode Tuo vom Starttiming tb1 für das Unterschwingen oder vom Timing, an dem der Antriebsstrom aufgrund des ersten Antriebssignals DS1 auf Null geht, beginnen. Die Rückkehr-zur-Referenz-Periode Tu und die zulässige Periode Tuo müssen nur vom gleichen Timing früher als das spezifische Timing tb5 beginnen.
Als zweite Modifikation kann die Anstiegsperiode To für die elektromagnetische Anziehungskraft je nach erster Antriebserregung DI1 und zweiter Antriebserregung DI2 unterschiedlich sein. Selbst in diesem Fall ist das Rückkehr-zur-Referenz-Timing tb3 oder das Rückkehr-zum-Kern-Timing tb4 in der Anstiegsperiode To für die elektromagnetische Anziehungskraft aufgrund der zweiten Antriebserregung DI2 enthalten, wodurch der Zustand von Tuo ≤ Tint ≤ Tu zur Verursachung einer erratischen Injektion validiert wird.
Die oben genannten Ausführungsformen nutzen eine Rückstellkraft der streckenden zweiten Feder 90, um den unterschwimmenden beweglichen Kern 40 mit dem Kernverstärkungsbetrieb in Richtung Initialposition B1 zu versorgen. Eine dritte Modifikation kann jedoch den Kern-Boostbetrieb durch die Nutzung einer Rückstellkraft der zusammengedrückten zweiten Feder 90 ermöglichen. Die zweite Feder 90 kann ausgeschlossen werden. Auch in diesem Fall kann z.B. der bewegliche Kern 40 an der abgestuften Fläche 211 des Gehäuses 20 abprallen, um den Kernschub in Richtung Initialposition B1 zu bewirken.
Nach der ersten Ausführungsform ist der dritte Antriebswert Ic aufgrund der Zwischenantriebserregung DI3 kleiner als der erste Antriebswert Ia und größer als der zweite Antriebswert Ib. Als vierte Modifikation kann der dritte Antriebswert Ic größer als der erste Antriebswert Ia oder kleiner als der zweite Antriebswert Ib sein. Der dritte Antriebswert Ic muss nur in der Lage sein, den Zustand von Tuo ≤ zu vermeiden. Tint ≤ Tu, um eine unregelmäßige Einspritzung durch Hinzufügen einer Zwischenantriebserregung DI3 zu verursachen.
Nach der ersten Ausführungsform ist die elektromagnetische Anziehungskraft durch die Zwischenantriebserregung des Antriebs DI3 mit einem Maximalwert eingestellt, der kleiner als der Bewegungsfreigabewert Pc ist. Als fünfte Modifikation kann der Maximalwert größer als der Bewegungsfreigabewert Pc sein. Auch in diesem Fall muss nur der Maximalwert für die elektromagnetische Anziehungskraft durch die Zwischenantriebserregung DI3 vorgesehen werden, um den Zustand von Tuo ≤ Tint ≤ Tu zu vermeiden, um eine unregelmäßige Einspritzung zu verursachen.
Nach der ersten Ausführungsform endet die Zwischendirektivperiode Tk für die Zwischenantriebserregung DI3 zu einem früheren Timing als das entfernteste Timing tb2. Als sechste Modifikation kann die Zwischendirektivperiode Tk nach dem entferntesten Timing tb2 gesetzt werden. Auch in diesem Fall muss nur Das Timing oder die Länge der Zwischendirektivperiode Tk angegeben werden, um den Zustand von Tuo ≤ Tint ≤ Tu zu vermeiden, um eine unregelmäßige Einspritzung durch Hinzufügen der Zwischenantriebserregung DI3 zu verursachen.
Eine siebte Modifikation kann eine Zwischenantriebserregung DI3 hinzufügen, auch wenn die Bedingung, eine erratische Einspritzung zu verursachen, gemäß der ersten Ausführungsform ungültig ist. Zum Beispiel kann das Signalintervall Tint länger als die Rückkehr-zur-Referenz-Periode Tu sein oder das Signalintervall Tint kann kürzer als die zulässige Periode Tuo sein. In einem solchen Fall kann die Zwischenantriebserregung DI3 zwischen der ersten Antriebserregung DI1 und der zweiten Antriebserregung DI2 hinzugefügt werden.
Als achte Modifikation kann der Stromgradient aufgrund der zweiten Antriebserregung DI2 größer sein als der Stromgradient aufgrund der ersten Laufwerkserregung DI1, wenn die Bedingung von Tuo ≤ Tint ≤ Tu, eine erratische Injektion zu verursachen, gemäß der zweiten Ausführungsform gültig ist. Zum Beispiel wird der Stromgradient aufgrund der aktuellen Antriebserregung größer gemacht als der Stromgradient aufgrund der vorherigen Antriebserregung und dann wird der Stromgradient aufgrund der nächsten Antriebserregung größer gemacht als die aktuelle Antriebserregung. Diese Konfiguration erhöht allmählich den aktuellen Gradienten, indem die Antriebserregung wiederholt für die Kraftstoffeinspritzung aktiviert wird. Daher kann eine Erhöhung der Anzahl der Antriebserregungen für die Kraftstoffeinspritzung ein Auftreten der erratischen Einspritzung zuverlässig unterdrücken.
Die dritte Ausführungsform setzt den vierten Antriebswert Id aufgrund der Vorantriebserregung DI4 kleiner als den zweiten Antriebswert Ib. Als neunte Modifikation kann jedoch der vierte Antriebswert Id größer als der zweite Antriebswert Ib sein. Der vierte Antriebswert Id ist größer als der erste Antriebswert Ia oder der dritte Antriebswert Ic. Der vierte Antriebswert Id wird günstig so eingestellt, dass die elektromagnetische Anziehungskraft zum Timing des zweiten Antriebssignals DS2 nicht zu groß wird, bevor Das Starttiming tb1 erreicht ist.
Als zehnte Modifikation kann das Vortiming te1 für den Beginn der Vorantriebserregung DI4 gemäß der dritten Ausführungsform früher sein als das spezifische Timing tb5. Auch in diesem Fall wird der vierte Antriebswert Id günstig so eingestellt, dass die elektromagnetische Anziehungskraft zum Timing des zweiten Antriebssignals DS2 nicht zu groß wird, bevor Das Starttiming tb1 erreicht ist.
Die Steuereinheit 135 führt nach den oben genannten Ausführungsformen das Einspritz-Setup-Verfahren durch. Als elfte Modifikation kann die ECU 125 das Einspritz-Setup-Verfahren durchführen. In diesem Fall ist die ECU 125 vergleichbar mit einer Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung. Die Steuereinheit 135 kann einige der Funktionen zur Durchführung des Einspritz-Setup-Verfahrens enthalten. Die ECU 125 kann die übrigen Funktionen enthalten. In diesem Fall erfüllen die Steuereinheit 135 und die Steuereinheit 125 die Funktion als Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung in Verbindung mit mehreren Rechenwerken. Verschiedene Programme können in einem nicht vorübergehenden, greifbaren Speichermedium wie z.B. Flash-Speicher oder einer für jedes Rechenwerk vorgesehenen Festplatte gespeichert werden.
Als zwölfte Modifikation kann die Steuereinheit 125 die das Steuereinheit 135 eine eigene elektrische Schaltung mit mindestens einem integrierten Schaltkreis oder mit einer passiven Einrichtung enthalten. Wenn die Steuereinheit 135 mehrere dedizierte Stromkreisabschnitte enthält, enthält die zusätzliche Erregungseinheit als Funktion zur Durchführung des Verfahrens in Schritt S109 beispielsweise mindestens einen dedizierten Stromkreisabschnitt.
Die vorliegende Offenbarung wurde mit Bezug auf die Ausführungsformen beschrieben, beschränkt sich aber nicht auf die Ausführungsformen und Strukturen. Die vorliegende Offenbarung umfasst verschiedene Änderungsbeispiele und Modifikationen in angemessenem Umfang. Darüber hinaus umfasst die Kategorie oder der Umfang der Idee der vorliegenden Offenbarung verschiedene Kombinationen oder Formen und darüber hinaus die anderen Kombinationen oder Formen, die nur ein Element oder mehr oder weniger in der ersteren enthalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2017146905 [0001]
JP 2013124577 A [0004]

Claims

Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzventil (100), wobei das Kraftstoffeinspritzventil das Folgende enthält: eine Einspritzöffnung (11) zum Einspritzen von Kraftstoff; einen Ventilkörper (30), der so konfiguriert ist, dass er sich in einer Ventilöffnungsrichtung bewegt, um die Einspritzöffnung zu öffnen; einen festen Kern (60), der so konfiguriert ist, dass er bei Erregung einer Spule (70) eine elektromagnetische Anziehungskraft erzeugt; einen beweglichen Kern (40), der so konfiguriert ist, dass er sich von einer bestimmten Initialposition (B1) in der Ventilöffnungsrichtung relativ zum Ventilkörper bewegt, wenn er von dem festen Kern angezogen wird, um den Ventilkörper in der Ventilöffnungsrichtung zu bewegen; und ein Ventilkörpervorspannelement (80), das den Ventilkörper in einer Ventilschließrichtung entgegengesetzt zur Ventilöffnungsrichtung vorspannt, wobei der bewegliche Kern so konfiguriert ist, dass er sich nach Ablauf einer Anstiegsperiode (To), die zum Anheben der elektromagnetischen Anziehungskraft auf die Erregung erforderlich ist, in die Ventilöffnungsrichtung bewegt, der Ventilkörper so konfiguriert ist, dass er sich in Ventilschließrichtung bewegt, indem eine Vorspannkraft des Ventilkörpervorspannelements ausgeübt wird, um den beweglichen Kern in Ventilschließrichtung zu bewegen, und der bewegliche Kern so konfiguriert ist, dass er seine Bewegungsrichtung in die Ventilöffnungsrichtung ändert und in einem Unterschwingungszustand, in dem der bewegliche Kern seine Bewegung in der Ventilschließrichtung auch in einem Zustand fortsetzt, in dem der sich in der Ventilschließrichtung bewegende Ventilkörper anhält, in die Initialposition zurückkehrt, wobei eine Rücklaufperiode (Tu) eine geschätzte Periode ist, die der bewegliche Kern, der sich durch die erste Erregung (DI1) für die Kraftstoffeinspritzung im Unterschwingungszustand befindet, benötigt, um von der ersten Erregung in die Initialposition zurückzukehren, ein Einspritzintervall (Tint) von der ersten Erregung bis zu einer zweiten Erregung (DI2) reicht, die für eine nächste Kraftstoffeinspritzung vorgesehen ist, und eine zulässige Periode (Tuo) eine Periode ist, die durch Subtraktion der für die zweite Erregung geschätzten Anstiegsperiode von der Rücklaufperiode erhalten wird, wobei die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung das Folgende umfasst: eine zusätzliche Erregungseinheit (S109), die so konfiguriert ist, dass sie eine zusätzliche Erregung (DI3) zwischen der ersten und der zweiten Erregung hinzufügt, wenn das Einspritzintervall länger oder gleich der zulässigen Periode und kürzer oder gleich der Rücklaufperiode ist.
Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zusätzliche Erregungseinheit die zusätzliche Erregung nicht durchführt, wenn das Einspritzintervall länger als die Rücklaufperiode ist.
Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zusätzliche Erregungseinheit die zusätzliche Erregung nicht durchführt, wenn das Einspritzintervall kürzer als die zulässige Periode ist.
Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Rückkehr-zur-Referenz-Periode (Tu) die Rücklaufperiode im Unterschwingungszustand ist, die durch die erste Erregung ohne Hinzufügen der zusätzlichen Erregung verursacht wurde, eine zusätzliche Rücklaufperiode (Tu1) die durch die Addition der zusätzlichen Erregung verkürzte Rücklaufperiode ist, und die zusätzliche Erregungseinheit so konfiguriert ist, dass die zusätzliche Rücklaufperiode kürzer als das Einspritzintervall ist.
Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzventil (100), wobei das Kraftstoffeinspritzventil das Folgende enthält: eine Einspritzöffnung (11) zum Einspritzen von Kraftstoff; einen Ventilkörper (30), der so konfiguriert ist, dass er sich in einer Ventilöffnungsrichtung bewegt, um die Einspritzöffnung zu öffnen; einen festen Kern (60), der so konfiguriert ist, dass er bei Erregung einer Spule (70) eine elektromagnetische Anziehungskraft erzeugt; einen beweglichen Kern (40), der so konfiguriert ist, dass er sich von einer bestimmten Initialposition (B1) in der Ventilöffnungsrichtung relativ zum Ventilkörper bewegt, wenn er von dem festen Kern angezogen wird, um den Ventilkörper in der Ventilöffnungsrichtung zu bewegen; und ein Ventilkörpervorspannelement (80), das den Ventilkörper in einer Ventilschließrichtung entgegengesetzt zur Ventilöffnungsrichtung vorspannt, wobei der bewegliche Kern so konfiguriert ist, dass er sich nach Ablauf einer Anstiegsperiode (To), die zum Anheben der elektromagnetischen Anziehungskraft auf die Erregung erforderlich ist, in Ventilöffnungsrichtung zu bewegen beginnt, der Ventilkörper so konfiguriert ist, dass er sich in Ventilschließrichtung bewegt, indem eine Vorspannkraft des Ventilkörpervorspannelements ausgeübt wird, um den beweglichen Kern in Ventilschließrichtung zu bewegen, und der bewegliche Kern so konfiguriert ist, dass er seine Bewegungsrichtung in die Ventilöffnungsrichtung ändert und in einem Unterschwingungszustand in die Initialposition zurückkehrt, in der sich der bewegliche Kern auch in einem Zustand, in dem der sich in Ventilschließrichtung bewegende Ventilkörper anhält, weiter in die Ventilschließrichtung bewegt, wobei die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung das Folgende umfasst: eine zusätzliche Erregungseinheit (S109), die so konfiguriert ist, dass sie eine zusätzliche Erregung (DI3) zwischen der ersten Erregung und der zweiten Erregung hinzufügt, wenn ein Rücklauftiming (tb3), bei dem geschätzt wird, dass der bewegliche Kern in dem durch eine erste Erregung (DI1) für die Kraftstoffeinspritzung verursachten Unterschwingungszustand in die Initialposition zurückkehrt, sich in der für eine zweite Erregung (DI2), die für eine nächste Kraftstoffeinspritzung vorgesehen ist, geschätzten Anstiegsperiode befindet.
Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei ein Rückkehr-zur-Referenz-Timing (tb3) das Rücklauftiming im Unterschwingungszustand ist, der durch die erste Erregung ohne Hinzufügen der zusätzlichen Erregung verursacht wird, ein zusätzliches Rücklauftiming (tb4) das Rücklauftiming ist, das durch Addition der zusätzlichen Erregung früher eintritt, und die zusätzliche Erregungseinheit so konfiguriert ist, dass die zusätzliche Erregung so durchgeführt wird, dass das zusätzliche Rücklauftiming früher als die Anstiegsperiode der elektromagnetischen Anziehungskraft durch die zweite Erregung erfolgt.
Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zusätzliche Erregungseinheit so konfiguriert ist, dass die zusätzliche Erregung zu einem Timing früher als ein am weitesten entferntes Timing (tb2) beginnt, an dem der bewegliche Kern im Unterschwingungszustand am weitesten von der Initialposition entfernt ist.
Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die zusätzliche Erregungseinheit so konfiguriert ist, dass die zusätzliche Erregung zu einem Timing später als ein Starttiming (tb1) beginnt, bei dem der durch die erste Erregung verursachte Unterschwingungszustand beginnt.
Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzventil (100), wobei das Kraftstoffeinspritzventil das Folgende enthält: eine Einspritzöffnung (11) zum Einspritzen von Kraftstoff; einen Ventilkörper (30), der so konfiguriert ist, dass er sich in einer Ventilöffnungsrichtung bewegt, um die Einspritzöffnung zu öffnen; einen festen Kern (60), der so konfiguriert ist, dass er bei Erregung einer Spule (70) eine elektromagnetische Anziehungskraft erzeugt; einen beweglichen Kern (40), der so konfiguriert ist, dass er sich von einer bestimmten Initialposition (B1) in der Ventilöffnungsrichtung relativ zum Ventilkörper bewegt, wenn er von dem festen Kern angezogen wird, um den Ventilkörper in der Ventilöffnungsrichtung zu bewegen; und ein Ventilkörpervorspannelement (80), das den Ventilkörper in einer Ventilschließrichtung entgegengesetzt zur Ventilöffnungsrichtung vorspannt, wobei der bewegliche Kern so konfiguriert ist, dass er sich nach Ablauf einer Anstiegsperiode (To), die zum Anheben der elektromagnetischen Anziehungskraft auf die Erregung erforderlich ist, in Ventilöffnungsrichtung zu bewegen beginnt, der Ventilkörper so konfiguriert ist, dass er sich in Ventilschließrichtung bewegt, indem eine Vorspannkraft des Ventilkörpervorspannelements ausgeübt wird, um den beweglichen Kern in Ventilschließrichtung zu bewegen, und der bewegliche Kern so konfiguriert ist, dass er seine Bewegungsrichtung in die Ventilöffnungsrichtung ändert und in einem Unterschwingungszustand, in dem der bewegliche Kern seine Bewegung in der Ventilschließrichtung auch in einem Zustand fortsetzt, in dem der sich in der Ventilschließrichtung bewegende Ventilkörper anhält, in die Initialposition zurückkehrt, wobei eine Rücklaufperiode (Tu) eine geschätzte Periode ist, die der bewegliche Kern, der sich durch die erste Erregung (DI1) für die Kraftstoffeinspritzung im Unterschwingungszustand befindet, benötigt, um von der ersten Erregung in die Initialposition zurückzukehren, ein Einspritzintervall (Tint) von der ersten Erregung bis zu einer zweiten Erregung (DI2) reicht, die für eine nächste Kraftstoffeinspritzung vorgesehen ist, und eine zulässige Periode (Tuo) man durch Subtraktion der für die zweite Erregung geschätzten Anstiegsperiode von der Rücklaufperiode erhält, wobei die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung das Folgende umfasst: einen ändernden Erregungsabschnitt (S201), der so konfiguriert ist, dass er einen Modus der zweiten Erregung ändert, wenn das Einspritzintervall länger oder gleich der zulässigen Periode und kürzer oder gleich der Rücklaufperiode ist, und um die Anstiegsperiode (To1), die für die zweite Erregung als kürzer eingeschätzt wird, kürzer als: die Anstiegsperiode in einem Fall, in dem das Einspritzintervall kürzer als die zulässige Periode ist, und die Anstiegsperiode, wenn das Einspritzintervall länger als die Rücklaufperiode ist, einzustellen.
Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzventil (100), wobei das Kraftstoffeinspritzventil das Folgende enthält: eine Einspritzöffnung (11) zum Einspritzen von Kraftstoff; einen Ventilkörper (30), der so konfiguriert ist, dass er sich in einer Ventilöffnungsrichtung bewegt, um die Einspritzöffnung zu öffnen; einen festen Kern (60), der so konfiguriert ist, dass er bei Erregung einer Spule (70) eine elektromagnetische Anziehungskraft erzeugt; einen beweglichen Kern (40), der so konfiguriert ist, dass er sich von einer bestimmten Initialposition (B1) in der Ventilöffnungsrichtung relativ zum Ventilkörper bewegt, wenn er von dem festen Kern angezogen wird, um den Ventilkörper in der Ventilöffnungsrichtung zu bewegen; und ein Ventilkörpervorspannelement (80), das den Ventilkörper in einer Ventilschließrichtung entgegengesetzt zur Ventilöffnungsrichtung vorspannt, wobei der bewegliche Kern so konfiguriert ist, dass er sich nach Ablauf einer Anstiegsperiode (To), die zum Anheben der elektromagnetischen Anziehungskraft auf die Erregung erforderlich ist, in Ventilöffnungsrichtung zu bewegen beginnt, der Ventilkörper so konfiguriert ist, dass er sich in Ventilschließrichtung bewegt, indem eine Vorspannkraft des Ventilkörpervorspannelements aufgebracht wird, um den beweglichen Kern in Ventilschließrichtung zu bewegen, der bewegliche Kern so konfiguriert ist, dass er seine Bewegungsrichtung in die Ventilöffnungsrichtung ändert und in einem Unterschwingungszustand, in dem der bewegliche Kern seine Bewegung in der Ventilschließrichtung auch in einem Zustand fortsetzt, in dem der sich in der Ventilschließrichtung bewegende Ventilkörper anhält, in die Initialposition zurückkehrt, wobei eine Rücklaufperiode (Tu) eine geschätzte Periode ist, die der bewegliche Kern, der sich durch die erste Erregung (DI1) für die Kraftstoffeinspritzung im Unterschwingungszustand befindet, benötigt, um von der ersten Erregung in die Initialposition zurückzukehren, ein Einspritzintervall (Tint) von der ersten Erregung bis zu einer zweiten Erregung (DI2), die für eine nächste Kraftstoffeinspritzung vorgesehen ist reicht, und eine zulässige Periode (Tuo) man durch Subtraktion der für die zweite Erregung geschätzten Anstiegsperiode von der Rücklaufperiode erhält, wobei die Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung das Folgende umfasst: einen Vorerregungsabschnitt (S301), der so konfiguriert ist, dass er eine Vorerregung (DI4) hinzufügt, die zu einem Timing vor der zweiten Erregung beginnt und bis zum Beginn der zweiten Erregung andauert, wenn das Einspritzintervall länger oder gleich der zulässigen Periode ist und kürzer oder gleich der Rücklaufperiode ist.
Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung für ein Kraftstoffeinspritzventil (100), wobei das Kraftstoffeinspritzventil enthält: eine Einspritzöffnung (11) zum Einspritzen von Kraftstoff; einen Ventilkörper (30), der so konfiguriert ist, dass er sich in einer Ventilöffnungsrichtung bewegt, um die Einspritzöffnung zu öffnen; einen festen Kern (60), der so konfiguriert ist, dass er bei Erregung einer Spule (70) eine elektromagnetische Anziehungskraft erzeugt; einen beweglichen Kern (40), der so konfiguriert ist, dass er sich von einer bestimmten Initialposition (B1) in der Ventilöffnungsrichtung relativ zum Ventilkörper bewegt, wenn er von dem festen Kern angezogen wird, um den Ventilkörper in der Ventilöffnungsrichtung zu bewegen; und ein Ventilkörpervorspannelement (80), das den Ventilkörper in einer Ventilschließrichtung entgegengesetzt zur Ventilöffnungsrichtung vorspannt, wobei der bewegliche Kern so konfiguriert ist, dass er sich nach Ablauf einer Anstiegsperiode (To), die zum Anheben der elektromagnetischen Anziehungskraft auf die Erregung erforderlich ist, in Ventilöffnungsrichtung zu bewegen beginnt, der Ventilkörper so konfiguriert ist, dass er sich in Ventilschließrichtung bewegt, indem eine Vorspannkraft des Ventilkörpervorspannelements aufgebracht wird, um den beweglichen Kern in Ventilschließrichtung zu bewegen, der bewegliche Kern so konfiguriert ist, dass er seine Bewegungsrichtung in die Ventilöffnungsrichtung ändert und in einem Unterschwingungszustand, in dem der bewegliche Kern seine Bewegung in der Ventilschließrichtung auch in einem Zustand fortsetzt, in dem der sich in der Ventilschließrichtung bewegende Ventilkörper anhält, in die Initialposition zurückkehrt, wobei eine Rücklaufperiode (Tu) eine geschätzte Periode ist, die der bewegliche Kern, der sich durch die erste Erregung (DI1) für die Kraftstoffeinspritzung im Unterschwingungszustand befindet, benötigt, um von der ersten Erregung in die Initialposition zurückzukehren, ein Einspritzintervall (Tint) von der ersten Erregung bis zu einer zweiten Erregung (DI2) reicht, die für eine nächste Kraftstoffeinspritzung vorgesehen ist, und eine zulässige Periode (Tuo) man durch Subtraktion der für die zweite Erregung geschätzten Anstiegsperiode der elektromagnetischen Anziehungskraft von der Rücklaufperiode erhält, wobei das Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung, das Folgende umfasst: Hinzufügen einer zusätzlichen Erregung (DI3) zwischen der ersten Erregung und der zweiten Erregung, wenn das Einspritzintervall länger oder gleich der zulässigen Periode und kürzer oder gleich der Rücklaufperiode ist.