DE102008051448A1

DE102008051448A1 - Direkteinspritz-Kraftstoffanlage unter Nutzung des Wasserhammereffekts

Info

Publication number: DE102008051448A1
Application number: DE102008051448A
Authority: DE
Inventors: Ross Dykstra Dearborn Pursifull; Joseph Norman Dearborn Ulrey
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2007-10-23
Filing date: 2008-10-13
Publication date: 2009-04-30
Also published as: CN101418734A; US7448361B1; CN101418734B

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffanlage während des Starts beschrieben, wobei die Anlage Benzindirekteinspritzung für einen Verbrennungsmotor verwendet, wobei sie eine erste Pumpe und eine zweite Pumpe, ein elektromechanisches Ventil und ein Rückschlagventil, das stromabwärts der ersten Pumpe fluidisch angeschlossen ist, umfasst. Die Kraftstoffanlage umfasst weiterhin ein Kraftstoffverteilerrohr stromabwärts des Rückschlagventils und Kraftstoffdirekteinspritzventile, die mit dem Motor verbunden sind. Das Verfahren umfasst das Erzeugen eines Kraftstoffstroms in der Kraftstoffanlage mittels der ersten Pumpe während eines Motorstarts vor Zündung des Motors; das Betätigen des Ventils während des Kraftstoffstroms, um eine Druckwelle zu erzeugen, die durch die Kraftstoffanlage hinter das Rückschlagventil wandert; und das Einspritzen von Kraftstoff mittels der Kraftstoffdirekteinspritzventile bei einem erhöhten Druck, der von der Druckwelle erzeugt wird und mittels des Rückschlagventils in dem Kraftstoffverteilerrohr gehalten wird.

Description

Hintergrund und Zusammenfassung
Viele Verbrennungsmotoren verwenden Benzindirekteinspritzung (GDI, kurz vom engl. Gasoline Direct Injection), um den Leistungswirkungsgrad und den Bereich, über den der Kraftstoff dem Zylinder zugeführt werden kann, zu vergrößern. Ein potentielles Problem bei der GDI besteht darin, dass der Kraftstoff sich bei niedrigeren Einspritzdrücken nicht ausreichend mit der Luft in dem Zylinder mischen kann. Ein ungenügendes Mischen kann die Motorleistung und den Wirkungsgrad verringern und Emissionen erhöhen, zumindest unter bestimmten Bedingungen. Zum Beispiel kann ein ungenügendes Mischen während Motorkaltstarts und vor Aktivierung des Katalysators zu einer Erhöhung der Kaltstartemissionen führen.
Ein Ansatz zum Bereitstellen eines schnelleren Druckanstiegs während des Motorstarts (z. B. bevor die Hochdruckpumpe in der Lage ist, eine ausreichend Druckanstieg bereitzustellen) kann das Nutzen eines Verfahrens zum Erzeugen einer Hochdruckwelle umfassen, wie zum Beispiel einen Wasserhammer, der sich stromabwärts der Hochdruckpumpe in das Kraftstoffverteilerrohr hinein erstreckt. Der Wasserhammer kann auftreten, wenn die Bewegung des Fluids in einem Durchlass plötzlich stoppen oder die Richtung ändern muss.
Während viele Versuche Maßnahmen ergreifen mögen, um solchen Hochdruckwellen entgegenzuwirken, verwendet der vorstehende Ansatz die Welle, um den Druck in dem Kraftstoffverteilerrohr vor dem Motorstart zu erhöhen. Durch das Verwenden der durch den Wasserhammer erzeugten Hochdruckwelle zum Erhöhen des Drucks in dem Kraftstoffverteilerrohr vor oder während des Starts der sich in dem Kraftstofftank befindenden Saugpumpe und vor der vollen Aktivierung der Hochdruckpumpe ist es möglich, einen erhöhte Druckanstieg zu erzielen. Dies kann eine geringere Saugpumpengröße und einer Steigerung des gesamten Wirkungsgrads der Kraftstoffanlage zur Folge haben.
Kurzbeschreibung
1 zeigt ein schematisches Diagramm der Kraftstoffzufuhranlage.
2 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betreiben der Kraftstoffzufuhranlage bei Einleiten der Zündung darstellt.
Ausführliche Beschreibung
1 zeigt eine schematische Darstellung der Kraftstoffzufuhranlage für einen Verbrennungsmotor, der Benzindirekteinspritzung GDI verwendet. Die Pumpe 12 steht in Fluidverbindung mit dem Rückschlagventil 14. In dieser Ausführungsform ist die Pumpe 12 eine elektronisch gesteuerte Saugpumpe mit veränderlicher Drehzahl. In alternativen Ausführungsformen kann die Pumpe 12 nur bei einer begrenzten Zahl von Drehzahlen arbeiten. In dieser Ausführungsform umfasst das Rückschlagventil 14 einen Kugel- und Feder-Mechanismus, der bei einem festgelegten Druckdifferential anliegt und abdichtet. In einer alternativen Ausführungsform kann es eine Reihe von Rückschlagventilen geben, die in Fluidverbindung stehen, um weiterhin zu verhindern, dass Kraftstoff zurück stromaufwärts der Ventile leckt. Das Rückschlagventil 14 steht in Fluidverbindung mit einem Filter 16. Der Filter 16 entfernt kleine Verunreinigungen, die in dem Kraftstoff enthalten sein können und die wichtige Motorkomponenten beschädigen könnten. Der Filter 16 steht in Fluidverbindung mit dem Hochdruckregler 18. In dieser Ausführungsform lässt der Hochdruckregler den Kraftstoff bei 80 Pfund pro Quadratzoll in der Kraftstoffleitung 19 verbleiben. In alternativen Ausführungsformen kann der Druck abhängig von der Zusammensetzung des Kraftstoffs und der Parameter der Anlage verändert werden.
Der Kraftstofftank 10 umschließt die Pumpe 12, das Ventil 14, den Filter 16, den Hochdruckregler 18 und den Niederdruckregler 20. Diese Gruppe von Komponenten wird als der Kraftstoffzufuhrmechanismus bezeichnet. Der Kraftstoffzufuhrmechanismus stellt Komponenten stromabwärts der Vorrichtung Kraftstoff mit höherem Druck zur Verfügung. Der Kraftstofftank kann jeden für einen Verbrennungsmotor geeigneten Kraftstoff enthalten, wie zum Beispiel Benzin, ein Methanolgemisch, wie zum Beispiel E85, oder Diesel.
Der Niederdruckregler 20 ermöglicht, dass der Druck in der Kraftstoffleitung bei 65 PSI bleibt, wenn der Kraftstoff zurück in den Kraftstofftank fließt. Der Umgehungskreislauf besteht aus der Kraftstoffleitung 23, dem Umgehungsventil 24, der Kraftstoffleitung 21 und dem Niederdruckregler. Das Rückschlagventil 22 steht stromabwärts des Hochdruckreglers durch die Kraftstoffleitung 19 in Fluidverbindung. In dieser Ausführungsform kann das Rückschlagventil 22 anliegen und abdichten, wenn ein Gegendruck besteht. In einer alternativen Ausführungsform kann dieser Druckunterschied verändert werden, um eine Modifizierung verschiedener Anlagenparameter zu ermöglichen. Das Umgehungsventil 24 steht über die Kraftstoffleitung 21 in Fluidverbindung mit dem Niederdruckregler. Das Umgehungsventil 24 steht in Fluidverbindung mit der Kraftstoffleitung 25 stromabwärts des Rückschlagventils 22. Das Umgehungsventil steuert die Kraftstoffmenge, die wieder in den Benzintank zurückgeleitet wird. In dieser Ausführungsform ist das Umgehungsventil ein elektromechanisch betätigtes Magnetventil. In alternativen Ausführungsformen können andere Ventilstrukturen verwendet werden, die sich schnell an- und ausschalten können, um wie hier beschrieben einen Wasserhammereffekt zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen kann das elektromagnetisch betätigte Magnetventil zwei Stellungen aufweisen. Die erste Stellung ist eine offene Stellung, in der das Ventil vollständig offen ist, und ermöglicht, dass so viel Fluid wie möglich durch das Ventil fließt. Die zweite Stellung ist eine geschlossene Stellung, in der das Ventil vollständig geschlossen ist, und somit ermöglicht, dass so wenig Fluid wie möglich durch das Ventil fließt. In weiteren Ausführungsformen kann das elektromagnetisch betätigte Magnetventil mehrere Stellungen aufweisen, um die Durchflussmenge des Fluids durch das Ventil genau zu regulieren. Ein Rücklauf kann während aller Betriebsmodi der Kraftstoffzufuhranlage auftreten. Die Hochdruckpumpe 30 steht durch die Kraftstoffleitung 25 in Fluidverbindung mit dem Rückschlagventil 22. Die Hochdruckpumpe umfasst die Pumpe 26 und das Rückschlagventil 28. In dieser Ausführungsform ist die Pumpe 26 mechanisch gesteuert. Die Hochdruckpumpe stellt den Kraftstoffeinspritzventilen 32 den Kraftstoff mit bestimmten Drücken und Durchflussmengen zur Verfügung. Das Rückschlagventil 28 verhindert, dass Kraftstoff aus dem Kraftstoffverteilerrohr zurück zur Zufuhrleitung leckt. Die Kraftstoffleitung 29 und das Kraftstoffverteilerrohr 31 bilden eine Fluidverbindung zwischen der Hochdruckpumpe und den Kraftstoffeinspritzventilen. In dieser Ausführungsform umfassen die Kraftstoffeinspritzventile Zylinderdirekteinspritzventile. In einer alternativen Ausführungsform können die Kraftstoffeinspritzventile Kanalkraftstoffeinspritzventile oder Kombinationen aus Kanal- und Direkteinspritzventilen sein. Die Kraftstoffeinspritzventile stellen den Zylindern in dem Motor Kraftstoff zur Verfügung. In dieser Ausführungsform weist der Motor 6 Zylinder auf. In alternativen Ausführungsformen kann eine andere Anzahl von Zylindern verwendet werden.
Das PCM 36 ist elektronisch mit dem Umgehungsventil 24 und der Pumpe 12 elektronisch verbunden. Das PCM kann elektronisch das Betätigen sowohl des Umgehungsventils als auch der Pumpe 12 sowie den Hub der Pumpe 26 steuern. Der Kraftstoffdruckregler (FPR, kurz vom engl. Fuel Pressure Regulator) ist elektronisch zwischen dem PCM und der Pumpe 12 angeschlossen. Der FPR kann das Signal verändern, das von dem PCM erzeugt wird. In einigen Ausführungsformen kann der FPR das von dem PCM erzeugte elektronische Signal verstärken, um die Pumpe 12 mit der erforderlichen Drehzahl anzutreiben. In alternativen Ausführungsformen kann der FPR das von dem PCM gesendete Signal modifizieren, um die Pumpe 12 zu bestimmten Zeiten zu betätigen, wie in 2 dargestellt ist.
Die Kraftstoffzufuhranlage kann in drei Betriebsmodi arbeiten. Der erste Modus ist ein normaler Betriebsmodus. Während des normalen Betriebsmodus werden beide Pumpen angetrieben und die Kraftstoffeinspritzventile führen dem Motor eine bestimmte Menge Kraftstoff zu, die durch eine Reihe von Betriebsbedingungen ermittelt werden kann. Der Kraftstoff fließt von dem Kraftstofftank durch die Pumpe 12, durch die verschiedenen Regler, Filter und das Rückschlagventil zu der Hochdruckpumpe, durch das Kraftstoffverteilerrohr, die Kraftstoffeinspritzventile und in die Zylinder in dem Motor. Ein Rücklauf des Kraftstoffs durch das Umgehungsventil 24 kann unter bestimmten Bedingungen auftreten. Dies führt zu einem Kraftstoffleitungsdruck von 65 PSI, wenn ein Umgehungsstrom vorliegt. In alternativen Ausführungsformen kann das Umgehungsventil während dieses Betriebsmodus geschlossen sein. Dies führt zu einem Kraftstoffleitungsdruck von 80 PSI, wenn ein Umgehungsstrom vorliegt.
Der zweite Modus wird als Start-Betriebsmodus bezeichnet. Der Startmodus erfolgt vor Zündung des Motors, wie zum Beispiel während des Anlassens, vor dem Anlassen, etc. Der Startmodus kann auf eine Reihe von Arten ausgelöst werden, wie zum Beispiel das Drehen des Zündschlüssels oder das Öffnen der Fahrertür. Es können auch weitere Hinweise darauf, dass eine Motorzündung erfolgen könnte, verwendet werden. Der Startmodus kann verwendet werden, um den Druck zu erhöhen, den die Einspritzventile während des Starts bereitstellen, um den Wirkungsgrad zu erhöhen und die Emissionen des Motors zu verringern. In einer Ausführungsform umfasst der Startmodus eine plötzliche Betätigung des Umgehungsventils 24, um eine Wasserhammereffekt-Druckwelle in der Kraftstoffanlage zu erzeugen, wobei ein stromabwärts befindliches Rückschlagventil (z. B. 28) ein Fangen der Welle in dem Kraftstoffverteilerrohr bewirkt, um den Kraftstoffverteilerrohrdruck schnell zu erhöhen. Dieser Betrieb wird unter Bezug auf 2 weiter beschrieben. Der Hochdruckkraftstoff ist nach dem Schließen des Ventils 24 in den Kraftstoffleitungen 23 und 24 eingeschlossen. Der Hochdruckkraftstoff ist auch hinter dem Rückschlagventil 28 eingeschlossen. Ein zusätzliches Ventil, das speziell für ein schnelles Schließen entworfen wurde, kann wahlweise in Leitung 25 angebracht werden, um Hochdruckkraftstoff zurückzuhalten. Dies ermöglicht weiteren Gestaltungsspielraum in Bezug auf den Aufbau des Rückschlagventils 28. Da die Pumpe 30 sowohl ein elektrisch gesteuertes Einlassrückschlagventil (nicht gezeigt) als auch ein Auslassrückschlagventil 28 sein kann, kann sie natürlich auch verwendet werden, um die Hochdruckraftstoff-Druckwelle einzuschließen.
Der dritte Modus ist ein Modus für einen Neustart bei heißem Motor, wobei das Umgehungsventil 24 während des Motorstarts in einer festen Stellung gehalten wird, wenn der Kraftstoffverteilerrohrdruck über einem Schwellwert liegt. Der hohe Kraftstoffleitungsdruck kann auch vorteilhaft sein, wenn der Kraftstoff heiß ist. Ein hoher Kraftstoffdruck verhindert "Gasblasenbildung". Der Schwellwert kann vorbestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen kann der Schwellwert vor oder während des Motorstarts basierend auf der Zusammensetzung des Kraftstoffs, der in der Kraftstoffzufuhranlage eingeschlossen ist, berechnet werden. Eine der oder beide Pumpen können in dem Modus des Neustarts bei heißem Motor betätigt werden. Dieser Modus tritt am wahrscheinlichsten auf, wenn die Temperatur des Motors deutlich höher ist als die Umgebungstemperatur.
2 stellt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens für das Betreiben der Kraftstoffzufuhranlage vor dem Zünden des Motors, wenn der Motor in dem Startmodus betrieben wird, dar. Im Allgemeinen erhöht Verfahren 200 den Druck in der Kraftstoffleitung 31, was dazu führt, dass sich eine Luft in dem flüssigen Kraftstoff löst oder dass Kraftstoffdampf in dem flüssigen Kraftstoff zusammenfällt, falls er vorhanden ist, und dass der Kraftstoffverteilerrohrdruck auf einen gewünschten Startdruck für die anfängliche Verbrennung in dem Motor ansteigt. Der Druckanstieg während des Motorstarts und die Dauer des Motorstarts können somit aufgrund des erhöhten Drucks in Kraftstoffverteilerrohr 31 verringert werden.
Bei 210 werden verschiedene Betriebsbedingungen beurteilt. In dieser Ausführungsform kann die Betriebsbedingung durch ein Steuergerät beurteilt werden, das in dem Motor angeordnet ist und das ein PCM 36 umfasst. Diese Bedingungen können die Schlüsselstellung, den Kurbelwinkel, die Motortemperatur, die Stellung der Fahrerseitentür und den Druck in der Kraftstoffleitung 31 umfassen.
Die Routine geht zu 212, wo ermittelt wird, ob die Zündung ausgelöst wurde oder nicht. Wenn die Zündung nicht ausgelöst wurde, geht die Routine zurück zum Start. Wie vorstehend erwähnt, kann die Zündung über eine Betätigung des Zündschlüssels durch den Fahrer, eine Anforderung von dem PCM, einen Hinweis auf das Öffnen/Schließen der Fahrertür, ein Schlüsselanhängersignal, etc. ausgelöst werden.
Wenn die Zündung jedoch ausgelöst wurde, geht die Routine weiter zu 214–216, wo das Umgehungsventil 24 geschlossen und die Pumpe 12 angetrieben wird. Die vorangegangenen Maßnahmen erhöhen den Druck in dem Kraftstoffverteilerrohr und erzeugen einen Fluidstrom. Das Schließen des Umgehungsventils kann durch Betätigen des Umgehungsventils erfolgen. Das System kann die Kraftstoffanlage zu einem so hohen Druck wie die Saugpumpenanlage fördern kann, überführen, bevor es den Wasserhammereffekt verwendet, um diesen weiter zu erhöhen. Darüber hinaus kann die Anlage so arbeiten, dass sie die Umgehungsströmrate auf ein Maximum beschleunigt.
Dann geht die Routine weiter zu 218, wo ermittelt wird, ob sich der Druck in der Kraftstoffleitung 25 dem Druck, der durch die Pumpe 12 zugeführt wird, nähert oder nicht. Wenn sich der Druck in dem Kraftstoffverteilerrohr nicht dem Saugpumpendruck nähert, geht die Routine weiter zu 216, wo die Pumpe 12 wieder angetrieben wird. In alternativen Ausführungsformen kann Schritt 218 entfallen und die Pumpe 12 kann für eine vorbestimmt Menge angetrieben werden, damit kein in dem Kraftstoffverteilerrohr befindlicher Drucksensor erforderlich ist.
Wenn sich der Druck in der Kraftstoffleitung 25 dem Druck in der Pumpe 12 nähert, geht die Routine weiter zu den Schritten 220, 222 und 224, wo das Umgehungsventil geöffnet wird, eine vorbestimmte Zeit verstreicht und das Umgehungsventil dann geschlossen wird. In dieser Ausführungsform beträgt die bestimmte Zeit 30 Millisekunden; diese Zeit kann jedoch angepasst werden, um Veränderungen verschiedener Parameter in der Anlage Rechnung zu tragen, wie zum Beispiel dem Durchmesser und der Länge der Kraftstoffleitung sowie den Motor- und Umgebungsbedingungen, wie zum Beispiel Umgebungstemperatur, etc. In alternativen Ausführungsformen kann die Routine warten, bis sich der Druck in dem Rücklaufkreislauf 65 PSI nähert, um das Umgehungsventil zu schließen. Das abrupte Schließen des Umgehungsventils bei Schritt 224 erzeugt eine Hochdruckwelle, die von dem Umgehungsventil zurückgeworfen wird und sich zurück die Kraftstoffleitung hinunter zu der Hochdruckpumpe ausbreitet, was den Druck in der Kraftstoffleitung 31 erhöht. Dieses Phänomen kann als ein Wasserhammereffekt bezeichnet werden. In einigen Ausführungsformen kann die Pumpe 12 abgeschaltet werden, um Energie zu sparen, wenn das Umgehungsventil geschlossen ist. In alternativen Ausführungsformen kann der Betrieb der Pumpe 12 fortgesetzt werden, wenn das Umgehungsventil geschlossen ist.
Dann geht der Prozess weiter zu 226, wo die Anlage für eine vorbestimmte Zeitspanne in dem gleichen Betriebszustand bleibt, so dass die Pulswelle, die durch das Schließen des Umgehungsventils erzeugt wird, übertragen und in der Kraftstoffleitung 31 eingeschlossen werden kann. In alternativen Ausführungsformen kann die Zeitspanne, für die die Anlage in dem gleichen Betriebszustand bleibt, basierend auf der zeitlich festgelegten Änderungsrate des Drucks in dem Kraftstoffverteilerrohr 31 oder der Kraftstoffleitung 29 berechnet werden. Wenn sich die zeitlich festgelegte Änderungsrate des Drucks in der Kraftstoffleitung zum Beispiel dem Wert Null nähert, würde sich die Zeitspanne, für die die Anlage in dem gleichen Betriebszustand ist, verringern. Wenn die zeitlich festgelegte Änderungsrate des Drucks in der Kraftstoffleitung jedoch zunimmt, dann nimmt die Zeit, die die Anlage in dem gleichen Betriebszustand bleibt, zu.
Dann geht die Routine weiter zu 228, wo ermittelt wird, ob der Druck in der Kraftstoffleitung 31 einen Solldruck erreicht hat oder nicht. In dieser Ausführungsform ist der Solldruck 100 Pfund pro Quadratzoll PSI. In alternativen Ausführungsformen kann der Solldruck angepasst werden, um der Kraftstoffzusammensetzung oder den Anforderungen der Anlage Rechnung zu tragen. Wenn die Kraftstoffleitung den Solldruck nicht erreicht hat, geht die Anlage zurück zu 220 wo das Umgehungsventil geöffnet wird.
Wenn die Kraftstoffleitung 31 jedoch einen gewünschten Kraftstoffleitungsdruck erreicht hat, dann geht die Routine weiter zu 230, wo der Betrieb des Motors ausgelöst wird und der Motor angelassen wird. Der Betrieb des Motors umfasst das Betätigen der Einspritzventile, um den Kraftstoff für einen ersten Verbrennungsvorgang während eines Motorstarts zuzuführen. Die Routine geht dann zurück zum Start.
Es ist zu beachten, dass während einiger Motorstarts, wie zum Beispiel heißen Neustarts, der Kraftstoffverteilerrohrdruck bereits ausreichend hoch sein kann (z. B. über 100 PSI), und somit das Betätigen des Umgehungsventils vermieden werden kann und somit das Umgehungsventil während des Starts in einer festen Stellung (z. B. geschlossen, offen, etc.) gehalten werden kann.
Der Wasserhammereffekt, der bei den Schritten 224–226 auftritt, ist ein Phänomen, das auftreten kann, wenn das Schließen eines Fluiddurchlasses plötzlich erfolgt. Dieses Phänomen wird auch als Wasserhammer bezeichnet. In diesem Beispiel ist das Fluid, Benzin, etwas komprimierbar und das Rohr kann ausreichend biegsam sein. Wenn das Umgehungsventil geschlossen ist, wird eine Druckwelle erzeugt. Die Druckwelle prallt von dem geschlossenen Ventil zurück und wandert in Gegenrichtung zurück das Rohr hinunter. Die Druckwelle stoppt die Bewegung des Fluids, wenn es ankommt. Die kinetische Energie in dem Wasser, das durch den Durchlass hinunter strömt, wird in die Energie in der Druckwelle umgewandelt. In einem geraden Rohr wandert die Druckwelle in Längsrichtung hinunter durch den Durchlass, wenn das Rohr jedoch gebogen ist, prallt die Schockwelle von den Wänden ab. In einem gebogenen Durchlass wird sich die Druckwelle schließlich hinunter durch den Durchlass ausbreiten und die Zeit, die sie benötigt, um hinunter durch das Rohr zu bewegen, kann verlängert werden. In dieser Anwendung wandert die Hochdruckschockwelle die Kraftstoffleitungen 23 und 25 hinunter, wobei sie sich schließlich durch die Hochdrucksaugpumpe bewegt. Nachdem sich die Hochdruckwelle durch die Hochdrucksaugpumpe bewegt, erhöht sich der Druck in dem Kraftstoffverteilerrohr. Das Rückschlagventil 28 verhindert, dass Fluid zurück stromaufwärts des Ventils strömt, das die Hochdruckwelle einschließt und das Kraftstoffverteilerrohr während des Starts einen Hochdruck erreichen lässt. In der vorliegenden Anmeldung können Musterberechnungen durchgeführt werden, um den Druckanstieg über den bestehenden Dauerdruck, den der Wasserhammer erzeugt, zu bestimmen. Es können verschiedene Annahmen, wie zum Beispiel bezüglich der Fluidkomprimierbarkeit, der Rohrsteifigkeit, der Einheitlichkeit der Strömgeschwindigkeit über das Rohr und der Rate/Geschwindigkeit der Magnetventilbetätigung aufgenommen werden oder nicht. Ein berechneter sich ergebender Druckanstieg lag bei 160 PSI, was eine signifikante Druckanstiegsverbesserung für den Motorstart mit Direkteinspritzung bereitstellen kann, obwohl sogar 100 PSI, oder weniger ausreichend sein können.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen von beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht einschränkend aufgefasst werden dürfen, da zahlreiche Abänderungen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehend Technologie für V-6, I-4, I-6, V-12, Boxermotoren und andere Motorarten angewandt werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht nahe liegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen System und Konfigurationen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart werden. Zum Beispiel kann eine Anlage eine erste Pumpe; eine zweite Pumpe; einen Umgehungskreislauf, der ein (schnell funktionierendes Zweiwege-Magnet-)Ventil enthält; ein Rückschlagventil, das stromabwärts der ersten Pumpe und stromaufwärts der zweiten Pumpe in Fluidverbindung steht; ein Kraftstoffverteilerrohr, das stromabwärts der zweiten Pumpe in Fluidverbindung steht; und mehrere Kraftstoffdirekteinspritzventile, die mit dem Kraftstoffverteilerrohr verbunden sind, umfassen, ohne dass sie in einem beispielhaften Zustand den Wasserhammereffekt nutzt.
Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen auf, welche als neuartig und nicht nahe liegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können auf „ein" Element oder „ein erstes" Element oder eine Entsprechung desselben verweisen. Diese Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie das Integrieren eines oder mehrerer solcher Elemente umfassen, wobei sie zwei oder mehrere dieser Elemente weder fordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob sie nun gegenüber dem Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche breiter, enger, gleich oder unterschiedlich sind, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffanlage während des Starts unter Verwendung von Benzindirekteinspritzung für einen Verbrennungsmotor, welche eine erste Pumpe und eine zweite Pumpe, ein elektromechanisches Ventil und ein Rückschlagventil, das stromabwärts der ersten Pumpe fluidisch angeschlossen ist, umfasst, wobei die Kraftstoffanlage weiterhin ein Kraftstoffverteilerrohr stromabwärts des Rückschlagventils und mit dem Motor verbundene Kraftstoffdirekteinspritzventile umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Erzeugen eines Kraftstoffstroms in der Kraftstoffanlage mittels der ersten Pumpe während eines Motorstarts vor Zündung des Motors; Betätigen des Ventils während des Kraftstoffstroms zum Erzeugen einer Druckwelle, die durch die Kraftstoffanlage hinter das Rückschlagventil wandert; und Einspritzen von Kraftstoff mittels der Kraftstoffdirekteinspritzventile bei einem erhöhten Druck, der von der Druckwelle erzeugt wird und mittels des Rückschlagventils in dem Kraftstoffverteilerrohr aufrechterhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil ein Magnetventil ist und das Betätigen ein wiederholtes Betätigen des Ventils umfasst, um mehrere Druckwellen zu erzeugen, die durch die Anlage und hinter das Rückschlagventil wandern, um während des Motorstarts wiederholt den Kraftstoffdruck vor der Motorverbrennung zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 2, welches weiterhin das Betätigen des Ventils in einem Umgehungskreislauf, der Kraftstoff zurück zu einem Kraftstofftank führt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, welches weiterhin, wenn der Kraftstoffverteilerrohrdruck über einem Schwellwert liegt, während eines zweiten Neustarts bei heißem Motor das Halten des Magnetventils in einer festen Stellung während des Motorstarts umfasst.
Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffanlage während des Starts unter Verwendung von Benzindirekteinspritzung für einen Verbrennungsmotor, welche eine erste Pumpe, ein Rückschlagventil, das stromabwärts der ersten Pumpe in fluidisch angeschlossen ist, eine zweite Pumpe, die stromabwärts des Rückschlagventils fluidisch angeschlossen ist, einen Umgehungskreislauf, der ein Umgehungsventil und einen Druckregler umfasst, die zwischen dem Rückschlagventil und der zweiten Pumpe fluidisch angeschlossen sind, und ein Kraftstoffverteilerrohr, das stromabwärts der zweiten Pumpe fluidisch angeschlossen ist, umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Schließen des Umgehungsventils; Antreiben der ersten Pumpe in einem Modus höheren Drucks, während das Umgehungsventil geschlossen ist, bis der Kraftstoffverteilerrohrdruck den Druck erreicht hat, der von der ersten Pumpe bereitgestellt wird; Öffnen des Umgehungsventils; und Schließen des Umgehungsventils abrupt nach einer spezifischen Dauer von der Öffnung des Umgehungsventils, um eine Hochdruckwelle zu erzeugen, die sich stromabwärts der zweiten Pumpe ausbreitet, um den Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffverteilerrohr vor Zündung des Motors zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die festgelegte Dauer etwa 30 Millisekunden beträgt.
Verfahren nach Anspruch 6, welches weiterhin das Rückführen von Kraftstoff um einen Umgehungskreislauf, der fluidisch angeschlossen ist, um die zweite Pumpe, die ein Rückschlagventil aufweist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Anlage weiterhin einen Hochdruckregler, der stromaufwärts des Rückschlagventils und stromabwärts der ersten Pumpe fluidisch angeschlossen ist, umfasst, wobei das Verfahren weiterhin das Aufrechterhalten eines erhöhten Drucks in der Kraftstoffleitung direkt stromabwärts des Reglers mittels des Hochdruckreglers umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckregler einen Kraftstoffdruck von etwa 80 PSI in der Kraftstoffleitung direkt stromabwärts des Reglers aufrechterhält.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Pumpe elektronisch gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Umgehungsventil ein Magnetventil ist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil elektronisch betätigt wird.
Anlage zum Zuführen von Kraftstoff zu einem Verbrennungsmotor unter Verwendung von Benzindirekteinspritzung, welche umfasst: eine erste Pumpe; eine zweite Pumpe; einen ein Ventil umfassenden Umgehungskreislauf; ein Rückschlagventil, das stromabwärts der ersten Pumpe und stromaufwärts der zweiten Pumpe fluidisch angeschlossen ist; ein Kraftstoffverteilerrohr, das stromabwärts der zweiten Pumpe fluidisch angeschlossen ist; mehrere Kraftstoffdirekteinspritzventile, die mit dem Kraftstoffverteilerrohr verbunden sind; und ein Steuergerät, das die erste Pumpe betreibt, während die zweite Pumpe deaktiviert ist, um Kraftstoff für eine spezifische Zeitdauer über den Umgehungskreislauf in den Kraftstofftank zurückzuführen, das das Ventil abrupt schließt, um eine Hochdruckwelle zu erzeugen, die den Druck in dem Kraftstoffverteilerrohr erhöht, und das die Einspritzventile betätigt, um Kraftstoff für einen ersten Verbrennungsvorgang während eines Motorstarts zuzuführen.
Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät das Ventil wiederholt öffnet und schließt, zumindest bis der Druck in dem Kraftstoffverteilerrohr auf über 100 PSI steigt.
Anlage nach Anspruch 12, wobei das Ventil ein Zweiwege-Magnetventil ist.
Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Pumpe eine mechanisch angetriebene Hochdruckkraftstoffpumpe mit einem variablen Hub ist, der als Reaktion auf das Steuergerät angepasst wird.