DE10064790A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung - Google Patents

Abstract

Bei einer Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung, bei welcher eine Kugel (63) nach unten in Richtung eines Sitzes (551) gegen eine Kraft eines Kraftstoffdrucks gepresst wird, der in eine Ventilkammer (55) durch Ausdehnen eines Piezobetätigungsglieds (13) eingeführt wird, wenn das Piezobetätigungsglied geladen wird, sodass ein Gegendruck einer Nadel (61) zum Beginnen der Einspritzung geregelt wird, ist eine ECU 81 zum Regeln vorgesehen, um einen Ladungsbetrag des Piezobetätigungsglieds (13) kleiner zu machen, wenn der erfasste gemeinsame Druckleitungsdruck niedriger ist und die Kraftstoffdruckkraft niedriger ist. Als Ergebnis wird ein Stoßimpuls der Kugel auf den Sitz vermindert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzregelung für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Common-Rail-Bauart bzw. der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung.

Bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung, die bei einem Dieselmotor verwendet wird, wird ein hoher Kraftstoffdruck durch eine Hochdruckzufuhrpumpe in einer gemeinsamen Druckleitung, die sich gemeinsam zu jeweiligen Zylindern des Motors erstreckt, gestaut und Hochdruckkraftstoff wird zu jeweiligen Einspritzvorrichtungen der Zylinder zugeführt, so dass jede der Einspritzvorrichtungen Kraftstoff unter einer Regelung durch eine ECU einspritzen kann. Die Einspritzvorrichtung ist mit einer Düse versehen, die ein Einspritzloch hat, durch das Hochdruckkraftstoff eingespritzt wird. Eine in der Düse eingebaute Nadel regelt ein Öffnen und Schließen des Einspritzlochs (Öffnen und Schließen des Ventils).

Hochdruckkraftstoff, der der Einspritzvorrichtung zuzuführen ist, wird ebenso zum Regeln der Nadel verwendet. Die Einspritzvorrichtung hat eine Gegendruckkammer, die einer hinteren Endfläche der Nadel gegenübersteht. Der oben erwähnte Hochdruckkraftstoff wird über eine Drossel zu der Gegendruckkammer so eingeführt, dass ein Gegendruck auf die Nadel aufgebracht wird. Der Ventilöffnungs- und Schließbetrieb der Nadel wird durch Erhöhen und Verringern des Gegendrucks geregelt.

Ein Gegendruckregelelement wird zum Erhöhen und Verringern des Gegendrucks verwendet. Das Gegendruckregelelement setzt sich aus einer Ventilkammer zusammen, die zwischen der Gegendruckkammer und einer Niederdruckleitung angeordnet ist. Ein Ventilkörper, der in der Ventilkammer vorgesehen ist, ist betreibbar, um Druck der Gegendruckkammer zu der Niederdruckleitung abzulassen. In der letzten Zeit wurde ein piezoelektromagnetisches Betätigungsglied, in das eine Piezokeramik eingebaut ist, auf der Grundlage des Piezoeffekts zum Antreiben des Ventilkörpers verwendet.

Der Zustand des Kraftstoffs in der Einspritzvorrichtung schwankt merklich auf der Grundlage verschiedener Bedingungen.

Beispielsweise hat Hochdruckkraftstoff, der aus der gemeinsamen Druckleitung zugeführt werden soll, eine breite Abweichung bzw. Streuung der Druckwerte von z. B. ungefähr 20 bis 200 Mpa in Abhängigkeit vom Fahrzustand. Wenn Kraftstoff, dessen Druck variabel ist, zum Regeln des Gegendrucks der Nadel verwendet wird, gibt es einen Nachteil dahingehend, dass die Einspritzvorrichtung nicht angemessen bei einem gewissen Zustand des Kraftstoffes betrieben werden kann, wodurch die Einspritzregelung nachteilig beeinflusst wird.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung mit einer besseren Betriebscharakteristik zu schaffen.

Um die Aufgabe zu lösen, hat die Treibstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung für einen Motor eine Einspritzeinrichtung bzw. einen Injektor und eine elektrische Regelungseinheit zum Erzeugen einer elektrischen Leistung, die auf die Einspritzeinrichtung aufgebracht werden soll. Die Einspritzeinrichtung hat eine Hochdruckleitung, die mit einer gemeinsamen Druckleitung (Common-Rail) verbunden ist, eine Niederdruckleitung, die mit einer Niederdruckquelle verbunden ist, einen Düsenabschnitt mit einer Nadel zum Einspritzen von Hochdruckkraftstoff, der aus der Hochdruckleitung zugeführt wird, eine Gegendruckkammer zum Aufbringen von Gegendruck auf die Nadel, die in eine Schließrichtung der Einspritzung bewegt wird, wenn der Hochdruck darauf aufgebracht wird, und die in eine Startrichtung der Einspritzung bewegt wird, wenn der Niederdruck darauf aufgebracht wird, ein Ventilelement, das mit der Gegendruckkammer verbunden ist und in der Ventilkammer bewegbar ist, um eine Verbindung der Ventilkammer zwischen der Hochdruckleitung und der Niederdruckleitung zu wechseln, und ein elektrisch geregeltes Betätigungsglied zum Bewegen des Ventilkörpers mit einer Kraft, die auf einen darauf aufgebrachten elektrischen Leistungsbetrag anspricht.

Mir der oben erwähnten Einspritzeinrichtung wird Hochdruck auf die Gegendruckkammer aufgebracht, wenn die Ventilkammer in Verbindung mit der Hochdruckleitung steht, und Niederdruck wird auf die Gegendruckkammer aufgebracht, wenn die Ventilkammer in Verbindung mit der Niederdruckleitung steht. Die elektrische Leistung der elektrischen Regelungseinheit wird auf das Betätigungsglied aufgebracht. Die oben erwähnte Treibstoffvorrichtung hat des weiteren zumindest einen Sensor zum Erfassen einer der Fahrbedingungen und zum Erzeugen eines Sensorsignals, das einen Überschusskraftgrad des Betätigungsglieds zum Antreiben des Ventilkörpers darstellt, und die elektrische Regelungseinheit empfängt das Sensorsignal und erzeugt die elektrische Leistung, deren Betrag kleiner ist, wenn der Überschusskraftgrad des Betätigungsglieds höher ist.

Wenn der Überschusskraftgrad des Betätigungsglieds höher ist, wird der Ventilkörper schneller bewegt, so dass ein Stoßimpuls des Ventilkörpers, der in der Ventilkammer sitzen soll, größer ist. Wenn daher die elektrische Leistung, die auf das Betätigungsglied aufgebracht wird, mehr begrenzt ist, wenn der Überschusskraftgrad des Betätigungsglieds größer ist, ist es unwahrscheinlich, dass Ventilkörper und Ventilsitz abgenutzt oder beschädigt werden.

Es ist vorzuziehen, dass das elektrisch geregelte Betätigungsglied ein Piezobetätigungsglied mit einer Piezobaugruppe ist. Der Ventilkörper wird durch Ausdehnen oder Zusammenziehen der Piezobaugruppe bewegt, wenn die Piezobaugruppe geladen oder entladen wird, und der elektrische Leistungsbetrag ist ein Ladungsbetrag, der in der Piezobaugruppe gespeichert werden soll.

Des Weiteren ist das Sensorsignal vorzugsweise der Druck der gemeinsamen Druckleitung (Common-Rail), der auf die Einspritzeinrichtung aufgebracht werden soll, und der Überschusskraftgrad des Betätigungsglieds ist höher, wenn der Druck der gemeinsamen Druckleitung niedriger ist.

Da bei einem niedrigeren Druck der gemeinsamen Druckleitung das Betätigungsglied sich mit einer geringeren elektrischen Leistung bewegen kann, ist es wirksam, den Druck der gemeinsamen Druckleitung zu erfassen, der gemäß den Fahrzuständen über einen weiten Bereich schwankt, und das Betätigungsglied auf der Grundlage des erfassten Drucks der gemeinsamen Druckleitung zu regeln.

Für einen Fall, dass die Ausdehnung oder das Zusammenziehen der Piezobaugruppe auf den Ventilkörper über Kolben und eine hydraulische Verstärkerkammer übertragen wird, die mit Kraftstoff gefüllt und zwischen den Kolben so angeordnet ist, dass die Kolben den Ventilkörper für das Ausführen der Kraftstoffeinspritzung während eines Ladungshaltezeitraums des Piezobetätigungsglieds pressen, schwankt die Kraft der Piezobaugruppe zum Pressen des Ventilkörpers gemäß der Viskosität des in die hydraulische Verstärkungskammer gefüllten Kraftstoffs.

Auf der Grundlage der Kraftstofftemperatur, die erfasst werden soll, kann dem gemäß die elektrische Regelungseinheit die elektrische Leistung auf eine solche Weise erzeugen, dass der Überschusskraftgrad des Betätigungsglieds höher ist, wenn die erfasste Kraftstofftemperatur niedriger ist, da ein Austreten von Kraftstoff aus der hydraulischen Verstärkerkammer über ein Kolbenspiel niedriger ist, wenn die Kraftstofftemperatur niedriger ist und die Viskosität des Kraftstoffs höher ist.

Des Weiteren ist es vorzuziehen, dass die elektrische Regelungseinheit die elektrische Leistung auf eine solche Weise erzeugt, dass, wenn ein Ladungshaltezeitraum des Piezobetätigungsglieds auf der Grundlage eines angeforderten Kraftstoffeinspritzzeitraums länger als ein vorbestimmter Grenzladungshaltezeitraum ist, das Laden des Piezobetätigungsglieds nach dem Ablauf des vorbestimmten Grenzwertladungshaltezeitraums ergänzt wird, wenn der Ladebetrag zu dem Piezobetätigungsglied kleiner als ein vorbestimmter Ladebetrag ist, und des Weiteren wird das Piezobetätigungsglied während eines temporären Zeitraums nach einem Ablauf des vorbestimmten Grenzwertladungshaltezeitraums entladen, wenn der Ladebetrag zu dem Piezobetätigungsglied größer als der vorbestimmte Ladebetrag ist. Für diesen Fall wird der Ladebetrag des Piezobetätigungsglieds auf einen relativ betrachtet niedrigeren Wert im Ansprechen auf den Druck der gemeinsamen Druckleitung eingestellt, so dass die Stoßimpulse des Ventilkörpers auf den Ventilsitz abgeschwächt werden können. Wenn der Ladungshaltezeitraum des Piezobetätigungsglieds länger als ein vorbestimmter Grenzwertladungshaltezeitraum ist, wird das Laden zu dem Piezobetätigungsglied so ergänzt, dass verhindert wird, dass der Ventilkörper den Ventilsitz ohne Abschwächen der Druckkraft des Piezobetätigungsglieds aufgrund des Austretens von Kraftstoff aus dem hydraulischen Verstärkungsdruck verlässt, was als Eigenheit auftritt, wenn der Ladungshaltezeitraum länger ist.

Wenn andererseits der Ladebetrag zu dem Piezobetätigungsglied größer als der vorbestimmte Ladebetrag ist, wenn zum Beispiel der Ladebetrag nahe einem maximal zulässigen Ladebetrag ist, da der Druck der gemeinsamen Druckleitung hoch ist und der Überschusskraftgrad niedrig ist, wird das Piezobetätigungsglied während einer temporären Zeitdauer entladen und dann wieder geladen, bevor die Nadel die Einspritzung geschlossen hat.

Darüber hinaus erzeugt die elektrische Regelungseinheit die elektrische Leistung vorzugsweise auf die Weise, dass eine Ladezeitabstimmung zu dem Piezobetätigungsglied korrigiert wird, um eine Ladezeitabstimmung zu verzögern, die auf der Grundlage einer angeforderten Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung ermittelt ist, wenn die erfasste Temperatur des Kraftstoffs niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist und um die Ladezeitabstimmung die auf der Grundlage der angeforderten Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung ermittelt ist, voranzutreiben, wenn die erfasste Temperatur des Kraftstoffs höher als die vorbestimmte Temperatur ist. Das liegt daran, dass, wenn die erfasste Temperatur des Kraftstoffs niedriger ist, die Viskosität des Kraftstoffs höher und das Austreten von Kraftstoff aus der hydraulischen Verstärkerkammer in höherem Maße begrenzt ist, so dass eine Ansprechzeit zum Anheben der Nadel kürzer wird.

Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ebenso wie Verfahren des Betriebs und die Funktion der damit verknüpften Teile aus dem Studium der folgenden genauen Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den Zeichnungen deutlich, die jeweils einen Teil dieser Anmeldung bilden.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die einen Hauptaufbau einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung (gemeinsame Leitung) gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht, die einen gesamten Aufbau der in Fig. 1 gezeigten Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung zeigt;

Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm, das Regelungsvorgänge durch eine ECU zeigt, die einen Teil in Fig. 1 gezeigten Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung bildet;

Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Regelung durch die ECU zeigt, die einen Teil der in Fig. 1 gezeigten Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung bildet;

Fig. 5 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht einer Einspritzeinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 6 ist ein Diagramm, das einen Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung zeigt;

Fig. 7 ist eine schematische Ansicht, die einen Hauptaufbau einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 8 ist eine schematische Ansicht, die einen Gesamtaufbau der in Fig. 7 gezeigten Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung zeigt;

Fig. 9 ist ein erstes Diagramm, das die Regelung durch die ECU zeigt, die einen Teil der in Fig. 7 gezeigten Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung bildet;

Fig. 10 ist ein zweites Diagramm, das die Regelung durch ECU zeigt, die einen Teil der in Fig. 7 gezeigten Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung bildet;

Fig. 11 ist ein Zeitverlauf, der einen Betrieb der in Fig. 7 gezeigten Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung zeigt;

Fig. 12 ist eine schematische Ansicht, die einen Gesamtaufbau der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 13 ist eine schematische Ansicht, die einen Gesamtaufbau der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 14 ist eine schematische Ansicht, die einen Hauptaufbau einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung von Fig. 13 zeigt;

Fig. 15 ist ein Ablaufdiagramm, das Regelungsvorgänge durch die ECU zeigt, die einen Teil der in Fig. 13 gezeigten Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung zeigt;

Fig. 16 ist ein Zeitverlauf, der einen Betrieb der in Fig. 13 gezeigten Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung zeigt;

Fig. 17 ist ein Zeitabstimmungsdiagramm, das einen Betrieb einer herkömmlichen Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung zeigt; und

Fig. 18 ist ein Diagramm, das die Regelung durch eine ECU zeigt, die einen Teil der in Fig. 13 gezeigten Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung zeigt.

Erstes Ausführungsbeispiel

Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung für einen Dieselmotor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist eine Einspritzeinrichtung 1 in jedem der Zylinder für einen Dieselmotor über eine Zufuhrleitung 75 mit einer gemeinsamen Druckleitung bzw. einer gemeinsamen Leitung (Common-Rail) 74 verbunden. Aus einer Hochdruckzufuhrpumpe 73 zugeführter Hochdruckkraftstoff wird in der gemeinsamen Druckleitung 74 gestaut. Obwohl nur eine Einspritzeinrichtung in Fig. 2 gezeigt ist, sind Einspritzeinrichtungen mit dem gleichen Aufbau in den jeweiligen Zylindern vorgesehen. Die ECU 81 regelt zur Energiebeaufschlagung eine Piezobaugruppe 66 der Einspritzeinrichtung 1, was später beschrieben wird, derart, dass die Einspritzeinrichtung 1 Kraftstoff zu einer gegebenen Brennkammer des Zylinders bei einer notwendigen Zeitabstimmung für einen notwendigen Zeitraum und bei einem Einspritzdruck einspritzt, der nahezu dem Druck in der gemeinsamen Druckleitung 74 entspricht (im Folgenden als gemeinsamer Druckleitungsdruck bezeichnet).

Der gemeinsame Druckleitungsdruck wird durch einen Drucksensor 82 erfasst, und auf der Grundlage des erfassten Ergebnisses regelt die ECU ein Ansaugeinstellventil 72 so, dass ein druckbeaufschlagtes Kraftstoffvolumen, das zu der gemeinsamen Druckleitung 74 zugeführt werden soll, eingestellt werden kann. Demgemäß wird der gemeinsame Druckleitungsdruck auf einen Wert des Einspritzdrucks geregelt, bei dem die Verbrennung auf der Grundlage der Fahrzustände, die durch die anderen Sensoren erfasst werden sollen, optimiert ist. Des Weiteren wird der gemeinsame Druckleitungsdruck, der durch den Drucksensor 82 erfasst werden soll, für ein Entscheiden einer Betriebscharakteristik der Einspritzeinrichtung 1 verwendet, wie z. B. eine Betriebslast der Einspritzeinrichtung 1.

Aus der gemeinsamen Druckleitung 74 zu der Einspritzeinrichtung 1 zugeführter Kraftstoff wird nicht nur zum Einspritzen zu der oben erwähnten Brennkammer, sondern auch für eine hydraulische Regelung der Einspritzeinrichtung 1 verwendet, und wird zirkuliert, um zu einem Kraftstofftank 71 aus der Einspritzeinrichtung 1 über eine Niederdruckabfluss 76 zurückzukehren.

Die Einspritzeinrichtung 1, die in Fig. 1 gezeigt ist, ist in dem Motor eingebaut, um eine (nicht gezeigte) Brennkammerwand zu durchdringen, so dass ein unterer Teil der Einspritzeinrichtung 1 in die Brennkammer vorsteht. Die Einspritzeinrichtung 1 ist von einem unterem Teil davon in Richtung eines oberen Teils davon in dieser Reihenfolge mit einer Düse 11, einem Gegendruckregelventil 12 zum Erhöhen und Reduzieren des Gegendrucks und einem Piezobetätigungsglied 13 versehen. Die Einspritzeinrichtung 1 hat einen stangenförmigen bzw. stabförmigen Körper 2, der mit zwei Löchern versehen ist, in dem die Düse 11, das Regelventil 12 bzw. das Piezobetätigungsglied 13 untergebracht sind, und Fluidleitungen, durch welche der Kraftstoff strömt.

Der Körper 2 ist an einem unteren Ende davon mit einem Saugabschnitt 42 und Einspritzlöchern 43 versehen, die eine Wand des Saugabschnitts 42 durchdringen. Der Saugabschnitt 42 ist mit einer Hochdruckleitung 31 verbunden, um in Verbindung mit der Zufuhrleitung 75 zu stehen. Die Düse 11 hat eine stufenförmige Düsennadel 61, die durch einen Abschnitt 612 großen Durchmessers an einer oberen Seite davon und einem Abschnitt 611 kleinen Durchmessers an einer unteren Seite davon aufgebaut ist. Der stangenförmige Körper 2 hat ein axiales Loch 21, dessen untere Wand den Abschnitt 612 größeren Durchmessers gleitfähig hält, und einen ringförmigen Kraftstoffstaueinschnitt 41 bildet, der um einen äußeren Umfang des Abschnitts 611 geringeren Durchmessers angeordnet ist. Der Kraftstoffstaueinschnitt 41 steht ständig in Verbindung mit der Hochdruckleitung 31, und auf diesen wird Hochdruckkraftstoff aus der gemeinsamen Druckleitung 74 aufgebracht.

Die Düsennadel 61 ist des weiteren mit einer Stufenfläche 61a und einer Konusfläche 61b versehen. In einem abgesenkten Zustand der Düsennadel 61 dient die Konusfläche 61b dazu, ein oberes Ende des Saugabschnitts 42 zu schließen, so dass die Kraftstoffeinspritzung aus den Einspritzlöchern unterbunden ist. Wenn Kraftstoff eingespritzt wird, dienen die Konusflächen dazu, das obere Ende des Saugabschnitts 42 zu öffnen.

Der hohe Druck des Kraftstoffstauabschnitts 41 ist betriebsfähig, um die Stufenfläche 61a und die Konusfläche 61b nach oben zu treiben, so dass die Düsennadel 61 in Ventilöffnungsrichtung vorgespannt ist.

Treibstoffdruck als hydraulischer Druck wird über eine Eintrittsöffnung 51 aus der Hochdruckleitung 31 zu einem Raum 53 eingeführt, der von einer oberen Wand des axialen Lochs 21 an einer oberen Seite der Düsennadel 61 umgeben ist, welcher eine Gegendruckkammer 53 zum Erzeugen des Gegendrucks auf die Düsennadel 61 bildet. Der Gegendruck ist betriebsfähig und nach unten gerichtet auf die Düsennadel 61 zusammen mit einer Feder 61, die in der Gegendruckkammer 53 untergebracht ist, so dass die Düsennadel 61 in eine Ventilschließrichtung vorgespannt ist.

Die Gegendruckkammer 53 steht ständig in Verbindung über eine Ausgangsöffnung 54 mit einer Ventilkammer 55. Die Ventilkammer 55 ist mit einer konusförmigen Deckenfläche 552 und einem axialen Loch 22 versehen, das an dem obersten Abschnitt der Deckenfläche 552 geöffnet ist. Das axiale Loch 22 steht über einen ringförmigen Raum 56, in dem ein Kolben 64 untergebracht ist, in Verbindung mit einer Niederdruckleitung 32, um mit der Ablassleitung 76 in Verbindung zu stehen, wie weiter unten genau beschrieben wird.

Eine Hochdruckregelungsleitung 52, die in Verbindung mit der Hochdruckleitung 31 steht, ist an einer unteren Fläche 551 der Ventilkammer 55 an einer Position geöffnet, die mit dem axialen Loch 22 übereinstimmt.

Eine Kugel 63, deren untere Hälfte horizontal geschnitten ist, um eine Schnittfläche zu bilden, ist in der Ventilkammer angeordnet. Die Kugel 63 wirkt als ein nach oben und unten bewegbares Ventil. Wenn die Kugel 63 nach unten bewegt wird, sitzt die Schnittfläche der Kugel 63 an einer unteren Ventilkammerfläche 551 (im folgenden als ein Sitz 551 an einer Hochdruckseite bezeichnet), so dass die Verbindung der Ventilkammer mit der Hochdruckregelungsleitung 52 unterbrochen wird. Wenn die Kugel 63 nach oben bewegt wird, sitzt die Kugel 63 an der Deckenfläche 552, die als ein Ventilsitz wirkt (im folgenden als ein Sitz 551 an einer Niederdruckseite bezeichnet), so dass die Verbindung der Ventilkammer mit dem Ringraum 56 unterbrochen wird. Daher wird durch die nach unten gerichtete Bewegung der Kugel 63 die Gegendruckkammer 53 über die Ausgangsöffnung 54, die Ventilkammer 55 und den Ringraum 56 mit der Niederdruckleitung 32 verbunden, so dass der Gegendruck zu der Düsennadel 61 verringert wird und die Düsennadel 61 bewegt wird, um sich zu heben. Andererseits wird durch die nach oben gerichtete Bewegung der Kugel 63 die Gegendruckkammer 53 über die Eingangsöffnung 51 und des weiteren über die Ausgangsöffnung 54, die Ventilkammer 55 und die Hochdruckregelungsleitung 52 mit der Hochdruckleitung 31 verbunden, so dass der Gegendruck der Düsennadel 61 erhöht wird und die Düsennadel 61 bewegt wird, um die Einspritzlöcher zu schließen.

Die Kugel 63 wird durch das Piezobetätigungsglied 13 angetrieben. Das Piezobetätigungsglied 13 besteht aus einem Kolben 64, einer Blattfeder 65 und einer Piezobaugruppe 66, wobei diese in einem axialen Loch 23 untergebracht sind und auf derselben axialen Linie wie das axiale Loch 23 angeordnet sind.

Das axiale Loch 23 hat einen oberen Abschnitt großen Durchmessers und einen unteren Abschnitt kleinen Durchmessers. Der Kolben 64 ist mit einem Abschnitt 643 flachen Durchmessers, der gleitfähig durch den unteren Abschnitt kleinen Durchmessers des axialen Lochs 23 gehalten ist, an einer unteren Seite des Abschnitts 643 flachen Durchmessers mit einem Konusabschnitt 642, dessen Durchmesser in Richtung des unteren Teils davon kleiner ist, und an einer weiteren unteren Seite davon mit einem Druckstift 641 versehen, der sich durch das axiale Loch 22 erstreckt und die Kugel 63 zum Vortreiben der Kugel 63 berührt. Der untere Abschnitt kleinen Durchmessers des axialen Lochs 23 um den äußeren Umfang des Konusflächenabschnitts 642 und der Druckstift 641 bilden den oben erwähnten ringförmigen Raum 56.

Der Kolben 64 ist des weiteren an einer oberen Seite des Abschnitts 643 flachen Durchmessers mit einem Flansch 644 versehen, der in dem oberen Abschnitt großen Durchmessers des axialen Lochs 23 untergebracht ist. Eine untere Endfläche des Flansches 644 wird nach oben durch eine Blattfeder 65 gedrückt. Das Piezobetätigungsglied 66 berührt eine obere Endfläche des Flansches 644.

Wenn die Piezobaugruppe 66 entladen ist und sich in einem zusammengezogenen Zustand befindet, wird der Druckstift 641 mit einem kleinen Spalt von der Kugel 63 beabstandet oder berührt diese so, dass der Druckstift 641 nicht gegen die Kugel 63 drückt. Die Kugel 63 wird durch Hochdruckkraftstoff in der Ventilkammer 55 nach oben vorgespannt, der auf eine Aufnahmefläche der Kugel 63 aufgebracht wird, die einer Fläche des Sitzes 552 an einer Niederdruckseite entspricht, so dass die Kugel 63 an dem Sitz 552 an einer Niederdruckseite aufsitzt. Wenn die Piezobaugruppe 66 durch die einen Antriebsschaltkreis 812 bildende ECU 81 geladen wird, um sich auszudehnen, wird der Kolben 64 nach unten gepresst, so dass die Kugel 63 an dem Sitz 551 an einer Hochdruckseite aufsitzt.

Der Antriebsschaltkreis 812, der ein bekannter Aufbau zum Antreiben der in der Einspritzeinrichtung eingebauten Piezobauelements ist, setzt sich aus einem DC-DC-Schaltkreis, einem Induktor zum Begrenzen des Lade- oder Entladestroms zu der Piezobaugruppe 66 und einem Umschaltschaltkreis zum Regeln einer Zeitdauer zusammen, während die Piezobaugruppe 66 geladen oder entladen wird. Das Laden und Entladen der Piezobaugruppe 66 und ein Strombetrag zum Laden desselben wird durch Regeln des Umschaltschaltkreises 811 auf der Grundlage von Signalen aus einem Regelungsschaltkreis 811 bestimmt, der zusammen mit dem Antriebsschaltkreis 812 die ECU 81 bildet.

Der Regelungsschaltkreis 811 besteht aus einem Mikrocomputer. Ein Ablaufdiagramm zum Regeln des Piezobetätigungsglieds 13 durch den Regelungsschaltkreis 811 ist in Fig. 3 gezeigt. Auf der Grundlage des Ablaufdiagramms werden im folgenden Regelungsvorgänge des Regelungsschaltkreises 811 und ein Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.

Bei Schritt S10 wird der gemeinsame Druckleitungsdruck aufgenommen, der durch den Drucksensor 82 erfasst wird. Bei Schritt S20 wird der Strom, mit dem die Piezobaugruppe 66 geladen werden soll, d. h. ein Zufuhrbetrag des Stroms zum Laden der Piezobaugruppe 66, auf der Grundlage des gemeinsamen Druckleitungsdrucks bestimmt. Der Ladungsbetrag zu der Piezobaugrupe 66 wird durch eine elektrische Spannung zwischen den Elektroden der Piezobaugruppe 66 gezeigt (Piezobaugruppenspannung V_t).

Die Piezobaugruppenspannung V_t wird als eine lineare Funktion des gemeinsamen Druckleitungsdrucks bestimmt, wie in Fig. 4 gezeigt ist.

Bei Schritt S30 wird die Piezobaugruppe 66 geladen, um sich auszudehnen, so dass das Piezobetätigungsglied 13 die Kugel 63 nach unten drückt. Eine Kraft zum nach unten gerichteten Drücken der Kugel 63 ist nahezu proportional zu der Piezobaugruppenspannung V_t und ist auf der Grundlage einer linearen Funktion des gemeinsamen Druckleitungsdrucks Veränderlich.

Wenn die Kugel 63 an dem Sitz 55 an einer Hochdruckseite aufsitzt, bewegt sich die Düsennadel 61, um sich zum Beginnen der Kraftstoffeinspritzung anzuheben.

Eine Zeitabstimmung, bei der die Piezobaugruppe 66 geladen wird, wird auf der Grundlage einer angeforderten Einspritzzeitabstimmung bestimmt, die gemäß den Antriebsbedingungen berechnet wird, wie z. B. einem Drosselöffnungsgrad. Ein Haltezeitraum, während dessen die Piezobaugruppe 66 geladen wird, wird auf der Grundlage einer angeforderten Einspritzdauer bestimmt.

Die Zeitabstimmung, bei der der Ladungshaltezeitraum beendet ist, d. h. die Endladungszeitabstimmung, wird bei Schritt S40 bestimmt.

Beim Erreichen der Entladezeitabstimmung geht der Vorgang von Schritt S40 zu Schritt S50 über, bei dem die Piezobaugruppe 66 entladen wird, und die Vorgänge dieses Ablaufs enden. Wenn die Piezobaugruppe 66 entladen ist, wird die Kraft des Piezobetätigungsglieds 13 zum nach unten gerichteten Drücken der Kugel 63 gelöst, so dass Hochdruckkraftstoff aus der Hochdruckregelungsleitung 52 die Kugel 63 nach oben drückt, um die Kugel 63 an dem Sitz 552 an einer Niederdruckseite zu setzen. Dem gemäß bewegt sich die Düsennadel 61 nach unten, um die Kraftstoffeinspritzung zu unterbrechen.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, welche eine vergrößerte Ansicht der Ventilkammer 55 zeigt, wenn die Kugel 63 aufsitzt, wird ein Kraftstoffdruck, der nahezu dem gemeinsamen Druckleitungsdruck gleich ist, auf die Fläche der Kugel 63 aufgebracht. Die Kugel 63 wird nach oben durch eine Kraft F vorgetrieben, die dem Kraftstoffdruck multipliziert mit der Druckaufnahmefläche der Kugel 63 entspricht, d. h. der Fläche des Sitzes 552 an einer Unterdruckseite. Die Kraft F ist proportional zu dem gemeinsamen Druckleitungsdruck, wie in Fig. 6 gezeigt ist, und wirkt gegen eine Kraft, durch welche das Piezobetätigungsglied 13 in eine Ausdehnungsrichtung bewegt wird. Wenn die Kraft F größer wird, wird es dem gemäß schwieriger für das Piezobetätigungsglied 13, sich in einfacher Weise gegen die Kraft F zu bewegen, d. h. dass die Leichtigkeit bzw. die Leichtgängigkeit der Bewegung des Piezobetätigungsglieds 13 gering wird.

Wenn die Piezobaugruppenspannung V_t konstant eingestellt ist, wie es bei der herkömmlichen Vorrichtung der Fall ist, ist eine Erzeugungskraft, die durch das Piezobetätigungsglied 13 ausgeübt wird, konstant, wie durch eine Strich-Zweipunkt-Linie in Fig. 6 gezeigt ist. Eine Differenz (eine Überschusskraft Fa) zwischen der Kraft, die das Piezobetätigungsglied erzeugt, und der Kraft F wirkt als eine Kraft zum nach unten gerichteten Bewegen der Kugel 63. Daher ist bei der herkömmlichen Vorrichtung die Kraft, die von dem Piezobetätigungsglied erzeugt wird, auf einen Wert gesetzt, der eine ausreichende Überschusskraft Fa aufweist, wenn ein maximaler gemeinsamer Druckleitungsdruck, der bei der Vorrichtung verwendet werden soll, aufgebracht wird, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Die von dem Piezobetätigungsglied erzeugte Kraft, die so eingestellt ist, hat eine breite Abweichung der Überschusskräfte Fa hinsichtlich des jeweiligen gemeinsamen Druckleitungsdrucks, da der gemeinsame Druckleitungsdruck weit von ungefähr 20 Mpa, z. B. im Leerlauf, bis zu ungefähr 200 Mpa, wie z. B. bei einem Hochgeschwindigkeits- und Hochlastbetrieb, schwankt. Wenn dem gemäß der gemeinsame Druckleitungsdruck niedrig ist, dann ist die Leichtigkeit der Bewegung des Piezobetätigungsglieds 13 ausgeprägt, so dass die Betriebsgeschwindigkeit des Piezobetätigungsglieds 13 hoch ist, um die Kugel 63 schnell zu bewegen, da die Überschusskraft Fa zu groß ist. Als Ergebnis trifft die Kugel 63 den Sitz 551 an einer Hochdruckseite und verursacht einen starken Stoßimpuls, so dass die Kugel 63 und der Sitz 551 wahrscheinlich beschädigt werden.

Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist derartig betriebsfähig, dass, wenn der gemeinsame Druckleitungsdruck niedriger ist und eine Kraft des aufwärts gerichteten Bewegens der Kugel 63 kleiner ist, die vom Piezobetätigungsglied erzeugte Kraft der nach unten gerichteten Bewegung der Kugel 63 kleiner ist. Daher ist die Überschusskraft Fa immer angemessen oder nicht zu groß, so dass der Stoßimpuls der Kugel 63 auf den Sitz 551 vermindert werden kann. Die von der Piezobaugruppe erzeugte Kraft oder die Piezobaugruppenspannung V_t kann eingestellt sein, um eine Überschusskraft Fa zu haben, die um einen vorbestimmten konstanten Wert größer als die Kraft F auf der Grundlage der linearen Funktion des oben erwähnten gemeinsamen Druckleitungsdrucks ist.

Des weiteren kann zum Zweck der einfachen Regelung die Piezobaugruppenspannung V_t auf Werte eingestellt sein, die sich schrittweise gemäß einer Vielzahl von Druckbereichen ändern, wobei in jedem einzelnen davon der gemeinsame Druckleitungsdruck fällt, und wenn der gemeinsame Druckleitungsdruck innerhalb des Druckbereichs an einer unteren Seite fällt, wird die Piezobaugruppenspannung V_t auf einen kleineren Wert eingestellt.

Das Gegendruckregelungsventil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist nicht auf das in Fig. 1 erwähnte Ventil begrenzt, sondern es kann mit einem Aufbau abgewandelt sein, der jede Bauart des Ventilkörpers, der durch das Piezobetätigungsglied oder ein Betätigungsglied anderer Bauart angetrieben werden soll, in der Ventilkammer eingebaut ist, und wenn das Piezobetätigungsglied abgeregt oder entladen ist, wird der Ventilkörper an dem Sitz an der Niederdruckseite aufgesetzt. Z. B. kann die Druckregelungsleitung 52 bei der in Fig. 1 gezeigten Einspritzeinrichtung weggelassen werden, und wenn das Piezobetätigungsglied entladen wird, wird die Kugel 63 an dem Sitz 552 an einer Niederdruckseite aufgesetzt, so dass der Gegendruck auf die Nadel 61 erhöht wird. Wenn das Piezobetätigungsglied geladen wird, verlässt die Kugel 63 den Sitz 552 an einer Niederdruckseite, so dass der Gegendruck auf die Nadel 61 verringert wird. Für den Fall dieses Aufbaus ist es nicht notwendig, dass die Kugel 63 den flachen Schnittflächenabschnitt hat, da es nicht erforderlich ist, dass die Kugel 63 an einem unteren Abschnitt der Ventilkammer aufgesetzt wird (entsprechend dem Sitz 551 an einer Hochdruckseite in Fig. 1).

Zweites Ausführungsbeispiel

Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben. Der Aufbau der Einspritzeinrichtung und der Betrieb der Regelungseinrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels sind teilweise von denen des ersten Ausführungsbeispiels ausgehend abgewandelt. Abschnitte mit den selben Bezugszeichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind in ähnlicher Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel betriebsfähig. Lediglich unterschiedliche Punkte werden im folgenden beschrieben.

Ein Piezobetätigungsglied 13A einer Einspritzeinrichtung 1A ist von einer unteren Seite in dieser Reihenfolge mit einem Kolben 67 kleinen Durchmessers, einer Blattfeder 65, einem Kolben großen Durchmessers und der Piezobaugruppe 66 in einem axialen Loch 23A oberhalb von dem axialen Loch 22 versehen. Der Kolben 67 kleinen Durchmessers ist einer unteren Hälfte des Kolbens des ersten Ausführungsbeispiels im wesentlichen ähnlich. Ein Abschnitt 673 flachen Durchmessers des Kolbens 67 ist gleitfähig durch eine Wand des axialen Lochs 23A gehalten. Der Kolben 67 ist des weiteren mit einem Konusabschnitt 672, dessen Durchmesser kleiner in Richtung des unteren Teils davon ist, an einer unteren Seite des Abschnitts 643 flachen Durchmessers und mit einem Druckstift 671 zum Vortreiben der Kugel 63 an einer weiteren unteren Seite davon versehen. Die axialen Löcher 22 und 23A um äußere Umfänge des Konusflächenabschnitts 672 und des Druckstifts 671 bilden den ringförmigen Raum 56.

Eine Feder 69 ist in dem ringförmigen Raum 56 angeordnet, um den Kolben 67 kleinen Durchmessers nach oben vorzuspannen. Eine aufwärts gerichtete Bewegung des Kolbens 67 kleinen Durchmessers wird durch einen Stufenabschnitt 231 begrenzt, der durch eine Umfangswand des axialen Lochs 23A gebildet ist. Wenn die Piezobaugruppe 66 entladen ist, wird der Kolben 67 kleinen Durchmessers angeordnet, um den Stufenabschnitt 231 zu berühren. Zu diesem Zeitpunkt gelangen der Druckstift 67 und die Kugel 63 in Berührung miteinander oder sind mit einem kleinen Spalt dazwischen beabstandet.

Der Kolben 68 großen Durchmessers, dessen Durchmesser größer als der des Kolbens 67 kleinen Durchmessers ist, ist gleitfähig in dem axialen Loch gehalten und durch die Blattfeder 65 nach oben vorgespannt und kann durch die Piezobaugruppe 66 nach unten gedrückt werden.

Eine hydraulische Druckverstärkungskammer 57, welche mit Kraftstoff gefüllt ist, um eine Pumpenkammer zu bilden, ist zwischen dem Kolben 67 und 68 kleinen und großen Durchmessers vorgesehen. Eine Druckkraft des Kolbens 68 großen Durchmessers aufgrund der Ausdehnung der Piezobaugruppe 66 wird über den Kraftstoff der hydraulischen Druckverstärkungskammer 57 auf den Kolben 67 kleinen Durchmessers übertragen. Wenn der äußere Durchmesser des Kolbens 67 kleinen Durchmessers kleiner als der des Kolbens 68 großen Durchmessers ist, wird eine Größe, die von einer Ausdehnungslänge der Piezobaugruppe 66 vergrößert wird, auf den Kolben 67 kleinen Durchmessers übertragen.

Ein Ablaufdiagramm, das Vorgänge des Regelungsschaltkreises 811A zeigt, in welchem zahlreiche Vorgänge zu den Vorgängen des Ablaufdiagramms des ersten Ausführungsbeispiels hinzugefügt sind, ist in Fig. 8 gezeigt. Auf der Grundlage des Ablaufdiagramms werden Regelungsvorgänge des Regelungsschaltkreises 811A und ein Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel im folgenden beschrieben.

Bei den Schritten S10 bis S30 wird die auf den gemeinsamen Druckleitungsdruck ansprechende Piezobaugruppenspannung auf die Piezobaugruppe 66 in ähnlicher Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel aufgebracht.

Bei Schritt S31 wird entschieden, ob ein angeforderter Ladungshaltezeitraum entsprechend einem angeforderten Einspritzzeitraum länger als ein Grenzwert ist, der einen vorbestimmten Zeitraum darstellt. Wenn die Antwort negativ ist, geht der Vorgang zu dem Schritt S40 über. Für diesen Fall ist der Vorgang derselbe wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel und die Stoßimpulse der Kugel 63, die aufgesetzt werden soll, gegen den Sitz 551 an einer Hochdruckseite werden vermindert.

Wenn bei Schritt S31 entschieden wird, dass der angeforderte Ladungshaltezeitraum länger als der vorbestimmte Zeitraum ist, geht der Vorgang zu Schritt S32 über, bei welchem entschieden wird, ob die Piezobaugruppenspannung V_t höher als ein Grenzwert einer vorbestimmten Spannung ist. Wenn die Piezobaugruppenspannung V_t niedriger als die vorbestimmte Spannung ist, geht der Vorgang zu Schritt S33 über.

Bei Schritt S33 wird ein Ladebetrag zu der Piezobaugruppe 66 durch den Antriebsschaltkreis 812 ergänzt, so dass die Piezobaugruppenspannung V_t auf einen Wert geändert wird, zu der eine Ergänzungsspannung ΔV_t hinzugefügt ist, und der Vorgang wird weiter zu Schritt S40 gebracht. Die Kraft zum Pressen der Kugel 63 wird um einen Betrag erhöht, der der Ergänzungsspannung ΔV_t im Vergleich mit der Druckkraft in Übereinstimmung mit der Piezobaugruppenspannung V_t vor der Ergänzung entspricht.

Falls entschieden wird, dass die Piezobaugruppenspannung V_t höher als die vorbestimmte Spannung ist, wird Schritt S32 zu Schritt S34 gebracht, bei dem die Piezobaugruppe 66 während eines temporären Zeitraums zu einem Zeitpunkt entladen wird, wenn der vorbestimmte Zeitraum nach dem Laden abgelaufen ist (Schritt S30). Nach dem temporären Entladen wird die Piezobaugruppe 66 erneut bei Schritt S35 geladen und dann geht der Vorgang zu Schritt S40 über.

Durch das Ausführen der Schritte S31 bis S35 hat die Vorrichtung die folgenden Wirkungen. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, welche die Piezobaugruppenspannung V_t zeigt, deren Wert während des Ladungshaltezeitraums stufenweise geändert wird, wenn bei Schritt S31 entschieden wird, dass der angeforderte Ladungshaltezeitraum länger als der vorbestimmte Zeitraum ist, und wenn ebenso bei Schritt S32 entschieden wird, dass die bei Schritt S20 bestimmte Piezobaugruppenspannung V_t höher als die vorbestimmte Spannung ist, erhöht sich die Piezobaugruppenspannung V_t um die Ergänzungsspannung ΔV_t nach dem Ablauf des vorbestimmten Zeitraums nach dem Laden.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wird die Kugel 63 gegen den Sitz 511 an einer Hochdruckseite gedrückt und unterbricht die Hochdruckregelungsleitung 52 bei dem Ladungshaltezeitraum, während dessen Kraftstoff eingespritzt wird. In diesem Zustand übersteigt die Kraft des nach unten gerichteten Drückens der Kugel 63 durch das Piezobetätigungsglied 13A die Kraft des nach oben gerichteten Drückens der Kugel 63 durch den Hochdruckkraftstoff der Hochdruckregelungsleitung 52. Da jedoch die Kugel 63 durch den Kraftstoffdruck der hydraulischen Verstärkungskammer 57 durch das Piezobetätigungsglied 13A gepresst wird, wird komprimierter und druckbeaufschlagter Kraftstoff in der hydraulischen Verstärkungskammer 57 nach und nach durch Gleitzwischenräume der Kolben 67 und 68 abgelassen, so dass der Kraftstoffdruck in der hydraulischen Verstärkungskammer 57 verringert wird. Dem gemäß wird die Kraft des nach unten gerichteten Drückens der Kugel 63 durch das Piezobetätigungsglied 13A nach und nach verringert. Für den Fall einer herkömmlichen Vorrichtung, wenn der Einspritzbetrag groß ist und der Einspritzzeitraum lang ist, ist es wahrscheinlich, dass die Kugel 63 den Sitz 511 an einer Hochdruckseite verlässt, so dass der Gegendruck der Düsennadel 61 ansteigt und die Einspritzung angehalten wird.

Gemäß der Vorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels wird jedoch, wenn der Ladungshaltezeitraum lang ist, d. h. wenn er die oben erwähnte vorbestimmte Zeitdauer überschreitet, welche auf der Grundlage einer Gefahr eines Anhaltens der Einspritzung entschieden ist, das Laden des Piezobetätigungsglieds 13A ergänzt, so dass Kraftstoffdruck der hydraulischen Verstärkungskammer 57 auf Hochdruck zurückgestellt wird, um die Druckkraft gegen die Kugel 63 durch das Piezobetätigungsglied 13A zu steigern. Dem gemäß wird verhindert, dass die Kugel 63 den Sitz 511 an einer Hochdruckseite verlässt, so dass sich die Nadel 61 niemals bewegt, um die Einspritzlöcher zu schließen, bevor die Kraftstoffeinspritzung des angeforderten Einspritzbetrags beendet ist. Sogar wenn die Druckkraft gegen die Kugel 63 durch das Piezobetätigungsglied 13A erhöht ist, treten die Stoßimpulse niemals zwischen der Kugel 63 und dem Sitz 511 an einer Hochdruckseite auf, da die Kugel 63 schon in einem aufsitzenden Zustand gegen den Sitz 511 an einer Hochdruckseite ist, wenn die Kraft gesteigert wird.

Wenn des weiteren der gemeinsame Druckleitungsdruck hoch ist und die Piezobaugruppenspannung V_t hoch ist, dann gibt es keinen Raum für die Ergänzungsladung. Gemäß der Vorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels wird jedoch, wenn die Piezobaugruppenspannung V_t höher als die vorbestimmte Spannung ist, was auf der Grundlage des Raums für die Ergänzungsladung entschieden wird, eine Fehlfunktion der Kraftstoffeinspritzung aufgrund des Kraftstoffaustretens aus der hydraulischen Verstärkungskammer 57 durch den Vorgang bei dem Schritt S34 und den nachfolgenden Vorgängen verhindert. Wie genauer in Fig. 10 gezeigt ist, wird zu einem Zeitpunkt, während der Ladungshaltezeitraum den vorbestimmten Zeitraum überschreitet, ein temporärer Entladungszeitraum vorgesehen, so dass das Piezobetätigungsglied 13A auf einen anfänglichen Zustand zurückgestellt wird und der ausgetretene Betrag des Kraftstoffs in der hydraulischen Verstärkungskammer 57 ergänzt wird. Danach wird die Piezobaugruppe 66 erneut geladen, um die Kugel 63 an dem Sitz 511 an einer Hochdruckseite aufzusetzen.

Während der anfänglichen Entladezeitdauer, wie in Fig. 11 gezeigt ist, gibt es eine Möglichkeit, dass die Düsennadel 61 sich leicht nach unten von einem vollständig angehobenen Zustand bewegt, da Hochdruckkraftstoff in die Ventilkammer 55 aus der Hochdruckregelungsleitung 52 strömt, so dass der Druck der Gegendruckkammer 53 hoch wird. Sogar wenn ein derartiges Ereignis auftritt, wird die Einspritzrate kaum beeinflusst, da das Ereignis in einem Augenblick auftritt, so dass ein normales Einspritzprofil sichergestellt werden kann.

Anstelle von oder zusätzlich zu dem gemeinsamen Druckleitungsdruck kann die Kraftstofftemperatur, die durch einen Temperatursensor erfasst werden soll, verwendet werden, um die vorbestimmte Zeitdauer so einzustellen, dass, wenn die erfasste Temperatur höher ist, die vorbestimmte Zeitdauer kürzer ist. Wenn die Kraftstofftemperatur höher ist, ist die Viskosität des Kraftstoffs in der Einspritzeinrichtung niedriger, so dass mehr Kraftstoff aus der hydraulisches Verstärkungskammer austritt, wenn die Kugel gepresst wird. Als Ergebnis wird die Kraft zum Drücken der Kugel rascher verringert.

Als eine alternative Art, die Fehlfunktion des Kraftstoffaustritts aus der hydraulischen Verstärkungskammer zu bewältigen, wenn der Einspritzzeitraum lang ist, ist es des weiteren möglich, dass die Vorgänge bei den Schritten S32 und S33 nicht ausgeführt werden und lediglich der Vorgang des temporären Entladungszeitraums (Schritte S34 und S35) ausgeführt wird, oder im Gegensatz dazu ist es möglich, dass die Vorgänge bei den Schritten S32, S34 und S35 nicht ausgeführt werden und lediglich der Ladungsergänzungsvorgang (Schritt S33) ausgeführt wird, wenn eine zulässige Maximalspannung der Piezobaugruppenspannung V_t, die auf der Grundlage von Spezifikationen der Piezobaugruppe 66 entschieden werden sollen, ausreichend groß ist.

Als eine weitere Alternative, die Fehlfunktion des Kraftstoffaustritts aus der hydraulischen Verstärkungskammer zu bewältigen, wenn der Einspritzzeitraum lang ist, werden des weiteren unter den Bedingungen, dass die Vorgänge bei den Schritten S32 und S33 nicht ausgeführt werden und die Piezobaugruppenspannung V_t ein fester Wert ist, der nicht von dem gemeinsamen Druckleitungsdruck abhängt, nur der temporäre Entladungszeitraum (Schritte S34 und S35) oder nur die Ladungsergänzung (Schritt S33) ausgeführt. Für jeden oben erwähnten Fall ist als die Piezobaugruppenspannung V_t eine minimale Spannung für das Sicherstellen einer konstanten Ventilöffnungskraft gegen den maximalen gemeinsamen Druckleitungsdruck notwendig, der in der Vorrichtung verwendet werden soll. Daher kann der Stoßimpuls der Kugel, die gegen den Sitz an einer Hochdruckseite aufgesetzt werden soll, auf ein gewisses Ausmaß vermindert werden.

Drittes Ausführungsbeispiel

Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf Fig. 12 beschrieben. Ein grundsätzlicher Aufbau des dritten Ausführungsbeispiels ist derselbe wie der des zweiten Ausführungsbeispiels. Abschnitte mit denselben Bezugszeichen wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind in ähnlicher Weise betriebsfähig wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel. Lediglich von dem zweiten Ausführungsbeispiel verschiedene Punkte werden im folgenden beschrieben.

Die Vorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist mit einem Temperatursensor 83 versehen, der die Temperatur von einer Einspritzeinrichtung 1A zum Bestimmen der Bewegungsleichtigkeit des Betätigungsglieds erfasst. Das erfasste Signal wird zu der ECU 81B eingegeben. Ein (nicht gezeigter) Regelungsschaltkreis der ECU 81B führt im Wesentlichen eine ähnliche Regelung aus wie die in Fig. 8 gezeigte Regelung.

Die Regelung des Regelungsschaltkreises wird unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben. Bei Schritt S10 wird nicht nur der gemeinsame Druckleitungsdruck, sondern auch die Kraftstofftemperatur der Einspritzeinrichtung 1A (im folgenden als Einspritzeinrichtungskraftstofftemperatur bezeichnet) eingegeben, die durch den Temperatursensor 83 erfasst wird. Bei Schritt 20 wird eine Piezobaugruppenspannung V_t auf der Grundlage von sowohl dem gemeinsamen Druckleitungsdruck als auch der Einspritzeinrichtungskraftstofftemperatur bestimmt. Genauer gesagt wird die Piezobaugruppenspannung V_t auf einen niedrigeren Wert eingestellt, wenn die Einspritzeinrichtungskraftstofftemperatur niedriger ist. Z. B. wird der Spannungswert, der auf der Grundlage von dem gemeinsamen Druckleitungsdruck bestimmt wird, wie in Fig. 4 gezeigt ist, zum Erhöhen oder Verringern gemäß einer Differenz zwischen der erfassten Temperatur und einer vorbestimmten Bezugstemperatur revidiert.

Wenn die Einspritzeinrichtungskraftstofftemperatur niedriger ist, ist die Volumenelastizitätsrate und die Viskosität des Kraftstoffs in der Einspritzeinrichtung 1A niedriger. Daher sind bei einer niedrigeren Einspritzeinrichtungskraftstofftemperatur ein Kompressionsbetrag des Kraftstoffs in der hydraulischen Verstärkungskammer 557, der für das Piezobetätigungsglied 13A notwendig ist, um die Kugel 63 zu drücken, und der Kraftstoffaustritt aus der hydraulischen Verstärkungskammer 57 kleiner, sogar wenn der gemeinsame Druckleitungsdruck gleichmäßig ist, so dass die durch das Piezobetätigungsglied ausgeübte Kraft relativ zu einer für das nach unten gerichtete Drücken der Kugel 63 notwendige Kraft in verstärktem Maße überschüssig wird. Wie oben erwähnt, kann, da die Überschusskraft Fa im Vergleich mit der bei einer höheren Einspritzeinrichtungskraftstofftemperatur größer wird, die Piezobaugruppenspannung V_t kleiner eingestellt werden, wenn die Einspritzeinrichtungskraftstofftemperatur niedriger ist. Wenn die Piezobaugruppenspannung V_t eingestellt ist, wie oben erwähnt, kann der Stoßimpuls der Kugel 63, die gegen den Sitz 551 an einer Hochdruckseite aufgesetzt werden soll, weitaus mehr vermindert werden.

Wenn des weiteren die erfasste Einspritzeinrichtungskraftstofftemperatur höher als die vorbestimmte Bezugstemperatur ist, kann die angeforderte Ladezeitabstimmung und der angeforderte Ladungshaltezeitraum gemäß der Differenz zwischen der erfassten Einspritzeinrichtungskraftstofftemperatur und der vorbestimmten Bezugstemperatur so abgewandelt werden, dass die angeforderte Ladezeitabstimmung von der angeforderten Einspritzzeitabstimmung nach vorne verschoben wird, und der angeforderte Ladungshaltezeitraum länger als ein angeforderter Einspritzzeitraum ist. Wenn andererseits die erfasste Einspritzeinrichtungskraftstofftemperatur niedriger als die vorbestimmte Bezugstemperatur ist, können die angeforderte Ladezeitabstimmung und der angeforderte Ladungshaltezeitraum gemäß der Temperaturdifferenz so abgewandelt werden, dass die angeforderte Ladungszeitabstimmung von der angeforderten Einspritzzeitabstimmung verzögert wird und der angeforderte Ladungshaltezeitraum kürzer als der angeforderte Einspritzzeitraum ist.

Wenn, wie oben erwähnt, die Einspritzeinrichtungskraftstofftemperatur niedriger ist, ist die Bewegungsleichtigkeit des Piezobetätigungsglieds 13A höher, so dass ein Ansprechzeitraum zum Aufsetzen der Kugel 63 gegen den Sitz 551 an einer Hochdruckseite kürzer wird. Da jedoch die Ladezeitabstimmung eingestellt ist, um weiter verzögert zu sein, wenn die Einspritzeinrichtungskraftstofftemperatur niedriger ist, kann eine Schwankung der Einspritzzeitabstimmung begrenzt werden.

Da des weiteren der angeforderte Ladungshaltezeitraum eingestellt ist, um kürzer zu sein, wenn die Einspritzeinrichtungskraftstofftemperatur niedriger ist, wird die Schwankung des Zeitraums, während dessen die Kugel 63 aufgesetzt gehalten wird, minimiert, so dass Einspritzmengenschwankungen begrenzt werden können.

Die Einspritzeinrichtungskraftstofftemperatur ist nicht auf die Temperatur begrenzt, die durch den Temperatursensor erfasst wird, der in der Einspritzeinrichtung eingebaut ist, sondern es kann jede Temperatur sein, wenn diese im Wesentlichen der Temperatur des Kraftstoffs in der Einspritzeinrichtung entspricht.

Darüber hinaus können Korrekturen der Ladezeitabstimmung und des Ladungshaltezeitraums in Abhängigkeit von den erforderlichen Spezifikationen vernachlässigt werden.

Viertes Ausführungsbeispiel

Eine Einspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Fig. 13 und 14 beschrieben. Das von dem Regelungsschaltkreis auszuführende Regelungsverfahren ist teilweise von dem des zweiten Ausführungsbeispiels verschieden. Abschnitte mit denselben Bezugszeichen wie bei dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel sind in ähnlicher Weise betriebsfähig, wie das erste oder zweite Ausführungsbeispiel. Nur von dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel verschiedene Punkte werden im Folgenden beschrieben.

Wie in Fig. 15 gezeigt ist, welche ein Ablaufdiagramm von Regelungsvorgängen zeigt, die durch einen Regelungsschaltkreis 811C ausgeführt werden sollen, der eine ECU 81C der Vorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel bildet, wird der durch einen Drucksensor 82 erfasste gemeinsame Druckleitungsdruck aufgenommen und die Piezobaugruppenspannung V_t wird bei den Schritten S10 bzw. S20 ermittelt, welche denen des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich sind.

Bei Schritt S110 wird entschieden, ob eine vorbestimmte Aufteilungszahl der Einspritzung vielfach ist. Die Aufteilungszahl der Einspritzung ist eine Zahl von kontinuierlichen Einspritzmustern, die eine Einspritzbetriebsart einer Zykluseinspritzung bilden. Wenn z. B. eine Voreinspritzung vor einer Haupteinspritzung durchgeführt wird, ist die Aufteilungszahl 2 und wenn eine Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird, bei welcher die Einspritzung in mehrere kleine Einspritzungsbeträge geteilt ist, ist die Aufteilungszahl eine Zahl der vielfachen Einspritzungen kleiner Beträge. Diese Einspritzungsbetriebsarten werden auf der Grundlage von Fahrbedingungen ermittelt.

Wenn die Einspritzung diejenige Einspritzungsbetriebsart ist, die eine Vielzahl als Aufteilungszahlen hat, wird eine Aufladespannung Va der Piezobaugruppe eingestellt und der Vorgang geht zu Schritt S130 über. Wie die Aufladespannung Va der Piezobaugruppe eingestellt wird, wird weiter unten beschrieben. Wenn die Einspritzung die Einspritzungsbetriebsart mit einer Aufteilungszahl (Einzeleinspritzung) ist, lässt der Vorgang in Schritt S120 aus und geht zu Schritt S130 über.

Bei der auf der Grundlage der Fahrbedingungen zu ermittelnden Einspritzstartzeitabstimmung wird begonnen, die Piezobaugruppe bei Schritt S130 zu laden, sodass sie sich ausdehnt. Als Ergebnis beginnt die Düsennadel 61 sich für die anfängliche Kraftstoffeinspritzung zu heben.

Wenn dann der Ladezeitraum einen vorbestimmten Zeitraum erreicht (Schritt S140), wird begonnen, die Piezobaugruppe zu entladen (Schritt S150). Dem gemäß wird die Kugel 63 wieder auf den Sitz 552 an einer Niederdruckseite aufgesetzt, um den Druck in der Gegendruckkammer 53 zu erhöhen und wenn der Gegendruck einen Nadelventilschließdruck erreicht, beginnt die Nadel 61 sich in eine Schließrichtung der Einspritzlöcher zu bewegen.

Auf den Beginn des Entladens der Piezobaugruppe 66 (Schritt S150) nachfolgend, wird entschieden, ob die Aufteilungszahl der Einspritzung, die schon durchgeführt ist, die oben erwähnte vorbestimmte Zahl erreicht (Schritt S160). Wenn die Antwort negativ ist, d. h. wenn nur die Voreinspritzung durchgeführt wurde oder eine letzte Aufteilungszahl der Einspritzung unter den mehreren Einspritzungen kleinen Betrags bei der Mehrfacheinspritzung nicht ausgeführt ist, geht der Vorgang zu Schritt S170 über. Für einen Fall der Einspritzungsbetriebsart mit der Einzeleinspritzung endet der Vorgang bei dieser Stufe.

Als nächstes werden unter Bezugnahme auf eine Kraftstoffeinspritzung mit einer Kraftstoffeinspritzungsbetriebsart mit einer Vielzahl von Aufteilungszahlen, wie z. B. eine Einspritzungsbetriebsart, die durch eine Voreinspritzung und einer Haupteinspritzung gebildet ist, Vorgänge der zweiten oder der nachfolgenden Aufteilungszahlen der Einspritzung beschrieben. Obwohl begonnen wird, die Piezobaugruppe 66 zu entladen (Schritt S150), sodass die Piezobaugruppenspannung verringert wird, wenn die Piezobaugruppenspannung die Aufladespannung Va erreicht (Schritt S170), kehrt der Vorgang zu Schritt S130 zurück und die zweite oder die nachfolgende Aufteilungszahl der Einspritzung wird ausgeführt. Der vorbestimmte Zeitraum bei Schritt S140 ist ein Zeitraum, der für die zweite oder die nachfolgende Aufteilungszahl der Einspritzung eingestellt werden soll.

Wenn die vorbestimmte Aufteilungszahl der Einspritzung beendet ist (Schritt S160), enden die Vorgänge dieses Ablaufdiagramms.

Fig. 16 zeigt Betriebe von Bauteilen der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung, die zur Kraftstoffeinspritzung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel geregelt werden soll. Die Vorgänge des Ermittelns der Aufladespannung Va und Betriebe der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel werden unter Bezugnahme auf Fig. 16 beschrieben. Die in Fig. 16 gezeigte Kraftstoffeinspritzung ist von der Einspritzbetriebsart mit der Voreinspritzung vor der Haupteinspritzung. Fig. 17 zeigt ein herkömmliches Regelungsverfahren, wenn die Voreinspritzung vor der Haupteinspritzung ausgeführt wird. In den Fig. 16 oder 17 gezeigte Antriebspulse sind Regelungssignale, die von einem Regelungsschaltkreis zu einem Antriebsschaltkreis ausgegeben werden, und zeigen eine Ladestartzeitabstimmung (von L nach H) und eine Entladezeitabstimmung (von H nach L). Der Vorderimpuls ist für eine Voreinspritzung und der letztere für eine Haupteinspritzung.

Bei der herkömmlichen in Fig. 17 gezeigten Regelung wird die Piezobaugruppe 66 geladen und die Kugel 63 verlässt den Sitz 552 an einer Niederdruckseite, sodass ein Ventilkammerdruck verringert wird. Wenn der Ventilkammerdruck einen Nadelventilöffnungsdruck erreicht, beginnt die Nadel 61, sich für die Voreinspritzung zu heben. Die Piezobaugruppenspannung steigt bei einem gegebenen Steigungswinkel und erreicht die vorbestimmte Spannung V_t.

Wenn das Einspritzpulssignal von H nach L übergeht, wird begonnen, die Piezobaugruppe 66 zum Beenden der Voreinspritzung zu entladen und wird durchgehend entladen, bis die Piezobaugruppenspannung null wird. Der Ventilkammerdruck beginnt gleichzeitig anzusteigen, wenn das Entladen beginnt, sodass sich die Nadel 61 in eine Schließrichtung der Einspritzlöcher bewegt.

Wenn die nachfolgende Haupteinspritzung beginnt, ist eine früheste Zeitabstimmung eine Zeit gerade nachdem die Piezobaugruppenspannung null wird, wie in Fig. 17 gezeigt ist. Danach wird die Piezobaugruppe 66 erneut zum Ausführen der Haupteinspritzung geladen.

Gemäß der Vorrichtung des vierten Ausführungsbeispiels, welche wie in Fig. 15 geregelt wird, wird die Piezobaugruppe 66 geladen und die Kugel 63 verlässt den Sitz 552 an einer Niederdruckseite, sodass der Ventilkammerdruck verringert wird. Wenn der Ventilkammerdruck den Nadelventilsöffnungsdruck erreicht, beginnt die Nadel 61 sich für die Voreinspritzung zu heben. Die Piezobaugruppenspannung steigt an, um die vorbestimmte Spannung V_t zu erreichen.

Dann wird zum Beenden der Voreinspritzung begonnen, die Piezobaugruppe 66 zu entladen, und der Ventilkammerdruck beginnt anzusteigen, um den Nadelventilschließdruck zu erreichen. Obwohl die Piezobaugruppe 66 bei der herkömmlichen Vorrichtung entladen wird, bis die Piezobaugruppenspannung null wird, kann gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel aufgehört werden, die Piezobaugruppe 66 zu entladen, bevor die Piezobaugruppenspannung null wird. D. h., wenn die Piezobaugruppenspannung die Aufladespannung Va (< 0) erreicht, beginnt das Aufladen, sodass die Kugel 63 beginnt, sich nach oben zu bewegen. Dem gemäß beginnt sich der Ventilkammerdruck erneut zu verringern, und wenn der Ventilkammerdruck niedriger als der Nadelventilöffnungsdruck wird, bewegt sich die Nadel 61 in die Richtung des Anhebens, sodass die Haupteinspritzung beginnt. Wenn dann das vorbestimmte Einspritzimpulssignal von H zu L übergeht, wird die Piezobaugruppe 66 zum Beenden der Haupteinspritzung entladen.

Fig. 18 zeigt eine Beziehung zwischen dem gemeinsamen Druckleitungsdruck, der für das hydraulische Regeln der Einspritzeinrichtung 1A verwendet werden soll, und der Piezobaugruppenspannung in einem Betriebszustand der Einspritzeinrichtung 1A. Wenn der gemeinsame Druckleitungsdruck höher ist, d. h. der Kraftstoffdruck, gegen den die Kugel 63 nach unten gedrückt wird, größer ist, wird eine Ladeenergie, die die Piezobaugruppe 66 zugeführt wird, oder die notwendige Piezobaugruppenspannung (verfügbare Einspritzspannung), zum Bewegen der Nadel in eine Öffnungsrichtung der Einspritzlöcher größer.

Ein Betrieb des Bewegens der Nadel 61 in eine Ventilschließrichtung wird als nächstes beschrieben. Sogar wenn ein ringförmiger Spalt zwischen der Kugel 63 und dem Sitz 552 an einer Niederdruckseite nicht maximal ist, d. h., wenn die Kugel 63 nicht vollständig gegen den Sitz 551 an einer Hochdruckseite aufsitzt, bleibt die Nadel 61 in dem Ventilöffnungszustand, wenn eine Fläche des ringförmigen Spalts groß genug ist, um einen gegebenen Entlastungsbetrags des Kraftstoffs aus der Gegendruckkammer 53 zu der Niederdruckleitung 32 zu leiten. Wenn jedoch eine Ausdehnungslänge der Piezobaugruppe 66 niedriger als eine vorbestimmte Länge wird und dem gemäß die Fläche des ringförmigen Spalts kleiner wird, steigt der Gegendruck der Gegendruckkammer 53 an, um die Nadel 61 in eine Einspritzschließrichtung zu bewegen, da der Entlastungsbetrags des Kraftstoffs begrenzt ist. Die Piezobaugruppenspannung zum Bewegen der Nadel in eine Ventilschließrichtung (Einspritzstopspannung) wird ein wenig niedriger als die Einspritzungsverfügbarkeitsspannung und wird größer, wenn der gemeinsame Druckleitungsdruck höher wird, in ähnlicher Weise zu der Einspritzungsverfügbarkeitsspannung.

Wenn die Piezobaugruppenspannung höher als die Einspritzungsverfügbarkeitsspannung ist, bewegt sich die Nadel 61 in eine Richtung des Anhebens. Wenn die Piezobaugruppenspannung niedriger als die Einspritzungsstopspannung ist, bewegt sich die Nadel 61 in eine Einspritzungsschließrichtung. Auf das Starten des Piezobaugruppenentladens hin beginnt daher die Piezobaugruppenspannung sich von der vorbestimmten Spannung V_t sich zu verringern, und wenn sie unter die Einspritzungsstopspannung fällt, bewegt sich die Nadel 61 in eine Ventilschließrichtung. Wenn die Piezobaugruppenspannung die Aufladespannung Va erreicht, dann beginnt das Aufladen, und wenn die Piezobaugruppenspannung wieder die Einspritzungsverfügbarkeitsspannung übersteigt, bewegt sich die Nadel, um sich wieder in eine Richtung des Einleitens der Einspritzung zu heben.

Wenn ein Intervall zwischen einer Zeit, bei der die Nadel aufgesetzt ist, und einer Zeit, bei der die Nadel 61 sich bewegt, um sich anzuheben, als ein Voreinspritzungsintervall angenommen wird, dann kann das Voreinspritzungsintervall ein negativer Wert sein, wie in Fig. 16 gezeigt ist, wenn ein Wert der Aufladespannung Va geeignet eingestellt ist, um innerhalb eines Bereiches abzufallen, wobei für den Wert der Einspritzungsstopspannung < Va < 0 gilt. Wenn von der Voreinspritzung zu der Haupteinspritzung gewechselt wird, dann heißt das, dass es keinen Zeitraum geben kann, in welchem die Nadel 61 aufgesetzt wird.

Wenn die Einspritzungsstopspannung gemäß dem gemeinsamen Druckleitungsdruck variabel ist, gibt es eine Möglichkeit, dass die Voreinspritzung nicht von der Haupteinspritzung getrennt werden kann, wenn versucht wird, das Voreinspritzungsintervall durch Aufladen zu verkürzen, bevor die Piezobaugruppenspannung null wird. Das liegt an der Tatsache, dass, wenn der gemeinsame Druckleitungsdruck niedrig ist und die Einspritzungsstopspannung niedrig ist, die Piezobaugruppenspannung zum Aufladen nicht niedriger als die Einspritzungsstopspannung ist. Daher ist es wichtig, durch einen Test zu untersuchen, wie die Nadel 61 betrieben wird, wenn die Aufladespannung Va auf verschiedene Werte bei verschiedenen Werten des gemeinsamen Druckleitungsdrucks geändert wird, der tatsächlich verwendet wird. Es ist vorzuziehen, eine Abbildung zu haben, in welcher ein angemessener Wert der Aufladespannung Va identisch ist, um eine optimale Einspritzungscharakteristik bei jedem gegebenen gemeinsamen Druckleitungsdruck sicher zu stellen, und die Abbildung in einem Speicher des Regelungsschaltkreises 811C aufzuzeichnen. Die Aufladespannung Va ist ständig niedriger als die Einspritzungsstopspannung.

Wie oben erwähnt, kann bei der Einspritzungsbetriebsart mit einer Vielzahl von Aufteilungszahlen der Einspritzung die Aufladespannung angemessen gemäß der erforderlichen Einspritzungscharakteristik und dem erfassten gemeinsamen Druckleitungsdruck eingestellt werden. Sogar wenn ein Gradient der Piezobaugruppenspannung bei der Lade-/Entladezeit durch Regeln des Ladestroms sanft ist, um einen Piezobaugruppenladeverlust des Antriebsschaltkreises 812 zu verringern, wird dem gemäß das Voreinspritzungsintervall nicht länger, sodass die Emission verringert wird.

Da des weiteren der oben erwähnte Test hinsichtlich des Betriebs der Nadel 61 bezüglich des gemeinsamen Druckleitungsdrucks ein Zeitintervall von einer Zeit, bei der begonnen wird, die Piezobaugruppe 66 zu entladen, zu einer Zeit, bei der die Piezobaugruppenspannung die Aufladespannung Va erreicht, klarstellt, kann der Regelungsschaltkreis der ECU eine Aufladestartzeitabstimmung der Piezobaugruppe 66 durch einen Zeitzähler auf der Grundlage von Daten des Zeitintervalls einstellen.

Des weiteren ist es möglich, dass die Aufladespannung Va nicht auf einen festen Wert bezüglich jedes gemeinsamen Druckleitungsdrucks gesetzt ist, sondern auf einen bestimmten Wert, der in Abhängigkeit von Fahrbedingungen dann voreilend festgelegt ist, soweit der ermittelte Wert nicht die Einspritzstopspannung im Ansprechen auf dem gemeinsamen Druckleitungsdruck übersteigt.

Darüber hinaus kann anstelle der Verwendung der Piezobaugruppenspannung zum Ermitteln des Betriebszustands der Einspritzvorrichtung 1A bei einer Ventilschließzeit der Nadel 61 jeder andere Parameter verwendet werden, wie z. B. der Druck der Gegendruckkammer 53.

Bei der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung, bei welcher die Kugel (63) nach unten in Richtung des Sitzes (551) gegen eine Kraft des Kraftstoffdrucks gepresst wird, der in die Ventilkammer (55) durch Ausdehnen des Piezobetätigungsglieds (13) eingeführt wird, wenn das Piezobetätigungsglied geladen wird, sodass der Gegendruck der Nadel (61) zum Beginnen der Einspritzung geregelt wird, ist somit die ECU 81 zum Regeln vorgesehen, um den Ladungsbetrag des Piezobetätigungsglieds (13) kleiner zu machen, wenn der erfasste gemeinsame Druckleitungsdruck niedriger ist und die Kraftstoffdruckkraft niedriger ist. Als Ergebnis wird der Stoßimpuls der Kugel auf den Sitz vermindert.

Claims (12)

1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung für einen Verbrennungsmotor mit:
einer Einspritzeinrichtung (1, 1A) mit
einer Hochdruckleitung (31), die mit einer gemeinsamen Druckleitung (74) verbunden ist,
einer Niederdruckleitung (32), die mit einer Niederdruckquelle (76) verbunden ist,
einem Düsenabschnitt (11) mit einer Nadel (61) für ein Einspritzen von Hochdruckkraftstoff, der aus der Hochdruckleitung zugeführt wird,
einer Gegendruckkammer (53) für ein Aufbringen eines Gegendrucks auf die Nadel, wobei sich die Nadel in eine Einspritzungsschließrichtung bewegt, wenn Hochdruck darauf aufgebracht wird, und in eine Einspritzungseinleitrichtung bewegt, wenn Niederdruck darauf aufgebracht wird, einer Ventilkammer (55), die mit der Gegendruckkammer verbunden ist,
einem Ventilkörper (63), der in der Ventilkammer bewegbar ist, um die Verbindung der Ventilkammer zwischen der Hochdruckleitung und der Niederdruckleitung zu wechseln, wobei Hochdruck auf die Gegendruckkammer aufgebracht wird, wenn die Ventilkammer in Verbindung mit der Hochdruckleitung steht, und Niederdruck auf die Gegendruckkammer aufgebracht wird, wenn die Ventilkammer mit der Niederdruckleitung in Verbindung steht, und einem elektrisch geregelten Betätigungsglied (13, 13a) zum Bewegen des Ventilkörpers mit einer Kraft im Ansprechen auf einen darauf aufgebrachten Betrag elektrischer Leistung, und
einer elektrischen Regeleinheit (81, 81a) zum Erzeugen der auf das Betätigungsglied aufzubringenden elektrischen Leistung,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung des weiteren mit zumindest einem Sensor (82, 83) für ein Erfassen von einer der Fahrbedingungen und für ein Erzeugen eines Sensorsignals versehen ist, das einen Überschusskraftgrad des Betätigungsglieds zum Antreiben des Ventilkörpers darstellt, wobei die elektrische Regelungseinheit das Sensorsignal aufnimmt und die elektrische Leistung erzeugt, deren Betrag kleiner ist, wenn der Überschusskraftgrad des Betätigungsglieds höher ist.

2. Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch geregelte Betätigungsglied ein Piezobetätigungsglied (13, 13a) mit einer Piezobaugruppe (66) ist, wobei der Ventilkörper durch Ausdehnen oder Zusammenziehen der Piezobaugruppe bewegt wird, wenn die Piezobaugruppe geladen oder entladen wird, und wobei der elektrische Leistungsbetrag ein in der Piezobaugruppe zu speichernder Ladebetrag ist.

3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsignal ein auf die Einspritzeinrichtung aufgebrachter gemeinsamer Druckleitungsdruck ist, und der Überschusskraftgrad des Betätigungsglieds höher ist, wenn der gemeinsame Druckleitungsdruck niedriger ist.

4. Einspritzungsvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausdehnen oder Zusammenziehen der Piezobaugruppe auf den Ventilkörper über Kolben (67, 68) und eine hydraulische Verstärkungskammer (57), die mit Kraftstoff gefüllt ist und zwischen den Kolben angeordnet ist, übertragen wird, sodass die Kolben den Ventilkörper für eine Ausführung der Kraftstoffeinspritzung während eines Ladungshaltezeitraums des Piezobetätigungsglieds drücken.

5. Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsignal die Temperatur des Kraftstoffs in der Einspritzeinrichtung ist, und der Überschusskraftgrad des Betätigungsglieds höher ist, wenn die Temperatur des Kraftstoffs niedriger ist.

6. Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Regelungseinheit die elektrische Leistung derart erzeugt, dass, wenn ein Ladungshaltezeitraum des Piezobetätigungsglieds auf der Grundlage eines angeforderten Kraftstoffeinspritzungszeitraums länger als ein vorbestimmter Ladungshaltegrenzzeitraum ist (S31), das Laden des Piezobetätigungsglieds nach einem Ablauf eines vorbestimmten Ladungshaltegrenzzeitraums ergänzt wird (S33), wenn der Ladebetrag des Piezobetätigungsglieds kleiner als ein vorbestimmter Ladungsbetrag ist (S32), und des weiteren das Piezobetätigungsglied während eines temporären Zeitraums nach einem Ablauf eines vorbestimmten Ladungshaltegrenzzeitraums entladen wird (S34), wenn der Ladungsbetrag des Piezobetätigungsglieds größer als der vorbestimmte Ladungsbetrag ist (S32).

7. Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Regelungseinheit die elektrische Leistung derart erzeugt, dass eine Ladezeitabstimmung zu dem Piezobetätigungsglied korrigiert wird, um eine Ladezeitabstimmung zu verzögern, die auf der Grundlage einer angeforderten Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung ermittelt ist, wenn die erfasste Temperatur des Kraftstoffs niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, und um die Ladezeitabstimmung vorzurücken, die auf der Grundlage der angeforderten Kraftstoffeinspritzungszeitabstimmung ermittelt ist, wenn die erfasste Temperatur des Kraftstoffs höher als die vorbestimmte Temperatur ist.

8. Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Regelungseinheit die elektrische Leistung derart erzeugt, dass der Ladungshaltezeitraum des Piezobetätigungsglieds kürzer als ein Ladungshaltezeitraum ist, der auf der Grundlage eines angeforderten Kraftstoffeinspritzungszeitraums ermittelt ist, wenn die erfasste Temperatur des Kraftstoffs niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, und länger als der Ladungshaltezeitraum ist, der auf der Grundlage des angeforderten Kraftstoffeinspritzungszeitraums ermittelt ist, wenn die erfasste Temperatur des Kraftstoffs höher als die vorbestimmte Temperatur ist.

9. Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung für einen Verbrennungsmotor mit:
einer Einspritzeinrichtung (1A)
mit einer Hochdruckleitung (31), die mit einer gemeinsamen Druckleitung (74) verbunden ist,
einer Niederdruckleitung (32), die mit einer Niederdruckquelle (76) verbunden ist,
einem Düsenabschnitt (11) mit einer Nadel (61) zum Einspritzen von Hochdruckkraftstoff, der aus der Hochdruckleitung zugeführt wird,
einer Gegendruckkammer (53) zum Aufbringen von Gegendruck auf die Nadel, wobei sich die Nadel in eine Einspritzungsschließrichtung bewegt, wenn Hochdruck darauf aufgebracht wird, und sich in eine Einspritzungseinleitvorrichtung bewegt, wenn Niederdruck darauf aufgebracht wird,
einer Ventilkammer (55), die mit der Gegendruckkammer verbunden ist,
einem Ventilkörper (63), der in der Ventilkammer bewegbar ist, um die Verbindung der Ventilkammer zwischen der Hochdruckleitung und der Niederdruckleitung zu wechseln, wobei Hochdruck auf die Gegendruckkammer aufgebracht wird, wenn die Ventilkammer in Verbindung mit der Hochdruckleitung steht, und Niederdruck auf die Gegendruckkammer aufgebracht wird, wenn die Ventilkammer in Verbindung mit der Niederdruckleitung steht, und
einem Piezobetätigungsglied (13A) mit einer Piezobaugruppe (66), Kolben (67, 68) und einer hydraulischen Verstärkungskammer (57) zwischen den Kolben, die mit Kraftstoff gefüllt ist, wobei der Ventilkörper über die Kolben und die hydraulische Verstärkungskammer durch ein Ausdehnen oder Zusammenziehen der Piezobaugruppe bewegt wird, wenn die Piezobaugruppe geladen oder entladen wird, sodass die Kolben den Ventilkörper zum Ausführen der Kraftstoffeinspritzung während eines Ladungshaltezeitraums des Piezobetätigungsglieds drücken, und
einer elektrischen Regelungseinheit (81A) zum Regeln des Ladens oder Entladens des Piezobetätigungsglieds,
dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrische Regelungseinheit derart betriebsfähig ist, dass, wenn ein Ladungshaltezeitraum des Piezobetätigungsglieds auf der Grundlage eines angeforderten Kraftstoffeinspritzungszeitraums länger als ein vorbestimmter Ladungshaltegrenzzeitraum ist (S31), das Laden des Piezobetätigungsglieds nach einem Ablauf des vorbestimmten Ladungshaltegrenzzeitraums ergänzt wird (S33), wenn der Ladungsbetrag des Piezobetätigungsglieds kleiner als ein vorbestimmter Ladungsbetrag ist (S32).

10. Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung für eine Verbrennungsmotor mit:
einer Einspritzeinrichtung (1A) mit
einer Hochdruckleitung (31), die mit einer gemeinsamen Druckleitung (74) verbunden ist,
einer Niederdruckleitung (32), die mit einer Niederdruckquelle (76) verbunden ist,
einem Düsenabschnitt (11) mit einer Nadel (61) für ein Einspritzen von Hochdruckkraftstoff, der aus der Hochdruckleitung zugeführt wird,
einer Gegendruckkammer (53) für ein Aufbringen eines Gegendrucks auf die Nadel, wobei die Nadel sich in eine Einspritzungsschließrichtung bewegt, wenn Hochdruck darauf aufgebracht wird, und sich in eine Einspritzungseinleitungsrichtung bewegt, wenn Niederdruck darauf aufgebracht wird,
einer Ventilkammer (55), die mit der Gegendruckkammer verbunden ist, einem Ventilkörper (63), der in der Ventilkammer bewegbar ist, um die Verbindung der Ventilkammer zwischen der Hochdruckleitung und der Niederdruckleitung zu wechseln, wobei Hochdruck auf die Gegendruckkammer aufgebracht wird, wenn die Ventilkammer mit der Hochdruckleitung in Verbindung steht, und Niederdruck auf die Gegendruckkammer aufgebracht wird, wenn die Ventilkammer in Verbindung mit der Niederdruckleitung steht, und einem Piezobetätigungsglied (13A) mit einer Piezobaugruppe (66), Kolben (67, 68) und einer hydraulischen Verstärkungskammer (57), die mit Kraftstoff zwischen den Kolben gefüllt ist, wobei der Ventilkörper über die Kolben und die hydraulische Verstärkungskammer durch ein Ausdehnen oder Zusammenziehen der Piezobaugruppe bewegt wird, wenn die Piezobaugruppe geladen oder entladen wird, sodass die Kolben den Ventilkörper für ein Ausführen der Kraftstoffeinspritzung während eines Ladungshaltezeitraums des Piezobetätigungsglieds drücken, und
einer elektrischen Regelungseinheit (81A) zum Regeln des Ladens oder Entladens des Piezobetätigungsglieds,
dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrische Regelungseinheit derart betriebsfähig ist, dass, wenn ein Ladungshaltezeitraum des Piezobetätigungsglieds auf der Grundlage eines angeforderten Kraftstoffeinspritzungszeitraums länger als ein vorbestimmter Ladungshaltegrenzzeitraum ist (S31), das Piezobetätigungsglied während eines temporären Zeitraums nach einem Ablauf des vorbestimmten Ladungshaltegrenzzeitraums entladen wird (S34), wenn der Ladungsbetrag des Piezobetätigungsglieds größer als der vorbestimmte Ladungsbetrag ist (S32).

11. Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung für einen Verbrennungsmotor mit:
einer Einspritzeinrichtung (1A) mit
einer Hochdruckleitung (31), die mit einer gemeinsamen Druckleitung (74) verbunden ist,
einer Niederdruckleitung (32), die mit einer Niederdrucksquelle (76) verbunden ist,
einem Düsenabschnitt (11) mit einer Nadel (61) für ein Einspritzen von Hochdruckkraftstoff, der aus der Hochdruckleitung zugeführt wird,
einer Gegendruckkammer (53) zum Aufbringen eines Gegendrucks auf die Nadel, wobei sich die Nadel in eine Einspritzungsschließrichtung bewegt, wenn Hochdruck darauf aufgebracht wird, und sich in eine Einspritzungseinleitungsrichtung bewegt, wenn Niederdruck darauf aufgebracht wird,
einer Ventilkammer (55), die mit der Gegendruckkammer verbunden ist,
einem Ventilkörper (63), der bewegbar in der Ventilkammer ist, um die Verbindung der Ventilkammer zwischen der Hochdruckleitung und der Niederdruckleitung zu wechseln, wobei Hochdruck auf die Gegendruckkammer aufgebracht wird, wenn die Ventilkammer mit der Hochdruckleitung in Verbindung steht, und Niederdruck auf die Gegendruckkammer aufgebracht wird, wenn die Ventilkammer mit der Niederdruckleitung in Verbindung steht, und
einem Piezobetätigungsglied (13A) zum Bewegen des Ventilkörpers, wenn er geladen oder entladen wird, und einer elektrischen Regelungseinheit (81C) zum Regeln des Ladens oder Entladens des Piezobetätigungsglieds derart, dass das Laden und Entladen des Piezobetätigungsglieds wiederholt wird, um eine Einspritzung mit einer Betriebsart auszuführen, die eine Vielzahl von Einspritzungsaufteilungen hat,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Sensor (82) zum Erfassen des gemeinsamen Druckleitungsdrucks vorgesehen ist und die elektrische Regelungseinheit derartig betriebsfähig ist, dass nach der Beendigung einer jeden Aufteilungszahl der Einspritzung eine Zeitabstimmung auf der Grundlage des erfassten gemeinsamen Druckleitungsdrucks mit einer voreingestellten Beziehung zwischen dem gemeinsamen Druckleitungsdruck und einem Parameter ermittelt wird, der einen Betrieb der Einspritzungseinrichtung darstellt, welcher in der elektrischen Regelungseinheit aufgezeichnet ist, wenn das Piezobetätigungsglied für eine unmittelbar nachfolgenden Zahl der Einspritzung aufgeladen wird, wobei ein Wert des Parameters variabel über einen Bereich ist von einer Zeit, bei der die Nadel das Schließen der Einspritzung beginnt, bis zu einer Zeit, bei der das Piezobetätigungsglied vollständig entladen ist.

12. Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung der Bauart mit gemeinsamer Druckleitung gemäß Anspruch 11, wobei der Parameter ein Ladungsbetrag ist, der in dem Piezobetätigungsglied gespeichert ist.