DE102014211079A1

DE102014211079A1 - Verfahren zum betreiben eines kraftstoff-direkteinspritzsystems

Info

Publication number: DE102014211079A1
Application number: DE102014211079.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Damian Czekala; Ross Dykstra Pursifull; Ulrich Kramer
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-06-12
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2014-12-18
Also published as: CN104234853B; CN104234853A; US9453474B2; RU2647162C2; RU2014124188A; US20140366845A1

Abstract

Ein Verfahren, das Folgendes umfasst: während des Kraftmaschinenzylinder-Betriebs mit Kraftstoff von einer ersten Einspritzdüse und nicht von einer zweiten Einspritzdüse: Erhöhen eines Verteilerdrucks eines Kraftstoffverteilers, der an die zweite Einspritzdüse gekoppelt ist, als Reaktion auf einen Temperaturanstieg einer Spitze der zweiten Einspritzdüse. Auf diese Weise kann durch das Erhöhen des Verteilerdrucks eines Kraftstoffverteilers, der an die zweite Einspritzdüse gekoppelt ist, als Reaktion auf eine Temperaturzunahme einer Spitze der zweiten Einspritzdüse das Verfahren verwendet werden, um die Bildung eines Dampfraums innerhalb der Spitze der zweiten Einspritzdüse zu verhindern, die der Verbrennungswärme innerhalb des Kraftmaschinenzylinders ausgesetzt ist. Durch das Verhindern der Bildung eines Dampfraums kann das Verfahren verwendet werden, um die Kraftstoffdestillation in der Spitze der zweiten Einspritzdüse während der Zeiträume zu verhindern, wenn der Kraftmaschinenzylinder mit Kraftstoff von einer ersten Einspritzdüse und nicht von der zweiten Einspritzdüse arbeitet.

Description

Kraftmaschinen können mit verschiedenen Kraftstoffsystemen konfiguriert sein, die verwendet werden, um eine Sollmenge des Kraftstoffs einer Kraftmaschine für die Verbrennung zuzuführen. Ein Typ des Kraftstoffsystems enthält eine Kraftstoff-Kanaleinspritzdüse und eine Kraftstoff-Direkteinspritzdüse für jeden Kraftmaschinenzylinder. Die Kraftstoff-Kanaleinspritzdüsen können betrieben werden, um sowohl die Kraftstoffverdampfung zu verbessern und die Kraftmaschinenemissionen zu verringern als auch um die Pumpverluste und den Kraftstoffverbrauch bei niedrigen Lasten zu verringern. Die Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen können während der Bedingungen einer höheren Last betrieben werden, um die Kraftmaschinenleistung und den Kraftstoffverbrauch bei höheren Lasten zu verbessern. Außerdem können sowohl die Kraftstoff-Kanaleinspritzdüsen als auch die Direkteinspritzdüsen unter einigen Bedingungen zusammen betrieben werden, um die Vorteile beider Typen der Kraftstoffzufuhr wirksam einzusetzen.
Kraftmaschinen, die sowohl mit Kraftstoff-Kanaleinspritzdüsen als auch mit Direkteinspritzdüsen arbeiten, können während ausgedehnter Zeiträume ohne die Verwendung der Direkteinspritzdüsen arbeiten. Während der Zeiträume der Nichtverwendung sind die Spitzen der Direkteinspritzdüsen hohen Temperaturen innerhalb der Verbrennungszylinder, die sich aus der Verbrennung des von den Kraftstoff-Kanaleinspritzdüsen eingespritzten Kraftstoffs ergeben, ausgesetzt. Ferner kann die erhöhte Temperatur an der Direkteinspritzdüse zur Verdampfung des Kraftstoffs innerhalb der Direkteinspritzdüse führen. Dies kann zur Kraftstoffdestillierung innerhalb der Einspritzdüsenspitze führen, was zu Ablagerungen innerhalb der Einspritzdüse führen kann und wiederum die Haltbarkeit der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse beeinflussen kann.
Die Direkteinspritzdüsen können durch das periodische Einspritzen von Kraftstoff von den Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen während des Betriebs des Fahrzeugs gekühlt werden. Die Erfinder haben jedoch hier Probleme bei dieser Herangehensweise erkannt. Als ein Beispiel kann es erwünscht sein, den maximalen ununterbrochenen Kraftstoff-Kanaleinspritz-Betrieb (Port Fuel Injection, PFI) für eine verbesserte Kraftstoffwirtschaftlichkeit und verringerte Emissionen auszuführen. In einem weiteren Beispiel können die Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen an eine begrenzte Zufuhr von Kraftstoff gekoppelt sein, der folglich aufgebraucht und nicht verfügbar sein kann, wenn er benötigt wird, falls der Kraftstoff ständig eingespritzt wird. Ferner kann die periodische Einspritzung von Kraftstoff durch die Direkteinspritzdüsen nicht ausreichend sein, um die Dampfraumbildung innerhalb der Abschnitte der Einspritzdüse, die der Verbrennungswärme innerhalb der Kraftmaschinenzylinder ausgesetzt sind, zu verhindern.
In einem Beispiel können einige der oben beschriebenen Probleme mit einem Verfahren behandelt werden, das Folgendes umfasst: während des Kraftmaschinenzylinder-Betriebs mit Kraftstoff von einer ersten Einspritzdüse und nicht von einer zweiten Einspritzdüse: Erhöhen eines Verteilerdrucks eines Kraftstoffverteilers, der an die zweite Einspritzdüse gekoppelt ist, als Reaktion auf einen Temperaturanstieg einer Spitze der zweiten Einspritzdüse. Auf diese Weise kann ein Kraftmaschinenzylinder durch das Verbrennen des Kraftstoffs von der ersten Einspritzdüse betrieben werden, ohne die Haltbarkeit der zweiten Einspritzdüse zu beeinflussen. Durch das Erhöhen des Verteilerdrucks eines Kraftstoffverteilers, der an die zweite Einspritzdüse gekoppelt ist, als Reaktion auf einen Temperaturanstieg einer Spitze der zweiten Einspritzdüse kann das Verfahren verwendet werden, um zu verhindern, dass sich innerhalb der zweiten Einspritzdüse, z. B. innerhalb der Spitze der zweiten Einspritzdüse, die der Verbrennungswärme innerhalb des Kraftmaschinenzylinders ausgesetzt ist, ein Dampfraum bildet. Durch das Verhindern des Bildens eines Dampfraums kann das Verfahren verwendet werden, um die Kraftstoffdestillation in der Spitze der zweiten Einspritzdüse während der Zeiträume zu verhindern, wenn der Kraftmaschinenzylinder mit Kraftstoff von einer ersten Einspritzdüse und nicht von der zweiten Einspritzdüse arbeitet.
In einem weiteren Beispiel können einige der obigen Probleme durch ein Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine behandelt werden, das Folgendes umfasst: eine Gruppe von Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen, die jeweils mit einer Gruppe von Zylindern in Verbindung steht; einen ersten Kraftstoffverteiler, der mit der Gruppe von Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen in Verbindung steht; eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe, die mit dem ersten Kraftstoffverteiler in Verbindung steht; und ein Steuersystem, das mit Anweisungen konfiguriert ist, die in einem Speicher gespeichert sind, zum: Erhöhen eines Verteilerdrucks in dem ersten Kraftstoffverteiler während einer ersten Bedingung durch das Betreiben der Hochdruck-Kraftstoffpumpe, wenn eine Temperatur einer Spitze von einer oder mehreren der Gruppe von Direkteinspritzdüsen einen ersten Schwellenwert übersteigt. Auf diese Weise kann das Kraftstoffsystem verwendet werden, um den Druck in dem ersten Kraftstoffverteiler als Reaktion auf eine erhöhte Temperatur durch das Betreiben der Hochdruck-Kraftstoffpumpe zu regeln. Der Verteilerdruck des ersten Kraftstoffverteilers kann als eine Funktion der Temperatur der Einspritzdüsenspitzen geregelt werden. Folglich kann die Hochdruck-Kraftstoffpumpe verwendet werden, um den Kraftstoffverteilerdruck auf einen Druck zu erhöhen, so dass der flüssige Kraftstoff in dem ersten Kraftstoffverteiler in flüssiger Form bleibt.
In noch einem weiteren Beispiel können einige der obigen Probleme durch ein Verfahren behandelt werden, das Folgendes umfasst: Betreiben eines Kraftmaschinenzylinders mit Kraftstoff von einer ersten Einspritzdüse und nicht von einer zweiten Einspritzdüse; Erhöhen eines Verteilerdrucks eines Kraftstoffverteilers, der an die zweite Einspritzdüse gekoppelt ist, während einer ersten Bedingung als Reaktion auf einen Temperaturanstieg einer Spitze der zweiten Einspritzdüse; und Einspritzen des Kraftstoffs von der zweiten Einspritzdüse in den Kraftmaschinenzylinder während einer zweiten Bedingung als Reaktion auf den Temperaturanstieg. Auf diese Weise kann flüssiger Kraftstoff durch die zweite Einspritzdüse eingespritzt werden, wobei folglich die Einspritzdüse als Reaktion auf den Temperaturanstieg gekühlt wird. Ferner kann die Einspritzung flüssigen Kraftstoffs auf spezifische Betriebsbedingungen eingeschränkt sein, wodurch folglich die Kraftmaschinenemissionen und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit während des Betriebs aufrechterhalten oder verbessert werden.
Die obigen Vorteile und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung leicht offensichtlich, wenn sie allein oder im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen genommen wird.
Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl der Konzepte einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie ist nicht dazu bestimmt, die Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Umfang eindeutig durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen begrenzt, die irgendwelche oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile beseitigen.
1 stellt schematisch eine Beispielausführungsform eines Zylinders einer Brennkraftmaschine dar.
2 stellt schematisch eine Beispielausführungsform einer Mehrzylinder-Kraftmaschine dar.
3 stellt einen beispielhaften Ablaufplan auf hoher Ebene zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, die ein Kraftstoff-Kanaleinspritzsystem und ein Kraftstoff-Direkteinspritzsystem enthält, gemäß der vorliegenden Offenbarung dar.
4 stellt einen beispielhaften Ablaufplan auf hoher Ebene zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, die ein Kraftstoff-Kanaleinspritzsystem und ein Kraftstoff-Direkteinspritzsystem enthält, gemäß der vorliegenden Offenbarung dar.
5 ist eine graphische Darstellung einer Beispiel-Zeitachse für den Fahrzeugbetrieb und den Betrieb eines Kraftstoff-Direkteinspritzsystems.
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoff-Direkteinspritzsystems in einem Kraftmaschinensystem, in dem mehr als eine Kraftstoffeinspritzdüse an einen Kraftmaschinenzylinder gekoppelt sind. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Kraftmaschine konfiguriert sein, wie in 1 veranschaulicht ist. Ferner können zusätzliche Komponenten eines Kraftstoff-Einspritzsystems, wie es in 2 dargestellt ist, in der in 1 dargestellten Kraftmaschine enthalten sein. Ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoff-Direkteinspritzung kann durch die in den 1 und 2 veranschaulichten Systeme und das in 3 veranschaulichte Verfahren, das ein Beispielverfahren zum Betreiben einer Kraftstoff-Direkteinspritzdüse zeigt, bereitgestellt werden. Ein zusätzliches Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoff-Direkteinspritzsystems ist in 4 veranschaulicht. Eine Beispiel-Zeitachse zum Betreiben eines Kraftstoff-Direkteinspritzsystems gemäß dem obigen Verfahren und den obigen Systemen ist in 5 dargestellt.
1 stellt eine Beispielausführungsform einer Verbrennungskammer oder eines Verbrennungszylinders einer Brennkraftmaschine 10 dar. Die Kraftmaschine 10 kann wenigstens teilweise durch ein Steuersystem, das den Controller 12 enthält, und durch eine Eingabe von einer Bedienungsperson 130 des Fahrzeugs über eine Eingabevorrichtung 132 gesteuert sein. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 132 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Der Zylinder (d. h. die Verbrennungskammer) 14 der Kraftmaschine 10 kann Verbrennungskammerwände 136 enthalten, in denen ein Kolben 138 positioniert ist. Der Kolben 138 kann an eine Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, so dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Getriebesystem an wenigstens ein Antriebsrad des Passagierfahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Startermotor über eine Schwungscheibe an die Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um eine Startoperation der Kraftmaschine 10 zu ermöglichen.
Der Zylinder 14 kann Einlassluft über eine Folge von Einlassluftkanälen 142, 144 und 146 empfangen. Der Einlassluftkanal 146 kann zusätzlich zu dem Zylinder 14 mit weiteren Zylindern der Kraftmaschine 10 in Verbindung stehen. In einigen Ausführungsformen können einer oder mehrere der Einlasskanäle eine Ladevorrichtung, wie z. B. einen Turbolader oder einen Lader, enthalten. 1 zeigt, dass die Kraftmaschine 10 z. B. mit einem Turbolader konfiguriert ist, der einen Kompressor 174, der zwischen den Einlasskanälen 142 und 144 angeordnet ist, und eine Abgasturbine 176, die entlang dem Auslasskanal 148 angeordnet ist, enthält. Der Kompressor 174 kann über eine Welle 180 wenigstens teilweise durch die Abgasturbine 176 angetrieben sein, wobei die Ladevorrichtung als ein Turbolader konfiguriert ist. In anderen Beispielen, wo die Kraftmaschine 10 z. B. mit einem Lader versehen ist, kann die Abgasturbine 176 optional weggelassen sein, wobei der Kompressor 174 durch eine mechanische Eingabe von einem Motor oder der Kraftmaschine angetrieben sein kann. Es kann eine Drosselklappe 162, die eine Drosselklappen-Platte 164 enthält, entlang einem Einlasskanal der Kraftmaschine vorgesehen sein, um die Durchflussmenge und/oder den Druck der Einlassluft, die den Kraftmaschinenzylindern bereitgestellt wird, zu variieren. Die Drosselklappe 162 kann z. B. stromabwärts des Kompressors 174 angeordnet sein, wie in 1 gezeigt ist, oder kann alternativ stromaufwärts des Kompressors 174 vorgesehen sein.
Der Auslasskanal 148 kann die Abgase zusätzlich zu dem Zylinder 14 von den anderen Zylindern der Kraftmaschine 10 empfangen. Es ist gezeigt, dass ein Abgassensor 128 stromaufwärts einer Abgasreinigungsvorrichtung 178 an den Auslasskanal 148 gekoppelt ist. Der Sensor 128 kann irgendein geeigneter Sensor sein, um eine Angabe des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses der Abgase bereitzustellen, wie z. B. ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO-(universeller oder Weitbereichs-Abgassauerstoff-), ein Zweizustands-Sauerstoffsensor oder EGO-(wie dargestellt ist), ein HEGO-(ein erwärmter EGO-), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Die Abgasreinigungsvorrichtung 178 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Abgasreinigungsvorrichtungen oder Kombinationen daraus sein.
Jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 kann ein oder mehrere Einlassventile und ein oder mehrere Auslassventile enthalten. Es ist z. B. gezeigt, dass der Zylinder 14 wenigstens ein Einlass-Tellerventil 150 und wenigstens ein Auslass-Tellerventil 156 enthält, die sich in einem oberen Bereich des Zylinders 14 befinden. In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 einschließlich des Zylinders 14 wenigstens zwei Einlass-Tellerventile und wenigstens zwei Auslass-Tellerventile enthalten, die sich in einem oberen Bereich des Zylinders befinden.
Das Einlassventil 150 kann durch den Controller 12 über einen Aktuator 152 gesteuert sein. Ähnlich kann das Auslassventil 156 durch den Controller 12 über einen Aktuator 154 gesteuert sein. Während einiger Bedingungen kann der Controller 12 die den Aktuatoren 152 und 154 bereitgestellten Signale variieren, um das Öffnen und das Schließen der jeweiligen Einlass- und Auslassventile zu steuern. Die Position des Einlassventils 150 und des Auslassventils 156 kann durch jeweilige (nicht gezeigte) Ventilpositionssensoren bestimmt werden. Die Ventilaktuatoren können der Typ einer elektrischen Ventilbetätigung oder der Typ einer Nockenbetätigung oder eine Kombination daraus sein. Die zeitliche Steuerung der Einlass- und der Auslassventile kann gleichzeitig gesteuert werden oder es kann irgendeine von einer Möglichkeit einer variablen Einlass-Nockenzeitsteuerung, einer variablen Auslass-Nockenzeitsteuerung, einer zweifach unabhängigen variablen Nockenzeitsteuerung oder einer festen Nockenzeitsteuerung verwendet werden. Jedes Nockenbetätigungssystem kann einen oder mehrere Nocken enthalten und kann ein Nockenkurvenschaltsystem (CPS-System) und/oder ein System mit variabler Nockenzeitsteuerung (VCT-System) und/oder ein System mit variabler Ventilzeitsteuerung (VVT-System) und/oder ein System mit variablem Ventilhub (VVL-System) verwenden, die durch den Controller 12 betätigt sein können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Der Zylinder 14 kann z. B. alternativ ein über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuertes Einlassventil und ein über eine Nockenbetätigung, die das CPS und/oder die VCT enthält, gesteuertes Auslassventil enthalten. In anderen Ausführungsformen können die Einlass- und Auslassventile durch ein gemeinsames Ventilaktuator- oder Ventilbetätigungssystem oder ein Ventilaktuator- oder Ventilbetätigungssystem mit variabler Zeitsteuerung gesteuert sein.
Der Zylinder 14 kann ein Kompressionsverhältnis aufweisen, das das Verhältnis des Volumens, wenn sich der Kolben 138 am unteren Totpunkt befindet, zum Volumen, wenn sich der Kolben 138 am oberen Totpunkt befindet, ist. Herkömmlich liegt das Kompressionsverhältnis im Bereich von 9:1 bis 10:1. In einigen Beispielen, in denen andere Kraftstoffe verwendet werden, kann das Kompressionsverhältnisse vergrößert sein. Dies kann z. B. geschehen, wenn Kraftstoffe mit höherer Oktanzahl oder Kraftstoffe mit einer höheren latenten Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Falls eine Direkteinspritzung verwendet wird, kann das Kompressionsverhältnis aufgrund ihrer Wirkung auf das Klopfen der Kraftmaschine außerdem vergrößert sein.
In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 eine Zündkerze 192 zum Einleiten der Verbrennung enthalten. Das Zündsystem 190 kann dem Verbrennungszylinder 14 in Ansprechen auf ein Zündvorverstellungssignal SA von dem Controller 12 unter ausgewählten Betriebsmodi über die Zündkerze 192 einen Zündfunken bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann jedoch die Zündkerze 192 weggelassen sein, wie z. B. wo die Kraftmaschine 10 die Verbrennung durch Selbstzündung oder durch die Einspritzung des Kraftstoffs einleiten kann, wie es bei einigen Diesel-Kraftmaschinen der Fall sein kann.
In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzdüsen konfiguriert sein, um ihm Kraftstoff bereitzustellen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel ist gezeigt, dass der Zylinder 14 zwei Kraftstoffeinspritzdüsen 166 und 170 enthält. Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzdüse 166 direkt an den Zylinder 14 gekoppelt ist, um den Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite des Signals FPW-1, das über einen elektronischen Treiber 168 von dem Controller 12 empfangen wird, direkt in ihn einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 166 das bereit, was als Direkteinspritzung (die im Folgenden als "DI" bezeichnet wird) des Kraftstoffs in den Verbrennungszylinder 14 bekannt ist. Während 1 die Einspritzdüse 166 als eine Seiteneinspritzdüse zeigt, kann sie sich außerdem über dem Kolben, z. B. in der Nähe der Position der Zündkerze 192, befinden. Eine derartige Position kann, wenn die Kraftmaschine mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis arbeitet, aufgrund der geringeren Flüchtigkeit einiger Kraftstoffe auf Alkoholbasis die Mischung und die Verbrennung verbessern. Alternativ kann sich die Einspritzdüse über dem und in der Nähe des Einlassventils befinden, um die Mischung zu verbessern. Der Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzdüse 166 von einem Hochdruck-Kraftstoffsystem 172 zugeführt werden, das einen Kraftstofftank, Kraftstoffpumpen, einen Kraftstoffverteiler und den Treiber 168 enthält. Alternativ kann der Kraftstoff durch eine einstufige Kraftstoffpumpe auf einem niedrigeren Druck zugeführt werden, wobei in diesem Fall die Zeitsteuerung der Kraftstoff-Direkteinspritzung während des Verdichtungstakts weiter eingeschränkt sein kann, als wenn ein Hochdruck-Kraftstoffsystem verwendet wird. Ferner kann der Kraftstofftank einen Drucksensor aufweisen, der dem Controller 12 ein Signal bereitstellt, wenngleich dies nicht gezeigt ist.
Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzdüse 170 anstatt in dem Zylinder 14 in einer Konfiguration, die das bereitstellt, was als Kanaleinspritzung des Kraftstoffs (die im Folgenden als "PFI" bezeichnet wird) in die Einlassöffnung stromaufwärts des Zylinders 14 bekannt ist, im Einlasskanal 146 angeordnet ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse 170 kann den Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines Signals FPW-2, das über einen elektronischen Treiber 171 von dem Controller 12 empfangen wird, einspritzen. Der Kraftstoff kann durch ein Kraftstoffsystem 172 der Kraftstoffeinspritzdüse 170 zugeführt werden.
Der Kraftstoff kann während eines einzigen Zyklus des Zylinders durch beide Einspritzdüsen dem Zylinder zugeführt werden. Jede Einspritzdüse kann z. B. einen Anteil der Gesamtkraftstoffeinspritzung, die in dem Zylinder 14 verbrannt wird, zuführen. Ferner können sich die Verteilung und/oder die relative Menge des Kraftstoffs, die von jeder Einspritzdüse zugeführt wird, mit den Betriebsbedingungen ändern, wie z. B. hier im Folgenden beschrieben wird. Die relative Verteilung des gesamten eingespritzten Kraftstoffs zwischen den Einspritzdüsen 166 und 170 kann als ein erstes Einspritzverhältnis bezeichnet werden. Das Einspritzen einer größeren Menge des Kraftstoffs für ein Verbrennungsereignis über die (Kanal-)Einspritzdüse 170 kann z. B. ein Beispiel eines höheren ersten Verhältnisses der Kanal- zur Direkteinspritzung sein, während das Einspritzen einer größeren Menge des Kraftstoffs für ein Verbrennungsereignis über die (Direkt-)Einspritzdüse 166 ein geringeres erstes Verhältnis der Kanal- zur Direkteinspritzung sein kann. Es wird angegeben, dass dies lediglich Beispiele der unterschiedlichen Einspritzverhältnisse sind und dass verschiedene andere Einspritzverhältnisse verwendet werden können. Außerdem sollte erkannt werden, dass der über Kanaleinspritzung eingespritzte Kraftstoff sowohl während eines Ereignisses mit offenen Einlassventilen, eines Ereignisses mit geschlossenen Einlassventilen (z. B. im Wesentlichen vor einem Einlasstakt, wie z. B. während eines Ausstoßtakts) als auch während des Betriebs sowohl mit offenen als auch mit geschlossenen Einlassventilen zugeführt werden kann. Ähnlich kann der direkt eingespritzte Kraftstoff z. B. sowohl während eines Einlasstakts als auch teilweise während eines vorhergehenden Ausstoßtakts, während des Einlasstakts und teilweise während des Verdichtungstakts zugeführt werden. Ferner kann der direkt eingespritzte Kraftstoff als eine einzige Einspritzung oder als mehrere Einspritzungen zugeführt werden. Diese können mehrere Einspritzungen während des Verdichtungstakts, mehrere Einspritzungen während des Einlasstakts oder eine Kombination aus einigen Direkteinspritzungen während des Verdichtungstakts und einigen während des Einlasstakts enthalten. Wenn mehrere Direkteinspritzungen ausgeführt werden, kann die relative Verteilung des gesamten gerichtet eingespritzten Kraftstoffs zwischen einer (Direkt-)Einspritzung des Einlasstakts und einer (Direkt-)Einspritzung des Verdichtungstakts als ein zweites Einspritzverhältnis bezeichnet werden. Das Einspritzen einer größeren Menge des direkt eingespritzten Kraftstoffs für ein Verbrennungsereignis während eines Einlasstakts kann ein Beispiel eines höheren zweiten Verhältnisses der Direkteinspritzung des Einlasstakts sein, während das Einspritzen einer größeren Menge des Kraftstoffs für ein Verbrennungsereignis während eines Verdichtungstakts ein Beispiel eines niedrigeren zweiten Verhältnisses der Direkteinspritzung des Einlasstakts sein kann. Es wird angegeben, dass dies lediglich Beispiele unterschiedlicher Einspritzverhältnisse sind und dass verschiedene andere Einspritzverhältnisse verwendet werden können.
Als solcher kann der eingespritzte Kraftstoff sogar für ein einziges Verbrennungsereignis zu unterschiedlichen Zeitpunkten von einer Kanal- und einer Direkteinspritzdüse eingespritzt werden. Außerdem können für ein einziges Verbrennungsereignis mehrere Einspritzungen des zugeführten Kraftstoffs pro Zyklus ausgeführt werden. Die mehreren Einspritzungen können während des Verdichtungstakts, des Einlasstakts oder irgendeiner geeigneten Kombination daraus ausgeführt werden.
Wie oben beschrieben worden ist, zeigt 1 nur einen Zylinder einer Mehrzylinderkraftmaschine. Als solcher kann jeder Zylinder ähnlich seinen eigenen Satz aus Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzdüse(n), einer Zündkerze usw. enthalten.
Die Kraftstoffeinspritzdüsen 166 und 170 können unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Diese enthalten Unterschiede in der Größe, eine Einspritzdüse kann z. B. ein größeres Einspritzloch als die andere aufweisen. Andere Unterschiede enthalten unterschiedliche Sprühwinkel, unterschiedliche Betriebstemperaturen, unterschiedliches Zielen, eine unterschiedliche Einspritzzeitsteuerung, unterschiedliche Sprüheigenschaften, unterschiedliche Orte usw., sind aber nicht darauf beschränkt. Außerdem können in Abhängigkeit von dem Verteilungsverhältnis des eingespritzten Kraftstoffs zwischen den Einspritzdüsen 170 und 166 unterschiedliche Wirkungen erreicht werden.
Das Kraftstoffsystem 172 kann einen Kraftstofftank oder mehrere Kraftstofftanks enthalten. In den Ausführungsformen, in denen das Kraftstoffsystem 172 mehrere Kraftstofftanks enthält, können die Kraftstofftanks Kraftstoff mit den gleichen Kraftstoffqualitäten enthalten oder können Kraftstoff mit unterschiedlichen Kraftstoffqualitäten, wie z. B. unterschiedlichen Kraftstoffzusammensetzungen, enthalten. Diese Unterschiede können einen unterschiedlichen Alkoholgehalt, eine unterschiedliche Oktanzahl, unterschiedliche Verdampfungswärmen, unterschiedliche Kraftstoffgemische und/oder Kombinationen daraus usw. enthalten. In einem Beispiel könnten Kraftstoffe mit unterschiedlichen Alkoholgehalten Benzin, Ethanol, Methanol oder Alkoholgemische, wie z. B. E85 (was etwa 85 % Ethanol und 15 % Benzin umfasst) oder M85 (was etwa 85 % Methanol und 15 % Benzin umfasst) enthalten. Andere Alkohol enthaltene Kraftstoffe könnten eine Mischung aus Alkohol und Wasser, eine Mischung aus Alkohol, Wasser und Benzin usw. sein. In einigen Beispielen kann das Kraftstoffsystem 172 einen Kraftstofftank, der einen flüssigen Kraftstoff, wie z. B. Benzin, enthält, enthalten und außerdem einen weiteren Kraftstofftank, der einen gasförmigen Kraftstoff, wie z. B. CNG oder LPG, enthält, enthalten. Die Kraftstoffeinspritzdüsen 166 und 170 können konfiguriert sein, um Kraftstoff von einem Tank mit demselben Kraftstoff, von Tanks mit unterschiedlichen Kraftstoffen, von mehreren Tanks mit demselben Kraftstoff oder von einem überlappenden Satz von Kraftstofftanks einzuspritzen. Ein LPG-Tank kann z. B. an die Direkteinspritzdüse gekoppelt sein, während ein weiterer Kraftstoff an die Kanaleinspritzdüse gekoppelt ist.
Der Controller 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der einen Prozessor 106, Eingabe-/Ausgabe-Ports 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte, das in diesem speziellen Beispiel als ein Festwertspeicher-Chip 110 gezeigt ist, einen Schreib-Lese-Speicher 112, einen Haltespeicher 114 und einen Datenbus enthält. Der Controller 12 kann zusätzlich zu jenen Signalen, die vorher erörtert worden sind, verschiedene Signale von an die Kraftmaschine 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung des eingeleiteten Luftmassendurchflusses (MAF) von einem Luftmassendurchflusssensor 122; der Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) von einem Temperatursensor 116, der an eine Kühlhülse 118 gekoppelt ist; eines Profil-Zündungs-Ansprechsignals (PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 120 (oder einem anderen Typ), der an die Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; einer Drosselklappenposition (TP) von einem Drosselklappenpositionssensor; und eines Krümmer-Absolutdrucksignals MAP von einem Sensor 124. Das Kraftmaschinen-Drehzahlsignal, RPM, kann durch den Controller 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Angabe des Unterdrucks oder des Drucks in dem Einlasskrümmer bereitzustellen.
Der Festwertspeicher 110 des Speichermediums kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die durch den Prozessor 106 ausführbare Anweisungen zum Ausführen sowohl der im Folgenden beschriebenen Verfahren als auch anderer Varianten, die erwartet werden, aber nicht spezifisch aufgelistet sind, repräsentieren. Eine Beispielroutine, die durch den Controller ausgeführt werden kann, ist in 3 beschrieben.
2 zeigt eine schematische graphische Darstellung einer Mehrzylinderkraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung. Wie in 1 dargestellt ist, enthält die Brennkraftmaschine 10 die Zylinder 14, die an den Einlasskanal 144 und den Auslasskanal 148 gekoppelt sind. Der Einlasskanal 144 kann eine Drosselklappe 162 enthalten. Der Auslasskanal 148 kann eine Abgasreinigungsvorrichtung 178 enthalten.
Die Zylinder 14 können als ein Teil eines Zylinderkopfs 201 konfiguriert sein. In 2 ist der Zylinderkopf 201 mit 4 Zylindern in einer Reihenkonfiguration gezeigt. In einigen Beispielen kann der Zylinderkopf 201 mehr oder weniger Zylinder aufweisen, z. B. sechs Zylinder. In einigen Beispielen können die Zylinder in einer V-Konfiguration oder in einer anderen geeigneten Konfiguration angeordnet sein.
Es ist gezeigt, dass der Zylinderkopf 201 an das Kraftstoffsystem 172 gekoppelt ist. Es ist gezeigt, dass der Zylinder 14 an die Kraftstoffeinspritzdüsen 166 und 170 gekoppelt ist. Obwohl gezeigt ist, dass nur ein Zylinder an die Kraftstoffeinspritzdüsen gekoppelt ist, ist es selbstverständlich, dass alle in dem Zylinderkopf 201 enthaltenen Zylinder 14 außerdem an eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzdüsen gekoppelt sein können. In dieser Beispielausführungsform ist die Kraftstoffeinspritzdüse 166 als eine Kraftstoff-Direkteinspritzdüse dargestellt und ist die Kraftstoffeinspritzdüse 170 als eine Kraftstoff-Kanaleinspritzdüse dargestellt. Jede Kraftstoffeinspritzdüse kann konfiguriert sein, um eine spezifische Quantität des Kraftstoffs zu einem spezifischen Zeitpunkt im Kraftmaschinenzyklus als Reaktion auf die Befehle vom Controller 12 zuzuführen. Eine oder beide Kraftstoffeinspritzdüsen können verwendet werden, um während jedes Verbrennungszyklus dem Zylinder 14 verbrennbaren Kraftstoff zuzuführen. Die Zeitsteuerung und die Quantität der Kraftstoffeinspritzung können als eine Funktion der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine gesteuert werden. Die Steuerung der Zeitsteuerung und der Quantität der Kraftstoffeinspritzung wird im Folgenden und bezüglich der 3–5 weiter erörtert.
Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzdüse 170 an einen Kraftstoffverteiler 206 gekoppelt ist. Der Kraftstoffverteiler 206 kann an eine Kraftstoffleitung 221 gekoppelt sein. Die Kraftstoffleitung 221 kann an einen Kraftstofftank 240 gekoppelt sein. Eine Kraftstoffpumpe 241 kann an den Kraftstofftank 240 und die Kraftstoffleitung 221 gekoppelt sein. Der Kraftstoffverteiler 206 kann mehrere Sensoren enthalten, einschließlich eines Temperatursensors und eines Drucksensors, wie z. B. des Drucksensors 214. Ähnlich können die Kraftstoffleitung 221 und der Kraftstofftank 240 mehrere Sensoren enthalten, einschließlich Temperatur- und Drucksensoren. Der Kraftstofftank 240 kann außerdem eine Betankungsöffnung enthalten.
In einigen Ausführungsformen kann der Kraftstofftank 240 einen gasförmigen Kraftstoff, wie z. B. CNG, Methan, LPG, Wasserstoffgas usw., enthalten. In den Ausführungsformen, in denen der Kraftstofftank 240 einen gasförmigen Kraftstoff enthält, kann stromaufwärts der Kraftstoffpumpe 241 ein Tankventil an die Kraftstoffleitung 221 gekoppelt sein. Ein Leitungsventil kann stromaufwärts des Tankventils an die Kraftstoffleitung 221 gekoppelt sein. Ein Druckregler kann stromaufwärts des Leitungsventils an die Kraftstoffleitung 221 gekoppelt sein. Die Kraftstoffleitung 221 kann außerdem an einen Vereinigungsfilter gekoppelt sein und kann ferner stromaufwärts des Kraftstoffverteilers 206 ein Entlastungsventil enthalten.
Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzdüse 166 an den Kraftstoffverteiler 205 gekoppelt ist. Der Kraftstoffverteiler 205 kann an eine Kraftstoffleitung 220 gekoppelt sein. Die Kraftstoffleitung 220 kann an einen Kraftstofftank 250 gekoppelt sein. Eine Kraftstoffpumpe 251 kann an den Kraftstofftank 250 und die Kraftstoffleitung 220 gekoppelt sein. Der Kraftstoffverteiler 205 kann mehrere Sensoren enthalten, einschließlich eines Temperatursensors und eines Drucksensors, wie z. B. eines Drucksensors 213. Ähnlich können die Kraftstoffleitung 220 und der Kraftstofftank 250 mehrere Sensoren enthalten, einschließlich Temperatur- und Drucksensoren. Der Kraftstofftank 250 kann außerdem eine Betankungsöffnung enthalten. In einigen Ausführungsformen kann der Kraftstofftank 250 einen flüssigen Kraftstoff, wie z. B. Benzin, Diesel, Ethanol, E85 usw., enthalten. In den Ausführungsformen, in denen der Kraftstofftank 250 einen flüssigen Kraftstoff enthält und der Kraftstofftank 240 einen gasförmigen Kraftstoff enthält, kann der Kraftstoffverteiler 205 als ein Kraftstoffverteiler mit einem höheren Druck konfiguriert sein und kann der Kraftstoffverteiler 206 als ein Kraftstoffverteiler mit einem niedrigeren Druck konfiguriert sein.
Das in den 1 und 2 dargestellte Kraftstoffsystem kann ein Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine ermöglichen, das Folgendes umfasst: eine Gruppe von Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen, die jeweils mit einer Gruppe von Zylindern in Verbindung steht; einen ersten Kraftstoffverteiler, der mit der Gruppe von Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen in Verbindung steht; eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe, die mit dem ersten Kraftstoffverteiler in Verbindung steht; und ein Steuersystem, das mit Anweisungen konfiguriert ist, die in einem Speicher gespeichert sind, zum: Erhöhen eines Verteilerdrucks in dem ersten Kraftstoffverteiler während einer ersten Bedingung durch das Betreiben der Hochdruck-Kraftstoffpumpe, wenn eine Temperatur einer Spitze von einer oder mehreren der Gruppe von Direkteinspritzdüsen einen ersten Schwellenwert übersteigt. In einigen Beispielen enthält die erste Bedingung eine Hauptmenge der Kraftstoffströmung durch die Kraftstoff-Direkteinspritzdüse, die im Wesentlichen gleich null ist. Wie der Begriff "im Wesentlichen gleich null" hier verwendet wird, umfasst er eine Hauptmenge der Kraftstoffströmung, wie sie z. B. durch einen Controller befohlen ist. Es kann Beispiele geben, in denen etwas Kraftstoff durch die Kraftstoff-Direkteinspritzdüse austritt, obwohl die Hauptmenge der Kraftstoffströmung als im Wesentlichen gleich null betrachtet werden kann. Eine Undichtigkeits-Durchflussmenge kann z. B. kleiner als 1 % des Gesamtkraftstoffs sein, der in einen Kraftmaschinenzylinder eintritt, und kann dennoch als im Wesentlichen gleich null betrachtet werden. In einigen Beispielen kann die erste Bedingung ferner eine Kraftmaschinenlast enthalten, die kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist.
Das Steuersystem kann ferner mit Anweisungen konfiguriert sind, die in einem Speicher gespeichert sind, zum: Erhöhen einer Strömung des Kraftstoffs durch den ersten Kraftstoffverteiler während einer zweiten Bedingung, wenn eine Temperatur einer Spitze von einer oder mehreren der Gruppe von Direkteinspritzdüsen den ersten Schwellenwert übersteigt. In einigen Beispielen kann die zweite Bedingung eine Hauptmenge der Kraftstoffströmung durch die Kraftstoff-Direkteinspritzdüse, die im Wesentlichen gleich null ist, umfassen und ferner eine Kraftmaschinenlast umfassen, die größer als der zweite Schwellenwert ist. In einigen Beispielen kann das Steuersystem ferner mit Anweisungen konfiguriert sein, die im Speicher gespeichert sind, zum: Ableiten einer Temperatur einer Spitze von einer oder mehreren der Gruppe von Direkteinspritzdüsen basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine; Bestimmen eines Kraftstoffdampfdrucks eines in dem ersten Kraftstoffverteiler enthaltenen Kraftstoffs basierend auf der abgeleiteten Temperatur; und Befehlen eines Kraftstoffverteiler-Solldrucks, wobei der Kraftstoffverteiler-Solldruck auf dem Kraftstoffdampfdruck basiert. Der Kraftstoffverteiler-Solldruck kann einem Druck entsprechen, der ausreichend ist, um die Bildung eines Dampfraums in der Spitze von einer oder mehreren der Gruppe von Direkteinspritzdüsen zu verhindern. In einigen Beispielen kann das Steuersystem mit Anweisungen konfiguriert sein, um eine Temperatur des heißesten Elements des DI-Kraftstoffsystems, das sich mit dem Kraftstoff in Kontakt befindet, abzuleiten. In einem DI-Kraftstoffsystem, das sich nicht in Gebrauch befindet, ist dies typischerweise die Einspritzdüsenspitze, wobei es aber ein anderer Teil des DI-Kraftstoffsystems sein kann.
In einigen Beispielen kann das System ferner eine Gruppe von Kanal-Kraftstoffeinspritzdüsen, die jeweils mit der Gruppe von Zylindern in Verbindung steht; einen zweiten Kraftstoffverteiler, der mit der Gruppe von Kanal-Kraftstoffeinspritzdüsen in Verbindung steht; und eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe, die mit dem zweiten Kraftstoffverteiler in Verbindung steht, umfassen. Das Steuersystem kann ferner mit Anweisungen konfiguriert sein, die im Speicher gespeichert sind, zum: Befehlen, dass eine Menge des Kraftstoffs durch die Gruppe von Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen kleiner als oder gleich 10 % der Gesamtmenge des in die Gruppe von Zylindern eintretenden Kraftstoffs ist.
Auf diese Weise kann ein Kraftmaschinenzylinder während ausgedehnter Zeiträume mit Kraftstoff von einer Kraftstoff-Kanaleinspritzdüse und nicht von einer Kraftstoff-Direkteinspritzdüse betrieben werden. Als Reaktion auf eine Zunahme der Temperatur, die durch die Spitze der ersten Kraftstoffeinspritzdüse gesehen wird, kann die Spitze durch das Einspritzen von Kraftstoff durch die erste Kraftstoffeinspritzdüse gekühlt werden, falls ein Satz von Betriebsbedingungen der Kraftmaschine erfüllt ist, falls die Kraftmaschine z. B. unter den Bedingungen einer hohen Last arbeitet. Falls ein anderer Satz von Betriebsbedingungen der Kraftmaschine erfüllt ist, die Kraftmaschine z. B. unter den Bedingungen einer niedrigen oder normalen Last arbeitet, kann der Verteilerdruck des Hochdruck-Kraftstoffverteilers erhöht werden, um die Bildung eines Dampfraums zu verhindern. Das technische Ergebnis dieses Systems ist, dass die Kraftstoffeinspritzdüse entweder über Kraftstoffeinspritzung gekühlt werden kann (insbesondere mit einem relativ kleinen Einspritzverhältnis durch das DI-Kraftstoffsystem) oder unter hohen Kraftstoffdruck gesetzt werden kann, um die Kraftstoffdestillation während der Zeiträume der Nichtverwendung zu verhindern.
3 zeigt ein Beispielverfahren 300 zum Betreiben einer Brennkraftmaschine 10, wie sie in den 1 und 2 dargestellt ist. Das Verfahren 300 kann als Computeranweisungen konfiguriert sein, die durch ein Steuersystem gespeichert und durch einen Controller, z. B. den Controller 12, wie er in 1 gezeigt ist, implementiert sind. Bei 305 kann das Verfahren 300 durch das Ablesen der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine beginnen. Die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können die Kraftmaschinendrehzahl, die Kraftmaschinenlast, den MAP-Druck, den MAF-Druck, die Kraftstoffpegel, den Umgebungsdruck, die Ablesungen von den bordinternen Sensoren (z. B. die Ablesungen von den Druck- und Temperatursensoren) und den Betriebszustand des Kraftstoffsystems enthalten.
Bei 310 kann das Verfahren 300 das Bestimmen enthalten, ob die aktuelle Netto-Kraftstoffströmung durch eine Kraftstoff-Direkteinspritzdüse größer als 0 ist. Das Bestimmen der aktuellen Netto-Kraftstoffströmung kann das Auswerten des Zustands jeder Kraftstoff-Direkteinspritzdüse 166 und/oder des Zustands der Kraftstoffströmung durch den ersten Kraftstoffverteiler 205 enthalten, wie in 2 gezeigt ist. Falls es eine Netto-Kraftstoffströmung durch eine oder mehrere Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen gibt, kann das Verfahren 300 zu 312 weitergehen. Bei 312 kann das Verfahren 300 das Aufrechterhalten des aktuellen Einspritzprofils enthalten, das das Aufrechterhalten des Einspritzprofils von einer oder mehreren Kraftstoff-Kanaleinspritzdüsen und/oder einer oder mehreren Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen enthalten kann.
Falls es keine Netto-Kraftstoffströmung durch eine oder mehrere Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen 166 gibt, kann das Verfahren 300 zu 315 weitergehen. Bei 315 kann das Verfahren 300 das Ableiten der Temperatur einer Spitze einer Kraftstoff-Direkteinspritzdüse, z. B. der Spitze der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse 166, enthalten.
Es kann die Temperatur von einer oder mehreren Spitzen der Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen abgeleitet werden. Das Ableiten der Temperatur einer Spitze einer Kraftstoff-Direkteinspritzdüse kann das Modellieren der Temperatur der Spitze als eine Funktion der messbaren Betriebsbedingungen der Kraftmaschine enthalten. Die messbaren Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur, die Kühlmittelpumpendrehzahl, die Zylinder-Luftladung, die Kraftmaschinendrehzahl, die Ladeluftkühlung, die Flüssigkeitsströmung der DI-Kraftstoffeinspritzdüse, die Krümmer-Ladungstemperatur oder andere derartige Bedingungen enthalten. Die Spitze der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse wird durch die Verbrennungsereignisse innerhalb des Zylinders 14 erwärmt. Das Erhöhen der Luftladung innerhalb des Zylinders 14 führt zu einer höheren Temperatur an der Einspritzdüsenspitze. Ähnlich führt eine vergrößerte Kraftmaschinendrehzahl zu einer höheren Temperatur an der Einspritzdüsenspitze. Eine Zunahme der Zylinder-Lufttemperatur vor der Verdichtung führt zu einer erhöhten Lufttemperatur vor der Zündung. Die Kraftstoff-Direkteinspritzdüse wird durch die Wärmeleitung durch das Metall des Zylinderkopfs gekühlt, das sich mit dem Kraftmaschinen-Kühlmantel in Kontakt befinden kann. Folglich können die Kühlmitteltemperatur und die Kühlmittelpumpendrehzahl Auswirkungen auf die Wärmeableitungskapazität haben und ferner Auswirkungen auf die Temperatur der Einspritzdüsenspitze haben.
Bei 320 kann das Verfahren 300 das Bestimmen enthalten, ob die abgeleitete Temperatur der Spitze größer als eine Schwellentemperatur ist. Die Schwellentemperatur kann eine vorgegebene Temperatur sein oder kann als eine Funktion der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine bestimmt werden. Falls die abgeleitete Temperatur der Spitze nicht größer als die Schwellentemperatur ist, kann das Verfahren 300 zu 312 weitergehen. Bei 312 kann das Verfahren 300 das Aufrechterhalten des aktuellen Einspritzprofils enthalten, das das Aufrechterhalten des Einspritzprofils einer oder mehrerer Kraftstoff-Kanaleinspritzdüsen und/oder einer oder mehrerer Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen enthalten kann.
Falls die abgeleitete Temperatur der Spitze größer als die Schwellentemperatur ist, kann das Verfahren 300 zu 325 weitergehen. Bei 325 kann das Verfahren 300 das Bestimmen enthalten, ob die Kraftmaschinendrehzahl und/oder die Kraftmaschinenlast größer als ein Schwellenwert sind. Der Schwellenwert kann vorgegeben sein oder kann als eine Funktion der aktuellen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine bestimmt werden. Falls die Kraftmaschinendrehzahl und/oder die Kraftmaschinenlast nicht größer als der Schwellenwert sind, kann das Verfahren 300 zu 327 weitergehen. Bei 327 kann das Verfahren 300 das Einstellen des Kraftstoffverteilerdrucks enthalten. Eine Beispiel-Subroutine für das Einstellen des Kraftstoffverteilerdrucks wird im Folgenden und bezüglich 4 weiter erörtert.
Falls die Kraftmaschinendrehzahl und/oder die Kraftmaschinenlast größer als der Schwellenwert sind, kann das Verfahren 300 zu 330 weitergehen. Bei 330 kann das Verfahren 300 das Betreiben der DI-Kraftstoffeinspritzdüse enthalten. Auf diese Weise besitzt der durch die Einspritzdüsenspitze hindurchgehende flüssige Kraftstoff eine Kühlwirkung auf die Spitze. Die Menge des eingespritzten Kraftstoffs kann vorgegeben sein oder kann eine Funktion der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine sein. Die Gesamtmenge des durch die Direkteinspritzdüse eingespritzten flüssigen Kraftstoffs kann z. B. gesteuert werden, damit sie kleiner als oder gleich 10 % des durch die Kraftmaschine verbrauchten Gesamtkraftstoffs ist. Die Menge des flüssigen Kraftstoffs kann als eine Funktion einer Solltemperatur der Einspritzdüsenspitze bestimmt sein. In einigen Fällen kann die Direkteinspritzung flüssigen Kraftstoffs in regelmäßig geplanten Intervallen stattfinden, um die Temperatur der Einspritzdüsenspitze zu regeln. Dann kann das Verfahren 300 enden.
Das Verfahren 300 oder andere äquivalente Verfahren können unabhängig oder als eine Subroutine für ein weiteres Betriebsverfahren der Kraftmaschine ausgeführt werden. Das Verfahren 300 kann während des ganzen Verlaufs des Betriebs eines Fahrzeugs wiederholt ausgeführt werden oder kann ausgeführt werden, wenn spezifische Betriebsbedingungen dies vorschreiben.
Sowohl der in 3 gezeigte Ablaufplan auf hoher Ebene (als auch der in 4 gezeigte Ablaufplan auf hoher Ebene) können ein oder mehrere Verfahren ermöglichen. In einem Beispiel umfasst ein Verfahren Folgendes: Betreiben eines Kraftmaschinenzylinders mit Kraftstoff von einer ersten Einspritzdüse und nicht von einer zweiten Einspritzdüse; Erhöhen eines Verteilerdrucks eines Kraftstoffverteilers, der an die zweite Einspritzdüse gekoppelt ist, während einer ersten Bedingung als Reaktion auf einen Temperaturanstieg einer Spitze der zweiten Einspritzdüse; und Unterbrechen des Betriebs während einer zweiten Bedingung, wobei kein Kraftstoff von der zweiten Einspritzdüse eingespritzt wird, und Beginnen des Einspritzens von Kraftstoff von der zweiten Einspritzdüse in den Kraftmaschinenzylinder als Reaktion auf den Temperaturanstieg. In einigen Beispielen kann die erste Bedingung eine Kraftmaschinenlast enthalten, die niedriger als ein Lastschwellenwert ist, und kann die zweite Bedingung eine Kraftmaschinenlast enthalten, die größer als der Lastschwellenwert ist. In einigen Beispielen kann die erste Bedingung eine Kraftmaschinendrehzahl enthalten, die niedriger als ein Drehzahlschwellenwert ist, und kann die zweite Bedingung eine Kraftmaschinendrehzahl enthalten, die größer als der Drehzahlschwellenwert ist.
Auf diese Weise kann die Einspritzdüsenspitze durch die Einspritzung flüssigen Kraftstoffs während der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, die eine hohe Drehzahl oder Last der Kraftmaschine enthalten, gekühlt werden. Während der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, die eine niedrige oder normale Drehzahl oder Last der Kraftmaschine enthalten, kann der Kraftstoffverteilerdruck erhöht werden, um zu verhindern, dass sich in der Einspritzdüsenspitze ein Dampfraum bildet, wobei folglich verhindert wird, dass die Kraftstoffdestillation in der Einspritzdüsenspitze auftritt. Das technische Ergebnis dieses Verfahrens ist, dass die Haltbarkeit der Einspritzdüsen vergrößert sein kann, ohne flüssigen Kraftstoff einzuspritzen, außer während der Bedingungen einer hohen Kraftmaschinenlast oder einer hohen Kraftmaschinendrehzahl.
4 zeigt ein Beispielverfahren 400 zum Betreiben der Brennkraftmaschine 10, wie sie in den 1 und 2 dargestellt ist. Das Verfahren 400 kann als Computeranweisungen konfiguriert sein, die durch ein Steuersystem gespeichert und durch einen Controller, z. B. den Controller 12, wie er in 1 gezeigt ist, implementiert sind. Das Verfahren 400 kann unabhängig oder als eine Subroutine für ein weiteres Betriebsverfahren der Kraftmaschine, z. B. das Verfahren 300, ausgeführt werden. Das Verfahren 400 kann während des ganzen Verlaufs des Betriebs eines Fahrzeugs wiederholt ausgeführt werden oder kann ausgeführt werden, wenn spezifische Betriebsbedingungen dies vorschreiben.
Das Verfahren 400 kann bei 405 kann durch das Ablesen der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine beginnen. Die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können die Kraftmaschinendrehzahl, die Kraftmaschinenlast, den MAP-Druck, den MAF-Druck, die Kraftstoffpegel, den Umgebungsdruck, die Ablesungen von den bordinternen Sensoren (z. B. die Ablesungen von den Druck- und Temperatursensoren) und den Betriebszustand des Kraftstoffsystems enthalten.
Bei 410 kann das Verfahren 400 das Bestimmen enthalten, ob die aktuelle Netto-Kraftstoffströmung durch eine Kraftstoff-Direkteinspritzdüse größer als 0 ist. Das Bestimmen der aktuellen Netto-Kraftstoffströmung kann das Auswerten des Zustands jeder Kraftstoff-Direkteinspritzdüse 166 und/oder des Zustands der Kraftstoffströmung durch den ersten Kraftstoffverteiler 205 enthalten, wie in 2 gezeigt ist. Falls es eine Netto-Kraftstoffströmung durch eine oder mehrere Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen gibt, kann das Verfahren 400 zu 412 weitergehen. Bei 412 kann das Verfahren 400 das Aufrechterhalten des aktuellen Einspritzprofils enthalten, das das Aufrechterhalten des Einspritzprofils von einer oder mehreren Kraftstoff-Kanaleinspritzdüsen und/oder einer oder mehreren Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen enthalten kann.
Falls es keine Netto-Kraftstoffströmung durch eine oder mehrere Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen 166 gibt, kann das Verfahren 400 zu 415 weitergehen. Bei 415 kann das Verfahren 400 das Ableiten der Temperatur einer Spitze einer Kraftstoff-Direkteinspritzdüse, z. B. der Spitze der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse 166, enthalten. Es kann die Temperatur von einer oder mehreren Spitzen der Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen abgeleitet werden. Das Ableiten der Temperatur einer Spitze einer Kraftstoff-Direkteinspritzdüse kann das Modellieren der Temperatur der Spitze als eine Funktion der messbaren Betriebsbedingungen der Kraftmaschine enthalten. Die messbaren Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können die Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur, die Kühlmittelpumpendrehzahl, die Zylinder-Luftladung, die Kraftmaschinendrehzahl, die Ladeluftkühlung, die Flüssigkeitsströmung der DI-Kraftstoffeinspritzdüse, die Krümmer-Ladungstemperatur oder andere derartige Bedingungen enthalten.
Bei 420 kann das Verfahren 400 das Bestimmen eines Kraftstoffdampfdrucks enthalten. Der Kraftstoffdampfdruck kann für den momentan im Kraftstofftank 250 vorhandenen Kraftstoff (und folglich für den momentan im Kraftstoffverteiler 205 vorhandenen Kraftstoff) repräsentativ sein oder kann für den flüchtigsten Kraftstoff repräsentativ sein, der durch das Flüssigkraftstoff-Direkteinspritzsystem gesehen werden kann. Der Wert des Kraftstoffdampfdrucks kann durch eine Nachschlagtabelle oder ähnliche Daten, die für den Controller 12 zugänglich sind, bestimmt werden.
Bei 425 kann das Verfahren 400 das Bestimmen eines Kraftstoffverteiler-Solldrucks enthalten. Der Kraftstoffverteiler-Solldruck kann eine Funktion des bestimmten Kraftstoffdampfdrucks sein. Der Kraftstoffverteiler-Solldruck kann z. B. gleich dem bestimmten Kraftstoffdampfdruck plus einen zusätzlichen Druck, der gleich einer vorgegebenen Sicherheitsspanne ist, sein. Der Kraftstoffverteiler-Solldruck kann ein Druck sein, der groß genug ist, um die Bildung eines Dampfraums innerhalb der Direkteinspritzdüse zu verhindern. Auf diese Weise kann die Destillation von Kraftstoff an der Einspritzdüsenspitze verhindert werden. Der heißeste Abschnitt der Einspritzdüsenspitze (gerade stromaufwärts des Einspritzdüsenventils oder des Einspritzdüsenzapfens) ist für die Destillation am anfälligsten. Der Kraftstoffverteiler-Solldruck, der erforderlich ist, um die Bildung eines Dampfraums zu verhindern, kann signifikant höher als für die Hochdruck-Kraftstoffverteiler des Industriestandards sein, die typischerweise den Kraftstoffverteilerdruck hoch genug erhöhen, um die Verdampfung im Majoritätsabschnitt des Kraftstoffverteilers zu verhindern, aber den Kraftstoffverteilerdruck nicht regeln können, um die Kraftstoffverdampfung zu verhindern, wo die Temperatur am höchsten ist. In einem Beispiel kann der Kraftstoffverteiler-Solldruck als der größere von einem minimalen Kraftstoffverteilerdruck, der notwendig ist, um die Bildung eines Dampfraums in der Einspritzdüsenspitze zu verhindern, und einem minimalen Kraftstoffverteiler-Zieldruck bestimmt werden. In dem Szenario, in dem sich die DI-Kraftstoffeinspritzdüse in Gebrauch befindet oder vor kurzem in Gebrauch gewesen ist, kann die Einspritzdüsenspitze kühl sein, wobei folglich der minimale Kraftstoffverteilerdruck, der notwendig ist, um die Bildung eines Dampfraums in der Einspritzdüsenspitze zu verhindern, relativ niedrig sein kann. Anstatt den Kraftstoffverteiler-Solldruck auf diesen relativ niedrigen Druck zu befehlen, kann der minimale Kraftstoffverteiler-Zieldruck als der Kraftstoffverteiler-Solldruck ausgewählt werden. Der minimale Kraftstoffverteiler-Zieldruck kann vorgegeben oder eine Funktion der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine sein. Ein Beispielszenario zum Berechnen eines Kraftstoffverteiler-Solldrucks wird im Folgenden und bezüglich 5 weiter erörtert.
Bei 430 kann das Verfahren 400 das Bestimmen enthalten, ob der aktuelle Kraftstoffverteilerdruck größer als der oder gleich dem Kraftstoffverteiler-Solldruck ist. Der aktuelle Kraftstoffverteilerdruck kann bestimmt werden, indem ein Messwert von einem Kraftstoffverteiler-Drucksensor, wie z. B. dem Drucksensor 213, wie er in 2 gezeigt ist, genommen wird. Falls der aktuelle Kraftstoffverteilerdruck größer als der oder gleich dem Kraftstoffverteiler-Solldruck ist, kann das Verfahren 400 zu 432 weitergehen. Bei 432 kann das Verfahren 400 das Bestimmen enthalten, ob der aktuelle Kraftstoffverteilerdruck größer als ein maximaler zulässiger Kraftstoffverteilerdruck oder gleich einem maximalen zulässigen Kraftstoffverteilerdruck ist. Der maximale zulässige Kraftstoffverteilerdruck kann ein vorgegebener Druck sein oder kann als eine Funktion der aktuellen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine bestimmt werden. Falls der aktuelle Kraftstoffverteilerdruck kleiner als der maximale zulässige Kraftstoffverteilerdruck ist, kann das Verfahren 400 zu 412 weitergehen. Bei 412 kann das Verfahren 400 das Aufrechterhalten des aktuellen Einspritzprofils enthalten, das das Aufrechterhalten des Einspritzventils einer oder mehrerer Kraftstoff-Kanaleinspritzdüsen und/oder einer oder mehrerer Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen enthalten kann. Dann kann das Verfahren 400 enden. Falls der aktuelle Kraftstoffverteilerdruck größer als der maximale zulässige Kraftstoffverteilerdruck oder gleich dem maximalen zulässigen Kraftstoffverteilerdruck ist, kann das Verfahren 400 zu 434 weitergehen. Bei 434 kann das Verfahren 400 das Betreiben der DI-Kraftstoffeinspritzdüse enthalten. Auf diese Weise wird die Einspritzdüsenspitze mit flüssigem Kraftstoff gekühlt, wobei der Kraftstoffverteiler-Solldruck verringert wird. Dann kann das Verfahren 400 enden.
Falls der aktuelle Kraftstoffverteilerdruck kleiner als der Kraftstoffverteiler-Solldruck ist, wie bei 430 bestimmt wird, kann das Verfahren 400 zu 435 weitergehen. Bei 435 kann das Verfahren 400 das Bestimmen eines Kraftstoffvolumens enthalten, das erforderlich ist, um den Kraftstoffverteilerdruck auf den Kraftstoffverteiler-Solldruck zu erhöhen. Bei 440 kann das Verfahren 400 das Betreiben der DI-Kraftstoffpumpe enthalten, um das bestimmte Kraftstoffvolumen dem DI-Kraftstoffverteiler zuzuführen. Dann kann das Verfahren 400 enden.
Sowohl der in 4 gezeigte Ablaufplan auf hoher Ebene (als auch der in 3 gezeigte Ablaufplan auf hoher Ebene) können ein oder mehrere Verfahren ermöglichen. In einem Beispiel umfasst ein Verfahren Folgendes: während des Kraftmaschinenzylinder-Betriebs mit Kraftstoff von einer ersten Einspritzdüse und nicht von einer zweiten Einspritzdüse: Erhöhen eines Verteilerdrucks eines Kraftstoffverteilers, der an die zweite Einspritzdüse gekoppelt ist, als Reaktion auf einen Temperaturanstieg einer Spitze der zweiten Einspritzdüse. Beim Kraftmaschinenzylinder-Betrieb mit Kraftstoff von einer ersten Einspritzdüse und nicht von einer zweiten Einspritzdüse ist der während eines Verbrennungszyklus einzige in dem Zylinder verbrannte Kraftstoff der Kraftstoff von der ersten Einspritzdüse, wobei während dieses Verbrennungszyklus, einschließlich während des Einlass-, Verdichtungs-, Arbeits- und Auslasstakts, kein Kraftstoff von der zweiten Einspritzdüse eingespritzt wird. In einigen Beispielen kann die zweite Einspritzdüse als eine Kraftstoff-Direkteinspritzdüse konfiguriert sein, während in einigen Beispielen die erste Einspritzdüse als eine Kraftstoff-Kanaleinspritzdüse konfiguriert sein kann. Der Verteilerdruck kann als Reaktion auf eine Zunahme des Kraftstoffdampfdrucks erhöht werden, wobei die Zunahme des Kraftstoffdampfdrucks der Temperaturzunahme der Spitze der zweiten Einspritzdüse entspricht. Der Kraftstoffverteiler kann konfiguriert sein, um einen flüssigen Kraftstoff auf einem hohen Druck zu halten. In einigen Beispielen kann der Verteilerdruck als Reaktion auf eine Zunahme des Kraftstoffverteiler-Solldrucks erhöht werden, wobei der Kraftstoffverteiler-Solldruck einem Druck entspricht, der ausreichend ist, um die Bildung eines Dampfraums in der Spitze der zweiten Einspritzdüse zu verhindern. Die Vergrößerung des Verteilerdrucks des Kraftstoffverteilers kann ferner das Betreiben einer Kraftstoffpumpe enthalten, die an den Kraftstoffverteiler gekoppelt ist. In einigen Beispielen kann das Verfahren ferner das Bestimmen eines Kraftstoffvolumens, das ausreichend ist, um den Verteilerdruck auf den Kraftstoffverteiler-Solldruck zu erhöhen; und das Befehlen, dass die Kraftstoffpumpe das Kraftstoffvolumen zu dem Kraftstoffverteiler hinzufügt, umfassen.
Auf diese Weise kann ein Kraftmaschinenzylinder während ausgedehnter Zeiträume durch das Verbrennen des durch die erste Einspritzdüse eingespritzten Kraftstoffs betrieben werden, ohne die Haltbarkeit der zweiten Einspritzdüse zu beeinflussen. Durch das Erhöhen des Verteilerdrucks eines Kraftstoffverteilers, der an die zweite Einspritzdüse gekoppelt ist, als Reaktion auf eine Temperaturzunahme einer Spitze der zweiten Einspritzdüse kann das Verfahren verwendet werden, um die Bildung eines Dampfraums innerhalb der zweiten Einspritzdüse, z. B. innerhalb der Spitze der zweiten Einspritzdüse, die der Verbrennungswärme innerhalb des Kraftmaschinenzylinders ausgesetzt ist, zu verhindern. Durch das Verhindern der Bildung eines Dampfraums besitzt das Verfahren die technische Wirkung des Verhinderns der Kraftstoffdestillation in der Spitze der zweiten Einspritzdüse während der Zeiträume, wenn der Kraftmaschinenzylinder mit Kraftstoff von einer ersten Einspritzdüse und nicht von der zweiten Einspritzdüse arbeitet.
5 stellt eine graphische Darstellung der Zeitachse 500 für den Kraftmaschinenbetrieb und für den Betrieb einer Kraftstoff-Direkteinspritzdüse der. Die Zeitachse 500 enthält eine graphische Darstellung des aktuellen Kraftstoffverteilerdrucks, die durch die Linie 501 gezeigt ist. Die Zeitachse 500 enthält ferner eine graphische Darstellung des Kraftstoffverteiler-Solldrucks, die durch die Linie 502 gezeigt ist, des minimalen Kraftstoffverteilerdrucks, der erforderlich ist, um die Bildung eines Dampfraums in der Kraftstoffeinspritzdüsenspitze zu verhindern, der durch die Linie 503 gezeigt ist, des minimalen Kraftstoffverteiler-Zieldrucks, der durch die Linie 504 gezeigt ist, und des maximalen zulässigen Kraftstoffverteilerdrucks, der durch die Linie 505 gezeigt ist. Die Zeitachse 500 enthält ferner eine graphische Darstellung der Direkteinspritzungs-Kraftstoffströmung, die durch die Linie 506 gezeigt ist. Die Linie 506 ist dargestellt, wie sie zwei Betriebsbedingungen repräsentiert, eine Kraftstoffströmung größer als 0 und eine Kraftstoffströmung gleich 0. Die Zeitachse 500 enthält ferner eine graphische Darstellung der Temperatur der Einspritzdüsenspitze, die durch die Linie 507 gezeigt ist. Die Linie 507 kann z. B. die abgeleitete Temperatur der Einspritzdüsenspitze repräsentieren, wie oben bezüglich der 3 und 4 beschrieben worden ist. Die Zeitachse 500 stellt ferner einen Temperaturschwellenwert 508 der Einspritzdüsenspitze dar. Der Schwellenwert 508 kann z. B. der Schwellenwert sein, der oben bezüglich dem in 3 dargestellten 315 erörtert worden ist. Die Zeitachse 500 enthält ferner eine graphische Darstellung der Kraftmaschinenlast, wie durch die Linie 509 gezeigt ist, und stellt ferner einen Schwellenwert 510 der Kraftmaschinenlast dar. Der Schwellenwert 510 kann z. B. der Schwellenwert sein, der oben bezüglich dem in 3 dargestellten 325 erörtert worden ist.
Zum Zeitpunkt t₀ ist die DI-Kraftstoffdurchflussmenge größer als 0 und liegt die Temperatur der Einspritzdüsenspitze unter dem Temperaturschwellenwert 508. Folglich ist keine weitere Handlung erforderlich, um die Temperatur der Einspritzdüsenspitze zu verringern. Zum Zeitpunkt t₁ endet die Direkteinspritzung des Kraftstoffs, wobei die DI-Kraftstoffdurchflussmenge gleich 0 ist. Vom Zeitpunkt t₁ bis zum Zeitpunkt t₂ liegt die Temperatur der Einspritzdüsenspitze unter dem Temperaturschwellenwert 508 und ist der aktuelle Kraftstoffverteilerdruck gleich dem Kraftstoffverteiler-Solldruck. Folglich ist keine weitere Handlung erforderlich, um die Temperatur der Einspritzdüsenspitze zu verringern.
Zum Zeitpunkt t₂ ist die DI-Kraftstoffrate gleich 0. Die Kraftmaschine kann ausschließlich von dem durch das Kraftstoff-Kanaleinspritzsystem eingespritzten Kraftstoff arbeiten. Die abgeleitete Temperatur der Einspritzdüsenspitze als solche nimmt zu, wie durch die Linie 507 gezeigt ist. Da die Temperatur der Einspritzdüsenspitze zunimmt, nimmt der minimale Kraftstoffverteilerdruck, der erforderlich ist, um die Bildung eines Dampfraums in der Kraftstoffeinspritzdüsenspitze zu verhindern, zu, wie durch die Linie 503 gezeigt ist. Zum Zeitpunkt t₂ wird der minimale Kraftstoffverteilerdruck, der erforderlich ist, um die Bildung eines Dampfraums in der Kraftstoffeinspritzdüsenspitze zu verhindern, größer als der minimale Kraftstoffverteiler-Zieldruck, wie durch die Linie 504 gezeigt ist. Wie oben bezüglich 4 beschrieben worden ist, kann der Kraftstoffverteiler-Solldruck gleich dem größeren von dem minimalen Kraftstoffverteilerdruck, der erforderlich ist, um die Bildung eines Dampfraums in der Kraftstoffeinspritzdüsenspitze zu verhindern, und dem minimalen Kraftstoffverteiler-Zieldruck gesetzt sein. Von t₂ bis zu t₃ ist die DI-Kraftstoffrate gleich 0, wobei der Kraftstoffverteiler-Solldruck (502) mit der Zunahme der abgeleiteten Temperatur (507) der Kraftstoffeinspritzdüsenspitze zunimmt. Wie oben bezüglich 4 erörtert worden ist, geben diese Bedingungen an, dass es erforderlich sein kann, dass der Kraftstoffverteilerdruck durch das Hinzufügen von Kraftstoff über die DI-Kraftstoffpumpe zu dem Kraftstoffverteiler erhöht wird. Dementsprechend kann der Controller 12 ein Kraftstoffvolumen berechnen, das erforderlich ist, um den aktuellen Kraftstoffverteilerdruck auf den Kraftstoffverteiler-Solldruck zu erhöhen. Das berechnete Kraftstoffvolumen wird dann durch die DI-Kraftstoffpumpe in den DI-Kraftstoffverteiler gepumpt, wobei der aktuelle DI-Kraftstoffverteilerdruck einen Wert erreicht, der größer als der oder gleich dem Kraftstoffverteiler-Solldruck ist. Auf diese Weise können Dampfräume in dem eingespritzten Kraftstoff abgeschwächt werden und kann die Kraftstoffdampfdestillation verhindert werden.
Zum Zeitpunkt t₃ ist die DI-Kraftstoffdurchflussmenge gleich 0 und wird die Temperatur der Einspritzdüsenspitze größer als der Temperaturschwellenwert 508. Die Kraftmaschinenlast ist größer als der Schwellenwert 510 der Kraftmaschinenlast. Wie oben bezüglich 3 beschrieben worden ist, geben diese Bedingungen an, dass die Temperatur der Einspritzdüsenspitze verringert werden muss, indem flüssiger Kraftstoff durch die DI-Kraftstoffeinspritzdüse geleitet wird. Als Reaktion wird die DI-Kraftstoffströmung von t₃ bis zu t₄ über 0 erhöht. Im Ergebnis nimmt die Temperatur der Einspritzdüsenspitze unter den Temperaturschwellenwert 508 ab. Dementsprechend nimmt der minimale Kraftstoffverteilerdruck, der erforderlich ist, um die Bildung eines Dampfraums in der Kraftstoffeinspritzdüsenspitze zu verhindern, unter den minimalen Kraftstoffverteiler-Zieldruck ab, wobei folglich der Kraftstoffverteiler-Solldruck gleich dem minimalen Kraftstoffverteiler-Zieldruck gesetzt wird.
Zum Zeitpunkt t₃ endet die Direkteinspritzung des Kraftstoffs, wobei die DI-Kraftstoffdurchflussmenge gleich 0 ist. Vom Zeitpunkt t₄ bis zum Zeitpunkt t₅ liegt die Temperatur der Einspritzdüsenspitze unter dem Temperaturschwellenwert 508, wobei der aktuelle Kraftstoffverteilerdruck auf dem Kraftstoffverteiler-Solldruck aufrechterhalten wird, der gleich dem minimalen Kraftstoffverteiler-Zieldruck gesetzt ist. Folglich ist keine weitere Handlung erforderlich, um die Temperatur der Einspritzdüsenspitze zu verringern.
Zum Zeitpunkt t₅ ist die DI-Kraftstoffdurchflussmenge gleich 0, wobei der minimale Kraftstoffverteilerdruck, der erforderlich ist, um die Bildung eines Dampfraums in der Kraftstoffeinspritzdüsenspitze zu verhindern, über den minimalen Kraftstoffverteiler-Zieldruck zunimmt. Die Kraftmaschinenlast ist kleiner als der Schwellenwert 509 der Kraftmaschinenlast. Wie oben bezüglich 4 erörtert worden ist, geben diese Bedingungen an, dass es erforderlich sein kann, dass der Kraftstoffverteilerdruck durch das Hinzufügen von Kraftstoff über die DI-Kraftstoffpumpe zum Kraftstoffverteiler erhöht wird. Dementsprechend kann der Controller 12 ein Kraftstoffvolumen berechnen, das erforderlich ist, um den aktuellen Kraftstoffverteilerdruck auf den Kraftstoffverteiler-Solldruck zu erhöhen. Das berechnete Kraftstoffvolumen wird dann durch die DI-Kraftstoffpumpe in den DI-Kraftstoffverteiler gepumpt. Diese Operation wird zwischen t₅ und t₆ dreimal zusätzlich wiederholt, da die Temperatur der Einspritzdüsenspitze während dieses Zeitraums weiterhin zunimmt, wenn die Kraftmaschine ausschließlich durch den von dem PFI-System eingespritzten Kraftstoff arbeitet.
Zum Zeitpunkt t₆ nimmt der Kraftstoffverteiler-Solldruck auf einen Wert zu, der größer als der maximale zulässige Kraftstoffverteilerdruck oder gleich dem maximalen zulässigen Kraftstoffverteilerdruck ist, der durch die Linie 505 gezeigt ist. Wie oben bezüglich 4 erörtert worden ist, geben diese Bedingungen an, dass die Temperatur der Einspritzdüsenspitze verringert werden muss, indem flüssiger Kraftstoff durch die DI-Kraftstoffeinspritzdüse geleitet wird. Als Reaktion wird die DI-Kraftstoffströmung von t₆ bis zu t₇ über 0 vergrößert. Im Ergebnis nimmt die Temperatur der Einspritzdüsenspitze unter den Temperaturschwellenwert 508 ab. Dementsprechend nimmt der minimale Kraftstoffverteilerdruck, der erforderlich ist, um die Bildung eines Dampfraums in der Kraftstoffeinspritzdüsenspitze zu verhindern, unter den minimalen Kraftstoffverteiler-Zieldruck ab, wobei folglich der Kraftstoffverteiler-Solldruck gleich dem minimalen Kraftstoffverteiler-Zieldruck gesetzt wird.
In einigen Ausführungsformen kann der Kraftstoffverteilerdruck ungeachtet der abgeleiteten Temperatur der Einspritzdüsenspitze auf dem Kraftstoffverteiler-Solldruck aufrechterhalten werden. Der aktuelle Kraftstoffverteilerdruck kann während der Zeiträume, wenn die DI-Kraftstoffeinspritzdüse aktiv Kraftstoff in einen Verbrennungszylinder einspritzt, unter den Kraftstoffverteiler-Solldruck fallen, wobei dann befohlen werden kann, dass er während der Zeiträume, wenn die DI-Kraftstoffeinspritzdüse inaktiv ist, zu dem Kraftstoffverteiler-Solldruck zurückkehrt.
In einigen Ausführungsformen kann der Kolbendruck der DI-Kraftstoffpumpe in Übereinstimmung mit der Regelung des Kraftstoffverteilerdrucks geregelt werden. Das Aufrechterhalten eines hohen Pumpenkammerdrucks führt zu einer effektiven Schmierung der DI-Kraftstoffpumpe.
In einigen Beispielen kann die DI-Pumpe auf einem kleinen Arbeitszyklus aufrechterhalten werden. Auf diese Weise kann der Kolbendruck der DI-Kraftstoffpumpe erhöht werden, ohne einen übermäßigen Kraftstoffverteilerdruck aufzubauen, während sich die DI-Kraftstoffeinspritzdüse nicht in Gebrauch befindet.
In einigen Beispielen kann der Kraftstoffverteilerdruck unter Verwendung eines ersten Arbeitszyklus der DI-Kraftstoffpumpe auf den Kraftstoffverteiler-Solldruck erhöht werden und dann unter Verwendung eines zweiten Arbeitszyklus der DI-Kraftstoffpumpe, der kleiner als der erste Arbeitszyklus der DI-Pumpe ist, auf dem Kraftstoffverteiler-Solldruck aufrechterhalten werden. Diese Konfiguration kann den Vorteil der Verringerung des Kraftstoffpumpengeräuschs aufweisen.
In einigen Ausführungsformen können ein Rückschlagventil und ein Entlastungsventil zwischen die Kraftstoffpumpe und den Kraftstoffverteiler gekoppelt sein. Auf diese Weise kann ein vorgegebener Kraftstoffverteilerdruck befohlen sein, während gleichzeitig ein konstanter Kolbendruck der DI-Kraftstoffpumpe aufrechterhalten wird.
In einigen Ausführungsformen kann das Kraftstoffsystem zu jeder Zeit auf einen Druck über dem Dampfdruck des Kraftstoffs unter Druck gesetzt sein. In den Systemen, in denen die DI-Kraftstoffströmung zu den Zeiten, wenn die Kraftmaschine ausschließlich durch den durch das PFI-System eingespritzten Kraftstoff arbeitet, abgestellt ist, kann der erforderliche Druck signifikant höher als für ein herkömmliches DI-Kraftstoffsystem sein. Der Kraftstoffverteiler-Solldruck kann eine Funktion der Wirkung des Kompressionsmoduls des Kraftstoffs und/oder der Wirkung des Dampfdrucks des Kraftstoffs sein. In Anbetracht einer Kraftmaschine mit Seiten-DI-Einspritzdüsen auf einer mittleren bis hohen Last kann z. B. der Kraftstoffverteiler-Solldruck im Bereich von 150 bis 200 bar im Kraftstoffverteiler (z. B. dem Einspritzdüsendruck) liegen.
Es wird angegeben, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Konfigurationen des Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystems verwendet werden können. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere aus irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie z. B. ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, repräsentieren. Als solches können die veranschaulichten verschiedenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Beispielausführungsformen zu erreichen, sondern sie ist für die Leichtigkeit der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der verwendeten besonderen Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen Code graphisch darstellen, der in den nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Kraftmaschinen-Steuersystem zu programmieren ist.
Es ist klar, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Art sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technik kann z. B. auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
Die folgenden Ansprüche legen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders dar, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder dessen Äquivalent beziehen. Derartige Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente enthalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Darstellung neuer Ansprüche in dieser oder einer in Beziehung stehenden Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche, ob ihr Umfang umfassender als der, enger als der oder gleich dem Umfang der ursprünglichen Ansprüche ist oder vom Umfang der ursprünglichen Ansprüche verschieden ist, werden außerdem als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims

Verfahren, das Folgendes umfasst: während des Kraftmaschinenzylinder-Betriebs mit Kraftstoff von einer ersten Einspritzdüse und nicht von einer zweiten Einspritzdüse: Erhöhen eines Verteilerdrucks eines Kraftstoffverteilers, der an die zweite Einspritzdüse gekoppelt ist, als Reaktion auf einen Temperaturanstieg einer Spitze der zweiten Einspritzdüse.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweite Einspritzdüse als eine Kraftstoff-Direkteinspritzdüse konfiguriert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Verteilerdruck als Reaktion auf eine Zunahme des Kraftstoffdampfdrucks erhöht wird, wobei die Zunahme des Kraftstoffdampfdrucks der Temperaturzunahme der Spitze der zweiten Einspritzdüse entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoffverteiler konfiguriert ist, um einen flüssigen Kraftstoff auf einem hohen Druck zu halten.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Verteilerdruck als Reaktion auf eine Zunahme des Kraftstoffverteiler-Solldrucks erhöht wird, wobei der Kraftstoffverteiler-Solldruck einem Druck entspricht, der ausreichend ist, um die Bildung eines Dampfraums in der Spitze der zweiten Einspritzdüse zu verhindern.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Erhöhen des Verteilerdrucks des Kraftstoffverteilers ferner das Betreiben einer an den Kraftstoffverteiler gekoppelten Kraftstoffpumpe umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner Folgendes umfasst: Bestimmen eines Kraftstoffvolumens, das ausreichend ist, um den Verteilerdruck auf den Kraftstoffverteiler-Solldruck zu erhöhen; und Befehlen, dass die Pumpe das Kraftstoffvolumen zu dem Kraftstoffverteiler hinzufügt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Einspritzdüse als eine Kraftstoff-Kanaleinspritzdüse konfiguriert ist.
Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine, das Folgendes umfasst: eine Gruppe von Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen, die jeweils mit einer Gruppe von Zylindern in Verbindung steht; einen ersten Kraftstoffverteiler, der mit der Gruppe von Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen in Verbindung steht; eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe, die mit dem ersten Kraftstoffverteiler in Verbindung steht; und ein Steuersystem, das mit Anweisungen konfiguriert ist, die in einem Speicher gespeichert sind, zum: Erhöhen eines Verteilerdrucks in dem ersten Kraftstoffverteiler während einer ersten Bedingung durch das Betreiben der Hochdruck-Kraftstoffpumpe, wenn eine Temperatur einer Spitze von einer oder mehreren der Gruppe von Direkteinspritzdüsen einen ersten Schwellenwert übersteigt.
System nach Anspruch 9, wobei die erste Bedingung eine Hauptmenge der Kraftstoffströmung durch die Kraftstoff-Direkteinspritzdüse enthält, die im Wesentlichen gleich null ist.
System nach Anspruch 10, wobei die erste Bedingung ferner eine Kraftmaschinenlast enthält, die niedriger als ein zweiter Schwellenwert ist.
System nach Anspruch 11, wobei das Steuersystem ferner mit Anweisungen konfiguriert ist, die im Speicher gespeichert sind, zum: Erhöhen einer Strömung des Kraftstoffs durch den ersten Kraftstoffverteiler während einer zweiten Bedingung, wenn eine Temperatur einer Spitze von einer oder mehreren der Gruppe von Direkteinspritzdüsen den ersten Schwellenwert übersteigt.
System nach Anspruch 12, wobei die zweite Bedingung eine Hauptmenge der Kraftstoffströmung durch die Kraftstoff-Direkteinspritzdüse enthält, die im Wesentlichen gleich null ist, und ferner eine Kraftmaschinenlast enthält, die größer als der zweite Schwellenwert ist.
System nach Anspruch 9, wobei das Steuersystem ferner mit Anweisungen konfiguriert ist, die im Speicher gespeichert sind, zum: Ableiten einer Temperatur einer Spitze von einer oder mehreren der Gruppe von Direkteinspritzdüsen basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine; Bestimmen eines Kraftstoffdampfdrucks eines in dem ersten Kraftstoffverteiler enthaltenen Kraftstoffs basierend auf der abgeleiteten Temperatur; und Befehlen eines Kraftstoffverteiler-Solldrucks, wobei der Kraftstoffverteiler-Solldruck auf dem Kraftstoffdampfdruck basiert.
System nach Anspruch 14, wobei der Kraftstoffverteiler-Solldruck einem Druck entspricht, der ausreichend ist, um die Bildung eines Dampfraums in der Spitze von einer oder mehreren der Gruppe von Direkteinspritzdüsen zu verhindern.
System nach Anspruch 13, das ferner Folgendes umfasst: eine Gruppe von Kraftstoff-Kanaleinspritzdüsen, die jeweils mit der Gruppe von Zylindern in Verbindung steht; einen zweiten Kraftstoffverteiler, der mit der Gruppe von Kraftstoff-Kanaleinspritzdüsen in Verbindung steht; und eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe, die mit dem zweiten Kraftstoffverteiler in Verbindung steht.
System nach Anspruch 16, wobei das Steuersystem ferner mit Anweisungen konfiguriert ist, die im Speicher gespeichert sind, zum: Befehlen, dass eine Menge des Kraftstoffs durch die Gruppe von Kraftstoff-Einspritzdüsen kleiner als oder gleich 10 % einer Gesamtmenge des Kraftstoffs ist, die in die Gruppe von Zylindern eintritt.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Betreiben eines Kraftmaschinenzylinders mit Kraftstoff von einer ersten Einspritzdüse und nicht von einer zweiten Einspritzdüse; Erhöhen eines Verteilerdrucks eines Kraftstoffverteilers, der an die zweite Einspritzdüse gekoppelt ist, während einer ersten Bedingung als Reaktion auf einen Temperaturanstieg einer Spitze der zweiten Einspritzdüse; und Einspritzen des Kraftstoffs von der zweiten Einspritzdüse in den Kraftmaschinenzylinder während einer zweiten Bedingung als Reaktion auf einen Temperaturanstieg.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die erste Bedingung eine Kraftmaschinenlast enthält, die niedriger als ein Lastschwellenwert ist, und wobei die zweite Bedingung eine Kraftmaschinenlast enthält, die größer als der Lastschwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die erste Bedingung eine Kraftmaschinendrehzahl enthält, die niedriger als ein Drehzahlschwellenwert ist, und wobei die zweite Bedingung eine Kraftmaschinendrehzahl enthält, die größer als der Drehzahlschwellenwert ist.