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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der
Kraftstoffeinspritzung, die eine Kraftstoffpumpe, einen Sammler
und ein Kraftstoffeinspritzventil umfasst. Zum Beispiel verdichtet bzw.
komprimiert die Kraftstoffpumpe Kraftstoff und pumpt den komprimierten
Kraftstoff. Das Sammelrohr bzw. der Sammler sammelt den Kraftstoff,
der durch die Kraftstoffpumpe gepumpt wird, in einem Hochdruckzustand.
Das Kraftstoffeinspritzventil spritzt den im Sammler gesammelten
Kraftstoff ein.
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Zum
Beispiel beschreibt die
JP-A-H11-82 104 die
obenstehende Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung
bzw. Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung. Die herkömmliche
Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung wird für einen Common-Rail-Diesel-Verbrennungsmotor
mit einem Sammler (Common Rail) verwendet, der auf die Zylinder
des Verbrennungsmotors verteilt ist, um jedem der Kraftstoffeinspritzventile
des Verbrennungsmotors den Kraftstoff zuzuführen. Im obenstehenden
Steuergerät bzw. bei der Steuervorrichtung ist es erforderlich,
den Kraftstoffdruck im Common Rail auf einen gewünschten
Zieldruck zu steuern, um eine Kraftstoffeinspritzmenge, die durch
die Kraftstoffeinspritzventile eingespritzt wird, genau zu steuern.
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Somit
wird auf herkömmliche Weise der Kraftstoffdruck im Sammler
erfasst, und wenn der erfasste Druck (tatsächliche Kraftstoffdruck)
niedriger als ein Zieldruck ist, eine Ablassmenge von der Kraftstoffpumpe
derart erhöht, dass sich auch der Druck im Sammler entsprechend
erhöht. Wenn hingegen der tatsächliche Kraftstoffdruck
größer als der Zieldruck ist, wird das am Sammler
vorgesehene Druckreduzierungsventil geöffnet, so dass der
Druck im Sammler entsprechend reduziert wird.
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Es
gibt jedoch eine Grenze beim Vergrößern eines
Bereichs eines im Druckreduzierungsventil definierten Durchflusskanals.
Auch wenn Hochdruckkraftstoff bzw. Kraftstoff, der unter einem hohen Druck
steht, durch den engen Durchflusskanal im Druckreduzierungsventil
in den Sammler fließt, wird eine Durchflussgeschwindigkeit des
Kraftstoffs erhöht, wodurch sich die Temperatur des Kraftstoffs nachteilig
erhöhen kann.
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Die
vorliegende Erfindung wurde in anbetracht der obenstehenden Nachteile
gemacht, wobei es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Kraftstoffeinspritzungssteuervorrichtung
vorzusehen, die verhindert, dass die Kraftstofftemperatur ansteigt, wenn
Hochdruckkraftstoff im Sammler zu vermindern ist.
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Um
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird eine
Kraftstoffeinspritzungssteuervorrichtung vorgesehen, welche eine
Kraftstoffpumpe, einen Sammler, ein Kraftstoffeinspritzventil, ein
Dosierventil, eine Auslassmengensteuereinrichtung und eine Druckreduzierungssteuereinrichtung
umfasst. Die Kraftstoffpumpe umfasst einen Zylinder und einen Kolben.
Der Zylinder definiert darin eine Druckkammer. Der Kolben kann sich
im Zylinder zum Komprimieren des Kraftstoffs in der Druckkammer
hin und her bzw. auf- und abbewegen. Die Kraftstoffpumpe pumpt den
komprimierten Kraftstoff. Der Zylinder ist mit einer Einlassöffnung
und einer Auslassöffnung vorgesehen. Die Einlassöffnung
ermöglicht es, dass der Kraftstoff durch diese von einem
Kraftstofftank in die Druckkammer gesaugt wird. Die Auslassöffnung ermöglicht
es, dass der Kraftstoff, der durch den Kolben komprimiert wird,
durch diese von der Druckkammer in den Sammler gelassen wird. Der
Sammler ist in der Lage, den Kraftstoff, der durch die Kraftstoffpumpe
in einen Hochdruckzustand gepumpt wird, zu sammeln. Das Kraftstoffeinspritzventil
ist in der Lage, den Kraftstoff, der im Sammler gesammelt wird,
einzuspritzen. Das Dosierventil ist in der Lage, die Einlassöffnung
zu öffnen und zu schließen. Die Auslassmengensteuereinrichtung
steuert eine Menge eines Kraftstoffs, die durch die Auslassöffnung
ausgelassen wird, wodurch das Dosierventil veranlasst wird, die
Einlassöffnung zu öffnen und zu schließen.
Der Zylinder hat eine Rückflusszuflussöffnung,
die es ermöglicht, dass der Kraftstoff hierdurch vom Sammler in
den Zylinder fließt. Der sich auf- und ab bewegende Kolben öffnet
und schließt die Rückflusszuflussöffnung.
Um den Druck im Sammler zu reduzieren, veranlasst die Druckreduzierungssteuereinrichtung das
Dosierventil die Einlassöffnung zu öffnen, so dass
der Kraftstoff im Sammler durch die Rückflusszuflussöffnung,
die Druckkammer und die Einlassöffnung zurück
in den Kraftstofftank fließt.
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Zusammen
mit zusätzlichen Aufgaben, Eigenschaften und Vorteilen
der Erfindung kann diese am besten anhand der folgenden Beschreibung,
der beigefügten Ansprüche und den entsprechenden Zeichnungen
verstanden werden, wobei in den Zeichnungen zeigt:
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1 ein
Diagramm, das eine allgemeine Konfiguration einer Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
illustriert;
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2 eine
Querschnittsansicht eines Kraftstoffeinspritzventils, das in 1 illustriert
ist;
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3A ein
Diagramm zum Erklären einer Rückflussunterstützung
während einer Abwärtsbewegung eines Kolbens, wie
in 1 illustriert;
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3B ein
Diagramm zum Erklären einer Rückflussvervollständigung
während der Abwärtsbewegung des Kolbens, wie in 1 illustriert;
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3C ein
Diagramm zum Erklären eines Saugbetriebs während
der Abwärtsbewegung des Kolbens, wie in 1 illustriert;
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4A ein
Diagramm zum Erklären eines Auslassbetriebs während
einer Aufwärtsbewegung des Kolbens, wie in 1 illustriert;
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4B ein
Diagramm zum Erklären einer Komprimierung während
der Aufwärtsbewegung des Kolbens, wie in 1 illustriert;
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4C ein
Diagramm zum Erklären einer Druckbeaufschlagung (pumpen)
während der Aufwärtsbewegung des Kolbens, wie
in 1 illustriert;
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5 ein
Diagramm zum Erklären eines Ausführungszustandes
einer Schnell-Dekomprimierung (Druckreduzierung) einer Kraftstoffpumpe,
wie in 1 illustriert;
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6 ein
Flussdiagramm zum Erklären eines Verfahrensablaufs einer
Schnell-Dekomprimierungssteuerung, die durch eine ECU ausgeführt
wird, wie in 1 illustriert; und
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7 ein
Diagramm, das eine Struktur einer Kraftstoffpumpe gemäß anderen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustriert.
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Eine
Ausführungsform einer Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme
auf die entsprechenden Zeichnungen beschrieben. Insbesondere in
der vorliegenden Ausführungsform wird die Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung
bei einer Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung für einen
Diesel-Verbrennungsmotor angewandt.
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1 illustriert
eine allgemeine Konfiguration der Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung
der vorliegenden Ausführungsform. Wie in 1 dargestellt, wird
Kraftstoff in einem Kraftstofftank 1 durch eine verbrennungsmotorbetriebene
Kraftstoffpumpe 10 in einen Sammler 20 gepumpt.
Der Sammler 20 speichert den gepumpten Hochdruckkraftstoff
und führt diesen einem Kraftstoffeinspritzventil 30 für
jeden der Zylinder zu. Das Kraftstoffeinspritzventil 30 hat
einen Endabschnitt, der in einer Verbrennungskammer (nicht dargestellt)
des Diesel-Verbrennungsmotors aufgenommen ist, und ist in der Lage,
Kraftstoff in die Verbrennungskammer einzuspritzen.
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Die
Kraftstoffpumpe 10 empfängt im Grunde Kraftstoff,
der durch eine Einspeisepumpe (nicht dargestellt) vom Kraftstofftank
gepumpt wird, wobei eine Hochdruckpumpe 60 der Kraftstoffpumpe 60 den
gepumpten Kraftstoff komprimiert und diesen durch Pumpleitungen 22a, 22b in
den Sammler 20 auslässt. Darüber hinaus
wird eine Kraftstoffmenge, die zur Hochdruckpumpe 60 gepumpt
wird, durch Dosierventile 70a, 70b eingestellt.
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Die
Hochdruckpumpe 60 ist eine Kolbenpumpe, die Kraftstoff
komprimiert, der durch die Dosierventile 70a, 70b dosiert
wird, und lässt den Kraftstoff in das Exterieur bzw. an
seine Umgebungselemente aus. Die Hochdruckpumpe 60 umfasst
ein Paar Zylinder 61a, 61b und ein Paar Kolben 62a, 62b.
Die Zylinder 61a, 61b definieren in sich Druckkammern 63a, 63b,
wobei die Kolben 62a, 62b in den Zylindern 61a, 61b entsprechend
aufgenommen sind. Wenn sich die Kolben 62a, 62b durch
eine Kurbelwelle 60J auf- und abbewegen, werden die Volumina
der Druckkammern 63a, 63b durch die Kolben 62a, 62b verändert
(reduziert bzw. vergrößert). Es sollte beachtet
werden, dass das Paar der Druckkammern 63a, 63b so
konstruiert ist, dass die Volumina des Paares der Druckkammern 63a, 63b gemäß der
Umdrehung der Kurbelwelle 60J abwechselnd reduziert und
vergrößert werden. Das heißt, wenn das
Volumen einer der Druckkammern 63a, 63b vergrößert
wird, wird das Volumen der anderen Druckkammer reduziert.
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Auch
die Zylinder 61a, 61b sind jeweils mit Einlassöffnungen 64a, 64b vorgesehen,
durch welche vom Kraftstofftank 1 Kraftstoff in die Druckkammern 63a, 63b gesaugt
wird. Die Zylinder 61a, 61b sind jeweils mit Auslassöffnungen 66a, 66b vorgesehen,
durch welche Kraftstoff von den Druckkammern 63a, 63b in
den Sammler 20 ausgelassen wird. Außerdem sind
die Auslassöffnungen 66a, 66b jeweils mit
Prüfventilen 67a, 67b vorgesehen, die
mechanisch geöffnet werden, wenn ein Druck in den Druckkammern 63a, 63b durch
einen vorbestimmten Druck höher als ein Druck auf einer
Seite der Auslassöffnungen 66a, 66b in
Richtung des Sammlers 20 wird.
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Der
Sammler 20 hat Sammelkammern 21a, 21b,
die durch eine Trennwand 23 voneinander getrennt sind,
wobei jede der Sammelkammern 21a, 21b mit der
entsprechenden Druckkammer 63a, 63b (die Auslassöffnung 66a, 66b)
durch die Pumpleitung 22a, 22b verbunden ist.
Somit pumpt eine der Druckkammern (die Druckkammer 63a)
durch die Pumpleitung 22a Kraftstoff in die Sammelkammer 21a,
wobei die andere Druckkammer (Druckkammer 63b) durch die
Pumpleitung 22b Kraftstoff in die Sammelkammer 21b pumpt.
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Die
Zylinder 61a, 61b sind weiter mit Rückflusszuflussöffnungen 69a, 69b vorgesehen.
Die Rückflusszuflussöffnungen 69a, 69b ist
mit der Pumpleitung 22a, 22b in einer Position
zwischen dem Prüfventil 67a, 67b und
der Sammelkammer 21a, 21b entsprechend durch Bypassleitungen 68a, 68b verbunden.
Die Kolben 62a, 62b definieren auch Kommunikationspassagen
bzw. Verbindungspassagen 621a, 621b darin, von
denen jede die entsprechende Rückflusszuflussöffnung 69a, 69b mit
der entsprechenden Druckkammer 63a, 63b verbindet.
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Die
Rückflusszuflussöffnungen 69a, 69b werden
durch äußere Peripheroberflächen der
auf- und abbewegenden Kolben 62a, 62b geöffnet
und geschlossen. Das heißt, wenn sich der Kolben 62a in einer
Position wie in 1 dargestellt befindet, wird die
Rückflusszuflussöffnung 69a mit der Verbindungspassage 621a verbunden,
wobei die Sammelkammer 21a mit der Druckkammer 63a durch
einen Leitweg einschließlich der Pumpleitung 22a,
der Bypassleitung 68a, der Rückflusszuflussöffnung 69a und
der Verbindungspassage 621a verbunden wird. Somit umfließt
der obenstehende Leitweg das Prüfventil 67a und
sieht eine Verbindung zwischen der Sammelkammer 21a und
der Druckkammer 63a vor.
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Wenn
sich hingegen der Kolben 62b in einer Position wie in 1 dargestellt
befindet, wird die Rückflusszuflussöffnung 69b durch
den Kolben 62b geschlossen, und dadurch nicht mit der Verbindungspassage 621b verbunden.
Somit umfließt die Bypassleitung 68b nicht das
Prüfventil 67b um eine Verbindung zwischen der
Sammelkammer 21b und der Druckkammer 63b vorzusehen.
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Dabei
sollte beachtet werden, dass in der vorliegenden Ausführungsform,
wenn sich der Kolben 62a, 62b in einer Position
befindet, in welcher das Volumen der Druckkammer 63a, 63b am
größten wird (bzw. der Kolben 62a, 62b sich
in einer tiefsten Kolbenposition befindet), der Kolben 62a, 62b konfiguriert
ist, um die Rückflusszuflussöffnung 69a, 69b zu
schließen (siehe 3C und 4A).
Außerdem, wenn sich der Kolben 62a, 62b in
einer Position befindet, in welcher das Volumen der Druckkammer 63a, 63b am
kleinsten ist (bzw. der Kolben 62a, 62b sich in
einer höchsten Kolbenposition befin det), ist der Kolben 62a, 62b konfiguriert,
um die Rückflusszuflussöffnung 69a, 69b zu öffnen
(siehe 3A und 4C).
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Außerdem
hat jede der Rückflusszuflussöffnungen 69a, 69b eine
Länge L2 in einer Richtung der Auf- und Abbewegung der
Kolben 62a, 62b (Hoch-Runter-Richtung in 3A)
und jede der Verbindungspassage 621a, 621b eine Öffnung,
welche der jeweiligen Rückflusszuflussöffnung 69a, 69b gegenübersteht,
und welche eine Öffnungslänge L1 in Aufwärts-
und Abwärtsrichtung hat. Die Länge L2 der Rückflusszuflussöffnungen 69a, 69b ist
länger als die Länge L1 der Öffnung der
Verbindungspassagen 621a, 621b. Somit sind die
Rückflusszuflussöffnungen 69a, 69b in
der Lage, mit den Verbindungspassagen 621a, 621b für
mehr als eine vorbestimmte Zeit in Verbindung zu stehen, wenn sich
die Kolben 62a, 62b auf- und abbewegen.
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Jedes
der Dosierventile 70a, 70b umfasst eine Spule 71a, 71b bzw.
einen Elektromagneten 72a, 72b. Die Spulen 71a, 71b öffnen
bzw. schließen die Einlassöffnungen 64a, 64b.
Die Elektromagnete 72a, 72b übertragen
eine elektromagnetische Kraft auf die Spulen 71a, 71b um
die Spule 71a, 71b entsprechend auszulenken. Eine
ECU 90 (elektronische Steuervorrichtung) steuert die Energieversorgung bzw.
Bestromung der Elektromagnete 72a, 72b, um das Öffnen
bzw. das Schließen der Einlassöffnungen 64a, 64b entsprechend
zeitlich zu steuern.
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Insbesondere
während einer Aufwärtsbewegung des Kolbens (Komprimierungshub)
wird der Kolben 62a, 62b in eine Richtung zum
Komprimieren der entsprechenden Druckkammer 63a, 63b oder
in eine Aufwärtsrichtung wie in 3A dargestellt
ausgelenkt. In der vorliegenden Ausführungsform steuert die
ECU 90 während des Kolbenaufwärtsbewegungstakts
bzw. der Aufwärtsbewegung des Kolbens den Zeitpunkt zum
Starten der Komprimierung von Kraftstoff in den Druckkammern 63a, 63b durch Schließen
der Einlassöffnung 64a, 64b. Das heißt
die ECU 90 steuert den Zeitpunkt des Rückflusses
des Kraftstoffs in der Druckkammer 63a, 63b in
den Kraftstofftank 1 durch die entsprechende Einlassöffnung 64a, 64b.
Somit wird eine Kraftstoffmenge eingestellt, die von den Kolben 62a, 62b in
die Sammelkammer 21a, 21b ausgelassen wird. Das
heißt es wird die Kraftstoffmenge, die während
einer Auf- und Abbewegung oder eines Hubs des Kolbens 62a, 62b ausgelassen
wird, eingestellt. Die ECU 90, welche die Auslassmenge
wie oben stehend beschrieben steuert, entspricht einer „Auslassmengensteuereinrichtung”.
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Die
folgende Einrichtung kann als eine Einrichtung zum Einstellen der
Kraftstoffauslassmenge vorgesehen sein, zusätzlich zu einem
Verfahren zum Einstellen der Auslassdurchflussmenge durch Verändern
des Zeitpunkts des Schließens der Einlassöffnungen 64a, 64b während
der Aufwärtsbewegung des Kolbens. Der Kolben 62a, 62b wird
zum Beispiel während einer Abwärtsbewegung des
Kolbens (Expansionshub) in eine Richtung zum Expandieren der Druckkammer 63a, 63b bzw.
in eine Abwärtsrichtung wie in 3A dargestellt,
ausgelenkt. Somit kann der Startzeitpunkt des Ansaugens von Kraftstoff
vom Kraftstofftank 1 in die Druckkammern 63a, 63b durch Öffnen
der Einlassöffnung 64a, 64b während
der Abwärtsbewegung des Kolbens eingestellt werden. Außerdem
kann der Endzeitpunkt des Ansaugens von Kraftstoff durch Schließen
der Einlassöffnung 64a, 64b während
der Abwärtsbewegung des Kolbens eingestellt werden. Darüber
hinaus, nachdem die Komprimierung von Kraftstoff angefangen hat,
kann der Endzeitpunkt der Komprimierung von Kraftstoff durch Öffnen
der Einlassöffnung 64a, 64b während der
Aufwärtsbewegung des Kolbens eingestellt werden.
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Die
Kurbelwelle 60J ist mit einer Abtriebswelle (Kurbelwelle 2)
des Diesel-Verbrennungsmotors über einen Pumpzeitpunktveränderungsmechanismus 80 verbunden.
Somit nimmt die Kurbelwelle 60J die Umdrehungskraft bzw.
das Drehmoment auf, das durch die Antriebskraft der Kurbelwelle 2 verursacht wird.
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Der
Pumpzeitpunktveränderungsmechanismus 80 ist in
der Lage den relativen Drehwinkel zwischen der Antriebswelle J und
der Kurbelwelle 2 zu verändern, um den Pumpzeitpunkt
bzw. die Pumpzeitsteuerung zu verändern. Der Pumpzeitpunktveränderungsmechanismus 80 umfasst
einen ersten Rotor 81 und einen zweiten Rotor 82.
Der erste Rotor 81 ist mechanisch mit der Kurbelwelle 2 verbunden und
der zweite Rotor 82 ist mechanisch mit der Antriebswelle 60J verbunden.
Eine Verzögerungskammer (nicht dargestellt) und eine Antriebskammer (nicht
dargestellt) sind zwischen beiden Rotoren 81, 82 definiert.
Während des Betriebs wird der relative Drehwinkel (Rotationspha senunterschied)
zwischen beiden Rotoren 81, 82 durch Zuführen
und Auslassen von Hydrauliköl in und aus der Verzögerungskammer
und der Antriebskammer verändert, wodurch der Rotationsphasenunterschied
der Antriebswelle 60J relativ zur Kurbelwelle 2 verändert
wird.
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Die
Hydrauliköldrücke in der Verzögerungskammer
und der Antriebskammer werden durch Verändern eines Kraftstoffauslassleitwegs
von einer Hydraulikölpumpe (nicht dargestellt) durch ein Ölsteuerventil
(OCV 83) gesteuert. Das OCV 83 ist ein elektromagnetisches
Schaltventil, wobei die ECU 90 den Betrieb des OCV 83 durch
Steuern (zum Beispiel Betriebssteuerung) der Energieversorgung des
Elektromagneten 83a des OCV 83 steuert.
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Die
elektronische Steuervorrichtung (ECU 90) ist eine Steuervorrichtung,
die eine Ausgabe des Diesel-Verbrennungsmotors steuert. Das heißt,
die ECU 90 nimmt Erfassungsergebnisse auf, das heißt, von
(a) verschiedenen Sensoren, die einen Betriebszustand des Diesel-Verbrennungsmotors 50 erfassen,
und (b) anderen verschiedenen Sensoren, die Befehle vom Nutzer erfassen.
Die verschiedenen Sensoren zum Erfassen des Betriebszustandes des Diesel-Verbrennungsmotors 50 können
zum Beispiel Kraftstoffdrucksensoren 24a, 24b sein,
die einen Druck in den Sammelkammern 21a, 21b erfassen. Außerdem
können die Befehle bzw. kann der Befehl, der durch die
anderen verschiedenen Sensoren erfasst wird, eine Gaspedalposition
sein, die dem Befehl des Nutzers entspricht. Basierend auf den obenstehenden
Erfassungsergebnissen führt die ECU 90 verschiedene
Aktoren aus, wie zum Beispiel das Kraftstoffeinspritzventil 30,
das Dosierventil 70a, 70b, das OCV 83,
um die Ausgabe des Diesel-Verbrennungsmotor 50 zu steuern.
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2 stellt
eine Querschnittsansicht des Kraftstoffeinspritzventils 30 dar.
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Das
Kraftstoffeinspritzventil 30 ist mit einer Nadelaufnahme 31 vorgesehen,
die eine zylindrische Form besitzt. Die Nadelaufnahme 31 nimmt
darin eine Düsennadel 32 auf, die in Längsrichtung
des Kraftstoffeinspritzventils 30 auslenkbar ist. Die Düsennadel 32 sitzt
auf oder ist mit einem ringförmigen Nadelsitzabschnitt 33 verbunden,
der an einem proximalen Ende des Kraftstoffeinspritzventils 30 derart vorgesehen
ist, dass die Nadelaufnahme 31 vom Exterieur oder von der
Verbrennungskammer des Diesel-Verbrennungsmotors beabstandet ist.
Wenn die Düsennadel 32 vom Nadelsitzabschnitt 33 gelöst
ist, wird die Nadelaufnahme 31 dazu gebracht, mit dem Exterieur
zu kommunizieren, wobei die Nadelaufnahme 31 darüber
hinaus durch eine Hochdruckkraftstoffpassage 24 auch einen
Hochdruckkraftstoff vom Sammler 20 empfängt bzw.
aufnimmt.
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Die
Düsennadel 32 hat eine Hinterseite, welche vom
Nadelsitzabschnitt 33 entfernt positioniert ist, und welche
einer Hinterdruck- bzw. Gegendruckkammer 35 entgegengesetzt
ist. Die Gegendruckkammer 35 empfängt den Hochdruckkraftstoff
im Sammler 20 durch die Hochdruckkraftstoffpassage 34 und
eine Einlassdrosselblende bzw. Einlassblende 36. Auch die
Düsennadel 32 hat einen Endabschnitt, der nahe
dem Nadelsitzabschnitt 33 positioniert ist. Eine Hinterseite
bzw. Rückseite (obere Seite in 2) des Endabschnitts
der Düsennadel 32 berührt eine Nadelfeder 37,
wobei die Rückseite durch die Nadelfeder 37 in
Richtung des proximalen Endes (unteres Ende in 2)
des Kraftstoffeinspritzventils 30 vorgespannt wird. Weiter
hat die Düsennadel 32 einen Zwischenabschnitt,
der mit einem Auskragungs- bzw. Überstandsabschnitt 32a vorgesehen
ist. Der Überstandsabschnitt 32a steht vom Zwischenabschnitt
in orthogonaler Richtung zur Längsrichtung des Einspritzventils 30 über.
Wenn eine Anhebegröße bzw. ein Anhebewert der
Düsennadel 32 einen vorbestimmten Wert annimmt,
tritt der Überstandabschnitt 32a in Kontakt mit
einem Regulierungs- bzw. Regelelement 38. Eine zusammengedrückte
Regelfeder 39 überträgt eine Kraft auf
das Regelelement 38 in eine Richtung weg von der Gegendruckkammer 35,
so dass die Düsennadel 32 nahe zur Einspritzblende
des Einspritzventils ausgelenkt wird.
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Die
Gegendruckkammer 35 ist hingegen mit einer Niederdruckkraftstoffpassage 41 durch
eine Auslassblende 40 verbunden, wobei die Niederdruckkraftstoffpassage 41 mit
dem Kraftstofftank 1 verbunden ist. Ein Steuerventil 42 erlaubt
und verbietet die Kommunikation bzw. die Verbindung zwischen der
Gegendruckkammer 35 und der Niederdruckkraftstoffpassage 41.
Das heißt, wenn die Auslassblende 40 durch das
Steuerventil 42 geschlossen wird, wird die Verbindung zwischen
der Gegendruckkam mer 35 und der Niederdruckkraftstoffpassage 41 verboten
bzw. untersagt. Wenn die Auslassblende 40 geöffnet
wird, wird die Gegendruckkammer 35 mit der Niederdruckkraftstoffpassage 41 verbunden.
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Das
Steuerventil 42 wird durch eine Ventilfeder 43 in
Richtung des proximalen Endes des Kraftstoffeinspritzventils 30 gedrückt.
Außerdem ist das Steuerventil 42 in Richtung eines
beabstandeten Endes des Kraftstoffeinspritzventils 30,
welches sich entfernt vom proximalen Ende befindet, auslenkbar, wenn
es durch die elektromagnetische Kraft, die durch einen Elektromagneten 44 erzeugt
wird, angezogen wird. Es sollte beachtet werden, dass die ECU 90 die
Energieversorgung bzw. Bestromung und Abschaltung des Elektromagneten 44 steuert.
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In
der obenstehenden Konfiguration, wenn die Anziehungskraft aufgrund
der Abschaltung des Elektromagneten 44 nicht durch den
Elektromagneten 44 erzeugt wird, schließt das
Steuerventil 42 die Auslassblende 40 aufgrund
einer Kraft der Ventilfeder 43. Die Düsennadel 32 wird
hingegen durch die Nadelfeder 37 in Richtung des proximalen
Endes des Kraftstoffeinspritzventils 30 gedrückt,
wodurch die Düsennadel 32 auf dem Nadelsitzabschnitt 33 aufsitzt.
Somit wird das Kraftstoffeinspritzventil 30 geschlossen.
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Wenn
der Elektromagnet 44 mit Energie versorgt wird bzw. bestromt
wird, lenkt die Anziehungskraft, die durch den Elektromagneten 44 erzeugt wird,
das Steuerventil 42 in Richtung des beabstandeten Endes
bzw. des distalen Endes des Kraftstoffeinspritzventils 30 aus,
wodurch die Auslassblende 40 geöffnet wird. Somit
fließt der Hochdruckkraftstoff in der Gegendruckkammer 35 durch
die Auslassblende 40 in die Niederdruckkraftstoffpassage 41 aus.
Demgemäß wird der Druck des Hochdruckkraftstoffs
in der Gegendruckkammer 35, welcher auf die Düsennadel 32 ausgeübt
wird, niedriger als der Druck des Hochdruckkraftstoffs in der Nadelaufnahme 31,
welcher auf die Düsennadel 32 ausgeübt
wird. Wenn die Kraft, die durch den obenstehenden Druckunterschied
verursacht wird, größer als eine Kraft auf die Nadelfeder 37 wird,
welche die Düsennadel 32 in Richtung des proximalen
Endes des Kraftstoffeinspritzventils 30 drückt,
wird die Düsennadel 32 vom Nadelsitzabschnitt 33 gelöst
bzw. ausgelenkt. Dadurch wird das Kraftstoffeinspritzventil 30 geöffnet.
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Wie
obenstehend beschrieben wird der Anhebewert der Düsennadel 32 des
Kraftstoffeinspritzventils 30 durch das Regelelement 38 geregelt.
Das heißt, der Anhebewert der Düsennadel 32 wird
durch einen Wert gleich einem Anhebewert geregelt, bei welchem die
Düsennadel 32 das Regelelement 38 berührt,
so lange die Düsennadel 32 das Regelelement 38 nicht
gegen eine Federkraft der Regelfeder 39 auslenkt. Um den
Anhebewert weiter anzuheben, ist es erforderlich durch anheben des
Druckes des Kraftstoffs, der von der Hochdruckkraftstoffpassage 34 zur
Nadelaufnahme 31 zugeführt wird, eine Kraft auf
die Düsennadel 32 zu geben, welche groß genug ist,
um die Kraft der Regelfeder 39 auszuführen. Der obenstehend
erwähnte Druckanstieg des zugeführten Kraftstoffs
wird durch Anheben des Druckes des Kraftstoffs (Kraftstoffdruck)
in den Sammelkammern 21a, 21b ermöglicht.
Während das Kraftstoffeinspritzventil 30 durch
die elektronische Steuerung geöffnet wird, wird der Kraftstoffdruck
in der vorliegenden Erfindung in den Sammelkammern 21a, 21b erhöht,
um einen Grenzwert zu überschreiten, der der Kraft entspricht,
die größer als die Kraft der Regelfeder 39 ist.
Aufgrund des Obenstehenden ist es möglich, den Anhebewert
während einer Krafteinspritzperiode schrittweise zu erhöhen.
Somit wird eine Einspritzrate bzw. ein Einspritzverhältnis
während der Einspritzperiode erhöht, wodurch es
möglich ist, eine Stiefeleinspritzung (Englisch: boot injection)
auszuführen, in welcher ein Veränderungsprofil
des Einspritzverhältnisses eine Stiefelform aufweist. Die
Einstellung für die entsprechende Stiefeleinspritzausführung
in der vorliegenden Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben.
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In
der vorliegenden Ausführungsform ist der Sammler 20 in
die Sammelkammern 21a, 21b geteilt, welche entsprechend
mit den jeweiligen Kraftstoffeinspritzventilen 30 verbunden
sind. Aufgrund der obenstehenden Konfiguration ist ein Kraftstoffdruckanstiegswert
in jeder der Sammelkammern 21a, 21b, der durch
eine einzelne Kraftstoffpumpaktivität der Kraftstoffpumpe 10 herbeigeführt
wird, größer als ein Kraftstoffdruckanstiegswert
der durch eine einzelne Kraftstoffpumpaktivität in einer
einzelnen Sammelkammer des Sammlers 20 herbeigeführt
wird, welcher von allen der Mehrzahl der Kraftstoffeinspritzventile 30 in
einem Vergleichsfall mitbenutzt wird. Dadurch ist es möglich,
den Kraftstoffdruck in jeder der Sammelkammern 21a, 21b während
der Kraftstoffeinspritzperiode von jedem der Kraftstoffeinspritzventile 30 ausreichend
anzuheben, wodurch es möglich ist, den Kraftstoffdruck
effektiv anzuheben, um den Grenzwert zu überschreiten,
um zudem den Anhebewert anzuheben bzw. zu vergrößern.
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Außerdem
wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Synchronsystem
bereitgestellt, in welchem ein Kraftstoffeinspritzzyklus des Kraftstoffeinspritzventils
30 einem Kraftstoffpumpzyklus einer Kraftstoffpumpe 10 eins-zu-eins
entspricht, so dass der Kraftstoff synchron mit der Kraftstoffeinspritzung von
jedem der Kraftstoffeinspritzventile 30 gepumpt wird. Der
Zeitpunkt zum Starten der Kraftstoffeinspritzung und der Kraftstoffeinspritzperiode
kann sich mit dem Betriebszustand des Diesel-Verbrennungsmotor 50 verändern,
so wie auch eine Drehzahl der Kurbelwelle 2 oder eine erforderliche
Einspritzmenge. Somit wird in der vorliegenden Ausführungsform
der Pumpzeitpunktveränderungsmechanismus 80 betrieben,
um den Zeitpunkt zum Pumpen von Kraftstoff durch die Kraftstoffpumpe 10 zu
steuern, wobei der Kraftstoffdruck in den Sammelkammern 21a, 21b erhöht
wird, um den Grenzwert während der Kraftstoffeinspritzperiode
zu überschreiten.
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Des
Weiteren ist es nach der Kraftstoffeinspritzung erforderlich, die
Drücke in den Sammelkammern 21a, 21b so
zu reduzieren, dass sie niedriger als der obenstehende Grenzwert
sind, bei welchem sich die Düsennadel 32 nicht
mehr weiter gegen die Federkraft der Regelfeder 39 anheben
kann. Somit ist es in der vorliegenden Ausführungsform durch
Vorsehen der Bypassleitungen 68a, 68b möglich,
dass der Hochdruckkraftstoff in den Sammelkammern 21a, 21b durch
die Rückflusszuflussöffnungen 69a, 69b,
die Druckkammern 63a, 63b und die Einlassöffnungen 64a, 64b zurück
in den Kraftstofftank 1 fließt. Demgemäß werden
die Drücke in den Sammelkammern 21a, 21b effektiv
reduziert.
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Als
nächstes wird der Betrieb der Hochdruckpumpe 60 für
einen Fall, in dem Kraftstoff von den Druckkammern 63a, 63b zu
den Sammelkammern 21a, 21b ausgelassen wird, mit
Bezugnahme zu den 3A bis 3C und 4A bis 4C beschrieben.
Außerdem wird der Betrieb der Hochdruckpumpe 60 für
einen anderen Fall, in dem der Kraftstoffdruck in den Sammelkammern 21a, 21b durch
den Rückfluss von Kraftstoff in den Kraftstofftank 1 reduziert
wird, bezüglich 5 beschrieben. Dabei sollte beachtet
werden, dass in 3A bis 5 das Paar der
Kolben 62a, 62b und das Paar der Druckkammern 63a, 63b durch
den Kolben 62 bzw. die Druckkammer 63 angezeigt
bzw. bezeichnet werden.
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<Kolbenabwärtsbewegung>
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3A stellt
die oberste bzw. höchste Position des Kolbens 62 dar,
wobei der Kolben 62 dazu gebracht wird, sich nach unten
in einen Zustand zu bewegen, in dem die Einlassöffnung 64 durch
das Dosierventil 70 geschlossen wird. Da die Rückflusszuflussöffnung 69 im
obenstehenden Zustand geöffnet ist, fließt Hochdruckkraftstoff
in der Sammelkammer 21 durch die Rückflusszuflussöffnung 69 und
die Verbindungspassage 621 in die Druckkammer 63 zurück.
Da die Einlassöffnung 64 anschließend
geschlossen wird, wird die Druckkammer 63 stark komprimiert.
Dadurch drückt der Hochdruckkraftstoff, welcher in die
Druckkammer 63 eingebracht worden ist, den Kolben 62 nach
unten, wodurch der andere Kolben 62 der mehreren Kolben 62,
welcher nach oben ausgelenkt wird, unterstützt wird. Somit
wird die Umdrehung der Kurbelwelle 60J unterstützt
wodurch der Energieverbrauch des Diesel-Verbrennungsmotors, der
für die Umdrehung erforderlich ist, effektiv reduziert
wird. Wenn in der vorliegenden Ausführungsform die Dekomprimierung
bzw. Druckverminderung durch die Druckreduzierungssteuereinrichtung
nicht erforderlich ist, bewirkt die Hilfssteuereinrichtung, dass
das Dosierventil 70 die Einlassöffnung 40 schließt,
so dass Hochdruckkraftstoff im Sammler 21 dazu gebracht
wird, in die Druckkammer 63 zu fließen, um die
Auslenkung des Kolbens 62 zu unterstützen. Somit
kann ein Teil der Energie der Kraftstoffpumpe 10 der sonst „verbraucht” werden
würde, wenn der Kolben 62 Kraftstoff pumpt, eingespart
werden. Insbesondere in einer Konfiguration, in der die Kraftstoffpumpe 10 mehrere
Paare der Zylinder 61 und der Kolben 62 umfasst,
und in der die mehreren Kolben 62 zur Komprimierung durch
eine einzelne Antriebsquelle abwechselnd auf- und abbewegt werden,
wird die Antriebskraft, die auf den anderen der Kolben 62 im
Verdichtungstakt bzw. Komprimierungstakt (Kraftstoff-Druck-Speisung) angewandt wird,
effektiv unterstützt, wenn einer der Kolben 62 im Expansionstakt
(Kraftstoff-Einlass-Takt) Hochdruckkraftstoff bzw. Kraftstoff, der
unter hohem Druck steht, empfängt. Dabei wird die Energie
bzw. die Leistung, die durch die Antriebsquelle verbraucht wird,
reduziert.
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Wie
obenstehend beschrieben entspricht die ECU 90, welche dafür
verantwortlich ist, dass das Dosierventil 70 die Einlassöffnung 64 schließt,
der „Hilfssteuereinrichtung”, wenn der Kolben 62 die Rückflusszuflussöffnung 69 öffnet
und sich gleichzeitig nach unten bewegt.
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Wenn
sich der Kolben 62 wie in den 3A bis 3C dargestellt
nach unten bewegt, überschreitet der Druck in der Druckkammer 63 nicht
den Druck in der Sammelkammer 21 um einen vorbestimmten
Druck. Somit bleibt die Auslassöffnung 66, ohne
das Prüfventil 67 zu öffnen, geschlossen.
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Als
nächstes, wenn sich der Kolben 62 von einer Position
wie in 3A dargestellt zu einer Position
wie in 3B dargestellt nach unten bewegt, während
die Einlassöffnung 64 durch das Dosierventil 70 geschlossen
wird, wird die Rückflusszuflussöffnung 69 durch
den Kolben 62 geschlossen. Wenn sich der Kolben 62 dann
weiter nach unten bewegt, während die Einlassöffnung 64 geschlossen
bleibt, wird das Volumen der Druckkammer 63 in einem Zustand
vergrößert, in dem die Einlassöffnung 64,
die Rückflusszuflussöffnung 69 und die
Auslassöffnung 66 geschlossen sind. Somit wird
der Druck in der Druckkammer 63 niedriger als der Druck
des aufströmenden Kraftstoffs der Einlassöffnung 64.
Das heißt, der Druck in der Druckkammer 63 wird
ein negativer Druck bzw. Unterdruck bezüglich des eingespeisten Druckes
auf der Seite der Einlassöffnung 64 in Richtung
des Kraftstofftanks 1.
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Anschließend
wird das Dosierventil 70 veranlasst, während der
Abwärtsbewegung des Kolbens 62 die Einlassöffnung 64,
wie in 3C dargestellt, vollständig
in einem vorbestimmten Zeitpunkt zu öffnen, in dem die
Druckkammer 63 einen Unterdruck aufweist. Anschließend
wird Kraftstoff durch die Einlassöffnung 64 aufgrund
des Unterdrucks in die Druckkammer 63 gesaugt, wodurch
die Druckkammer 63 mit Kraft stoff gefüllt wird.
Wie obenstehend dargestellt, wird somit die Abwärtsbewegung
(Einlasstakt) des Kolbens 62 beendet.
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<Kolbenaufwärtsbewegung>
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4A stellt
die unterste Position des Kolbens 62 dar, in welcher die
Rückflusszuflussöffnung 69 geschlossen
ist. Da sich der Kolben 62 dann wieder nach oben bewegt,
während die Einlassöffnung 64 durch das
Dosierventil 70 geöffnet wird, kann Kraftstoff
in der Druckkammer 63 nur noch begrenzt komprimiert werden,
wodurch Kraftstoff durch die Einlassöffnung 64 in
den Kraftstofftank 1 fließt bzw. ausgelassen wird.
Dabei sollte beachtet werden, dass während des Auslassens
des Kraftstoffs die Druckkammer 63 nicht komprimiert wird,
wodurch der Druck in der Druckkammer 63 durch den vorbestimmten
Druck nicht höher als der Druck in der Sammelkammer 21 werden
kann. Somit schließt das Prüfventil 67 weiter
die Auslassöffnung 66.
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Als
nächstes wird das Dosierventil 70 veranlasst,
die Einlassöffnung 64 wie in 4B dargestellt,
bei einem vorbestimmten Zeitpunkt während der Aufwärtsbewegung
des Kolbens 62 zu schließen. Anschließend
wird Kraftstoff in der Druckkammer 63 stark komprimiert
um in einem Hochdruckzustand zu sein, da die Druckkammer 63 durch
den Kolben 62 in einem Zustand komprimiert wird, in dem
die Einlassöffnung 64, die Rückflusszuflussöffnung 69 als
auch die Auslassöffnung 66 geschlossen sind. Wenn
sich der Kolben 62 dann weiter nach oben bewegt und den
Kraftstoff weiter komprimiert, wird durch den vorbestimmten Druck
auch der Druck in der Druckkammer 63 höher als
der Druck in der Sammelkammer 21. Somit wird das Prüfventil 67 veranlasst,
die Auslassöffnung 66 zu öffnen. Dadurch
wird Kraftstoff in der Druckkammer 63 durch die Auslassöffnung 66 in die
Sammelkammer 12 gepumpt.
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Wenn
sich der Kolben 62 weiter nach oben bewegt, wird die Rückflusszuflussöffnung 69,
wie in 4C dargestellt, geöffnet,
wodurch Kraftstoff in der Druckkammer 63 durch die Auslassöffnung 66 als
auch durch die Rückflusszuflussöffnung 69 in
die Sammelkammer 21 gepumpt wird.
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Es
ist zu beachten, dass falls das Dosierventil 70 betrieben
wird, um die Einlassöffnung 64 in einem Zeitpunkt
zu öffnen, in welchem sich der Kolben 62 nach
oben bewegt, um die Rückflusszuflussöffnung 69 (siehe 5)
zu öffnen, Hochdruckkraftstoff in der Sammelkammer 21 durch
die Rückflusszuflussöffnung 69, die Verbindungspassage 621 und
die Druckkammer 63, und anschließend durch die
Einlassöffnung 64 zurück in den Kraftstofftank 1 fließt. Somit
ist es möglich, den Druck in der Sammelkammer 21 schnell
zu reduzieren. Das heißt, es ist möglich, die
Sammelkammer 21 schnell zu dekomprimieren. Demgemäß ist
es möglich, die Düsennadel 32 im Kraftstoffeinspritzventil 30,
nachdem Kraftstoff in einem Hochdruckzustand eingespritzt wird,
in dem die Düsennadel 32 im Wesentlichen gegen
die Federkraft der Regelfeder 39 angehoben wird, durch
die Schnell-Dekomprimierung des Kraftstoffdrucks schnell nach unten
zu bewegen (oder die Düsennadel 32 schnell in
Richtung der Einspritzblende zu bewegen).
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Wie
obenstehend einspricht die ECU 90, welche das Dosierventil 70 veranlasst,
die Einlassöffnung 64 zu öffnen, während
der Kolben 62 die Rückflusszuflussöffnung 69 öffnet
und sich gleichzeitig nach oben bewegt, um die Düsennadel 32 nach
unten zu bewegen, der „Druckreduzierungssteuereinrichtung”.
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Als
nächstes wird ein Verfahren zum Steuern des Dosierventils 70 durch
einen Mikrocomputer, der in der ECU 90 vorgesehen ist,
beschrieben. Als erstes wird ein Kraftstoffeinspritzzustand des
Kraftstoffeinspritzventils 30 basierend auf dem Betriebszustand des
Verbrennungsmotors (zum Beispiel: Verbrennungsmotorenlast und/oder
Verbrennungsmotorendrehzahl) bestimmt. Der Einspritzzustand umfasst eine
Einspritzanzahl von Kraftstoffeinspritzungen in einem Verbrennungszyklus,
eine Gesamteinspritzmenge in dem einen Verbrennungszyklus und die Veränderung
des Einspritzverhältnisses über die Zeit bei einer
einzelnen Einspritzung. Zum Beispiel kann der Einspritzzustand einen
Ausführungszustand der obenstehenden Stiefeleinspritzung
umfassen, oder die Form des Stiefels für den Fall einer
Ausführung der Stiefeleinspritzung.
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Anschließend
wird ein Zieldruck (Zielrohrdruck) der Sammelkammer 21 basierend
auf dem bestimmten Einspritzzustand oder basierend auf dem Betriebszustand
des Verbrennungsmotors berechnet. Danach werden die Auslassmengensteuerung der
Kraftstoffpumpe 10 und die Schnell-Komprimierungssteuerung
basierend auf einer Differenz zwischen dem Zielrohrdruck und einem
Rohrdruck (tatsächlicher Rohrdruck), der tatsächlich
durch den Kraftstoffdrucksensor 24 erfasst wird, erfasst.
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Das
heißt, wenn der tatsächliche Rohrdruck niedriger
als der Zielrohrdruck ist, wird die Steuerung der Kraftstoffpumpe 10 korrigiert
um den Auslasswert der Kraftstoffpumpe 10 zu vergrößern.
Insbesondere während des Aufwärtsbewegungstaktes
des Kolbens 62 wird die Einlassöffnung 64 durch
das Dosierventil 70 geschlossen, so dass der Startzeitpunkt
der Komprimierung der Druckkammer 63 früher ist.
Wenn hingegen der tatsächliche Rohrdruck höher
als der Zielrohrdruck ist, wird die Schnell-Dekomprimierungssteuerung
der Sammelkammer 21 aufgrund des Rückflusses ausgeführt.
Insbesondere das Dosierventil 70 wird gesteuert, um die
Einlassöffnung 64 zu öffnen, wenn während
der Aufwärtsbewegung des Kolbens 62 mindestens
die Rückflusszuflussöffnung 69 geöffnet
ist.
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Als
nächstes wird das Verfahren der Schnell-Dekomprimierungssteuerung,
die durch den in der ECU 90 vorgesehenen Mikrocomputer
ausgeführt wird, unter Bezugnahme des Flussdiagramms, das
in 6 dargestellt ist, beschrieben. Es sollte beachtet
werden, dass der vorliegende Prozess bzw. das vorliegende Verfahren
wiederholt durch einen vorbestimmten Zyklus ausgeführt
wird, während der Verbrennungsmotor betrieben wird. Der
vorbestimmte Zyklus kann zum Beispiel ein Verfahrenszyklus des Mikrocomputers
oder ein Kurbelwinkelzyklus sein.
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Zuerst
wird bei Schritt S10 (entsprechend einer Kolbenpositionsbestimmungseinrichtung,
Kolbenbewegungsrichtung-Bestimmungseinrichtung) bestimmt, ob mindestens
einer der folgenden Zustände erfüllt ist. Die
Zustände umfassen (1) den Kolben 62, der sich
nach oben bewegend betrieben wird und (2) den Kolben 62,
der sich in einer Position (Verbindungsposition) befindet, um die
Rückflusszuflussöffnung 69 zu öffnen.
Es sollte beachtet werden, dass es möglich ist, die Bewegungsrichtung
und die Position des Kolbens 62 basierend auf dem Drehwinkel der
Kurbelwelle 2 zu erhalten, da der Kolben 62 durch
die Kurbelwelle 62 rotiert bzw. bewegt wird. Somit kann
basierend auf Erfassungswerten, die durch den Kurbelwinkelsensor
ausgegeben werden, der den Drehwinkel der Kurbelwelle 2 erfasst,
bestimmt werden, ob der Kolben 62 sich nach oben bewegend betrieben
wird oder sich in der Verbindungsposition befindet.
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Wenn
bestimmt wird, dass mindestens einer der obenstehenden Zustände
erfüllt ist (JA bei S10), schreitet die Steuerung zu Schritt
S20 (entsprechend Überschusswertberechnungseinrichtung),
voran, in dem ein Überschusswert Δ P des tatsächlichen
Rohrdrucks relativ zum Zielrohrdruck berechnet wird. Genauer gesagt
wird der Überschusswert Δ P durch die folgende
Gleichung berechnet: Überschusswert Δ P = tatsächlicher
Rohrdruck – Zielrohrdruck. Danach schreitet die Steuerung
zu Schritt S30 (entsprechend Öffnungsbetriebbestimmungseinrichtung)
voran, in dem bestimmt wird, ob der Überschusswert Δ P,
der bei Schritt S20 berechnet wird, größer als
der Grenzwert ist. Wenn bestimmt ist, dass Δ P größer
dem Grenzwert ist (JA bei S30), schreitet die Steuerung zu Schritt
S40 (entsprechend Druckreduzierungssteuereinrichtung) voran, in
dem eine Ventilöffnungssteuerung ausgeführt wird,
um das Dosierventil 70 zu veranlassen, die Einlassöffnung 64 vollständig
zu öffnen. Somit wird eine Schnell-Dekomprimierungssteuerung
ausgeführt. Insbesondere wenn der Betriebszustand des Kolbens 62 durch
eine der 4A, 4B, 4C und/oder 3A angezeigt
bzw. dargestellt wird, wird bei Schritt S10 bestimmt, dass der Kolben 62 sich
aufwärts bewegend betrieben wird, wodurch das Dosierventil 70 die
Einlassöffnung 64 vollständig öffnet.
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Wenn
hingegen bestimmt wird, dass Δ P ≤ dem Grenzwert
ist, entsprechend NEIN bei S30, oder wenn bestimmt wird, dass der
Kolben 62 nicht sich aufwärts bewegend betrieben
wird oder sich nicht in der Verbindungsposition befindet, entsprechend NEIN
bei S10, schreitet die Steuerung zu Schritt S50 voran (entsprechend
Auslassmengensteuereinrichtung), in dem die Auslassmengensteuerung
ausgeführt wird. Insbesondere das Dosierventil 70 wird
gesteuert, um die Einlassöffnung 64 für
ein Intervall, während dem sich der Kolben 62 in
der Verbindungsposition befindet, vollständig zu öffnen.
Das heißt, das Dosierventil 70 wird gesteuert,
um die Einlassöffnung 64 für ein vorbestimmtes
Intervall (Verbindungsintervall dargestellt in 4C)
von Beginn der Abwärtsbewegung des Kolbens an, und für
ein vorbestimmtes Intervall (Verbindungsintervall dargestellt in 3A)
bis zum Ende der Aufwärtsbewegung, vollständig
zu öffnen. Im Kolbenabwärtsbewegungstakt bzw.
bei der Abwärtsbewegung wird der Startzeitpunkt der Komprimierung
der Druckkammer 63, wodurch das Dosierventil 70 veranlasst
wird, die Einlassöffnung 64 zu schließen,
basierend auf der Verminderung des tatsächlichen Rohrdrucks
bezüglich des Zielrohrdrucks gesteuert. Das heißt,
wenn die Verminderung größer ist, ist der Startzeitpunkt
der Komprimierung früher.
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Nachstehend
werden Vorteile der obenstehenden Dekomprimierungssteuerung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform beschrieben.
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Durch
Veranlassen des Dosierventils 70 die Einlassöffnung 64 zu öffnen
(durch Ausführen der Ventilöffnungssteuerung beim
Dosierventil 70), in einen Zustand wie in 4C dargestellt,
wird Hochdruckkraftstoff in der Sammelkammer 21 dazu veranlasst,
durch die Bypassleitung 68, die Rückflusszuflussöffnung 69,
die Verbindungspassage 621, die Druckkammer 63 und
die Einlassöffnung 64 zurück in den Kraftstofftank 1 zu
fließen, wodurch der Druck in der Sammelkammer 21 reduziert
wird. Verglichen mit der konventionellen Druckreduzierung (oder
konventionellen Dekomprimierung) unter Verwendung des konventionellen
Druckreduzierungsventils, das im Sammler vorgesehen ist, ist es
somit einfacher einen Bereich eines Durchflusskanals für
Kraftstoff in einem Dekomprimierungsleitweg (die Bypassleitung 68,
die Rückflusszuflussöffnung 69, die Verbindungspassage 621,
die Druckkammer 63, und die Einlassöffnung 64)
zu vergrößern. Somit ist es möglich,
einen Anstieg einer Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit während
der Dekomprimierung der Sammelkammer 21 zu begrenzen, wodurch
es wiederum möglich ist, einen Anstieg der Kraftstofftemperatur
zu begrenzen. Außerdem ist es möglich, einen Druck
in kurzer Zeit im Wesentlichen zu reduzieren, oder eine Schnell-Dekomprimierung
auszuführen.
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In
der vorliegenden Ausführungsform wird auch das konventionelle
Druckreduzierungsventil, das am Sammler angebracht ist, entfernt.
Durch Steuern des Betriebs des Dosierventils 70 ist es
jedoch möglich, die Auslassmenge von der Kraftstoffpumpe 10 zu
steuern und die Dekomprimierungssteuerung auszuführen.
Das heißt, da ein Steuerkreis in der ECU 90 sowohl
für die Auslassmengensteuereinrichtung als auch für
die Druckreduzierungssteuereinrichtung vorgesehen ist, ist es möglich,
die Anzahl der Steuerkreise und somit die Kosten zu reduzieren.
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Da
sich der Kolben 62 nach oben bewegt, während das
Dosierventil 70 die Einlassöffnung 64 in einem
Zustand, der in 4A, 4B dargestellt
ist, vollständig öffnet, wird der Druck in der
Druckkammer 63 nicht erhöht. Somit ist es möglich,
da eine unnötige Komprimierung nicht während der
Ausführung der Dekomprimierung ausgeführt wird,
die „verbrauchte” Energie bzw. Leistung des Diesel-Verbrennungsmotors,
die für die Umdrehung der Kurbelwelle 60J erforderlich
ist, effektiv zu reduzieren.
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Da
es möglich ist, Hochdruckkraftstoff bzw. Kraftstoff, der
unter hohem Druck steht in der Sammelkammer 21 zu veranlassen,
zurückzufließen, um den Druck in der Sammelkammer 21 durch Öffnen des
Dosierventils 70 in einem Zustand, wie in 3A dargestellt,
zu reduzieren, ist es möglich, einen Anstieg der Kraftstofftemperatur
zu begrenzen. Außerdem ist es möglich, die Schnell-Dekomprimierung auszuführen.
Es sollte beachtet werden, dass es möglich ist, die Kraftstoffpumpe 10 zu
veranlassen, ein praktisches bzw. erforderliches Minimum an Kraftstoff
auszulassen, selbst wenn Δ P größer als der
Grenzwert ist, da der Unterdruck in der Druckkammer 63 durch
Schließen des Dosierventils 70 in einem Zustand,
wie in 3B oder 3C dargestellt,
für einen Ansaugbetrieb erzeugt wird.
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In
der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Sammler 20 mehrere
Sammelkammern 21, die durch die Trennwand 23 voneinander
getrennt sind. Jede der mehren Sammelkammern 21 ist für
die entsprechende der mehreren Druckkammern 63 vorgesehen.
Somit ist es im Vergleich zu einem Fall, in dem der Sammler ein
gemeinsames Rohr bzw. Common Rail ist, das von den mehreren Druckkammern 63 gemeinsam
genutzt wird, einfacher, die Dekomprimierungssteuerung auszuführen,
um den tatsächlichen Rohrdruck näher an den Zielrohrdruck
zu bekommen, da der Druck in jeder Druckkammer 63 durch
die entsprechende Sammelkammer 21 in der vorliegenden Ausführungsform
effektiv reduziert wird. Das heißt, es gibt ein eins-zu-eins
Verhältnis zwischen der Druckkammer 63 und der
Sammelkammer 21, wodurch der Druck in der Druckkammer 63 effektiver
zu steuern ist, als im Vergleich zu einem „viele-zu-eins
Verhältnis” zwischen den Druckkammern 63 und
dem Common Rail Sammler.
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In
der vorliegenden Ausführungsform wird die Rückführungszuflussöffnung 69 durch
den Kolben 62 einfach geöffnet und geschlossen.
Es sollte beachtet werden, dass selbst in einem Vergleichsfall, in
dem die Verbindungspassage der vorliegenden Ausführungsform
nicht ausgebildet ist, die Rückflusszuflussöffnung 69 in
der Lage sein kann, direkt mit der Druckkammer 63 verbunden
zu sein, wenn sich das Ende des auf- und abbewegten Kolben 62 auf
einer Seite der Rückflusszuflussöffnung 69 entgegengesetzt
von der Druckkammer 63 befindet. In der vorliegenden Ausführungsform,
in der der Kolben 62 mit der Verbindungspassage 621 vorgesehen
ist, ist der Zeitpunkt der Verbindung jedoch flexibler ausgestaltet,
als in dem Vergleichsfall, in dem die Verbindungspassage nicht ausgebildet
ist.
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In
der vorliegenden Ausführungsform veranlasst die Druckreduzierungssteuervorrichtung
das Dosierventil 70 die Einlassöffnung 64 zu öffnen, wenn
der tatsächliche Druck des Kraftstoffs im Sammler 2 höher
als der Zieldruck des Kraftstoffs im Sammler 2 ist.
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Aufgrund
des Obenstehenden wird die Einlassöffnung 64 nicht
durch das Dosierventil 70 geschlossen, wenn die Druckreduzierung
(Dekomprimierung) nicht erforderlich ist. Somit wird der Kraftstoff
durch den Kolben 62 effektiv komprimiert, so dass der tatsächliche
Druck des Kraftstoffs im Sammler 2 gleich des Zieldrucks
wird, wodurch eine erwünschte Kraftstoffauslassmenge erzielt
wird. Wenn hingegen die Druckreduzierung erforderlich ist, veranlasst
die Druckreduzierungssteuerungseinrichtung das Dosierventil 70 die
Einlassöffnung 64 zu öffnen, so dass
die Komprimierung verboten bzw. verhindert wird, und der Druck dementsprechend
reduziert wird. Wie obenstehend sind die Auslassmengensteuerung
des Kraftstoffs und die Dekomprimierungssteuerung einfach schaltbar.
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In
der vorliegenden Ausführungsform berechnet eine Überschussmengenberechnungseinrichtung
die Überschussmenge Δ P des tatsächlichen
Drucks relativ zum Ziel druck des Kraftstoffs im Sammler 21.
Wenn die Überschussmenge Δ P den Grenzwert überschreitet,
erlaubt die Druckreduzierungssteuerungseinrichtung dem Dosierventil 70 die Einlassöffnung 64 zu öffnen.
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Aufgrund
des Obenstehenden ist es dem Dosierventil 70 in einem Fall,
in dem der tatsächliche Druck leicht größer
als der Zieldruck im Sammler 21 ist, nicht erlaubt, die
Einlassöffnung 64 zu öffnen. Wenn jedoch
die Überschussmenge des tatsächlichen Drucks relativ
zum Zieldruck den Grenzwert überschreitet, ist es dem Dosierventil 60 erlaubt,
die Einlassöffnung 64 zu öffnen. Somit
ist die Ausführung der Dekomprimierungssteuerung in einem
fehlerhaften Fall geschützt, in dem der tatsächliche
Druck aufgrund eines Erfassungsfehlers des Kraftstoffdrucksensors,
der den tatsächlichen Druck oder die Druckpulsierung erfasst,
als ein hoher Druck erfasst wird.
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<Andere
Ausführungsform>
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die obenstehende Ausführungsform
beschränkt. Jede Eigenschaft der Ausführungsform
kann wie erforderlich kombiniert werden. Die obenstehende Ausführungsform
kann auch wie folgt modifiziert werden.
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In
der obenstehenden Ausführungsform ist es erlaubt, die Dekomprimierungssteuerung
bei Schritt S40 auszuführen, wenn bestimmt wird, dass mindestens
einer der folgenden Zustände, wie in 6 dargestellt,
entsprechend JA bei S10 erfüllt ist. Der obenstehende Zustand
umfasst zum Beispiel, dass der Kolben 62 in der Aufwärtsbewegung
betrieben wird und sich in der Verbindungsposition befindet. Alternativ
kann hingegen die Schnell-Dekomprimierungssteuerung erlaubt werden,
wenn der Kolben 62 in der Aufwärtsbewegung betrieben
wird, egal ob sich der Kolben 62 in der Verbindungsposition
befindet oder nicht. Weiter kann die Schnell-Dekomprimierungssteuerung
zum Beispiel auch erlaubt werden, wenn sich der Kolben 62 in
der Verbindungsposition befindet, egal ob der Kolben 62 in
der Aufwärtsbewegung betrieben wird oder nicht. Außerdem
kann die Bestimmung bzw. die Auswahl bei Schritt S10 entfernt werden.
Wenn die Beziehung Δ P > Grenzwert entsprechend
JA bei Schritt S30 erfüllt ist, kann die Schnell-Dekomprimierungssteuerung
ausgeführt werden, um die Einlassöffnung 64 offenzuhalten,
ungeachtet der Position des Kolbens 62.
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In
der obenstehenden Ausführungsform, wie in 1 dargestellt,
ist der Kolben 62 mit der Verbindungspassage 621 vorgesehen,
so dass die Rückflusszuflussöffnung 69 mit
der Druckkammer 63 durch die Verbindungspassage 621 in
Verbindung steht. Wie jedoch in 7 dargestellt,
kann die Verbindungspassage 621 entfernt werden, und die Rückflusszuflussöffnung 691 alternativ
direkt mit der Druckkammer 63 verbunden werden. 7 stellt
einen Zustand dar, in dem sich der Kolben 62 an das Ende
nach unten bewegt. In 7 ist eine Ausgestaltung dargestellt,
in welcher die Rückflusszuflussöffnung 691 direkt
mit der Druckkammer 63 für das vorbestimmte Intervall
vom Beginn der Aufwärtsbewegung an verbunden ist. Durch
Steuern des Dosierventils 70 zum Öffnen der Einlassöffnung 64 für
das vorbestimmte Intervall, wird auch der Hochdruckkraftstoff bzw.
der Kraftstoff, der unter hohem Druck steht, in der Sammelkammer 21 veranlasst,
durch die Bypassleitung 68, die Rückflusszuflussöffnung 691, die
Druckkammer 63 und die Einlassöffnung 64 zurück
in den Kraftstofftank 1 zu fließen, wodurch die Schnell-Dekomprimierung
ausgeführt wird.
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Bei
Schritt S20 in 6 verändert sich der tatsächliche
Rohrdruck, der für die Berechnung des Überschusswertes Δ P
verwendet wird, mit der Auf- und Abbewegung des Kolbens 62.
Das heißt, der tatsächliche Rohrdruck steigt an,
wenn sich der Kolben für den Pumpbetrieb nach oben bewegt,
und fällt ab, wenn sich der Kolben für den Saugbetrieb
nach unten bewegt. Bei der Berechnung des Überschusswertes Δ P
kann der tatsächliche Rohrdruck vor dem Pumpen des Kraftstoffs
durch den Kolben 62 verwendet werden. Darüber
hinaus kann der tatsächliche Rohrdruck nach dem Pumpen
des Kraftstoffs zum Berechnen des Überschusswertes Δ P
verwendet werden.
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Das
Dosierventil 70 der obenstehenden Ausführungsform
ist konfiguriert, um die Einlassöffnung 64 unter
Verwendung der Spule 71, die die Einlassöffnung 64 von
einer Seite der Einlassöffnung 64 entgegengesetzt
von der Druckkammer 63 berührt, zu öffnen
und zu schließen. Alternativ kann das Dosierventil 70 die
Einlassöffnung 64 unter Verwendung der Spule 71 von
der anderen Seite der Einlassöffnung 64, während
sie der Druckkammer 63 gegenüber steht, öffnen
und schließen.
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Das
Dosierventil 70 der obenstehenden Ausführungsform
ist ein normal schließendes Ventil, das durch die Spule 71 geschlossen
wird, wenn der Elektromagnet 72 abgeschaltet wird. Alternativ
kann das Dosierventil 70 ein normal öffnendes
Ventil sein, das durch die Spule 71 geöffnet wird,
wenn der Elektromagnet 72 bestromt wird.
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In
der obenstehenden Ausführungsform ist der Sammler 20 nicht
mit einem Druckreduzierungsventil vorgesehen. Alternativ kann der
Sammler 20 jedoch mit einem Druckreduzierungsventil vorgesehen
sein. Eine Druckreduzierungseinrichtung reduziert zum Beispiel den
Druck in der Druckkammer durch Veranlassen des Rückflusses
durch Veranlassen des Dosierventils 70 die Einlassöffnung 64 wie
in 5 dargestellt zu öffnen, wobei auch eine Druckreduzierungseinrichtung
den Druck durch Öffnen des Druckreduzierungsventils reduziert.
Im obenstehenden alternativen Fall wird die Dekomprimierung, die
durch den Rückfluss veranlasst wird, in einem Verbrennungszyklus
durchgeführt, um die Stiefeleinspritzung zu erreichen bzw.
auszuführen, wobei die Dekomprimierung (Druckreduzierung) durch
das Druckreduzierungsventil für eine Periode bzw. Zeitdauer
länger als ein Verbrennungszyklus ausgeführt werden
kann.
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Bei
der Bestimmung, ob der Überschusswert Δ P den
Grenzwert bei Schritt S30 in 6 überschreitet,
gibt es eine Grenze für das weitere Verkürzen
des Zyklus zum Wiederholen der obenstehenden Bestimmung oder eines
Verfahrenszyklus des Ablaufs wie in 6 dargestellt.
Daher, wenn der Bestimmungsverfahrenszyklus relativ lange ist bzw.
lange dauert, kann der Zeitpunkt der Beendigung des Beendens der
Dekomprimierung nachteilig verzögert werden. Um dem umstehenden
Nachteil entgegenzutreten, wenn bestimmt wird, dass Δ P > dem Grenzwert ist,
entsprechend JA bei S30, kann eine Öffnungsdauer, während
welcher das Dosierventil 70 veranlasst wird, die Einlassöffnung 64 offenzuhalten, alternativ
bestimmt werden (entsprechend Öffnungsdauereinstelleinrichtung).
Daher, wenn die Öffnungsdauer vergangen ist, nachdem das
Dosierventil 70 einmal geöffnet ist, und bevor
die nächste Bestimmung gemacht wird, nachdem der Bestimmungsverfahrenzyklus
vergangen ist, wird das Dosierventil 70 veran lasst, die
Einlassöffnung 84 zu schließen, so dass
der Zeitpunkt der Beendigung der Dekomprimierung nur noch begrenzt
verspätet sein kann. Dabei sollte beachtet werden, dass
in dem alternativen Fall, der Bestimmungsverfahrenzyklus mit dem
Verbrennungszyklus synchronisiert werden kann, wodurch zum Beispiel
der Bestimmungsprozess bzw. das Bestimmungsverfahren im Verbrennungszyklus wiederholt
ausgeführt werden kann.
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Alternativ
kann die Öffnungsdauer mit dem Überschusswert Δ P
veränderbar sein. Somit wird die Dekomprimierungssteuerung
sehr genau ausgeführt.
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Zusätzliche
Vorteile und Modifikationen werden als dem Fachmann naheliegend
angesehen. Die Erfindung ist in ihrem weiteren Sinne daher nicht
auf die spezifischen Details, repräsentativen Geräte
und illustrierten Beispiele, wie vorgehend dargestellt und beschrieben,
begrenzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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