DE102012103139B4

DE102012103139B4 - Kraftstoffinjektions-Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102012103139B4
Application number: DE102012103139.8A
Authority: DE
Inventors: Kenta Tsuda
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-04-14
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2019-12-12
Anticipated expiration: 2032-04-13
Also published as: DE102012103139A1; JP2012219801A; JP5482717B2

Abstract

Kraftstoffinjektions-Steuervorrichtung für ein Kraftstoffinjektionssystem eines Verbrennungsmotors, das einen Akkumulator (18), der zur Akkumulation von Kraftstoff in einem Hochdruckzustand ausgebildet ist, eine Kraftstoffpumpe (14), die zur Speisung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (10) zu dem Akkumulator (18) ausgebildet ist, und ein Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) beinhaltet, das zur Aufnahme des in dem Akkumulator (18) akkumulierten Kraftstoffs ausgebildet ist und einen Kraftstoffeinlass (40,40a) sowie eine Düsennadel (42,82) aufweist, wobei der Kraftstoffeinlass (40,40a) den aus dem Akkumulator (18) gespeisten Kraftstoff aufnimmt und die Düsennadel (42,82) dazu ausgebildet ist, eine Kraftstoffinjektionsöffnung (30,30a) des Kraftstoffinjektionsventils (24,24a) zu öffnen und zu verschließen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verweilzeitdauer-Berechnungseinrichtung (S12) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, einen Verweilzeitdauer-Korrespondenzwert (t) zu berechnen , der zu einer Verweilzeitdauer des Kraftstoffs in dem Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) seit einem Zeitpunkt des Eintritts in das Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) durch den Kraftstoffeinlass (40,40a) korrespondiert, basierend auf:◦ einem Volumen V der Hochdruck-Kraftstoffpassage (39) von dem Kraftstoffeinlass (40) bis zu einer Schätzposition α;◦ einer Kraftstoffinjektionsmenge (Q), die pro Verbrennungszyklus des Verbrennungsmotors aus dem Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) eingespritzt werden muss◦ einer (Q) Menge eines dynamischen Verlusts, der den Kraftstoff betrifft, der aus dem Kraftstoffinjektionsventil (24) durch eine Niederdruck-Kraftstoffpassage (54) zu einem Kraftstofftank (10) infolge der Bewegung der Düsennadel (42) zum Zeitpunkt einer Kraftstoffinjektion ausgegeben wird◦ einer Zeitdauer, die zu einem Verbrennungszyklus korrespondiert ;- wobei eine Kraftstofftemperatur-Schätzeinrichtung (S16) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, eine Kraftstofftemperatur (T) in dem Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) zu schätzen, basierend auf◦ einer Differenz zwischen der Temperatur (T) des Kraftstoffinjektionsventils (24,24a) und einer Kraftstofftemperatur (T) des in den Kraftstoffeinlass (40,40a) eingetretenen Kraftstoffs ; und◦ dem Verweilzeitdauer-Korrespondenzwert (t), der durch die Verweilzeitdauer-Berechnungseinrichtung (S12) berechnet wird- wobei eine Korrektureinrichtung (S18, S20) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, eine Einspritzmenge (Q) von aus dem Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) einzuspritzendem Kraftstoff basierend auf der durch die Kraftstofftemperatur-Schätzeinrichtung (S16) geschätzten Kraftstofftemperatur (T) zu korrigieren; und- wobei eine Steuereinrichtung (64e) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, eine Energiezufuhr des Kraftstoffinjektionsventils (24,24a) basierend auf einer korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge (Q) zu steuern, welche durch die Korrektureinrichtung (S18, S20) korrigiert ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kraftstoffinjektions-Steuerungsvorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung für einen Verbrennungsmotor.
HINTERGRUND
Es ist bekannt, eine Kraftstoffinjektions-Steuerungsvorrichtung bei einem Kraftstoffinjektionssystem eines Verbrennungsmotors vorzusehen, das einen Akkumulator, eine Kraftstoffpumpe und ein elektronisch gesteuertes Kraftstoffinjektionsventil beinhaltet. Der Akkumulator kann den Kraftstoff in einem Hochdruckzustand akkumulieren. Die Kraftstoffpumpe pumpt den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank zum Akkumulator. Das Kraftstoffinjektionsventil empfängt den Kraftstoff aus dem Akkumulator. Eine solche Kraftstoffinjektions-Steuerungsvorrichtung ist in JP2005-180352A dargestellt. Die Kraftstoffinjektions-Steuerungsvorrichtung der JP2005-180352A begrenzt (limitiert) eine Verschlechterung in einer Einstellungsgenauigkeit einer Kraftstoffinjektionsmenge bei dem Kraftstoffinjektionsventil, die durch eine Veränderung in einem Querschnittsbereich einer Kraftstoffpassage in dem Kraftstoffinjektionsventil hervorgerufen ist, welche den aus dem Akkumulator gespeisten Kraftstoff zu Kraftstoffinjektionsöffnungen leitet, wobei die Änderung durch eine Temperaturveränderung des Kraftstoffinjektionsventils induziert ist. Insbesondere schätzt die Kraftstoffinjektions-Steuerungsvorrichtung der JP2005-180352A die Temperatur des zum Kraftstoffinjektionsventil gespeisten Kraftstoffs basierend auf einer Flussmenge des zu dem Kraftstoffinjektionsventil durch einen Kraftstoffleiter gespeisten Kraftstoffs, der sich aus dem Kraftstofftank zu dem Kraftstoffinjektionsventil erstreckt. Dann schätzt die Kraftstoffinjektions-Steuerungsvorrichtung die Temperatur des Kraftstoffinjektionsventils basierend auf der geschätzten Temperatur des Kraftstoffs. Danach korrigiert die Kraftstoffinjektions-Steuerungsvorrichtung die Kraftstoffinjektionsmenge bei dem Kraftstoffinjektionsventil basierend auf der geschätzten Temperatur des Kraftstoffinjektionsventils. Auf diese Weise wird eine Verschlechterung in der Einstellungsgenauigkeit der Kraftstoffinjektionsmenge begrenzt, die durch die Veränderung in der Temperatur des Kraftstoffinjektionsventils hervorgerufen ist.
Wenn der Kraftstoff, der aus dem Akkumulator zu dem Kraftstoffeinlass des Kraftstoffinjektionsventils gespeist wird, durch das Kraftstoffinjektionsventil fließt, findet ein Wärmeaustausch zwischen dem Kraftstoff (im Weiteren als durchtretender Kraftstoff bezeichnet), welcher durch das Kraftstoffinjektionsventil hindurchtritt, und dem Kraftstoffinjektionsventil statt. Demzufolge kann die Temperatur des Kraftstoffs, der in den Kraftstoffeinlass des Kraftstoffinjektionsventils eintritt, möglicherweise von der Temperatur des durchtretenden Kraftstoffs abweichen. In einem derartigen Fall kann infolge einer Veränderung der Viskosität des durchtretenden Kraftstoffs sich ein Einfluss des durchtretenden Kraftstoffs auf eine Düsennadel des Kraftstoffinjektionsventils verändern, die eine Kraftstoffinjektionsöffnung öffnet oder schließt. In einem derartigen Fall kann sich das Verhalten der Düsennadel, d.h. die Bewegungscharakteristik der Düsennadel, möglicherweise zum Zeitpunkt der Einspritzung des Kraftstoffs aus dem Kraftstoffinjektionsventil verändern, so dass die Kraftstoffinjektionsmenge aus dem Kraftstoffinjektionsventil möglicherweise abweicht von einer ursprünglich vorgesehenen Voreinstellungsmenge.
Eine weitere Kraftstoffinjektions-Steuerungsvorrichtung ist aus JP 2006-132517A bekannt. JP 2006-132517A offenbart eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, der nur einen Zylinderinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder aufweist, oder einen Verbrennungsmotor, der den Zylinderinjektor und einen Einlasskrümmer oder einen Einlasskanal aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung ist auf die obigen Nachteile gerichtet. Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Kraftstoffinjektions-Steuerungsvorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung eines Verbrennungsmotors vorzusehen, die in angemessener Weise eine Abweichung in der Einstellungsgenauigkeit einer Kraftstoffinjektionsmenge bei einem Kraftstoffinjektionsventil beschränken(limitieren).
Gemäß der vorliegenden Offenbarung werden eine Kraftstoffinjektions-Steuerungsvorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung für ein Kraftstoffinjektionssystem eines Verbrennungsmotors vorgesehen, das einen Akkumulator, der zur Akkumulation von Kraftstoff in einem Hochdruckzustand angepasst ist, eine Kraftstoffpumpe, die zur Speisung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zu dem Akkumulator angepasst ist, und ein Kraftstoffinjektionsventil beinhaltet, das dazu angepasst ist, den in dem Akkumulator akkumulierten Kraftstoff aufzunehmen und das einen Kraftstoffeinlass und eine Düsennadel beinhaltet. Der Kraftstoffeinlass empfängt den aus dem Akkumulator gespeisten Kraftstoff und die Düsennadel ist dazu angepasst, eine Kraftstoffinjektionsöffnung in dem Kraftstoffinjektionsventil zu öffnen und zu verschließen. Die Kraftstoffinjektions-Steuerungsvorrichtung beinhaltet eine Temperaturschätzeinrichtung, eine Korrektureinrichtung und eine Steuereinrichtung. Die Kraftstofftemperaturschätzeinrichtung schätzt eine Kraftstofftemperatur des Kraftstoffs im Kraftstoffinjektionsventil derart, dass wenn ein Verweilzeitdauer-Korrespondenzwert, der zu einer Verweilzeitdauer des Kraftstoffs in den Kraftstoffinjektionsventil seit einem Zeitpunkt des Eintretens in das Kraftstoffinjektionsventil durch den Kraftstoffeinlass korrespondiert, ansteigt, die Kraftstofftemperatur, die durch die Kraftstofftemperaturschätzeinrichtung geschätzt wird, einer Temperatur des Kraftstoffinjektionsventils in einem Fall angenähert wird, bei dem eine Differenz besteht zwischen der Temperatur des Kraftstoffinjektionsventils und der Kraftstofftemperatur des in den Kraftstoffeinlass eingetretenen Kraftstoffs. Die Korrektureinrichtung korrigiert eine aus dem Kraftstoffinjektionsventil einzuspritzende Kraftstoffinjektionsmenge basierend auf der Kraftstofftemperatur, die durch die Kraftstofftemperaturschätzeinrichtung geschätzt wird. Die Steuereinrichtung steuert eine Energiezufuhr des Kraftstoffinjektionsventils basierend auf einer korrigierten Kraftstoffinjektionsmenge, die durch die Korrektureinrichtung korrigiert wird.
Figurenliste
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich Erläuterungszwecken und sind nicht dazu vorgesehen, den Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise zu beschränken.

1: ist eine Schemadarstellung, die ein System gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2: ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Kraftstofftemperatur und einer Kraftstoffeinspritzmenge gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
3: ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die ein Kraftstoffinjektionsventil gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
4: ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Kraftstofftemperatur und einer Kraftstoffviskosität gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
5A: ist eine Draufsicht, die einen ringförmigen Spalt des Kraftstoffinjektionsventils des Ausführungsbeispiels zeigt;
5B: ist eine Querschnittansicht gemäß Linie VB-VB in 5A;
6A: ist eine Darstellung, die eine Veränderung in einem Treibersignal zeigt, das an einen elektrischen Aktuator des Kraftstoffinjektionsventils des vorliegenden Ausführungsbeispiels über der Zeit zeigt;
6B: ist eine Darstellung, die eine Veränderung in einer Kraftstoffeinspritzrate bei dem Kraftstoffinjektionsventil des Ausführungsbeispiels über der Zeit zeigt;
7: ist ein Ablaufdiagramm, das einen Korrekturvorgang der Kraftstoffinjektionsmenge bei dem Kraftstoffinjektionsventil gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
8: ist eine Darstellung, die ein Schätzverfahren für eine Kraftstofftemperatur in dem Kraftstoffinjektionsventil gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
9: ist eine Darstellung, die ein Korrekturverfahren für eine Kraftstoffinjektionsmenge bei dem Kraftstoffinjektionsventil gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
10: ist eine schematische Querschnittansicht, die eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels zeigt und
11: ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Kraftstofftemperatur und einer Kraftstoffinjektionsmenge bei der Abwandlung gemäß 10 zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen wird eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Kraftstoffinjektions-Steuerungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung bei einem Kraftstoffinjektionssystem des Akkumulatortyps eines Fahrzeugs (beispielsweise eines Automobils) angewendet, das einen Vier-Takt-Multizylinder-Dieselmotor (in diesem Fall ein Vier-Zylinder-Dieselmotor) beinhaltet, bei dem ein Ansaughub, ein Verdichtungshub, ein Expansionshub und ein Auspuffhub in einem Verbrennungszyklus (720°Kurbelwellenwinkel (CA)) ausgeführt werden.
1 ist eine Darstellung, die in schematischer Weise das System des vorliegenden Ausführungsbeispiels zeigt.
Wie in 1 aufgezeigt ist, wird Kraftstoff (Leichtöl), das in einem Kraftstofftank (10) aufgenommen ist, von einer motorgetriebenen Kraftstoffpumpe (14) angesaugt und ausgespeist, die durch Rotation einer Kurbelwelle (12) angetrieben ist. Insbesondere beinhaltet die Kraftstoffpumpe (14) eine Trochoidförderpumpe und eine Hochdruckplungerpumpe. Die Trochoidförderpumpe zieht Kraftstoff aus dem Kraftstofftank (10) durch eine Niederdruck-Leitung (16). Die Hochdruckplungerpumpe beaufschlagt den eingezogenen Kraftstoff mit Druck und speist (pumpt) den mit Druck beaufschlagten Kraftstoff zu einer Common Rail (18).
Die Kraftstoffpumpe (14) beinhaltet weiterhin ein Einlassdosierventil und einen Kraftstoff-Temperatursensor (20). Das Einlassdosierventil ist ein elektronisch gesteuertes Ventilelement, das eine Ausspeisemenge der Kraftstoffpumpe (14) durch Einstellung einer Menge an in die Hochdruckpumpe eingesogenem Kraftstoff einstellt. Der Kraftstoff-Temperatursensor (20) erfasst eine Temperatur eines Kraftstoffs in der Kraftstoffpumpe (14) (eine Pumpeneinlass-Kraftstofftemperatur, die die Temperatur eines durch die Förderpumpe eingesogenen Kraftstoffs ist) .
Der von der Kraftstoffpumpe (14) ausgespeiste Kraftstoff wird zu der Common Rail (18) geführt. Die Common Rail (18) ist ein Akkumulator, der den Hochdruck-Kraftstoff akkumuliert, welcher aus der Kraftstoffpumpe (14) gepumpt wird, und den akkumulierten Kraftstoff durch eine Hochdruckleitung (22) zu Kraftstoffinjektionsventilen (24) speist, die an den Zylindern vorgesehen und elektronisch gesteuert sind. Ein Kraftstoff-Drucksensor (25) ist an der Common Rail (18) vorgesehen, um einen Druck (Rail-Druck) eines Kraftstoffs in einer Innenseite der Common Rail (18) zu erfassen.
Das Kraftstoffinjektionsventil (24) beinhaltet einen Körper (26) (ein Teil, das einen Düsenkörper und einen Halterkörper beinhaltet) und ein Druckkammer-Bildungselement (28). Eine Mehrzahl von Kraftstoffinjektins-Öffnungen (30) ist in dem Körper (26) geformt und ist in einer Brennkammer (32) des Motors exponiert.
Insbesondere weist der Körper (26) die Kraftstoffinjektions-Öffnungen (30), einen Nadelsitzbereich (34), eine Nadelaufnahmekammer (36), eine Kraftstoffpassage (38) und einen Kraftstoffeinlass (40) auf, die in dieser Reihenfolge von einer distalen Endseite zu einer Proximalseite des Kraftstoffinjektionsventils (24) gebildet sind. Der Nadelsitzbereich (34) ist in einer Ringform gestaltet. Die Nadelaufnahmekammer (36) ist in einer zylindrischen Form gestaltet. Die Kraftstoffpassage (38) erstreckt sich in Richtung einer Zentralachse (das heißt in einer Axialrichtung) des Kraftstoffinjektionsventils (24) und ist mit einer Nadelaufnahmekammer (36) verbunden. Der Kraftstoffeinlass (40) nimmt den Hochdruckkraftstoff aus der Common Rail auf und ist mit der Kraftstoffpassage (38) verbunden.
Die Nadelaufnahmekammer (36) nimmt die Düsennadel (42) auf, die in der Axialrichtung des Kraftstoffinjektionsventils (24) hin- und herbewegbar ist. Die Düsennadel (42) ist ein grundsätzlich zylindrisches Ventilelement (Nadelventil), des sich in einer Axialrichtung des Kraftstoffinjektionsventils (24) erstreckt. Die Düsennadel (42) beinhaltet einen distalen Endbereich (42a), einen Führungsbereich (vergrößerten Bereich) (42b) und einen Rückdruckbereich (42c), die in dieser Reihenfolge von einer distalen Endseite (einer Seite bei den Injektionsöffnungen (30)) zu einer Proximalseite der Düsennadel (42) angeordnet sind. Der distale Endbereich (42a) ist dazu angepasst, die Kraftstoffinjektions-Öffnungen (30) zu öffnen oder zu verschließen. Eine ringförmige Kraftstoffpassage, die sich in der Axialrichtung des Kraftstoffinjektionsventils (24) erstreckt, ist zwischen einer äußeren Umfangsoberfläche der Düsennadel (42) und einer Innenwand eines Bereichs des Körpers (26) gebildet, der die Nadelaufnahmekammer (36) bildet.
Wenn der distale Endbereich (42a) der Düsennadel (42) gegen den Nadelsitzbereich (34) gelagert ist, sind die Nadelaufnahmekammer (36) und die Brennkammer (32) voneinander getrennt. Wenn der distale Endbereich (42a) der Düsennadel (32) von dem Nadelsitzbereich (343) abgehoben ist, ist die Nadelaufnahmekammer (36) mit der Brennkammer (32) verbunden.
Der Führungsbereich (42b) ist als grundsätzlich zylindrischer Körper gebildet, der sich in der Axialrichtung des Kraftstoffinjektionsventils (24) erstreckt und einen größeren Außendurchmesser hat als der distale Endbereich (42a), der an den Führungsbereich (42b) angrenzt. Insbesondere ist der Führungsbereich (42b) an einer korrespondierenden Stelle der Düsennadel (42) angeordnet, die mit der ringförmigen Kraftstoffpassage korrespondiert, die oben diskutiert wurde. Der Führungsbereich (42b) kontaktiert in verschieblicher Weise die Innenwand des Bereichs des Körpers (26), der die Nadelaufnahmekammer (36) bildet, um eine bewegungsstabilisierende Funktion zur Stabilisierung der axialen Bewegung der Düsennadel (42) zu realisieren und dabei eine Lagerung des distalen Endbereichs (42a) an einer abweichenden Stelle zu begrenzen, die von dem Nadelsitzbereich (34) abweicht.
In der folgenden Erörterung des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden die Kraftstoffpassage (38) und die ringförmige Kraftstoffpassage, die oben diskutiert wurde, gemeinsam als eine Hochdruck-Kraftstoffpassage (39) bezeichnet. Der Kraftstoff, der durch den Kraftstoffeinlass (40) gespeist wird, wird durch die Hochdruckpassage (39) zu den Kraftstoffinjektions-Öffnungen (30) geführt.
Die Düsennadel (42) wird durch eine Nadelfeder (44) in Richtung der Kraftstoffinjektions-Öffnungen (30) axial angetrieben.
Der Rückdruckbereich (42c) ist an einer axialen Seite (Rückseite) der Düsennadel (42) vorgesehen, die entgegen gesetzt zu der Axialseite der Düsennadel (42) ist, welche dem Nadelsitzbereich (34) gegenüber liegt. Weiterhin ist der Rückdruckbereich (42c) einer Drucksteuerkammer (46) entgegengesetzt.
Die Drucksteuerkammer (46) wird durch den Rückdruckbereich (42c) (das proximale Ende, das heißt, das rückseitige Ende der Düsennadel (42)) und das Druckkammer-Bildungselement (28) definiert und ist durch eine Mündung (48) mit einer Steuerventil-Aufnahmekammer (50) verbunden.
Die Steuerventil-Aufnahmekammer (50) ist durch den Betrieb eines Steuerventils (Steuerventilelement) (52), das in der Steuerventil-Aufnahmekammer (50) aufgenommen ist, entweder mit der Hochdruck-Kraftstoffpassage (39) oder einer Niederdruck-Kraftstoffpassage (54) verbunden. Insbesondere bringt eine Ventilfeder (56) auf das Steuerventil (52) in einer Verschlussrichtung für das Schließen der Verbindung zwischen der Steuerventil-Aufnahmekammer (50) und der Niederdruck-Kraftstoffpassage (54) eine treibende Kraft auf.
Weiterhin ist das Steuerventil (52) durch einen elektrischen Aktuator (62) über einen Kolben (58) und einen Versatzverstärkungsbereich (Versatzverstärkungskammer) (60) versetzbar.
Der Versatzverstärkungsbereich (60) weist eine Funktion zur Verstärkung eines Versatzbetrags des Kolbens (58) bei einem vorbestimmten Fluid (das heißt, bei aus einem Kraftstoffinjektionsventil (24) einzuspritzenden Kraftstoff) auf.
Der elektrische Aktuator (62) ist ein Teil, das sich in der Axialrichtung des Kraftstoffinjektionsventils (24) erstreckt, das heißt, in dieser Richtung länglich geformt ist. Der elektrische Aktuator (62) ist im Körper (26) derart angeordnet, dass der elektrische Aktuator (62) und die Kraftstoffpassage (38) grundsätzlich parallel zueinander verlaufen und in einer Richtung senkrecht zu der Axialrichtung des Kraftstoffinjektionsventils (24) (das heißt, senkrecht zur Zentralachse des Kraftstoffinjektionsventils (24)) hintereinander angeordnet sind. Mit dieser Anordnung ist die Drucksteuerkammer (46) in der Axialrichtung des Kraftstoffinjektionsventils (24) auf der Seite der Kraftstoffinjektions-Öffnungen (30) des elektrischen Aktuators (62) angeordnet.
Hier in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beinhaltet der elektrische Aktuator (62) eine Mehrzahl von piezoelektronischen Elementen und eine Mehrzahl von Elektrodenplatten, die alternierend übereinander gestapelt sind, um einen piezoelektronischen Stack zu bilden. Das piezoelektrische Element ist eine kapazitive Last, die durch den piezoelektrischen Effekt expandiert oder kontrahiert werden kann, und das Laden und das Entladen des piezoelektrischen Elements ruft ein Expandieren und Kontrahieren des piezoelektrischen Elements hervor. Die piezoelektrischen Elemente und die Elektrodenplatten sind in der Axialrichtung alternierend gestapelt, um den piezoelektrischen Stack zu bilden, der sich in der Axialrichtung des Kraftstoffinjektionsventils (24) erstreckt, um den erforderlichen Versatz des Steuerventils (52) zu gewährleisten, der erforderlich ist, um die Kraftstoffeinspritzfunktion auszuführen.
Mit der obigen Konstruktion wird das Steuerventil (52) in den Zustand, bei dem die piezoelektrischen Elemente durch Stromlosschaltung des elektrischen Aktuators (62) kontrahiert sind, durch die treibende Kraft der Ventilfeder (56) versetzt, um die Verbindung zwischen der Steuerventil-Aufnahmekammer (50) und der Niederdruck-Kraftstoffpassage (54) aufzuheben und um die Verbindung zwischen der Steuerventil-Aufnahmekammer (50) und der Hochdruck-Kraftstoffpassage (39) zu schließen. Demzufolge wird der Hochdruck-Kraftstoff aus der Hochdruck-Kraftstoffpassage (39) durch die Mündung (48) zu der Drucksteuerkammer (46) gespeist, so dass der Druck, welcher von dem Hochdruck-Kraftstoff der Drucksteuerkammer (46) auf die Düsennadel (42) aufgebracht wird, und der Druck, der von dem Hochdruck-Kraftstoff der Nadelaufnahmekammer (36) auf die Düsennadel (42) aufgebracht wird, grundsätzlich zueinander gleich werden. Auf diese Weise wird die Düsennadel (42) durch die treibende Kraft der Nadelfeder (44) gegen den Nadelsitzbereich (34) (Ventilverschlusszustand des Kraftstoffinjektionsventils (24)) gelagert, wobei die Nadelfeder (44) die Düsennadel (42) zur Seite der Kraftstoffinjektions-Öffnungen (30) des Kraftstoffinjektionsventils (24) drückt. Dabei wird die Kraftstoffeinspritzung aus den Kraftstoffinjektions-Öffnungen (30) gestoppt.
Im Gegensatz dazu wird das Steuerventil (52) in dem Zustand, bei dem die piezoelektrischen Elemente durch die Energiebeaufschlagung des elektrischen Aktuators (62) expandiert werden, gegen die treibende Kraft der Ventilfeder (56) versetzt, um die Verbindung zwischen der Steuerventilaufnahmekammer (50) und der Hochdruck-Kraftstoffpassage (39) aufzuheben und die Verbindung zwischen der Steuerventilaufnahmekammer (50) unter der Niederdruck-Kraftstoffpassage (54) zu schließen. Demzufolge wird der Hochdruckkraftstoff der Drucksteuerkammer (46) durch die Mündung (48) und die Steuerventilaufnahmekammer (50) zu der Niederdruck-Kraftstoffpassage (54) hin ausgegeben. Dann wird der Druck, der von dem Kraftstoff der Drucksteuerkammer (46) auf die Düsennadel (42) aufgebracht wird, niedriger als der Druck, der von dem Hochdruckkraftstoff der Nadelaufnahmekammer (36) auf die Düsennadel (42) aufgebracht wird. Wenn die Kraft, die durch die Druckdifferenz zwischen dem durch den Kraftstoff der Drucksteuerkammer (46) auf die Düsennadel (42) aufgebrachten Druck und dem durch den Hochdruckkraftstoff der Nadelaufnahmekammer (36) auf die Düsennadel (42) aufgebrachten Druck erzeugt ist, größer wird als die Kraft, die auf die Düsennadel (42) in Richtung der Seite mit den Kraftstoffinjektionsöffnungen (30) des Kraftstoffinjektionsventils (24) aufgebracht wird, wird die Düsennadel (42) von dem Nadelsitzbereich (34) in dem Ventilöffnungszustand des Kraftstoffinjektionsventils (24) abgehoben. Dabei wird der Hochdruckkraftstoff aus den Kraftstoffinjektionsöffnungen (30) eingespritzt.
Das Kraftstoffinjektionsventil (24), das die oben beschriebene Struktur aufweist, wird gemeinhin bezeichnet als Kraftstoffinjektionsventil des center-feed Typs. Das Kraftstoffinjektionsventil des center-feed Typs kann eine Menge eines statischen Verlustaustritts an Kraftstoff deutlich reduzieren (oder beseitigen). Der statische Verlustaustritt bezieht sich auf den Kraftstoff, der stets zu der Niederdruck-Kraftstoffpassage (54) hin durch beispielsweise eine Spaltöffnung in dem Kraftstoffinjektionsventil (24) in einem Zustand ausgegeben wird, bei dem das Kraftstoffinjektionsventil (24) in dem Ventilverschlusszustand gehalten wird.
Eine elektronische Steuereinheit (ECU) (64), die auch als elektronische Steuervorrichtung bezeichnet wird, ist eine (als eine Kraftstoffinjektions-Steuerungsvorrichtung dienende) Steuervorrichtung, welche verschiedene Aktuatoren steuert, die für unterschiedliche Steuervorgänge des Akkumulatortyp-Kraftstoffinjektionssystems benötigt werden und die einen Mikrocomputer und einen Speicher (nichtflüchtigen Speicher) (64a) beinhaltet. Die ECU (64) empfängt Signale von einem Gaspedalsensor (66), einem Kühlmittel-Temperatursensor (68), einem Öl-Temperatursensor (70), einem Ansaugluft-Temperatursensor (72) und einem Ansaugluft-Drucksensor (74). Der Gaspedalsensor (auch Beschleuniger-Sensor genannt) (72) erfasst ein Ausmaß einer Betätigung eines Beschleunigers (beispielsweise ein Ausmaß der Niederdrückung eines Gaspedals, das durch einen Fahrer des Fahrzeugs bedient wird). Der Kühlmittel-Temperatursensor (68) erfasst die Temperatur (Kühlmittel-Temperatur) des Kühlmittels, das den Motor kühlt. Der Öl-Temperatursensor (70) erfasst die Temperatur (ÖlTemperatur) des Motoröls. Der Ansaugluft-Temperatursensor (72) erfasst die Temperatur der Luft, die der Brennkammer (32) zugeführt wird. Der Ansaugluft-Drucksensor (74) erfasst den Druck der Ansaugluft, die zu der Brennkammer (32) gespeist wird. Weiterhin empfängt die ECU (64) Signale von einem Außenluft-Temperatursensor (76), einem Geschwindigkeitssensor (78), einem Kurbelwinkelsensor (80), dem Kraftstoff-Temperatursensor (20) und einem Kraftstoff-Drucksensor (25). Der Außenlufttemperatursensor (76) erfasst die Temperatur der Außenluft. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (78) erfasst die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Der Kurbelwinkelsensor (80) erfasst den Rotationswinkel der Kurbelwelle (12). Die ECU (64) steuert eine Verbrennung des Motors, wie beispielsweise die Energiebeaufschlagung des Ansaugluft-Dosierventils der Kraftstoffpumpe (14), um den Rail-Druck basierend auf dem Eingabesignal auf einen Soll-Rail-Druck zu steuern/regeln.
Insbesondere führt die ECU (64) den Kraftstoffinjektionssteuerbetrieb aus, der die Energiebeaufschlagung des elektrischen Aktuators (62) steuert, um mehrere Kraftstoffspeisungen (mehrere Kraftstoffinjektionen, d. h. eine Mehrzahl von Kraftstoffinjektionen) aus dem Kraftstoffinjektionsventil (24) pro Verbrennungszyklus bei dem korrespondierenden Zylinder auszuführen, d. h. während einer Periode von einem Verbrennungszyklus (720° Kurbelwinkel (CA)). Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beinhaltet die Mehrzahl von Kraftstoffinjektionen pro Verbrennungszyklus eine Pilot-Kraftstoffinjektion und eine Haupt-Kraftstoffinjektion. Die Pilot-Kraftstoffinjektion ist die Einspritzung einer sehr kleinen Kraftstoffmenge (Kleinstmengen-Kraftstoffinjektion) zum Zwecke der Förderung der Vermischung von Kraftstoff und Luft unmittelbar vor Zündung eines solchen Gemischs von Kraftstoff und Luft und der Begrenzung einer Bildung von Stickoxid (NOx) durch Verkürzung einer Verzögerung im Zündungs-Timing nach der Haupt-Kraftstoffinjektion, wobei die Verbrennungsgeräusche und Vibrationen reduziert werden. Im Gegensatz dazu bewirkt die Haupt-Kraftstoffinjektion die Erzeugung des Drehmoments des Motors und liefert eine größte Kraftstoffinjektionsmenge innerhalb der Mehrzahl von Kraftstoffinjektionen pro Verbrennungs zyklus.
Insbesondere wird die Kraftstoffinjektionsmenge (eine Bedarfs-Injektionsmenge des Kraftstoffinjektionsventils) des Kraftstoffinjektionsventils (24), die zur Erreichung eines Soll-Motordrehmoments (erforderliches Drehmoment) für den einen Verbrennungszyklus erforderlich ist, in einer (als ein Kraftstoffmengen-Berechnungsmittel dienenden) Kraftstoffmengen-Berechnungseinrichtung (64b) der ECU (64) basierend auf dem Grad der Betätigung des Gaspedals, welcher auf dem Ausgabewert des Gaspedalsensors (66) basiert, und der Motordrehzahl berechnet, welche auf dem Ausgabewert des Kurbelwinkelsensors (80) basiert. Als nächstes wird in einer (als ein Zuweisungsmittel dienenden) Zuweisungseinrichtung (64c) der ECU (64) die Bedarfs-Injektionsmenge (erforderliche Injektionsmenge) in eine Injektionsmenge der Pilot-Injektion und eine Injektionsmenge der Haupt-Injektion aufgeteilt und jede von diesen Injektionsmengen (jede abgeteilte Injektionsmenge) wird als eine Stellgröße (eine Stellgrößen-Injektionsmenge) der Injektionsmenge des Kraftstoffinjektionsventils (24) gesetzt. Weiterhin wird ein Zeitintervall zwischen einem End-Timing (einem End-Zeitpunkt) der Pilot-Injektion und einem Start-Timing (einem Start-Zeitpunkt) der nächsten Haupt-Injektion basierend auf den Bedarfsinjektionsmengen der Motordrehzahl und der Kühlmitteltemperatur berechnet (wobei die Kühlmitteltemperatur basierend auf dem Ausgabewert des Kühlmittel-Temperatursensor (68) erhalten wird). Dann werden Stellgrößen-Injektionsperioden (Treibersignale) des Kraftstoffinjektionsventils (24), die für die Ausführung der mehrfachen Kraftstoffinjektionen pro Verbrennungszyklus vorgesehen sind, basierend auf den Stellgrößen-Injektionsmengen, dem Intervall und dem Rail-Druck berechnet (wobei der Rail-Druck auf dem Ausgabewert des Kraftstoff-Drucksensors (25) basiert. Basierend auf den Treibersignalen wird dann der elektrische Aktuator (62) durch eine (als Steuermittel dienende) Steuereinrichtung (64e) der ECU (64) mit Energie beaufschlagt, um das Kraftstoffinjektionsventil (24) zu öffnen und dabei jede der entsprechenden Kraftstoffmengen, die den BedarfsInjektionsmengen entsprechen aus den Kraftstoffinjektionsöffnungen (30) einzuspritzen, um die mehreren Kraftstoffinjektionen pro Verbrennungszyklus auszuführen.
Üblicherweise wird jedes Treibersignal unter Nutzung eines Kennfelds berechnet, welches die Beziehung zwischen dem Rail-Druck und der Kraftstoffinjektionsmenge bei dem Kraftstoffinjektionsventil (24) aufzeigt. Dieses Kennfeld wird üblicherweise durch eine entsprechende Anpassungsarbeit (ein Experiment) unter einer Referenztemperaturbedingung (beispielsweise der Kühlmitteltemperatur von 80° Celsius) erstellt und in dem Speicher (64a) der ECU (64) abgelegt.
Wenn sich die Temperatur des Kraftstoffs ändert, der durch die Hochdruck-Kraftstoffpassage (39) fließt, , ändert sich die Viskosität des Kraftstoffs und verursacht dabei möglicherweise eine Abweichung der Kraftstoffinjektionsmenge des Kraftstoffinjektionsventils (24) von einer zuvor vorausberechneten Menge (einer Menge, die zuvor im Zeitpunkt der Anpassungsarbeit vorausberechnet wurde). Dies ist veranlasst durch eine Abweichung der Temperatur des Kraftstoffs, der durch die Hochdruck-Kraftstoffpassage (39) fließt, von der Temperatur, die der Referenztemperaturbedingung entspricht, die zum Zeitpunkt der Anpassungsarbeit benutzt wurde. Wenn eine solche Temperaturveränderung auftritt, kann sich die Kraftstoffinjektionscharakteristik derart ändern, dass die Kraftstoffinjektionsmenge (Q) im Niedertemperaturbereich infolge der Erhöhung in der Kraftstofftemperatur ansteigt und dann im Hochtemperaturbereich verringert wird, wie in 2 dargestellt. Mit Bezugnahme auf die 3 bis 6B wird nun ein Mechanismus der Veränderung der Kraftstoffinjektionsmenge (Q) beschrieben, der durch die Veränderung der Kraftstofftemperatur des Hochdruckkraftstoffs verursacht ist, welcher durch die Hochdruck-Kraftstoffpassage (39) fließt.
3 ist eine vergrößerte Teilansicht des Kraftstoffinjektionsventils (24). In 3 werden der Spalt zwischen dem Rückdruckbereich (42c), der Düsennadel (42) und dem Druckkammerbildungselement (28) sowie der Spalt zwischen der Innenwand des Körpers (26), welcher die Nadelaufnahmekammer (36) bildet, und der äußeren Umfangsoberfläche des Führungsbereichs (42b) in einem vergrößertem Maßstab gezeigt. Weiterhin werden der Einfachheit halber die Nadelfeder (44) und die Ventilfeder (56) nicht dargestellt.
Als erstes wird ein Mechanismus der Reduzierung der Kraftstoffinjektionsmenge (Q) infolge des Anstiegs in der Kraftstofftemperatur in einem Fall beschrieben, bei dem die Kraftstofftemperatur in dem Hochtemperaturbereich ist. Hier betrifft der Hochtemperaturbereich einen Bereich, in welchem der Grad des Anstiegs in der Viskosität des Kraftstoffs, der durch den Abfall in der Kraftstofftemperatur hervorgerufen ist, moderat ist (flache Steigung) (vgl. 4).
Wenn die Temperatur des Kraftstoffs, der durch die Hochdruck-Kraftstoffpassage (39) fließt, ansteigt, nimmt die Viskosität (µ) des Kraftstoffs ab. Dabei wird die Flussmenge des Hochdruckkraftstoffs vergrößert, der aus der Hochdruck-Kraftstoffpassage (39) durch den ringförmigen Spalt (Flusspassage A) zwischen dem Rückdruckbereich (42c) und dem Druckkammer-Bildungselement (28) in die Drucksteuerkammer (46) fließt. Wenn die Flussmenge des Kraftstoffs ansteigt, wird eine Druckdifferenz zwischen dem Kraftstoffdruck vor der Flusspassage (A) und dem Kraftstoffdruck nach der Flusspassage (A) klein. Hier werden die Viskosität (µ) des Kraftstoffs, die Flussmenge des Kraftstoffs und der Differenzdruck durch die folgende Gleichung (c1) in Bezug auf den Fluss in dem ringförmigen Spalt bestimmt.
Gleichung c1: $Q = \frac{(π * d * h^{3})}{(12 * μ * L)} * (P 1 - P 2)$
mit:

Q :=: Flussmenge eines Fluids, das durch den ringförmigen Spalt fließt.
Π :=: Kreiszahl / Ludophsche Zahl.
d :=: Innendurchmesser des ringförmigen Spalts.
h :=: Spaltweite (eine Größe des Spalts).
µ :=: Viskosität (absolute Viskosität) des Fluids.
L :=: Länge des ringförmigen Spalts.
P1 - P2 :=: Druckdifferenz zwischen dem Druck vor dem ringförmigen Spalt und dem Druck nach dem ringförmigen Spalt.

5A und 5B sind schematische Darstellungen, die den ringförmigen Spalt zeigen. Insbesondere ist 5A eine Draufsicht, die ein Modell des ringförmigen Spalts zeigt. 5B ist eine Querschnittansicht gemäß Schnittlinie VB-VB in 5A.
Mit erneutem Verweis auf 3 tritt in einem Fall, bei dem das Kraftstoffinjektionsventil bei Erhöhung der Flussmenge des Kraftstoffs, der in die Drucksteuerkammer (46) fließt, geöffnet oder geschlossen wird, das folgende Phänomen auf.
Wenn der Betriebszustand des Kraftstoffinjektionsventils von dem Ventilverschlusszustand zu dem Ventilöffnungszustand geändert wird, d. h. wenn die Drucksteuerkammer (46) mit der Niederdruck-Kraftstoffpassage (54) verbunden wird, wird die Menge des Kraftstoffs, der durch die Flusspassage (A) in die Drucksteuerkammer (46) fließt, erhöht. Dabei wird die Abnahmegeschwindigkeit des Drucks der Drucksteuerkammer (46) reduziert und die Bewegungsgeschwindigkeit der Düsennadel (42) von dem Nadelsitzbereich in der Abhubrichtung der Düsennadel (42) wird reduziert. Dabei wird das Öffnungs-Timing des Kraftstoffinjektionsventils (24) verzögert und die Kraftstoffinjektionsmenge (Q) aus dem Kraftstoffinjektionsventil (24) wird verringert.
Wenn im Gegensatz dazu der Betriebszustand des Kraftstoffinjektionsventils von dem Ventilöffnungszustand zu dem Ventilverschlusszustand geändert wird, d. h. wenn die Drucksteuerkammer (46) mit der Hochdruck-Kraftstoffpassage (39) verbunden wird, erhöht sich die Menge des Kraftstoffs, der aus der Hochdruck-Kraftstoffpassage durch die Flusspassage (die Flusspassage B), welche sich durch die Steuerventilaufnahmekammer (50) und die Mündung (48) erstreckt, in die Drucksteuerkammer (46) fließt. Demzufolge wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Düsennadel (42) in der Ventilsitzrichtung der Düsennadel (42) entgegen dem Nadelsitzbereich (34) erhöht, wenn die Zunahmegeschwindigkeit des Drucks der Drucksteuerkammer (46) höher wird. Dabei wird das Ventilverschluss-Timing des Kraftstoffinjektionsventils (24) beschleunigt, d. h. zum einem früheren Zeitpunkt verschoben, und dabei wird die Kraftstoffinjektionsmenge (Q) aus dem Kraftstoffinjektionsventil (24) verringert.
Wenn die Kraftstofftemperatur durch den oben beschriebenen Mechanismus erhöht wird, wird die Kraftstoffinjektionsmenge (Q) in dem Hochtemperaturbereich bei dem Kraftstoffinjektionsventil (24) für dasselbe Treibersignal reduziert.
Wenn die Kraftstofftemperatur ansteigt, wird die Kraftstoffinjektionsmenge (Q) infolge einer Veränderung in der Flussgeschwindigkeit des Kraftstoffs erhöht, der durch den ringförmigen Spalt (die Flusspassage C) zwischen dem distalen Endbereich (42a) und dem Nadelsitzbereich (34) unmittelbar nach dem Beginn des Abhebens der Düsennadel (42) von dem Nadelsitzbereich (34) durch die Ventilöffnungsoperation des Kraftstoffinjektionsventils (24) fließt.
Das bedeutet, wenn die Flussmenge des Kraftstoffs der durch die Flusspassage (C) fließt, erhöht wird, erhöht sich der Druck, welcher gegen das untere Ende der Düsennadel (42) ausgewirkt wird, infolge des Abfalls in der Druckdifferenz zwischen dem Druck des Kraftstoffs vor der Flusspassage (C) und dem Druck des Kraftstoffs nach der Flusspassage (C). Folglich wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Düsennadel (42) in der Abhubrichtung derselben weg von dem Nadelsitzbereich (34) erhöht und dabei wird die Kraftstoffinjektionsmenge (Q) erhöht. Jedenfalls ist ein Grad der Verschiebung der Kraftstoffinjektionsmenge (Q) in Richtung der ansteigenden Seite der durch den Einfluss der Flusspassage (C) hervorgerufen ist, geringer als ein Grad der Verschiebung der Kraftstoffinjektionsmenge (Q) in Richtung der abfallenden Seite, der durch einen Einfluss der Flusspassagen (A) und (B) hervorgerufen ist. Demzufolge wird die Kraftstoffinjektionsmenge (Q) in dem Hochdrucktemperaturbereich verringert, wenn die Kraftstofftemperatur ansteigt.
Als nächstes wird ein Mechanismus der Verringerung der Kraftstoffinjektionsmenge (Q) infolge des Absinkens der Kraftstofftemperatur in dem Fall beschrieben, bei dem die Kraftstofftemperatur im Niederdruckbereich verschoben wird. Hier betrifft der Niederdruckbereich einen Bereich, in welchem ein Grad des Anstiegs in der Viskosität des Kraftstoffs, der durch die Verringerung in der Kraftstofftemperatur hervorgerufen wird, steil ist (vgl. 4).
Wenn die Temperatur des Kraftstoffs, der durch die Hochdruck-Kraftstoffpassage (39) fließt, übermäßig gering wird, verringert sich die Kraftstoffinjektionsmenge (Q) infolge des Einflusses des ringförmigen Spalts (der Flusspassage D) zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des Führungsbereichs (42b) und der Innenwand des Körpers (26), welcher die Nadelaufnahmekammer (36) bildet, infolge eines starken Anstiegs in der Viskosität (µ) des Kraftstoffs.
In dem Zustand, bei dem der Betriebszustand des Kraftstoffinjektionsventils von dem Ventilöffnungszustand zu dem Ventilverschlusszustand geändert wird, verringert sich die Flussmenge des Kraftstoffs, der aus der Hochdruck-Kraftstoffpassage (39) durch die Flusspassagen (A,B) in die Drucksteuerkammer (46) fließt und dabei wird die Anstiegsgeschwindigkeit des Drucks der Drucksteuerkammer (46) verringert.
Wenn die Viskosität des Kraftstoffs übermäßig hoch wird, wird der Grad der Abnahme der Flussmenge des Kraftstoffs, der durch die Flusspassage (D) fließt, hingegen groß, so dass der Grad der Abnahme in dem Kraftstoffdruck bei dem distalen Endbereich (42a) in ausreichender Weise höher wird als der Grad der Abnahme in dem Druck der Drucksteuerkammer (46). Insbesondere wird angestrebt, die Länge des Führungsbereichs (42b) (die axiale Länge des Führungsbereichs (42b)) in der Axialrichtung des Kraftstoffinjektionsventils (24) zu vergrößern, um die Betriebsstabilität der Düsennadel (42) sicherzustellen. Demzufolge wird die Druckdifferenz zwischen dem Druck des Kraftstoffs vor der Flusspassage (D) und dem Druck des Kraftstoffs nach der Flusspassage (D) groß und dabei neigt der Grad der Abnahme in dem Kraftstoffdruck am distalen Endbereich (42) dazu, groß zu werden.
Wenn der Grad der Abnahme des Drucks bei dem distalen Endbereich (42a) größer wird als der Grad der Abnahme des Drucks der Drucksteuerkammer (46), wird eine Druckdifferenz zwischen dem Druck an dem oberen Ende der Düsennadel (42) und dem Druck an dem unteren Ende der Düsennadel (42) groß. Dabei wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Düsennadel (42) in der Sitzrichtung derselben zum Nadelsitzbereich (34) hin erhöht. Dabei wird das Ventilverschluss-Timing des Kraftstoffinjektionsventils (24) beschleunigt, d. h. zu einem früheren Zeitpunkt verschoben und dabei wird die Kraftstoffinjektionsmenge (Q) des Kraftstoffinjektionsventils (24) verringert.
Wenn die Kraftstofftemperatur durch den oben beschriebenen Mechanismus verringert wird, wird die Kraftstoffinjektionsmenge (Q) im Niedertemperaturbereich bei dem Kraftstoffinjektionsventil (24) für dasselbe Treibersignal verringert.
Es ist denkbar, die Länge (L) in 5B des Führungsbereichs (42) (die axiale Länge des Führungsbereichs (42b) in der Axialrichtung des Kraftstoffinjektionsventils (24)) zu verkürzen, um den Einfluss der Abweichung in der Injektionscharakteristik zu schwächen, der durch den Einfluss der Flusspassage (B) in dem Niedertemperaturbereich hervorgerufen wird. Jedoch ist die Anwendung eines solchen Ansatzes schwierig. Dies ist der Tatsache geschuldet, dass es schwierig ist, alternative Mittel vorzusehen, die die Betriebsstabilität der Düsennadel (42) für das Kraftstoffinjektionsventil (24) der vorliegenden Ausführungsform gewährleisten. Es ist hier schwierig, die Betriebsstabilität durch Erhöhung der Axiallänge des Rückdruckbereichs (42c) in der Axialrichtung des Kraftstoffinjektionsventils (24) zu gewährleisten. Dies folgt beispielsweise daher, dass die erforderliche Koaxialität, die für den Betrieb der Düsennadel (42) erforderlich ist, infolge der Formung des Körpers (26) und des Druckkammerbildungselements (28) als jeweils separate Teile nicht gewährleistet werden kann.
6A und 6B zeigen ein Beispiel der Veränderung der Kraftstoffinjektionsmenge (Injektionsrate) pro Zeiteinheit bei dem Kraftstoffinjektionsventil (24), die durch eine Veränderung in der Temperatur des Kraftstoffs hervorgerufen ist, welcher durch die Hochdruck-Kraftstoffpassage (39) fließt. 6A zeigt insbesondere die Veränderung des Treibersignals, das zu dem elektrischen Aktuator (62) gespeist wird und 6B zeigt die Veränderung in der Kraftstoffinjektionsrate bei dem Kraftstoffinjektionsventil (24).
In dem in 6A und 6B gezeigten Beispiel wird eine Veränderung in der Kraftstoffinjektionsrate von einer Wellenform, die durch eine durchgezogene Linie dargestellt ist, zu einer Wellenform, die in 6 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, verschoben, wenn die Temperatur des Kraftstoffs im Hochdruckbereich abnimmt. Dies folgt aus der Beschleunigung des Ventilöffnungs-Timings des Kraftstoffinjektionsventils (24) und der Verzögerung des Ventilschluss-Timings des Kraftstoffinjektionsventils (24) .
Wenn die Kraftstofftemperatur weiter verringert wird, um von dem Hochtemperaturbereich in den Niedertemperaturbereich zu wechseln, wird die Injektionsrate von der Wellenform, die durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, zu der Wellenform verschoben, die durch eine Strichpunktlinie in 6B dargestellt ist. Dies ist der Tatsache geschuldet, dass das Ventilöffnungs-Timing des Kraftstoffinjektionsventils (24) weiter beschleunigt wird und das Ventilverschluss-Timing des Kraftstoffinjektionsventils (24) von der verzögerten Seite zur beschleunigten Seite wechselt.
Um die durch die Veränderung in der Kraftstofftemperatur hervorgerufene Abweichung in der Injektionscharakteristik zu kompensieren, wird eine Korrekturoperation der Stellgrößen-Injektionsmenge in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel basierend auf einem Schätzwert (auch bezeichnet als ein geschätzter Wert) der Temperatur des Kraftstoffs ausgeführt, welcher durch die Hochdruck-Kraftstoffpassage (39) fließt.
7 zeigt die Korrekturoperation der Stellgrößen-Injektionsmenge bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Diese Verarbeitung wird beispielsweise bei einem vorbestimmten Zyklus durch eine Korrektureinrichtung (64d) der ECU (64) ausgeführt.
Als erstes wird bei Schritt S10 die Temperatur (INJ-Einlass-Kraftstofftemperatur T_in) des Kraftstoffs geschätzt, der in den Kraftstoffeinlass (40) eintritt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die INJ-Einlass-Kraftstofftemperatur T_in basierend auf der Pumpeneinlass-Kraftstofftemperatur T_pmp, die basierend auf dem Ausgabewert des Kraftstoff-Temperatursensors (20) berechnet wird und dem Grad der Änderung in der Kraftstofftemperatur geschätzt, der durch den Wärmeaustausch zwischen dem Kraftstoff und dem Außenbereich (der Umgebung) (bei dem Kraftstoffflussweg von dem Einlass der Kraftstoffpumpe (14) zu dem Kraftstoffeinlass (40)) hervorgerufen wird. Der Grad der Änderung in der Kraftstofftemperatur ist insbesondere derart definiert, dass die temperaturerhöhende Seite einen positiven Wert hat und die INJ Einlass-Kraftstofftemperatur T_in als eine Summe der Pumpeneinlass-Kraftstofftemperatur T_pmp und der Kraftstofftemperatur-Änderungshöhe berechnet wird, die oben beschrieben wurde.
Hier wird die Höhe der Veränderung in der Kraftstofftemperatur basierend aus den folgenden Parametern [A] bis [D] berechnet.
Energie Ein
Die Energie Ein ist eine den Kraftstoff durch die Kompression des Kraftstoffs mittels der Plunger in der Kraftstoffpumpe (14) zugefügte Energie. Wenn die Energie Ein ansteigt, wird die Höhe des Anstiegs in der Kraftstofftemperatur erhöht. Die Energie Ein kann als eine Energie definiert werden, die in einem Fall erlangt wird, bei dem die Kompression des Kraftstoffs durch die Plunger als adiabate Kompression angenommen wird. Weiterhin kann die Energie Ein beispielsweise basierend auf der Drehgeschwindigkeit des Motors und dem Rail-Druck erhalten werden.
Kühlmitteltemperatur T_Hw
Wenn die Kühlmitteltemperatur T_Hw ansteigt, neigt die Wärme, die aus dem Motorkörper zu der Kraftstoffleitung und der Common Rail (18) geleitet wird, zu einem Anstieg und dabei neigt die Kraftstofftemperaur-Änderungshöhe zu einem Anstieg.
Außenlufttemperatur T_air
Wenn die Außenlufttemperatur T_air ansteigt, wird Kraftstofftemperatur-Änderungshöhe erhöht, da die Wärme, die aus der Umgebung um den Kraftstoffflussweg herum beispielsweise durch die Leitung zu dem Kraftstoff im Kraftstofffluss übertragen wird, während der Zeit des Fließens durch den Kraftstoffflussweg von der Kraftstoffpumpe (14) zu dem Kraftstoffeinlass (40) zu einem Anstieg neigt. Die Außenlufttemperatur kann beispielsweise basierend auf dem Ausgabewert des Außenluft-Temperatursensors (76) berechnet werden.
Fahrzeugfahrgeschwindigkeit SPD
Wenn die Fahrzeugfahrgeschwindigkeit SPD ansteigt, neigt die auf die Leitung, die den Kraftstoff leitet, aufgebrachte Luftmenge bei dem fahrenden Fahrzeug dazu anzusteigen, wobei dies in einer Erhöhung der Änderungsgeschwindigkeit der Kraftstofftemperatur-Änderungshöhe resultiert. Die Fahrzeugfahrgeschwindigkeit SPD kann beispielsweise basierend auf dem Ausgabewert des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors (78) berechnet werden.
Als nächstes wird bei den Schritten S12 bis S16 die Temperatur (die INJ interne Kraftstofftemperatur Tij) des Kraftstoffs geschätzt, der durch die Hochdruck-Kraftstoffpassage (39) fließt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass die INJ interne Kraftstofftemperatur Tij die Kraftstofftemperatur bei der Verbindungsstelle (eine Position α von 3, die hier im Weiteren bezeichnet wird als eine Schätzposition α) zwischen der Kraftstoffpassage (38) und der Nadelaufnahmekammer (36) bei der Hochdruck-Kraftstoffpassage (39) ist. Der Hochdruckkraftstoff, der durch diese Position hindurch tritt, tritt durch die Flusspassagen A bis D von 3 hindurch, so dass die Temperatur des Kraftstoffs bei der Schätzposition α und die Kraftstoffinjektionscharakteristik des Kraftstoffinjektionsventils (24) in angemessener Weise korrigiert werden können.
Die in INJ interne Kraftstofftemperatur Tij wird geschätzt als die Summe der INJ-Einlass-Kraftstofftemperatur T_in, der Höhe der Veränderung in der Temperatur des Kraftstoffs (hier im Weiteren bezeichnet als die innere Kraftstofftemperatur-Änderungshöhe ΔT), welche durch den Wärmeaustausch zwischen dem Hochdruckkraftstoff und dem Kraftstoffinjektionsventil (24) über den Kraftstoffflussweg von dem Kraftstoffeinlass (40) zu der Schätzposition α hervorgerufen wird. Hier ist die interne Kraftstofftemperatur-Änderungshöhe ΔT ein Wert, der derart definiert ist, dass die Temperaturanstiegsseite einen positiven Wert hat.
Bei Schritt S12 wird insbesondere ein Verweilzeitdauer-Korrespondenzwert (hier im Weiteren bezeichnet als eine Verweilzeitdauer t_long) berechnet, welche zu einer Verweilzeitdauer des Kraftstoffs im Kraftstoffinjektionsventil (24) seit einem Zeitpunkt des Eintretens in das Kraftstoffinjektionsventil (24) durch den Kraftstoffeinlass (40) korrespondiert. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Verweilzeitdauer t_long definiert als eine Zeitdauer, die für den Kraftstoff als erforderlich vorausgesetzt wird, um aus dem Kraftstoffeinlass (40) zu der Schätzposition α zu fließen. Die Verweilzeitdauer t_long wird basierend auf einem Volumen V der Hochdruck-Kraftstoffpassage (39) von dem Kraftstoffeinlass (40) bis zur Schätzposition α, der Bedarfs-Injektionsmenge Q_total, einer Menge Q_leak eines dynamischen Verlusts und einer Zeitdauer berechnet, die zu einem Verbrennungszyklus (720°Kurbelwinkel (CA)) korrespondiert, welcher basierend auf der Motordrehgeschwindigkeit berechnet wird. Die Verweilzeitdauer t_long wird insbesondere weiterhin berechnet durch Multiplikation eines Werts, der durch Division des Volumens V durch eine Summe der Bedarfs-Injektionsmenge Q_total und der Menge Q_leak des dynamischen Verlusts erhalten wird, mit der Zeitdauer, die mit einem Verbrennungszyklus (720°Kurbelwinkeldauer (CA)) korrespondiert.
Der dynamische Verlust betrifft den Kraftstoff, der aus der Drucksteuerkammer (46) beispielsweise durch die Mündung (48) und die Steuerventilaufnahmekammer (50) zu der Niederdruck-Kraftstoffpassage (54) infolge der Bewegungen der Düsennadel (42) und des Steuerventils (52) zum Zeitpunkt der Kraftstoffinjektion ausgegeben wird.
Danach wird bei Schritt S14 die Temperatur (eine INJ Innenwandtemperatur T_body, die die Temperatur an der Innenwand der Hochdruck-Kraftstoffpassage (39) ist) des Kraftstoffinjektionsventils (24) berechnet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die INJ Innenwandtemperatur T_body, basierend auf externen Parametern und internen Parametern berechnet. Die externen Parameter sind Parameter, die bei der INJ Innenwandtemperatur T_body für die Bewertung des Einflusses des Wärmeaustauschs zwischen dem Kraftstoffinjektionsventil (24) und dem Außenbereich (der Umgebung) benutzt werden. Die internen Parameter sind Parameter, die für die Bewertung des Einflusses der Wärmeerzeugung in dem Kraftstoffinjektionsventil bei der INJ Innenwandtemperatur T_body benutzt werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beinhalten die externen Parameter insbesondere die folgenden Parameter [E] bis [H] und die internen Parameter beinhalten die folgenden Parameter [I].
Kühlmitteltemperatur T_Hw
Da das Kraftstoffinjektionsventil (24) den Motorkörper berührt, ist die Kühlmitteltemperatur T_Hw ein Referenzparameter, der genutzt wird, um die INJ Innenwandtemperatur T_body zu berechnen. Insbesondere neigt die INJ Innenwandtemperatur T_body zu einem Anstieg, wenn die Kühlmitteltemperatur T_Hw ansteigt.
Verbrennungswärme
Wenn die Verbrennungswärme ansteigt, wird die Wärme erhöht, die in das Kraftstoffinjektionsventil (24) geleitet wird, welches in die Brennkammer (32) hineinragt, und dabei neigt die INJ Innenwandtemperatur T_body zu einem Anstieg. Die Verbrennungswärme kann beispielsweise basierend auf der Bedarfs-Injektionsmenge bewertet werden.
Ansauglufttemperatur T_s
Wenn die Ansaulufttemperatur T_s abfällt, steigt ein Grad der Kühlung des Kraftstoffinjektionsventils (24), das in die Brennkammer (32) hineinragt, und dabei neigt die INJ Innenwandtemperatur T_body zu einem Absinken. Die Ansauglufttemperatur T_s kann beispielsweise basierend auf dem Ausgabewert des Ansaugluft-Temperatursensors (72) berechnet werden.
Ansaugluftdruck P_s
Wenn sich der Ansaugluftdruck P_s ändert, kann sich möglicherweise in Abhängigkeit von dem Verbrennungszustand in der Brennkammer (32) die Verbrennungswärme ändern. Demzufolge kann der Ansaugluftdruck P_s als ein externer Parameter genutzt werden. Der Ansaugluftdruck P_s kann beispielsweise basierend auf dem Ausgabewert des Ansaugluft-Drucksensors (74) berechnet werden.
Menge Q_leak des dynamischen Verlusts und Rail-Druck P_r
In dem Fall, bei dem das Kraftstoffinjektionsventil (24) in den Ventilöffnungszustand versetzt wird, wird der Hochdruckkraftstoff von der Drucksteuerkammer (46) zu der Niederdruck-Kraftstoffpassage (54) ausgegeben. Ein Choke-Bereich (Drosselbereich), der im Vergleich zu seinen angrenzenden Bereichen einen Passagenbereich mit verringertem Querschnitt aufweist, besteht in dem Kraftstoffflussweg von der Drucksteuerkammer (46) zu der Niederdruck-Kraftstoffpassage (54). Demzufolge wird der Kraftstoff von Druck entspannt, wenn der Hochdruckkraftstoff durch den Choke-Bereich hindurchtritt und die Flussgeschwindigkeit des Kraftstoffs wird maßgeblich erhöht. Der Kraftstoff, der die erhöhte Flussgeschwindigkeit aufweist, verwirbelt hier das darum befindliche Gas, sodass Wärme erzeugt wird. Diese Wärme wird erhöht, wenn die Menge Q_leak des dynamischen Verlusts ansteigt oder wenn der Rail-Druck P_r erhöht wird. Daher können die Menge Q_leak des dynamischen Verlusts und der Rail-Druck P_r als interne Parameter verwendet werden. Hier kann die Menge Q_leak des dynamischen Verlusts mit Bezug auf den Betriebszustand des Motors bewertet werden.
Weiterhin kann die Öltemperatur T_oil als ein externer Parameter verwendet werden, die eine positive Beziehung mit der Kühlmitteltemperatur T_Hw hat und höher ist als die Kühlmitteltemperatur T_Hw. Wenn die Öltemperatur T_Oil zusätzlich zu der Kühlmitteltemperatur T_Hw genutzt wird, kann der Einfluss der Wärme, die von dem Motorkörper zu dem Kraftstoffinjektionsventil (24) geleitet wird, auf die INJ Innenwandtemperatur genauer bewertet werden. Hier kann die Öltemperatur T_Oil beispielsweise basierend auf dem Ausgabewert des Öl-Temperatursensors (70) berechnet werden.
Weiterhin kann ein Parameter als ein interner Parameter genutzt werden, der für die Bewertung eines Einflusses der Wärme verwendet werden kann, die infolge der Bestromung des piezoelektrischen Stacks durch den piezolektrischen Stack erzeugt wird.
Als nächstes wird bei Schritt S16 die INJ interne Kraftstofftemperatur T_ij basierend auf der INJ Einlass-Kraftstofftemperatur T_in, der INJ Innenwandtemperatur T_body und der Verweilzeitdauer t_long geschätzt. Diese Schätzung basiert auf der Tatsache, dass sich die Temperatur (die INJ Einlass-Kraftstofftemperatur T_in) des Kraftstoffs, der in den Kraftstoffeinlass (40) eintritt, der INJ Innenwandtemperatur T_body annähert und schließlich die INJ Innenwandtemperatur T_body erreicht, wie in 8 dargestellt ist.
Insbesondere in einem Fall, bei dem die INJ Einlass-Kraftstofftemperatur T_in geringer ist als die INJ Innenwandtemperatur T_body, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen der INJ Einlass-Kraftstofftemperatur T_in und der INJ Innenwandtemperatur T_body ansteigt, oder wenn die Verweilzeitdauer t_long vergrößert wird, neigt die interne Kraftstofftemperatur-Änderungshöhe ΔT zu einem Anstieg und die INJ interne Kraftstofftemperatur Tij neigt ebenfalls zu einem Anstieg.
Nun wird ein spezifisches Schätzverfahren der INJ internen Kraftstofftemperatur Tij beschrieben. Als erstes wird die interne Kraftstofftemperatur-Änderungshöhe ΔT unter Nutzung eines Kennfelds berechnet, das die interne Kraftstofftemperatur-Änderungshöhe ΔT in Beziehung zu der Verweilzeitdauer t_long und der Temperaturdifferenz zwischen der INJ Innenwandtemperatur T_body und der INJ Einlass-Kraftstofftemperatur T_in definiert. Dann wird die INJ interne Kraftstofftemperatur T_ij geschätzt als eine Summe der internen Kraftstofftemperatur-Änderungshöhe ΔT und der INJ Einlass-Kraftstofftemperatur T_in.
Alternativ kann die INJ interne Kraftstofftemperatur T_ij geschätzt werden unter Nutzung eines Kennfelds oder einer mathematischen Gleichung, in der die INJ interne Kraftstofftemperatur T_ij in Beziehung zu der INJ Einlass-Kraftstofftemperatur T_in, der INJ Innenwandtemperatur T_body und der Verweilzeitdauer t_long ist.
Rückbezug nehmend auf die Beschreibung von 7 wird bei Schritt S18 eine Korrekturmenge ΔQ der Stellgrößen-Injektionsmenge für jede der mehreren Kraftstoffinjektionen, also für sowohl die Pilot-Kraftstoffinjektion und die Haupt-Kraftstoffinjektion basierend auf der INJ internen Kraftstofftemperatur T_ij berechnet. Der Grund für die Berechnung der Korrekturmenge ΔQ der Stellgrößen-Injektionsmenge für jede der mehreren Kraftstoffinjektionen besteht hier darin, die Korrekturgenauigkeit für die Kraftstoffinjektionsmenge zu verbessern. Insbesondere kann infolge der Veränderung in der INJ internen Kraftstofftemperatur T_ij jede der mehreren Kraftstoffinjektionen pro Verbrennungszyklus möglicherweise von der korrespondierenden ursprünglich zum Zeitpunkt der Adaptionsarbeit vorausberechneten Menge abweichen. Es sollte zu Kenntnis genommen werden, dass nicht notwendigerweise jede der mehreren Kraftstoffinjektionen pro Verbrennungszyklus um dieselbe Rate abweicht. Insbesondere kann die Höhe der Abweichung in der Kraftstoffinjektionsmenge möglicherweise in Abhängigkeit von dem Treibersignal (Sollgrößen-Injektionsperiode) variieren. In dem Fall, bei dem die Bedarfs-Injektionsmenge korrigiert wird, und danach die korrigierte Bedarfs-Injektionsmenge in die korrespondierenden Injektionsmengen aufgeteilt wird, von denen jede dann zu einer korrespondierenden Injektion aus den mehreren Kraftstoffinjektionen des Verbrennungszyklus zugewiesen wird, kann demzufolge eine Injektionsgenauigkeit von jeder der mehreren Kraftstoffinjektionen verschlechtert sein.
Im Hinblick auf die oben genannten Punkte kann die Korrekturgenauigkeit einer Kraftstoff-Injektionsmenge verbessert werden, wenn die Korrekturmenge ΔQ für jede der mehreren Kraftstoffinjektionen des Verbrennungszyklus berechnet wird.
Nun wird eine Berechnungsmethode der Korrekturmenge ΔQ beschrieben. Mit Bezugnahme auf 9 kann unter Nutzung eines Kennfelds, in welchem die Kraftstoff-Injektionsmenge Q mit dem Treibersignal, dem Rail-Druck und der INJ internen Kraftstofftemperatur T_ij korreliert ist, eine Differenz zwischen der Stellgrößen-Injektionsmenge Q_t, welche zu einer Referenztemperatur (die in 9 als eine Temperatur angrenzend zu einer Grenze zwischen dem Niedertemperaturbereich und dem Hochtemperaturbereich angegeben ist) und der Kraftstoff-Injektionsmenge, die zu der geschätzten INJ internen Kraftstofftemperatur T_ij korrespondiert, für jede der mehrfachen Kraftstoffinjektionen eines Verbrennungszyklus als die Korrekturmenge ΔQ berechnet werden. In diesem Fall ist die Referenztemperatur die INJ interne Kraftstofftemperatur T_ij an der Schätzposition α, die zum Zeitpunkt der Anpassung der Injektionscharakteristik des Kraftstoffinjektionsventils (24) (bei dem Zeitpunkt der Implementierung der Referenztemperaturbedingung) erfasst wurde. Die Korrekturmenge ΔQ kann insbesondere weiterhin durch Subtrahieren der Kraftstoff-Injektionsmenge, die zu der geschätzten INJ internen Kraftstofftemperatur T_ij korrespondiert, von der Stellgrößen-Injektionsmenge Q_t, die zu der Referenztemperatur korrespondiert, berechnet werden. Bei dieser Art der Korrekturoperation wird die Korrekturmenge ΔQ vergrößert, wenn die INJ interne Kraftstofftemperatur T_ij im Hochtemperaturbereich ansteigt oder wenn die INJ interne Kraftstofftemperatur T_ij im Niedertemperaturbereich absinkt.
Das obige Kennfeld ist die Information, die anzeigt, dass die Kraftstoff-Injektionsmenge Q verringert wird, wenn die INJ interne Kraftstofftemperatur T_ij im Hochtemperaturbereich ansteigt, und dass die Kraftstoff-Injektionsmenge Q verringert wird, wenn die INJ interne Kraftstofftemperatur T_ij im Niedertemperaturbereich absinkt. Das Kennfeld ist vorab im Speicher (64a) abgelegt.
Rückbezug nehmend auf die Erläuterung der 7 wird bei Schritt S20 eine finale Stellgrößen-Injektionsmenge (eine korrigierte Injektionsmenge) Q_tfin des Kraftstoffs für jede der mehreren Kraftstoffinjektionen eines Verbrennungszyklus durch Addieren der korrespondierenden Korrekturmenge ΔQ zu der Stellgrößen-Injektionsmenge Q_t von jeder der mehreren Kraftstoffinjektionen berechnet. Dann wird die Mehrzahl der Kraftstoffinjektionen pro Verbrennungszyklus basierend auf der finalen Stellgrößen-Injektionsmenge Q_tfin von jeder der mehreren Kraftstoffinjektionen durch Steuerung der Energiezufuhr des elektrischen Aktuators (32) durch die Steuereinrichtung (das Steuermittel) (64e) der ECU (64) ausgeführt.
Wenn die Verarbeitung von Schritt S20 abgeschlossen ist, wird die oben erläuterte Serie der Verarbeitungen terminiert.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel bietet die folgenden Vorteile.

(1) Die INJ interne Kraftstofftemperatur T_ij wird basierend auf der INJ Einlass-Kraftstofftemperatur T_in der INJ Innenwandtemperatur T_body und der Verweilzeitdauer t_long berechnet. Die Korrekturoperation wird ausgeführt, um die Stellgrößen-Injektionsmenge Q_t des Kraftstoffinjektionsventils (24) basierend auf der geschätzten INJ internen Kraftstofftemperatur T_ij zu korrigieren. Auf diese Weise ist es möglich, das Auftreten der Abweichung in der Kraftstoff-Injektionsmenge bei dem Kraftstoffinjektionsventil (24) von der ursprünglich bei dem Zeitpunkt der Anpassungsarbeit vorherbestimmten Menge, welche durch die Veränderung in der INJ internen Kraftstofftemperatur T_ij hervorgerufen ist, zu begrenzen (limitieren). Das bedeutet, es ist möglich, eine Verschlechterung in einer Einstellungsgenauigkeit der Kraftstoff-Injektionsmenge bei dem Kraftstoffinjektionsventil (24) in angemessener Weise zu begrenzen.
(2) Die Stellgrößen-Injektionsmenge Q_t von jeder der mehreren Injektionen, also von sowohl der Pilot-Kraftstoffinjektion und der Haupt-Kraftstoffinjektion wird korrigiert. Dabei ist es möglich, die Korrekturgenauigkeit der Kraftstoff-Injektionsmenge bei dem Kraftstoffinjektionsventil (24) zu verbessern.
(3) Das Kraftstoffinjektionsventil des center-feed Typs, das den piezoelektrischen Stack aufweist, wird als das Kraftstoffinjektionsventil (24) benutzt. In dem Fall, bei dem das Kraftstoffinjektionsventil den piezoelektrischen Stack aufweist, wird angestrebt, die Hochdruck-Kraftstoffpassage (39a) lang zu gestalten, und dabei neigt die INJ interne Kraftstofftemperatur T_ij zu Änderungen. Unter derartigen Umständen verursacht der Führungsbereich (42b), der an der Düsennadel (42) vorgesehen ist, den Anstieg in der Abweichung der Kraftstoff-Injektionsmenge, welcher durch die Änderung in der INJ internen Kraftstofftemperatur T_ij induziert ist. In dem Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels, bei dem das Kraftstoffinjektionsventil (24), das dazu neigt, eine hohe Abweichung in der Kraftstoff-Injektionsmenge infolge der Veränderung der INJ internen Kraftstofftemperatur T_ij aufzuweisen, ist die obige Korrekturoperation demzufolge in hohem Maße nützlich.

Bei dem obigen Ausführungsbeispiel kann der Schritt S12 der 7 zu einer (als ein Verweilzeitdauer-Berechnungsmittel dienenden) Verweilzeitdauer-Berechnungseinrichtung der Korrektureinrichtung (64d) der ECU (64) korrespondieren und Schritt S16 von 7 kann zu einer (als ein Kraftstofftemperatur-Schätzmittel dienenden) Kraftstofftemperatur-Schätzeinrichtung der Korrektureinrichtung (64d) korrespondieren. Weiterhin können Schritte S18 und S20 der 7 zu einer (als ein Korrekturmittel dienenden) Korrektureinrichtung der Korrektureinrichtung (64d) korrespondieren.
Das obige Ausführungsbeispiel kann folgendermaßen abgewandelt werden.
Das Kraftstoffinjektionsventil der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf das Kraftstoffinjektionsventil beschränkt, das als elektrischen Aktuator (62) den piezoelektrischen Stack aufweist. Beispielsweise kann das Kraftstoffinjektionsventil der vorliegenden Offenbarung als den elektrischen Aktuator (62) eine elektromagnetische Spule aufweisen. Wenn der elektrische Aktuator (62) und die Kraftstoffpassage (38) grundsätzlich parallel zueinander sind und in der Richtung senkrecht zur Axialrichtung des Kraftstoffinjektionsventils (das heißt, senkrecht zu der Zentralachse des Kraftstoffinjektionsventils (24a)) hintereinander angeordnet sind, neigt selbst in einem solchen Fall die Hochdruck-Kraftstoffpassage (39a) dazu, verlängert zu werden, um die Veränderung in der INJ internen Kraftstofftemperatur T_ij hervorzurufen. Demzufolge kann die vorliegende Offenbarung wirksam bei solch einem Kraftstoffinjektionsventil angewendet werden.
Weiterhin kann das Kraftstoffinjektionsventil der vorliegenden Offenbarung ein Kraftstoffinjektionsventil sein, das nicht die Drucksteuerkammer aufweist und in welchem die Düsennadel direkt durch den elektrischen Aktuator angetrieben wird. Selbst in einem solchen Fall kann die Einstellungsgenauigkeit der Kraftstoff-Injektionsmenge zum Zeitpunkt der Ventilöffnung des Kraftstoffinjektionsventils möglicherweise infolge des Vorliegens der Flusspassage (C), die in 3 gezeigt ist, verschlechtert werden. Demzufolge kann die vorliegende Offenbarung wirksam in einem solchen Fall angewendet werden. In dem obigen Ausführungsbeispiel wird das Kraftstoffinjektionsventil des Center-feed Typs eingesetzt. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf ein solches Kraftstoffinjektionsventil beschränkt. Wie in 10 dargestellt, ist es beispielsweise möglich, ein Kraftstoffinjektionsventil (24a) des side-feed Typs einzusetzen, in welchem eine Kraftstoffpassage (38a) direkt zu einem Bereich (einer Nadelaufnahmekammer (36a)) verbunden ist, der angrenzend an einen distalen Endbereich (82a) der Düsennadel (82) angeordnet ist. Nachstehend wird die Ausbildung dieses Kraftstoffinjektionsventils (24a) in höherer Detaillierung beschrieben. In der Abwandlung gemäß 10 werden diejenigen Komponenten, die mit denjenigen aus der 1 identisch sind, durch dieselben Bezugsziffern und diejenigen Komponenten, die mit denjenigen der 1 ähnlich sind, durch dieselben Bezugsziffern mit Anhang des Buchstabens „a“ gekennzeichnet.
Der Hochdruckkraftstoff der in den Kraftstoffeinlass (40a) gespeist wird, wird durch eine Eingabemündung (auch bezeichnet als eine Eingabeseite-Mündung) (84) zu einer Drucksteuerkammer (46a) des Kraftstoffinjektionsventils (24a) gespeist.
Die Drucksteuerkammer (46a) ist mit einer Niederdruck-Kraftstoffpassage (54) durch eine Ausgabemündung (auch bezeichnet als eine Ausgabeseiten-Mündung) (86) verbindbar. Die Drucksteuerkammer (46a) und die Niederdruck-Kraftstoffpassage (54) werden durch ein Steuerventil (Ventilelement (52a)) miteinander verbunden und voneinander getrennt. Das bedeutet, wenn die Ausgabemündung (86) durch das Steuerventil (52a) geschlossen ist, sind die Drucksteuerkammer (46a) und die Niederdruck-Kraftstoffpassage (54) voneinander getrennt. Wenn die Ausgabemündung (86) durch das Steuerventil (52a) geöffnet wird, sind im Gegensatz dazu die Drucksteuerkammer (46a) und die Niederdruck-Kraftstoffpassage (54) miteinander verbunden.
Das Steuerventil (52a) empfängt von einer Ventilfeder (56a) eine Kraft entgegen der Ausgabemündung (86) in einer Verschlussrichtung des Steuerventils (52a) zum Schließen der Ausgabemündung (86).
Weiterhin ist das Steuerventil (52a) durch die elektromagnetische Spule, die als ein elektrischer Aktuator (62a) vorgesehen ist, versetzbar. Wenn das Steuerventil (52a) durch die elektromagnetische Kraft der elektromagnetischen Spule angezogen wird, wird das Steuerventil (52a) von der Außenmündung (86) in dessen Ventilöffnungsrichtung weg versetzt, um die Außenöffnung (86) zu öffnen.
Mit einer solchen Anordnung wird in einem Zustand, bei dem die elektromagnetische Spule nicht bestromt ist und demzufolge die anziehende Kraft nicht durch die elektromagnetische Spule erzeugt wird, die Ausgabemündung (86) durch das Steuerventil (52a) mit der Kraft der Ventilfeder (56a) verschlossen. Demzufolge werden der Druck, der von dem Hochdruckkraftstoff in der Steuerkammer (46a) gegen die Düsennadel (82) ausgewirkt wird, und der Druck, der von dem Hochdruckkraftstoff in der Nadelaufnahmekammer (36a) gegen die Düsennadel (82) aufgebracht wird, grundsätzlich gleich. Also wird das Kraftstoffinjektionsventil (24a) durch die Kraft der Nadelfeder (44a), welche die Düsennadel (82) entgegen den Kraftstoffinjektionsöffnungen (30a) drängt, in den Ventilverschlusszustand versetzt.
Im Gegensatz dazu wird das Steuerventil (52a), wenn die elektromagnetische Spule mit Strom beaufschlagt wird um die anziehende Kraft zu erzeugen, in der Ventilöffnungsrichtung versetzt, um die Ausgabenmündung (86) zu öffnen. Dabei wird der Hochdruckkraftstoff der Drucksteuerkammer (46a) durch die Ausgabemündung (86) zu der Niederdruck-Kraftstoffpassage (54) ausgegeben. Demzufolge wird der Druck, der von dem Hochdruckkraftstoff der Drucksteuerkammer (46a) auf die Düsennadel (42) ausgewirkt wird, geringer als der Druck, der von dem Hochdruckkraftstoff der Nadelaufnahmekammer (36a) auf die Düsennadel (82) ausgewirkt wird. Wenn die Kraft, die durch diese Druckdifferenz hervorgerufen wird, größer wird als die Kraft, die durch die Nadelfeder (44a) auf die Düsennadel (82) ausgewirkt wird, um die Düsennadel (82) entgegen der Seite der Kraftstoffinjektionsöffnungen (30a) zu versetzen, wird die Düsennadel (82) abgehoben und dabei wird das Kraftstoffinjektionsventil (24a) in den Ventilöffnungszustand versetzt.
Bei dem wie in 11 dargestellten Kraftstoffinjektionsventil (24a) des side-feed Typs wird hier die Kraftstoffinjektionsmenge Q bei dem Kraftstoffinjektionsventil (24a) verringert, wenn die INJ interne Kraftstofftemperatur T_ij ansteigt. Diese Abweichung in der Injektionscharakteristik rührt daher, dass die Hochdruck-Kraftstoffpassage (39a) nicht durch das Teil reduziert ist, das zu dem Führungsbereich korrespondiert und dabei gibt es keinen durch die Flusspassage (D) der 3 hervorgerufenen Einfluss in dem Niedertemperaturbereich.
Die INJ interne Kraftstofftemperatur T_ij kann beispielsweise die Kraftstofftemperatur in der Drucksteuerkammer (46a) sein, die in dem Kraftstoffinjektionsventil (24a) als die Passage fungiert. In einem derartigen Fall kann die Verweilzeitdauer t_long beispielsweise ein Intervall zwischen einer ersten Haupt-Kraftstoffinjektion und der folgenden Haupt-Kraftstoffinjektion sein. Dies ist der folgenden Begründung geschuldet. Das bedeutet, zum Zeitpunkt der Ausführung der Haupt-Kraftstoffinjektion wird ein Großteil des Kraftstoffs in der Drucksteuerkammer (46a) zu der Seite der Niederdruck-Kraftstoffpassage (54) ausgegeben. Demzufolge kann die interne Kraftstofftemperatur-Änderungshöhe ΔT initialisiert werden. Weiterhin kann die Menge eines statischen Verlusts bei der Berechnung der Verweilzeitdauer t_long genutzt werden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die verschiedenen Parameter, die die Kühlmittel-Temperatur T_Hw beinhalten, genutzt, um die INJ-Einlasstemperatur T_in zu schätzen. Beispielsweise kann ein Sensor, der direkt die INJ-Einlass-Kraftstofftemperatur T_in erfasst, vorgesehen sein, um die INJ-Einlasstemperatur T_in zu sensieren. Weiterhin kann der obige Sensor beispielsweise an der Common Rail (18), der Hochdruckleitung (22) oder dem Kraftstoffeinlass (40) des Kraftstoffinjektionsventils (24) vorgesehen sein.
Das Berechnungsverfahren der Verweilzeitdauer t_long ist nicht auf das bei dem obigen Ausführungsbeispiel diskutierte Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann ein Flussgeschwindigkeitssensor, der eine Fließgeschwindigkeit des Kraftstoffs in der Hochdruck-Kraftstoffpassage (39) erfasst, vorgesehen sein und eine Distanz des Kraftstoffeinlasses (40) zu der Schätzposition α kann durch eine Fließgeschwindigkeit geteilt werden, die aus einem Ausgabewert des Flussgeschwindigkeitssensors halten wird, um die Verweilzeitdauer t_long zu erhalten.
Das Schätzverfahren der INJ-Innenwandtemperatur T_body ist nicht auf das bei dem obigen Ausführungsbeispiel diskutierte Beispiel beschränkt. Beispielsweise ist es möglich, ein alternatives Schätzverfahren der INJ-Innenwandtemperatur T_body einzusetzen, das zumindest die Kühlmitteltemperatur T_Hw nutzt, ohne alle der in dem obigen Ausführungsbeispiel als die externen Parameter erläuterten Parameter zu nutzen. Weiterhin kann beispielsweise ein Abgas-Temperatursensor in einer Abgaspassage des Motors vorgesehen sein und die INJ-Innenwandtemperatur T_body kann basierend auf einer Verbrennungswärme geschätzt werden, die basierend auf einer Abgastemperatur berechnet wird, welche basierend auf einem Ausgabewert des Abgassensors erhalten wird.
In dem obigen Ausführungsbeispiel ist die Situation erläutert, bei der die INJ interne Verbrennungstemperatur T_ij mit der Zeit ansteigt. Jedoch kann die vorliegende Offenbarung auch in angemessener Weise in einer Situation angewendet werden, bei der die INJ interne Kraftstofftemperatur T_ij mit der Zeit abfällt.
Die Anzahl der mehreren Kraftstoffinjektionen pro Verbrennungszyklus ist nicht auf die zwei Kraftstoffinjektionen beschränkt, welche die Haupt-Kraftstoffinjektion und die Kleinstmengen-Kraftstoffinjektion (beispielsweise die Pilot-Kraftstoffinjektion) beinhalten, welche vor der Haupt-Kraftstoffinjektion ausgeführt wird. Die Kleinstmengen-Kraftstoffinjektion kann beispielsweise zwei oder mehrere Male vor der Ausführung der Haupt-Kraftstoffinjektion ausgeführt werden. Alternativ können eine oder mehrere Kleinstmengen-Kraftstoffinjektionen nach der Haupt-Kraftstoffinjektion ausgeführt werden.
Der Motor ist nicht auf den Kompressionszündungs-Verbrennungsmotor beschränkt und kann beispielsweise ein Fremdzündungs-Verbrennungsmotor (Ottomotor) sein. In einem solchen Fall werden eine elektrische Pumpe und eine Versorgungsleitung in dem Kraftstoffinjektionssystem vorgesehen. Die elektronische Pumpe saugt den Kraftstoff (Benzin) aus dem Kraftstofftank an und speist den eingesogenen Kraftstoff aus. Die Versorgungsleitung empfängt den aus der elektrischen Pumpe gepumpten Kraftstoff und speichert den aufgenommenen Kraftstoff in dem Hochdruckzustand.
Weiterhin ist der Motor nicht auf den Motor beschränkt, der den fossilen Kraftstoff nutzt. Beispielsweise kann der Motor ein Motor sein, der einen Alkohol-Kraftstoff (beispielsweise Ethanol, Methanol) oder einen Gemisch-Kraftstoff aus dem fossilen Kraftstoff und einem Alkohol-Kraftstoff nutzt. Weitere Vorteile und Abwandlungen werden dem Fachmann leicht in den Sinn kommen. Die vorliegende Offenbarung ist demzufolge in ihrem umfangreicheren Verständnis nicht beschränkt auf die spezifischen Details, die repräsentative Vorrichtung und erläuternde Beispiele, die gezeigt und beschrieben wurden.

Claims

Kraftstoffinjektions-Steuervorrichtung für ein Kraftstoffinjektionssystem eines Verbrennungsmotors, das einen Akkumulator (18), der zur Akkumulation von Kraftstoff in einem Hochdruckzustand ausgebildet ist, eine Kraftstoffpumpe (14), die zur Speisung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (10) zu dem Akkumulator (18) ausgebildet ist, und ein Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) beinhaltet, das zur Aufnahme des in dem Akkumulator (18) akkumulierten Kraftstoffs ausgebildet ist und einen Kraftstoffeinlass (40,40a) sowie eine Düsennadel (42,82) aufweist, wobei der Kraftstoffeinlass (40,40a) den aus dem Akkumulator (18) gespeisten Kraftstoff aufnimmt und die Düsennadel (42,82) dazu ausgebildet ist, eine Kraftstoffinjektionsöffnung (30,30a) des Kraftstoffinjektionsventils (24,24a) zu öffnen und zu verschließen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verweilzeitdauer-Berechnungseinrichtung (S12) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, einen Verweilzeitdauer-Korrespondenzwert (t_long) zu berechnen , der zu einer Verweilzeitdauer des Kraftstoffs in dem Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) seit einem Zeitpunkt des Eintritts in das Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) durch den Kraftstoffeinlass (40,40a) korrespondiert, basierend auf: ◦ einem Volumen V der Hochdruck-Kraftstoffpassage (39) von dem Kraftstoffeinlass (40) bis zu einer Schätzposition α; ◦ einer Kraftstoffinjektionsmenge (Q_total), die pro Verbrennungszyklus des Verbrennungsmotors aus dem Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) eingespritzt werden muss ◦ einer (Q_leak) Menge eines dynamischen Verlusts, der den Kraftstoff betrifft, der aus dem Kraftstoffinjektionsventil (24) durch eine Niederdruck-Kraftstoffpassage (54) zu einem Kraftstofftank (10) infolge der Bewegung der Düsennadel (42) zum Zeitpunkt einer Kraftstoffinjektion ausgegeben wird ◦ einer Zeitdauer, die zu einem Verbrennungszyklus korrespondiert ; - wobei eine Kraftstofftemperatur-Schätzeinrichtung (S16) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, eine Kraftstofftemperatur (T_ij) in dem Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) zu schätzen, basierend auf ◦ einer Differenz zwischen der Temperatur (T_body) des Kraftstoffinjektionsventils (24,24a) und einer Kraftstofftemperatur (T_in) des in den Kraftstoffeinlass (40,40a) eingetretenen Kraftstoffs ; und ◦ dem Verweilzeitdauer-Korrespondenzwert (t_long), der durch die Verweilzeitdauer-Berechnungseinrichtung (S12) berechnet wird - wobei eine Korrektureinrichtung (S18, S20) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, eine Einspritzmenge (Q_t) von aus dem Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) einzuspritzendem Kraftstoff basierend auf der durch die Kraftstofftemperatur-Schätzeinrichtung (S16) geschätzten Kraftstofftemperatur (T_ij) zu korrigieren; und - wobei eine Steuereinrichtung (64e) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, eine Energiezufuhr des Kraftstoffinjektionsventils (24,24a) basierend auf einer korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge (Q_tfin) zu steuern, welche durch die Korrektureinrichtung (S18, S20) korrigiert ist.
Kraftstoffinjektions-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) beinhaltet: - Eine Nadelaufnahmekammer (36,36a), die durch eine Innenwand des Kraftstoffinjektionsventils (24,24a) gebildet ist und in der die Düsennadel (42,82) aufgenommen ist; - Eine Kraftstoffpassage (38,38a), die zwischen der Nadelaufnahmekammer (36,36a) und dem Kraftstoffeinlass (40,40a) eine Verbindung schafft; - Eine Drucksteuerkammer (46,46a), die einen Druck des Kraftstoffs an einer Seite auf die Düsennadel (42,82) aufbringt, die sich entgegengesetzt zu der Kraftstoffinjektionsöffnung (30,30a) befindet; - Ein Ventilelement (52,52a), das dazu ausgebildet ist, angetrieben zu werden, um entweder eine Hochdruck-Kraftstoffpassage (39,39a), die die Nadelaufnahmekammer (36) und die Kraftstoffpassage (38,38a) umfasst, oder eine Niederdruck-Kraftstoffpassage (54), die mit dem Kraftstofftank (10) verbunden ist, mit der Drucksteuerkammer (46,46a) zu verbinden, - Einen elektrischen Aktuator (62,62a), der dazu ausgebildet ist, mit Energie beaufschlagt zu werden, um das Ventilelement (52,52a) anzutreiben; wobei Kraftstoff durch die Hochdruck-Kraftstoffpassage (39,39a) hindurch aus der Kraftstoffinjektionsöffnung (30,30a) eingespritzt wird, wenn die Düsennadel (42,82) durch die Energiebeaufschlagung des elektrischen Aktuators angetrieben wird; und wobei die Kraftstoffpassage (38,38a) und der elektrische Aktuator (62,62a) grundsätzlich parallel zueinander angeordnet sind und in einer Richtung senkrecht zu einer Zentralachse des Kraftstoffinjektionsventils (24,24a) hintereinander in dem Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) angeordnet sind; und wobei die Drucksteuerkammer (46,46a) auf einer Seite des elektrischen Aktuators (62,62a) angeordnet ist, auf der sich die Kraftstoffinjektionsöffnung (30,30a) in Richtung der Zentralachse des Kraftstoffinjektionsventils (24,24a) befindet.
Kraftstoffinjektions-Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektureinrichtung (S18,S20) dazu ausgebildet ist, die Kraftstoffinjektionsmenge (Qt) zu erhöhen, wenn die Kraftstofftemperatur (T_ij) in dem Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) ansteigt.
Kraftstoffinjektions-Steuervorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) beinhaltet: - Eine Nadelaufnahmekammer (36,36a), die durch eine Innenwand des Kraftstoffinjektionsventils (24,24a) gebildet ist und in der die Düsennadel (42,82) aufgenommen ist; und - Eine Kraftstoffpassage (38,38a), die zwischen der Nadelaufnahmekammer (36,36a) und dem Kraftstoffeinlass (40,40a) eine Verbindung schafft; wobei die Düsennadel (42,82) einen vergrößerten Bereich (42b) beinhaltet, der an einem axial mittleren Bereich der Düsennadel (42,82) angeordnet ist und der einen vergrößerten Außendurchmesser hat, der gegenüber einem angrenzenden Bereich der Düsennadel (42,82) vergrößert ist, welcher angrenzend an den vergrößerten Bereich (42b) ist.
Kraftstoffinjektions-Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektureinrichtung (S18,S20) dazu ausgebildet ist, die Kraftstoffinjektionsmenge (Qt) zu erhöhen, wenn die Kraftstofftemperatur (T_ij) in einem Niedertemperaturbereich der Kraftstofftemperatur (T_ij) in dem Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) abfällt.
Kraftstoffinjektions-Steuervorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (64e) dazu ausgebildet ist, das Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) derart zu steuern, dass dieses pro Verbrennungszyklus des Verbrennungsmotors eine Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen bei einem Zylinder des Verbrennungsmotors ausführt; und weiterhin dass eine Kraftstoffmengen-Berechnungseinrichtung (64b) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, eine erforderliche Kraftstoffinjektionsmenge zu berechnen, die pro Verbrennungszyklus des Verbrennungsmotors basierend auf einem erforderlichen Drehmoment des Verbrennungsmotors erforderlich ist; und dass eine Zuweisungseinrichtung (64c) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, die erforderliche Kraftstoffinjektionsmenge aufzuteilen und jede Teilmenge der erforderlichen Kraftstoffinjektionsmenge zu einer entsprechenden Kraftstoffeinspritzung der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen zuzuweisen, wobei die Korrektureinrichtung (S18,S20) dazu ausgebildet ist, jede Teilmenge der erforderlichen Kraftstoffinjektionsmenge, die einer entsprechenden Kraftstoffeinspritzung der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen zugewiesen ist, basierend auf der Kraftstofftemperatur (T_ij) zu korrigieren, die durch die Temperaturschätzeinrichtung (S16) geschätzt ist.
Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung bei einem Kraftstoffinjektionssystem eines Verbrennungsmotors, wobei das verwendete Kraftstoffinjektionssystem einen Akkumulator (18), der zur Akkumulation von Kraftstoff in einem Hochdruckzustand ausgebildet ist, eine Kraftstoffpumpe (14), die zur Speisung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (10) zu dem Akkumulator (18) ausgebildet ist, und ein Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) beinhaltet, das zur Aufnahme des in dem Akkumulator (18) akkumulierten Kraftstoffs ausgebildet ist und einen Kraftstoffeinlass (40,40a) sowie eine Düsennadel (42,82) aufweist, wobei der Kraftstoffeinlass (40,40a) den aus dem Akkumulator (18) gespeisten Kraftstoff aufnimmt und die Düsennadel (42,82) dazu ausgebildet ist, eine Kraftstoffinjektionsöffnung (30,30a) des Kraftstoffinjektionsventils (24,24a) zu öffnen und zu verschließen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verweilzeitdauer-Korrespondenzwert (t_long), welcher zu einer Verweilzeitdauer des Kraftstoffs im Kraftstoffinjektionsventil (24) seit einem Zeitpunkt des Eintretens in das Kraftstoffinjektionsventil (24) durch den Kraftstoffeinlass (40) korrespondiert, berechnet wird basierend auf ◦ einem Volumen V der Hochdruck-Kraftstoffpassage (39) von dem Kraftstoffeinlass (40) bis zu einer Schätzposition α; ◦ einer Kraftstoffinjektionsmenge (Q_total), die pro Verbrennungszyklus des Verbrennungsmotors aus dem Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) eingespritzt werden muss ◦ einer Menge (Q_leak) eines dynamischen Verlusts, der den Kraftstoff betrifft, der aus dem Kraftstoffinjektionsventil (24) durch eine Niederdruck-Kraftstoffpassage (54) zu einem Kraftstofftank (10) infolge der Bewegung der Düsennadel (42) zum Zeitpunkt einer Kraftstoffinjektion ausgegeben wird ◦ einer Zeitdauer, die zu einem Verbrennungszyklus korrespondiert ; und - wobei eine Kraftstofftemperatur (T_ij) in dem Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) geschätzt wird, basierend auf ◦ einer Differenz zwischen der Temperatur (T_body) des Kraftstoffinjektionsventils (24,24a) und einer Kraftstofftemperatur (T_in) des in den Kraftstoffeinlass (40,40a) eingetretenen Kraftstoffs ; und ◦ dem Verweilzeitdauer-Korrespondenzwert (t_long), der durch die Verweilzeitdauer-Berechnungseinrichtung (S12) berechnet wird ; und wobei eine Einspritzmenge (Qt) von aus dem Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) einzuspritzendem Kraftstoff basierend auf der geschätzten Kraftstofftemperatur (T_ij) korrigiert wird; und - wobei eine Energiezufuhr des Kraftstoffinjektionsventils (24,24a) basierend auf einer korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge (Q_tfin) gesteuert wird.
Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) beinhaltet: - eine Nadelaufnahmekammer (36,36a), die durch eine Innenwand des Kraftstoffinjektionsventils (24,24a) gebildet ist und die Düsennadel (42,82) aufnimmt; - eine Kraftstoffpassage (38,38a), die zwischen der Nadelaufnahmekammer (36,36a) und dem Kraftstoffeinlass (40,40a) eine Verbindung schafft; - eine Drucksteuerkammer (46,46a), die einen Druck des Kraftstoffs an einer Seite auf die Düsennadel (42,82) aufbringt, die sich entgegengesetzt zu der Kraftstoffinjektionsöffnung (30,30a) befindet; - ein Ventilelement (52,52a), das angetrieben wird, um entweder eine Hochdruck-Kraftstoffpassage (39,39a), die eine Nadelaufnahmekammer (36) und die Kraftstoffpassage (38,38a) umfasst, oder eine Niederdruck-Kraftstoffpassage (54), die mit dem Kraftstofftank (10) verbunden ist, mit der Drucksteuerkammer (46,46a) zu verbinden, - einen elektrischen Aktuator (62,62a), der mit Energie beaufschlagt wird, um das Ventilelement (52,52a) anzutreiben; wobei Kraftstoff durch die Hochdruck-Kraftstoffpassage (39,39a) aus der Kraftstoffinjektionsöffnung (30,30a) eingespritzt wird, wenn die Düsennadel (42,82) durch die Energiebeaufschlagung des elektrischen Aktuators angetrieben wird; und wobei die Kraftstoffpassage (38,38a) und der elektrische Aktuator (62,62a) grundsätzlich parallel zueinander angeordnet sind und in einer Richtung senkrecht zu einer Zentralachse des Kraftstoffinjektionsventils (24,24a) hintereinander in dem Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) angeordnet sind; und wobei die Drucksteuerkammer (46,46a) auf einer Seite des elektrischen Aktuators (62,62a) angeordnet ist, auf der sich die Kraftstoffinjektionsöffnung (30,30a) in Richtung der Zentralachse des Kraftstoffinjektionsventils (24,24a) befindet.
Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass die Kraftstoffinjektionsmenge (Q_t) erhöht wird, wenn die Kraftstofftemperatur (T_ij) in dem Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) ansteigt.
Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) beinhaltet: - eine Nadelaufnahmekammer (36,36a), die durch eine Innenwand des Kraftstoffinjektionsventils (24,24a) gebildet ist und die Düsennadel (42,82) aufnimmt; und - eine Kraftstoffpassage (38,38a), die zwischen der Nadelaufnahmekammer (36,36a) und dem Kraftstoffeinlass (40,40a) eine Verbindung schafft; wobei die Düsennadel (42,82) einen vergrößerten Bereich (42b) beinhaltet, der an einem axial mittleren Bereich der Düsennadel (42,82) angeordnet ist und der einen vergrößerten Außendurchmesser hat, der gegenüber einem angrenzenden Bereich der Düsennadel (42,82) vergrößert ist, welcher angrenzend an den vergrößerten Bereich (42b) ist.
Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , dass die Kraftstoffinjektionsmenge (Q_t) erhöht wird, wenn die Kraftstofftemperatur (T_ij) in einem Niedertemperaturbereich der Kraftstofftemperatur (T_ij) in dem Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) absinkt.
Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet , dass das Kraftstoffinjektionsventil (24,24a) derart gesteuert wird, dass dieses pro Verbrennungszyklus des Verbrennungsmotors eine Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen bei einem Zylinder des Verbrennungsmotors ausführt; und weiterhin eine erforderliche Kraftstoffinjektionsmenge, die pro Verbrennungszyklus des Verbrennungsmotors basierend auf einem erforderlichen Drehmoment des Verbrennungsmotors erforderlich ist, berechnet wird; und die erforderliche Kraftstoffinjektionsmenge aufgeteilt wird und jede Teilmenge der erforderlichen Kraftstoffinjektionsmenge zu einer entsprechenden Kraftstoffeinspritzung der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen zugewiesen wird, wobei jede Teilmenge der erforderlichen Kraftstoffinjektionsmenge, die einer entsprechenden Kraftstoffeinspritzung der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen zugewiesen ist, basierend auf der Kraftstofftemperatur (T_ij) korrigiert wird.