DE102015120877A1 - Verfahren und Systeme für die Kraftstoffeinspritzung mit konstantem und variablem Druck - Google Patents

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Gopichandra Surnilla
Joseph F. Basmaji
Mark Meinhart
Ross Dykstra Pursifull
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Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Betreiben einer Hochdruck-Einspritzpumpe bereitgestellt, um sowohl einen hohen konstanten Kraftstoffdruck an einem ersten Direkteinspritz-Kraftstoffverteiler als auch einen hohen variablen Kraftstoffdruck an einem zweiten Direkteinspritz-Kraftstoffverteiler bereitzustellen. Der Druck des Direkteinspritz-Kraftstoffverteilers kann über eine Konfiguration des Kraftstoffsystems, die verschiedene Rückschlagventile, Überdruckventile und ein Überströmventil enthält, die zwischen einem Einlass der Hochdruck-Einspritzpumpe und dem Kanaleinspritz-Kraftstoffverteiler positioniert sind, über einen Druck, der mit einer Saugpumpe bereitgestellt wird, erhöht werden. Die Direkteinspritzung mit konstantem und mit variablem Hochdruck kann vorteilhaft verwendet werden, um das Erlernen des ballistischen Bereichs jeder Direkteinspritzdüse bereitzustellen.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Einstellen des Betriebs der Kraftstoffeinspritzdüsen für eine Brennkraftmaschine. Die Verfahren können insbesondere für eine Kraftmaschine nützlich sein, die Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen mit konstantem und variablem Hochdruck enthält.
  • Hintergrund und Zusammenfassung
  • Kraftstoff-Direkteinspritzsysteme (Kraftstoff-DI-Systeme) stellen einige Vorteile gegenüber Kraftstoff-Kanaleinspritzsystemen bereit. Die Kraftstoff-Direkteinspritzsysteme können z. B. die Kühlung der Zylinderladung verbessern, so dass die Kraftmaschinenzylinder bei höheren Verdichtungsverhältnissen arbeiten können, ohne Auftreten eines unerwünschten Kraftmaschinenklopfens. Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen können jedoch nicht imstande sein, bei höheren Drehzahlen und Lasten der Kraftmaschine eine Sollmenge des Kraftstoffs einem Zylinder bereitzustellen, weil der Zeitraum, den ein Zylindertakt dauert, verkürzt ist, so dass es nicht ausreichend Zeit geben kann, um eine Sollmenge des Kraftstoffs einzuspritzen. Folglich kann die Kraftmaschine weniger Leistung entwickeln, als es bei höheren Drehzahlen und Lasten der Kraftmaschine erwünscht ist. Außerdem können Direkteinspritzsysteme anfälliger für Partikelemissionen sein.
  • Bei einem Versuch, die Partikelemissionen und die Kraftstoffverdünnung in Öl zu verringern, sind Direkteinspritzsysteme mit sehr hohem Druck entwickelt worden. Während die maximalen Direkteinspritz-Nenndrücke sich im Bereich von 150 bar befinden, können die DI-Systeme mit höherem Druck in dem Bereich von 250–800 bar arbeiten.
  • Ein Problem bei derartigen Hochdruck-DI-Systemen ist, dass der Dynamikbereich der Einspritzdüsen durch den Verteilerdruck begrenzt sein kann. Speziell wenn der Verteilerdruck sehr hoch ist und die Kraftmaschine bei niedrigen Lasten arbeiten muss, kann die Einspritzdüsen-Impulsbreite sehr klein sein. Unter derartigen Bedingungen einer kleinen Impulsbreite kann der Einspritzdüsenbetrieb im hohen Grade variabel sein. Außerdem können sich bei sehr niedrigen Impulsbreiten die Einspritzdüsen nicht einmal öffnen. Diese Bedingungen können zu großen Fehlern der Kraftstoffbeaufschlagung führen.
  • In einem Beispiel kann das obige Problem wenigstens teilweise durch ein Verfahren für eine Kraftmaschine behandelt werden, das Folgendes umfasst: Betreiben einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe, um Kraftstoff über einen ersten Kraftstoffverteiler bei einem variablen Druck und über einen zweiten Kraftstoffverteiler bei einem konstanten Druck direkt einzuspritzen, wobei die Kraftstoffzufuhr von der Pumpe über ein stromaufwärts gelegenes Drucksteuerventil gesteuert wird, wobei der zweite Verteiler an einen Einlass der Pumpe gekoppelt ist, während der erste Verteiler an einen Pumpenauslass gekoppelt ist. Außerdem kann der Betrieb der Hochdruck-Kraftstoffpumpe vorteilhaft verwendet werden, um den in jeden Zylinder eingespritzten Kraftstoff zwischen der Direkteinspritzdüse mit konstantem Druck und der Direkteinspritzdüse mit variablem Druck aufzuteilen, um den ballistischen Bereich jeder Einspritzdüse in Erfahrung zu bringen.
  • Als ein Beispiel kann ein Kraftstoffsystem mit einer Niederdruck-Saugpumpe und einer Hochdruck-Einspritzpumpe konfiguriert sein. Die Hochdruckpumpe kann eine Kolbenpumpe sein. Ein Ausgang der Hochdruck-Einspritzpumpe kann über die Verwendung eines magnetischen Solenoidventils (MSV) mechanisch und nicht elektronisch gesteuert sein. Wenigstens ein Rückschlagventil und ein Überdruckventil (oder Entlastungsventil) können zwischen die Saugpumpe und die Einspritzpumpe gekoppelt sein. Ein erster Kraftstoffverteiler, der Kraftstoff bei einem variablen Hochdruck einer ersten Gruppe von Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen zuführt, kann über ein Rückschlagventil und ein Überdruckventil an einen Auslass der Einspritzpumpe gekoppelt sein. Gleichermaßen kann ein zweiter Kraftstoffverteiler, der Kraftstoff bei einem konstanten Hochdruck einer zweiten Gruppe von Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen zuführt, an einen Einlass der Einspritzpumpe, ebenfalls über ein Rückschlagventil und ein Überdruckventil, gekoppelt sein. Während der Bedingungen, unter denen sich die Hochdruck-Kolbenpumpe nicht hin- und herbewegt, wie z. B. vor dem Anlassen der Kraftmaschine, ermöglichen die Rückschlagventile, die Überdruckventile und das MSV, einen konstanten Druck des zweiten Kraftstoffverteilers, um den Saugpumpendruck (typischerweise 5 bar (g)) zu erhöhen. Während sich die Pumpe hin- und herbewegt, kann der Druck des zweiten Kraftstoffverteilers, der der zweiten Gruppe von Direkteinspritzdüsen Kraftstoff zuführt, auf den gleichen Pegel wie der minimale Druck des ersten Kraftstoffverteilers, der Kraftstoff mit variablem Druck den Direkteinspritzdüsen (wie z. B. bei 15 bar) zuführt, erhöht werden. Der Druck des ersten Kraftstoffverteilers kann durch das Einstellen der Pumpenausgabe über das MSV weiter erhöht und variiert werden. Folglich kann basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine Kraftstoff bei einem konstanten oder variablen Hochdruck einem Kraftmaschinenzylinder über Direkteinspritzung zugeführt werden. Ferner kann während ausgewählter Lernbedingungen ein ballistischer Bereich der Direkteinspritzdüsen, die an den Kraftstoffverteiler mit variablem Hochdruck gekoppelt sind, durch das Anwenden einer Einspritzdüsen-Impulsbreite in dem ballistischen Bereich erlernt werden, während die Direkteinspritzdüsen, die an den Kraftstoffverteiler mit konstantem Hochdruck gekoppelt sind, mit einer Einspritzdüsen-Impulsbreite im linearen Bereich betrieben werden, wobei eine Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von der Stöchiometrie im Abgas beobachtet wird.
  • Auf diese Weise kann eine Kraftstoff-Direkteinspritzung mit konstantem Hochdruck bei Kraftstoffdrücken bereitgestellt werden, die höher als der Druck sind, der durch eine Saugpumpe bereitgestellt wird. Genauer kann eine Hochdruck-Verdrängungspumpe vorteilhaft verwendet werden, um einem ersten Direkteinspritz-Kraftstoffverteiler einen variablen Hochdruck bereitzustellen, während außerdem einem zweiten Direkteinspritz-Kraftstoffverteiler ein konstanter Hochdruck bereitgestellt wird. Durch das Erhöhen des vorgegebenen konstanten Drucks des zweiten Direkteinspritz-Kraftstoffverteilers, damit er so hoch wie der minimale Druck des ersten Direkteinspritz-Kraftstoffverteilers ist, können die Vorteile der Hochdruck-Direkteinspritzung über einen weiteren Bereich der Betriebsbedingungen erweitert werden. Es können z. B. kleinere Mengen/Volumina des Kraftstoffs über die Direkteinspritzdüsen, die an den Kraftstoffverteiler mit konstantem Druck gekoppelt sind, genauer direkt eingespritzt werden, wenn die Direkteinspritzung der äquivalenten Menge durch die Impulsbreite oder den Dynamikbereich der Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen begrenzt ist, die an den Kraftstoffverteiler mit variablem Druck gekoppelt sind, (wie z. B. sowohl bei sehr hohen oder sehr niedrigen Drehzahl-Last-Bedingungen der Kraftmaschine als auch während der Kaltstarts der Kraftmaschine). Darüber hinaus kann der Kraftstoff in einem Zylinderzyklus über eine größere Anzahl von geteilten Kraftstoffeinspritzungen in dem Einlass- und dem Verdichtungstakt zugeführt werden, indem die Direkteinspritzung von beiden Kraftstoffverteilern wirksam eingesetzt wird. Insgesamt wird der Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzung erhöht und werden die Fehler der Kraftstoffbeaufschlagung verringert, was die Kraftmaschinenleistung verbessert.
  • Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um eine Auswahl der Konzepte in vereinfachter Form einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind. Sie ist nicht beabsichtigt, Schlüssel- oder wesentliche 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 eingeschränkt, die alle oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile beseitigen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines Zylinders einer Brennkraftmaschine schematisch dar.
  • 2 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines Kraftstoffsystems, das für die mechanisch geregelte Direkteinspritzung bei konstantem und variablem Hochdruck konfiguriert ist und das mit der Kraftmaschine nach 1 verwendet werden kann, schematisch dar.
  • 3 stellt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Hochdruckpumpe dar, um einen konstanten Hochdruck an einem ersten Direkteinspritz-Kraftstoffverteiler und einen variablen Hochdruck an einem zweiten Direkteinspritz-Kraftstoffverteiler bereitzustellen.
  • 4 zeigt beispielhafte Kraftstoffeinspritzprofile, die während einer Kaltstartoperation der Kraftmaschine über das Kraftstoffsystem nach den 2–3 angewendet werden können.
  • 5 stellt ein Flussdiagramm eines Verfahrens dar, um einen ballistischen Bereich der Direkteinspritzdüsen zu erlernen.
  • 6 zeigt ein beispielhaftes Erlernen eines ballistischen Bereichs einer Direkteinspritzdüse basierend auf einer Änderung des Lambda-Wertes des Abgases gemäß der vorliegenden Offenbarung.
  • 7 zeigt ein Beispiel der Einstellung der Kraftstoffeinspritzung als Reaktion auf ein Pedaldruckereignis gemäß der vorliegenden Offenbarung.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Die folgende ausführliche Beschreibung stellt Informationen hinsichtlich einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe und eines Systems zum mechanischen Regeln des Drucks sowohl in einem Kraftstoffverteiler mit konstantem Druck als auch in einem Kraftstoffverteiler mit variablem Druck, die an Direkteinspritzdüsen gekoppelt sind, bereit. Eine beispielhafte Ausführungsform eines Zylinders in einer Brennkraftmaschine ist in 1 angegeben, während 2 ein Kraftstoffsystem darstellt, das mit der Kraftmaschine nach 1 verwendet werden kann. Die Hochdruckpumpe mit mechanischer Druckregelung und die in Beziehung stehenden Komponenten des Kraftstoffsystems, die in 2 ausführlich gezeigt sind, ermöglichen es, dass der Direkteinspritz-Kraftstoffverteiler mit konstantem Druck bei einem Druck betrieben wird, der höher als der vorgegebene Druck einer Saugpumpe ist, während sie gleichzeitig ermöglichen, dass der Direkteinspritz-Kraftstoffverteiler mit variablem Druck in einem variablen Hochdruckbereich betrieben wird. Ein Verfahren zum Einstellen der Kraftstoffzufuhr über die Direkteinspritz-Kraftstoffverteiler wird im Hinblick auf 3 gezeigt. Die Direkteinspritzung bei dem konstanten Druck kann z. B. bei einem Kaltstart der Kraftmaschine aufgrund des begrenzten Dynamikbereichs der Direkteinspritzdüsen mit variablem Hochdruck während dieser Bedingungen verwendet werden, wie in 4 gezeigt ist. Außerdem kann ein Controller eine Kraftstoffeinspritzdüsen-Übertragungsfunktion in einem ballistischen Bereich jeder Direkteinspritzdüse durch das Aufteilen der Kraftstoffeinspritzung in einen gegebenen Zylinder zwischen einer Direkteinspritzdüse, die den Kraftstoff von dem Kraftstoffverteiler mit konstantem Druck empfängt, und einer Direkteinspritzdüse, die den Kraftstoff von dem Kraftstoffverteiler mit variablem Druck empfängt, erlernen, wie in den 5–6 gezeigt ist. Eine beispielhafte Einstellung der Kraftstoffeinspritzung zwischen den Einspritzdüsen als Reaktion auf eine Änderung der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, wie z. B. während einer Pedalfreigabe, ist in 7 gezeigt.
  • Hinsichtlich der Terminologie, die überall in dieser ausführlichen Beschreibung verwendet wird, kann eine Hochdruckpumpe oder eine Direkteinspritzpumpe als eine DI- oder eine HP-Pumpe abgekürzt werden. Ähnlich kann eine Niederdruckpumpe oder Saugpumpe als eine LP-Pumpe abgekürzt werden. Die Kraftstoff-Kanaleinspritzung kann als PFI abgekürzt werden, während die Direkteinspritzung als DI abgekürzt werden kann. Außerdem kann der Kraftstoffverteilerdruck oder der Wert des Drucks des Kraftstoffs innerhalb eines Kraftstoffverteilers als FRP abgekürzt werden. Das mechanisch betriebene Einlassrückschlagventil zum Steuern der Kraftstoffströmung in die HP-Pumpe kann außerdem als das Überströmventil bezeichnet werden. Wie im Folgenden ausführlicher erörtert wird, kann eine HP-Pumpe, die sich auf eine mechanische Druckregelung ohne die Verwendung eines elektronisch gesteuerten Einlassventils stützt, als eine mechanisch gesteuerte HP-Pumpe oder eine HP-Pumpe mit mechanisch geregeltem Druck bezeichnet werden. Mechanisch gesteuerte HP-Pumpen können basierend auf einer elektronischen Auswahl einen oder mehrere diskrete Drücke bereitstellen, während sie keine elektronisch gesteuerten Einlassventile zum Regeln eines gepumpten Kraftstoffvolumens verwenden.
  • 1 stellt ein Beispiel einer Verbrennungskammer oder eines Zylinders einer Brennkraftmaschine 10 dar. Die Kraftmaschine 10 kann wenigstens teilweise durch ein Steuersystem, das einen 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 (hier außerdem die "Verbrennungskammer") 14 der Kraftmaschine 10 kann die 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 (nicht gezeigter) 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 Reihe 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 Beispielen 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 Einlassluftkanälen 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, wie z. B. wenn die Kraftmaschine 10 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 Drosselklappenplatte 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 bereitgestellt 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 aus verschiedenen geeigneten Sensoren ausgewählt 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 Beispielen 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 Positionen des Einlassventils 150 und des Auslassventils 156 können durch jeweilige (nicht gezeigte) Ventilpositionssensoren bestimmt werden. Die Ventilaktuatoren können der elektrische Ventilbetätigungstyp oder der Nockenbetätigungstyp oder eine Kombination daraus sein. Die Zeitsteuerung der Einlass- und Auslassventile kann gleichzeitig gesteuert sein oder es kann irgendeine aus einer Möglichkeit der variablen Einlassnocken-Zeitsteuerung, der variablen Auslassnocken-Zeitsteuerung, der doppelt unabhängigen variablen Nockenzeitsteuerung oder der konstanten 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 Beispielen 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 Verdichtungsverhältnis aufweisen, das das Verhältnis der Volumina ist, wenn sich der Kolben 138 an der unteren Mitte befindet, bis zur oberen Mitte. In einem Beispiel liegt das Verdichtungsverhältnis im Bereich von 9:1 bis 10:1. In einigen Beispielen, in denen andere Kraftstoffe verwendet werden, kann das Verdichtungsverhältnis jedoch 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 Verdichtungsverhältnis aufgrund ihrer Wirkung auf das Kraftmaschinenklopfen außerdem vergrößert sein.
  • In einigen Beispielen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 eine Zündkerze 192 zum Einleiten der Verbrennung enthalten. Das Zündsystem 190 kann der Verbrennungskammer 14 als Reaktion 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 Beispielen 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. Die Kraftstoffeinspritzdüsen 166 und 170 können konfiguriert sein, den von einem Kraftstoffsystem 8 empfangenen Kraftstoff zuzuführen. Wie im Hinblick auf 2 ausgearbeitet wird, kann das Kraftstoffsystem 8 einen oder mehrere Kraftstofftanks, eine oder mehrere Kraftstoffpumpen und einen oder mehrere Kraftstoffverteiler enthalten. Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzdüsen 166 und 170 direkt an den Zylinder 14 gekoppelt sind, um den Kraftstoff proportional zu den Impulsbreiten der Signale FPW-1 und FPW-2, die über die elektronischen Treiber 168 bzw. 171 von dem Controller 12 empfangen wird, direkt in ihn einzuspritzen. Auf diese Weise stellen die Kraftstoffeinspritzdüsen 166 und 170 das bereit, was als die Direkteinspritzung (die im Folgenden als "DI" bezeichnet wird) des Kraftstoffs in den Verbrennungszylinder 14 bekannt ist. Während 1 an einer Seite des Zylinders 14 positionierte Einspritzdüsen 166 und 170 zeigt, können sich eine oder mehrere Einspritzdüsen 166, 170 alternativ 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 betrieben wird, 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 Kraftstofftank eines Kraftstoffsystems 8 über eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler zugeführt werden. Ferner kann der Kraftstofftank einen Drucksensor besitzen, der dem Controller 12 ein Signal bereitstellt. Anzumerken ist, dass ein einziger Treiber 168 oder 171 für beide Kraftstoffeinspritzdüsen verwendet werden kann oder dass mehrere Treiber verwendet werden können, wie dargestellt ist.
  • Der Kraftstoff kann während eines einzigen Zyklus des Zylinders durch beide Einspritzdüsen dem Zylinder zugeführt werden. Jede Einspritzdüse kann z. B. einen Anteil einer Gesamtkraftstoffeinspritzung, die in dem Zylinder 14 verbrannt wird, zuführen. Ferner können sich die Verteilung und/oder die relative Menge des Kraftstoffs, der von jeder Einspritzdüse zugeführt wird, mit den Betriebsbedingungen, wie z. B. der Kraftmaschinenlast, dem Klopfen und der Abgastemperatur, ändern, wie z. B. hier im Folgenden beschrieben wird. Der direkt eingespritzte Kraftstoff kann z. B. sowohl während eines Einlasstakts als auch teilweise während eines vorhergehenden Ausstoßtakts, während des Einlasstakts und teilweise während des Verdichtungstakts zugeführt werden. Als solcher kann der eingespritzte Kraftstoff sogar für ein einziges Verbrennungsereignis von jeder Direkteinspritzdüse mit unterschiedlichen Zeitsteuerungen 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. Es wird darauf hingewiesen, dass die Kraftmaschine 10 irgendeine geeignete Anzahl von Zylindern, einschließlich 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 oder mehr Zylindern, enthalten kann. Jeder dieser Zylinder kann ferner einige oder alle der verschiedenen Komponenten enthalten, die unter Bezugnahme auf den Zylinder 14 beschrieben worden sind und die in 1 dargestellt sind.
  • 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 andere Sprühwinkel, andere Betriebstemperaturen, ein anderes Zielen, eine andere Einspritzzeitsteuerung, andere Sprüheigenschaften, andere Orte usw., sind aber nicht darauf eingeschränkt. Außerdem können in Abhängigkeit von dem Verteilungsverhältnis des eingespritzten Kraftstoffs zwischen den Einspritzdüsen 170 und 166 unterschiedliche Wirkungen erreicht werden.
  • Die Kraftstofftanks im Kraftstoffsystem 8 können Kraftstoffe unterschiedlicher Kraftstofftypen enthalten, wie z. B. Kraftstoffe mit unterschiedlichen Kraftstoffqualitäten und unterschiedlichen Kraftstoffzusammensetzungen. Die Unterschiede können einen anderen Alkoholgehalt, einen anderen Wassergehalt, eine andere Oktanzahl, andere Verdampfungswärmen, andere Kraftstoffgemische und/oder Kombinationen daraus usw. enthalten. In einem Beispiel könnten Kraftstoffe mit verschiedenen Verdampfungswärmen Benzin als einen ersten Kraftstofftyp mit einer niedrigeren Verdampfungswärme und Ethanol als einen zweiten Kraftstofftyp mit einer größeren Verdampfungswärme enthalten. In einem weiteren Beispiel kann die Kraftmaschine Benzin als einen ersten Kraftstofftyp und ein Alkohol enthaltendes Kraftstoffgemisch, wie z. B. E85 (das aus etwa 85 % Ethanol und 15 % Benzin besteht) oder M85 (das aus etwa 85 % Methanol und 15 % Benzin besteht), als einen zweiten Kraftstofftyp verwenden. Andere mögliche Substanzen enthalten Wasser, Methanol, eine Mischung aus Alkohol und Wasser, eine Mischung aus Wasser und Methanol, eine Mischung aus Alkoholen usw.
  • In noch einem weiteren Beispiel können beide Kraftstoffe Alkoholgemische mit einer variierenden Alkoholzusammensetzung sein, wobei der erste Kraftstofftyp ein Benzin-Alkohol-Gemisch mit einer niedrigeren Konzentration von Alkohol, wie z. B. E10 (was aus etwa 10 % Ethanol besteht), sein kann, während der zweite Kraftstofftyp ein Benzin-Alkohol-Gemisch mit einer größeren Konzentration von Alkohol, wie z. B. E85 (was aus etwa 85 % Ethanol besteht), sein kann. Zusätzlich können sich der erste und der zweite Kraftstoff außerdem in anderen Kraftstoffqualitäten, wie z. B. einem Unterschied in der Temperatur, der Viskosität, der Oktanzahl usw., unterscheiden. Außerdem können sich die Kraftstoffeigenschaften eines oder beider Kraftstofftanks häufig ändern, z. B. aufgrund der Variationen der Nachfüllung des Tanks von Tag zu Tag.
  • Der Controller 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 106, die Eingabe-/Ausgabe-Ports 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte, das in diesem speziellen Beispiel als ein nichtflüchtiger Festwertspeicher-Chip 110 zum Speichern ausführbarer Anweisungen 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; einer Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) von einem an eine Kühlhülse 118 gekoppelten Temperatursensor 116; 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 Krümmerabsolutdrucksignals (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.
  • 2 stellt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform 200 eines Kraftstoffsystems, wie z. B. des Kraftstoffsystems 8 nach 1, dar. Das Kraftstoffsystem 200 kann betrieben werden, um einer Kraftmaschine, wie z. B. der Kraftmaschine 10 nach 1, Kraftstoff zuzuführen. Das Kraftstoffsystem 200 kann durch einen Controller betrieben werden, um einige oder alle der Operationen auszuführen, die unter Bezugnahme auf die Prozessabläufe nach 3 beschrieben sind.
  • Das Kraftstoffsystem 200 enthält einen Kraftstofflagertank 210 zum Lagern des Kraftstoffs an Bord des Fahrzeugs, eine Kraftstoffpumpe 212 mit niedrigerem Druck (LPP) (die hier außerdem als Kraftstoffsaugpumpe 212 bezeichnet wird) und eine Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck (HPP) (die hier außerdem als Kraftstoffeinspritzpumpe 214 bezeichnet wird). Der Kraftstoff kann dem Kraftstofftank 210 über einen Kraftstofffüllkanal 204 bereitgestellt werden. In einem Beispiel kann die LPP 212 eine elektrisch angetriebene Kraftstoffpumpe mit niedrigerem Druck sein, die wenigstens teilweise innerhalb des Kraftstofftanks 210 angeordnet ist. Die LPP 212 kann durch einen Controller 222 (z. B. den Controller 12 nach 1) betrieben werden, um der HPP 214 über den Kraftstoffkanal 218 Kraftstoff bereitzustellen. Die LPP 212 kann als das konfiguriert sein, was als eine Kraftstoffsaugpumpe bezeichnet werden kann. Als ein Beispiel kann die LPP 212 eine Turbinenpumpe (z. B. eine Zentrifugalpumpe) sein, die einen Pumpen-Elektromotor (z. B. einen Pumpen-Gleichstrommotor) enthält, wodurch die Druckzunahme über der Pumpe und/oder die volumetrische Durchflussmenge durch die Pumpe durch das Variieren der dem Pumpenmotor bereitgestellten elektrischen Leistung gesteuert werden können, um dadurch die Motordrehzahl zu vergrößern oder zu verringern. Wenn der Controller z. B. die elektrische Leistung verringert, die der Saugpumpe 212 bereitgestellt wird, können die volumetrische Durchflussmenge und/oder die Druckzunahme über der Saugpumpe verringert werden. Die volumetrische Durchflussmenge und/oder die Druckzunahme über der Pumpe können durch das Vergrößern der elektrischen Leistung, die der Saugpumpe 212 bereitgestellt wird, vergrößert werden. Als ein Beispiel kann die dem Motor der Pumpe mit niedrigerem Druck zugeführte elektrische Leistung von einem (nicht gezeigten) Drehstromgenerator oder einer anderen Energiespeichervorrichtung an Bord des Fahrzeugs erhalten werden, wodurch das Steuersystem die elektrische Last steuern kann, die verwendet wird, um die Pumpe mit niedrigerem Druck anzutreiben. Folglich werden durch das Variieren der Spannung und/oder des Stroms, die bzw. der der Kraftstoffpumpe mit niedrigerem Druck bereitgestellt werden, die Durchflussmenge und der Druck des Kraftstoffs, der am Einlass der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck bereitgestellt wird, eingestellt.
  • Die LPP 212 kann fluidtechnisch an einen Filter 217 gekoppelt sein, der kleine Verunreinigungen entfernen kann, die in dem Kraftstoff enthalten sind, welche die Komponenten zur Handhabung des Kraftstoffs potentiell beschädigen könnten. Ein Rückschlagventil 213, das die Kraftstoffzufuhr fördern und den Kraftstoffleitungsdruck aufrechterhalten kann, kann fluidtechnisch stromaufwärts des Filters 217 positioniert sein. Mit einem Rückschlagventil 213 stromaufwärts des Filters 217 kann die Übereinstimmung des Niederdruckkanals 218 vergrößert werden, weil der Filter ein physisch großes Volumen aufweisen kann. Außerdem kann ein Überdruckventil 219 verwendet werden, um den Kraftstoffdruck im Niederdruckkanal 218 (z. B. die Ausgabe von der Saugpumpe 212) zu begrenzen. Das Überdruckventil 219 kann z. B. einen Kugel- und Federmechanismus enthalten, der sich bei einer spezifischen Druckdifferenz einpasst und abdichtet. Der Sollwert der Druckdifferenz, bei dem das Überdruckventil 219 konfiguriert sein kann, sich zu öffnen, kann verschiedene geeignete Werte annehmen; als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der Sollwert 6,4 bar oder 5 bar (g) betragen. Ein Öffnungs-Rückschlagventil 221 kann mit einer Öffnung 223 in Reihe angeordnet sein, um es zu ermöglichen, dass Luft und/oder Kraftstoffdampf aus der Saugpumpe 212 abgelassen werden. In einigen Ausführungsformen kann das Kraftstoffsystem 8 ein oder mehrere Rückschlagventile (z. B. eine Reihe von Rückschlagventilen) enthalten, die fluidtechnisch an die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 212 gekoppelt sind, um es zu verhindern, dass Kraftstoff stromaufwärts der Ventile zurück entweicht. In diesem Kontext bezieht sich eine stromaufwärts gerichtete Strömung auf eine Kraftstoffströmung, die sich von den Kraftstoffverteilern 250, 260 zur LPP 212 bewegt, während sich eine stromabwärts gerichtete Strömung auf eine nominelle Kraftstoffströmungsrichtung von der LPP zur HPP 214 und darüber zu den Kraftstoffverteilern bezieht.
  • Der durch die LPP 212 gesaugte Kraftstoff kann bei einem niedrigeren Druck in einen Kraftstoffkanal 218 zugeführt werden, der zu einem Einlass 203 der HPP 214 führt. Die HPP 214 kann dann den Kraftstoff in einen ersten Kraftstoffverteiler 250 zuführen, der an eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzdüsen einer ersten Gruppe von Direkteinspritzdüsen 252 (die hier außerdem als eine erste Einspritzdüsengruppe bezeichnet wird) gekoppelt ist. Der durch die LPP 212 gesaugte Kraftstoff kann außerdem einem zweiten Kraftstoffverteiler 260 zugeführt werden, der an eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzdüsen einer zweiten Gruppe von Direkteinspritzdüsen 262 (die hier außerdem als eine zweite Einspritzdüsengruppe bezeichnet wird) gekoppelt ist. Wie im Folgenden ausgearbeitet wird, kann die HPP 214 betrieben werden, um den Druck des Kraftstoffs, der sowohl dem ersten als auch dem zweiten Kraftstoffverteiler zugeführt wird, über den Saugpumpendruck zu erhöhen, wobei der erste Kraftstoffverteiler an die erste Direkteinspritzdüsengruppe gekoppelt ist, die mit einem variablen Hochdruck arbeitet, während der zweite Kraftstoffverteiler an die zweite Direkteinspritzdüsengruppe gekoppelt ist, die mit einem konstanten Hochdruck arbeitet. Im Ergebnis kann die Direkteinspritzung mit konstantem und mit variablem Hochdruck ermöglicht sein. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe ist stromabwärts der Niederdruck-Saugpumpe angekoppelt, wobei keine zusätzliche Pumpe zwischen der Hochdruck-Kraftstoffpumpe und der Niederdruck-Saugpumpe positioniert ist.
  • Während gezeigt ist, dass sowohl der erste Kraftstoffverteiler 250 als auch der zweite Kraftstoffverteiler 260 den Kraftstoff an vier Kraftstoffeinspritzdüsen der jeweiligen Einspritzdüsengruppe 252, 262 abgeben, wird darauf hingewiesen, dass der jeder Kraftstoffverteiler 250, 260 den Kraftstoff an irgendeine geeignete Anzahl von Kraftstoffeinspritzdüsen abgeben kann. Als ein Beispiel kann der erste Kraftstoffverteiler 250 den Kraftstoff an eine Kraftstoffeinspritzdüse der ersten Einspritzdüsengruppe 252 für jeden Zylinder der Kraftmaschine abgeben, während der zweite Kraftstoffverteiler 260 den Kraftstoff an eine Kraftstoffeinspritzdüse der zweiten Einspritzdüsengruppe 262 für jeden Zylinder der Kraftmaschine abgeben kann. Wie dargestellt ist, kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 202 Kraftstoff bei einem variablen Hochdruck über wenigstens eine Direkteinspritzdüse der ersten Einspritzdüsengruppe 252 von dem ersten Kraftstoffverteiler empfangen und außerdem Kraftstoff bei einem konstanten Hochdruck über wenigstens eine Direkteinspritzdüse der zweiten Einspritzdüsengruppe 262 von dem zweiten Kraftstoffverteiler empfangen.
  • Der Controller 222 kann jede der Direkteinspritzdüsen 252 über einen ersten Einspritztreiber 237 einzeln betätigen und jede der Direkteinspritzdüsen 262 über einen zweiten Direkteinspritztreiber 238 einzeln betätigen. Der Controller 222, die Treiber 237, 238 und andere geeignete Controller des Kraftmaschinensystems können ein Steuersystem umfassen. Während die Treiber 237, 238 außerhalb des Controllers 222 gezeigt sind, sollte erkannt werden, dass in anderen Beispielen der Controller 222 die Treiber 237, 238 enthalten kann oder konfiguriert sein kann, die Funktionalität der Treiber 237, 238 bereitzustellen. Der Controller 222 kann nicht gezeigte zusätzliche Komponenten enthalten, wie z. B. jene, die im Controller 12 nach 1 enthalten sind.
  • Die HPP 214 kann eine durch die Kraftmaschine angetriebene Verdrängerpumpe sein. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die HPP 214 eine BOSCH-HOCHDRUCKPUMPE HDP5 sein, die ein solenoidaktiviertes Drucksteuerventil (z. B. einen Kraftstoffvolumenregler, ein magnetisches Solenoidventil usw.) 236 verwendet, um das effektive Pumpenvolumen jedes Pumpenhubs zu variieren. Das heißt, die Ausgabe der HPP ist mechanisch gesteuert und nicht durch einen äußeren Controller elektronisch gesteuert. Die HPP 214 kann im Gegensatz zu der motorbetriebenen LPP 212 durch die Kraftmaschine mechanisch angetrieben sein. Die HPP 214 enthält eine Kolbenpumpe 228, eine Pumpenverdichtungskammer 205 (die hier außerdem als Verdichtungskammer bezeichnet wird) und einen Stufenraum 227. Ein Pumpenkolben 228 empfängt eine mechanische Eingabe von der Kurbelwelle oder der Nockenwelle der Kraftmaschine über einen Nocken 230, wobei dadurch die HPP gemäß dem Prinzip einer nockenbetriebenen Einzylinderpumpe betrieben wird. Ein (in 2 nicht gezeigter) Sensor kann in der Nähe des Nockens 230 positioniert sein, um eine Bestimmung der Winkelposition des Nockens (z. B. zwischen 0 und 360 Grad) zu ermöglichen, die zu dem Controller 222 weitergeleitet werden kann.
  • Das Kraftstoffsystem 200 kann optional ferner einen Druckspeicher 215 enthalten. Wenn der Druckspeicher 215 enthalten ist, kann er stromabwärts der Kraftstoffpumpe 212 mit niedrigerem Druck und stromaufwärts der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck positioniert sein, wobei er konfiguriert sein kann, ein Kraftstoffvolumen zu halten, das die Rate der Zunahme oder der Abnahme des Kraftstoffdrucks zwischen den Kraftstoffpumpen 212 und 214 verringert. Der Druckspeicher 215 kann z. B. in den Kraftstoffkanal 218, wie gezeigt ist, oder in einen Umgehungskanal 209, der den Kraftstoffkanal 218 an den Stufenraum 227 der HPP 214 koppelt, gekoppelt sein. Das Volumen des Druckspeichers 215 kann so dimensioniert sein, dass die Kraftmaschine während eines vorgegebenen Zeitraums zwischen den Betriebsintervallen der Kraftstoffpumpe 212 mit niedrigerem Druck bei Leerlaufbedingungen arbeiten kann. Der Druckspeicher 215 kann z. B. so dimensioniert sein, dass, wenn sich die Kraftmaschine im Leerlauf befindet, es eine oder mehrere Minuten dauert, um den Druck in dem Druckspeicher auf einen Pegel zu verringern, bei dem die Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck nicht imstande ist, einen ausreichend hohen Kraftstoffdruck für die Kraftstoffeinspritzdüsen 252, 262 aufrechtzuerhalten. Der Druckspeicher 215 kann folglich einen Modus des intermittierenden Betriebs (oder Impulsmodus) der Kraftstoffpumpe 212 mit niedrigerem Druck ermöglichen. Durch das Verringern der Frequenz des LPP-Betriebs wird die Leistungsaufnahme verringert. In anderen Ausführungsformen kann der Druckspeicher 215 inhärent in Übereinstimmung mit dem Kraftstofffilter 217 und der Kraftstoffleitung 218 vorhanden sein, wobei er folglich nicht als ein selbständiges Element vorhanden sein kann.
  • Ein Saugpumpen-Kraftstoffdrucksensor 231 kann zwischen der Saugpumpe 212 und der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck entlang dem Kraftstoffkanal 218 positioniert sein. In dieser Konfiguration können die Messwerte von dem Sensor 231 als die Angaben des Kraftstoffdrucks der Saugpumpe 212 (z. B. des Kraftstoff-Auslassdrucks der Saugpumpe) und/oder des Einlassdrucks der Kraftstoffpumpe mit höherem Druck interpretiert werden. Die Messwerte von dem Sensor 231 können verwendet werden, um den Betrieb der verschiedenen Komponenten in dem Kraftstoffsystem 200 zu bewerten, um zu bestimmen, ob der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck ausreichend Kraftstoffdruck bereitgestellt wird, so dass die Kraftstoffpumpe mit höherem Druck flüssigen Kraftstoff und keinen Kraftstoffdampf aufnimmt, und/oder um die der Saugpumpe 212 zugeführte durchschnittliche elektrische Leistung zu minimieren. Während gezeigt ist, dass der Saugpumpen-Kraftstoffdrucksensor 231 stromabwärts des Druckspeichers 215 positioniert ist, kann der Sensor in anderen Ausführungsformen stromaufwärts des Druckspeichers positioniert sein.
  • Der erste Kraftstoffverteiler 250 enthält einen ersten Kraftstoffverteiler-Drucksensor 248 zum Bereitstellen einer Angabe eines Drucks des ersten Direkteinspritz-Kraftstoffverteilers für den Controller 222. Gleichermäßen enthält der zweite Kraftstoffverteiler 260 einen zweiten Kraftstoffverteiler-Drucksensor 258 zum Bereitstellen einer Angabe eines Drucks des zweiten Direkteinspritz-Kraftstoffverteilers für den Controller 222. Ein Kraftmaschinendrehzahlsensor 233 kann verwendet werden, um dem Controller 222 eine Angabe der Kraftmaschinendrehzahl bereitzustellen. Die Angabe der Kraftmaschinendrehzahl kann verwendet werden, um die Drehzahl der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck zu identifizieren, weil die Pumpe 214 durch die Kraftmaschine 202, z. B. über die Kurbelwelle oder die Nockenwelle, mechanisch angetrieben ist.
  • Der erste Kraftstoffverteiler 250 ist entlang einem Kraftstoffkanal 278 an einen Auslass 208 der HPP 214 gekoppelt. Im Vergleich ist der zweite Kraftstoffverteiler 260 über einen Kraftstoffkanal 288 an einen Einlass 203 der HPP 214 gekoppelt. Ein Rückschlagventil 274 und ein Überdruckventil 272 können zwischen dem Auslass 208 der HPP 214 und dem ersten Kraftstoffverteiler positioniert sein. In dem dargestellten Beispiel kann das Rückschlagventil 274 in dem Kraftstoffkanal 278 bereitgestellt sein, um die Rückströmung des Kraftstoffs von dem ersten Kraftstoffverteiler 250 in die Hochdruckpumpe 214 zu verringern oder zu verhindern. Außerdem kann das Überdruckventil 272, das in einem Umgehungskanal 279 parallel zu dem Rückschlagventil 274 angeordnet ist, den Druck in dem Kraftstoffkanal 278 stromabwärts der HPP 214 und stromaufwärts des ersten Kraftstoffverteilers 250 begrenzen. Das Überdruckventil 272 kann z. B. den Druck im Kraftstoffkanal 278 auf 200 bar begrenzen. Das Überdruckventil 272 als solches kann den Druck begrenzen, der anderweitig in dem Kraftstoffkanal 278 erzeugt würde, falls das Drucksteuerventil 236 (absichtlich oder unabsichtlich) offen wäre und während die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 214 pumpen würde.
  • An den Kraftstoffkanal 218 können stromabwärts der LPP 212 und stromaufwärts der HPP 214 außerdem ein oder mehrere Rückschlagventile und Überdruckventile gekoppelt sein. Das Einlassrückschlagventil 234 kann z. B. in dem Kraftstoffkanal 218 bereitgestellt sein, um die Rückströmung des Kraftstoffs von der Hochdruckpumpe 214 zu der Niederdruckpumpe 212 und dem Kraftstofftank 210 zu verringern oder zu verhindern. Außerdem kann das Überdruckventil 232 zu dem Rückschlagventil 234 parallel positioniert in einem Umgehungskanal bereitgestellt sein. Das Überdruckventil 232 kann den Druck im Kraftstoffkanal 218 stromaufwärts der HPP 214 begrenzen. Das Überdruckventil 232 kann z. B. den Druck im Kraftstoffkanal 218 auf 15 bar begrenzen. Das Überdruckventil 232 als solches kann den Druck begrenzen, der anderweitig in dem Kraftstoffkanal 218 erzeugt würde, falls das Drucksteuerventil 236 (absichtlich oder unabsichtlich) offen wäre und während die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 214 pumpen würde.
  • Der Controller 222 kann konfiguriert sein, die Kraftstoffströmung durch das Drucksteuerventil 236 in die HPP 214 durch das Einschalten oder das Abschalten des Solenoidventils (basierend auf der Konfiguration des Solenoidventils) synchron mit dem Antriebsnocken zu regeln. Dementsprechend kann das solenoidaktivierte Drucksteuerventil 236 in einem ersten Modus betrieben werden, in dem das Ventil 236 innerhalb des Einlasses 203 der HPP positioniert ist, um die Menge des Kraftstoffs, die sich durch das solenoidaktivierte Drucksteuerventil 236 bewegt, zu begrenzen (z. B. zu sperren). Das Solenoidventil kann außerdem in einem zweiten Modus betrieben werden, in dem das solenoidaktivierte Drucksteuerventil 236 effektiv gesperrt ist, wobei sich der Kraftstoff stromaufwärts und stromabwärts des Ventils und in die HPP 214 bewegen kann.
  • Das solenoidaktivierte Drucksteuerventil 236 als solches kann konfiguriert sein, die Masse (oder das Volumen) des in der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe komprimierten Kraftstoffs zu regeln. In einem Beispiel kann der Controller 222 eine Schließzeitsteuerung des Solenoid-Drucksteuer-Rückschlagventils einstellen, um die Masse des komprimierten Kraftstoffs zu regeln. Ein spätes Schließen des Drucksteuerventils kann z. B. die in die Verdichtungskammer 205 aufgenommene Menge der Kraftstoffmasse verringern. Die Öffnungs- und Schließzeitsteuerungen des solenoidaktivierten Rückschlagventils können bezüglich der Hubzeitsteuerungen der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe koordiniert sein.
  • Das Überdruckventil 232 ermöglicht eine Kraftstoffströmung aus dem solenoidaktivierten Drucksteuerventil 236 zu der LPP 212, wenn der Druck zwischen dem Überdruckventil 232 und dem solenoidbetätigten Drucksteuerventil 236 größer als ein vorgegebener Druck (z. B. 10 bar) ist. Wenn das solenoidbetätigte Drucksteuerventil 236 deaktiviert ist (z. B. nicht elektrisch erregt ist), arbeitet das solenoidbetätigte Drucksteuerventil in einem Durchlassmodus, wobei das Überdruckventil 232 den Druck in der Verdichtungskammer 205 auf den einzigen Druckentlastungs-Sollwert des Überdruckventils 232 (z. B. 15 bar) regelt. Das Regeln des Drucks in der Verdichtungskammer 205 ermöglicht, dass sich vom Kolbenoberteil bis zum Kolbenboden eine Druckdifferenz bildet. Der Druck im Stufenraum 227 befindet sich auf dem Druck des Auslasses der Niederdruckpumpe (z. B. 5 bar), während sich der Druck am Kolbenoberteil auf dem Regeldruck (z. B. 15 bar) des Überdruckventils befindet. Die Druckdifferenz ermöglicht, dass Kraftstoff vom Kolbenoberteil durch den Zwischenraum zwischen dem Kolben und der Wand des Pumpenzylinders zum dem Kolbenboden sickert und dadurch die HPP 214 schmiert. Der Kolben 228 bewegt sich aufwärts und abwärts hin- und her. Die HPP 214 befindet sich in einem Verdichtungshub, wenn sich der Kolben 228 in einer Richtung bewegt, die das Volumen der Verdichtungskammer 205 verringert. Die HPP 214 befindet sich in einem Saughub, wenn sich der Kolben 228 in einer Richtung bewegt, die das Volumen der Verdichtungskammer 205 vergrößert.
  • Ein Vorwärtsströmungs-Auslassrückschlagventil 274 kann stromabwärts eines Auslasses 208 der Verdichtungskammer 205 angekoppelt sein. Das Auslassrückschlagventil 274 öffnet sich, um es zu ermöglichen, dass Kraftstoff vom Auslass 208 der Hochdruckpumpe nur in einen Kraftstoffverteiler strömt, wenn ein Druck am Auslass der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe 214 (z. B. ein Auslassdruck der Verdichtungskammer) höher als der Kraftstoffverteilerdruck ist. Folglich kann der Controller 222 während der Bedingungen, wenn der Betrieb der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe nicht angefordert ist, das solenoidaktivierte Drucksteuerventil 236 deaktivieren, wobei das Überdruckventil 232 den Druck in der Verdichtungskammer 205 während des meisten des Verdichtungshubs auf einen einzigen im Wesentlichen konstanten Druck (z. B. den Regeldruck) regelt. Bei dem Einlasshub fällt der Druck in der Verdichtungskammer 205 auf einen Druck in der Nähe des Drucks der Saugpumpe (212). Die Schmierung der DI-Pumpe 214 kann stattfinden, wenn der Druck in der Verdichtungskammer 205 den Druck im Stufenraum 227 übersteigt. Dieser Unterschied der Drücke kann außerdem zur Pumpenschmierung beitragen, wenn der Controller 222 das solenoidaktivierte Drucksteuerventil 236 deaktiviert. Ein Ergebnis dieses Regelungsverfahrens ist, dass der Kraftstoffverteiler auf einen minimalen Druck, etwa die Druckentlastung des Überdruckventils 232, geregelt wird. Falls das Überdruckventil 232 eine Druckentlastungseinstellung von 10 bar besitzt, wird folglich der Kraftstoffverteilerdruck 15 bar, weil diese 10 bar zu den 5 bar des Saugpumpendrucks hinzugefügt werden. Speziell wird der Kraftstoffdruck in der Verdichtungskammer 205 während des Verdichtungshubs der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe 214 geregelt. Während wenigstens des Verdichtungshubs der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe 214 wird folglich der Pumpe Schmierung bereitgestellt. Wenn die Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe in einen Saughub eintritt, kann der Kraftstoffdruck in der Verdichtungskammer verringert werden, während immer noch ein gewisses Maß an Schmierung bereitgestellt werden kann, solange wie die Druckdifferenz bleibt. Ein weiteres Überdruckventil 272 kann parallel zu dem Rückschlagventil 274 angeordnet sein. Das Überdruckventil 272 ermöglicht die Kraftstoffströmung aus dem DI-Kraftstoffverteiler 250 zum Pumpenauslass 208, wenn der Kraftstoffverteilerdruck größer als ein vorgegebener Druck ist.
  • Während die Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe als solche arbeitet, stellt die Strömung des Kraftstoffs durch sie hindurch eine ausreichende Pumpenschmierung und -kühlung bereit. Während der Bedingungen, wenn der Betrieb der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe nicht angefordert ist, wie z. B. wenn keine Direkteinspritzung des Kraftstoffs angefordert ist, kann jedoch die Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe nicht ausreichend geschmiert werden, falls die Kraftstoffströmung durch die Pumpe unterbrochen ist. Während derartiger Bedingungen kann die Saugpumpe vorübergehend in einem Impulsmodus betrieben werden, in dem der Saugpumpenbetrieb basierend auf einem am Auslass der Saugpumpe und am Einlass der Hochdruckpumpe geschätzten Druck eingestellt wird. Insbesondere kann als Reaktion auf den Einlassdruck der Hochdruckpumpe, der unter einen Kraftstoffdampfdruck fällt, die Saugpumpe betrieben werden, bis sich der Einlassdruck auf oder über dem Kraftstoffdampfdruck befindet. Dies verringert das Risiko, dass die Hochdruck-Kraftstoffpumpe Kraftstoffdämpfe (anstelle von Kraftstoff) aufnimmt und Ereignisse des Abwürgens der Kraftmaschine folgen.
  • Es ist hier anzumerken, dass die Hochdruckpumpe 214 nach 2 als ein veranschaulichendes Beispiel einer möglichen Konfiguration für eine Hochdruckpumpe dargestellt ist. Die in 2 gezeigten Komponenten können entfernt und/oder geändert werden, während zusätzliche Komponenten, die gegenwärtig nicht gezeigt sind, zu der Pumpe 214 hinzugefügt werden können, während noch immer die Fähigkeit aufrechterhalten wird, Hochdruck-Kraftstoff einem Direkteinspritz-Kraftstoffverteiler mit konstantem Druck und einem Direkteinspritz-Kraftstoffverteiler mit variablem Druck zuzuführen.
  • Das solenoidaktivierte Drucksteuerventil 236 kann außerdem betrieben werden, um die Kraftstoffrückströmung von der Hochdruckpumpe entweder zu dem Überdruckventil 232 oder zu dem Druckspeicher 215 zu leiten. Das Drucksteuerventil 236 kann z. B. betrieben werden, um Kraftstoffdruck zu erzeugen und für die spätere Verwendung im Druckspeicher 215 zu speichern. Als ein Beispiel kann der Druckspeicher ein Kraftstoffvolumen während eines Saughubs (d. h., eines Abwärtshubs) des Kolbens 228 speichern, wenn der Kraftstoff aus dem Stufenraum 227 in den Druckspeicher 215 geschoben wird. Während eines Verdichtungshubs (d. h., eines Aufwärtshubs) des Kolbens 228 kann der Druckspeicher das Kraftstoffvolumen in den Stufenraum 217 freisetzen. Wenn ferner das Drucksteuerventil 236 während des Verdichtungshubs des Kolbens 228 nicht erregt ist, speichert der Druckspeicher ein Kraftstoffvolumen, wenn der Kraftstoff aus der Verdichtungskammer 205 und in den Druckspeicher geschoben wird. Während des Saughubs des Kolbens 228 setzt der Druckspeicher das Kraftstoffvolumen in die Verdichtungskammer frei. Weiterhin wird der Druckspeicher 215 gefüllt, wenn die Saugpumpe 212 mit einer Spannung angetrieben ist, die zu einem Druck führt, der den Leitungsdruck in 218 übersteigt. Der Druckspeicher wird entleert, wenn die Saugpumpe 212 nicht angetrieben ist und die Hochdruckpumpe 214 Kraftstoff schluckt (Nettoeffekt).
  • Während der erste Direkteinspritz-Kraftstoffverteiler 250 an den Auslass 208 der HPP 214 (und nicht an den Einlass der HPP 214) gekoppelt ist, ist der zweite Direkteinspritz-Kraftstoffverteiler 260 an den Einlass 203 der HPP 214 (und nicht an den Auslass der HPP 214) gekoppelt. Insbesondere ist der zweite Kraftstoffverteiler 260 an einem Ort stromaufwärts des solenoidaktivierten Drucksteuerventils 236 und stromabwärts des Rückschlagventils 234 und des Überdruckventils 232 an den HPP-Einlass 203 gekoppelt. Ferner kann zwischen der Saugpumpe 212 und dem Direkteinspritz-Kraftstoffverteiler 260 keine zusätzliche Pumpe erforderlich sein. Wie im Folgenden ausgearbeitet wird, ermöglicht die spezifische Konfiguration des Kraftstoffsystems mit dem Direkteinspritz-Kraftstoffverteiler, der über ein Überdruckventil und ein Rückschlagventil an den Einlass der Hochdruckpumpe gekoppelt ist, dass der Druck an dem zweiten Kraftstoffverteiler über die Hochdruckpumpe auf einen konstanten vorgegebenen Druck erhöht wird, der sich über dem vorgegebenen Druck der Saugpumpe befindet. Das heißt, der konstante Hochdruck an dem Direkteinspritz-Kraftstoffverteiler wird von der Hochdruck-Kolbenpumpe und genauer von der Rückströmung der Hochdruckpumpe abgeleitet.
  • Wenn sich die Hochdruckpumpe 214 nicht hin- und herbewegt, wie z. B. beim Schlüssel-ein vor dem Anlassen, ermöglicht das Rückschlagventil 244, den zweiten Kraftstoffverteiler bei 5 bar zu füllen. Der Druck in dem zweiten Kraftstoffverteiler kann nicht über den Saugpumpendruck zunehmen, wenn sich die Pumpe 214 nicht hin- und herbewegt. Ohne das Rückschlagventil 244 als solches würde das Volumen des Direkteinspritz-Kraftstoffverteilers die Funktion des zweiten Kraftstoffverteilers verhindern.
  • Wenn sich die Hochdruckpumpe 214 hin- und herbewegt, dann setzt das Verdichtungs-Überdruckventil 242 den Druck in dem zweiten Kraftstoffverteiler auf 15 bar. Außerdem wird der minimale Druck in dem ersten Kraftstoffverteiler ebenfalls auf 15 bar gesetzt. Folglich wird durch die Rückströmung von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe der konstante Hochdruck in dem zweiten Kraftstoffverteiler erzeugt.
  • Auf diese Weise wird die Hochdruck-Kraftstoffpumpe betrieben, um Kraftstoff bei einem variablen Hochdruck (wie z. B. zwischen 15–200 bar) über den ersten Kraftstoffverteiler 250 den Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen 252 zuzuführen, während sie außerdem Kraftstoff bei einem konstanten Hochdruck (wie z. B. auf 15 bar) über den zweiten Kraftstoffverteiler 260 den Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen 262 zuführt. Der variable Druck will kann einen minimalen Druck enthalten, der sich auf dem konstanten Druck (wie in dem System nach 2) oder über dem konstanten Druck befindet. In der in 2 dargestellten Konfiguration ist der konstante Druck des zweiten Direkteinspritz-Kraftstoffverteilers der gleiche wie der minimale Druck für den ersten Direkteinspritz-Kraftstoffverteiler, wobei beide höher als der typische Druck der Saugpumpe sind. Hier ist die Druckzufuhr von der Hochdruckpumpe über das stromaufwärts gelegene (solenoidaktivierte) Drucksteuerventil und ferner über die verschiedenen Rückschlagventile und Überdruckventile, die an den Einlass der Hochdruckpumpe gekoppelt sind, gesteuert. Durch das Einstellen des Betriebs des solenoidaktivierten Drucksteuerventils wird der Kraftstoffdruck an dem ersten Kraftstoffverteiler von dem konstanten Druck zu dem variablen Druck erhöht, während der konstante Druck an dem zweiten Kraftstoffverteiler aufrechterhalten wird. Außerdem basiert der konstante Druck des zweiten Kraftstoffverteilers auf dem Druck-Sollwert eines mechanischen Überdruckventils 242, das stromabwärts der Niederdruck-Saugpumpe und stromaufwärts des Drucksteuerventils 236 der Hochdruck-Kraftstoffpumpe positioniert ist. In alternativen Ausführungsformen können das Rückschlagventil und die Überdruckventile zwischen dem Einlass der Hochdruckpumpe und dem zweiten Kraftstoffverteiler angeordnet sein, so dass der minimale Druck am ersten Kraftstoffverteiler 250 am Auslass der HPP 214 höher als der konstante Druck in dem zweiten Kraftstoffverteiler 260 und am Einlass der HPP 214 ist. Um den Druck im Verteiler 260 um 5 bar zu verringern, kann das Rückschlagventil 244 z. B. so konfiguriert sein, dass es 5 bar erfordert, um das Rückschlagventil 244 zu öffnen (d. h., der Deltadruck über dem Rückschlagventil 244 beträgt 5 bar). In einigen Beispielen kann der minimale Druck in dem Verteiler 250 um einen Solldruck (z. B. 2 bar) verringert werden, indem ein Druck, um das Rückschlagventil 274 zu öffnen, um den Solldruck (z. B. 2 bar) erhöht wird.
  • Der Controller 12 kann außerdem den Betrieb jeder der Kraftstoffpumpen 212 und 214 steuern, um eine Menge, einen Druck, eine Durchflussmenge usw. eines der Kraftmaschine zugeführten Kraftstoffs einzustellen. Als ein Beispiel kann der Controller 12 eine Druckeinstellung, einen Pumpenhubbetrag, einen Pumpenarbeitszyklusbefehl und/oder eine Kraftstoffdurchflussmenge der Kraftstoffpumpen variieren, um verschiedenen Orten des Kraftstoffsystems Kraftstoff zuzuführen. Ein (nicht gezeigter) Treiber, der an den Controller 222 elektronisch gekoppelt ist, kann verwendet werden, um ein Steuersignal an die Niederdruckpumpe zu senden, wie es erforderlich ist, um die Ausgabe (z. B. die Drehzahl) der Niederdruckpumpe einzustellen.
  • In 3 ist eine beispielhafte Routine 300 zum Betreiben einer Hochdruck-Kraftstoffeinspritzpumpe gezeigt, um Kraftstoff bei einem variablen Hochdruck jedem von einem ersten Kraftstoffverteiler, der an Direkteinspritzdüsen gekoppelt ist, und bei einem konstanten Hochdruck einem zweiten Kraftstoffverteiler, der an Direkteinspritzdüsen gekoppelt ist, zuzuführen. Das Verfahren ermöglicht, dass eine Gruppe der Direkteinspritzdüsen mit einem konstanten Hochdruck betrieben wird, während die andere Gruppe von Direkteinspritzdüsen mit einem variablen Hochdruck betrieben wird. Das Verfahren ermöglicht außerdem, dass die Direkteinspritzung bei einem konstanten Hochdruck für das Zuführen von Kraftstoff zu einem Kraftmaschinenzylinder während der Bedingungen verwendet wird, wenn die Kraftstoffzufuhr über die variablen (Ultrahochdruck-)Direkteinspritzdüsen begrenzt ist, wie z. B. aufgrund der Notwendigkeit für sehr niedrige Direkteinspritz-Impulsbreiten.
  • Bei 302 kann bestimmt werden, ob die Kaltstartbedingungen der Kraftmaschine vorhanden sind. In einem Beispiel können die Kaltstartbedingungen der Kraftmaschine bestätigt werden, falls sich die Kraftmaschinentemperatur unter einem Schwellenwert befindet, sich die Temperatur des Abgaskatalysators unter einer Anspringtemperatur befindet, sich die Umgebungstemperatur unter einem Schwellenwert befindet und/oder seit einem vorausgehenden Kraftmaschinen-Ausschaltereignis eine Schwellendauer vergangen ist. Wenn die Kaltstartbedingungen bestätigt werden, dann enthält die Routine bei 304 während der Kaltstartbedingungen der Kraftmaschine für eine Anzahl von Verbrennungsereignissen seit dem Kraftmaschinenstart das Betreiben der Hochdruck-Kraftstoffpumpe, um Kraftstoff bei einem konstanten Druck von dem zweiten Kraftstoffverteiler in den Kraftmaschinenzylinder direkt einzuspritzen. Der Kraftstoff kann von dem zweiten Kraftstoffverteiler und einer oder mehreren Direkteinspritzungen zugeführt werden. Der Kraftstoff kann z. B. von dem zweiten Kraftstoffverteiler als mehrere Einlasstakteinspritzungen, mehrere Verdichtungstakteinspritzungen oder eine Kombination daraus zugeführt werden. Das heißt, der Kraftstoff kann der Kraftmaschine nicht während einer Anzahl von Verbrennungsereignissen seit dem Kaltstart der Kraftmaschine (z. B. einem Verbrennungsereignis) über die Direkteinspritzdüsen, die an den Kraftstoffverteiler mit variablem Hochdruck gekoppelt sind, zugeführt werden. Dies ist so, weil während der Kaltstartbedingungen (oder der extremen Kaltstartbedingungen) aufgrund dessen, dass der Druck des Direkteinspritz-Kraftstoffverteilers mit variablem Druck begrenzt sein kann, die Direkteinspritzdüsen nicht imstande sein können, bei jeder Einspritzung ausreichend Kraftstoff der Kraftmaschine zuzuführen. Gleichzeitig kann die Druckausgabe des Kennfeldes des Hochdruckkraftstoffs während des Kaltstarts aufgrund der Einspritzdüsen-Dichtungsgrenzen nicht höher betrieben werden. Während derartiger Kaltstartbedingungen kann durch das Wechseln zum Zuführen von Kraftstoff über eine Direkteinspritzung mit konstantem Druck bei jeder Einspritzung unter Verwendung der Direkteinspritzdüse mehr Kraftstoff zugeführt werden und kann eine ausreichende Kraftstoffzerstäubung über den konstanten Hochdruck des zweiten Direkteinspritz-Kraftstoffverteilers ermöglicht werden. Folglich wird die Kaltstartleistung der Kraftmaschine verbessert. Nachdem die Anzahl der Verbrennungsereignisse seit dem Kaltstart der Kraftmaschine vergangen ist, kann der Kraftstoff von dem ersten Kraftstoffverteiler bei dem variablen Druck als eine oder mehrere Einlass- und/oder Verdichtungstakteinspritzungen in den Kraftmaschinenzylinder direkt eingespritzt werden. Während des Kaltstarts kann etwas Kraftstoffbeaufschlagung basierend auf dem Kraftstofftyp während des Verdichtungstakts ausgeführt werden. Wenn z. B. eine Menge des Ethanols in dem Kraftstoff zunimmt, kann während des Verdichtungstakts für den Kaltstart mehr Kraftstoffbeaufschlagung ausgeführt werden. Ein beispielhaftes Kaltstart-Kraftstoffeinspritzprofil wird im Folgenden bezüglich 4 beschrieben. Während des Anlassens kann nur die DI-Einspritzung bei konstantem Druck für eine festgelegte Anzahl von Zylindereinspritzereignissen ausgeführt werden. Dies ermöglicht, dass das Hochdrucksystem Druck für die Hochdruckeinspritzung aufbaut, ohne den Startzeitraum zu beeinträchtigen. Nach der festgelegten Anzahl von Einspritzereignissen kann die DI-Einspritzung mit variablem Druck ausgeführt werden.
  • 4 zeigt ein Kennfeld 400 der Ventilzeitsteuerung und der Kolbenposition bezüglich einer Kraftmaschinenposition für einen gegebenen Kraftmaschinenzylinder. Während eines Kraftmaschinenstarts, während die Kraftmaschine angelassen wird, kann der Kraftmaschinen-Controller konfiguriert sein, ein Kraftstoffeinspritzprofil des dem Zylinder zugeführten Kraftstoffs einzustellen. Insbesondere kann der Kraftstoff als ein erstes Profil während eines Kaltstarts der Kraftmaschine zugeführt werden, wenn die Kraftstoffzufuhr über die Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen impulsbreitenbegrenzt ist. Im Vergleich kann der Kraftstoff während eines Warmstarts der Kraftmaschine, wenn die Kraftstoffzufuhr über die Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen nicht impulsbreitenbegrenzt ist, als ein zweites Profil zugeführt werden. Die Kraftstoffeinspritzung kann nach dem Anlassen der Kraftmaschine von dem ersten Profil zu dem zweiten Profil überführt werden. Das erste Kraftstoffeinspritzprofil kann die Direkteinspritzung mit konstantem Hochdruck, die über die Hochdruckpumpe erzeugt wird, wirksam einsetzen, um eine ausreichende Kraftstoffzerstäubung bereitzustellen, während das zweite Kraftstoffeinspritzprofil die Direkteinspritzung mit variablem Hochdruck, die außerdem über die Hochdruckpumpe erzeugt wird, wirksam einsetzen kann, um eine ausreichende Kraftstoffzerstäubung bereitzustellen. Während der Warmstarts kann z. B. die Einspritzung mit konstantem Druck zuerst ausgeführt werden, gefolgt von der Einspritzung mit variablem Hochdruck in dem Einlasstakt. Weil die Kraftmaschine und die Zylinderwände als solche heiß sind (z. B. während der Warmstarts bei den Anwendungen von E85-Kraftstoff in einem Stopp-Start-System), kann die Verdichtungstakteinspritzung für Kraftstoffe mit hohem Ethanolgehalt nicht erforderlich sein.
  • Das Kennfeld 400 veranschaulicht eine Kraftmaschinenposition entlang der x-Achse in Kurbelwinkelgraden (CAD). Die Kurve 408 stellt die Kolbenpositionen (entlang der y-Achse) bezüglich ihrem Ort von dem oberen Totpunkt (OTP) und/oder dem unteren Totpunkt (UTP) und ferner bezüglich ihres Orts innerhalb der vier Takte (Einlass, Verdichtung, Arbeit und Ausstoß) eines Kraftmaschinenzyklus dar. Wie durch die sinusförmige Kurve 408 angegeben ist, bewegt sich ein Kolben allmählich vom OTP nach unten, wobei er durch das Ende des Arbeitstakts am UTP die Talsohle erreicht. Dann kehrt der Kolben durch das Ende des Ausstoßtakts zur Spitze am OTP zurück. Dann bewegt sich der Kolben während des Einlasstakts abermals zurück nach unten zum UTP, wobei er durch das Ende des Verdichtungstakts zu seiner ursprünglichen oberen Position am OTP zurückkehrt.
  • Die Kurven 402 und 404 stellen die Ventilzeitsteuerungen für ein Auslassventil (die gestrichelte Kurve 402) und ein Einlassventil (die ausgezogene Kurve 404) während eines normalen Kraftmaschinenbetriebs dar. Wie veranschaulicht ist, kann ein Auslassventil geöffnet werden, gerade wenn der Kolben am Ende des Arbeitstakts die Talsohle erreicht. Dann kann das Auslassventil geschlossen werden, wenn der Kolben seinen Ausstoßtakt abschließt, wobei es wenigstens offen bleiben kann, bis ein nachfolgender Einlasstakt begonnen hat. In der gleichen Weise kann das Einlassventil bei oder vor dem Start eines Einlasstakts geöffnet werden und kann wenigstens offen bleiben, bis ein nachfolgender Verdichtungstakt begonnen hat.
  • Im Ergebnis der Zeitsteuerungsunterschiede zwischen dem Schließen des Auslassventils und dem Öffnen des Einlassventils können während einer kurzen Dauer vor dem Ende des Ausstoßtakts und nach dem Beginn des Einlasstakts sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil offen sein. Dieser Zeitraum, während dessen beide Ventile offen sein können, wird als eine positive Überschneidung 406 vom Einlass- zum Auslassventil (oder einfach eine positive Ventilüberschneidung) bezeichnet, die durch einen schraffierten Bereich am Schnittpunkt der Kurven 402 und 404 dargestellt ist. In einem Beispiel kann die positive Überschneidung 406 vom Einlass- zum Auslassventil eine vorgegebene Nockenposition der Kraftmaschine sein, die während eines Kaltstarts der Kraftmaschine vorhanden ist.
  • Die graphische Darstellung 410 stellt ein beispielhaftes Kraftstoffeinspritzprofil dar, das in einem Kraftmaschinensystem, das für die Kraftstoff-Direkteinspritzung mit variablem und mit konstantem Hochdruck über eine gemeinsame Hochdruckpumpe konfiguriert ist, während eines Kaltstarts der Kraftmaschine verwendet werden kann. Das Profil 410 kann verwendet werden, um die Kraftstoffzerstäubung zu verbessern und die Menge der Abgas-PM-Emissionen des Kraftmaschinenstarts zu verringern, ohne die Verbrennungsstabilität der Kraftmaschine zu verschlechtern. Wie hier ausgearbeitet ist, kann das Einspritzprofil 410 für eine Anzahl von Verbrennungsereignissen (z. B. eines) seit einem Kaltstart der Kraftmaschine mit der Direkteinspritzung des Kraftstoffs nur bei dem konstanten Druck und ohne irgendeine Direkteinspritzung des Kraftstoffs bei höheren variablen Drücken ausgeführt werden. In alternativen Beispielen kann jedoch das Kaltstart-Kraftstoffeinspritzprofil einen größeren Anteil des Kraftstoffs, der bei dem konstanten Druck eingespritzt wird, und einen kleineren Anteil des Kraftstoffs, der bei dem höheren variablen Druck eingespritzt wird, enthalten. Die Hochdruckpumpe kann z. B. die Gesamtmenge des Kraftstoffs für den Zylinder einschließlich einer Mehrheit des Kraftstoffs als eine oder mehrere Hochdruck-Direkteinspritzungen D1, die bei dem konstanten Druck (z. B. 15 bar) während des Einlasstakts über den Kraftstoffverteiler mit konstantem Druck zugeführt werden, und eine verbleibende kleine Menge des Kraftstoffs als Direkteinspritzung D3, die bei dem variablen Hochdruck (z. B. zwischen 15 und 200 bar) zugeführt wird, bereitstellen.
  • Das Kraftstoffeinspritzprofil 410 kann für eine erste Anzahl von Verbrennungsereignissen seit einem Kaltstart der Kraftmaschine verwendet werden. In einem Beispiel kann das Kraftstoffeinspritzprofil 410 nur für das erste Verbrennungsereignis seit einem Kaltstart der Kraftmaschine oder einem extremen Kaltstart der Kraftmaschine verwendet werden. Ein Kraftmaschinen-Controller ist konfiguriert, die Hochdruckpumpe zu betreiben, um die Gesamtmenge des Kraftstoffs dem Zylinder als eine oder mehrere Hochdruck-Direkteinspritzungen D1 bereitzustellen, die bei dem konstanten Druck (z. B. 15 bar) über den Kraftstoffverteiler mit konstantem Druck zugeführt werden. In dem dargestellten Beispiel wird der Kraftstoff als zwei asymmetrische Einlasstakt-Direkteinspritzungen bei dem konstanten Druck (15 bar) zugeführt. In alternativen Beispielen kann der Kraftstoff als eine einzige Direkteinspritzung bei konstantem Druck, eine Einlass- und eine Verdichtungstaktdirekteinspritzung, mehrere symmetrische Direkteinspritzungen usw. zugeführt werden. Die Direkteinspritzung D1 kann bei einer ersten durchschnittlichen Zeitsteuerung CAD1 (hier während des Einlasstakts) ausgeführt werden. Die Anzahl der Direkteinspritzungen bei konstantem Druck kann basierend auf der Kraftmaschinentemperatur und dem Kraftstofftyp gewählt werden. Unter extrem kalten Bedingungen können mehrere (z. B. 2 Einspritzungen) ausgeführt werden. Unter den Bedingungen sehr kalter Temperaturen kann eine große Menge der Kraftstoffbeaufschlagung für den Kaltstart erforderlich sein. Bei einer einzigen Einspritzung kann eine große Menge des Kraftstoffs die Wände des Zylinders treffen.
  • Deshalb können mehrere Einspritzungen bevorzugt sein, um den Impuls der Einspritzung zu verringern, um den Kraftstoff, der die Zylinderwände und die Kolbenoberfläche trifft, zu minimieren. In dem Kraftstoffeinspritzprofil 410 wird kein Kraftstoff als eine Direkteinspritzung bei dem höheren Druck (z. B. zwischen 15–200 bar) zugeführt. Dies geschieht, weil der Direkteinspritz-Kraftstoffverteiler mit variablem Hochdruck während der Kaltstartbedingungen druckbegrenzt ist. Gleichzeitig kann der variable Druck des Direkteinspritz-Kraftstoffverteilers durch das Vergrößern des Betriebs der Hochdruck-Kraftstoffpumpe aufgrund der Einspritzdüsen-Dichtungsgrenzen nicht weiter erhöht werden, da der maximale Einspritzdruck während des kalten Betriebs aufgrund der geringfügigen Leistung der Einspritzdüsendichtung bei extremer Kälte begrenzt ist. Während derartiger Bedingungen wird die Kraftstoffzerstäubung vorteilhaft unter Verwendung der Direkteinspritzung mit konstantem Druck bereitgestellt. Außerdem ermöglicht die Direkteinspritzung mit konstantem Druck, dass die angeforderte Kraftstoffmasse zugeführt wird, ohne Probleme der Partikelemission zu erleiden, wie sie bei der Direkteinspritzung mit höherem Druck erwartet werden können.
  • Zusätzlich zum Zuführen des Kraftstoffs als eine einzige Hochdruck-Kraftstoffkanaleinspritzung kann eine Zeitsteuerung der Funkenzündung eingestellt werden. Die Funkenzeitsteuerung kann z. B. zum MBT nach früh verstellt sein, wie bei S1 gezeigt ist, wenn die Kraftmaschine bei extrem kalten Temperaturen gestartet wird. In einem Beispiel kann die Funkenzeitsteuerung S1 (der massive Balken) auf 12 Grad vor dem OTP festgelegt sein.
  • Die graphische Darstellung 420 stellt ein beispielhaftes Kraftstoffeinspritzprofil dar, das während eines Warmstarts der Kraftmaschine in einem Kraftmaschinensystem, das für die Kraftstoff-Direkteinspritzung mit konstantem und mit variablem Hochdruck über eine gemeinsame Hochdruckpumpe konfiguriert ist, verwendet werden kann. Das Profil 420 kann verwendet werden, um die Kraftstoffzerstäubung zu verbessern. Das Einspritzprofil 420 kann nur mit Direkteinspritzung des Kraftstoffs bei dem variablen Druck und ohne Direkteinspritzung des Kraftstoffs bei dem konstanten Druck für eine Anzahl von Verbrennungsereignissen seit einem Warmstart der Kraftmaschine ausgeführt werden. In alternativen Beispielen kann jedoch das Warmstart-Kraftstoffeinspritzprofil einen größeren Anteil des Kraftstoffs, der bei dem variablen Druck direkt eingespritzt wird, und einen kleineren Anteil des Kraftstoffs, der bei dem konstanten Druck direkt eingespritzt wird, enthalten.
  • Das Kraftstoffeinspritzprofil 420 kann während einer zweiten Anzahl von Verbrennungsereignissen seit einem Warmstart der Kraftmaschine verwendet werden, wobei die zweite Anzahl größer als die erste Anzahl der Verbrennungsereignisse ist, für die das Kraftstoffeinspritzprofil 410 bei einem Kaltstart angewendet wird. In einem Beispiel kann das Kraftstoffeinspritzprofil 420 nur für das erste Verbrennungsereignis seit einem Warmstart der Kraftmaschine verwendet werden. Ein Kraftmaschinen-Controller ist konfiguriert, die Hochdruckpumpe zu betreiben, um die Gesamtmenge des Kraftstoffs für den Zylinder als eine oder mehrere Hochdruck-Direkteinspritzungen D2, die bei dem variablen Druck (z. B. zwischen 15 und 200 bar) über den Kraftstoffverteiler mit variablem Druck zugeführt werden, bereitzustellen. Die Anzahl der Direkteinspritzungen mit variablem Druck kann basierend auf der Kühlmitteltemperatur der Kraftmaschine und dem Betrag des Ethanolgehalts in dem Kraftstoff gewählt werden.
  • In dem dargestellten Beispiel wird der Kraftstoff durch mehrere Hochdruck-Direkteinspritzungen D2 zugeführt, die als diagonal gestreifte Blöcke dargestellt sind. Während das dargestellte Beispiel zeigt, dass der Kraftstoff durch drei Hochdruck-Direkteinspritzungen direkt eingespritzt wird, kann der Kraftstoff in alternativen Beispielen durch eine kleinere oder eine größere Anzahl von Direkteinspritzungen zugeführt werden. Die Direkteinspritzung D2 kann durch eine erste und eine zweite Einlasstakteinspritzung und eine dritte Verdichtungstakteinspritzung ausgeführt werden, wobei die Einspritzungen eingestellt sind, um eine durchschnittliche Einspritzzeitsteuerung CAD2 aufzuweisen, die später als die durchschnittliche Einspritzzeitsteuerung CAD1 ist. In dem dargestellten Beispiel sind die mehreren Hochdruck-Direkteinspritzungen asymmetrisch, wobei eine größere Menge der Kraftstoff-Gesamtmasse in den Einlasstakteinspritzungen zugeführt wird, während eine verbleibende kleinere Menge der Kraftstoff-Gesamtmasse in der Verdichtungstakteinspritzung zugeführt wird. Dies ist jedoch nicht als einschränkend aufzufassen. In alternativen Beispielen kann eine größere Menge der Kraftstoff-Gesamtmasse in dem Verdichtungstakt zugeführt werden. Weiterhin können die Einspritzungen symmetrisch sein, wobei die Gesamtmenge des Kraftstoffs als mehrere Einspritzungen einer konstanten Menge zugeführt wird.
  • In dem Kraftstoffeinspritzprofil 520 wird kein Kraftstoff durch eine Direkteinspritzung mit konstantem Druck zugeführt. Dies geschieht aufgrund dessen, weil der Druck des Direkteinspritz-Kraftstoffverteilers während der Warmstartbedingung ausreichend hoch ist. Während derartiger Bedingungen kann die Kraftstoffzerstäubung unter Verwendung der Direkteinspritzung mit einem höheren variablen Druck bereitgestellt werden.
  • Zusätzlich zum Zuführen des Kraftstoffs durch mehrere Hochdruck-Kraftstoffdirekteinspritzungen kann eine Funkenzündungs-Zeitsteuerung eingestellt werden. Die Funkenzeitsteuerung kann z. B. während der Direkteinspritzung vom MBT nach spät verstellt sein, wie bei S2 gezeigt ist, wenn die Kraftmaschine warm gestartet wird. In einem Beispiel kann die Funkenzeitsteuerung S2 (der massive Balken) auf den OTP festgelegt sein. In einem weiteren Beispiel kann die Funkenzeitsteuerung S2 auf nach dem OTP festgelegt sein.
  • Zurück zur 3 kann der Controller (bei 304) weiterhin Kraftstoff der Kraftmaschine für eine Anzahl von Verbrennungsereignissen seit dem Kaltstart zuführen, bis die Kraftmaschine ausreichend warmgelaufen ist. Der Kraftstoff kann z. B. nur bei dem konstanten Druck (z. B. bei 15 bar) direkt eingespritzt werden, bis die Temperatur des Abgaskatalysators höher als die Anspringtemperatur ist. Alternativ kann der Kraftstoff nur bei dem konstanten Druck direkt eingespritzt werden, bis eine Schwellenanzahl von Verbrennungsereignissen seit dem Kaltstart vergangen ist. Nachdem die Schwellenanzahl der Verbrennungsereignisse vergangen ist, enthält die Routine bei 306 ein Übergehen zum Betreiben der Hochdruck-Kraftstoffpumpe, um den Kraftstoff bei einem variablen Druck während des Kaltstarts über eine oder mehrere Einlass- und/oder Verdichtungstakteinspritzungen in die Kraftmaschine direkt einzuspritzen. Der Kraftstoff kann z. B. als mehrere Einlasstakt- und/oder mehrere Verdichtungstakteinspritzungen bei einem Druck von 15–200 bar zugeführt werden.
  • Falls die Kaltstartbedingungen der Kraftmaschine nicht bestätigt werden, geht die Routine zu 308, wo die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine einschließlich der Kraftmaschinendrehzahl, der Drehmomentanforderung, des MAP, das MAF usw. geschätzt und/oder gemessen werden. Dann kann bei 310 basierend auf den geschätzten Betriebsbedingungen ein Kraftstoffeinspritzprofil bestimmt werden. Dies kann z. B. sowohl eine Kraftstoffmenge (die hier außerdem als die Kraftstoffmasse bezeichnet wird), die der Kraftmaschine basierend auf den bestimmten Betriebsbedingungen der Kraftmaschine zuzuführen ist, als auch eine Zeitsteuerung der Kraftstoffeinspritzung und ein Kraftstoff-Aufteilungsverhältnis enthalten. Das Kraftstoff-Aufteilungsverhältnis kann den Anteil der Kraftstoff-Gesamtmasse, der einem Kraftmaschinenzylinder über Direkteinspritzung bei dem konstanten Druck zuzuführen ist, bezüglich der Direkteinspritzung bei dem variablen Druck enthalten. Das Kraftstoff-Aufteilungsverhältnis kann außerdem enthalten, ob die Gesamtmenge des Kraftstoffs durch eine einzige oder durch mehrere Einspritzungen pro Kraftstoffeinspritzzyklus zuzuführen ist. Das Kraftstoffeinspritzprofil kann ferner einen Kraftstoffeinspritzdruck und eine Kraftstoffeinspritz-Impulsbreite für jede Einspritzung von den Kanal- und den Direkteinspritzdüsen enthalten.
  • Bei 312 enthält die Routine das Einstellen der Druckfestlegung des Kraftstoffverteilers mit variablem Hochdruck, der an die Direkteinspritzdüsen gekoppelt ist, basierend auf dem bestimmten Kraftstoffeinspritzprofil. Der Druck des Direkteinspritz-Kraftstoffverteilers kann z. B. erhöht werden, wenn die Druckfestlegung eines angeforderten Direkteinspritzereignisses zunimmt.
  • Bei 314 kann bestimmt werden, ob ein Pedalfreigabeereignis stattgefunden hat, und kann ferner bestimmt werden, ob die Pedalfreigabe bis zu einer Bedingung einer niedrigen Last geschieht. In einem Beispiel kann eine Pedalfreigabe bis zu einer niedrigen Last bestätigt werden, falls ein Fahrer des Fahrzeugs das Pedal bis unter eine Schwellenlast freigibt. Bei 316 enthält die Routine als Reaktion auf die Pedalfreigabe bis unter eine Schwellenlast das Übergehen von der Direkteinspritzung wenigstens etwas Kraftstoffs bei dem variablen Druck zur alleinigen Direkteinspritzung des Kraftstoffs bei dem konstanten Druck. Hier kann bei der niedrigen Last die erforderliche Kraftstoffimpulsbreite zu klein sein, um den Kraftstoff über die Direkteinspritzdüsen mit einem höheren variablen Druck genau zuzuführen. Folglich kann die Kraftstoffzufuhr über die Direkteinspritzdüsen mit einem niedrigeren konstanten Druck ermöglicht werden, um die Fehler der Kraftstoffbeaufschlagung und die Drehmoment-Übergangsvorgänge zu verringern. Von 316 kann die Routine zu 320 gehen.
  • Falls eine Pedalfreigabe bis zu der Bedingung einer niedrigen Last nicht bestätigt wird, kann bei 318 eine Pedalfreigabe bis zu einer mittleren Last oder kein Pedalfreigabeereignis bestätigt werden. In einem Beispiel kann eine Pedalfreigabe bis zu einer mittleren Last aufgrund dessen bestätigt werden, dass der Fahrer des Fahrzeugs das Pedal bis über die Schwellenlast freigibt. Bei 318 enthält die Routine als Reaktion auf die Pedalfreigabe bis über eine Schwellenlast oder keine Pedalfreigabe bis unter den Schwellenwert oder als Reaktion darauf, dass kein Pedalfreigabeereignis stattgefunden hat, das Fortsetzen, wenigstens etwas Kraftstoff bei dem variablen Druck gemäß dem bei 310 bestimmten Kraftstoffeinspritzprofil direkt einzuspritzen. Der Kraftstoff kann z. B. als eine oder mehrere Direkteinspritzungen bei dem variablen Druck oder als eine oder mehrere Direkteinspritzungen bei dem konstanten Druck oder als eine Kombination daraus zugeführt werden.
  • Bei 320 kann bestimmt werden, ob die Bedingungen zum Erlernen der Einspritzdüseneigenschaften vorhanden sind. Wie in 5 ausgearbeitet ist, können während ausgewählter Bedingungen, wie z. B. wenn seit einer letzten Charakterisierung der Direkteinspritzdüsen eine Schwellendauer vergangen ist, und/oder während die Drehzahl- und Lastbedingungen der Kraftmaschine im Wesentlichen konstant sind, die Bedingungen zum Erlernen der Einspritzdüseneigenschaften bestätigt werden, wobei eine Routine des Erlernens eingeleitet werden kann. Bei 322 kann als Reaktion darauf, dass die Bedingungen zum Erlernen erfüllt sind, eine Übertragungsfunktion für jede Direkteinspritzdüse, die an den Kraftstoffverteiler mit variablem Hochdruck gekoppelt ist, erlernt werden, indem eine beispielhafte Routine des Erlernens ausgeführt wird, die hier in 5 beschrieben ist. Darin kann der Kraftstoff über eine erste Direkteinspritzdüse, die an den ersten Kraftstoffverteiler gekoppelt ist, mit einer ersten Impulsbreite in einen Kraftmaschinenzylinder direkt eingespritzt werden, während ein verbleibender Kraftstoff über eine zweite Direkteinspritzdüse, die an den zweiten Kraftstoffverteiler gekoppelt ist, mit einer zweiten Impulsbreite in den Kraftmaschinenzylinder direkt eingespritzt wird, wobei die erste Impulsbreite die erste Direkteinspritzdüse in einem ballistischen Bereich betreibt, während die zweite Impulsbreite die zweite Direkteinspritzdüse in einem linearen Bereich betreibt. Der Controller kann dann eine Übertragungsfunktion (oder einen Verstärkungswert) der ersten Einspritzdüse basierend auf einem Lambda-Wert des Abgases während des Betreibens erlernen. Bei 324 enthält die Routine ferner das Einstellen des Kraftstoffeinspritzprofils basierend auf der aktualisierten Einspritzdüsen-Übertragungsfunktion oder dem aktualisierten Einspritzdüsen-Verstärkungswert. Der Controller kann z. B. den Betrieb der ersten Einspritzdüse basierend auf der erlernten Übertragungsfunktion einstellen.
  • In 5 ist ein Verfahren zum Einstellen einer Kraftstoffeinspritzdüsen-Übertragungsfunktion und zum Betreiben der Kraftmaschine basierend auf der eingestellten Übertragungsfunktion gezeigt. Das Verfahren 500 kann z. B. die Bestimmung der Einspritzdüsenleistung in dem ballistischen Bereich (d. h., bei einer sehr kleinen Kraftstoffimpulsbreite) ermöglichen. Wenn in dem ballistischen Bereich gearbeitet wird, kann die Kraftstoff-Direkteinspritzdüse im Vergleich zu dem linearen (nicht ballistischen) Bereich mehr Variabilität aufweisen. Die Variabilität der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse kann durch das Aufteilen einer Sollmenge des Kraftstoffs, die über die erste Kraftstoff-Direkteinspritzdüse in den ausgewählten Zylinder eingespritzt wird, in zwei Kraftstoffeinspritzungen, die während eines Zyklus des ausgewählten Zylinders über die erste und die zweite Direkteinspritzdüse zugeführt werden, und das Bestimmen einer relativen Änderung des Lambda-Werts der Kraftmaschine vom Nennwert erlernt werden. Die relative Änderung des Lambda-Werts kann verwendet werden, um einen Korrekturfaktor zu bestimmen, der auf eine Kraftstoffeinspritzdüsen-Übertragungsfunktion angewendet werden kann. Auf diese Weise kann die Kraftstoffeinspritzdüsen-Übertragungsfunktion oder die Kraftstoffeinspritzdüsenverstärkung, die die Einspritzdüsenvariabilität repräsentiert, erlernt werden, ohne den Zylinder mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis betreiben zu müssen, das magerer oder fetter ist, als es erwünscht ist. Das Verfahren nach 5 kann in dem System nach den 1–2 als ausführbare Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, enthalten sein. Ferner kann das Verfahren nach 5 als ein Teil des Verfahrens nach 3 ausgeführt werden und kann den Betriebsablauf nach 6 bereitstellen.
  • Bei 502 beurteilt das Verfahren 500, ob die Bedingungen zum Charakterisieren der Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen und zum Anpassen des Betriebs der Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen vorhanden sind. In einem Beispiel kann das Verfahren 500 beurteilen, dass die Bedingungen zum Charakterisieren der Kraftstoffeinspritzdüsen vorhanden sind, wenn sich eine Kraftmaschine bei einer Drehmomentanforderung des Fahrers von null im Leerlauf befindet. In anderen Beispielen kann das Verfahren 500 beurteilen, dass die Bedingungen zum Charakterisieren der Kraftstoffeinspritzdüsen vorhanden sind, wenn die Kraftmaschine bei einer konstanten Drehzahl und Last der Kraftmaschine arbeitet, wie z. B. wenn ein Fahrzeug sich in einem Steuermodus des Fahrens mit Reisegeschwindigkeit auf einer flachen Straße befindet. Falls das Verfahren 500 beurteilt, dass die Bedingungen zum Charakterisieren der Kraftstoffeinspritzdüsen vorhanden sind, geht das Verfahren 500 zu 504 weiter.
  • Bei 504 wählt das Verfahren 500 einen Zylinder aus einer Gruppe von Kraftmaschinenzylindern für die Charakterisierung der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse aus. Mit anderen Worten, eine Kraftstoff-Direkteinspritzdüse eines Zylinders wird ausgewählt, um zu bestimmen, ob die Übertragungsfunktion der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse den Betrieb oder die Kraftstoffströmung der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse genau beschreibt. Genauer kann der Controller eine Direkteinspritzdüse aus der ersten Gruppe von Direkteinspritzdüsen auswählen, die an den ersten Kraftstoffverteiler gekoppelt sind, der den Kraftstoff über die Hochdruck-Kraftstoffpumpe bei einem variablen Hochdruck empfängt. Wie hier ausgearbeitet ist, kann der Controller vorteilhafterweise die Direkteinspritzung des Kraftstoffs in einen vorgegebenen Zylinder von einer Direkteinspritzdüse der zweiten Direkteinspritzdüsengruppe, die an den zweiten Kraftstoffverteiler gekoppelt ist, der den Kraftstoff bei dem konstanten Druck empfängt, verwenden, um die Direkteinspritzdüse für den vorgegebenen Zylinder, die an den ersten Kraftstoffverteiler gekoppelt ist, zu charakterisieren. Die Verstärkung oder die Übertragungsfunktion der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse beschreibt die Kraftstoffströmung durch die Kraftstoff-Direkteinspritzdüse und/oder eine Menge des über die Kraftstoff-Direkteinspritzdüse zugeführten Kraftstoffs basierend auf einer Impulsbreite einer der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse zugeführten Spannung. In einem Beispiel beginnt das Verfahren 500 durch das Auswählen einer Kraftstoff-Direkteinspritzdüse des Zylinders Nummer eins, die an den ersten Kraftstoffverteiler gekoppelt ist. In anderen Beispielen können jedoch andere Zylinder ausgewählt werden. Nachdem der Zylinder ausgewählt worden ist, geht das Verfahren 500 zu 508 weiter.
  • Bei 506 führt das Verfahren 500 Kraftstoff bei einem konstanten Druck dem ersten Direkteinspritz-Kraftstoffverteiler zu. Der konstante Druck kann ein Druck innerhalb des Druckbereichs sein, der in dem variablen Druckbereich (z. B. zwischen 15 und 200 bar) des ersten Kraftstoffverteilers möglich ist. Gleichzeitig kann dem zweiten Direkteinspritz-Kraftstoffverteiler Kraftstoff bei dem konstanten Druck (z. B. bei 15 bar) zugeführt werden. Indem der Kraftstoff dem ersten Kraftstoffverteiler bei einem konstanten Druck zugeführt wird, während der Kraftstoff dem zweiten Kraftstoffverteiler bei dem konstanten Druck zugeführt wird, kann es möglich sein, die Kraftstoffdurchflussmenge der Kraftstoffeinspritzdüse und die für eine Direkteinspritzdüse, die an den ersten Kraftstoffverteiler gekoppelt ist, eingespritzte Kraftstoffmenge genauer zu charakterisieren. Nachdem der Kraftstoff bei dem konstanten Druck dem ersten Kraftstoffverteiler zugeführt worden ist und der Kraftstoff bei dem konstanten Druck dem zweiten Kraftstoffverteiler zugeführt worden ist, geht das Verfahren 500 zu 510 weiter.
  • Bei 508 betreibt das Verfahren 500 die Kraftmaschine mit einer konstanten Luftmasse. Die Kraftmaschine kann über das Einstellen einer Position einer Drosselklappe oder einer anderen Luftsteuervorrichtung mit einer konstanten Luftmasse betrieben werden, wenn sich die Kraftmaschinendrehzahl ändert. Falls die Kraftmaschinendrehzahl konstant bleibt, kann die Position der Luftmassen-Einstellvorrichtung unverändert bleiben. Die konstante Luftmasse kann eine vorgegebene Menge sein, wie z. B. eine Luftmenge, um die Kraftmaschine im Leerlauf zu betreiben, oder eine Luftmenge, um eine konstante Fahrzeuggeschwindigkeit bei den gegenwärtigen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten. Durch das Betreiben der Kraftmaschine mit einer konstanten Luftmasse kann es möglich sein, die Kraftstoffzuführfehler der Kraftstoffeinspritzdüse genauer zu ermitteln, weil es weniger wahrscheinlich ist, dass sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Kraftmaschine von den Luftladungsfehlern ändert. Nach dem Beginnen, die Kraftmaschine mit einer konstanten Luftmasse zu betreiben, geht das Verfahren 500 zu 510 weiter.
  • Bei 510 stellt das Verfahren 500 die Kraftstoff-Gesamtmasse ein, die dem ausgewählten Zylinder nur durch die erste Kraftstoff-Direkteinspritzdüse (die zu charakterisieren ist), die den Kraftstoff von dem ersten Kraftstoffverteiler bei dem konstanten Druck empfängt, zuzuführen ist. In diesem Schritt wird über die zweite Direkteinspritzdüse, die den Kraftstoff von dem zweiten Kraftstoffverteiler bei dem konstanten Druck empfängt, kein Kraftstoff in den Zylinder eingespritzt. Die Kraftstoff-Gesamtmasse ist eine dem Zylinder während eines Zylinderzyklus des ausgewählten Zylinders zugeführte Kraftstoffmenge, um ein Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis der Kraftmaschine zu erhalten. Die Kraftstoff-Gesamtmasse als solche kann in einem Einlasstakt des Zylinderzyklus durch die erste Direkteinspritzdüse als eine einzige Direkteinspritzung zugeführt werden. Nachdem die Kraftstoff-Sollmenge ausgewählt und angewendet worden ist, geht das Verfahren 500 zu 512 weiter.
  • Bei 512 bestimmt das Verfahren 500 den Lambda-Wert, bei dem die Kraftmaschine arbeitet, basierend auf einer Ausgabe von einem Abgas-Sauerstoffsensor (z. B. einem UEGO-Sensor). Der Lambda-Wert ist das gegenwärtige Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Kraftmaschine, geteilt durch das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (z. B. 14,3/14,64 = 0,977). Der Sauerstoffsensor gibt eine Spannung aus, die über eine Sauerstoffsensor-Übertragungsfunktion in das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Kraftmaschine umgesetzt wird. Der gegenwärtige Wert des Lambdas wird im Controller-Speicher gespeichert. Außerdem kann die Impulsbreite einer Spannung, die der ersten Kraftstoff-Direkteinspritzdüse (d. h., der Kraftstoffeinspritzdüse, die zu charakterisieren ist) zugeführt wird, in dem Speicher gespeichert werden. Nachdem der Lambda-Wert im Speicher gespeichert worden ist, geht das Verfahren 500 zu 514 weiter.
  • Das Verfahren enthält dann das Aufteilen der Sollmenge des Kraftstoffs, die über die erste Kraftstoff-Direkteinspritzdüse in den ausgewählten Zylinder eingespritzt wird, in zwei Kraftstoffeinspritzungen, die während eines Zyklus des ausgewählten Zylinders über die erste und die zweite Direkteinspritzdüse zugeführt werden. Die beiden Einspritzungen von den beiden Einspritzdüsen werden während eines Einlasstakts des Zylinderzyklus bereitgestellt, indem jeder Kraftstoff-Direkteinspritzdüse eine verschiedene Spannungsimpulsbreite oder Einspritzimpulsbreite zugeführt wird.
  • Genauer wird bei 514 ein erster Anteil der Kraftstoff-Sollmenge dem ausgewählten Zylinder über die erste Kraftstoff-Direkteinspritzdüse bei dem konstanten Druck zugeführt, indem der ersten Direkteinspritzdüse eine erste Impulsbreite zugeführt wird. Bei 516 wird ein verbleibender zweiter Anteil der Kraftstoff-Sollmenge dem ausgewählten Zylinder über die zweite Kraftstoff-Direkteinspritzdüse bei dem konstanten Druck zugeführt, indem der zweiten Direkteinspritzdüse eine zweite Impulsbreite zugeführt wird. Die erste und die zweite Impulsbreite können so eingestellt sein, dass die durch jede Einspritzdüse zugeführten Kraftstoffmengen asymmetrisch sind. Der ersten Direkteinspritzdüse kann z. B. eine Impulsbreite zugeführt werden, die sich im ballistischen Bereich befindet, wo die Kraftstoffströmung durch die Direkteinspritzdüse nichtlinear ist, während der zweiten Direkteinspritzdüse eine Impulsbreite zugeführt werden kann, die sich in dem linearen Bereich befindet, wo die Kraftstoffströmung durch die Direkteinspritzdüse linear ist. Die durch die beiden Impulsbreiten beorderte Kraftstoffmenge kann zu einer Kraftstoffmenge addiert werden, die, wenn sie mit der Luftmenge des ausgewählten Zylinders kombiniert wird, auf dem Bereitstellen eines Lambda-Werts von eins in dem ausgewählten Zylinder basiert. Falls z. B. X Gramm des Kraftstoffs notwendig sind, um den ausgewählten Zylinder bei einem Lambda-Wert von eins zu betreiben, kann die durch die Kraftstoff-Direkteinspritzdüse eingespritzte Kraftstoffmenge eine erste Menge 0,3X sein, während die durch die zweite Kraftstoff-Direkteinspritzdüse eingespritzte Kraftstoffmenge 0,7X sein kann. In noch einem weiteren Beispiel können die Einspritzungen symmetrisch sein, wobei die basierend auf der ersten Impulsbreite, die der ersten Kraftstoff-Direkteinspritzdüse zugeführt wird, eingespritzte Kraftstoffmenge fünfzig Prozent der Kraftstoff-Gesamtmasse sein kann, während die basierend auf der zweiten Impulsbreite, die der zweiten Kraftstoff-Direkteinspritzdüse zugeführt wird, eingespritzte Kraftstoffmenge ebenfalls fünfzig Prozent der Kraftstoff-Gesamtmasse sein kann, die während des Zylinderzyklus zugeführt wird.
  • Bei 518 bestimmt das Verfahren 500 den Lambda-Wert, bei dem die Kraftmaschine arbeitet, basierend auf der Ausgabe von dem Abgas-Sauerstoffsensor. Der Lambda-Wert ist das gegenwärtige Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Kraftmaschine, geteilt durch das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Der Sauerstoffsensor gibt eine Spannung aus, die über eine Sauerstoffsensor-Übertragungsfunktion in ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Kraftmaschine umgesetzt wird. Der gegenwärtige Wert des Lambdas wird im Controller-Speicher gespeichert. Außerdem kann die Impulsbreite der beiden Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen ebenfalls in dem Speicher gespeichert werden. Der Lambda-Wert kann dann als eine Funktion der Impulsbreite der ersten Direkteinspritzdüse (der Einspritzdüse, die charakterisiert wird) gespeichert werden. Die Fehler zwischen der Impulsbreite der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse zum Zuführen des Luft-Kraftstoff-Sollverhältnisses der Kraftmaschine und dem durch den Abgassauerstoffsensor beobachteten Lambda-Wert können Anzeichen von Fehlern in der Übertragungsfunktion der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse in dem ballistischen Betriebsbereich der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse sein. Es wird erwartet, dass die Einspritzdüsen-Impulsbreiten, die größer als eine Impulsbreite sind, die die Kraftstoff-Direkteinspritzdüse in einem linearen Modus betreibt, eine kleinere Wirkung auf die Lambda-Fehler aufweisen. Nachdem der Lambda-Wert im Speicher gespeichert worden ist, geht das Verfahren 500 zu 520 weiter.
  • In einigen Beispielen können die Schritte 514–518 durch das Aufteilen der Kraftstoff-Gesamtmasse zwischen den beiden Kraftstoffeinspritzdüsen in unterschiedlichen Verhältnissen mehrmals wiederholt werden. Während einer ersten Iteration in einem ersten Zylinder-Kraftstoffbeaufschlagungszyklus kann z. B. die erste Direkteinspritzdüse 30 % der Kraftstoff-Gesamtmasse zuführen, während die zweite Direkteinspritzdüse 70 % der Kraftstoff-Gesamtmasse zuführen kann. Während einer zweiten Iteration in einem zweiten, nachfolgenden Zylinder-Kraftstoffbeaufschlagungszyklus kann die erste Direkteinspritzdüse 20 % der Kraftstoff-Gesamtmasse zuführen, während die zweite Direkteinspritzdüse 80 % der Kraftstoff-Gesamtmasse zuführen kann. Dann kann während einer dritten Iteration in einem dritten, nachfolgenden Zylinder-Kraftstoffbeaufschlagungszyklus die erste Direkteinspritzdüse 10 % der Kraftstoff-Gesamtmasse zuführen, während die zweite Direkteinspritzdüse 90 % der Kraftstoff-Gesamtmasse zuführen kann, usw. Auf diese Weise können die Kraftstoffeinspritzungen eingestellt werden, bis die erste Direkteinspritzdüse bei einer minimalen Impulsbreite betrieben worden ist, die die Kraftstoff-Direkteinspritzdüse in ihrem nichtlinearen oder ballistischen Betriebsbereich betreibt, wo die Kraftstoffströmung durch die Kraftstoff-Direkteinspritzdüse nichtlinear ist. In einem Beispiel kann sich in der ersten Iteration die Impulsbreite der zweiten Direkteinspritzdüse bei der minimalen Impulsbreite befinden, wobei während nachfolgender Iterationen die Impulsbreite der zweiten Direkteinspritzdüse allmählich vergrößert werden kann, während die Impulsbreite der ersten Direkteinspritzdüse allmählich zur minimalen Impulsbreite verringert wird.
  • Durch das allmähliche Verringern der Impulsbreite der ersten Kraftstoffeinspritzdüse kann die erste Kraftstoff-Direkteinspritzdüse betrieben werden, um näher an oder tiefer in dem nichtlinearen Betriebsbereich der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse zu arbeiten. Gleichzeitig kann die Impulsbreite der zweiten Kraftstoffeinspritzdüse basierend auf der Impulsbreite der ersten Kraftstoffeinspritzdüse eingestellt werden, um ein im Wesentlichen stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Verbrennung bereitzustellen. Dies ermöglicht, dass die Kraftstoffbeaufschlagungsfehler der Kraftmaschine verringert werden, während die Fähigkeit bereitgestellt wird, die Fehler der Kraftstoffeinspritzdüsen-Kraftstoffbeaufschlagung zu bestimmen.
  • Bei 520 beurteilt das Verfahren 500, ob der Betrieb aller Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen der Kraftmaschine, die an den ersten Kraftstoffverteiler gekoppelt sind, charakterisiert worden ist. Falls der Betrieb aller Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen der ersten Einspritzdüsengruppe nicht charakterisiert worden ist, geht das Verfahren 200 zu 522 weiter, wo die Routine einen neuen Zylinder von den Kraftmaschinenzylindern auswählt, deren Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen noch nicht charakterisiert worden sind. Falls z. B. die Kraftstoff-Direkteinspritzdüse, die den Kraftstoff von dem ersten Kraftstoffverteiler zuführt, des Zylinders Nummer eins charakterisiert worden ist, kann anschließend der Zylinder Nummer zwei ausgewählt werden. In einigen Beispielen kann die Reihenfolge der für die Charakterisierung ausgewählten Zylinder auf der Zündreihenfolge basieren. In einer 4-Zylinder-Reihenkraftmaschine, in der die Zündreihenfolge 1-3-4-2 ist, kann z. B. die Direkteinspritzdüse des Zylinders 3 charakterisiert werden, nachdem die Direkteinspritzdüse des Zylinders 1 charakterisiert worden ist. Außerdem kann der vorher ausgewählte Zylinder den Betrieb in einem normalen Modus wiederaufnehmen, bei dem der Kraftstoff als eine einzige Kraftstoffeinspritzung zugeführt wird, die eine lineare Impulsbreite aufweist. Nachdem ein neuer Zylinder für die Kraftstoffeinspritzdüsen-Charakterisierung ausgewählt worden ist, kehrt das Verfahren 500 zu 506 zurück.
  • Falls der Betrieb aller Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen der Kraftmaschine, die an den ersten Kraftstoffverteiler gekoppelt sind, charakterisiert worden ist, bestimmt das Verfahren 500 bei 524 nach dem Charakterisieren aller Kraftstoffeinspritzdüsen die Korrekturen für die ballistischen oder nichtlinearen Bereiche der Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen aller Kraftmaschinenzylinder. Die Korrekturen werden an den Nenn-Impulsbreiten (z. B. den vorhandenen Werten der Übertragungsfunktion) der Kraftstoffeinspritzdüse bei den Impulsbreiten, bei denen die Kraftstoffeinspritzdüse in den Schritten 514–516 während des Zeitraums, wenn die Kraftstoffeinspritzung zwischen der ersten und der zweiten Direkteinspritzdüse eingestellt wurde, betrieben wurde, ausgeführt. In einem Beispiel wird die Korrektur der Kraftstoffimpulsbreite als eine Funktion des Lambda-Werts der Kraftmaschine bei der Impulsbreite bestimmt. Die Korrektur der Kraftstoffimpulsbreite kann z. B. als Folgendes beschrieben werden: Total%reduction = f(%change_in_lambda_from_nom, split_ratio), wobei Total%reduction die auf die Übertragungsfunktion der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse des ausgewählten Zylinders bei einer speziellen Impulsbreite der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse angewendete Korrektur ist, %change_in_lambda_from_nom die prozentuale Änderung des beobachteten Lambda-Werts bei der speziellen Impulsbreite von dem Lambda-Wert bei der Kraftstoffimpulsbreite, die angewendet wird, wenn der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse Kraftstoff basierend auf der anfänglichen Impulsbreite zugeführt wird, (z. B. dem Lambda-Wert bei 512) ist, und split_ratio das Verhältnis des Anteils des über die erste Direkteinspritzdüse zugeführten Kraftstoffs bezüglich der zweiten Direkteinspritzdüse ist. Die Korrektur kann für alle Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen der ausgewählten Zylinder basierend auf den Lambda-Werten und den Impulsbreiten, die bei 518 gespeichert worden sind, bestimmt und angewendet werden. Folglich können die Korrekturen auf alle Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen aller Kraftmaschinenzylinder angewendet werden. Das Verfahren 500 führt ähnliche Einstellungen an der Übertragungsfunktion der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse bei allen Impulsbreiten aus, bei denen die Kraftstoff-Direkteinspritzdüse zwischen den Schritten 514–516 betrieben wurde.
  • Es ist verständlich, dass, während die obige Routine das Zuführen der Kraftstoff-Gesamtmasse als eine einzige Einlasstakt-Kraftstoffeinspritzung, die durch die erste Direkteinspritzdüse, die an den ersten Kraftstoffverteiler gekoppelt ist, zugeführt wird, und eine einzige Einlasstakt-Kraftstoffeinspritzung, die durch die zweite Direkteinspritzdüse, die an den zweiten Kraftstoffverteiler gekoppelt ist, zugeführt wird, vorschlägt, in noch weiteren Beispielen die Kraftstoffeinspritzung, die durch die erste Direkteinspritzdüse zugeführt wird, mit einem Verhältnis der Einspritzungen, das so eingestellt ist, dass nur eine der Einspritzungen eine Impulsbreite in dem ballistischen Bereich aufweist, während die verbleibenden Einspritzungen eine Impulsbreite im linearen Bereich aufweisen, in mehrere Kraftstoffeinspritzungen aufgeteilt sein kann. In einem derartigen Szenario kann die Korrektur der Kraftstoffimpulsbreite als eine Funktion des Lambda-Werts der Kraftmaschine bei der Impulsbreite und ferner basierend sowohl auf dem Aufteilungsverhältnis der Kraftstoffeinspritzungen, die durch die erste Direkteinspritzdüse zugeführt werden, als auch auf einer Gesamtzahl der Einspritzungen, die durch die erste Kraftstoffeinspritzdüse zugeführt werden, bestimmt werden.
  • Bei 526 werden die Werte, die in einer Tabelle oder Funktion gespeichert sind, die die Übertragungsfunktion der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse repräsentiert, durch das Multiplizieren der in der Übertragungsfunktion gespeicherten Werte mit der bei 524 bestimmten entsprechenden Einspritzdüsenkorrektur und das Speichern des Ergebnisses zurück in der Übertragungsfunktion der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse eingestellt. Falls z. B. die Übertragungsfunktion der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse die Strömung der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse bei der 400-Mikrosekunden-Impulsbreite als Z beschreibt und die bei 240 bestimmte Korrektur für die 400-Mikrosekunden-Impulsbreite 5 % ist, ist der in der Übertragungsfunktion der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse gespeicherte eingestellte Wert 0,05·Z. Die Einstellungen dafür, wenn der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse Impulsbreiten anders als 400 Mikrosekunden bereitgestellt werden, werden außerdem für jedes bei 514 ausgeführte Dekrement der Kraftstoffimpulsbreite ausgeführt. Gleichermaßen können die Einstellungen der Übertragungsfunktionen der Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen der anderen Zylinder ähnlich ausgeführt werden. In den Fällen, in denen eine einzige Übertragungsfunktion den Betrieb der Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen aller Zylinder der Kraftmaschine beschreibt, wird die einzige Übertragungsfunktion ähnlich eingestellt. Das Verfahren 500 speichert die überarbeitete Übertragungsfunktion oder die überarbeiteten Übertragungsfunktionen im Speicher und geht zu 528 weiter.
  • Bei 528 betreibt das Verfahren 500 die Kraftmaschine über das Zuführen von Kraftstoff zu den Kraftmaschinenzylindern basierend auf den eingestellten und gespeicherten Übertragungsfunktionen der Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen. Die Impulsbreiten werden z. B. der Kraftstoff-Direkteinspritzdüse jedes Kraftmaschinenzylinders, die an den ersten Kraftstoffverteiler gekoppelt ist, bereitgestellt, wobei die Impulsbreiten auf einer Kraftstoff-Sollmasse, die während eines Zyklus des Zylinders einem Zylinder zuzuführen sind, und der Übertragungsfunktion, die eine Kraftstoffeinspritzdüsen-Impulsbreite gemäß einer Kraftstoff-Sollmasse, die in den Zylinder einzuspritzen ist, ausgibt, basieren. Nachdem die Kraftmaschinenzylinder als Reaktion auf eine oder mehrere überarbeitete Übertragungsfunktionen der Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen betrieben werden, geht das Verfahren 500 zum Ausgang weiter.
  • Auf diese Weise ermöglicht das Verfahren nach 5 ein Verfahren, bei dem eine Hochdruck-Kraftstoffeinspritzpumpe betrieben wird, um den Kraftstoff mit einer ersten Impulsbreite über eine erste Direkteinspritzdüse, die an den ersten Kraftstoffverteiler gekoppelt ist, in einen Kraftmaschinenzylinder direkt einzuspritzen, während ein verbleibender Kraftstoff mit einer zweiten Impulsbreite über eine zweite Direkteinspritzdüse, die an den zweiten Kraftstoffverteiler gekoppelt ist, in den Kraftmaschinenzylinder direkt eingespritzt wird, wobei die erste Impulsbreite die erste Direkteinspritzdüse in einem ballistischen Bereich betreibt und die zweite Impulsbreite die zweite Direkteinspritzdüse in einem linearen Bereich betreibt. Das Verfahren ermöglicht ferner das Erlernen einer Übertragungsfunktion der ersten Einspritzdüse basierend auf einem Lambda-Wert des Abgases während des Betreibens. Ein Kraftmaschinen-Controller kann dann den Betrieb der ersten Einspritzdüse basierend auf der erlernten Übertragungsfunktion einstellen.
  • In 6 ist eine beispielhafte graphische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzdüsen-Korrekturbetrags gegen die Kraftstoffeinspritzdüsen-Impulsbreite für eine Kraftstoff-Einspritzdüse, die an einen Kraftstoffverteiler mit variablem Hochdruck gekoppelt ist, wobei die Direkteinspritzdüse in einem nichtlinearen oder ballistischen Bereich arbeitet, gezeigt. Die in 2 gezeigten Kraftstoffeinspritzdüsen 252 (und die Kraftstoffeinspritzdüse 166, 170 nach 1) können ähnlich zu der in 6 gezeigten Weisearbeiten.
  • Die X-Achse repräsentiert die Kraftstoffeinspritzdüsen-Impulsbreite. Eine Kraftstoffeinspritzdüsen-Impulsbreite kann in der Dauer von null bis zehn Millisekunden variieren. Die Y-Achse repräsentiert eine Kraftstoffströmungskorrektur von einer Nenn-Durchflussmenge der Kraftstoffeinspritzdüse. Eine nominelle Korrektur weist einen Wert von 1 auf. Wenn die Strömung der Kraftstoffeinspritzdüse kleiner als nominell ist, ist der Korrekturfaktor ein Bruchteil des Nennwerts (z. B. 0,8). Die Korrektur kann als eins, geteilt durch 0,8 (d. h., 1/0,8) angewendet werden. Wenn die Strömung der Kraftstoffeinspritzdüse größer als der Nennwert ist, kann der Korrekturfaktor größer als 1 (z. B. 1,1) sein. Die Kreise repräsentieren einzelne Datenwerte für verschiedene Kraftstoffeinspritzdüsen-Impulsbreiten.
  • In diesem Beispiel beginnt die (erste) Kraftstoff-Direkteinspritzdüse, die an den Kraftstoffverteiler mit variablem Hochdruck gekoppelt ist, in einem nichtlinearen oder ballistischen Bereich zu arbeiten, wenn die Kraftstoffimpulsbreiten kleiner als etwa 500 Mikrosekunden sind. Dieser Bereich ist durch die Bezugslinie 602 angegeben. Bei höheren oder längeren Impulsbreite ist die Strömung der Kraftstoffeinspritzdüse eine Nennmenge, wie durch den Wert von eins angegeben ist, wenn die Kraftstoffeinspritzdüsen-Impulsbreiten größer als 500 Mikrosekunden sind. Dieser Bereich ist durch die Bezugslinie 606 angegeben. Wenn die durch die graphische Darstellung 600 beschriebene erste Kraftstoff-Direkteinspritzdüse mit einer 420-Mikrosekunden-Impulsbreite betrieben wird, ist die Strömung der Kraftstoffeinspritzdüse etwa 0,93 der Nenn-Durchflussmenge der Kraftstoffeinspritzdüse, was durch die Bezugslinie 604 angegeben ist, was angibt, dass, da die Einspritzdüse in dem Bereich mit niedriger Impulsbreite arbeitet, der Betrag der Kraftstoffbeaufschlagung um ein größeres Ausmaß als das abnimmt, was erwartet wird. Folglich ist die Kraftstoffdurchflussmenge dieser speziellen Kraftstoffeinspritzdüse (vor dem Anwenden der Korrektur) verringert, wenn der Kraftstoffeinspritzdüse ein 420-Mikrosekunden-Einspritzimpuls zugeführt wird. Das heißt, bei 420 Mikrosekunden beträgt die Kraftstoffbeaufschlagung 93 % im Vergleich zum Nennwert (100 %) für diese spezielle Einspritzdüse. Dies gibt an, dass, wenn eine Kraftstoffströmung von 1 bei 420 Mikrosekunden für die Einspritzdüse angefordert ist, die tatsächliche Zufuhr durch die Einspritzdüse 0,93 ist. Folglich ist der Korrekturfaktor 0,93, wobei ein 1/Korrekturfaktor(d. h., 1/0,93 = 1,075)-facher Kraftstoff angewendet werden kann, um die Einspritzdüse bei der Nennströmung von 1 zu betreiben.
  • Der Korrekturfaktor wird als Reaktion auf die Kraftstoffeinspritzdüsen-Impulsbreiten, die kleiner als 420 Mikrosekunden sind, weiter verringert. Bei Kraftstoffeinspritzdüsen-Impulsbreiten, die größer als 500 Mikrosekunden sind, ist die Korrektur von dem Nennwert eins (z. B. keine Korrektur). Die Nenn-Durchflussmenge der Kraftstoffeinspritzdüse kann mit der Korrektur multipliziert werden, um die Kraftstoffdurchflussmenge der Einspritzdüse bereitzustellen, wenn eine spezielle Impulsbreite auf die Kraftstoffeinspritzdüse angewendet wird.
  • Mehrere Korrekturwerte, die in 6 gezeigt sind, können in einer Tabelle oder einer Funktion als eine Übertragungsfunktion für eine Kraftstoffeinspritzdüse gespeichert sein. Die Korrekturwerte können gemäß dem Verfahren nach 5 eingestellt oder aktualisiert werden. Folglich kann es möglich sein, die Strömung der Kraftstoffeinspritzdüse in einem ballistischen Betriebsbereich der Kraftstoffeinspritzdüse, wo die Kraftstoffeinspritzdüse eine nichtlineare Strömung zeigen kann, zu beschreiben.
  • Auf diese Weise kann ein Controller während einer Bedingung des Erlernens konfiguriert sein, eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe zu betreiben, um die Einspritzung des Kraftstoffs während eines Zylinderzyklus in eine oder mehrere Direkteinspritzungen, die einem Zylinder über eine erste Direkteinspritzdüse, die in einem ballistischen Bereich arbeitet, bei einem variablen Druck zugeführt werden, und eine Direkteinspritzung, die dem Zylinder über eine zweite Direkteinspritzdüse, die in einem linearen Bereich arbeitet, bei einem konstanten Druck zugeführt wird, aufzuteilen. Der Controller kann ferner eine Einspritzdüsen-Übertragungsfunktion der ersten Direkteinspritzdüse basierend auf einem Lambda-Wert des Abgases, der während des Betreibens geschätzt wird, erlernen; und nach der Bedingung des Erlernens die erste Direkteinspritzdüse basierend auf der erlernten Übertragungsfunktion betreiben. Hier empfängt die erste Direkteinspritzdüse den Kraftstoff von einem ersten Kraftstoffverteiler, der an einen Auslass der Hochdruck-Kraftstoffpumpe gekoppelt ist, während die zweite Direkteinspritzdüse den Kraftstoff von einem zweiten Kraftstoffverteiler empfängt, der an einen Einlass der Hochdruck-Kraftstoffpumpe gekoppelt ist. Die erste Direkteinspritzdüse, die in dem ballistischen Bereich arbeitet, enthält die erste Direkteinspritzdüse, die mit einer ersten Impulsbreite arbeitet, wobei die Kraftstoffströmung durch die Einspritzdüse nichtlinear ist, während die zweite Direkteinspritzdüse, die in dem linearen Bereich arbeitet, die zweite Direkteinspritzdüse enthält, die mit einer zweiten Impulsbreite arbeitet, wobei die Kraftstoffströmung durch die Einspritzdüse linear ist, wobei die erste Impulsbreite und die zweite Impulsbreite auf dem Erhalten eines stöchiometrischen Lambda-Wertes der Kraftmaschine von eins basieren. Die eine oder die mehreren Direkteinspritzungen, die dem Kraftmaschinenzylinder über die erste Direkteinspritzdüse bei dem variablen Druck zugeführt werden, können vor der Direkteinspritzung stattfinden, die dem Zylinder über die zweite Direkteinspritzdüse bei dem konstanten Druck zugeführt wird, wobei die erste und die zweite Kraftstoffeinspritzung um einen minimalen Kurbelwinkelgrad getrennt sind. Ferner kann während der Bedingung des Erlernens die Kraftmaschine mit einer konstanten Drehzahl und einer konstanten Luftmasse betrieben werden, wobei der Kraftstoff durch die erste und die zweite Direkteinspritzdüse zugeführt werden kann, während ein Verteilerdruck des ersten Kraftstoffverteilers konstant gehalten wird.
  • In 7 zeigt ein Kennfeld 700 nach 7 ein Beispiel des Einstellens der Kraftstoffeinspritzung von einem Direkteinspritz-Kraftstoffverteiler mit variablem Druck und einem Direkteinspritz-Kraftstoffverteiler mit konstantem Druck als Reaktion auf die Drehzahl-Last-Bedingungen der Kraftmaschine. Die Herangehensweise ermöglicht, dass die Eigenschaften einer Direkteinspritzung mit konstantem Hochdruck während der Bedingungen wirksam eingesetzt werden, wenn eine Direkteinspritzung mit variablem Hochdruck eingeschränkt ist. In einem Beispiel kann die Direkteinspritzung mit konstantem Hochdruck verwendet werden, falls der variable Hochdruck zu hoch ist, so dass eine Soll-Impulsbreite zum Betreiben der Direkteinspritzdüse (für die Direkteinspritzung mit variablem Hochdruck) kleiner als eine minimale Impulsbreite der Einspritzdüse ist. In einem weiteren Beispiel kann die Einspritzsteuerung zu der Direkteinspritzung mit konstantem Hochdruck wechseln, falls die Steuerung der Hochdruckpumpe ausgefallen ist oder falls der Drucksensor des Hochdruckverteilers ausgefallen ist. In noch einem weiteren Beispiel können während des normalen Kraftmaschinenbetriebs unter den Bedingungen einer hohen Last, wenn die Kraftstoffbeaufschlagung mit einem variablen Hochdruck ausgeführt wird, mehrere Einspritzungen ausgeführt werden, um den Impuls des Kraftstoffs zu verringern, der eine Wandbenetzung verursacht. Während dieser Bedingungen kann etwas Kraftstoff durch die Direkteinspritzdüse mit konstantem Druck (über eine oder mehrere Einspritzungen) zugeführt werden, wobei dann die Direkteinspritzdüse mit variablem Druck den verbleibenden Kraftstoff über eine einzelne Einspritzung oder über zweifache Einspritzungen zuführen kann. Die Anzahl der Einspritzungen durch jedes System kann auf der minimalen Impulsbreite und dem verfügbaren Zeitraum zum Einspritzen in dem Einlasstakt basieren. Auf diese Weise können die Wandbenetzung und außerdem die PM-Emissionen verringert werden. In einem noch weiteren Beispiel, wenn in einem Anreicherungsmodus bei den Bedingungen einer hohen Drehzahl und einer hohen Last gearbeitet wird, kann der zusätzliche Sollkraftstoff durch das DI-System mit konstantem Druck zugeführt werden, falls nicht alles der erforderlichen Kraftstoffmenge durch das Direkteinspritzsystem mit variablem Druck zugeführt werden kann.
  • Das Kennfeld 700 stellt die Änderungen der Kraftmaschinendrehzahl in der graphischen Darstellung 702, eine Pedalpositionsausgabe in der graphischen Darstellung 704, die Hochdruck-Direkteinspritzung von einem Kraftstoffverteiler mit variablem Druck in einen Zylinder in der graphischen Darstellung 706 und die Hochdruck-Direkteinspritzung von einem Kraftstoffverteiler mit konstantem Druck in einen Zylinder in der graphischen Darstellung 708 dar. Alle graphischen Darstellungen sind mit der Zeit entlang der x-Achse dargestellt.
  • Zwischen t0 und t1 kann die Kraftmaschine bei mittleren Drehzahl-Last-Bedingungen arbeiten. Basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine kann der Kraftstoff jedem Zylinder sowohl als eine erste Kraftstoffmenge, die über den Kraftstoffverteiler mit variablem Hochdruck direkt eingespritzt wird, als auch als eine zweite Kraftstoffmenge, die über den Kraftstoffverteiler mit konstantem Hochdruck direkt eingespritzt wird, zugeführt werden. Zu t1 kann ein Pedalfreigabeereignis stattfinden. Spezifisch kann die Pedalfreigabe bis über eine Schwellenlast geschehen. Das heißt, es kann eine kleine Pedalfreigabe stattfinden. Als Reaktion auf die Pedalfreigabe bis über die Schwellenlast kann die Kraftstoffeinspritzung sowohl von dem Kraftstoffverteiler mit konstantem Hochdruck als auch von dem Kraftstoffverteiler mit variablem Hochdruck verringert werden. In dem dargestellten Beispiel wird die Kraftstoffeinspritzung von beiden Kraftstoffverteilern proportional verringert. Zu t2 kann ein weiteres Pedalfreigabeereignis stattfinden. Genauer kann die Pedalfreigabe bis unter die Schwellenlast geschehen. Das heißt, es kann eine große Pedalfreigabe stattfinden. Als Reaktion auf die Pedalfreigabe bis unter die Schwellenlast enthält die Routine zu t2 das Übergehen von dem direkten Einspritzen von wenigstens etwas Kraftstoff mit dem variablen Druck zum alleinigen direkten Einspritzen des Kraftstoffs bei dem konstanten Druck. Das heißt, die Kraftstoff-Direkteinspritzung über den Kraftstoffverteiler mit variablem Hochdruck kann vorübergehend gesperrt werden. Dies geschieht aufgrund dessen, dass der Hochdruck des Kraftstoffverteilers bei den niedrigen Kraftstoffimpulsbreiten, die nach der Pedalfreigabe erforderlich sind, Fehler der Kraftstoffbeaufschlagung verursacht. Während derartiger Bedingungen kann durch das Wechseln zum Zuführen des Kraftstoffs über den Hochdruck-Kraftstoffverteiler der Kraftstoff genauer zugeführt werden. Zu t3 kann ein Pedaldruckereignis stattfinden. Als Reaktion auf das Pedaldruckereignis kann die Kraftstoff-Direkteinspritzung über den Kraftstoffverteiler mit variablem Druck erneut freigegeben werden.
  • In einem Beispiel umfasst ein Kraftstoffsystem für eine Kraftmaschine in einem Fahrzeug Folgendes: eine erste Direkteinspritzdüse, die Kraftstoff von einem ersten Kraftstoffverteiler empfängt und den Kraftstoff einem Kraftmaschinenzylinder zuführt; eine zweite Direkteinspritzdüse, die Kraftstoff von einem zweiten Kraftstoffverteiler empfängt und den Kraftstoff dem Kraftmaschinenzylinder zuführt; eine mechanische Hochdruck-Kraftstoffpumpe, die Kraftstoff bei einem variablen Hochdruck dem ersten Kraftstoffverteiler und bei einem konstanten Hochdruck dem zweiten Kraftstoffverteiler bereitstellt, wobei die Hochdruck-Kraftstoffpumpe keine elektrische Verbindung zu einem Controller enthält, der erste Kraftstoffverteiler an einem Auslass der Hochdruck-Kraftstoffpumpe gekoppelt ist, der zweite Kraftstoffverteiler an einen Einlass der Hochdruck-Kraftstoffpumpe gekoppelt ist; ein solenoidaktiviertes Drucksteuerventil, das stromaufwärts des Einlasses der Hochdruck-Kraftstoffpumpe zum Variieren eines Drucks des Kraftstoffs, der durch die Pumpe dem ersten Kraftstoffverteiler zugeführt wird, positioniert ist; und ein mechanisches Überdruckventil, das stromaufwärts der Hochdruck-Kraftstoffpumpe zwischen dem Drucksteuerventil und dem zweiten Kraftstoffverteiler angekoppelt ist, wobei das Überdruckventil konfiguriert ist, den konstanten Druck an dem zweiten Kraftstoffverteiler aufrechtzuerhalten. Das System umfasst ferner einen Controller mit computerlesbaren Anweisungen zum: Zuführen von Kraftstoff von dem ersten Kraftstoffverteiler zu dem Kraftmaschinenzylinder als mehrere Einlass- und/oder Verdichtungstakteinspritzungen bei dem variablen Druck; und Zuführen von Kraftstoff von dem zweiten Kraftstoffverteiler zu dem Kraftmaschinenzylinder als mehrere Einlass- und/oder Verdichtungstakteinspritzungen bei dem konstanten Druck. Eine Anzahl mehrerer Einlass- und/oder Verdichtungstakteinspritzungen, die dem Kraftmaschinenzylinder bei dem konstanten Druck zugeführt werden, basiert auf der Kühlmitteltemperatur der Kraftmaschine, der Sollmenge des Gesamtkraftstoffs, die bei einer gegebenen Drehzahl- und Lastbedingung der Kraftmaschine zugeführt werden muss), der Katalysatortemperatur, einem Ausfallzustand des Systems mit variablem Druck, während eine Anzahl der mehreren Einlass- und/oder Verdichtungstakteinspritzungen, die dem Kraftmaschinenzylinder bei dem variablen Druck zugeführt werden, auf der Kühlmitteltemperatur der Kraftmaschine, der Drehzahl, der Last, der Katalysatortemperatur basiert. Der Controller enthält ferner Anweisungen zum: Übergehen vom direkten Einspritzen von wenigstens etwas Kraftstoff bei dem variablen Druck zum alleinigen direkten Einspritzen des Kraftstoffs bei dem konstanten Druck als Reaktion auf eine Pedalfreigabe bis unter eine Schwellenlast.
  • Auf diese Weise ist die technische Wirkung des Betreibens einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe mit einem Direkteinspritz-Kraftstoffverteiler mit einem ersten konstanten Hochdruck, der an den Einlass der Pumpe gekoppelt ist, und einem weiteren Direkteinspritz-Kraftstoffverteiler mit einem variablen Hochdruck, der an den Auslass der Pumpe gekoppelt ist, dass eine einzige Hochdruck-Kolbenpumpe verwendet werden kann, um die Kraftstoffbeaufschlagungsfähigkeiten der Direkteinspritzung sowohl mit konstantem als auch mit variablem Hochdruck bereitzustellen. Durch das Koppeln des Direkteinspritzverteilers mit konstantem Druck über ein solenoidaktiviertes Drucksteuerventil, ein mechanisches Rückschlagventil und ein Überdruckventil an den Einlass der Hochdruckpumpe kann der konstante Druck in dem Kraftstoffverteiler über den vorgegebenen Druck einer Saugpumpe erhöht werden, indem die Rückströmung von dem sich hin- und herbewegenden Kolben wirksam eingesetzt wird. Indem eine Kanaleinspritzung mit konstantem Hochdruck ohne die Notwendigkeit für eine zusätzliche dedizierte Pumpe zwischen der Saugpumpe und dem Kanaleinspritz-Kraftstoffverteiler ermöglicht wird, kann die Direkteinspritzung bei konstantem Druck verwendet werden, um den Kraftstoff während der Bedingungen zuzuführen, wenn die Direkteinspritzung mit variablem höheren Druck impulsbreiten- oder dynamikbereichsbegrenzt ist. Außerdem kann die Kraftstoffbeaufschlagung über eine Direkteinspritzdüse, die an den Kraftstoffverteiler mit konstantem Druck gekoppelt ist, vorteilhaft sein, um den ballistischen Bereich einer Direkteinspritzdüse, die an den Kraftstoffverteiler mit variablem Druck gekoppelt ist, zu erlernen und zu kompensieren. Des Weiteren werden die Vorteile einer Verringerung der Komponenten erreicht. Insgesamt werden die Kraftstoffbeaufschlagungsfehler verringert und dadurch die Kraftmaschinenleistung verbessert.
  • Es ist anzumerken, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Konfigurationen des Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystems verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein und können durch das Steuersystem einschließlich des Controllers in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und der anderen Kraftmaschinen-Hardware ausgeführt werden. 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 solche 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 beispielhaften Ausführungsformen 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, wobei die beschriebenen Handlungen durch das Ausführen der Anweisungen in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Komponenten der Kraftmaschinen-Hardware in Kombination mit dem elektronischen Controller enthält.
  • Es ist verständlich, 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-, R-4 (I-4-), R-6 (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 Schutzumfang umfassender als der, enger als der oder gleich dem Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche ist oder vom Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche verschieden ist, werden außerdem als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims (21)

  1. Verfahren, das Folgendes umfasst: Betreiben einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe, um Kraftstoff über einen ersten Kraftstoffverteiler bei einem variablen Druck und über einen zweiten Kraftstoffverteiler bei einem konstanten Druck direkt einzuspritzen, wobei die Kraftstoffzufuhr von der Pumpe über ein stromaufwärts gelegenes Drucksteuerventil gesteuert wird, wobei der zweite Verteiler an einen Einlass der Pumpe gekoppelt ist, während der erste Verteiler an einen Pumpenauslass gekoppelt ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der konstante Druck auf einem Druck-Sollwert eines mechanischen Überdruckventils basiert, das stromabwärts einer Niederdruck-Saugpumpe und stromaufwärts des Drucksteuerventils der Hochdruck-Kraftstoffpumpe positioniert ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Hochdruck-Kraftstoffpumpe stromabwärts der Niederdruck-Saugpumpe angekoppelt ist, wobei keine zusätzliche Pumpe zwischen der Hochdruck-Kraftstoffpumpe und der Niederdruck-Saugpumpe positioniert ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der konstante Druck in dem zweiten Verteiler höher als ein vorgegebener Druck der Niederdruck-Saugpumpe ist und der variable Druck einen minimalen Druck enthält, der sich auf oder über dem konstanten Druck befindet; und wobei der konstante Druck durch die Rückströmung von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe erzeugt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Hochdruck-Kraftstoffpumpe nicht mit einem äußeren elektronischen Controller verbunden ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Drucksteuerventil solenoidaktiviert ist, wobei das Verfahren ferner das Erhöhen eines Kraftstoffdrucks an dem ersten Kraftstoffverteiler von dem konstanten Druck zu dem variablen Druck, während der konstante Druck an dem zweiten Kraftstoffverteiler aufrechterhalten wird, durch das Einstellen des solenoidaktivierten Drucksteuerventils umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, das ferner das Betreiben des solenoidaktivierten Drucksteuerventils umfasst, um die Kraftstoffrückströmung von der Hochdruckpumpe zu einem Überdruckventil und/oder einem Druckspeicher zu leiten.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Betreiben Folgendes umfasst: Direkteinspritzen von Kraftstoff mit einer ersten Impulsbreite über eine erste Direkteinspritzdüse, die an den ersten Kraftstoffverteiler gekoppelt ist, in einen Kraftmaschinenzylinder, während ein verbleibender Kraftstoff mit einer zweiten Impulsbreite über eine zweite Direkteinspritzdüse, die an den zweiten Kraftstoffverteiler gekoppelt ist, direkt in den Kraftmaschinenzylinder eingespritzt wird, wobei die erste Impulsbreite die erste Direkteinspritzdüse in einem ballistischen Bereich betreibt und die zweite Impulsbreite die zweite Direkteinspritzdüse in einem linearen Bereich betreibt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, das ferner das Erlernen einer Übertragungsfunktion der ersten Einspritzdüse basierend auf einem Lambda-Wert des Abgases während des Betreibens und das Einstellen des Betreibens der ersten Einspritzdüse basierend auf der erlernten Übertragungsfunktion umfasst.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das vorübergehende Betreiben der Niederdruck-Saugpumpe als Reaktion auf die Detektion von Kraftstoffdämpfen am Einlass der Hochdruckpumpe umfasst.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: während einer Kaltstartbedingung der Kraftmaschine Betreiben der Hochdruck-Kraftstoffpumpe während einer Anzahl von Verbrennungsereignissen seit dem Kraftmaschinenstart, um den Kraftstoff von dem zweiten Kraftstoffverteiler als mehrere Einlass- und/oder Verdichtungstakteinspritzungen bei dem konstanten Druck direkt einzuspritzen, und nach der Anzahl von Verbrennungsereignissen Betreiben der Hochdruck-Kraftstoffpumpe, um den Kraftstoff von dem ersten Kraftstoffverteiler als mehrere Einlass- und/oder Verdichtungstakteinspritzungen bei dem variablen Druck direkt einzuspritzen.
  12. Verfahren für ein Kraftstoffsystem, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: während einer Bedingung des Erlernens, Betreiben einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe, um die Einspritzung des Kraftstoffs während eines Zylinderzyklus in eine oder mehrere Direkteinspritzungen, die über eine erste Direkteinspritzdüse, die in einem ballistischen Bereich arbeitet, bei einem variablen Druck einem Zylinder zugeführt werden, und eine Direkteinspritzung, die über eine zweite Direkteinspritzdüse, die in einem linearen Bereich arbeitet, bei einem konstanten Druck dem Zylinder zugeführt wird, aufzuteilen.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, das ferner das Erlernen einer Einspritzdüsen-Übertragungsfunktion der ersten Direkteinspritzdüse basierend auf einem Lambda-Wert des Abgases, der während des Betreibens geschätzt wird; und nach der Bedingung des Erlernens das Betreiben der ersten Direkteinspritzdüse basierend auf der erlernten Übertragungsfunktion umfasst.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die erste Direkteinspritzdüse den Kraftstoff von einem ersten Kraftstoffverteiler empfängt, der an einen Auslass der Hochdruck-Kraftstoffpumpe gekoppelt ist, und wobei die zweite Direkteinspritzdüse den Kraftstoff von einem zweiten Kraftstoffverteiler empfängt, der an einen Einlass der Hochdruck-Kraftstoffpumpe gekoppelt ist.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die erste Direkteinspritzdüse, die in dem ballistischen Bereich arbeitet, die erste Direkteinspritzdüse, die mit einer ersten Impulsbreite arbeitet, bei der die Kraftstoffströmung durch die Einspritzdüse nichtlinear ist, enthält, wobei die zweite Direkteinspritzdüse, die in dem linearen Bereich arbeitet, die zweite Direkteinspritzdüse, die mit einer zweiten Impulsbreite arbeitet, bei der die Kraftstoffströmung durch die Einspritzdüse linear ist, enthält, wobei die erste Impulsbreite und die zweite Impulsbreite auf dem Erhalten eines stöchiometrischen Lambda-Werts der Kraftmaschine von eins basieren.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die eine oder die mehreren Direkteinspritzungen, die dem Kraftmaschinenzylinder über die erste Direkteinspritzung bei dem variablen Druck zugeführt werden, vor der Direkteinspritzung stattfinden, die dem Zylinder über die zweite Direkteinspritzdüse bei dem konstanten Druck zugeführt wird, wobei die erste und die zweite Kraftstoffeinspritzung um ein minimales Kurbelwinkelgrad getrennt sind.
  17. Verfahren nach Anspruch 12, wobei während der Bedingung des Erlernens die Kraftmaschine bei einer konstanten Drehzahl und einer konstanten Luftmasse betrieben wird, wobei der Kraftstoff durch die erste und die zweite Direkteinspritzdüse zugeführt wird, während ein Verteilerdruck des ersten Kraftstoffverteilers konstant gehalten wird.
  18. Kraftstoffsystem, das Folgendes umfasst: eine erste Direkteinspritzdüse, die Kraftstoff von einem ersten Kraftstoffverteiler empfängt und den Kraftstoff einem Kraftmaschinenzylinder zuführt; eine zweite Direkteinspritzdüse, die Kraftstoff von einem zweiten Kraftstoffverteiler empfängt und den Kraftstoff dem Kraftmaschinenzylinder zuführt; eine mechanische Hochdruck-Kraftstoffpumpe, die Kraftstoff dem ersten Kraftstoffverteiler bei einem variablen Hochdruck und dem zweiten Kraftstoffverteiler bei einem konstanten Hochdruck bereitstellt, wobei die Hochdruck-Kraftstoffpumpe keine elektrische Verbindung zu einem Controller enthält, der erste Kraftstoffverteiler an einen Auslass der Hochdruck-Kraftstoffpumpe gekoppelt ist und der zweite Kraftstoffverteiler an einen Einlass der Hochdruck-Kraftstoffpumpe gekoppelt ist; ein solenoidaktiviertes Drucksteuerventil, das stromaufwärts des Einlasses der Hochdruck-Kraftstoffpumpe zum Variieren eines Drucks des Kraftstoffs, der durch die Pumpe dem ersten Kraftstoffverteiler zugeführt wird, positioniert ist; und ein mechanisches Überdruckventil, das stromaufwärts der Hochdruck-Kraftstoffpumpe zwischen dem Drucksteuerventil und dem zweiten Kraftstoffverteiler angekoppelt ist, wobei das Überdruckventil konfiguriert ist, den konstanten Druck an dem zweiten Kraftstoffverteiler aufrechtzuerhalten.
  19. System nach Anspruch 18, das ferner einen Controller mit computerlesbaren Anweisungen umfasst zum: Zuführen von Kraftstoff von dem ersten Kraftstoffverteiler zu dem Kraftmaschinenzylinder als mehrere Einlass- und/oder Verdichtungstakteinspritzungen bei dem variablen Druck; und Zuführen von Kraftstoff von dem zweiten Kraftstoffverteiler zu dem Kraftmaschinenzylinder als mehrere Einlass- und/oder Verdichtungstakteinspritzungen bei dem konstanten Druck.
  20. System nach Anspruch 19, wobei eine Anzahl mehrerer Einlass- und/oder Verdichtungstakteinspritzungen, die dem Kraftmaschinenzylinder bei dem konstanten Druck zugeführt werden, auf der Kühlmitteltemperatur der Kraftmaschine, einer Sollmenge des Gesamtkraftstoffs für eine Drehzahl- und Lastbedingung der Kraftmaschine, einer Katalysatortemperatur, einem Ausfallzustand des Systems mit variablem Druck einschließlich der mechanischen Hochdruck-Kraftstoffpumpe und einem Drucksensor des Hochdruckverteilers basiert; und wobei eine Anzahl mehrerer Einlass- und/oder Verdichtungstakteinspritzungen, die dem Kraftmaschinenzylinder bei dem variablen Druck zugeführt werden, auf der Kühlmitteltemperatur der Kraftmaschine, der Kraftmaschinendrehzahl, der Kraftmaschinenlast und der Katalysatortemperatur basiert.
  21. System nach Anspruch 20, wobei der Controller ferner Anweisungen enthält zum: als Reaktion auf eine Pedalfreigabe bis unter eine Schwellenlast Übergehen vom direkten Einspritzen von wenigstens etwas Kraftstoff bei dem variablen Druck zum alleinigen direkten Einspritzen des Kraftstoffs bei dem konstanten Druck.
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